Foto: «NesjavellirPowerPlant edit2»-bidragsyter Gretar Ívarsson / https://commons.wikimedia.org/wiki/ 25. mai 2015 / Etiketter:

Det første geotermiske kraftverket i Finland lanseres i Espoo om to år. Finske ingeniører planlegger å bruke den naturlige varmen fra jordens indre til å varme opp bygninger. Og hvis eksperimentet er vellykket, kan slike varmeanlegg bygges overalt, for eksempel i Leningrad-regionen. Spørsmålet er hvor gunstig det er.

Å utnytte jordens energi er ikke en ny idé. Naturligvis, først av alt, tok innbyggerne i de regionene der naturen selv skapte "dampmotorer" opp implementeringen. For eksempel, tilbake i 1904, tente den italienske prinsen Piero Ginori Conti fire lyspærer, og plasserte en turbin med en elektrisk generator nær det naturlige utløpet av oppvarmet damp fra bakken, i Larderello-regionen (Toscana).

Ni år senere, i 1913, ble den første kommersielle geotermiske stasjonen med en kapasitet på 250 kilowatt lansert der. Stasjonen brukte den mest lønnsomme, men dessverre sjeldne ressursen - tørr overopphetet damp, som bare finnes i dypet av vulkanske massiver. Men faktisk kan varmen fra jorden finnes ikke bare i nærheten av de ildpustende fjellene. Det er overalt, under føttene våre.

Innvollene på planeten er varme opp til flere tusen grader. Forskere har ennå ikke funnet ut, som et resultat av hvilke prosesser planeten vår har lagret en gigantisk mengde varme i flere milliarder år, og det er umulig å anslå hvor mange milliarder år den vil vare. Det er pålitelig kjent at når de senkes ned for hver 100 meter dypt ned i jorden, stiger temperaturen på bergartene med gjennomsnittlig 3 grader. I gjennomsnitt betyr dette at det er steder på planeten hvor temperaturen stiger med en halv grad, og et sted - med 15 grader. Og dette er ikke soner med aktiv vulkanisme.

Temperaturgradienten øker selvfølgelig ujevnt. Finske eksperter forventer å nå en sone på 7 km dyp der temperaturen på steinene vil være 120 grader Celsius, mens temperaturgradienten i Espoo er ca 1,7 grader per 100 meter, og dette er til og med under gjennomsnittet. Og likevel er dette allerede en tilstrekkelig temperatur for å starte et jordvarmeanlegg.

Essensen av systemet er i prinsippet enkelt. Det bores to brønner i en avstand på flere hundre meter fra hverandre. Mellom dem, i den nedre delen, injiseres vann under trykk for å bryte lagene og skape et system av permeable sprekker mellom dem. Teknologien er utviklet: Skiferolje og -gass blir nå utvunnet på lignende måte.

Deretter pumpes vann inn i en av brønnene fra overflaten, og fra den andre, tvert imot, pumpes det ut. Vann strømmer gjennom sprekker i de varme bergartene, og strømmer deretter gjennom en andre brønn til overflaten, hvor det overfører varme til et vanlig byvarmeanlegg. Slike systemer er allerede lansert i USA, og utvikles for tiden i Australia og landene i EU.

Foto: www.facepla.net (skjermbilde)

Dessuten vil det være nok varme til å starte produksjonen av elektrisitet. Prioriteten i utviklingen av lavtemperatur geotermisk energi tilhører sovjetiske forskere - det var de som for mer enn et halvt århundre siden bestemte spørsmålet om å bruke slik energi i Kamchatka. Forskere har foreslått å bruke en organisk væske - freon12 - som et kokende kjølevæske, hvis kokepunkt ved normalt atmosfærisk trykk er minus 30 grader. Vann fra en brønn med en temperatur på 80 grader Celsius overførte varmen til freon, som roterte turbinene. Pauzhetskaya geotermiske kraftverk i Kamchatka, bygget i 1967, ble verdens første kraftverk som opererer med vann med denne temperaturen.

Fordelene med en slik ordning er åpenbare - når som helst på jorden vil menneskeheten kunne forsyne seg med varme og elektrisitet, selv om solen går ut. Stor energi er lagret i tykkelsen av jordskorpen, mer enn 10 tusen ganger høyere enn hele drivstofforbruket til moderne sivilisasjon per år. Og denne energien blir stadig fornyet på grunn av tilstrømningen av varme fra planetens tarm. Moderne teknologier gjør det mulig å utvinne denne typen energi.

Det er interessante steder for bygging av lignende geotermiske kraftverk i Leningrad-regionen. Uttrykket "Peter står i en sump" er kun anvendelig med tanke på konstruksjonen av lave objekter, og fra synspunktet "stor geologi" - det sedimentære dekket i nærheten av St. Petersburg er ganske tynn, bare titalls meter, og har så sin opprinnelse, som i Finland, magmatiske bergarter ... Dette steinete skjoldet er heterogent: det er oversådd med forkastninger, langs noen av disse stiger en varmestrøm oppover.

Botanikere var de første som trakk oppmerksomheten til dette fenomenet, som fant varmeøyer på den karelske Isthmus og på Izhora-platået, hvor planter vokser enten med høy reproduksjonshastighet eller som tilhører de mer sørlige botaniske subsonene. Og i nærheten av Gatchina ble det i det hele tatt oppdaget en botanisk anomali - planter av den alpine-karpatiske floraen. Planter eksisterer takket være varmestrømmer som kommer fra bakken.

I følge resultatene av boring i Pulkovo-området på en dybde på 1000 meter var temperaturen på krystallinske bergarter pluss 30 grader, det vil si at den i gjennomsnitt økte med 3 grader hver 100 meter. Dette er det "gjennomsnittlige" nivået på temperaturgradienten, men det er nesten det dobbelte av Espoo-regionen i Finland. Dette betyr at i Pulkovo er det nok å bore en brønn til en dybde på bare 3500 meter, henholdsvis, et slikt varmeanlegg vil være mye billigere enn i Espoo.

Det er verdt å tenke på at tilbakebetalingstiden for slike stasjoner også avhenger av tariffer for varmeforsyning og strøm for forbrukere i dette landet eller regionen. I mai 2015 var tariffen for leilighetsbygg uten elektrisk oppvarming fra Helsingin Energia 6,19 cent per kWh, med elektrisk oppvarming, henholdsvis 7,12 cent per kWh (på dagtid). Sammenlignet med tariffene i St. Petersburg er forskjellen for de som bruker strøm og til oppvarming ca 40 %, mens banenes spill også må tas med i betraktningen. En så lav strømpris i Finland henger blant annet sammen med at landet har sin egen kjernefysiske produksjonskapasitet.

Men i Latvia, som er tvunget til stadig å kjøpe strøm og drivstoff, er salgsprisen på strøm nesten dobbelt så høy som i Finland. Finnene er imidlertid fast bestemt på å bygge en stasjon i Espoo, på et sted som ikke er særlig gunstig med tanke på den geotermiske gradienten.

Poenget er at geotermisk energi krever en langsiktig investering. Slik sett er det nærmere storskala vannkraft og kjernekraft. Et geotermisk kraftverk er mye vanskeligere å bygge enn en sol- eller vindpark. Og du må være sikker på at politikere ikke begynner å leke med priser og at reglene ikke endres i farten.

Derfor finner finnene og bestemmer seg for dette viktige industrielle eksperimentet. Hvis de klarer å gjennomføre planene sine, og i det minste til å begynne med, varme innbyggerne med varme som aldri vil ta slutt (selv på omfanget av liv generelt på planeten vår) - vil dette tillate dem å tenke på fremtiden til geotermisk energi. energi i de enorme russiske vidder. Nå i Russland varmer jordene i Kamchatka og Dagestan seg med varme, men kanskje tiden for Pulkovo kommer.

Konstantin rangerer

Temperaturendringer med dybden. Jordens overflate, på grunn av den ujevn tilførsel av solvarme, varmes opp, for så å kjøles ned. Disse temperatursvingningene trenger veldig grunt inn i jordens tykkelse. Så daglige svingninger på en dybde på 1 m føles vanligvis nesten ikke lenger. Når det gjelder de årlige svingningene, trenger de til forskjellige dyp: i varme land med 10-15 m, og i land med kalde vintre og varme somre opp til 25-30 og til og med 40 m. Dypere enn 30-40 m allerede overalt på jorden holdes temperaturen konstant. For eksempel har et termometer installert i kjelleren til Paris-observatoriet vist 11 °, 85C hele tiden i over 100 år.

Et lag med konstant temperatur observeres over hele kloden og kalles et belte med konstant eller nøytral temperatur. Dybden på dette beltet, avhengig av klimatiske forhold, er forskjellig, og temperaturen er omtrent lik den gjennomsnittlige årlige temperaturen på dette stedet.

Når du går dypere inn i jorden under et lag med konstant temperatur, merkes vanligvis en gradvis økning i temperaturen. Dette ble først lagt merke til av arbeidere i dype gruver. Dette ble også lagt merke til ved legging av tunneler. Så, for eksempel, når du legger Simplon-tunnelen (i Alpene), steg temperaturen til 60 °, noe som skapte betydelige vanskeligheter i arbeidet. Enda høyere temperaturer observeres i dype borehull. Et eksempel er Chukhovskaya-brønnen (Øvre Schlesien), der på en dybde på 2220 m temperaturen var over 80 ° (83 °, 1), og så videre. m temperaturen stiger med 1 °C.

Antall meter du trenger for å gå dypere inn i jorden for at temperaturen skal stige med 1 °C kalles geotermisk trinn. Det geotermiske stadiet er ikke det samme i forskjellige tilfeller og varierer oftest fra 30 til 35 m. I noen tilfeller kan disse svingningene være enda høyere. For eksempel i staten Michigan (USA), i en av brønnene som ligger nær innsjøen. Michigan, geotermisk trinn viste seg å være ikke 33, men 70 m. Tvert imot, et veldig lite geotermisk trinn ble observert i en av brønnene i Mexico, der på en dybde på 670 m vann med en temperatur på 70 ° dukket opp. Dermed viste det geotermiske stadiet seg å være bare rundt 12 m. Små geotermiske trinn er også observert i vulkanske områder, hvor det på grunt dyp fortsatt kan være ukjølte lag av magmatiske bergarter. Men alle slike tilfeller er ikke så mye regler som unntak.

Det er mange årsaker til det geotermiske stadiet. (I tillegg til det ovennevnte kan du peke på den forskjellige varmeledningsevnen til bergarter, arten av sengetøyet osv.

Terrengavlastning har stor betydning ved temperaturfordeling. Sistnevnte kan tydelig sees på vedlagte tegning (fig. 23), som viser et utsnitt av Alpene langs Simplon-tunnelens linje, med geoisotermer plottet av en stiplet linje (det vil si linjer med like temperaturer inne i jorden). Geoisotermer her, så å si, gjentar relieffet, men med dybden avtar påvirkningen av relieffet gradvis. (Den sterke nedadgående bøyningen av geoisotermer ved Balle skyldes den sterke vannsirkulasjonen som er observert her.)

Jordtemperatur på store dyp. Observasjoner av temperaturer i borehull, hvis dybde sjelden overstiger 2-3 km, naturlig nok kan de ikke gi en ide om temperaturene i de dypere lagene av jorden. Men her kommer noen fenomener fra livet til jordskorpen oss til unnsetning. Vulkanisme er et av disse fenomenene. Vulkaner, utbredt på jordens overflate, fører smeltet lava til jordens overflate, hvis temperatur er over 1000 °. Derfor, på store dyp, har vi temperaturer på over 1000 °.

Det var en tid da forskere, basert på det geotermiske trinnet, prøvde å beregne dybden der temperaturer så høye som 1000-2000 ° kunne være. Slike beregninger kan imidlertid ikke anses tilstrekkelig underbygget. Observasjoner gjort over temperaturen på den avkjølende basaltkulen og teoretiske beregninger gir grunnlag for å si at størrelsen på det geotermiske trinnet øker med dybden. Men i hvilken grad og i hvilken dybde en slik økning pågår, kan vi heller ikke si ennå.

Hvis vi antar at temperaturen øker kontinuerlig med dybden, bør den i midten av jorden måles i titusenvis av grader. Ved slike temperaturer bør alle bergarter vi kjenner til bli til flytende tilstand. Riktignok er det et enormt trykk inne i jorden, og vi vet ikke noe om tilstanden til kropper ved slike trykk. Likevel har vi ingen data for å påstå at temperaturen øker kontinuerlig med dybden. Nå kommer de fleste geofysikere til den konklusjon at temperaturen inne i jorden knapt kan være mer enn 2000 °.

Varmekilder. Når det gjelder varmekildene som bestemmer jordens indre temperatur, kan de være forskjellige. Basert på hypoteser som anser at Jorden er dannet av en rødglødende og smeltet masse, må den indre varmen betraktes som restvarmen til et legeme som avkjøles fra overflaten. Det er imidlertid grunn til å tro at årsaken til jordens indre høye temperatur kan være det radioaktive forfallet av uran, thorium, aktinouran, kalium og andre grunnstoffer som finnes i bergarter. Radioaktive grunnstoffer er for det meste fordelt i sure bergarter i jordas overflate, mindre av dem finnes i dyptliggende grunnbergarter. Samtidig er de grunnleggende bergartene rikere på dem enn jernmeteoritter, som regnes som fragmenter av de indre delene av kosmiske kropper.

Til tross for den lille mengden radioaktive stoffer i bergarter og deres langsomme nedbrytning, er den totale varmemengden som genereres av radioaktivt forfall stor. sovjetisk geolog V.G. Khlopin beregnet at de radioaktive elementene i det øvre 90 kilometer lange skallet på jorden er nok til å dekke tapet av planetens varme ved stråling. Sammen med radioaktivt forfall frigjøres termisk energi under komprimering av jordens stoff, under kjemiske reaksjoner, etc.

I vårt land rikt på hydrokarboner er geotermisk energi en eksotisk ressurs som, gitt dagens tilstand, neppe vil konkurrere med olje og gass. Likevel kan denne alternative energiformen brukes nesten overalt og er ganske effektiv.

Geotermisk energi er varmen i jordens indre. Den produseres i dypet og kommer til jordens overflate i forskjellige former og med forskjellige intensiteter.

Temperaturen på de øvre lagene av jorda avhenger hovedsakelig av eksterne (eksogene) faktorer - sollys og lufttemperatur. Om sommeren og om dagen varmes jorden opp til visse dybder, og om vinteren og om natten avkjøles den etter en endring i lufttemperaturen og med en viss forsinkelse, økende med dybden. Påvirkningen av daglige svingninger i lufttemperaturen ender på dyp fra noen få til flere titalls centimeter. Sesongsvingninger dekker dypere jordlag – opptil titalls meter.

På en viss dybde - fra titalls til hundrevis av meter - holdes jordtemperaturen konstant, lik gjennomsnittlig årlig lufttemperatur på jordoverflaten. Det er lett å bli overbevist om dette ved å gå ned i en tilstrekkelig dyp hule.

Når gjennomsnittlig årlig lufttemperatur i et gitt område er under null, manifesterer dette seg som permafrost (nærmere bestemt permafrost). I Øst-Sibir når tykkelsen, det vil si tykkelsen, av frossen jord hele året 200-300 m på steder.

Fra en viss dybde (sin egen for hvert punkt på kartet) svekkes solens og atmosfærens virkning så mye at endogene (indre) faktorer kommer ut på toppen og jordens indre varmes opp fra innsiden, slik at temperaturen begynner å stige med dybden.

Oppvarmingen av jordens dype lag er hovedsakelig forbundet med forfallet av de radioaktive elementene som ligger der, selv om andre varmekilder også kalles for eksempel fysisk-kjemiske, tektoniske prosesser i de dype lagene av jordskorpen og mantelen. Men uansett årsak vokser temperaturen på bergarter og tilhørende flytende og gassformige stoffer med dybden. Gruvearbeidere står overfor dette fenomenet - det er alltid varmt i dype gruver. På 1 km dyp er tretti graders varme normalt, og dypere er temperaturen enda høyere.

Varmestrømmen til jordens indre, som når jordens overflate, er liten - i gjennomsnitt er kraften 0,03–0,05 W / m 2, eller omtrent 350 W · h / m 2 per år. På bakgrunn av varmestrømmen fra solen og luften som varmes opp av den, er dette en umerkelig verdi: Solen gir hver kvadratmeter av jordens overflate omtrent 4000 kWh årlig, det vil si 10 000 ganger mer (selvfølgelig, dette er i gjennomsnitt, med stor spredning mellom polare og ekvatoriale breddegrader og avhengig av andre klimatiske og værfaktorer).

Ubetydeligheten av varmestrømmen fra dypet til overflaten på det meste av planeten er assosiert med den lave termiske ledningsevnen til bergarter og særegenhetene til den geologiske strukturen. Men det finnes unntak - steder hvor varmestrømmen er høy. Dette er for det første soner med tektoniske forkastninger, økt seismisk aktivitet og vulkanisme, hvor energien i jordens indre finner et utløp. Slike soner er preget av termiske anomalier i litosfæren, her kan varmefluksen som når jordens overflate være flere ganger og til og med størrelsesordener kraftigere enn den "vanlige". Vulkanutbrudd og varmtvannskilder fører en enorm mengde varme til overflaten i disse sonene.

Det er disse områdene som er mest gunstige for utbygging av geotermisk energi. På Russlands territorium er dette først og fremst Kamchatka, Kuriløyene og Kaukasus.

Samtidig er utviklingen av geotermisk energi mulig nesten overalt, siden en temperaturøkning med dybden er et allestedsnærværende fenomen, og oppgaven er å «utvinne» varme fra tarmene, på samme måte som mineralske råvarer utvinnes derfra.

I gjennomsnitt øker temperaturen med dybden med 2,5–3 ° C for hver 100 m. Forholdet mellom temperaturforskjellen mellom to punkter på forskjellige dybder og forskjellen i dybden mellom dem kalles den geotermiske gradienten.

Det resiproke er det geotermiske trinnet, eller dybdeintervallet, der temperaturen stiger med 1 ° C.

Jo høyere gradienten er og følgelig jo lavere trinnet er, jo nærmere varmen fra jordens dyp kommer til overflaten, og jo mer lovende er dette området for utvikling av geotermisk energi.

I ulike områder, avhengig av den geologiske strukturen og andre regionale og lokale forhold, kan temperaturstigningshastigheten med dybden variere dramatisk. På jordens skala når svingningene i størrelsen på geotermiske gradienter og trinn 25 ganger. For eksempel, i Oregon (USA) er gradienten 150 ° C per km, og i Sør-Afrika er det 6 ° C per km.

Spørsmålet er, hva er temperaturen på store dyp - 5, 10 km eller mer? Hvis trenden fortsetter, bør temperaturene på 10 km dyp i gjennomsnitt være rundt 250–300 °C. Dette bekreftes mer eller mindre av direkte observasjoner i superdype brønner, selv om bildet er mye mer komplisert enn en lineær temperaturøkning.

For eksempel, i Kola superdeep-brønnen boret i det baltiske krystallinske skjoldet, endres temperaturen til en dybde på 3 km med en hastighet på 10 ° C / 1 km, og deretter blir den geotermiske gradienten 2–2,5 ganger større. På en dybde på 7 km ble det allerede registrert en temperatur på 120 ° C, på en dybde på 10 km - 180 ° C og ved 12 km - 220 ° C.

Et annet eksempel er en brønn boret i den nordlige Kaspiske regionen, hvor en temperatur på 42 ° C ble registrert på en dybde på 500 m, 70 ° C ved 1,5 km, 80 ° C ved 2 km og 108 ° C ved 3 km.

Det antas at den geotermiske gradienten avtar fra en dybde på 20-30 km: på en dybde på 100 km er de antatte temperaturene omtrent 1300-1500 ° C, på en dybde på 400 km - 1600 ° C, i jordens kjerne (dybder over 6000 km) - 4000-5000 ° C.

På dyp opp til 10–12 km måles temperaturen gjennom borede brønner; der de er fraværende, bestemmes det av indirekte tegn på samme måte som på større dyp. Slike indirekte tegn kan være arten av passasje av seismiske bølger eller temperaturen på den utstrømmende lavaen.

For geotermisk energiformål er imidlertid data om temperaturer på dyp på mer enn 10 km ennå ikke av praktisk interesse.

Det er mye varme på flere kilometers dyp, men hvordan heve den? Noen ganger løses dette problemet for oss av naturen selv ved hjelp av en naturlig varmebærer - oppvarmet termisk vann som kommer til overflaten eller ligger på en dybde som er tilgjengelig for oss. I noen tilfeller blir vannet i dypet oppvarmet til damptilstand.

Det er ingen streng definisjon av begrepet "termisk farvann". Som regel betyr de varmt grunnvann i flytende tilstand eller i form av damp, inkludert de som kommer ut til jordoverflaten med en temperatur over 20 ° C, det vil si som regel høyere enn lufttemperaturen.

Varmen til grunnvann, damp, damp-vannblandinger er hydrotermisk energi. Følgelig kalles energien basert på bruken hydrotermisk.

Situasjonen er mer komplisert med produksjon av varme direkte fra tørre bergarter - petrotermisk energi, spesielt siden ganske høye temperaturer, som regel, starter fra dybder på flere kilometer.

På Russlands territorium er potensialet for petrotermisk energi hundre ganger høyere enn hydrotermisk energi - henholdsvis 3500 og 35 billioner tonn drivstoffekvivalenter. Dette er ganske naturlig - varmen fra jordens dyp er overalt, og termisk vann finnes lokalt. På grunn av åpenbare tekniske vanskeligheter med å generere varme og elektrisitet, brukes det for tiden mest termisk vann.

Vann med temperaturer mellom 20-30 ° C og 100 ° C er egnet for oppvarming, temperaturer mellom 150 ° C og over - og for å generere elektrisitet i geotermiske kraftverk.

Generelt er geotermiske ressurser på Russlands territorium i form av tonn ekvivalent drivstoff eller andre energimåleenheter omtrent 10 ganger høyere enn reservene av fossilt brensel.

Teoretisk sett var det bare geotermisk energi som kunne dekke landets energibehov fullt ut. I praksis, for øyeblikket, på det meste av landets territorium, er dette ikke mulig av tekniske og økonomiske årsaker.

I verden er bruken av geotermisk energi oftest forbundet med Island – et land som ligger i den nordlige enden av Midt-Atlanterhavsryggen, i en ekstremt aktiv tektonisk og vulkansk sone. Sannsynligvis husker alle det kraftige utbruddet av vulkanen Eyjafjallajokull ( Eyjafjallajökull) i 2010 år.

Det er takket være denne geologiske spesifisiteten at Island har enorme reserver av geotermisk energi, inkludert varme kilder som kommer ut til jordoverflaten og til og med fosser ut i form av geysirer.

På Island er mer enn 60 % av all energi som forbrukes i dag hentet fra jorden. Inkludert geotermiske kilder gir 90 % av oppvarmingen og 30 % av elektrisitetsproduksjonen. Vi legger til at resten av landets elektrisitet produseres ved vannkraftverk, det vil si også ved hjelp av en fornybar energikilde, takket være at Island ser ut som en slags global miljøstandard.

Domestiseringen av geotermisk energi på 1900-tallet hjalp Island merkbart økonomisk. Fram til midten av forrige århundre var det et veldig fattig land, nå rangerer det først i verden når det gjelder installert kapasitet og produksjon av geotermisk energi per innbygger og er på topp ti når det gjelder absolutt verdi av installert kapasitet for geotermisk energi. kraftverk. Imidlertid er befolkningen bare 300 tusen mennesker, noe som forenkler oppgaven med å bytte til miljøvennlige energikilder: behovene for det er generelt små.

I tillegg til Island leveres en høy andel geotermisk energi i den totale balansen av elektrisitetsproduksjon i New Zealand og øystatene i Sørøst-Asia (Filippinene og Indonesia), landene i Mellom-Amerika og Øst-Afrika, hvis territorium også er preget av høy seismisk og vulkansk aktivitet. For disse landene, gitt deres nåværende utviklingsnivå og behov, gir geotermisk energi et betydelig bidrag til sosioøkonomisk utvikling.

Bruken av geotermisk energi har en svært lang historie. Et av de første kjente eksemplene er Italia, et sted i provinsen Toscana, nå kalt Larderello, hvor man allerede på begynnelsen av 1800-tallet brukte det lokale varme termiske vannet, helt naturlig eller utvunnet fra grunne brønner. energiformål.

Her ble det brukt borrikt underjordisk vann for å få borsyre. Til å begynne med ble denne syren oppnådd ved fordampning i jernkjeler, og vanlig ved fra de nærliggende skogene ble tatt som brensel, men i 1827 skapte Francesco Larderel et system som fungerte på varmen i vannet selv. Samtidig begynte energien fra naturlig vanndamp å bli brukt til drift av borerigger, og på begynnelsen av 1900-tallet - til oppvarming av lokale hus og drivhus. På samme sted, i Larderello, i 1904, ble termisk vanndamp en energikilde for å generere elektrisitet.

Noen andre land fulgte Italias eksempel på slutten av 1800- og begynnelsen av 1900-tallet. For eksempel, i 1892, ble termisk vann først brukt til lokal oppvarming i USA (Boise, Idaho), i 1919 i Japan og i 1928 på Island.

I USA dukket det første hydrotermiske kraftverket opp i California på begynnelsen av 1930-tallet, i New Zealand i 1958, i Mexico i 1959, i Russland (verdens første binære geotermiske kraftverk) i 1965 ...

Gammelt prinsipp om en ny kilde

Elektrisitetsproduksjon krever en høyere temperatur på hydrokilden enn for oppvarming - mer enn 150 ° C. Driftsprinsippet for et geotermisk kraftverk (GeoPP) er likt driftsprinsippet for et konvensjonelt termisk kraftverk (TPP). Faktisk er et geotermisk kraftverk et slags termisk kraftverk.

Ved TPP-er fungerer som regel kull, gass eller fyringsolje som den primære energikilden, og vanndamp fungerer som arbeidsvæske. Drivstoff, brennende, varmer vann til tilstanden damp, som roterer dampturbinen, og den genererer elektrisitet.

Forskjellen mellom GeoPP er at den primære energikilden her er varmen fra jordens indre og arbeidsfluidet i form av damp tilføres turbinbladene til en elektrisk generator i "ferdig" form direkte fra produksjonen. vi vil.

Det er tre hovedordninger for GeoPP-drift: direkte, ved bruk av tørr (geotermisk) damp; indirekte, basert på hydrotermisk vann, og blandet, eller binært.

Anvendelsen av denne eller den ordningen avhenger av aggregeringstilstanden og temperaturen til energibæreren.

Den enkleste og derfor den første av de mestrede ordningene er den rette linjen, der dampen som kommer fra brønnen føres direkte gjennom turbinen. Verdens første GeoPP i Larderello opererte også på tørr damp i 1904.

GeoPP med indirekte arbeidsordning er de vanligste i vår tid. De bruker varmt underjordisk vann, som pumpes inn i en fordamper under høyt trykk, hvor en del av det fordampes, og den resulterende dampen roterer en turbin. I noen tilfeller kreves det ekstra enheter og kretser for å rense geotermisk vann og damp fra aggressive forbindelser.

Avfallsdamp kommer inn i injeksjonsbrønnen eller brukes til romoppvarming - i dette tilfellet er prinsippet det samme som ved drift av en CHP.

Ved binære GeoPPs interagerer varmt termisk vann med en annen væske som fungerer som en arbeidsvæske med et lavere kokepunkt. Begge væskene føres gjennom en varmeveksler, der termisk vann fordamper arbeidsvæsken, hvis damp roterer turbinen.

Dette systemet er lukket, noe som løser problemet med utslipp til atmosfæren. I tillegg gjør arbeidsvæsker med relativt lavt kokepunkt det mulig å bruke ikke veldig varmt termisk vann som primær energikilde.

Alle tre ordningene bruker en hydrotermisk kilde, men petrotermisk energi kan også brukes til å generere elektrisitet.

Det skjematiske diagrammet i dette tilfellet er også ganske enkelt. Det er nødvendig å bore to sammenkoblede brønner - injeksjons- og produksjonsbrønner. Vann pumpes inn i injeksjonsbrønnen. På dypet varmes det opp, deretter tilføres oppvarmet vann eller damp dannet som følge av sterk oppvarming til overflaten gjennom produksjonsbrønnen. Videre avhenger alt av hvordan petrotermisk energi brukes - til oppvarming eller til å generere elektrisitet. En lukket syklus er mulig med injeksjon av avfallsdamp og vann tilbake i injeksjonsbrønnen eller en annen måte for avhending.

Ulempen med et slikt system er åpenbar: for å oppnå en tilstrekkelig høy temperatur på arbeidsfluidet, er det nødvendig å bore brønner til stor dybde. Og dette er alvorlige kostnader og risiko for betydelig varmetap når væsken beveger seg oppover. Derfor er petrotermiske systemer fortsatt mindre utbredt enn hydrotermiske, selv om potensialet for petrotermisk energi er størrelsesorden høyere.

For øyeblikket er Australia ledende i etableringen av de såkalte petrotermiske sirkulasjonssystemene (PCS). I tillegg utvikler denne retningen for geotermisk energi aktivt i USA, Sveits, Storbritannia og Japan.

Lord Kelvins gave

Oppfinnelsen av en varmepumpe av fysikeren William Thompson (aka Lord Kelvin) i 1852 ga menneskeheten en reell mulighet til å bruke lavpotensialvarmen i de øvre jordlagene. Varmepumpesystemet, eller, som Thompson kalte det, varmemultiplikatoren, er basert på den fysiske prosessen med å overføre varme fra omgivelsene til kjølemediet. Faktisk bruker den samme prinsipp som i petrotermiske systemer. Forskjellen ligger i varmekilden, i forbindelse med hvilken et terminologisk spørsmål kan oppstå: i hvilken grad kan en varmepumpe betraktes som et geotermisk system? Faktum er at i de øvre lagene, til dybder på titalls til hundrevis av meter, blir bergartene og væskene i dem oppvarmet ikke av jordens dype varme, men av solen. Dermed er det sola i dette tilfellet som er den primære varmekilden, selv om den tas, som i geotermiske systemer, fra jorden.

Driften av en varmepumpe er basert på en forsinkelse i oppvarming og avkjøling av jorda sammenlignet med atmosfæren, som et resultat av at det dannes en temperaturgradient mellom overflaten og dypere lag, som holder på varmen selv om vinteren, i likhet med hva som skjer i vannforekomster. Hovedformålet med varmepumper er romoppvarming. Faktisk er det et "omvendt kjøleskap". Både varmepumpen og kjøleskapet samhandler med tre komponenter: det indre miljøet (i det første tilfellet - det oppvarmede rommet, i det andre - kjølekammeret i kjøleskapet), det ytre miljøet - energikilden og kjølemediet (kjølevæsken) , det er også varmebæreren som sørger for varmeoverføring eller kulde.

Et stoff med lavt kokepunkt fungerer som et kjølemiddel, som gjør at det kan ta varme fra en kilde som til og med har en relativt lav temperatur.

I kjøleskapet kommer det flytende kjølemediet inn i fordamperen gjennom en strupe (trykkregulator), hvor væsken fordamper på grunn av en kraftig trykkreduksjon. Fordampning er en endoterm prosess som krever ekstern varmeabsorpsjon. Som et resultat tas det varme fra innerveggene i fordamperen, noe som gir en kjølende effekt i kjøleskapskammeret. Videre, fra fordamperen, blir kjølemediet sugd inn i kompressoren, hvor det går tilbake til flytende aggregeringstilstand. Dette er en omvendt prosess som fører til frigjøring av den fjernede varmen til det ytre miljøet. Som regel kastes den inn i rommet og baksiden av kjøleskapet er relativt varm.

En varmepumpe fungerer omtrent på samme måte, med den forskjellen at varme hentes fra det ytre miljøet og gjennom fordamperen kommer inn i det indre miljøet – romvarmesystemet.

I en ekte varmepumpe varmes vann opp, passerer langs en ekstern krets, legges i bakken eller i et reservoar, og går deretter inn i fordamperen.

I fordamperen overføres varme til en intern krets fylt med et kjølemiddel med lavt kokepunkt, som passerer gjennom fordamperen og endrer seg fra en væske til en gassform, og tar varmen bort.

Videre kommer det gassformige kjølemediet inn i kompressoren, hvor det komprimeres til høyt trykk og temperatur, og går inn i kondensatoren, hvor varmevekslingen finner sted mellom den varme gassen og kjølevæsken fra varmesystemet.

Kompressoren krever strøm for å fungere, men transformasjonsforholdet (forholdet mellom forbrukt og generert energi) i moderne systemer er høyt nok til å sikre effektiviteten.

For tiden er varmepumper mye brukt til romoppvarming, hovedsakelig i økonomisk utviklede land.

Økoriktig energi

Geotermisk energi anses som miljøvennlig, noe som generelt er sant. Først og fremst bruker den en fornybar og praktisk talt uuttømmelig ressurs. Geotermisk energi krever ikke store arealer, i motsetning til store vannkraftverk eller vindkraftverk, og forurenser ikke atmosfæren, i motsetning til hydrokarbonenergi. I gjennomsnitt opptar en GeoPP 400 m 2 i form av 1 GW generert elektrisitet. Den samme indikatoren for et kullkraftverk er for eksempel 3600 m 2. De økologiske fordelene med GeoPPer inkluderer også lavt vannforbruk - 20 liter ferskvann per 1 kW, mens TPP og NPP krever ca 1000 liter. Merk at dette er miljøindikatorer for den "gjennomsnittlige" GeoPP.

Men det er fortsatt negative bivirkninger. Blant dem skilles oftest støy, termisk forurensning av atmosfæren og kjemisk forurensning - vann og jord, samt dannelse av fast avfall.

Hovedkilden til kjemisk forurensning av miljøet er faktisk termisk vann (med høy temperatur og mineralisering), som ofte inneholder store mengder giftige forbindelser, i forbindelse med hvilke det er et problem med deponering av avløpsvann og farlige stoffer.

De negative effektene av geotermisk energi kan spores på flere stadier, og starter med boring av brønner. Her oppstår de samme farene som ved boring av hvilken som helst brønn: ødeleggelse av jord- og vegetasjonsdekke, jord- og grunnvannsforurensning.

På driftsstadiet av GeoPP vedvarer problemene med miljøforurensning. Termiske væsker - vann og damp - inneholder vanligvis karbondioksid (CO 2), svovelsulfid (H 2 S), ammoniakk (NH 3), metan (CH 4), bordsalt (NaCl), bor (B), arsen (As) ), kvikksølv (Hg). Når de slippes ut i miljøet, blir de kilder til dets forurensning. I tillegg kan et aggressivt kjemisk miljø forårsake korrosjonsskader på strukturene til GeoTPP.

Samtidig er utslippene av forurensninger ved GeoPP i gjennomsnitt lavere enn ved TPP. For eksempel er karbondioksidutslipp for hver kilowattime generert elektrisitet opptil 380 g ved GeoPPs, 1 042 g - ved kullfyrte TPPs, 906 g - ved fyringsolje og 453 g - ved gassfyrte TPPs.

Spørsmålet oppstår: hva skal man gjøre med avløpsvannet? Med lav saltholdighet kan den slippes ut i overflatevann etter avkjøling. En annen måte er å pumpe den tilbake i akviferen gjennom en injeksjonsbrønn, som er foretrukket og hovedsakelig brukt i dag.

Uttak av termisk vann fra akviferer (samt utpumping av vanlig vann) kan forårsake innsynkning og bevegelse av jorda, andre deformasjoner av geologiske lag og mikrojordskjelv. Sannsynligheten for slike fenomener er som regel liten, selv om enkelttilfeller er registrert (for eksempel ved GeoPP i Staufen im Breisgau i Tyskland).

Det bør understrekes at de fleste GeoPP-ene er lokalisert i relativt tynt befolkede områder og i land i den tredje verden, hvor miljøkravene er mindre strenge enn i utviklede land. I tillegg er antallet GeoPP-er og deres kapasitet for øyeblikket relativt liten. Med en mer omfattende utbygging av geotermisk energi kan miljørisikoen øke og formere seg.

Hvor mye er energien til jorden?

Investeringskostnadene for bygging av geotermiske systemer varierer i et veldig bredt område - fra $ 200 til $ 5 000 per 1 kW installert kapasitet, det vil si at de billigste alternativene kan sammenlignes med kostnadene ved å bygge et termisk kraftverk. De avhenger først og fremst av betingelsene for forekomst av termisk vann, deres sammensetning og utformingen av systemet. Boring til store dyp, skaper et lukket system med to brønner, behovet for vannrensing kan mangedoble kostnadene.

For eksempel er investeringer i etableringen av et petrotermisk sirkulasjonssystem (PCS) estimert til 1,6–4 tusen dollar per 1 kW installert kapasitet, som overstiger kostnadene ved å bygge et kjernekraftverk og er sammenlignbare med kostnadene ved å bygge vind- og solkraftverk.

Den åpenbare økonomiske fordelen med GeoTPP er en gratis energibærer. Til sammenligning, i kostnadsstrukturen til en drift TPP eller NPP, utgjør drivstoff 50–80 % eller enda mer, avhengig av gjeldende energipriser. Derav en annen fordel med det geotermiske systemet: driftskostnadene er mer stabile og forutsigbare, siden de ikke er avhengige av den eksterne konjunkturen av energipriser. Generelt er driftskostnadene til GeoTPP estimert til 2–10 cent (60 kopek – 3 rubler) per 1 kWh produsert kapasitet.

Den nest største (etter energibærer) (og svært betydelig) utgiftsposten er som regel lønnen til anleggspersonell, som kan variere radikalt mellom land og regioner.

I gjennomsnitt er kostnadene for 1 kWh geotermisk energi sammenlignbare med kostnadene for TPP-er (i russiske forhold - omtrent 1 rubel / 1 kWh) og ti ganger høyere enn kostnadene for å generere elektrisitet ved vannkraftverk (5-10 kopek / 1 kWh).

Noe av årsaken til de høye kostnadene ligger i at GeoTPP, i motsetning til termiske og hydrauliske kraftverk, har en relativt liten kapasitet. I tillegg er det nødvendig å sammenligne systemer lokalisert i samme region og under lignende forhold. For eksempel, i Kamchatka, ifølge eksperter, koster 1 kWh geotermisk elektrisitet 2-3 ganger mindre enn elektrisitet produsert ved lokale termiske kraftverk.

Indikatorene for den økonomiske effektiviteten til et geotermisk system avhenger for eksempel av om det er nødvendig å disponere avløpsvann og på hvilke måter det gjøres, om en kombinert bruk av ressursen er mulig. Dermed kan kjemiske elementer og forbindelser utvunnet fra termisk vann gi ekstra inntekt. La oss minne om eksemplet med Larderello: det var kjemisk produksjon som var primært der, og bruken av geotermisk energi var i utgangspunktet hjelpemiddel.

Geotermisk energi fremover

Geotermisk energi utvikler seg noe annerledes enn vind og sol. For tiden avhenger det i stor grad av selve ressursens natur, som varierer sterkt fra region til region, og de høyeste konsentrasjonene er knyttet til trange soner med geotermiske anomalier, som regel assosiert med områder med tektoniske forkastninger og vulkanisme.

I tillegg er geotermisk energi mindre teknologisk kapasitet sammenlignet med vind, og enda mer med solenergi: systemene til geotermiske anlegg er ganske enkle.

I den totale strukturen til verdens elektrisitetsproduksjon utgjør den geotermiske komponenten mindre enn 1%, men i noen regioner og land når andelen 25-30%. På grunn av koblingen til geologiske forhold er en betydelig del av den geotermiske energikapasiteten konsentrert i landene i den tredje verden, hvor det er tre klynger av den største utviklingen av industrien - øyene i Sørøst-Asia, Mellom-Amerika og Øst-Afrika. De to første regionene er inkludert i Stillehavets "Jordens brannbelte", den tredje er knyttet til den østafrikanske riften. Mest sannsynlig vil geotermisk energi fortsette å utvikle seg i disse beltene. Et mer fjernt perspektiv er utviklingen av petrotermisk energi, ved å bruke varmen fra jordens lag, som ligger på flere kilometers dybde. Dette er en nesten allestedsnærværende ressurs, men utvinningen krever høye kostnader; derfor utvikles petrotermisk energi først og fremst i de mest økonomisk og teknologisk mektige landene.

Generelt sett, gitt den allestedsnærværende fordelingen av geotermiske ressurser og et akseptabelt nivå av miljøsikkerhet, er det grunn til å tro at geotermisk energi har gode utviklingsutsikter. Spesielt med den økende trusselen om mangel på tradisjonelle energikilder og stigende priser på dem.

Fra Kamchatka til Kaukasus

I Russland har utviklingen av geotermisk energi en ganske lang historie, og i en rekke posisjoner er vi blant verdens ledende, selv om andelen geotermisk energi i den totale energibalansen til et stort land fortsatt er ubetydelig.

To regioner - Kamchatka og Nord-Kaukasus - har blitt pionerer og sentre for utvikling av geotermisk energi i Russland, og hvis vi i det første tilfellet først og fremst snakker om elektrisk kraftindustri, så i det andre - om bruken av termisk energi av termisk vann.

I Nord-Kaukasus - i Krasnodar-territoriet, Tsjetsjenia, Dagestan - ble varmen fra termisk vann til energiformål brukt allerede før den store patriotiske krigen. På 1980- og 1990-tallet stoppet utviklingen av geotermisk energi i regionen av åpenbare årsaker og har ennå ikke kommet ut av en stagnasjonstilstand. Ikke desto mindre gir geotermisk vannforsyning i Nord-Kaukasus varme til rundt 500 tusen mennesker, og for eksempel er byen Labinsk i Krasnodar-territoriet med en befolkning på 60 tusen mennesker fullstendig oppvarmet av geotermisk vann.

I Kamchatka er geotermisk energis historie først og fremst knyttet til byggingen av GeoPP-er. Den første av dem, som fortsatt driver Pauzhetskaya- og Paratunskaya-stasjonene, ble bygget tilbake i 1965-1967, mens Paratunskaya GeoPP med en kapasitet på 600 kW ble den første stasjonen i verden med en binær syklus. Det var utviklingen av sovjetiske forskere S.S.Kutateladze og A.M. Rosenfeld fra Institute of Thermophysics of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, som i 1965 mottok et forfattersertifikat for utvinning av elektrisitet fra vann med en temperatur på 70 ° C. Denne teknologien ble senere en prototype for mer enn 400 binære GeoPP-er i verden.

Kapasiteten til Pauzhetskaya GeoPP, satt i drift i 1966, var opprinnelig 5 MW og økte deretter til 12 MW. For tiden er en binær blokk under bygging på stasjonen, som vil øke kapasiteten med ytterligere 2,5 MW.

Utviklingen av geotermisk energi i Sovjetunionen og Russland ble hemmet av tilgjengeligheten av tradisjonelle energikilder - olje, gass, kull, men stoppet aldri. De største geotermiske energianleggene for øyeblikket er Verkhne-Mutnovskaya GeoPP med en total kapasitet på 12 MW kraftenheter, satt i drift i 1999, og Mutnovskaya GeoPP med en kapasitet på 50 MW (2002).

Mutnovskaya og Verkhne-Mutnovskaya GeoPPs er unike objekter ikke bare for Russland, men også på global skala. Stasjonene ligger ved foten av Mutnovsky-vulkanen, i en høyde av 800 meter over havet, og opererer under ekstreme klimatiske forhold, hvor det er vinter 9-10 måneder i året. Utstyret til Mutnovsky GeoPPs, for tiden en av de mest moderne i verden, er fullstendig skapt av innenlandske virksomheter innen kraftteknikk.

For øyeblikket er andelen av Mutnovskie-anlegg i den totale strukturen av energiforbruket til Central Kamchatka energiknutepunkt 40%. Det er planlagt en kapasitetsøkning i årene som kommer.

Separat bør det sies om russisk petrotermisk utvikling. Vi har ikke store DSP-er ennå, men det finnes avanserte teknologier for å bore til store dyp (ca. 10 km), som heller ikke har noen analoger i verden. Deres videre utvikling vil gjøre det mulig å drastisk redusere kostnadene ved å lage petrotermiske systemer. Utviklerne av disse teknologiene og prosjektene er N. A. Gnatus, M. D. Khutorskoy (Geological Institute, RAS), A. S. Nekrasov (Institute of Economic Forecasting, RAS) og spesialister fra Kaluga Turbine Works. Prosjektet for et petrotermisk sirkulasjonssystem i Russland er for tiden på et eksperimentelt stadium.

Det er utsikter for geotermisk energi i Russland, om enn relativt fjernt: For øyeblikket er potensialet ganske stort og posisjonene til tradisjonell energi er sterke. Samtidig, i en rekke avsidesliggende regioner av landet, er bruken av geotermisk energi økonomisk lønnsom og er etterspurt nå. Dette er territorier med høyt geoenergetisk potensial (Chukotka, Kamchatka, Kuriles - den russiske delen av Stillehavet "Jordens ildbelte", fjellene i Sør-Sibir og Kaukasus) og samtidig fjerntliggende og avskåret fra den sentraliserte energiforsyningen.

Sannsynligvis, i de kommende tiårene, vil geotermisk energi i vårt land utvikle seg nettopp i slike regioner.

Dynamikken til endringer i vintertemperaturen (2012-13) jordens temperatur i en dybde på 130 centimeter under huset (under den indre kanten av fundamentet), så vel som på bakkenivå og temperaturen på vannet som kommer fra brønnen er publisert her. Alt dette er på stigerøret som kommer fra brønnen.
Grafen er nederst i artikkelen.
Dacha (på grensen til New Moscow og Kaluga-regionen) er vinter, periodisk besøkt (2-4 ganger i måneden i et par dager).
Blindområdet og kjelleren i huset er ikke isolert, siden høsten er de lukket med varmeisolerende plugger (10 cm skum). Varmetapet på verandaen, der stigerøret går ut, endret seg i januar. Se note 10.
Målinger i en dybde på 130 cm gjøres av Xital GSM ()-systemet, diskret - 0,5 * C, legg til. feilen er omtrent 0,3 * C.
Sensoren er installert i et 20 mm HDPE-rør sveiset nedenfra nær stigerøret (på utsiden av stigerørsisolasjonen, men inne i 110 mm røret).
Abscissen er datoen, ordinaten er temperaturen.
Merknad 1:
Temperaturen på vannet i brønnen, samt på bakkenivå under huset, rett på stigerøret uten vann, vil også bli overvåket, men bare ved ankomst. Feilen er omtrent + -0,6 * C.
Notat 2:
Temperatur på bakkenivå under huset, ved stigerøret til vannforsyningssystemet, i fravær av mennesker og vann, falt det til minus 5 * C. Dette tyder på at jeg har laget systemet av en grunn - Termostaten som viste -5 * C er forresten bare fra dette systemet (RT-12-16).
Merknad 3:
Vanntemperaturen "i brønnen" måles av samme sensor (det er også i note 2) som på "bakkenivå" - den står rett på stigerøret under varmeisolasjonen, nær stigerøret på bakkenivå. Disse to målingene er tatt på forskjellige tidspunkter. "På bakkenivå" - før du pumper vann inn i stigerøret og "i brønnen" - etter å ha pumpet rundt 50 liter i en halvtime med avbrudd.
Merknad 4:
Vanntemperaturen i brønnen kan være noe undervurdert, pga Jeg kan ikke lete etter denne jævla asymptoten, som uendelig pumper vann (min) ... Som jeg kan - så spiller jeg.
Merknad 5: Ikke relevant, slettet.
Merknad 6:
Feilen ved å fikse utetemperaturen er omtrent + - (3-7) * С.
Merknad 7:
Kjølehastigheten til vann på bakkenivå (uten å slå på pumpen) er omtrent 1-2 * C per time (dette er ved minus 5 * C på bakkenivå).
Merknad 8:
Jeg glemte å beskrive hvordan min underjordiske stigerør er ordnet og isolert. PND-32 er utstyrt med to isolasjonsstrømper totalt - 2 cm. tykkelse (tilsynelatende skummet polyetylen), alt dette settes inn i et 110 mm kloakkrør og skummes der til en dybde på 130 cm. Riktignok, siden PND-32 ikke kjørte i midten av det 110. røret, og også det faktum at en masse vanlig skum i midten kanskje ikke størkner i lang tid, noe som betyr at det ikke blir til isolasjon, tviler jeg sterkt på kvaliteten på slik tilleggsisolasjon .. Det hadde nok vært bedre å bruke et to-komponent skum, som jeg først fant ut om senere ...
Merknad 9:
Jeg vil gjøre lesernes oppmerksomhet på temperaturmålingen "På bakkenivå" datert 01.12.2013. og fra 18.01.2013. Her, etter min mening, er verdien på + 0,3 * C mye høyere enn forventet. Jeg tror at dette er en konsekvens av operasjonen «Snøfylling av kjeller ved stigerør», gjennomført 31.12.2012.
Merknad 10:
Fra 12. januar til 3. februar laget han tilleggsisolering av verandaen, der det underjordiske stigerøret går.
Som et resultat, ifølge grove estimater, ble varmetapet på verandaen redusert fra 100 W / m2. etasje opp til ca 50 (dette er på minus 20 * C på gaten).
Dette gjenspeiles også i diagrammene. Se temperaturen på bakkenivå 9. februar: + 1,4 * C og 16. februar: +1,1 - det har ikke vært så høye temperaturer siden begynnelsen av den virkelige vinteren.
Og en ting til: fra 4. til 16. februar, for første gang på to vintre fra søndag til fredag, ble ikke kjelen slått på for å opprettholde den innstilte minimumstemperaturen, fordi den ikke nådde dette minimumet ...
Merknad 11:
Som lovet (for "bestilling" og for gjennomføring av årssyklusen) vil jeg med jevne mellomrom publisere temperaturer om sommeren. Men - ikke i timeplanen, for ikke å "skygge" vinteren, men her, i Note-11.
11. mai 2013
Etter 3 ukers lufting ble luften stengt til høsten for å unngå kondens.
13. mai 2013(på gaten i en uke + 25-30 * С):
- under huset på bakkenivå + 10,5 * С,
- under huset på en dybde på 130 cm. + 6 * C,

12. juni 2013:
- under huset på bakkenivå + 14,5 * С,
- under huset på en dybde på 130 cm. + 10 * C.
- vann i en brønn fra en dybde på 25m ikke høyere enn + 8 * С.
26. juni 2013:
- under huset på bakkenivå + 16 * C,
- under huset på en dybde på 130 cm. + 11 * C.
- vann i brønnen fra en dybde på 25m ikke høyere enn + 9,3 * С.
19. august 2013:
- under huset på bakkenivå + 15,5 * C,
- under huset på en dybde på 130 cm. + 13,5 * C.
- vann i en brønn fra en dybde på 25m ikke høyere enn + 9,0 * С.
28. september 2013:
- under huset på bakkenivå + 10,3 * С,
- under huset på en dybde på 130 cm. + 12 * C.
- vann i brønnen fra en dybde på 25m = + 8,0 * C.
26. oktober 2013:
- under huset på bakkenivå + 8,5 * C,
- under huset på en dybde på 130 cm. + 9,5 * C.
- vann i en brønn fra en dybde på 25m ikke høyere enn + 7,5 * С.
16. november 2013:
- under huset på bakkenivå + 7,5 * С,
- under huset på en dybde på 130 cm. + 9,0 * C.
- vann i brønnen fra en dybde på 25m + 7,5 * С.
20. februar 2014:
Dette er sannsynligvis den siste oppføringen i denne artikkelen.
Hele vinteren bor vi i huset konstant, poenget med å gjenta fjorårets målinger er lite, derfor bare to signifikante tall:
- minimumstemperaturen under huset på bakkenivå i de kaldeste frostene (-20 - -30 * C) en uke etter at de startet, falt gjentatte ganger under + 0,5 * C. I disse øyeblikkene fungerte det for meg

Se for deg et hjem som alltid holder en behagelig temperatur, og ingen varme- og kjølesystemer er synlige. Dette systemet fungerer effektivt, men krever ikke komplekst vedlikehold eller spesialkunnskap fra eierne.

Frisk luft, du kan høre fuglekvitter og vinden som leker dovent med bladene i trærne. Huset mottar energi fra bakken, som blader, som mottar energi fra røttene. Fint bilde, ikke sant?

Jordvarme- og kjølesystemer gjør dette bildet til virkelighet. Det geotermiske HVAC-systemet (varme, ventilasjon og klimaanlegg) bruker bakketemperaturen til å gi varme om vinteren og kjøling om sommeren.

Hvordan geotermisk oppvarming og kjøling fungerer

Omgivelsestemperaturen endres med årstidene, men den underjordiske temperaturen endres ikke så mye på grunn av jordens isolerende egenskaper. På 1,5-2 meters dyp holder temperaturen seg relativt konstant gjennom hele året. Et geotermisk system består typisk av internt behandlingsutstyr, et underjordisk rørsystem kalt en underjordisk sløyfe, og/eller en pumpe for å sirkulere vann. Systemet bruker en konstant bakketemperatur for å gi "ren og gratis" energi.

(Ikke forveksle konseptet med et geotermisk NVC-system med "geotermisk energi", en prosess der elektrisitet genereres direkte fra varmen i jorden. I sistnevnte tilfelle brukes forskjellige typer utstyr og andre prosesser, formålet med som vanligvis er for å varme opp vann til kokepunktet.)

Rørene som utgjør den underjordiske sløyfen er vanligvis laget av polyetylen og kan plasseres horisontalt eller vertikalt under bakken, avhengig av terrenget. Hvis en akvifer er tilgjengelig, kan ingeniører designe et "open loop"-system ved å bore en brønn til grunnvannet. Vannet pumpes ut, føres gjennom en varmeveksler og injiseres deretter i samme akvifer gjennom "gjeninjeksjon".

Om vinteren absorberer vann, som passerer gjennom en underjordisk løkke, varmen fra jorden. Innendørs utstyr øker temperaturen ytterligere og fordeler den i hele bygget. Det er som et klimaanlegg som fungerer omvendt. Om sommeren trekker det geotermiske NWC-systemet høytemperaturvann fra bygningen og fører det gjennom en underjordisk sløyfe/pumpe til en reinjeksjonsbrønn, hvorfra vannet kommer inn i den kjøligere grunnen/akviferen.

I motsetning til konvensjonelle varme- og kjølesystemer, bruker ikke geotermiske HVAC-systemer fossilt brensel for å generere varme. De tar rett og slett varme fra bakken. Vanligvis brukes elektrisitet kun til å drive viften, kompressoren og pumpen.

Det er tre hovedkomponenter i et geotermisk kjøle- og varmesystem: en varmepumpe, en varmeoverføringsvæske (åpent eller lukket system) og et lufttilførselssystem (rørsystem).

For bergvarmepumper, så vel som for alle andre typer varmepumper, ble forholdet mellom deres effektivitet og energien brukt for denne handlingen (effektiviteten) målt. De fleste jordvarmepumpeanlegg har virkningsgrader mellom 3,0 og 5,0. Dette betyr at systemet konverterer en energienhet til 3-5 enheter varme.

Geotermiske systemer er enkle å vedlikeholde. Riktig installert, noe som er veldig viktig, kan den underjordiske sløyfen fungere skikkelig i flere generasjoner. Viften, kompressoren og pumpen er plassert i et lukket rom og beskyttet mot skiftende værforhold, slik at levetiden deres kan vare i mange år, ofte tiår. Rutinemessige periodiske kontroller, rettidig filterbytte og årlig spiralrengjøring er det eneste vedlikeholdet som kreves.

Erfaring med bruk av geotermiske NVK-anlegg

Geotermiske NVC-systemer har vært i bruk i over 60 år over hele verden. De jobber med naturen, ikke mot den, og de slipper ikke ut klimagasser (som nevnt tidligere, de bruker mindre strøm fordi de bruker en konstant jordtemperatur).

Geotermiske HVAC-systemer blir i økende grad attributter for bærekraftige hjem som en del av den voksende grønne bygningsbevegelsen. Grønne prosjekter utgjorde 20 prosent av alle amerikanske boliger som ble bygget det siste året. En artikkel i Wall Street Journal sier at budsjettet for grønne bygninger vil vokse fra 36 milliarder dollar i året til 114 milliarder dollar innen 2016. Dette vil utgjøre 30-40 prosent av det totale eiendomsmarkedet.

Men mye av informasjonen om geotermisk oppvarming og kjøling er basert på utdaterte data eller ubegrunnede myter.

Avbryter myter om geotermiske NVC-systemer

1. Geotermiske NVC-systemer er ikke en fornybar teknologi fordi de bruker elektrisitet.

Fakta: Geotermiske HVAC-systemer bruker bare én enhet elektrisitet til å generere opptil fem enheter kjøling eller oppvarming.

2. Sol- og vindkraft er mer gunstige fornybare teknologier enn geotermiske NVC-systemer.

Fakta: Geotermiske HVAC-systemer resirkulerer fire ganger flere kilowattimer for én dollar enn sol- eller vindenergi for samme dollar. Disse teknologiene kan selvfølgelig spille en viktig rolle for miljøet, men et geotermisk NVC-system er ofte den mest effektive og kostnadseffektive måten å redusere miljøbelastningen på.

3. Det geotermiske NVC-systemet krever mye plass for å romme polyetylenrørene i den underjordiske sløyfen.

Fakta: Avhengig av terrenget kan den underjordiske sløyfen plasseres vertikalt, noe som betyr at det kreves et lite overflateareal. Hvis det er en tilgjengelig akvifer, er det bare noen få kvadratmeter som trengs på overflaten. Merk at vannet går tilbake til samme akvifer som det ble tatt fra etter å ha passert varmeveksleren. Dermed er vannet ikke avløpsvann og forurenser ikke akviferen.

4. HBK bergvarmepumper støyer.

Fakta: Systemene er veldig stillegående og det er ikke noe utstyr utenfor for ikke å forstyrre naboene.

5. Geotermiske systemer vil til slutt bli slettet.

Fakta: Underjordiske løkker kan vare i generasjoner. Varmeoverføringsutstyr varer vanligvis i flere tiår siden det er beskyttet innendørs. Når tiden kommer for nødvendig utstyrsutskifting, er kostnaden for en slik utskifting mye mindre enn et nytt geotermisk system, siden den underjordiske sløyfen og borehullet er dens dyreste deler. Nye tekniske løsninger eliminerer problemet med varmelagring i bakken, slik at systemet kan utveksle temperaturer i en ubegrenset mengde. Tidligere har det vært tilfeller av feilberegnet systemer som faktisk overopphetet eller overkjølte bakken i en slik grad at det ikke lenger var den temperaturforskjellen som kreves for at systemet skulle fungere.

6. Geotermiske HVAC-systemer fungerer kun for oppvarming.

Fakta: De fungerer like effektivt for kjøling og kan utformes på en slik måte at det ikke er behov for en ekstra reservevarmekilde. Selv om noen kunder bestemmer seg for at det er mer kostnadseffektivt å ha et lite backupsystem for de kaldeste tidene. Dette betyr at deres underjordiske sløyfe blir mindre og derfor billigere.

7. Geotermiske VVS-anlegg kan ikke samtidig varme opp husholdningsvann, varme bassengvann og varme opp en bolig.

Fakta: Systemer kan designes for å utføre mange funksjoner samtidig.

8. Geotermiske NVC-systemer forurenser bakken med kjølemedier.

Fakta: De fleste systemer bruker kun vann i hengslene.

9. Geotermiske NWC-systemer bruker mye vann.

Fakta: Geotermiske systemer bruker faktisk ikke vann. Hvis grunnvann brukes til å utveksle temperatur, blir alt vannet returnert til samme akvifer. Tidligere var det riktignok noen systemer som kastet bort vann etter at det passerte gjennom en varmeveksler, men slike systemer brukes knapt i dag. Fra et kommersielt synspunkt sparer geotermiske NVC-systemer faktisk millioner av liter vann som ville ha fordampet i tradisjonelle systemer.

10. Geotermisk NVK-teknologi er ikke økonomisk gjennomførbar uten statlige og regionale skatteinsentiver.

Fakta: Statlige og regionale insentiver varierer vanligvis fra 30 til 60 prosent av de totale kostnadene for et geotermisk system, noe som ofte kan bringe startprisen ned til nær nivået for konvensjonelt utstyr. Standard HVAC luftsystemer koster omtrent $ 3000 per tonn varme eller kulde (hjem bruker vanligvis ett til fem tonn). Prisen på geotermiske NVK-systemer varierer fra omtrent $ 5.000 per tonn til $ 8.000-9.000. Nye installasjonsmetoder reduserer imidlertid kostnadene betydelig, ned til prisen på konvensjonelle systemer.

Du kan også redusere kostnadene gjennom rabatter på utstyr til offentlig eller kommersiell bruk, eller til og med for store bestillinger av innenlandsk karakter (spesielt fra store merker som Bosch, Carrier og Trane). Åpne sløyfer, ved bruk av pumpe- og re-injeksjonsbrønner, er billigere å installere enn lukkede systemer.

Basert på materialer: energyblog.nationalgeographic.com