Հարդարում. Կցամասեր. Վերանորոգում. Մոնտաժում. Ընտրություն. բացվածք
Ֆինլանդիայում առաջին երկրաջերմային էլեկտրակայանը Էսպոյում կգործարկվի երկու տարուց։ Ֆին ինժեներները նախատեսում են օգտագործել երկրագնդի ինտերիերի բնական ջերմությունը շենքերը տաքացնելու համար: Իսկ եթե փորձը հաջող լինի, ապա նման ջեռուցման կայաններ կարելի է կառուցել ամենուր, օրինակ՝ Լենինգրադի մարզում։ Հարցն այն է, թե որքանով է դա ձեռնտու։
Երկրի էներգիան օգտագործելը նոր գաղափար չէ: Բնականաբար, առաջին հերթին այն շրջանների բնակիչները, որտեղ բնությունն ինքն է ստեղծել «շոգեշարժիչներ», ձեռնամուխ եղան դրա իրականացմանը։ Օրինակ՝ դեռ 1904 թվականին իտալացի արքայազն Պիերո Ջինորի Կոնտին վառեց չորս լամպ՝ էլեկտրական գեներատորով տուրբին տեղադրելով գետնից տաքացվող գոլորշու բնական ելքի մոտ՝ Լարդերելլո շրջանում (Տոսկանա):
Ինը տարի անց՝ 1913 թվականին, այնտեղ գործարկվեց առաջին կոմերցիոն երկրաջերմային կայանը՝ 250 կիլովատ հզորությամբ։ Կայանը օգտագործել է ամենաշահավետ, բայց, ցավոք, հազվագյուտ ռեսուրսը՝ չոր գերտաքացած գոլորշին, որը կարելի է գտնել միայն հրաբխային զանգվածների խորքերում։ Բայց, փաստորեն, Երկրի ջերմությունը կարելի է գտնել ոչ միայն կրակ շնչող լեռների մոտ։ Այն ամենուր է, մեր ոտքերի տակ։
Մոլորակի աղիքները տաք են մինչև մի քանի հազար աստիճան: Գիտնականները դեռ չեն պարզել, թե ինչ գործընթացների արդյունքում է մեր մոլորակը մի քանի միլիարդ տարի կուտակում հսկայական ջերմություն, և անհնար է գնահատել, թե քանի միլիարդ տարի այն կտևի։ Հուսալիորեն հայտնի է, որ յուրաքանչյուր 100 մետր խորության վրա ընկղմվելիս ժայռերի ջերմաստիճանը բարձրանում է միջինը 3 աստիճանով։ Միջին հաշվով դա նշանակում է, որ մոլորակի վրա կան վայրեր, որտեղ ջերմաստիճանը բարձրանում է կես աստիճանով, իսկ ինչ-որ տեղ՝ 15 աստիճանով։ Եվ դրանք ակտիվ հրաբխային գոտիներ չեն։
Ջերմաստիճանի գրադիենտը, իհարկե, անհավասարաչափ աճում է։ Ֆին մասնագետները ակնկալում են հասնել 7 կմ խորության վրա գտնվող մի գոտի, որտեղ ժայռերի ջերմաստիճանը կկազմի 120 աստիճան Ցելսիուս, մինչդեռ Էսպուում ջերմաստիճանի գրադիենտը մոտ 1,7 աստիճան է 100 մետրում, ինչը նույնիսկ միջինից ցածր է։ Եվ, այնուամենայնիվ, սա արդեն բավարար ջերմաստիճան է երկրաջերմային ջեռուցման կայան գործարկելու համար։
Համակարգի էությունը, սկզբունքորեն, պարզ է. Իրարից մի քանի հարյուր մետր հեռավորության վրա երկու հորեր են հորատվում։ Դրանց արանքում՝ ստորին հատվածում, ճնշումով ջուր է ներարկվում՝ շերտերը կոտրելու և դրանց միջև թափանցելի ճաքերի համակարգ ստեղծելու նպատակով։ Տեխնոլոգիան մշակվել է. այժմ թերթաքարային նավթն ու գազը նույն կերպ են արդյունահանվում։
Այնուհետև մակերեսից ջուրը մղվում է հորերից մեկի մեջ, իսկ երկրորդից, ընդհակառակը, դուրս է մղվում։ Ջուրը հոսում է տաք ժայռերի ճեղքերով, իսկ հետո երկրորդ ջրհորի միջով հոսում է մակերես, որտեղ ջերմությունը փոխանցում է սովորական քաղաքային ջեռուցման կայան։ Նման համակարգեր արդեն գործարկվել են ԱՄՆ-ում, իսկ ներկայումս մշակվում են Ավստրալիայում և Եվրամիության երկրներում։
Լուսանկարը՝ www.facepla.net (սքրինշոթ)
Ավելին, բավականաչափ ջերմություն կլինի էլեկտրաէներգիայի արտադրությունը սկսելու համար։ Ցածր ջերմաստիճանի երկրաջերմային էներգիայի զարգացման առաջնահերթությունը պատկանում է խորհրդային գիտնականներին. հենց նրանք են ավելի քան կես դար առաջ որոշել Կամչատկայում նման էներգիա օգտագործելու հարցը։ Գիտնականներն առաջարկել են որպես եռացող հովացուցիչ նյութ օգտագործել օրգանական հեղուկ՝ ֆրեոն12, որի եռման կետը նորմալ մթնոլորտային ճնշման դեպքում մինուս 30 աստիճան է։ Ցելսիուսի 80 աստիճան ջերմաստիճան ունեցող ջրհորի ջուրն իր ջերմությունը փոխանցել է ֆրեոնին, որը պտտել է տուրբինները։ 1967 թվականին կառուցված Կամչատկայում գտնվող Պաուժեցկայա երկրաջերմային էլեկտրակայանը դարձել է այս ջերմաստիճանի ջրով աշխատող աշխարհում առաջին էլեկտրակայանը։
Նման սխեմայի առավելություններն ակնհայտ են՝ Երկրի ցանկացած կետում մարդկությունը կկարողանա իրեն ապահովել ջերմությամբ և էլեկտրականությամբ, նույնիսկ եթե Արևը մարի։ Երկրակեղևի հաստության մեջ կուտակվում է հսկայական էներգիա՝ ավելի քան 10 հազար անգամ ավելի, քան ժամանակակից քաղաքակրթության տարեկան վառելիքի ամբողջ սպառումը։ Եվ այս էներգիան անընդհատ թարմացվում է մոլորակի աղիքներից ջերմության ներհոսքի պատճառով։ Ժամանակակից տեխնոլոգիաները հնարավորություն են տալիս արդյունահանել այս տեսակի էներգիա։
Լենինգրադի մարզում կան հետաքրքիր վայրեր նմանատիպ երկրաջերմային էլեկտրակայանների կառուցման համար։ «Պետրը կանգնած է ճահճի մեջ» արտահայտությունը կիրառելի է միայն ցածրահարկ օբյեկտների կառուցման տեսանկյունից, իսկ «մեծ երկրաբանության» տեսանկյունից՝ Սանկտ Պետերբուրգի շրջակայքում նստվածքային ծածկույթը բավականին բարակ է՝ ընդամենը տասնյակ։ մետրի վրա, իսկ հետո, ինչպես Ֆինլանդիայում, առաջանում են հիմնաքարային հրաբխային ապարները:… Այս քարքարոտ վահանը տարասեռ է. այն կետավոր է խզվածքներով, որոնցից մի քանիսի երկայնքով ջերմության հոսքը բարձրանում է դեպի վեր:
Բուսաբաններն առաջինն էին, ովքեր ուշադրություն հրավիրեցին այս երևույթի վրա, ովքեր գտան ջերմության կղզիներ Կարելյան Իսթմուսում և Իժորա սարահարթում, որտեղ բույսերը աճում են կա՛մ բարձր վերարտադրության արագությամբ, կա՛մ պատկանում են ավելի հարավային բուսաբանական ենթագոտիներին: Իսկ Գատչինայի մոտ ընդհանրապես հայտնաբերվել է բուսաբանական անոմալիա՝ ալպյան-կարպատյան ֆլորայի բույսեր։ Բույսերը գոյություն ունեն գետնից եկող ջերմային հոսանքների շնորհիվ։
Պուլկովոյի տարածքում 1000 մետր խորության վրա հորատման արդյունքների համաձայն՝ բյուրեղային ապարների ջերմաստիճանը եղել է պլյուս 30 աստիճան, այսինքն՝ միջինում յուրաքանչյուր 100 մետրը բարձրացել է 3 աստիճանով։ Սա ջերմաստիճանի գրադիենտի «միջին» մակարդակն է, սակայն այն գրեթե կրկնակի գերազանցում է Ֆինլանդիայի Էսպու շրջանին: Սա նշանակում է, որ Պուլկովոյում բավական է ջրհոր հորատել ընդամենը 3500 մետր խորության վրա, համապատասխանաբար, նման ջեռուցման կայանը շատ ավելի էժան կլինի, քան Էսպուում։
Հարկ է հաշվի առնել, որ նման կայանների մարման ժամկետը կախված է նաև այս երկրի կամ տարածաշրջանի սպառողների ջերմամատակարարման և էլեկտրաէներգիայի սակագներից: 2015 թվականի մայիսին Helsingin Energia-ից առանց էլեկտրական ջեռուցման բազմաբնակարան շենքերի սակագինը կազմել է 6,19 ցենտ մեկ կՎտժ-ի համար, էլեկտրական ջեռուցմամբ, համապատասխանաբար, 7,12 ցենտ մեկ կՎտ/ժ-ի համար (օրվա ընթացքում): Սանկտ Պետերբուրգի սակագների համեմատ էլեկտրաէներգիա օգտագործողների և ջեռուցման համար տարբերությունը կազմում է մոտ 40%, մինչդեռ պետք է հաշվի առնել նաև դասընթացների խաղերը։ Ֆինլանդիայում էլեկտրաէներգիայի նման ցածր գինը կապված է, ի թիվս այլ բաների, այն փաստի հետ, որ երկիրն ունի իր միջուկային արտադրող հզորությունները։
Սակայն Լատվիայում, որը ստիպված է անընդհատ էլեկտրաէներգիա և վառելիք գնել, էլեկտրաէներգիայի վաճառքի գինը գրեթե երկու անգամ ավելի բարձր է, քան Ֆինլանդիայում։ Այնուամենայնիվ, ֆինները վճռական են կայան կառուցել Էսպուում, ոչ այնքան բարենպաստ երկրաջերմային գրադիենտ վայրում:
Բանն այն է, որ երկրաջերմային էներգիան երկարաժամկետ ներդրում է պահանջում։ Այս առումով այն ավելի մոտ է լայնածավալ հիդրոէներգետիկային ու ատոմային էներգիային։ Երկրաջերմային էլեկտրակայանը կառուցելը շատ ավելի դժվար է, քան արևային կամ հողմակայան: Եվ դուք պետք է վստահ լինեք, որ քաղաքական գործիչները չեն սկսում խաղալ գների հետ, և կանոնները չեն փոխվում անմիջապես:
Հետևաբար, ֆինները և որոշում կայացնեն այս կարևոր արդյունաբերական փորձի մասին: Եթե նրանց հաջողվի իրականացնել իրենց պլանները, և գոնե սկզբում ջերմացնել իրենց բնակիչներին երբեք չավարտվող ջերմությամբ (նույնիսկ մեր մոլորակի կյանքի մասշտաբով), դա նրանց թույլ կտա մտածել երկրաջերմային ապագայի մասին: էներգետիկա ռուսական հսկայական տարածքներում։ Հիմա Ռուսաստանում Կամչատկայում և Դաղստանում երկրագնդերը ջերմությամբ են տաքանում, բայց, հավանաբար, կգա Պուլկովոյի ժամանակը։
Կոնստանտին Ռանկս
Ջերմաստիճանի փոփոխություն խորության հետ: Երկրի մակերեսը արեգակնային ջերմության անհավասար ներհոսքի պատճառով տաքանում է, ապա սառչում։ Ջերմաստիճանի այս տատանումները շատ մակերեսային են թափանցում Երկրի հաստության մեջ։ Այսպիսով, ամենօրյա տատանումները 1 խորության վրա մսովորաբար գրեթե այլևս չի զգացվում: Ինչ վերաբերում է տարեկան տատանումներին, ապա դրանք թափանցում են տարբեր խորություններ՝ տաք երկրներում 10-15-ով. մ,իսկ ցուրտ ձմեռներով ու շոգ ամառներով երկրներում՝ մինչև 25-30 և նույնիսկ 40 մ. 30-40-ից ավելի խորը մարդեն Երկրի վրա ամենուր ջերմաստիճանը պահպանվում է հաստատուն։ Օրինակ, Փարիզի աստղադիտարանի նկուղում տեղադրված ջերմաչափը 100 տարի շարունակ ցույց է տալիս 11 °, 85 C ջերմաստիճան:
Մշտական ջերմաստիճան ունեցող շերտը դիտվում է ամբողջ երկրագնդում և կոչվում է մշտական կամ չեզոք ջերմաստիճանի գոտի։ Այս գոտու խորությունը, կախված կլիմայական պայմաններից, տարբեր է, և ջերմաստիճանը մոտավորապես հավասար է այս վայրի միջին տարեկան ջերմաստիճանին։
Քանի որ մեկը ավելի խորանում է Երկրի մեջ մշտական ջերմաստիճանի շերտից ներքև, սովորաբար նկատվում է ջերմաստիճանի աստիճանական աճ: Սա առաջին անգամ նկատել են խորը հանքերի աշխատողները։ Դա նկատվել է նաև թունելներ փռելիս։ Այսպիսով, օրինակ, Սիմպլոնի թունելը (Ալպերում) դնելիս ջերմաստիճանը բարձրացավ մինչև 60 °, ինչը զգալի դժվարություններ ստեղծեց աշխատանքի մեջ: Նույնիսկ ավելի բարձր ջերմաստիճան է նկատվում խորը հորատանցքերում: Օրինակ՝ Չուխովի ջրհորը (Վերին Սիլեզիա), որում 2220 թ. մջերմաստիճանը եղել է ավելի քան 80 ° (83 °, 1) և այլն: մջերմաստիճանը բարձրանում է 1 ° C-ով:
Այն մետրերի քանակը, որոնք դուք պետք է խորանաք Երկրի մեջ, որպեսզի ջերմաստիճանը բարձրանա 1 ° C-ով, կոչվում է երկրաջերմային քայլ.Երկրաջերմային փուլը տարբեր դեպքերում նույնը չէ և ամենից հաճախ այն տատանվում է 30-35-ի սահմաններում: մ.Որոշ դեպքերում այդ տատանումները կարող են նույնիսկ ավելի մեծ լինել: Օրինակ՝ Միչիգան նահանգում (ԱՄՆ)՝ լճի մոտ գտնվող ջրհորներից մեկում։ Միչիգան, երկրաջերմային քայլը պարզվեց, որ ոչ թե 33, այլ 70 մ.Ընդհակառակը, շատ փոքր երկրաջերմային քայլ է նկատվել Մեքսիկայի հորերից մեկում, այնտեղ 670 խորության վրա. մհայտնվեց 70 ° ջերմաստիճանի ջուր: Այսպիսով, երկրաջերմային փուլը պարզվեց, որ ընդամենը մոտ 12 է մ.Փոքր երկրաջերմային աստիճաններ են նկատվում նաև հրաբխային տարածքներում, որտեղ փոքր խորություններում կարող են լինել դեռևս չսառեցված հրաբխային ապարների շերտեր: Բայց բոլոր նման դեպքերը ոչ այնքան կանոններ են, որքան բացառություններ։
Երկրաջերմային փուլի պատճառները շատ են: (Բացի վերը նշվածից, դուք կարող եք մատնանշել ժայռերի տարբեր ջերմային հաղորդունակությունը, անկողնային պարագաների բնույթը և այլն:
Ջերմաստիճանի բաշխման մեջ մեծ նշանակություն ունի տեղանքի ռելիեֆը։ Վերջինս պարզ երևում է կից գծագրում (նկ. 23), որը պատկերում է Ալպերի մի հատվածը Սիմպլոնի թունելի գծի երկայնքով՝ գեոիզոթերմներով, որոնք գծագրված են կետագծով (այսինքն՝ Երկրի ներսում հավասար ջերմաստիճանի գծեր): Գեոիզոթերմներն այստեղ, այսպես ասած, կրկնում են ռելիեֆը, սակայն խորության հետ ռելիեֆի ազդեցությունն աստիճանաբար նվազում է։ (Բալեի գեոիզոթերմների ուժեղ դեպի ներքև ճկումը պայմանավորված է այստեղ դիտվող ջրի ուժեղ շրջանառությամբ):
Երկրի ջերմաստիճանը մեծ խորություններում. Ջերմաստիճանի դիտարկումներ հորատանցքերում, որոնց խորությունը հազվադեպ է գերազանցում 2-3-ը կմ,բնականաբար, նրանք չեն կարող պատկերացում տալ Երկրի խորը շերտերի ջերմաստիճանի մասին։ Բայց այստեղ մեզ օգնության են հասնում որոշ երևույթներ երկրակեղևի կյանքից։ Հրաբխությունը այս երեւույթներից մեկն է։ Երկրի մակերևույթի վրա տարածված հրաբուխները երկրի մակերևույթ են տանում հալած լավաներ, որոնց ջերմաստիճանը 1000 °-ից ավելի է։ Հետևաբար, մեծ խորություններում մենք ունենք 1000 °-ից ավելի ջերմաստիճան:
Կար ժամանակ, երբ գիտնականները, հիմնվելով երկրաջերմային քայլի վրա, փորձում էին հաշվարկել այն խորությունը, որում կարող են լինել 1000-2000 ° ջերմաստիճան: Սակայն նման հաշվարկները չեն կարող բավարար չափով հիմնավորված համարվել։ Սառեցնող բազալտե գնդակի ջերմաստիճանի վերաբերյալ կատարված դիտարկումները և տեսական հաշվարկները հիմք են տալիս ասելու, որ երկրաջերմային քայլի մեծությունը մեծանում է խորության հետ։ Բայց թե որքանով և ինչ խորությամբ է նման աճը, նույնպես դեռ չենք կարող ասել։
Եթե ենթադրենք, որ ջերմաստիճանը խորության հետ անընդհատ աճում է, ապա Երկրի կենտրոնում այն պետք է չափվի տասնյակ հազարավոր աստիճաններով։ Նման ջերմաստիճաններում մեզ հայտնի բոլոր ապարները պետք է վերածվեն հեղուկ վիճակի։ Ճիշտ է, Երկրի ներսում հսկայական ճնշում կա, և մենք ոչինչ չգիտենք նման ճնշման տակ գտնվող մարմինների վիճակի մասին: Այնուամենայնիվ, մենք չունենք որևէ տվյալ, որը հաստատում է, որ ջերմաստիճանը շարունակաբար աճում է խորության հետ։ Այժմ երկրաֆիզիկոսների մեծ մասը գալիս է այն եզրակացության, որ Երկրի ներսում ջերմաստիճանը դժվար թե լինի ավելի քան 2000 °:
Ջերմային աղբյուրներ. Ինչ վերաբերում է ջերմության աղբյուրներին, որոնք որոշում են Երկրի ներքին ջերմաստիճանը, ապա դրանք կարող են տարբեր լինել։ Հիմնվելով այն վարկածների վրա, որոնք համարում են, որ Երկիրը ձևավորվել է տաք և հալված զանգվածից, ներքին ջերմությունը պետք է համարել մարմնի մնացորդային ջերմությունը, որը սառչում է մակերեսից: Այնուամենայնիվ, հիմքեր կան ենթադրելու, որ Երկրի ներքին բարձր ջերմաստիճանի պատճառը կարող է լինել ապարներում պարունակվող ուրանի, թորիումի, ակտինուրանի, կալիումի և այլ տարրերի ռադիոակտիվ քայքայումը։ Ռադիոակտիվ տարրերը հիմնականում հանդիպում են Երկրի մակերևույթի ծրարի թթվային ապարներում, դրանցից ավելի քիչ՝ խորը հիմնային ապարներում։ Ընդ որում, դրանցում հիմնական ապարներն ավելի հարուստ են, քան երկաթե երկնաքարերը, որոնք համարվում են տիեզերական մարմինների ներքին մասերի բեկորներ։
Չնայած ապարներում ռադիոակտիվ նյութերի փոքր քանակությանը և դրանց դանդաղ քայքայմանը, ռադիոակտիվ քայքայման արդյունքում առաջացած ջերմության ընդհանուր քանակը մեծ է: Խորհրդային երկրաբան Վ.Գ.Խլոպինհաշվարկել է, որ Երկրի վերին 90 կիլոմետրանոց թաղանթում պարունակվող ռադիոակտիվ տարրերը բավարար են ճառագայթման միջոցով մոլորակի ջերմության կորուստը ծածկելու համար։ Ռադիոակտիվ քայքայման հետ մեկտեղ ջերմային էներգիա է արտազատվում Երկրի նյութի սեղմման ժամանակ, քիմիական ռեակցիաների ժամանակ և այլն։
Ածխաջրածիններով հարուստ մեր երկրում երկրաջերմային էներգիան էկզոտիկ ռեսուրս է, որը, հաշվի առնելով իրերի ներկա վիճակը, դժվար թե մրցակցի նավթի ու գազի հետ: Այնուամենայնիվ, էներգիայի այս այլընտրանքային ձևը կարելի է օգտագործել գրեթե ամենուր և բավականին արդյունավետ է։
Երկրաջերմային էներգիան երկրագնդի ներքին ջերմությունն է: Այն առաջանում է խորքերում և տարբեր ձևերով ու ինտենսիվությամբ դուրս է գալիս Երկրի մակերես։
Հողի վերին շերտերի ջերմաստիճանը հիմնականում կախված է արտաքին (էկզոգեն) գործոններից՝ արևի լույսից և օդի ջերմաստիճանից։ Ամռանը և ցերեկը հողը տաքանում է մինչև որոշակի խորություններ, իսկ ձմռանը և գիշերը սառչում է օդի ջերմաստիճանի փոփոխության հետևանքով և որոշակի ուշացումով, խորության հետ մեծանալով։ Օդի ջերմաստիճանի ամենօրյա տատանումների ազդեցությունն ավարտվում է մի քանի տասնյակ սանտիմետր խորություններում։ Սեզոնային տատանումները ծածկում են հողի ավելի խորը շերտերը՝ մինչև տասնյակ մետր:
Որոշակի խորության վրա՝ տասնյակից մինչև հարյուրավոր մետր, հողի ջերմաստիճանը պահպանվում է հաստատուն՝ հավասար Երկրի մակերևույթի օդի միջին տարեկան ջերմաստիճանին: Հեշտ է դա հաստատել՝ իջնելով բավական խորը քարանձավ:
Երբ տվյալ տարածքում օդի միջին տարեկան ջերմաստիճանը զրոյից ցածր է, դա դրսևորվում է որպես մշտական սառույց (ավելի ճիշտ՝ հավերժական սառույց): Արեւելյան Սիբիրում ամբողջ տարվա ընթացքում սառած հողերի հաստությունը, այսինքն՝ հաստությունը տեղ-տեղ հասնում է 200-300 մ-ի։
Որոշակի խորությունից (քարտեզի յուրաքանչյուր կետի համար սեփականը) Արեգակի և մթնոլորտի գործողությունն այնքան է թուլանում, որ առաջին պլան են մղվում էնդոգեն (ներքին) գործոնները, և երկրի ներսը տաքանում է ներսից, այնպես որ ջերմաստիճանը սկսում է բարձրանալ խորությամբ:
Երկրի խորքային շերտերի տաքացումը հիմնականում կապված է այնտեղ տեղակայված ռադիոակտիվ տարրերի քայքայման հետ, թեև ջերմության այլ աղբյուրներ կոչվում են նաև, օրինակ, ֆիզիկաքիմիական, տեկտոնական գործընթացներ երկրակեղևի և թիկնոցի խորը շերտերում։ Բայց ինչ էլ որ լինի պատճառը, ապարների և հարակից հեղուկ ու գազային նյութերի ջերմաստիճանը խորության հետ մեծանում է: Հանքագործները բախվում են այս երևույթի հետ՝ խորը հանքերում միշտ շոգ է։ 1 կմ խորության վրա երեսուն աստիճան տաքությունը նորմալ է, իսկ ավելի խորը ջերմաստիճանն էլ ավելի բարձր է։
Երկրի ինտերիերի ջերմային հոսքը, որը հասնում է Երկրի մակերևույթին, փոքր է. միջինում դրա հզորությունը կազմում է 0,03–0,05 Վտ / մ 2 կամ մոտ 350 Վտ · ժ / մ 2 տարեկան: Արեգակից ջերմային հոսքի և նրանով տաքացվող օդի ֆոնին սա աննկատելի արժեք է. Արեգակը երկրի մակերեսի յուրաքանչյուր քառակուսի մետրին տալիս է տարեկան մոտ 4000 կՎտժ, այսինքն՝ 10000 անգամ ավելի (իհարկե, սա է. միջինում, բևեռային և հասարակածային լայնությունների միջև հսկայական տարածմամբ և կախված այլ կլիմայական և եղանակային գործոններից):
Ջերմային հոսքի աննշանությունը մոլորակի մեծ մասում խորքերից դեպի մակերես կապված է ապարների ցածր ջերմահաղորդականության և երկրաբանական կառուցվածքի առանձնահատկությունների հետ։ Բայց կան բացառություններ՝ վայրեր, որտեղ ջերմային հոսքը բարձր է։ Դրանք, առաջին հերթին, տեկտոնական խզվածքների, սեյսմիկ ակտիվության և հրաբխի աճի գոտիներն են, որտեղ ելք է գտնում երկրի ներքին էներգիան։ Նման գոտիներին բնորոշ են լիթոսֆերայի ջերմային անոմալիաները, այստեղ Երկրի մակերեսին հասնող ջերմային հոսքը կարող է մի քանի անգամ և նույնիսկ մեծության կարգերով ավելի հզոր լինել, քան «սովորականը»։ Հրաբխային ժայթքումները և տաք ջրի աղբյուրները հսկայական քանակությամբ ջերմություն են տեղափոխում այս գոտիների մակերեսին:
Հենց այս տարածքներն են առավել բարենպաստ երկրաջերմային էներգիայի զարգացման համար։ Ռուսաստանի տարածքում դրանք, առաջին հերթին, Կամչատկան, Կուրիլյան կղզիները և Կովկասն են։
Միևնույն ժամանակ, երկրաջերմային էներգիայի զարգացումը հնարավոր է գրեթե ամենուր, քանի որ խորության հետ ջերմաստիճանի բարձրացումը ամենուր տարածված երևույթ է, և խնդիրն աղիքներից ջերմություն «արդյունահանելն» է, ինչպես հանքային հումք են արդյունահանվում այնտեղից։
Միջին հաշվով, ջերմաստիճանը բարձրանում է 2,5–3 ° C-ով յուրաքանչյուր 100 մ-ի համար: Տարբեր խորություններում գտնվող երկու կետերի միջև ջերմաստիճանի տարբերության հարաբերակցությունը նրանց միջև խորության տարբերությանը կոչվում է երկրաջերմային գրադիենտ:
Փոխադարձը երկրաջերմային քայլն է կամ խորության միջակայքը, որի դեպքում ջերմաստիճանը բարձրանում է 1 ° C-ով:
Որքան բարձր է գրադիենտը և, համապատասխանաբար, որքան ցածր է աստիճանը, այնքան Երկրի խորության ջերմությունը մոտենում է մակերեսին և այնքան խոստումնալից է այս տարածքը երկրաջերմային էներգիայի զարգացման համար։
Տարբեր տարածքներում, կախված երկրաբանական կառուցվածքից և այլ տարածաշրջանային և տեղական պայմաններից, ջերմաստիճանի բարձրացման տեմպերը խորության հետ կարող են կտրուկ տարբերվել: Երկրի մասշտաբով երկրաջերմային գրադիենտների և աստիճանների մեծությունների տատանումները հասնում են 25 անգամ։ Օրինակ, Օրեգոնում (ԱՄՆ) գրադիենտը 150 ° C է մեկ կմ-ում, իսկ Հարավային Աֆրիկայում՝ 6 ° C մեկ կմ-ում։
Հարցն այն է, թե ինչպիսի՞ն է ջերմաստիճանը մեծ խորություններում՝ 5, 10 կմ կամ ավելի: Եթե միտումը շարունակվի, 10 կմ խորության վրա ջերմաստիճանը միջինը պետք է լինի մոտ 250–300 ° C: Սա քիչ թե շատ հաստատվում է գերխորքային հորերում կատարվող ուղղակի դիտարկումներով, թեև պատկերը շատ ավելի բարդ է, քան ջերմաստիճանի գծային աճը։
Օրինակ, Բալթյան բյուրեղային վահանում հորատված Կոլայի գերխոր հորատանցքում 3 կմ խորության վրա ջերմաստիճանը փոխվում է 10 ° C / 1 կմ արագությամբ, այնուհետև երկրաջերմային գրադիենտը դառնում է 2–2,5 անգամ ավելի մեծ: 7 կմ խորության վրա արդեն գրանցվել է 120 ° C ջերմաստիճան, 10 կմ խորության վրա՝ 180 ° C, իսկ 12 կմ խորության վրա՝ 220 ° C։
Մեկ այլ օրինակ է հորատված հորատանցքը Հյուսիսային Կասպից տարածաշրջանում, որտեղ գրանցվել է 42 °C ջերմաստիճան 500 մ խորության վրա, 70 °C 1,5 կմ, 80 °C 2 կմ և 108 °C 3 կմ խորության վրա։
Ենթադրվում է, որ երկրաջերմային գրադիենտը նվազում է՝ սկսած 20-30 կմ խորությունից. 100 կմ խորության վրա ենթադրյալ ջերմաստիճանները կազմում են մոտ 1300-1500 ° C, 400 կմ խորության վրա՝ 1600 ° C, Երկրի վրա։ միջուկ (6000 կմ-ից ավելի խորություններ) - 4000-5000 ° C:
Մինչև 10–12 կմ խորության վրա ջերմաստիճանը չափվում է հորատված հորերի միջոցով. որտեղ դրանք բացակայում են, այն որոշվում է անուղղակի նշաններով այնպես, ինչպես ավելի մեծ խորություններում: Նման անուղղակի նշաններ կարող են լինել սեյսմիկ ալիքների անցման բնույթը կամ արտահոսող լավայի ջերմաստիճանը։
Այնուամենայնիվ, երկրաջերմային էներգիայի նպատակների համար 10 կմ-ից ավելի խորություններում ջերմաստիճանի տվյալները դեռ գործնական հետաքրքրություն չեն ներկայացնում:
Մի քանի կիլոմետր խորության վրա շատ ջերմություն կա, բայց ինչպե՞ս բարձրացնել այն: Երբեմն այս խնդիրը մեզ համար լուծում է հենց բնությունը՝ բնական ջերմային կրիչի օգնությամբ՝ տաքացվող ջերմային ջրերը, որոնք դուրս են գալիս մակերես կամ ընկած են մեզ հասանելի խորության վրա։ Որոշ դեպքերում խորքում ջուրը տաքացվում է գոլորշու վիճակի։
«Ջերմային ջրեր» տերմինի խիստ սահմանում չկա։ Որպես կանոն, դրանք նկատի ունեն տաք ստորերկրյա ջրերը հեղուկ վիճակում կամ գոլորշու տեսքով, այդ թվում՝ Երկրի մակերևույթ դուրս եկող 20 ° C-ից բարձր ջերմաստիճանով, այսինքն, որպես կանոն, օդի ջերմաստիճանից բարձր:
Ստորերկրյա ջրերի, գոլորշու, գոլորշի-ջուր խառնուրդների ջերմությունը հիդրոթերմալ էներգիա է։ Ըստ այդմ, դրա օգտագործման վրա հիմնված էներգիան կոչվում է հիդրոթերմալ։
Իրավիճակն ավելի բարդ է ուղղակիորեն չոր ապարներից ջերմություն արտադրելու դեպքում՝ նավթաջերմային էներգիա, հատկապես, որ բավականին բարձր ջերմաստիճանները, որպես կանոն, սկսվում են մի քանի կիլոմետր խորությունից։
Ռուսաստանի տարածքում նավթաջերմային էներգիայի պոտենցիալը հարյուր անգամ գերազանցում է հիդրոթերմային էներգիան՝ համապատասխանաբար 3500 և 35 տրլն տոննա վառելիքի համարժեք: Սա միանգամայն բնական է. Երկրի խորքերի ջերմությունն ամենուր է, իսկ ջերմային ջրերը տեղային են: Սակայն ջերմության և էլեկտրաէներգիայի արտադրության ակնհայտ տեխնիկական դժվարությունների պատճառով ջերմային ջրերը ներկայումս հիմնականում օգտագործվում են:
20-30°C-ից մինչև 100°C ջերմաստիճան ունեցող ջրերը հարմար են ջեռուցման, 150°C և բարձր ջերմաստիճանների և երկրաջերմային էլեկտրակայաններում էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար:
Ընդհանուր առմամբ, Ռուսաստանի տարածքում երկրաջերմային ռեսուրսները տոննաներով համարժեք վառելիքի կամ էներգիայի չափման ցանկացած այլ միավորի առումով մոտ 10 անգամ գերազանցում են հանածո վառելիքի պաշարները։
Տեսականորեն միայն երկրաջերմային էներգիան կարող էր ամբողջությամբ բավարարել երկրի էներգետիկ կարիքները։ Գործնականում այս պահին, իր տարածքի մեծ մասում, դա իրագործելի չէ տեխնիկական և տնտեսական պատճառներով։
Աշխարհում երկրաջերմային էներգիայի օգտագործումը ամենից հաճախ կապված է Իսլանդիայի հետ՝ մի երկիր, որը գտնվում է Միջինատլանտյան լեռնաշղթայի հյուսիսային ծայրում՝ չափազանց ակտիվ տեկտոնական և հրաբխային գոտում: Հավանաբար բոլորը հիշում են Էյջաֆյալաջոկուլ հրաբխի հզոր ժայթքումը ( Էյաֆջալաջոկուլ) 2010 թ.
Այս երկրաբանական առանձնահատկությունի շնորհիվ է, որ Իսլանդիան ունի երկրաջերմային էներգիայի հսկայական պաշարներ, ներառյալ տաք աղբյուրները, որոնք դուրս են գալիս Երկրի մակերևույթ և նույնիսկ արտահոսում գեյզերների տեսքով:
Իսլանդիայում սպառվող էներգիայի ավելի քան 60%-ը ներկայումս վերցվում է Երկրից: Ներառյալ երկրաջերմային աղբյուրները ապահովում են ջեռուցման 90%-ը և էլեկտրաէներգիայի արտադրության 30%-ը: Հավելում ենք, որ երկրի մնացած էլեկտրաէներգիան արտադրվում է հիդրոէլեկտրակայաններում, այսինքն՝ օգտագործելով նաև վերականգնվող էներգիայի աղբյուր, ինչի շնորհիվ Իսլանդիան մի տեսակ համաշխարհային բնապահպանական ստանդարտի տեսք ունի։
Երկրաջերմային էներգիայի ընտելացումը 20-րդ դարում զգալիորեն օգնեց Իսլանդիային տնտեսապես: Մինչև անցյալ դարի կեսերը այն շատ աղքատ երկիր էր, այժմ աշխարհում առաջին տեղն է զբաղեցնում մեկ շնչին ընկնող դրված հզորությամբ և երկրաջերմային էներգիայի արտադրությամբ և երկրաջերմային դրվածքային հզորության բացարձակ արժեքով առաջին տասնյակում է։ էլեկտրակայաններ. Այնուամենայնիվ, նրա բնակչությունը կազմում է ընդամենը 300 հազար մարդ, ինչը հեշտացնում է էներգիայի էկոլոգիապես մաքուր աղբյուրներին անցնելու խնդիրը. դրա կարիքները հիմնականում փոքր են:
Իսլանդիայից բացի, էլեկտրաէներգիայի արտադրության ընդհանուր հաշվեկշռում երկրաջերմային էներգիայի մեծ տեսակարար կշիռ ունեն Նոր Զելանդիան և Հարավարևելյան Ասիայի կղզի պետությունները (Ֆիլիպիններ և Ինդոնեզիա), Կենտրոնական Ամերիկայի և Արևելյան Աֆրիկայի երկրները, որոնց տարածքը նույնպես բնութագրվում է բարձր սեյսմիկ և հրաբխային ակտիվությամբ։ Այս երկրների համար, հաշվի առնելով նրանց ներկայիս զարգացման մակարդակը և կարիքները, երկրաջերմային էներգիան զգալի ներդրում ունի սոցիալ-տնտեսական զարգացման մեջ:
Երկրաջերմային էներգիայի օգտագործումը շատ երկար պատմություն ունի։ Առաջին հայտնի օրինակներից մեկը Իտալիան է, մի վայր Տոսկանա նահանգում, որն այժմ կոչվում է Լարդերելլո, որտեղ դեռևս 19-րդ դարի սկզբին տեղական տաք ջերմային ջրերը, որոնք դուրս էին գալիս բնական ճանապարհով կամ արդյունահանվում էին ծանծաղ հորերից, օգտագործվում էին էներգետիկ նպատակներով։
Բորային թթու ստանալու համար այստեղ օգտագործվել են բորով հարուստ ստորգետնյա ջրեր։ Սկզբում այս թթուն ստացվում էր երկաթե կաթսաներում գոլորշիացմամբ, իսկ մոտակա անտառներից սովորական վառելափայտը վերցվում էր որպես վառելիք, բայց 1827 թվականին Ֆրանչեսկո Լարդերելը ստեղծեց համակարգ, որն աշխատում էր հենց ջրերի ջերմության վրա։ Միաժամանակ բնական ջրային գոլորշու էներգիան սկսեց օգտագործվել հորատման սարքերի շահագործման համար, իսկ 20-րդ դարի սկզբին՝ տեղական տների և ջերմոցների ջեռուցման համար։ Նույն տեղում՝ Լարդերելոյում, 1904 թվականին ջերմային ջրի գոլորշին դարձավ էներգիայի աղբյուր՝ էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար։
Որոշ այլ երկրներ հետևեցին Իտալիայի օրինակին 19-րդ դարի վերջին և 20-րդ դարի սկզբին։ Օրինակ՝ 1892 թվականին ջերմային ջրերն առաջին անգամ օգտագործվել են տեղային ջեռուցման համար ԱՄՆ-ում (Բոիզ, Այդահո), 1919 թվականին՝ Ճապոնիայում, 1928 թվականին՝ Իսլանդիայում։
ԱՄՆ-ում առաջին հիդրոէլեկտրակայանը հայտնվել է Կալիֆորնիայում 1930-ականների սկզբին, Նոր Զելանդիայում՝ 1958 թվականին, Մեքսիկայում՝ 1959 թվականին, Ռուսաստանում (աշխարհի առաջին երկուական երկրաջերմային էլեկտրակայանը) 1965 թվականին ...
Հին սկզբունքը նոր աղբյուրի վրա
Էլեկտրաէներգիայի արտադրությունը պահանջում է հիդրոաղբյուրի ավելի բարձր ջերմաստիճան, քան ջեռուցման համար՝ ավելի քան 150 ° C: Երկրաջերմային էլեկտրակայանի (GeoPP) շահագործման սկզբունքը նման է սովորական ՋԷԿ-ի շահագործման սկզբունքին: Իրականում երկրաջերմային էլեկտրակայանը ՋԷԿ-ի տեսակ է։
ՋԷԿ-երում, որպես կանոն, ածուխը, գազը կամ մազութը հանդես են գալիս որպես էներգիայի հիմնական աղբյուր, իսկ ջրային գոլորշիները՝ որպես աշխատանքային հեղուկ: Վառելիքը, այրվելով, ջուրը տաքացնում է գոլորշու վիճակի, որը պտտում է շոգետուրբինը, և այն արտադրում է էլեկտրականություն։
GeoPP-ների միջև տարբերությունն այն է, որ այստեղ էներգիայի առաջնային աղբյուրը երկրագնդի ջերմությունն է, և աշխատանքային հեղուկը գոլորշու տեսքով մատակարարվում է էլեկտրական գեներատորի տուրբինի շեղբերներին «պատրաստի» տեսքով անմիջապես արտադրությունից։ լավ.
Գոյություն ունեն GeoPP-ի շահագործման երեք հիմնական սխեմաներ՝ ուղղակի, չոր (երկրաջերմային) գոլորշու օգտագործմամբ; անուղղակի, հիդրոթերմալ ջրի վրա հիմնված և խառը կամ երկուական:
Որոշակի սխեմայի օգտագործումը կախված է ագրեգացման վիճակից և էներգիայի կրիչի ջերմաստիճանից:
Ամենապարզը և, հետևաբար, յուրացված սխեմաներից առաջինը ուղիղ գիծն է, որի դեպքում ջրհորից եկող գոլորշին անմիջապես անցնում է տուրբինի միջով։ Աշխարհի առաջին GeoPP-ը Լարդերելոյում նույնպես գործել է չոր գոլորշու վրա 1904 թվականին:
Անուղղակի աշխատանքի սխեմայով GeoPP-ները մեր ժամանակներում ամենատարածվածն են: Նրանք օգտագործում են ստորգետնյա տաք ջուր, որը բարձր ճնշման տակ մղվում է գոլորշիչ, որտեղ դրա մի մասը գոլորշիացվում է, և ստացված գոլորշին պտտվում է տուրբինով։ Որոշ դեպքերում լրացուցիչ սարքեր և սխեմաներ են պահանջվում ագրեսիվ միացություններից երկրաջերմային ջուրն ու գոլորշին մաքրելու համար:
Ծախսված գոլորշին մտնում է ներարկման ջրհոր կամ օգտագործվում է տարածքի ջեռուցման համար - այս դեպքում սկզբունքը նույնն է, ինչ CHP-ի շահագործման ժամանակ:
Երկուական GeoPP-ներում տաք ջերմային ջուրը փոխազդում է մեկ այլ հեղուկի հետ, որը գործում է որպես աշխատանքային հեղուկ՝ ավելի ցածր եռման կետով: Երկու հեղուկներն էլ անցնում են ջերմափոխանակիչով, որտեղ ջերմային ջուրը գոլորշիացնում է աշխատող հեղուկը, որի գոլորշին պտտում է տուրբինը։
Այս համակարգը փակ է, որը լուծում է մթնոլորտ արտանետումների խնդիրը։ Բացի այդ, համեմատաբար ցածր եռման կետով աշխատող հեղուկները հնարավորություն են տալիս որպես էներգիայի առաջնային աղբյուր օգտագործել ոչ շատ տաք ջերմային ջրերը։
Բոլոր երեք սխեմաներն օգտագործում են հիդրոթերմալ աղբյուր, սակայն նավթաջերմային էներգիան կարող է օգտագործվել նաև էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար։
Այս դեպքում սխեմատիկ դիագրամը նույնպես բավականին պարզ է. Անհրաժեշտ է հորատել երկու փոխկապակցված հորեր՝ ներարկման և արտադրական հորեր։ Ջուրը մղվում է ներարկման ջրհորի մեջ: Խորության վրա այն տաքանում է, ապա ուժեղ տաքացման արդյունքում առաջացած տաքացած ջուրը կամ գոլորշին արտադրական հորի միջոցով սնվում է մակերես։ Ավելին, ամեն ինչ կախված է նրանից, թե ինչպես է օգտագործվում նավթաջերմային էներգիան՝ ջեռուցման, թե էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար։ Փակ ցիկլը հնարավոր է թափոնների գոլորշու և ջրի ներարկման հետ ներարկման ջրհորի մեջ կամ հեռացման այլ եղանակով:
Նման համակարգի թերությունն ակնհայտ է. աշխատանքային հեղուկի բավականաչափ բարձր ջերմաստիճան ստանալու համար հորերը պետք է հորատվեն մեծ խորությամբ: Եվ դրանք լուրջ ծախսեր են և ջերմության զգալի կորստի վտանգ, երբ հեղուկը շարժվում է դեպի վեր: Հետևաբար, նավթաջերմային համակարգերը դեռևս ավելի քիչ են տարածված, քան հիդրոթերմայինները, թեև նավթաջերմային էներգիայի պոտենցիալը մեծության կարգերով բարձր է:
Ներկայումս Ավստրալիան առաջատարն է այսպես կոչված նավթաջերմային շրջանառության համակարգերի (PCS) ստեղծման գործում: Բացի այդ, երկրաջերմային էներգիայի այս ուղղությունը ակտիվորեն զարգանում է ԱՄՆ-ում, Շվեյցարիայում, Մեծ Բրիտանիայում և Ճապոնիայում։
Լորդ Քելվինի նվերը
Ջերմային պոմպի գյուտը 1852 թվականին ֆիզիկոս Ուիլյամ Թոմփսոնի (նույն ինքը՝ Լորդ Քելվին) կողմից մարդկությանը իրական հնարավորություն ընձեռեց օգտագործելու հողի վերին շերտերի ցածր պոտենցիալ ջերմությունը։ Ջերմային պոմպի համակարգը կամ, ինչպես Թոմփսոնն է անվանել՝ ջերմության բազմապատկիչ, հիմնված է շրջակա միջավայրից սառնագենտի ջերմության փոխանցման ֆիզիկական գործընթացի վրա։ Փաստորեն, այն օգտագործում է նույն սկզբունքը, ինչ նավթաջերմային համակարգերում: Տարբերությունը ջերմության աղբյուրի մեջ է, որի կապակցությամբ կարող է առաջանալ տերմինաբանական հարց՝ որքանո՞վ կարելի է ջերմային պոմպը համարել երկրաջերմային համակարգ։ Բանն այն է, որ վերին շերտերում տասնյակից հարյուրավոր մետր խորություններում ժայռերն ու դրանցում պարունակվող հեղուկները տաքանում են ոչ թե երկրի խորը ջերմությունից, այլ արևից։ Այսպիսով, այս դեպքում արևն է ջերմության առաջնային աղբյուրը, թեև այն վերցված է, ինչպես երկրաջերմային համակարգերում, երկրից:
Ջերմային պոմպի աշխատանքը հիմնված է մթնոլորտի համեմատությամբ հողի տաքացման և հովացման հետաձգման վրա, որի արդյունքում մակերեսի և ավելի խորը շերտերի միջև ձևավորվում է ջերմաստիճանի գրադիենտ, որը ջերմություն է պահպանում նույնիսկ ձմռանը, ինչ է տեղի ունենում ջրային մարմիններում. Ջերմային պոմպերի հիմնական նպատակը տարածքի ջեռուցումն է: Իրականում դա «հակադարձ սառնարան» է։ Ե՛վ ջերմային պոմպը, և՛ սառնարանը փոխազդում են երեք բաղադրիչների հետ՝ ներքին միջավայր (առաջին դեպքում՝ ջեռուցվող սենյակ, երկրորդում՝ սառնարանի սառնարանային խցիկ), արտաքին միջավայր՝ էներգիայի աղբյուր և սառնագենտի (սառնագենտ) , այն նաև ջերմության կրիչն է, որն ապահովում է ջերմության փոխանցում կամ սառը:
Ցածր եռման կետ ունեցող նյութը հանդես է գալիս որպես սառնագենտ, որը թույլ է տալիս ջերմություն վերցնել նույնիսկ համեմատաբար ցածր ջերմաստիճան ունեցող աղբյուրից:
Սառնարանում հեղուկ սառնագենտը շնչափողի (ճնշման կարգավորիչ) միջոցով մտնում է գոլորշիացուցիչ, որտեղ ճնշման կտրուկ նվազման պատճառով հեղուկը գոլորշիանում է։ Գոլորշիացումը էնդոթերմիկ գործընթաց է, որը պահանջում է արտաքին ջերմության կլանում: Արդյունքում, գոլորշիչի ներքին պատերից ջերմություն է վերցվում, որն ապահովում է սառնարանային խցիկում սառեցնող ազդեցություն: Այնուհետև, գոլորշիչից սառնագենտը ներծծվում է կոմպրեսորի մեջ, որտեղ այն վերադառնում է ագրեգացման հեղուկ վիճակի: Սա հակառակ գործընթաց է, որը հանգեցնում է հեռացված ջերմության արտանետմանը արտաքին միջավայր: Որպես կանոն, այն նետվում է սենյակ, իսկ սառնարանի հետնամասը համեմատաբար տաք է։
Ջերմային պոմպն աշխատում է մոտավորապես նույն կերպ, այն տարբերությամբ, որ ջերմությունը վերցվում է արտաքին միջավայրից և գոլորշիչի միջոցով մտնում ներքին միջավայր՝ սենյակի ջեռուցման համակարգ:
Իրական ջերմային պոմպում ջուրը տաքացվում է, անցնելով արտաքին սխեմայի երկայնքով, դրվում է գետնին կամ ջրամբարում, այնուհետև մտնում է գոլորշիչ:
Գոլորշիատորում ջերմությունը փոխանցվում է ցածր եռման ջերմաստիճան ունեցող սառնագենտի միջոցով լցված ներքին շղթայի, որը, անցնելով գոլորշիչով, հեղուկից վերածվում է գազային վիճակի՝ հեռացնելով ջերմությունը։
Այնուհետև, գազային սառնագենտը մտնում է կոմպրեսոր, որտեղ այն սեղմվում է մինչև բարձր ճնշման և ջերմաստիճանի, և մտնում է կոնդենսատոր, որտեղ ջերմափոխանակությունը տեղի է ունենում տաք գազի և ջեռուցման համակարգից հովացուցիչ նյութի միջև:
Գործելու համար կոմպրեսորը պահանջում է էլեկտրաէներգիա, սակայն ժամանակակից համակարգերում փոխակերպման հարաբերակցությունը (սպառված և արտադրվող էներգիայի հարաբերակցությունը) բավականաչափ բարձր է դրանց արդյունավետությունն ապահովելու համար:
Ներկայումս ջերմային պոմպերը լայնորեն օգտագործվում են տարածքների ջեռուցման համար, հիմնականում տնտեսապես զարգացած երկրներում:
Էկո-ճիշտ էներգիա
Երկրաջերմային էներգիան համարվում է էկոլոգիապես մաքուր, ինչը, ընդհանուր առմամբ, ճիշտ է: Առաջին հերթին այն օգտագործում է վերականգնվող և գործնականում անսպառ ռեսուրս։ Երկրաջերմային էներգիան չի պահանջում մեծ տարածքներ՝ ի տարբերություն խոշոր հիդրոէլեկտրակայանների կամ հողմակայանների, և չի աղտոտում մթնոլորտը՝ ի տարբերություն ածխաջրածնային էներգիայի։ Միջին հաշվով, GeoPP-ը զբաղեցնում է 400 մ 2՝ 1 ԳՎտ արտադրված էլեկտրաէներգիայի դիմաց: Նույն ցուցանիշը, օրինակ, ածուխով աշխատող էլեկտրակայանի համար կազմում է 3600 մ 2: GeoPP-ների էկոլոգիական առավելությունների թվում են նաև ջրի ցածր սպառումը` 20 լիտր քաղցրահամ ջուր 1 կՎտ-ի դիմաց, մինչդեռ ՋԷԿ-երը և ԱԷԿ-երը պահանջում են մոտ 1000 լիտր: Նշենք, որ սրանք «միջին» GeoPP-ի բնապահպանական ցուցանիշներ են։
Բայց դեռևս կան բացասական կողմնակի ազդեցություններ: Դրանցից առավել հաճախ առանձնանում են աղմուկը, մթնոլորտի ջերմային աղտոտումը և քիմիական աղտոտվածությունը՝ ջուրն ու հողը, ինչպես նաև պինդ թափոնների առաջացումը։
Շրջակա միջավայրի քիմիական աղտոտման հիմնական աղբյուրը փաստացի ջերմային ջուրն է (բարձր ջերմաստիճանով և հանքայնացումով), որը հաճախ պարունակում է մեծ քանակությամբ թունավոր միացություններ, ինչի հետ կապված առաջանում է կեղտաջրերի և վտանգավոր նյութերի հեռացման խնդիր։
Երկրաջերմային էներգիայի բացասական ազդեցություններին կարելի է հետևել մի քանի փուլով` սկսած հորերի հորատումից: Այստեղ առաջանում են նույն վտանգները, ինչ ցանկացած հորատանցք հորատելիս՝ հողի և բուսածածկույթի ոչնչացում, հողի և ստորերկրյա ջրերի աղտոտում։
ԳեոՊԷԿ-ի շահագործման փուլում պահպանվում են շրջակա միջավայրի աղտոտվածության խնդիրները։ Ջերմային հեղուկները՝ ջուրը և գոլորշին, սովորաբար պարունակում են ածխածնի երկօքսիդ (CO 2), ծծմբի սուլֆիդ (H 2 S), ամոնիակ (NH 3), մեթան (CH 4), կերակրի աղ (NaCl), բոր (B), մկնդեղ (As): ), սնդիկ (Hg): Երբ արձակվում են շրջակա միջավայր, դրանք դառնում են դրա աղտոտման աղբյուր: Բացի այդ, ագրեսիվ քիմիական միջավայրը կարող է կոռոզիոն վնաս հասցնել ԳեոՋԷԿ-ի կառուցվածքներին:
Միևնույն ժամանակ, ԳեոԷԿ-երում աղտոտիչների արտանետումները միջինում ավելի ցածր են, քան ՋԷԿ-երում: Օրինակ, ածխածնի երկօքսիդի արտանետումները արտադրված էլեկտրաէներգիայի յուրաքանչյուր կվտ/ժ-ի համար կազմում են մինչև 380 գ GeoPP-ներում, 1042 գ՝ ածուխով աշխատող ՋԷԿ-երում, 906 գ՝ մազութի և 453 գ՝ գազով աշխատող ՋԷԿ-երում:
Հարց է առաջանում՝ ի՞նչ անել կեղտաջրերի հետ։ Ցածր աղիության դեպքում այն սառչելուց հետո կարող է թափվել մակերեսային ջրեր: Մեկ այլ եղանակ է այն նորից մղել ջրատար շերտը ներարկման հորի միջոցով, որն այսօր նախընտրելի է և հիմնականում օգտագործվում է:
Ջրատար հորիզոններից ջերմային ջրի արդյունահանումը (ինչպես նաև սովորական ջրի դուրս մղումը) կարող է առաջացնել հողի նստեցում և տեղաշարժ, երկրաբանական շերտերի այլ դեֆորմացիաներ, միկրոերկրաշարժեր։ Նման երևույթների հավանականությունը, որպես կանոն, փոքր է, թեև առանձին դեպքեր են գրանցվել (օրինակ՝ Գերմանիայի Շտաուֆեն իմ Բրեյսգաու քաղաքի GeoPP-ում)։
Հարկ է ընդգծել, որ GeoPP-ների մեծ մասը գտնվում է համեմատաբար նոսր բնակեցված տարածքներում և Երրորդ աշխարհի երկրներում, որտեղ բնապահպանական պահանջներն ավելի քիչ խիստ են, քան զարգացած երկրներում: Բացի այդ, այս պահին GeoPP-ների թիվը և դրանց հզորությունները համեմատաբար փոքր են։ Երկրաջերմային էներգիայի ավելի ծավալուն զարգացման դեպքում բնապահպանական ռիսկերը կարող են աճել և բազմապատկվել:
Որքա՞ն է Երկրի էներգիան:
Երկրաջերմային համակարգերի կառուցման համար ներդրումային ծախսերը տատանվում են շատ լայն միջակայքում՝ 200 դոլարից մինչև 5000 դոլար՝ 1 կՎտ դրված հզորության համար, այսինքն՝ ամենաէժան տարբերակները համեմատելի են ջերմաէլեկտրակայանի կառուցման արժեքի հետ: Դրանք առաջին հերթին կախված են ջերմային ջրերի առաջացման պայմաններից, դրանց բաղադրությունից և համակարգի նախագծումից։ Մեծ խորություններում հորատումը, երկու հորերով փակ համակարգ ստեղծելը, ջրի մաքրման անհրաժեշտությունը կարող է բազմապատկել ծախսերը:
Օրինակ, նավթաջերմային շրջանառության համակարգի (PCS) ստեղծման համար ներդրումները գնահատվում են 1,6–4 հազար դոլար 1 կՎտ դրված հզորության համար, ինչը գերազանցում է ատոմակայանի կառուցման արժեքը և համեմատելի է քամու և քամու շինարարության արժեքի հետ։ արևային էլեկտրակայաններ.
GeoTPP-ի ակնհայտ տնտեսական առավելությունն անվճար էներգակիրն է։ Համեմատության համար նշենք, որ գործող ՋԷԿ-ի կամ ԱԷԿ-ի արժեքի կառուցվածքում վառելիքը կազմում է 50–80% կամ նույնիսկ ավելին՝ կախված էներգիայի ընթացիկ գներից: Հետևաբար, երկրաջերմային համակարգի մեկ այլ առավելություն. գործառնական ծախսերն ավելի կայուն և կանխատեսելի են, քանի որ դրանք կախված չեն էներգիայի գների արտաքին կոնյունկտուրայից: Ընդհանուր առմամբ, ԳեոՋԷԿ-ի շահագործման ծախսերը գնահատվում են 2–10 ցենտ (60 կոպեկ – 3 ռուբլի) արտադրված հզորության 1 կՎտժ-ի դիմաց։
Երկրորդ խոշորագույն (էներգիայից հետո) (և շատ նշանակալի) ծախսերի հոդվածը, որպես կանոն, գործարանի անձնակազմի աշխատավարձերն են, որոնք կարող են արմատապես տարբերվել տարբեր երկրների և տարածաշրջանների միջև:
Միջին հաշվով, 1 կՎտժ երկրաջերմային էներգիայի արժեքը համեմատելի է ՋԷԿ-երի արժեքի հետ (ռուսական պայմաններում՝ մոտ 1 ռուբլի / 1 կՎտժ) և տասն անգամ ավելի բարձր, քան հիդրոէլեկտրակայաններում էլեկտրաէներգիայի արտադրության արժեքը (5-10 կոպեկ / 1): կՎտժ):
Բարձր արժեքի պատճառն այն է, որ ի տարբերություն ջերմային և հիդրոէլեկտրակայանների, ԳեոՋԷԿ-ը համեմատաբար փոքր հզորություն ունի: Բացի այդ, անհրաժեշտ է համեմատել նույն տարածաշրջանում և նմանատիպ պայմաններում տեղակայված համակարգերը: Օրինակ, Կամչատկայում, ըստ մասնագետների, 1 կՎտժ երկրաջերմային էլեկտրաէներգիան արժե 2-3 անգամ ավելի քիչ, քան տեղական ջերմաէլեկտրակայաններում արտադրվող էլեկտրաէներգիան։
Երկրաջերմային համակարգի տնտեսական արդյունավետության ցուցանիշները կախված են, օրինակ, նրանից, թե արդյոք անհրաժեշտ է կեղտաջրերի հեռացում և ինչ եղանակներով է դա արվում, հնարավոր է արդյոք ռեսուրսի համակցված օգտագործումը: Այսպիսով, ջերմային ջրից արդյունահանվող քիմիական տարրերն ու միացությունները կարող են լրացուցիչ եկամուտ ապահովել։ Հիշենք Լարդերելլոյի օրինակը. այնտեղ առաջնայինը քիմիական արտադրությունն էր, իսկ երկրաջերմային էներգիայի օգտագործումը սկզբում օժանդակ էր։
Երկրաջերմային էներգիայի առաջընթաց
Երկրաջերմային էներգիան մի փոքր այլ կերպ է զարգանում, քան քամին և արևը: Ներկայումս դա մեծապես կախված է բուն ռեսուրսի բնույթից, որը կտրուկ տարբերվում է ըստ տարածաշրջանների, և ամենաբարձր կոնցենտրացիաները կապված են երկրաջերմային անոմալիաների նեղ գոտիների հետ, որոնք, որպես կանոն, կապված են տեկտոնական խզվածքների և հրաբխային տարածքների հետ:
Բացի այդ, երկրաջերմային էներգիան տեխնոլոգիապես ավելի քիչ տարողունակ է քամու համեմատ, և առավել եւս՝ արևային էներգիայի դեպքում. երկրաջերմային կայանների համակարգերը բավականին պարզ են։
Համաշխարհային էլեկտրաէներգիայի արտադրության ընդհանուր կառուցվածքում երկրաջերմային բաղադրիչը կազմում է 1%-ից պակաս, սակայն որոշ տարածաշրջաններում և երկրներում դրա մասնաբաժինը հասնում է 25-30%-ի: Երկրաբանական պայմանների հետ կապվածության պատճառով երկրաջերմային էներգիայի հզորության զգալի մասը կենտրոնացած է երրորդ աշխարհի երկրներում, որտեղ առանձնանում են արդյունաբերության ամենամեծ զարգացման երեք կլաստերներ՝ Հարավարևելյան Ասիայի, Կենտրոնական Ամերիկայի և Արևելյան Աֆրիկայի կղզիները: Առաջին երկու շրջանները ներառված են Խաղաղ օվկիանոսի «Երկրի կրակային գոտում», երրորդը կապված է Արևելաաֆրիկյան ճեղքվածքի հետ։ Ամենայն հավանականությամբ, երկրաջերմային էներգիան կշարունակի զարգանալ այս գոտիներում։ Ավելի հեռավոր հեռանկար է նավթաջերմային էներգիայի զարգացումը` օգտագործելով մի քանի կիլոմետր խորության վրա գտնվող երկրի շերտերի ջերմությունը: Սա գրեթե ամենուր տարածված ռեսուրս է, բայց դրա արդյունահանումը պահանջում է բարձր ծախսեր, հետևաբար, նավթաջերմային էներգիան զարգանում է հիմնականում տնտեսապես և տեխնոլոգիապես ամենահզոր երկրներում:
Ընդհանուր առմամբ, հաշվի առնելով երկրաջերմային ռեսուրսների ամենուր տարածվածությունը և շրջակա միջավայրի անվտանգության ընդունելի մակարդակը, հիմքեր կան ենթադրելու, որ երկրաջերմային էներգիան զարգացման լավ հեռանկարներ ունի: Հատկապես ավանդական էներգառեսուրսների պակասի և դրանց գների աճի սպառնալիքի պայմաններում:
Կամչատկայից Կովկաս
Ռուսաստանում երկրաջերմային էներգիայի զարգացումը բավականին երկար պատմություն ունի, և մի շարք դիրքերում մենք համաշխարհային առաջատարների շարքում ենք, չնայած երկրաջերմային էներգիայի մասնաբաժինը հսկայական երկրի ընդհանուր էներգետիկ հաշվեկշռում դեռևս աննշան է:
Երկու շրջաններ՝ Կամչատկան և Հյուսիսային Կովկասը, դարձել են Ռուսաստանում երկրաջերմային էներգիայի զարգացման պիոներներ և կենտրոններ, և եթե առաջին դեպքում խոսքը գնում է հիմնականում էլեկտրաէներգիայի, ապա երկրորդում՝ ջերմային էներգիայի օգտագործման մասին։ ջերմային ջրից։
Հյուսիսային Կովկասում՝ Կրասնոդարի երկրամասում, Չեչնիայում, Դաղստանում, ջերմային ջրերի ջերմությունը էներգետիկ նպատակներով օգտագործվում էր նույնիսկ Հայրենական մեծ պատերազմից առաջ։ 1980-1990-ական թվականներին երկրաջերմային էներգիայի զարգացումը տարածաշրջանում հասկանալի պատճառներով կանգ է առել և դեռ դուրս չի եկել լճացման վիճակից: Այդուհանդերձ, Հյուսիսային Կովկասում երկրաջերմային ջրամատակարարումն ապահովում է մոտ 500 հազար մարդու ջերմություն, իսկ, օրինակ, Կրասնոդարի երկրամասի Լաբինսկ քաղաքը 60 հազար բնակչությամբ ամբողջությամբ ջեռուցվում է երկրաջերմային ջրերով։
Կամչատկայում երկրաջերմային էներգիայի պատմությունը հիմնականում կապված է GeoPP-ների կառուցման հետ: Դրանցից առաջինները, որոնք դեռ աշխատում են Պաուժեցկայա և Պարատունսկայա կայանները, կառուցվել են 1965-1967 թվականներին, մինչդեռ 600 կՎտ հզորությամբ Paratunskaya GeoPP-ը դարձել է երկուական ցիկլով աշխարհում առաջին կայանը։ Սա Ռուսաստանի գիտությունների ակադեմիայի Սիբիրի մասնաճյուղի ջերմաֆիզիկայի ինստիտուտի խորհրդային գիտնականներ Ս.Ս.Կութաթելաձեի և Ա.Մ. Այս տեխնոլոգիան հետագայում դարձավ աշխարհում ավելի քան 400 երկուական GeoPP-ների նախատիպ:
1966 թվականին շահագործման հանձնված Pauzhetskaya GeoPP-ի հզորությունը սկզբում եղել է 5 ՄՎտ, իսկ այնուհետև ավելացել է մինչև 12 ՄՎտ: Ներկայումս կայանում կառուցվում է երկուական բլոկ, որը կավելացնի դրա հզորությունը եւս 2,5 ՄՎտ-ով։
ԽՍՀՄ-ում և Ռուսաստանում երկրաջերմային էներգիայի զարգացմանը խոչընդոտում էր էներգիայի ավանդական աղբյուրների առկայությունը՝ նավթ, գազ, ածուխ, բայց այդպես էլ չդադարեց: Այս պահին երկրաջերմային էներգիայի ամենամեծ օբյեկտներն են Վերխնե-Մուտնովսկայա ԳեոԷԿ-ը՝ 12 ՄՎտ ընդհանուր հզորությամբ էներգաբլոկներ, շահագործման հանձնված 1999 թվականին, և Մուտնովսկայա ԳեոԷԿ-ը՝ 50 ՄՎտ հզորությամբ (2002 թ.):
Mutnovskaya և Verkhne-Mutnovskaya GeoPP-ները եզակի օբյեկտներ են ոչ միայն Ռուսաստանի համար, այլև համաշխարհային մասշտաբով։ Կայանները գտնվում են Մուտնովսկի հրաբխի ստորոտում՝ ծովի մակարդակից 800 մետր բարձրության վրա, գործում են ծայրահեղ կլիմայական պայմաններում, որտեղ տարվա 9-10 ամիս ձմեռ է։ Mutnovsky GeoPP-ների սարքավորումները, որոնք ներկայումս աշխարհում ամենաժամանակակիցներից են, ամբողջությամբ ստեղծվել են էներգետիկայի ներքին ձեռնարկություններում:
Ներկայումս Կենտրոնական Կամչատկայի էներգահանգույցի էներգիայի սպառման ընդհանուր կառուցվածքում Մուտնովսկիե գործարանների մասնաբաժինը կազմում է 40%: Առաջիկա տարիներին նախատեսվում է հզորությունների ավելացում։
Առանձին-առանձին պետք է ասել ռուսական նավթաջերմային զարգացումների մասին։ Մենք դեռ չունենք մեծ DSP-ներ, բայց կան մեծ խորություններում (մոտ 10 կմ) հորատման առաջադեմ տեխնոլոգիաներ, որոնք նույնպես նմանը չունեն աշխարհում։ Դրանց հետագա զարգացումը հնարավորություն կտա կտրուկ նվազեցնել նավթաջերմային համակարգերի ստեղծման ծախսերը։ Այս տեխնոլոգիաների և նախագծերի մշակողները Ն. Ռուսաստանում նավթաջերմային շրջանառության համակարգի նախագիծը ներկայումս փորձնական փուլում է։
Ռուսաստանում երկրաջերմային էներգիայի հեռանկարներ կան, թեև համեմատաբար հեռավոր. այս պահին ներուժը բավականին մեծ է, իսկ ավանդական էներգիայի դիրքերը՝ ամուր։ Միաժամանակ, երկրի մի շարք հեռավոր շրջաններում երկրաջերմային էներգիայի օգտագործումը տնտեսապես շահավետ է և պահանջարկ ունի նաև այժմ։ Սրանք մեծ գեոէներգետիկ պոտենցիալ ունեցող տարածքներ են (Չուկոտկա, Կամչատկա, Կուրիլես՝ Խաղաղօվկիանոսյան «Երկրի կրակային գոտու» ռուսական հատվածը, Հարավային Սիբիրի և Կովկասի լեռները) և միևնույն ժամանակ հեռավոր և անջատված էներգամատակարարումից:
Հավանաբար, առաջիկա տասնամյակների ընթացքում երկրաջերմային էներգիան մեր երկրում կզարգանա հենց այսպիսի շրջաններում։
Ձմռանը (2012-13 թթ.) երկրի ջերմաստիճանի փոփոխությունների դինամիկան տան տակ 130 սանտիմետր խորության վրա (հիմքի ներքին եզրի տակ), ինչպես նաև գետնի մակարդակում և ջրհորից եկող ջրի ջերմաստիճանում. հրապարակված են այստեղ։ Այս ամենը ջրհորից եկող բարձրացման վրա է:Գրաֆիկը հոդվածի ներքևում է:
Դաչան (Նոր Մոսկվայի և Կալուգայի շրջանի սահմանին) ձմեռային է, պարբերաբար այցելում են (ամսական 2-4 անգամ մի քանի օր):
Տան կույր տարածքը և նկուղը մեկուսացված չեն, աշնանից փակվել են ջերմամեկուսիչ խցաններով (10 սմ փրփուր)։ Վերանդայի ջերմության կորուստը, որտեղից դուրս է գալիս վերելակը, փոխվել է հունվարին։ Տես Ծանոթագրություն 10:
130 սմ խորության վրա չափումները կատարվում են Xital GSM () համակարգով, դիսկրետ՝ 0,5 * C, ավելացրեք. սխալը մոտ 0,3 * C է:
Սենսորը տեղադրված է 20 մմ HDPE խողովակի մեջ, որը եռակցված է ներքևից բարձրացնողի մոտ (բարձրացնող մեկուսացման արտաքին մասում, բայց 110 մմ խողովակի ներսում):
Աբսցիսան ամսաթիվն է, օրդինատը՝ ջերմաստիճանը։
Ծանոթագրություն 1:
Ջրի ջերմաստիճանը ջրհորում, ինչպես նաև տան տակ գտնվող հողի մակարդակում, անմիջապես առանց ջրի վերելքի վրա, նույնպես կվերահսկվի, բայց միայն ժամանելուն պես: Սխալը մոտ + -0,6 * C է:
Ծանոթագրություն 2:
Ջերմաստիճանը հողի մակարդակի վրատան տակ, ջրամատակարարման համակարգի վերելքի մոտ, մարդկանց և ջրի բացակայության դեպքում այն իջել է մինչև մինուս 5 * C: Սա հուշում է, որ իզուր չէի, որ ես սարքեցի համակարգը - Ի դեպ, թերմոստատը, որը ցույց տվեց -5 * C, հենց այս համակարգից է (RT-12-16):
Ծանոթագրություն 3:
Ջրի ջերմաստիճանը «ջրհորում» չափվում է նույն սենսորով (նշված է նաև Ծանոթագրություն 2-ում), ինչպես «հողի մակարդակում», այն ուղղակիորեն կանգնած է ջերմամեկուսացման տակ գտնվող վերելակի վրա, հողի մակարդակի բարձրացնողի մոտ: Այս երկու չափումները կատարվում են ժամանակի տարբեր կետերում: «Գետնի մակարդակում» - նախքան ջուրը բարձրացնողի մեջ մղելը և «հորում» - կես ժամ ընդհատումներով մոտ 50 լիտր մղելուց հետո:
Ծանոթագրություն 4:
Ջրհորի ջրի ջերմաստիճանը կարող է որոշ չափով թերագնահատվել, քանի որ Ես չեմ կարող փնտրել այս անիծված ասիմպտոտը, որը անվերջ ջուր է մղում (իմը) ... Ինչպես կարող եմ, այնպես որ ես խաղում եմ:
Ծանոթագրություն 5. Համապատասխան չէ, ջնջված է:
Ծանոթագրություն 6:
Դրսի ջերմաստիճանի ամրագրման սխալը մոտավորապես + - (3-7) * С է:
Ծանոթագրություն 7:
Ջրի սառեցման արագությունը հողի մակարդակում (առանց պոմպը միացնելու) մոտավորապես 1-2 * C է ժամում (սա մինուս 5 * C է հողի մակարդակում):
Ծանոթագրություն 8:
Մոռացա նկարագրել, թե ինչպես է դասավորված և մեկուսացված իմ ստորգետնյա վերելակը: PND-32-ը համալրված է երկու մեկուսիչ գուլպաներով՝ ընդհանուր 2 սմ: հաստությունը (ըստ երևույթին, փրփրած պոլիէթիլեն), այս ամենը տեղադրվում է 110 մմ կոյուղու խողովակի մեջ և փրփրվում է 130 սմ խորության վրա։ Ճիշտ է, քանի որ PND-32-ը չի աշխատել 110-րդ խողովակի կենտրոնում, և նաև այն փաստը, որ դրա մեջտեղում սովորական փրփուրի զանգվածը կարող է երկար ժամանակ չամրանալ, ինչը նշանակում է, որ այն չի վերածվում մեկուսացման, ես խիստ կասկածում եմ: նման լրացուցիչ մեկուսացման որակը .. Հավանաբար ավելի լավ կլիներ օգտագործել երկու բաղադրիչ փրփուր, որի մասին ես իմացա միայն ավելի ուշ ...
Ծանոթագրություն 9:
Ցանկանում եմ ընթերցողների ուշադրությունը հրավիրել «Գետնի մակարդակում» ջերմաստիճանի չափման վրա՝ թվագրված 01/12/2013 թ. և 18.01.2013թ. Այստեղ, իմ կարծիքով, + 0,3 * C արժեքը նկատելիորեն ավելի բարձր է, քան սպասվում էր: Կարծում եմ, որ սա 31.12.2012թ.-ին իրականացված «Բազանը ձյունով լցնել վերելակի մոտ» գործողության հետևանք է։
Ծանոթագրություն 10:
Հունվարի 12-ից փետրվարի 3-ը կատարել է վերանդայի լրացուցիչ մեկուսացում, ուր գնում է ստորգետնյա վերելակը։
Արդյունքում, կոպիտ հաշվարկներով, վերանդայի ջերմության կորուստը կրճատվել է 100 Վտ / մ2-ից: հարկ մինչև մոտ 50 (սա փողոցում մինուս 20 * C է):
Սա արտացոլվել է նաև աղյուսակներում։ Տեսեք ջերմաստիճանը գետնի մակարդակում փետրվարի 9-ին` + 1,4 * C և փետրվարի 16-ին` +1,1 - իրական ձմռան սկզբից ի վեր նման բարձր ջերմաստիճան չի եղել:
Եվ ևս մեկ բան. փետրվարի 4-ից 16-ը, կիրակիից ուրբաթ երկու ձմռան ընթացքում առաջին անգամ կաթսան չի միացել սահմանված նվազագույն ջերմաստիճանը պահպանելու համար, քանի որ այն չի հասել այս նվազագույնին…
Ծանոթագրություն 11:
Ինչպես խոստացել էի («պատվերի» և տարեկան ցիկլի ավարտի համար) ամռանը պարբերաբար կհրապարակեմ ջերմաստիճանը։ Բայց - ոչ թե ժամանակացույցում, որպեսզի ձմեռը «չստվերադառնա», այլ այստեղ՝ Note-11-ում։
11 մայիսի, 2013 թ
3 շաբաթ եթերից հետո օդը փակվել է մինչև աշուն՝ խտացումից խուսափելու համար։
13 մայիսի, 2013 թ(փողոցում մեկ շաբաթ + 25-30 * С):
- տան տակ գետնի մակարդակով + 10,5 * С,
- տան տակ 130 սմ խորության վրա: + 6 * C,
Հունիսի 12, 2013:
- տան տակ գետնի մակարդակում + 14,5 * С,
- տան տակ 130 սմ խորության վրա: + 10 * C.
- ջուրը ջրհորի մեջ 25 մ խորությունից + 8 * С-ից ոչ բարձր:
Հունիսի 26, 2013:
- տան տակ գետնի մակարդակում + 16 * C,
- տան տակ 130 սմ խորության վրա: + 11 * C.
- ջուրը ջրհորի մեջ 25 մ խորությունից + 9,3 * С-ից ոչ բարձր:
Օգոստոսի 19, 2013:
- տան տակ գետնի մակարդակում + 15,5 * C,
- տան տակ 130 սմ խորության վրա: + 13,5 * C.
- ջուրը ջրհորի մեջ 25 մ խորությունից + 9,0 * С-ից ոչ բարձր:
Սեպտեմբերի 28, 2013:
- տան տակ գետնի մակարդակով + 10,3 * С,
- տան տակ 130 սմ խորության վրա: + 12 * C.
- ջուրը ջրհորի մեջ 25 մ խորությունից = + 8,0 * C:
Հոկտեմբերի 26, 2013:
- տան տակ գետնի մակարդակում + 8,5 * C,
- տան տակ 130 սմ խորության վրա: + 9,5 * C.
- ջուրը ջրհորի մեջ 25 մ խորությունից + 7,5 * С-ից ոչ բարձր:
Նոյեմբերի 16, 2013:
- տան տակ հողի մակարդակով + 7,5 * С,
- տան տակ 130 սմ խորության վրա: + 9,0 * C.
- ջուրը ջրհորի մեջ 25 մ + 7,5 * С խորությունից:
Փետրվարի 20, 2014:
Սա, հավանաբար, այս հոդվածի վերջին գրառումն է:
Ամբողջ ձմեռը մենք անընդհատ ապրում ենք տանը, անցյալ տարվա չափումները կրկնելու կետը փոքր է, հետևաբար, միայն երկու նշանակալի թվեր.
- տան տակ գտնվող նվազագույն ջերմաստիճանը գետնի մակարդակում ամենացուրտ ցրտահարությունների ժամանակ (-20 - -30 * C) դրանց մեկնարկից մեկ շաբաթ անց բազմիցս իջել է + 0,5 * C-ից ցածր: Այս պահերին դա ինձ մոտ ստացվեց
Պատկերացրեք մի տուն, որը միշտ պահպանում է հարմարավետ ջերմաստիճանը, և ջեռուցման և հովացման համակարգերը տեսանելի չեն: Այս համակարգը արդյունավետ է աշխատում, սակայն սեփականատերերից չի պահանջում բարդ սպասարկում կամ հատուկ գիտելիքներ:
Մաքուր օդ, դուք կարող եք լսել թռչունների ծլվլոցը և քամին, որը ծուլորեն խաղում է ծառերի տերևների հետ: Տունը էներգիա է ստանում գետնից, ինչպես տերևները, որոնք էներգիա են ստանում արմատներից։ Հաճելի նկար է, այնպես չէ՞:
Երկրաջերմային ջեռուցման և հովացման համակարգերն այս պատկերն իրականություն են դարձնում: Երկրաջերմային HVAC համակարգը (ջեռուցում, օդափոխություն և օդորակում) օգտագործում է հողի ջերմաստիճանը ձմռանը ջեռուցում ապահովելու համար, իսկ ամռանը հովացում:
Ինչպես է աշխատում երկրաջերմային ջեռուցումն ու հովացումը
Շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանը փոխվում է եղանակների փոփոխության հետ, սակայն ստորգետնյա ջերմաստիճանն այնքան էլ չի փոխվում երկրագնդի մեկուսիչ հատկությունների պատճառով։ 1,5-2 մետր խորության վրա ջերմաստիճանը մնում է համեմատաբար կայուն ողջ տարվա ընթացքում։ Երկրաջերմային համակարգը սովորաբար բաղկացած է ներքին մաքրման սարքավորումներից, ստորգետնյա խողովակների համակարգից, որը կոչվում է ստորգետնյա հանգույց և/կամ ջրի շրջանառության պոմպ: Համակարգն օգտագործում է հողի մշտական ջերմաստիճան՝ «մաքուր և անվճար» էներգիա ապահովելու համար:
(Մի շփոթեք երկրաջերմային NWC համակարգի հայեցակարգը «երկրաջերմային էներգիայի» հետ, մի գործընթաց, որի ժամանակ էլեկտրաէներգիան առաջանում է անմիջապես երկրի ջերմությունից: Վերջին դեպքում օգտագործվում են տարբեր տեսակի սարքավորումներ և այլ գործընթացներ, որի նպատակն է. որը սովորաբար ջուրը տաքացնում է մինչև իր եռման կետը):
Ստորգետնյա հանգույցը կազմող խողովակները սովորաբար պատրաստված են պոլիէթիլենից և կարող են տեղադրվել հորիզոնական կամ ուղղահայաց գետնի տակ՝ կախված տեղանքից: Եթե առկա է ջրատար շերտ, ինժեներները կարող են նախագծել «բաց հանգույց» համակարգ՝ ջրհոր հորատելով դեպի ստորերկրյա ջրերը: Ջուրը դուրս է մղվում, անցնում ջերմափոխանակիչով, այնուհետև «կրկին ներարկման» միջոցով ներարկվում է նույն ջրատար շերտը։
Ձմռանը ջուրը, անցնելով ստորգետնյա հանգույցով, կլանում է երկրի ջերմությունը։ Ներքին սարքավորումները հետագայում բարձրացնում են ջերմաստիճանը և տարածում այն ամբողջ շենքում: Դա նման է օդափոխիչի, որն աշխատում է հակառակը: Ամռանը երկրաջերմային NWC համակարգը շենքից վերցնում է բարձր ջերմաստիճանի ջուրը և այն տանում ստորգետնյա օղակի/պոմպի միջով դեպի վերաներարկման ջրհոր, որտեղից ջուրը մտնում է ավելի սառը գետնին/ջրատար հորին:
Ի տարբերություն սովորական ջեռուցման և հովացման համակարգերի, երկրաջերմային HVAC համակարգերը չեն օգտագործում հանածո վառելիքներ ջերմություն առաջացնելու համար: Նրանք ուղղակի ջերմություն են վերցնում գետնից: Սովորաբար, էլեկտրաէներգիան օգտագործվում է միայն օդափոխիչի, կոմպրեսորի և պոմպի գործարկման համար:
Երկրաջերմային հովացման և ջեռուցման համակարգում կան երեք հիմնական բաղադրիչներ՝ ջերմային պոմպ, հեղուկ ջերմափոխանակիչ (բաց կամ փակ համակարգ) և օդի մատակարարման համակարգ (խողովակային համակարգ):
Վերգետնյա ջերմային պոմպերի համար, ինչպես նաև ջերմային պոմպերի բոլոր այլ տեսակների համար, չափվել է դրանց արդյունավետության հարաբերակցությունը այս գործողության (արդյունավետության) համար ծախսված էներգիայի հետ: Երկրաջերմային ջերմային պոմպերի համակարգերից շատերն ունեն 3.0-ից 5.0 արդյունավետություն: Սա նշանակում է, որ համակարգը մեկ միավոր էներգիան վերածում է 3-5 միավոր ջերմության։
Երկրաջերմային համակարգերը հեշտ է պահպանել: Ճիշտ տեղադրմամբ, ինչը շատ կարևոր է, ստորգետնյա հանգույցը կարող է պատշաճ կերպով գործել մի քանի սերունդ: Օդափոխիչը, կոմպրեսորը և պոմպը տեղադրված են փակ տարածքում և պաշտպանված են փոփոխվող եղանակային պայմաններից, ուստի դրանց կյանքի տևողությունը կարող է տևել երկար տարիներ, հաճախ տասնամյակներ: Պարբերական պարբերական ստուգումները, ֆիլտրի ժամանակին փոխարինումը և կծիկի տարեկան մաքրումը միակ պահանջվող սպասարկումն են:
Երկրաջերմային NVK համակարգերի օգտագործման փորձ
Երկրաջերմային NVC համակարգերը կիրառվում են ավելի քան 60 տարի ամբողջ աշխարհում: Նրանք աշխատում են բնության հետ, ոչ թե դրա դեմ, և չեն արտանետում ջերմոցային գազեր (ինչպես նշվեց ավելի վաղ, նրանք ավելի քիչ էլեկտրաէներգիա են օգտագործում, քանի որ օգտագործում են երկրի մշտական ջերմաստիճան):
Երկրաջերմային HVAC համակարգերը գնալով դառնում են կայուն տների ատրիբուտներ՝ որպես կանաչ շենքերի աճող շարժման մաս: Կանաչ նախագծերը կազմել են անցյալ տարվա ընթացքում կառուցված ԱՄՆ-ի բոլոր տների 20 տոկոսը: Wall Street Journal-ում հրապարակված հոդվածում ասվում է, որ կանաչ շենքերի բյուջեն տարեկան 36 միլիարդ դոլարից մինչև 2016 թվականը կաճի մինչև 114 միլիարդ դոլար: Սա կկազմի անշարժ գույքի ընդհանուր շուկայի 30-40 տոկոսը։
Սակայն երկրաջերմային ջեռուցման և հովացման մասին տեղեկատվության մեծ մասը հիմնված է հնացած տվյալների կամ անհիմն առասպելների վրա:
Երկրաջերմային NVC համակարգերի մասին առասպելների ոչնչացում
1. Երկրաջերմային NVC համակարգերը վերականգնվող տեխնոլոգիա չեն, քանի որ դրանք օգտագործում են էլեկտրաէներգիա:
Փաստ. Երկրաջերմային HVAC համակարգերը օգտագործում են միայն մեկ միավոր էլեկտրաէներգիա մինչև հինգ միավոր հովացման կամ ջեռուցման համար:
2. Արևային և քամու էներգիան ավելի բարենպաստ վերականգնվող տեխնոլոգիաներ են, քան երկրաջերմային NVC համակարգերը:
Փաստ. Երկրաջերմային HVAC համակարգերը չորս անգամ ավելի շատ կվտ/ժ են վերամշակում մեկ դոլարի դիմաց, քան արևային կամ քամու էներգիան նույն դոլարով: Այս տեխնոլոգիաները, իհարկե, կարող են կարևոր դեր խաղալ շրջակա միջավայրի համար, սակայն երկրաջերմային NVC համակարգը հաճախ շրջակա միջավայրի վրա ազդեցությունը նվազեցնելու ամենաարդյունավետ և ծախսարդյունավետ միջոցն է:
3. Երկրաջերմային NVC համակարգը պահանջում է մեծ տարածք ստորգետնյա հանգույցի պոլիէթիլենային խողովակները տեղավորելու համար:
Փաստ. Կախված տեղանքից, ստորգետնյա հանգույցը կարող է տեղադրվել ուղղահայաց, ինչը նշանակում է, որ փոքր մակերես է պահանջվում: Եթե կա մատչելի ջրատար շերտ, ապա մակերեսի վրա անհրաժեշտ է ընդամենը մի քանի քառակուսի ոտնաչափ: Նշենք, որ ջուրը վերադառնում է նույն ջրատար շերտը, որտեղից այն վերցվել է ջերմափոխանակիչով անցնելուց հետո: Այսպիսով, ջուրը կեղտաջուր չէ և չի աղտոտում ջրատար շերտը:
4. HBK վերգետնյա ջերմային պոմպերը աղմկոտ են:
Փաստ. Համակարգերը շատ անաղմուկ են, և դրսում չկա սարքավորում, որ չխանգարի հարևաններին:
5. Երկրաջերմային համակարգերը ի վերջո կջնջվեն:
Փաստ. Ստորգետնյա հանգույցները կարող են տևել սերունդներ: Ջերմային փոխանցման սարքավորումները սովորաբար տևում են տասնամյակներ, քանի որ այն պաշտպանված է ներսում: Երբ գալիս է սարքավորումների անհրաժեշտ փոխարինման ժամանակը, նման փոխարինման արժեքը շատ ավելի քիչ է, քան նոր երկրաջերմային համակարգը, քանի որ ստորգետնյա հանգույցը և հորատանցքը դրա ամենաթանկ մասերն են: Նոր տեխնիկական լուծումները վերացնում են հողում ջերմության պահպանման խնդիրը, ուստի համակարգը կարող է անսահմանափակ քանակությամբ ջերմաստիճաններ փոխանակել: Նախկինում եղել են սխալ հաշվարկված համակարգերի դեպքեր, որոնք իսկապես այնքան են գերտաքացրել կամ չափազանց հովացրել հողը, որ այլևս չի եղել համակարգի գործելու համար պահանջվող ջերմաստիճանի տարբերությունը:
6. Երկրաջերմային HVAC համակարգերը գործում են միայն ջեռուցման համար:
Փաստ. Նրանք աշխատում են նույնքան արդյունավետ հովացման համար և կարող են նախագծվել այնպես, որ լրացուցիչ պահեստային ջերմության աղբյուրի կարիք չլինի: Թեև որոշ հաճախորդներ որոշում են, որ ավելի ծախսարդյունավետ է ունենալ փոքր պահեստային համակարգ ամենացուրտ ժամանակների համար: Սա նշանակում է, որ նրանց ստորգետնյա հանգույցը կլինի ավելի փոքր և, հետևաբար, ավելի էժան:
7. Երկրաջերմային HVAC համակարգերը չեն կարող միաժամանակ տաքացնել կենցաղային ջուրը, ջեռուցել լողավազանի ջուրը և տաքացնել տունը:
Փաստ. Համակարգերը կարող են նախագծվել միաժամանակ բազմաթիվ գործառույթներ կատարելու համար:
8. Երկրաջերմային NVH համակարգերը աղտոտում են գետինը սառնագենտներով:
Փաստ. համակարգերից շատերը ջուր են օգտագործում միայն ծխնիների մեջ:
9. Երկրաջերմային NWC համակարգերը շատ ջուր են օգտագործում:
Փաստ. Երկրաջերմային համակարգերը իրականում ջուր չեն սպառում: Եթե ստորերկրյա ջրերը օգտագործվում են ջերմաստիճանը փոխանակելու համար, ապա ամբողջ ջուրը վերադարձվում է նույն ջրատար հորիզոնին: Նախկինում իսկապես կային որոշ համակարգեր, որոնք ջուրը վատնում էին ջերմափոխանակիչի միջով անցնելուց հետո, սակայն այսօր նման համակարգերը քիչ են օգտագործվում: Առևտրային տեսանկյունից երկրաջերմային NVC համակարգերը իրականում խնայում են միլիոնավոր լիտր ջուր, որը գոլորշիացած կլիներ ավանդական համակարգերում:
10. Երկրաջերմային NVK տեխնոլոգիան ֆինանսապես հնարավոր չէ առանց պետական և տարածաշրջանային հարկային արտոնությունների:
Փաստ. Պետական և տարածաշրջանային խթանները սովորաբար տատանվում են երկրաջերմային համակարգի ընդհանուր արժեքի 30-60 տոկոսի սահմաններում, ինչը հաճախ կարող է նախնական գինը իջեցնել սովորական սարքավորումների գնին: Ստանդարտ HVAC օդային համակարգերի արժեքը մոտավորապես 3000 դոլար է մեկ տոննա ջերմության կամ սառըության համար (տները սովորաբար օգտագործում են մեկից հինգ տոննա): Երկրաջերմային NVK համակարգերի գինը տատանվում է մոտավորապես 5000 դոլար մեկ տոննայի համար մինչև 8000-9000 դոլար: Այնուամենայնիվ, տեղադրման նոր մեթոդները զգալիորեն նվազեցնում են ծախսերը՝ մինչև սովորական համակարգերի գները:
Դուք կարող եք նաև նվազեցնել ծախսերը հանրային կամ առևտրային օգտագործման սարքավորումների զեղչերի միջոցով, կամ նույնիսկ կենցաղային բնույթի մեծ պատվերների համար (հատկապես խոշոր ապրանքանիշերից, ինչպիսիք են Bosch-ը, Carrier-ը և Trane-ը): Բաց օղակները, օգտագործելով պոմպային և կրկնակի ներարկման հորեր, ավելի էժան են տեղադրվում, քան փակ համակարգերը:
Նյութերի հիման վրա՝ energyblog.nationalgeographic.com