Foto: "NesjavellirPowerPlant edit2" af Gretar Ívarsson / https://commons.wikimedia.org/wiki/ 25. maj 2015 / Tags:

I byen Espoo vil Finlands første geotermiske kraftværk blive lanceret om to år. Finske ingeniører planlægger at bruge den naturlige varme fra jordens indre til at opvarme bygninger. Og hvis eksperimentet er vellykket, kan lignende varmeværker bygges overalt, for eksempel i Leningrad-regionen. Spørgsmålet er, hvor rentabelt det er.

At udnytte Jordens energi er ikke en ny idé. Naturligvis tog indbyggerne i de regioner, hvor naturen selv skabte "dampmaskiner", først og fremmest sin implementering. Så for eksempel tilbage i 1904 tændte den italienske prins Piero Ginori Conti fire pærer ved at placere en turbine med en elektrisk generator nær det naturlige udløb af opvarmet damp fra jorden, i regionen Larderello (Toscana).

Ni år senere, i 1913, blev den første kommercielle geotermiske station med en kapacitet på 250 kilowatt søsat der. Stationen brugte den mest rentable, men desværre sjældne ressource - tør overophedet damp, som kun kan findes i dybet af vulkanske massiver. Men faktisk kan jordens varme ikke kun findes i nærheden af ​​de ildpustende bjerge. Det er overalt, under vores fødder.

Planetens tarme opvarmes til flere tusinde grader. Forskere har endnu ikke fundet ud af de processer, hvorved vores planet lagrer en enorm mængde varme i flere milliarder år, og det er umuligt at estimere, hvor mange milliarder år den vil vare. Det er pålideligt kendt, at for hver 100 meter dybt ned i jorden stiger klippernes temperatur i gennemsnit 3 grader. I gennemsnit betyder det, at der er steder på kloden, hvor temperaturen stiger med en halv grad, og et eller andet sted med 15 grader. Og disse er ikke zoner med aktiv vulkanisme.

Temperaturgradienten stiger selvfølgelig ujævnt. Finske eksperter forventer at nå en zone i 7 km dybde, hvor temperaturen på klipperne vil være 120 grader celsius, mens temperaturgradienten i Espoo er omkring 1,7 grader pr. 100 meter, hvilket endda er under gennemsnitsniveauet. Og ikke desto mindre er dette allerede en tilstrækkelig temperatur til at starte et jordvarmeværk.

Essensen af ​​systemet er i princippet simpelt. Der bores to brønde i en afstand af flere hundrede meter fra hinanden. Mellem dem, i den nederste del, injiceres vand under tryk for at bryde lagene og skabe et system af permeable brud mellem dem. Teknologien er udarbejdet: Skiferolie og -gas udvindes nu på lignende måde.

Derefter pumpes vand fra overfladen ind i en af ​​brøndene, og omvendt pumpes det ud af den anden. Vand strømmer gennem sprækker blandt varme klipper og strømmer derefter gennem en anden brønd til overfladen, hvor det overfører varme fra et konventionelt byvarmeværk. Sådanne systemer er allerede blevet lanceret i USA og udvikles i øjeblikket i Australien og landene i EU.

Foto: www.facepla.net (skærmbillede)

Desuden er der nok varme til at begynde at generere elektricitet. Prioriteten i udviklingen af ​​lavtemperatur geotermisk energi tilhører sovjetiske videnskabsmænd - det var dem, der løste spørgsmålet om at bruge sådan energi i Kamchatka for mere end et halvt århundrede siden. Forskerne foreslog at bruge som kogende kølevæske en organisk væske - freon12, som har et kogepunkt ved normalt atmosfærisk tryk - minus 30 grader. Vand fra en brønd med en temperatur på 80 grader celsius overførte sin varme til freon, som roterede turbinerne. Det første kraftværk i verden, der opererede med vand af denne temperatur, var Pauzhetskaya geotermiske kraftværk i Kamchatka, bygget i 1967.

Fordelene ved en sådan ordning er indlysende - på ethvert tidspunkt på Jorden vil menneskeheden være i stand til at forsyne sig med varme og elektricitet, selvom solen går ud. Enorme energi er lagret i tykkelsen af ​​jordskorpen, mere end 10 tusind gange hele brændstofforbruget i moderne civilisation om året. Og denne energi fornyes konstant på grund af tilstrømningen af ​​varme fra planetens tarme. Moderne teknologier gør det muligt at udvinde denne type energi.

Der er interessante steder til opførelse af lignende geotermiske kraftværker i Leningrad-regionen. Udtrykket "Peter står i en sump" er kun anvendeligt ud fra et synspunkt om opførelsen af ​​lave anlæg, og set ud fra et "stor geologi" - det sedimentære dække i nærheden af ​​St. Petersborg er ret tyndt , kun snesevis af meter, og derefter, som i Finland, opstår primære magmatiske bjergarter . Dette stenede skjold er heterogent: det er oversået med forkastninger, langs nogle af hvilke en varmestrøm stiger.

Botanikere var de første til at være opmærksomme på dette fænomen, som fandt varmeøer på den karelske landtange og på Izhora-plateauet, hvor planter vokser enten med en høj reproduktionshastighed eller hører til de mere sydlige botaniske underzoner. Og i nærheden af ​​Gatchina blev der overhovedet opdaget en botanisk anomali - planter af den alpine-karpatiske flora. Planter eksisterer takket være varmestrømme, der kommer fra jorden.

Ifølge resultaterne af boring i Pulkovo-området i en dybde på 1000 meter var temperaturen på krystallinske klipper plus 30 grader, det vil sige, at den i gennemsnit steg med 3 grader for hver 100 meter. Dette er det "gennemsnitlige" niveau af temperaturgradienten, men det er næsten dobbelt så stort som i Espoo-regionen i Finland. Dette betyder, at i Pulkovo er det nok at bore en brønd til en dybde på kun 3500 meter, henholdsvis et sådant varmeværk vil koste meget mindre end i Espoo.

Det er værd at overveje, at tilbagebetalingsperioden for sådanne stationer også afhænger af taksterne for varmeforsyning og elektricitet til forbrugere i dette land eller område. I maj 2015 var taksten for etageejendomme uden elvarme fra Helsingin Energia 6,19 eurocent pr. kWh, med elvarme henholdsvis 7,12 eurocent pr. kWh (i dagtimerne). I forhold til taksterne i Sankt Petersborg er forskellen for dem, der bruger elektricitet og til opvarmning, omkring 40 %, mens der også skal tages højde for udsvingene i taksterne. En så lav pris på elektricitet i Finland skyldes blandt andet, at landet har sine egne nukleare produktionsanlæg.

Men i Letland, som er tvunget til konstant at købe elektricitet og brændstof, er salgsprisen på elektricitet næsten dobbelt så høj som i Finland. Finnerne er dog fast besluttet på at bygge en station i Espoo, et sted, der ikke er det mest gunstige med hensyn til geotermisk gradient.

Faktum er, at geotermisk energi kræver langsigtede investeringer. I denne forstand er det tættere på stor vandkraft og atomkraft. Et geotermisk kraftværk er meget sværere at bygge end et sol- eller vindkraftværk. Og du skal være sikker på, at politikerne ikke begynder at lege med priserne, og at reglerne ikke ændres med det samme.

Derfor beslutter finnerne sig for dette vigtige industrielle eksperiment. Hvis det lykkes dem at udføre deres plan, og i det mindste til at begynde med, opvarme deres indbyggere med varme, der aldrig vil ende (selv på omfanget af liv generelt på vores planet), vil dette give os mulighed for at tænke på fremtiden for geotermisk energi i de store russiske vidder. Nu i Rusland varmer de sig med jordens varme i Kamchatka og Dagestan, men måske kommer Pulkovos tid også.

Konstantin rangerer

Temperaturændring med dybden. Jordens overflade, på grund af den ujævne tilførsel af solvarme, enten opvarmes eller afkøles. Disse temperatursvingninger trænger meget lavt ind i jordens tykkelse. Så daglige udsving i en dybde på 1 m normalt ikke længere mærkes. Med hensyn til årlige udsving trænger de til forskellige dybder: i varme lande med 10-15 m, og i lande med kolde vintre og varme somre op til 25-30 og endda 40 m. Dybere end 30-40 m allerede overalt på Jorden holdes temperaturen konstant. For eksempel har et termometer placeret i kælderen på Paris Observatory hele tiden i over 100 år vist 11°,85C.

Et lag med konstant temperatur observeres over hele kloden og kaldes et bælte med konstant eller neutral temperatur. Dybden af ​​dette bælte varierer afhængigt af klimatiske forhold, og temperaturen er omtrent lig med den gennemsnitlige årlige temperatur på dette sted.

Når man dybere ned i Jorden under et lag med konstant temperatur, bemærkes normalt en gradvis stigning i temperaturen. Dette blev først bemærket af arbejdere i de dybe miner. Dette blev også observeret ved lægning af tunneler. Så for eksempel, når man lagde Simplon-tunnelen (i Alperne), steg temperaturen til 60 °, hvilket skabte betydelige vanskeligheder i arbejdet. Endnu højere temperaturer observeres i dybe boringer. Et eksempel er Chukhovskaya-brønden (Øvre Schlesien), hvori i en dybde af 2220 m temperaturen var over 80° (83°, 1) osv. m temperaturen stiger med 1°C.

Det antal meter, du skal dybt ned i jorden for at temperaturen kan stige med 1°C, kaldes geotermisk trin. Det geotermiske trin i forskellige tilfælde er ikke det samme og varierer oftest fra 30 til 35 m. I nogle tilfælde kan disse udsving være endnu højere. For eksempel i staten Michigan (USA), i en af ​​de boringer, der ligger nær søen. Michigan, den geotermiske fase viste sig ikke at være 33, men 70 m Tværtimod blev et meget lille geotermisk trin observeret i en af ​​brøndene i Mexico, der i en dybde af 670 m der var vand med en temperatur på 70°. Det geotermiske stadie viste sig således kun at være omkring 12 m. Små geotermiske trin observeres også i vulkanske områder, hvor der på lave dybder stadig kan være uafkølede lag af magmatiske bjergarter. Men alle sådanne tilfælde er ikke så meget regler som undtagelser.

Der er mange årsager, der påvirker det geotermiske stadie. (Ud over ovenstående kan man påpege den forskellige varmeledningsevne af bjergarter, arten af ​​forekomsten af ​​lag osv.

Terrænet har stor betydning for temperaturfordelingen. Sidstnævnte kan tydeligt ses på den vedhæftede tegning (fig. 23), der viser et udsnit af Alperne langs Simplon-tunnelens linje, med geoisotermer plottet af en stiplet linje (dvs. linjer med lige temperaturer inde i Jorden). Geoisotermer synes her at gentage relieffet, men med dybden aftager relieffets indflydelse gradvist. (Den kraftige nedadgående bøjning af geoisotermerne ved Balle skyldes den stærke vandcirkulation, der observeres her.)

Jordens temperatur på store dybder. Observationer af temperaturer i boringer, hvis dybde sjældent overstiger 2-3 km, Naturligvis kan de ikke give en idé om temperaturerne i de dybere lag af Jorden. Men her kommer nogle fænomener fra jordskorpens liv os til hjælp. Vulkanisme er et sådant fænomen. Vulkaner, der er udbredt på jordens overflade, bringer smeltet lava til jordens overflade, hvis temperatur er over 1000 °. Derfor har vi på store dybder temperaturer på over 1000°.

Der var en tid, hvor forskere på grundlag af det geotermiske stadium forsøgte at beregne den dybde, hvor temperaturer så høje som 1000-2000 ° kunne være. Sådanne beregninger kan dog ikke anses for tilstrækkeligt underbyggede. Observationer foretaget på temperaturen af ​​den kølende basaltkugle og teoretiske beregninger giver anledning til at sige, at værdien af ​​det geotermiske trin stiger med dybden. Men i hvilket omfang og i hvilken dybde en sådan stigning går, kan vi heller ikke sige endnu.

Hvis vi antager, at temperaturen stiger kontinuerligt med dybden, så skal den i Jordens centrum måles i titusindvis af grader. Ved sådanne temperaturer bør alle sten, vi kender, gå i flydende tilstand. Sandt nok er der et enormt tryk inde i Jorden, og vi ved intet om kroppens tilstand ved sådanne tryk. Vi har dog ingen data til at fastslå, at temperaturen stiger kontinuerligt med dybden. Nu kommer de fleste geofysikere til den konklusion, at temperaturen inde i Jorden næppe kan være mere end 2000 °.

Varmekilder. Hvad angår de varmekilder, der bestemmer jordens indre temperatur, kan de være forskellige. Baseret på de hypoteser, der betragter Jorden dannet af en rødglødende og smeltet masse, skal indre varme betragtes som restvarmen fra et legeme, der smelter fra overfladen. Der er dog grund til at tro, at årsagen til Jordens indre høje temperatur kan være det radioaktive henfald af uran, thorium, actinouranium, kalium og andre grundstoffer indeholdt i bjergarter. Radioaktive grundstoffer er for det meste fordelt i de sure bjergarter på jordens overfladeskal; de er mindre almindelige i dybtsiddende basiske bjergarter. Samtidig er de grundlæggende klipper rigere på dem end jernmeteoritter, som betragtes som fragmenter af de indre dele af kosmiske legemer.

På trods af den lille mængde radioaktive stoffer i bjergarter og deres langsomme nedbrydning, er den samlede varmemængde, der skyldes radioaktivt henfald, stor. sovjetisk geolog V. G. Khlopin beregnet, at de radioaktive grundstoffer indeholdt i den øverste 90 kilometer lange skal af Jorden er nok til at dække planetens varmetab ved stråling. Sammen med radioaktivt henfald frigives termisk energi ved kompression af jordens stof, ved kemiske reaktioner mv.

I vores land, der er rigt på kulbrinter, er geotermisk energi en slags eksotisk ressource, der i den nuværende situation næppe vil konkurrere med olie og gas. Ikke desto mindre kan denne alternative energiform bruges næsten overalt og ganske effektivt.

Geotermisk energi er varmen i jordens indre. Det produceres i dybet og kommer til Jordens overflade i forskellige former og med forskellig intensitet.

Temperaturen i de øverste lag af jorden afhænger hovedsageligt af eksterne (eksogene) faktorer - sollys og lufttemperatur. Om sommeren og om dagen opvarmes jorden til visse dybder, og om vinteren og om natten afkøles den efter ændringen i lufttemperaturen og med en vis forsinkelse, stigende med dybden. Påvirkningen af ​​daglige udsving i lufttemperaturen ender i dybder fra nogle få til flere titusinder af centimeter. Sæsonbestemte udsving fanger dybere jordlag - op til snesevis af meter.

I en vis dybde - fra titusinder til hundreder af meter - holdes jordens temperatur konstant, svarende til den gennemsnitlige årlige lufttemperatur nær Jordens overflade. Dette er let at verificere ved at gå ned i en ret dyb hule.

Når den gennemsnitlige årlige lufttemperatur i et givet område er under nul, viser dette sig som permafrost (mere præcist, permafrost). I det østlige Sibirien når tykkelsen, det vil sige tykkelsen, af frosne jorde året rundt stedvis 200-300 m.

Fra en vis dybde (sin egen for hvert punkt på kortet) svækkes Solens og atmosfærens virkning så meget, at endogene (indre) faktorer kommer først, og jordens indre opvarmes indefra, så temperaturen begynder at stige med dybden.

Opvarmningen af ​​Jordens dybe lag er hovedsageligt forbundet med henfaldet af de radioaktive grundstoffer, der befinder sig der, selvom andre varmekilder også er navngivet, for eksempel fysisk-kemiske, tektoniske processer i de dybe lag af jordskorpen og kappen. Men uanset årsagen stiger temperaturen af ​​sten og tilhørende flydende og gasformige stoffer med dybden. Minearbejdere står over for dette fænomen - det er altid varmt i dybe miner. I 1 km dybde er tredive graders varme normal, og dybere er temperaturen endnu højere.

Varmestrømmen i jordens indre, der når jordens overflade, er lille - i gennemsnit er dens effekt 0,03-0,05 W / m 2, eller cirka 350 W h / m 2 om året. På baggrund af varmestrømmen fra Solen og luften, der opvarmes af den, er dette en umærkelig værdi: Solen giver hver kvadratmeter af jordens overflade omkring 4.000 kWh årligt, det vil sige 10.000 gange mere (selvfølgelig er dette i gennemsnit med en enorm spredning mellem polære og ækvatoriale breddegrader og afhængig af andre klima- og vejrfaktorer).

Ubetydeligheden af ​​varmestrømmen fra dybderne til overfladen i det meste af planeten er forbundet med den lave termiske ledningsevne af klipper og den geologiske strukturs særegenheder. Men der er undtagelser - steder hvor varmestrømmen er høj. Det er først og fremmest zoner med tektoniske forkastninger, øget seismisk aktivitet og vulkanisme, hvor energien i jordens indre finder en vej ud. Sådanne zoner er karakteriseret ved termiske anomalier i litosfæren, her kan varmestrømmen, der når jordens overflade, være mange gange og endda størrelsesordener kraftigere end den "sædvanlige". En enorm mængde varme bringes til overfladen i disse zoner af vulkanudbrud og varme kilder af vand.

Det er disse områder, der er mest gunstige for udviklingen af ​​geotermisk energi. På Ruslands territorium er disse først og fremmest Kamchatka, Kuriløerne og Kaukasus.

Samtidig er udviklingen af ​​geotermisk energi mulig næsten overalt, da stigningen i temperatur med dybden er et allestedsnærværende fænomen, og opgaven er at "udvinde" varme fra tarmene, ligesom der udvindes mineralske råstoffer derfra.

I gennemsnit stiger temperaturen med dybden med 2,5–3°C for hver 100 m. Forholdet mellem temperaturforskellen mellem to punkter, der ligger i forskellige dybder, og forskellen i dybden mellem dem kaldes den geotermiske gradient.

Det reciproke er det geotermiske trin, eller det dybdeinterval, hvor temperaturen stiger med 1°C.

Jo højere gradienten er og følgelig jo lavere trin, jo tættere nærmer jordens dybder sig overfladen, og jo mere lovende er dette område for udviklingen af ​​geotermisk energi.

I forskellige områder, afhængigt af den geologiske struktur og andre regionale og lokale forhold, kan temperaturstigningshastigheden med dybden variere dramatisk. På jordens skala når udsving i værdierne af geotermiske gradienter og trin 25 gange. For eksempel i staten Oregon (USA) er gradienten 150°C pr. 1 km, og i Sydafrika er den 6°C pr. 1 km.

Spørgsmålet er, hvad er temperaturen på store dybder - 5, 10 km eller mere? Hvis tendensen fortsætter, bør temperaturerne i en dybde på 10 km i gennemsnit ligge på omkring 250-300°C. Dette bekræftes mere eller mindre af direkte observationer i ultradybe brønde, selvom billedet er meget mere kompliceret end den lineære temperaturstigning.

For eksempel ændres temperaturen i den superdybe Kola-brønd, der er boret i Baltic Crystalline Shield, med en hastighed på 10°C/1 km til en dybde på 3 km, og derefter bliver den geotermiske gradient 2-2,5 gange større. I en dybde på 7 km er der allerede registreret en temperatur på 120°C, ved 10 km - 180°C og ved 12 km - 220°C.

Et andet eksempel er en brønd anlagt i det nordlige Kaspiske Hav, hvor der i en dybde på 500 m blev registreret en temperatur på 42°C, ved 1,5 km - 70°C, ved 2 km - 80°C, ved 3 km - 108°C.

Det antages, at den geotermiske gradient aftager fra en dybde på 20-30 km: i en dybde på 100 km er de estimerede temperaturer omkring 1300-1500°C, i en dybde på 400 km - 1600°C, i Jordens kerne (dybder på mere end 6000 km) - 4000–5000°C.

På dybder op til 10–12 km måles temperaturen gennem borede brønde; hvor de ikke findes, bestemmes det af indirekte tegn på samme måde som på større dybder. Sådanne indirekte tegn kan være arten af ​​passagen af ​​seismiske bølger eller temperaturen af ​​den udbrudte lava.

Men i forbindelse med geotermisk energi er data om temperaturer i dybder på mere end 10 km endnu ikke af praktisk interesse.

Der er meget varme på flere kilometers dybde, men hvordan hæver man den? Nogle gange løser naturen selv dette problem for os ved hjælp af et naturligt kølemiddel - opvarmet termisk vand, der kommer til overfladen eller ligger i en dybde, der er tilgængelig for os. I nogle tilfælde opvarmes vandet i dybet til tilstanden af ​​damp.

Der er ingen streng definition af begrebet "termisk farvand". Som regel betyder de varmt grundvand i flydende tilstand eller i form af damp, herunder dem, der kommer til jordens overflade med en temperatur over 20 ° C, det vil sige som regel højere end lufttemperaturen.

Varmen fra grundvand, damp, damp-vand-blandinger er hydrotermisk energi. Derfor kaldes energi baseret på dens anvendelse hydrotermisk.

Situationen er mere kompliceret med produktion af varme direkte fra tørre klipper - petrotermisk energi, især da tilstrækkeligt høje temperaturer som regel begynder fra dybder på flere kilometer.

På Ruslands territorium er potentialet for petrotermisk energi hundrede gange højere end hydrotermisk energi - henholdsvis 3.500 og 35 billioner tons standardbrændstof. Dette er ganske naturligt - varmen fra jordens dybder er overalt, og termiske farvande findes lokalt. Men på grund af åbenlyse tekniske vanskeligheder bruges det meste af det termiske vand i øjeblikket til at generere varme og elektricitet.

Vandtemperaturer fra 20-30 til 100°C er velegnede til opvarmning, temperaturer fra 150°C og derover - og til produktion af elektricitet i geotermiske kraftværker.

Generelt er geotermiske ressourcer på Ruslands territorium, udtrykt i tons standardbrændstof eller enhver anden energimålingsenhed, omkring 10 gange højere end fossile brændselsreserver.

Teoretisk set ville det kun være muligt fuldt ud at tilfredsstille landets energibehov på grund af geotermisk energi. I praksis er dette i øjeblikket på det meste af landets område ikke muligt af tekniske og økonomiske årsager.

I verden er brugen af ​​geotermisk energi oftest forbundet med Island - et land beliggende i den nordlige ende af den midtatlantiske højderyg, i en ekstremt aktiv tektonisk og vulkansk zone. Sandsynligvis husker alle det kraftige udbrud af vulkanen Eyyafyatlayokudl ( Eyjafjallajökull) i 2010 år.

Det er takket være denne geologiske specificitet, at Island har enorme reserver af geotermisk energi, herunder varme kilder, der kommer til jordens overflade og endda fosser i form af gejsere.

I Island er mere end 60 % af al energi, der forbruges i øjeblikket, taget fra Jorden. Inklusive på grund af geotermiske kilder leveres 90 % af opvarmningen og 30 % af elproduktionen. Vi tilføjer, at resten af ​​elektriciteten i landet produceres af vandkraftværker, det vil sige også ved hjælp af en vedvarende energikilde, takket være hvilken Island ligner en slags global miljøstandard.

"Tæmningen" af geotermisk energi i det 20. århundrede hjalp Island betydeligt økonomisk. Indtil midten af ​​forrige århundrede var det et meget fattigt land, nu rangerer det først i verden med hensyn til installeret kapacitet og produktion af geotermisk energi pr. indbygger, og er i top ti med hensyn til absolut installeret kapacitet for geotermisk energi planter. Imidlertid er dens befolkning kun 300 tusinde mennesker, hvilket forenkler opgaven med at skifte til miljøvenlige energikilder: behovet for det er generelt lille.

Ud over Island leveres en høj andel af geotermisk energi i den samlede balance af elproduktion i New Zealand og østaterne i Sydøstasien (Filippinerne og Indonesien), landene i Mellemamerika og Østafrika, hvis territorium også er karakteriseret ved høj seismisk og vulkansk aktivitet. For disse lande yder geotermisk energi på deres nuværende udviklingsniveau og behov et væsentligt bidrag til den socioøkonomiske udvikling.

Brugen af ​​geotermisk energi har en meget lang historie. Et af de første kendte eksempler er Italien, et sted i provinsen Toscana, nu kaldet Larderello, hvor man allerede i begyndelsen af ​​det 19. århundrede brugte lokalt varmt termalvand, der flyder naturligt eller udvundet fra lavvandede brønde, til energi. formål.

Vand fra underjordiske kilder, rigt på bor, blev brugt her til at opnå borsyre. I starten blev denne syre opnået ved fordampning i jernkedler, og almindeligt brænde blev taget som brændsel fra nærliggende skove, men i 1827 skabte Francesco Larderel et system, der arbejdede på selve vandets varme. Samtidig begyndte energien fra naturlig vanddamp at blive brugt til drift af borerigge og i begyndelsen af ​​det 20. århundrede til opvarmning af lokale huse og drivhuse. Samme sted, i Larderello, blev termisk vanddamp i 1904 en energikilde til at generere elektricitet.

Eksemplet med Italien i slutningen af ​​det 19. og begyndelsen af ​​det 20. århundrede blev fulgt af nogle andre lande. For eksempel, i 1892 blev termisk vand først brugt til lokal opvarmning i USA (Boise, Idaho), i 1919 - i Japan, i 1928 - i Island.

I USA dukkede det første hydrotermiske kraftværk op i Californien i begyndelsen af ​​1930'erne, i New Zealand - i 1958, i Mexico - i 1959, i Rusland (verdens første binære GeoPP) - i 1965.

Et gammelt princip ved en ny kilde

Elproduktion kræver en højere vandkildetemperatur end opvarmning, over 150°C. Driftsprincippet for et geotermisk kraftværk (GeoES) svarer til princippet om drift af et konventionelt termisk kraftværk (TPP). Faktisk er et geotermisk kraftværk en type termisk kraftværk.

På termiske kraftværker fungerer kul, gas eller brændselsolie som den primære energikilde, og vanddamp fungerer som arbejdsvæske. Brændstoffet, der brænder, opvarmer vandet til en tilstand af damp, som roterer dampturbinen, og det genererer elektricitet.

Forskellen på GeoPP er, at den primære energikilde her er varmen fra jordens indre, og arbejdsvæsken i form af damp kommer ind i den elektriske generators turbineblade i en "klar" form direkte fra produktionsbrønden.

Der er tre hovedordninger for GeoPP-drift: direkte, ved hjælp af tør (geotermisk) damp; indirekte, baseret på hydrotermisk vand og blandet eller binært.

Anvendelsen af ​​et eller andet skema afhænger af aggregeringstilstanden og energibærerens temperatur.

Den enkleste og derfor den første af de mestrede skemaer er den direkte, hvor dampen, der kommer fra brønden, ledes direkte gennem turbinen. Verdens første GeoPP i Larderello i 1904 opererede også på tør damp.

GeoPP'er med en indirekte operationsplan er de mest almindelige i vores tid. De bruger varmt underjordisk vand, som under højt tryk pumpes ind i en fordamper, hvor en del af det fordampes, og den resulterende damp roterer en turbine. I nogle tilfælde kræves yderligere enheder og kredsløb for at rense geotermisk vand og damp fra aggressive forbindelser.

Udstødningsdampen kommer ind i injektionsbrønden eller bruges til rumopvarmning - i dette tilfælde er princippet det samme som under driften af ​​en kraftvarmeproduktion.

Ved binære GeoPP'er interagerer varmt termisk vand med en anden væske, der fungerer som en arbejdsvæske med et lavere kogepunkt. Begge væsker ledes gennem en varmeveksler, hvor termisk vand fordamper arbejdsvæsken, hvis dampe roterer turbinen.

Dette system er lukket, hvilket løser problemet med emissioner til atmosfæren. Derudover gør arbejdsvæsker med et relativt lavt kogepunkt det muligt at bruge ikke særlig varmt termisk vand som primær energikilde.

Alle tre ordninger bruger en hydrotermisk kilde, men petrotermisk energi kan også bruges til at generere elektricitet.

Kredsløbsdiagrammet i dette tilfælde er også ret simpelt. Det er nødvendigt at bore to indbyrdes forbundne brønde - injektion og produktion. Vand pumpes ind i injektionsbrønden. I dybden varmes det op, derefter tilføres opvarmet vand eller damp dannet som følge af kraftig opvarmning til overfladen gennem en produktionsbrønd. Ydermere afhænger det hele af, hvordan den petrotermiske energi bruges - til opvarmning eller til produktion af elektricitet. En lukket cyklus er mulig med pumpning af udstødningsdamp og vand tilbage i injektionsbrønden eller en anden metode til bortskaffelse.

Ulempen ved et sådant system er indlysende: For at opnå en tilstrækkelig høj temperatur på arbejdsfluidet er det nødvendigt at bore brønde til en stor dybde. Og dette er en alvorlig omkostning og risikoen for betydeligt varmetab, når væsken bevæger sig op. Derfor er petrotermiske systemer stadig mindre almindelige end hydrotermiske, selvom potentialet for petrotermisk energi er størrelsesordener højere.

I øjeblikket er den førende i skabelsen af ​​de såkaldte petrotermiske cirkulationssystemer (PCS) Australien. Derudover udvikler denne retning af geotermisk energi sig aktivt i USA, Schweiz, Storbritannien og Japan.

Gave fra Lord Kelvin

Opfindelsen af ​​varmepumpen i 1852 af fysikeren William Thompson (alias Lord Kelvin) gav menneskeheden en reel mulighed for at bruge den lave varme i de øverste lag af jorden. Varmepumpesystemet, eller varmemultiplikatoren som Thompson kaldte det, er baseret på den fysiske proces med at overføre varme fra omgivelserne til kølemidlet. Faktisk bruger den samme princip som i petrotermiske systemer. Forskellen ligger i varmekilden, i forbindelse med hvilken der kan opstå et terminologisk spørgsmål: i hvilket omfang kan en varmepumpe betragtes som et geotermisk system? Faktum er, at i de øverste lag, til dybder på ti eller hundreder af meter, opvarmes klipperne og væskerne i dem ikke af jordens dybe varme, men af ​​solen. Det er således solen i dette tilfælde, der er den primære varmekilde, selvom den, som i geotermiske systemer, tages fra jorden.

Driften af ​​en varmepumpe er baseret på forsinkelsen i jordens opvarmning og afkøling i forhold til atmosfæren, hvorved der dannes en temperaturgradient mellem overfladen og dybere lag, som holder på varmen selv om vinteren, i lighed med hvad der sker i reservoirer. Hovedformålet med varmepumper er rumopvarmning. Faktisk er det et "køleskab omvendt". Både varmepumpen og køleskabet interagerer med tre komponenter: det indre miljø (i det første tilfælde - et opvarmet rum, i det andet - et afkølet køleskabskammer), det ydre miljø - en energikilde og et kølemiddel (kølemiddel), som er også et kølemiddel, der giver varmeoverførsel eller kulde.

Et stof med lavt kogepunkt fungerer som et kølemiddel, som gør det muligt for det at tage varme fra en kilde, der selv har en relativt lav temperatur.

I køleskabet kommer det flydende kølemiddel ind i fordamperen gennem en drossel (trykregulator), hvor væsken på grund af et kraftigt trykfald fordamper. Fordampning er en endoterm proces, der kræver, at varme absorberes udefra. Som et resultat tages der varme fra fordamperens indvendige vægge, hvilket giver en kølende effekt i kølekammeret. Længere fra fordamperen suges kølemidlet ind i kompressoren, hvor det vender tilbage til flydende aggregeringstilstand. Dette er den omvendte proces, der fører til frigivelse af den optagne varme til det ydre miljø. Som regel kastes det ind i rummet, og bagvæggen i køleskabet er relativt varm.

Varmepumpen fungerer næsten på samme måde med den forskel, at varmen tages fra det ydre miljø og kommer ind i det indre miljø gennem fordamperen - rumvarmesystemet.

I en rigtig varmepumpe opvarmes vand, passerer gennem et eksternt kredsløb lagt i jorden eller et reservoir, og kommer derefter ind i fordamperen.

I fordamperen overføres varme til et internt kredsløb fyldt med et kølemiddel med lavt kogepunkt, som, der passerer gennem fordamperen, skifter fra en flydende tilstand til en gasformig tilstand og tager varme.

Yderligere kommer det gasformige kølemiddel ind i kompressoren, hvor det komprimeres til højt tryk og temperatur, og kommer ind i kondensatoren, hvor varmevekslingen finder sted mellem den varme gas og varmebæreren fra varmesystemet.

Kompressoren kræver elektricitet for at fungere, men transformationsforholdet (forholdet mellem forbrugt og produceret energi) i moderne systemer er høj nok til at sikre deres effektivitet.

I øjeblikket bruges varmepumper i vid udstrækning til rumopvarmning, hovedsageligt i økonomisk udviklede lande.

Øko-korrekt energi

Geotermisk energi anses for at være miljøvenlig, hvilket generelt er sandt. Først og fremmest bruger den en vedvarende og praktisk talt uudtømmelig ressource. Geotermisk energi kræver ikke store arealer, i modsætning til store vandkraftværker eller vindmølleparker, og forurener ikke atmosfæren i modsætning til kulbrinteenergi. I gennemsnit fylder GeoPP 400 m 2 i form af 1 GW produceret elektricitet. Det samme tal for et kulfyret termisk kraftværk er for eksempel 3600 m 2. De miljømæssige fordele ved GeoPPs omfatter også lavt vandforbrug - 20 liter ferskvand pr. 1 kW, mens termiske kraftværker og atomkraftværker kræver omkring 1000 liter. Bemærk, at disse er miljøindikatorerne for den "gennemsnitlige" GeoPP.

Men der er stadig negative bivirkninger. Blandt dem skelnes oftest støj, termisk forurening af atmosfæren og kemisk forurening af vand og jord samt dannelsen af ​​fast affald.

Hovedkilden til kemisk forurening af miljøet er selve termiske vand (med høj temperatur og mineralisering), som ofte indeholder store mængder giftige forbindelser, og derfor er der et problem med spildevand og bortskaffelse af farlige stoffer.

De negative effekter af geotermisk energi kan spores på flere stadier, startende med boring af brønde. Her opstår de samme farer, som ved boring af en hvilken som helst brønd: ødelæggelse af jord og vegetation, forurening af jord og grundvand.

På driftsstadiet af GeoPP fortsætter problemerne med miljøforurening. Termiske væsker - vand og damp - indeholder typisk kuldioxid (CO 2), svovlsulfid (H 2 S), ammoniak (NH 3), metan (CH 4), almindeligt salt (NaCl), bor (B), arsen (As) ), kviksølv (Hg). Når de slippes ud i miljøet, bliver de kilder til forurening. Derudover kan et aggressivt kemisk miljø forårsage korrosionsskader på GeoTPP-strukturer.

Samtidig er forurenende emissioner ved GeoPP'er i gennemsnit lavere end ved TPP'er. For eksempel er udledningen af ​​kuldioxid pr. kilowatt-time produceret elektricitet op til 380 g ved GeoPPs, 1042 g ved kulfyrede termiske kraftværker, 906 g ved fyringsolie og 453 g ved gasfyrede termiske kraftværker.

Spørgsmålet opstår: hvad skal man gøre med spildevand? Med lavt saltindhold kan det efter afkøling udledes til overfladevand. Den anden måde er at pumpe det tilbage i grundvandsmagasinet gennem en injektionsbrønd, hvilket er den foretrukne og fremherskende praksis på nuværende tidspunkt.

Udvinding af termisk vand fra grundvandsmagasiner (samt udpumpning af almindeligt vand) kan forårsage nedsynkning og jordbevægelser, andre deformationer af geologiske lag og mikrojordskælv. Sandsynligheden for sådanne fænomener er normalt lav, selvom individuelle tilfælde er blevet registreret (for eksempel ved GeoPP i Staufen im Breisgau i Tyskland).

Det skal understreges, at de fleste af GeoPP'erne er placeret i relativt tyndt befolkede områder og i tredjeverdenslande, hvor miljøkravene er mindre strenge end i udviklede lande. Derudover er antallet af GeoPP'er og deres kapacitet i øjeblikket relativt lille. Med en større udbygning af geotermisk energi kan miljørisici stige og formere sig.

Hvor meget er jordens energi?

Investeringsomkostninger til opførelse af geotermiske systemer varierer i et meget bredt område - fra 200 til 5000 dollars pr. 1 kW installeret kapacitet, det vil sige, at de billigste muligheder kan sammenlignes med omkostningerne ved at bygge et termisk kraftværk. De afhænger først og fremmest af betingelserne for forekomst af termiske vand, deres sammensætning og systemets design. Ved at bore til store dybder, skabe et lukket system med to brønde, kan behovet for vandbehandling mangedoble omkostningerne.

For eksempel er investeringer i oprettelsen af ​​et petrotermisk cirkulationssystem (PTS) anslået til 1,6-4 tusind dollars pr. 1 kW installeret kapacitet, hvilket overstiger omkostningerne ved at bygge et atomkraftværk og kan sammenlignes med omkostningerne ved at bygge vind- og vindkraftværker. solenergianlæg.

Den åbenlyse økonomiske fordel ved GeoTPP er en gratis energibærer. Til sammenligning, i omkostningsstrukturen for et termisk kraftværk eller et atomkraftværk, der er i drift, tegner brændsel sig for 50-80 % eller endnu mere, afhængigt af de aktuelle energipriser. Derfor er der en anden fordel ved det geotermiske system: driftsomkostningerne er mere stabile og forudsigelige, da de ikke afhænger af den eksterne konjunktur af energipriser. Generelt er driftsomkostningerne for GeoTPP anslået til 2-10 cents (60 kopek-3 rubler) pr. 1 kWh produceret kapacitet.

Den næststørste (og meget betydelige) udgiftspost efter energibæreren er som udgangspunkt lønnen til stationspersonalet, som kan variere voldsomt fra land til land og region.

I gennemsnit er prisen på 1 kWh geotermisk energi sammenlignelig med den for termiske kraftværker (i russiske forhold - omkring 1 rubel / 1 kWh) og ti gange højere end omkostningerne ved elproduktion på vandkraftværker (5-10 kopek) / 1 kWh).

En del af årsagen til de høje omkostninger er, at GeoTPP i modsætning til termiske og hydrauliske kraftværker har en relativt lille kapacitet. Derudover er det nødvendigt at sammenligne systemer placeret i samme region og under lignende forhold. Så for eksempel i Kamchatka, ifølge eksperter, koster 1 kWh geotermisk elektricitet 2-3 gange billigere end elektricitet produceret på lokale termiske kraftværker.

Indikatorerne for det geotermiske systems økonomiske effektivitet afhænger for eksempel af, om det er nødvendigt at bortskaffe spildevand, og på hvilke måder dette gøres, om den kombinerede udnyttelse af ressourcen er mulig. Således kan kemiske grundstoffer og forbindelser udvundet fra termisk vand give yderligere indtægter. Husk på eksemplet med Larderello: det var kemisk produktion, der var primær der, og brugen af ​​geotermisk energi var oprindeligt af hjælpekarakter.

Geotermisk energi frem

Geotermisk energi udvikler sig noget anderledes end vind og sol. På nuværende tidspunkt afhænger det i høj grad af arten af ​​selve ressourcen, som adskiller sig kraftigt fra region til region, og de højeste koncentrationer er bundet til smalle zoner af geotermiske anomalier, normalt forbundet med områder med tektoniske forkastninger og vulkanisme.

Derudover er geotermisk energi mindre teknologisk kapacitetsmæssig sammenlignet med vind og endnu mere med solenergi: Systemerne i geotermiske stationer er ret enkle.

I den overordnede struktur af verdens elproduktion udgør den geotermiske komponent mindre end 1 %, men i nogle regioner og lande når dens andel op på 25–30 %. På grund af koblingen til geologiske forhold er en væsentlig del af den geotermiske energikapacitet koncentreret i tredjeverdenslande, hvor der er tre klynger af industriens største udvikling - øerne i Sydøstasien, Mellemamerika og Østafrika. De to første regioner er en del af Stillehavets "Jordens ildbælte", den tredje er knyttet til den østafrikanske rift. Med størst sandsynlighed vil der fortsat udvikles geotermisk energi i disse bælter. Et mere fjernt perspektiv er udviklingen af ​​petrotermisk energi ved at bruge varmen fra jordens lag, der ligger i flere kilometers dybde. Dette er en næsten allestedsnærværende ressource, men dens udvinding kræver høje omkostninger, så petrotermisk energi udvikles primært i de økonomisk og mest teknologisk magtfulde lande.

Generelt set i betragtning af de geotermiske ressourcers allestedsnærværende og et acceptabelt miljøsikkerhedsniveau er der grund til at tro, at geotermisk energi har gode udviklingsmuligheder. Især med den voksende trussel om mangel på traditionelle energibærere og stigende priser på dem.

Fra Kamchatka til Kaukasus

I Rusland har udviklingen af ​​geotermisk energi en ret lang historie, og på en række positioner er vi blandt verdens førende, selvom andelen af ​​geotermisk energi i den samlede energibalance i et enormt land stadig er ubetydelig.

Pionererne og centrene for udvikling af geotermisk energi i Rusland var to regioner - Kamchatka og Nordkaukasus, og hvis vi i det første tilfælde primært taler om elindustrien, så i det andet - om brugen af ​​termisk energi af termisk vand.

I Nordkaukasus - i Krasnodar-territoriet, Tjetjenien, Dagestan - blev varmen fra termiske vande brugt til energiformål selv før den store patriotiske krig. I 1980'erne-1990'erne gik udviklingen af ​​geotermisk energi i regionen af ​​indlysende årsager i stå og er endnu ikke kommet sig over stagnationen. Ikke desto mindre giver geotermisk vandforsyning i Nordkaukasus varme til omkring 500 tusinde mennesker, og for eksempel er byen Labinsk i Krasnodar-territoriet med en befolkning på 60 tusinde mennesker fuldstændig opvarmet af geotermisk vand.

I Kamchatka er geotermisk energis historie primært forbundet med opførelsen af ​​GeoPP. Den første af dem, der stadig driver Pauzhetskaya og Paratunskaya stationer, blev bygget tilbage i 1965-1967, mens Paratunskaya GeoPP med en kapacitet på 600 kW blev den første station i verden med en binær cyklus. Det var udviklingen af ​​sovjetiske videnskabsmænd S. S. Kutateladze og A. M. Rosenfeld fra Institut for Termisk Fysik i den sibiriske gren af ​​det russiske videnskabsakademi, som i 1965 modtog et copyright-certifikat for udvinding af elektricitet fra vand med en temperatur på 70 ° C. Denne teknologi blev efterfølgende prototypen for mere end 400 binære GeoPP'er i verden.

Kapaciteten af ​​Pauzhetskaya GeoPP, der blev taget i brug i 1966, var oprindeligt 5 MW og blev efterfølgende øget til 12 MW. I øjeblikket er stationen under opførelse af en binær blok, som vil øge sin kapacitet med yderligere 2,5 MW.

Udviklingen af ​​geotermisk energi i USSR og Rusland blev hindret af tilgængeligheden af ​​traditionelle energikilder - olie, gas, kul, men stoppede aldrig. De største geotermiske kraftanlæg i øjeblikket er Verkhne-Mutnovskaya GeoPP med en samlet kapacitet på 12 MW kraftenheder, taget i brug i 1999, og Mutnovskaya GeoPP med en kapacitet på 50 MW (2002).

Mutnovskaya og Verkhne-Mutnovskaya GeoPP er unikke objekter ikke kun for Rusland, men også på globalt plan. Stationerne er placeret ved foden af ​​Mutnovsky-vulkanen, i en højde af 800 meter over havets overflade, og opererer under ekstreme klimatiske forhold, hvor det er vinter i 9-10 måneder om året. Udstyret til Mutnovsky GeoPPs, som i øjeblikket er et af de mest moderne i verden, blev fuldstændig skabt i indenlandske virksomheder inden for kraftteknik.

På nuværende tidspunkt er andelen af ​​Mutnovsky-stationer i den overordnede struktur af energiforbruget i det centrale Kamchatka-energihub 40%. Der er planlagt en kapacitetsforøgelse i de kommende år.

Separat skal det siges om russisk petrotermisk udvikling. Vi har endnu ikke store PDS, dog er der avancerede teknologier til at bore til store dybder (ca. 10 km), som heller ikke har nogen analoger i verden. Deres videreudvikling vil gøre det muligt drastisk at reducere omkostningerne ved at skabe petrotermiske systemer. Udviklerne af disse teknologier og projekter er N. A. Gnatus, M. D. Khutorskoy (Det Russiske Videnskabsakademis Geologiske Institut), A. S. Nekrasov (Institutet for Økonomisk Forecasting of the Russian Academy of Sciences) og specialister fra Kaluga Turbine Plant. I øjeblikket er det petrotermiske cirkulationssystemprojekt i Rusland på pilotstadiet.

Der er udsigter til geotermisk energi i Rusland, selv om de er relativt fjerne: I øjeblikket er potentialet ret stort, og traditionel energis position er stærk. Samtidig er brugen af ​​geotermisk energi i en række afsidesliggende egne af landet økonomisk rentabel og efterspørges allerede nu. Dette er territorier med et højt geoenergipotentiale (Chukotka, Kamchatka, Kurilerne - den russiske del af Stillehavet "Jordens ildbælte", bjergene i det sydlige Sibirien og Kaukasus) og samtidig fjerntliggende og afskåret fra centraliseret energiforsyning.

Det er sandsynligt, at geotermisk energi i vores land i de kommende årtier vil udvikle sig netop i sådanne regioner.

Her offentliggøres dynamikken i ændringer i vinterens (2012-13) jordtemperaturer i en dybde på 130 centimeter under huset (under fundamentets inderkant), såvel som ved jordoverfladen og temperaturen på vandet, der kommer fra godt. Alt dette - på stigrøret, der kommer fra brønden.
Diagrammet er nederst i artiklen.
Dacha (på grænsen til New Moscow og Kaluga-regionen) vinter, periodiske besøg (2-4 gange om måneden i et par dage).
Blindområdet og husets kælder er ikke isoleret, siden efteråret er de blevet lukket med varmeisolerende propper (10 cm skum). Varmetabet på verandaen, hvor stigrøret går i januar, har ændret sig. Se note 10.
Målinger i en dybde på 130 cm udføres af Xital GSM-systemet (), diskret - 0,5 * C, tilføj. fejlen er omkring 0,3 * C.
Føleren er installeret i et 20 mm HDPE-rør svejset nedefra nær stigrøret (på ydersiden af ​​stigrørets varmeisolering, men inde i 110 mm røret).
Abscissen viser datoer, ordinaten viser temperaturer.
Note 1:
Jeg vil også overvåge temperaturen på vandet i brønden, såvel som i jordoverfladen under huset, lige ved stigrøret uden vand, men kun ved ankomsten. Fejlen er omkring + -0,6 * C.
Note 2:
Temperatur i jordhøjde under huset, ved vandforsyningsstigrøret, i mangel af mennesker og vand, faldt det allerede til minus 5 * C. Det tyder på, at jeg ikke har lavet systemet forgæves - Termostaten, der viste -5 * C er i øvrigt bare fra dette system (RT-12-16).
Note 3:
Temperaturen på vandet "i brønden" måles af samme sensor (det er også i note 2) som "i jordhøjde" - den står lige på stigrøret under varmeisoleringen, tæt på stigrøret i jordhøjde. Disse to målinger foretages på forskellige tidspunkter. "På jordniveau" - før du pumper vand ind i stigrøret og "i brønden" - efter at have pumpet omkring 50 liter i en halv time med afbrydelser.
Note 4:
Temperaturen på vandet i brønden kan være noget undervurderet, pga. Jeg kan ikke lede efter denne forbandede asymptote, endeløst pumpende vand (min)... Jeg spiller så godt jeg kan.
Note 5: Ikke relevant, slettet.
Note 6:
Fejlen ved fastsættelse af gadetemperaturen er cirka + - (3-7) * С.
Note 7:
Hastigheden for afkøling af vand ved jordoverfladen (uden at tænde for pumpen) er meget cirka 1-2 * C i timen (dette er ved minus 5 * C ved jordhøjde).
Note 8:
Jeg glemte at beskrive, hvordan mit underjordiske stigrør er arrangeret og isoleret. To strømper med isolering sættes på PND-32 i alt - 2 cm. tykkelse (tilsyneladende opskummet polyethylen), alt dette indsættes i et 110 mm kloakrør og opskummes der til en dybde på 130 cm. Sandt nok, da PND-32 ikke gik i midten af ​​det 110. rør, og også det faktum, at massen af ​​almindeligt skum i midten muligvis ikke hærder i lang tid, hvilket betyder, at det ikke bliver til en varmelegeme, vil jeg stærkt tvivl på kvaliteten af ​​en sådan ekstra isolering .. Det ville nok være bedre at bruge et to-komponent skum, hvis eksistens jeg først fandt ud af senere...
Note 9:
Jeg vil henlede læsernes opmærksomhed på temperaturmålingen "På jordhøjde" dateret 01/12/2013. og dateret 18. januar 2013. Her er værdien af ​​+0,3 * C efter min mening meget højere end forventet. Jeg tror, ​​at dette er en konsekvens af operationen "Fyldning af kælderen ved stigerøret med sne", udført den 31.12.2012.
Note 10:
Fra 12. januar til 3. februar lavede han yderligere isolering af verandaen, hvor det underjordiske stigrør går.
Som følge heraf blev varmetabet på verandaen ifølge omtrentlige skøn reduceret fra 100 W / kvm. etage til omkring 50 (dette er ved minus 20 * C på gaden).
Dette afspejles også i diagrammerne. Se temperaturen ved jordoverfladen den 9. februar: +1,4*C og den 16. februar: +1,1 - der har ikke været så høje temperaturer siden begyndelsen af ​​den rigtige vinter.
Og en ting mere: fra 4. til 16. februar, for første gang i to vintre fra søndag til fredag, tændte kedlen ikke for at opretholde den indstillede minimumstemperatur, fordi den ikke nåede dette minimum ...
Note 11:
Som lovet (for "bestilling" og for at fuldende årscyklusen), vil jeg med jævne mellemrum offentliggøre temperaturer om sommeren. Men - ikke i skemaet, for ikke at "sløre" vinteren, men her, i Note-11.
11. maj 2013
Efter 3 ugers ventilation blev ventilationsåbningerne lukket indtil efteråret for at undgå kondens.
13. maj 2013(på gaden i en uge + 25-30 * C):
- under huset i stueplan + 10,5 * C,
- under huset i en dybde på 130 cm. +6*С,

12. juni 2013:
- under huset i stueplan + 14,5 * C,
- under huset i en dybde på 130 cm. +10*С.
- vand i brønden fra en dybde på 25 m ikke højere end + 8 * C.
26. juni 2013:
- under huset i stueplan + 16 * C,
- under huset i en dybde på 130 cm. +11*С.
- vand i brønden fra en dybde på 25m er ikke højere end +9,3*C.
19. august 2013:
- under huset i stueplan + 15,5 * C,
- under huset i en dybde på 130 cm. +13,5*С.
- vand i brønden fra en dybde på 25m ikke højere end +9,0*C.
28. september 2013:
- under huset i stueplan + 10,3 * C,
- under huset i en dybde på 130 cm. +12*С.
- vand i brønden fra en dybde på 25m = + 8,0 * C.
26. oktober 2013:
- under huset i stueplan + 8,5 * C,
- under huset i en dybde på 130 cm. +9,5*С.
- vand i brønden fra en dybde på 25 m ikke højere end + 7,5 * C.
16. november 2013:
- under huset i stueplan + 7,5 * C,
- under huset i en dybde på 130 cm. +9,0*С.
- vand i brønden fra en dybde på 25m + 7,5 * C.
20. februar 2014:
Dette er sandsynligvis det sidste indlæg i denne artikel.
Hele vinteren bor vi i huset hele tiden, pointen med at gentage sidste års målinger er lille, så kun to signifikante tal:
- minimumstemperaturen under huset ved jordoverfladen i selve frosten (-20 - -30 * C) en uge efter de begyndte, faldt gentagne gange under + 0,5 * C. I disse øjeblikke arbejdede jeg

Forestil dig et hjem, der altid har en behagelig temperatur, uden varme- eller kølesystem i sigte. Dette system fungerer effektivt, men kræver ikke kompleks vedligeholdelse eller særlig viden fra ejerne.

Frisk luft, du kan høre fuglene kvidre og vinden dovent lege med bladene på træerne. Huset modtager energi fra jorden, ligesom blade, der modtager energi fra rødderne. Fantastisk billede, ikke?

Jordvarme- og kølesystemer gør dette til en realitet. Et geotermisk HVAC-system (opvarmning, ventilation og aircondition) bruger jordtemperaturen til at give varme om vinteren og køling om sommeren.

Sådan fungerer jordvarme og køling

Den omgivende temperatur ændrer sig med årstiderne, men den underjordiske temperatur ændrer sig ikke så meget på grund af jordens isolerende egenskaber. I 1,5-2 meters dybde holder temperaturen sig forholdsvis konstant året rundt. Et geotermisk system består typisk af internt procesudstyr, et underjordisk rørsystem kaldet en underjordisk sløjfe og/eller en vandcirkulationspumpe. Systemet bruger jordens konstante temperatur til at give "ren og gratis" energi.

(Du må ikke forveksle begrebet geotermisk NHC-system med "geotermisk energi" - en proces, hvor elektricitet genereres direkte fra varmen i jorden. I sidstnævnte tilfælde anvendes en anden type udstyr og andre processer, formålet hvoraf normalt er at opvarme vand til et kogepunkt.)

Rørene, der udgør den underjordiske sløjfe, er normalt lavet af polyethylen og kan lægges vandret eller lodret under jorden, afhængigt af terrænet. Hvis en akvifer er tilgængelig, kan ingeniører designe et "open loop"-system ved at bore en brønd ned i vandspejlet. Vandet pumpes ud, passerer gennem en varmeveksler og sprøjtes derefter ind i samme grundvandsmagasin via "geninjektion".

Om vinteren absorberer vand, der passerer gennem en underjordisk sløjfe, jordens varme. Indendørsudstyret hæver temperaturen yderligere og fordeler den i hele bygningen. Det er ligesom et klimaanlæg, der arbejder baglæns. Om sommeren trækker et geotermisk NWC-system varmt vand fra bygningen og fører det gennem en underjordisk sløjfe/pumpe til en geninjektionsbrønd, hvor vandet frigives til den køligere jord/vandmagasin.

I modsætning til konventionelle varme- og kølesystemer bruger geotermiske HVAC-systemer ikke fossile brændstoffer til at generere varme. De tager simpelthen varme fra jorden. Typisk bruges elektricitet kun til at drive ventilator, kompressor og pumpe.

Der er tre hovedkomponenter i et geotermisk køle- og varmesystem: en varmepumpe, en varmevekslervæske (åbent eller lukket system) og et luftforsyningssystem (rørsystem).

For geotermiske varmepumper, såvel som for alle andre typer varmepumper, blev forholdet mellem deres nyttevirkning og energiforbruget til denne handling (EFFEKTIVITET) målt. De fleste jordvarmepumpeanlæg har en virkningsgrad på 3,0 til 5,0. Det betyder, at systemet omdanner én energienhed til 3-5 varmeenheder.

Geotermiske systemer kræver ikke kompleks vedligeholdelse. Korrekt installeret, hvilket er meget vigtigt, kan den underjordiske sløjfe fungere korrekt i flere generationer. Ventilatoren, kompressoren og pumpen er anbragt indendørs og beskyttet mod skiftende vejrforhold, så de kan holde i mange år, ofte årtier. Rutinemæssig periodisk kontrol, rettidig filterudskiftning og årlig spolerensning er den eneste nødvendige vedligeholdelse.

Erfaring med brug af geotermiske NVC-systemer

Geotermiske NVC-systemer har været brugt i mere end 60 år over hele verden. De arbejder med naturen, ikke imod den, og de udsender ikke drivhusgasser (som tidligere nævnt bruger de mindre elektricitet, fordi de bruger jordens konstante temperatur).

Geotermiske NVC-systemer bliver i stigende grad attributter for grønne hjem, som en del af den voksende grønne bygningsbevægelse. Grønne projekter tegnede sig for 20 procent af alle boliger bygget i USA sidste år. En artikel i Wall Street Journal siger, at i 2016 vil budgettet for grønne bygninger stige fra $36 milliarder om året til $114 milliarder. Det vil udgøre 30-40 procent af hele ejendomsmarkedet.

Men meget af informationen om geotermisk opvarmning og afkøling er baseret på forældede data eller udokumenterede myter.

At ødelægge myter om geotermiske NWC-systemer

1. Geotermiske NVC-systemer er ikke en vedvarende teknologi, fordi de bruger elektricitet.

Fakta: Geotermiske HVAC-systemer bruger kun én enhed elektricitet til at producere op til fem enheder af køling eller opvarmning.

2. Solenergi og vindenergi er mere gunstige vedvarende teknologier sammenlignet med geotermiske NVC-systemer.

Fakta: Geotermiske NVC-systemer til én dollars proces fire gange flere kilowatt/timer end sol- eller vindenergi genererer for den samme dollar. Disse teknologier kan naturligvis spille en vigtig rolle for miljøet, men et geotermisk NHC-system er ofte den mest effektive og omkostningseffektive måde at reducere miljøbelastningen på.

3. Det geotermiske NVC-system kræver meget plads til at rumme polyethylenrørene i den underjordiske sløjfe.

Fakta: Afhængigt af terrænet kan den underjordiske sløjfe placeres lodret, hvilket betyder, at der er behov for et lille areal. Hvis der er en tilgængelig akvifer, er der kun brug for et par kvadratmeter overflade. Bemærk, at vandet vender tilbage til den samme grundvandsmagasin, som det blev taget fra, efter at det er passeret gennem varmeveksleren. Vandet er således ikke afstrømmet og forurener ikke grundvandsmagasinet.

4. HVK jordvarmepumper larmer.

Fakta: Anlæggene er meget støjsvage, og der er intet udstyr udenfor for ikke at forstyrre naboerne.

5. Geotermiske systemer slides til sidst.

Fakta: Underjordiske sløjfer kan holde i generationer. Varmevekslerudstyr holder typisk i årtier, da det er beskyttet indendørs. Når det kommer tid til at skulle udskifte udstyr, er omkostningerne ved en sådan udskiftning meget mindre end et nyt geotermisk system, da den underjordiske sløjfe og brønden er dens dyreste dele. Nye tekniske løsninger eliminerer problemet med varmetilbageholdelse i jorden, så systemet kan udveksle temperaturer i ubegrænsede mængder. Der har tidligere været tilfælde af fejlberegnet systemer, der faktisk overophedede eller underkølede jorden til det punkt, hvor der ikke længere var den temperaturforskel, der var nødvendig for at drive systemet.

6. Geotermiske HVAC-systemer fungerer kun til opvarmning.

Fakta: De fungerer lige så effektivt til køling og kan designes, så der ikke er behov for en ekstra ekstra varmekilde. Selvom nogle kunder beslutter, at det er mere omkostningseffektivt at have et lille backup-system til de koldeste tider. Det betyder, at deres underjordiske sløjfe bliver mindre og derfor billigere.

7. Geotermiske HVAC-systemer kan ikke samtidig opvarme brugsvand, opvarme poolvand og opvarme et hus.

Fakta: Systemer kan designes til at udføre mange funktioner på samme tid.

8. Geotermiske NHC-systemer forurener jorden med kølemidler.

Fakta: De fleste systemer bruger kun vand i hængslerne.

9. Geotermiske NWC-systemer bruger meget vand.

Fakta: Geotermiske systemer forbruger faktisk ikke vand. Hvis grundvandet bruges til temperaturudveksling, vender alt vand tilbage til den samme grundvandsmagasin. Tidligere blev der ganske vist brugt nogle systemer, der spildte vand, efter at det passerede gennem varmeveksleren, men sådanne systemer bruges næsten ikke i dag. Ser man på problemet fra et kommercielt synspunkt, sparer geotermiske NHC-systemer faktisk millioner af liter vand, der ville være blevet fordampet i traditionelle systemer.

10. Geotermisk NVC-teknologi er ikke økonomisk gennemførlig uden statslige og regionale skatteincitamenter.

Fakta: Statlige og regionale incitamenter udgør typisk 30 til 60 procent af de samlede omkostninger ved et geotermisk system, hvilket ofte kan bringe startprisen ned til nær prisen på konventionelt udstyr. Standard HVAC-luftsystemer koster cirka $3.000 pr. ton varme eller kulde (hjem bruger typisk et til fem tons). Prisen på geotermiske NVC-systemer varierer fra cirka 5.000 USD pr. ton til 8.000-9.000 USD. Nye installationsmetoder reducerer dog omkostningerne betydeligt, helt ned til priserne på konventionelle systemer.

Omkostningsbesparelser kan også opnås gennem rabatter på udstyr til offentlig eller kommerciel brug, eller endda store ordrer til hjemmet (især fra store mærker som Bosch, Carrier og Trane). Åbne sløjfer, ved hjælp af en pumpe og en geninjektionsbrønd, er billigere at installere end lukkede systemer.

Kilde: energyblog.nationalgeographic.com