Как работает нью-йоркская система пароснабжения?

Вот и вышел следующий эпизод подкаста Untapped New York, целиком посвящённый работе паровой системы Нью-Йорка. Вас удивляли эти бело-оранжевые трубы, из которых валит пар, посреди нью-йоркских улиц? Чтобы узнать о них больше, мы взяли интервью у Фрэнка Куомо, главного руководителя отдела парогенерации в Con Edison. А ещё побеседовали с Марком Рейгельманом, автором одной из наших любимых стритарт-интсталляций. Подробности — к старту нашего флагманского курса по Data Science.

Под толщей нью-йоркского асфальта проложили около 250 километров паропроводных труб. Более 1500 зданий используют этот носитель энергии, который экологичнее нефти и угля. Паром отапливаются многие известные здания, в том числе Эмпайр-стейт-билдинг, Крайслер-билдинг, Центральный вокзал Нью-Йорка, Штаб-квартира ООН, Комплекс зданий Рокфеллер-центра и многое другое.

Отапливать паром начали ещё в Древнем Риме. Предприимчивые римляне отапливали паром бани и многие другие здания. Эту технологию со временем переняли и другие страны Европы. В США её внедрили в XIX веке. Изобретатели и бизнесмены усмотрели в ней экономически эффективный способ отапливать города. Первая в США система парового отопления появилась в штате Нью-Йорк, по сей день она остаётся самой большой в стране. Даже если объединить пять следующих по величине теплоцентралей США, масштабов нью-йоркской теплосети они не достигнут.

Рабочие в помещении теплоцентрали Con Edison

Фрэнк Куомо работает с паровыми установками Con Edison уже 11 лет. До Con Edison он работал инженером-консультантом, проектировал системы отопления, охлаждения и кондиционирования зданий. По словам Куомо, в этом году паровым установкам Нью-Йорка исполнилось 140 лет. Первая из них установлена в 1882 году. Хотя нью-йоркская сеть — старейшая и крупнейшая, сама технология впервые появилась в США в Локпорте на севере штата Нью-Йорк — к северу от Баффало и к востоку от Ниагарских водопадов.

Как рассказал нам Куомо, инженер Бёрдсилл Холли в 1877 году изобрёл установку, которая «генерировала пар для отопления подвала его дома. Обкатав весь механизм и убедившись, что он работает хорошо, Холли сделал отопление для соседей. Постепенно в Локпорте появилась небольшая распределительная станция… Изобретение Холли [заинтересовало] некоторых инвесторов и застройщиков из Нью-Йорка, и они навестили изобретателя. Один из заинтересованных, Уоллес Эндрюс, решил реализовать эту идею в Нью-Йорке».

А в Нью-Йорке в те годы, как грибы после дождя, вырастали небоскрёбы, и инженерам приходилось ломать голову над тем, как отапливать такие высотные здания. Эндрюс и его коллеги привезли из Локпорта в Манхэттен идею локальной энергетики. «По сути, система парового отопления Нью-Йорка выросла из Манхэттенской батареи», — рассказывает Куомо. Пару свойственно подниматься, а для отопления им зданий не нужна дополнительная энергия.

Трубы Con Edison в нью-йоркском квартале Гринвич-Виллидж

Нью-йоркская система парового отопления начала строиться с Файненшл-дистрикт, а первая паровая установка построена на месте Всемирного торгового центра. Она дотянулась до севера Манхеттена, прошла по обе стороны Центрального парка, дошла до 96-й улицы на западе и до 89-й на востоке. Хотя система и не доходит до Бруклина, там есть своя ТЭС с парогазотурбинной установкой. Находится она на территории Нью-Йоркской военно-морской верфи, и оттуда Con Edison закупает пар. Он попадает в Манхэттенскую сеть по трубе, проложенной под Ист-Ривер.

Помещение с паровой установкой Con Edison

Отопление паром даёт небольшую часть выручки Con Edison, он производится различными парогенераторными, а также парогазотурбинными установками в частных и общественных зданиях и комплексах, таких как, например Башня Банка Америки. Парогазотурбинная установка генерирует электричество и пар из одного источника, поэтому такой способ производства энергии высокоэффективен.

«Паровое отопление от ConEd имеют самую низкую интенсивность выбросов углерода на единицу поставляемой энергии по сравнению с любыми доступными для зданий Манхэттена вариантами», — рассказывает Куомо, который также поясняет, что в последние годы интерес к паровому отоплению возрос по экологическим причинам.

Парогазотурбинная установка Башни Банка Америки

Пар, производимый Con Edison для отопления и горячего водоснабжения зданий, нагрет до 230–245 ºС. Куомо добавляет: «Когда вы принимаете душ или умываетесь, вы пользуетесь водой, которая нагрета паром. Но интереснее другое: это не ясно интуитивно, но в 250 зданиях пар используется и для охлаждения воздуха летом». Он подаётся в компрессоры охладительных установок, которые кондиционируют и охлаждают воздух. Пар используется и для отпаривания одежды в химчистках, и для стерилизации оборудования в больницах, и для увлажнения воздуха в музеях, например в Музее современного искусства.

Охладительная установка Башни Банка Америки

Пар — не только относительно чистая форма энергии. Он используется для распределения традиционной электроэнергии, например в больницах. Это позволяет поставить больше томографов для МРТ и реанимационных установок. Для такой генерации энергии требуется меньше оборудования, так что оно умещается в тесном цоколе, а ещё сокращается штат наладчиков.

Куомо объясняет работу паровой установки так: «Берём воду, очищаем её от всех примесей насколько возможно. Нужна чистейшая вода. Она подаётся традиционно в котёл либо в парогазотурбинную установку… Добавляется топливо (оно на 97% состоит из природного газа). Нефтепродукты используем реже — только в самые холодные дни зимы или при проблемах с поставкой газа. Газ горит, очищенная вода нагревается до определённого давления и температуры. Диспетчеры тщательно за этим следят, а диспетчерские есть у нас на каждом объекте. Вода выпускается в нашу 170-километровую трубопроводную сеть, пар поступает потребителям в любое время. У нас нет отдельных котельных для разных объектов, вся сеть едина. Пар, который приходит в ваш дом, может поступать, скажем, из Ист-Риверской или любой другой станции».

Con Edison стремится не к расширению своей системы пароснабжения, а к подключению новых потребителей к существующей сети. Как подчёркивает Куомо, техобслуживание этой сети, как и многих других коммуникаций Нью-Йорка, невозможно без того, чтобы копать. Если источник утечки или иной проблемы находится за люком, то обычно устранить её можно, спустившись под землю. Но большая часть системы находится под землёй…, а люки созданы, чтобы обслуживать оборудование. Большая часть системы управляется из диспетчерской. Диспетчеры следят за её состоянием круглосуточно. Современные технологии мониторинга и доступа к системе — один из основных приоритетов Con Edison.

Паровая установка Эмпайр-стейт-билдинг

Наконец, мы задали Куомо вопрос про те полосатые бело-оранжевые трубы по всему городу. Он ответил так: «Вы наверняка увидите эти трубы, гуляя по Манхэттену. Они паровые. Их цель — отведение пара и его возможных утечек в сторону от пешеходного и автомобильного движения. Пар не должен мешать движению машин. А поскольку он горячий, то не должен выбрасываться вблизи пешеходов. Поэтому трубы стоят на своих местах почти всё время нашей работы, так мы управляем ситуацией. Эти трубы находятся под нашим контролем и не являются проблемой с точки зрения безопасности».

О роли пара и других энергоносителей в будущем Нью-Йорка Куомо говорит так: «За свою историю система Con Ed переходила от угля к тяжёлым фракциям нефти, а от них — к природному газу. Мы продолжаем работать над экологичностью нашей системы, используя возобновляемые виды топлива и воспроизводимые технологии. Нельзя с уверенностью сказать, каким будет топливо будущего. Но, каким бы оно ни стало, мы уже покупаем его в больших объёмах и используем, приводя в движение этот город».

Последнее, о чём мы спросили у Куомо, знает ли он художника Марка Рейгельмана, следующего гостя нашего подкаста. И хотя это имя ни о чём не говорило Куомо, стритарт-инсталляции на паровых трубах вызвали у него интерес. Рейгельман нанизал на паровые трубы Нью-Йорка эти нарочито американские дощатые домики. Кажется, дым валит из дымоходов. В бетонных джунглях это смотрится причудливо. Увидев фото, Куомо засмеялся: «А, вот этот домик я хорошо знаю. Нам довелось побегать по таким несколько недель подряд».

Проект Рейгельмана Smökers — одна из наших любимых инсталляций. В продолжение подкаста мы побеседовали с художником о его работах, от забавных инсталляций на паровых трубах до дизайна детской площадки в Домино-парк. Юмор и игра — основные компоненты творчества Рейгельмана. Художник подчёркивает: «Паблик-арт — это катализатор [социального] взаимодействия. В своих работах я стараюсь раскрыть в повседневности нечто странное и игривое, весёлое и абсурдное. Прежде всего из-за того, что нью-йоркцы видели многое. Но [Smökers] — пример того, как можно раскрыть для них новые черты в чём-то знакомом и обыденном. Трудно вызвать резонанс и улыбку на лице у жителей нашего города, запомниться им надолго. На мой взгляд, юмор и задор вполне способны решить эту непростую задачу».

О существовании самой системы пароснабжения Рейгельман говорит, как о чём-то само собой разумеющемся: «Посмотрите любой фильм про Нью-Йорк, и вы поймёте, что Нью-Йорком его делают всего две вещи — жёлтое такси и поднимающийся над улицами пар. Это колорит и неповторимый облик города».

Научим вас аккуратно работать с данными, чтобы вы прокачали карьеру и стали востребованным IT-специалистом. Новогодняя акция — скидки до 50% по промокоду HABR:

• Профессия Data Scientist (24 месяца)
• Профессия Fullstack-разработчик на Python (16 месяцев)