Στην πλούσια σε υδρογονάνθρακες χώρα μας, η γεωθερμική ενέργεια είναι ένα είδος εξωτικού πόρου, που, δεδομένης της τρέχουσας κατάστασης, είναι απίθανο να ανταγωνιστεί το πετρέλαιο και το φυσικό αέριο. Ωστόσο αυτό εναλλακτική άποψηΗ ενέργεια μπορεί να χρησιμοποιηθεί σχεδόν παντού και αρκετά αποτελεσματικά.
Η γεωθερμική ενέργεια είναι η θερμότητα του εσωτερικού της γης. Παράγεται στα βάθη και φτάνει στην επιφάνεια της Γης μέσα διαφορετικές μορφέςκαι με διαφορετικές εντάσεις.
Θερμοκρασία ανώτερα στρώματαΤο έδαφος εξαρτάται κυρίως από εξωτερικούς (εξωγενείς) παράγοντες - ηλιακό φως και θερμοκρασία αέρα. Το καλοκαίρι και την ημέρα, το έδαφος θερμαίνεται σε ορισμένα βάθη και το χειμώνα και τη νύχτα ψύχεται μετά από αλλαγές στη θερμοκρασία του αέρα και με κάποια καθυστέρηση που αυξάνεται με το βάθος. Η επίδραση των ημερήσιων διακυμάνσεων της θερμοκρασίας του αέρα τελειώνει σε βάθη από μερικά έως αρκετές δεκάδες εκατοστά. Οι εποχιακές διακυμάνσεις επηρεάζουν τα βαθύτερα στρώματα του εδάφους - έως και δεκάδες μέτρα.
Σε κάποιο βάθος - από δεκάδες έως εκατοντάδες μέτρα - η θερμοκρασία του εδάφους παραμένει σταθερή, ίση με τη μέση ετήσια θερμοκρασία του αέρα στην επιφάνεια της Γης. Μπορείτε εύκολα να το επιβεβαιώσετε κατεβαίνοντας σε μια αρκετά βαθιά σπηλιά.
Όταν η μέση ετήσια θερμοκρασία του αέρα σε μια δεδομένη περιοχή είναι κάτω από το μηδέν, εκδηλώνεται ως μόνιμος παγετός (πιο συγκεκριμένα, μόνιμος πάγος). Στην Ανατολική Σιβηρία, το πάχος, δηλαδή το πάχος, των παγωμένων εδαφών όλο το χρόνο σε ορισμένα σημεία φτάνει τα 200–300 m.
Από ένα ορισμένο βάθος (διαφορετικό για κάθε σημείο του χάρτη), η δράση του Ήλιου και της ατμόσφαιρας εξασθενεί τόσο πολύ που οι ενδογενείς (εσωτερικοί) παράγοντες έρχονται πρώτοι και το εσωτερικό της γης θερμαίνεται από το εσωτερικό, ώστε η θερμοκρασία αρχίζει να ανεβαίνει. με βάθος.
Η θέρμανση των βαθιών στρωμάτων της Γης σχετίζεται κυρίως με την αποσύνθεση των ραδιενεργών στοιχείων που βρίσκονται εκεί, αν και άλλες πηγές θερμότητας ονομάζονται επίσης, για παράδειγμα, φυσικοχημικές, τεκτονικές διεργασίες στα βαθιά στρώματα φλοιός της γηςκαι ρόμπες. Όποιος κι αν είναι όμως ο λόγος, η θερμοκρασία των πετρωμάτων και των σχετικών υγρών και αέριων ουσιών αυξάνεται με το βάθος. Οι ανθρακωρύχοι αντιμετωπίζουν αυτό το φαινόμενο - είναι πάντα ζεστό στα βαθιά ορυχεία. Σε βάθος 1 χλμ., η ζέστη τριάντα βαθμών είναι φυσιολογική και βαθύτερα η θερμοκρασία είναι ακόμη υψηλότερη.
Η ροή θερμότητας του εσωτερικού της γης που φτάνει στην επιφάνεια της Γης είναι μικρή - κατά μέσο όρο η ισχύς της είναι 0,03–0,05 W/m2, ή περίπου 350 Wh/m2 ετησίως. Στο φόντο της ροής θερμότητας από τον Ήλιο και του αέρα που θερμαίνεται από αυτόν, αυτή είναι μια απαρατήρητη τιμή: ο Ήλιος δίνει κάθε τετραγωνικό μέτρο η επιφάνεια της γηςπερίπου 4000 kWh ετησίως, δηλαδή 10.000 φορές περισσότερο (φυσικά, αυτό είναι κατά μέσο όρο, με τεράστια διαφορά μεταξύ πολικών και ισημερινών γεωγραφικών πλάτη και ανάλογα με άλλους κλιματικούς και καιρικούς παράγοντες).
Η ασήμαντη ροή θερμότητας από το εσωτερικό προς την επιφάνεια στο μεγαλύτερο μέρος του πλανήτη συνδέεται με τη χαμηλή θερμική αγωγιμότητα των πετρωμάτων και τις ιδιαιτερότητες της γεωλογικής δομής. Υπάρχουν όμως εξαιρέσεις - μέρη όπου η ροή θερμότητας είναι υψηλή. Αυτές είναι, πρώτα απ 'όλα, ζώνες τεκτονικών ρηγμάτων, αυξημένης σεισμικής δραστηριότητας και ηφαιστειότητας, όπου η ενέργεια του εσωτερικού της γης βρίσκει διέξοδο. Τέτοιες ζώνες χαρακτηρίζονται από θερμικές ανωμαλίες της λιθόσφαιρας· εδώ η ροή θερμότητας που φτάνει στην επιφάνεια της Γης μπορεί να είναι πολλές φορές και ακόμη και τάξεις μεγέθους πιο ισχυρή από το «συνήθη». Οι ηφαιστειακές εκρήξεις και οι θερμές πηγές φέρνουν τεράστιες ποσότητες θερμότητας στην επιφάνεια σε αυτές τις ζώνες.
Αυτές είναι οι πιο ευνοϊκές περιοχές για την ανάπτυξη της γεωθερμικής ενέργειας. Στο έδαφος της Ρωσίας, αυτά είναι, πρώτα απ 'όλα, η Καμτσάτκα, τα νησιά Κουρίλ και ο Καύκασος.
Ταυτόχρονα, η ανάπτυξη της γεωθερμικής ενέργειας είναι δυνατή σχεδόν παντού, καθώς η αύξηση της θερμοκρασίας με το βάθος είναι ένα παγκόσμιο φαινόμενο και το καθήκον είναι να «εξαχθεί» θερμότητα από τα βάθη, όπως εξάγονται ορυκτές πρώτες ύλες από εκεί.
Κατά μέσο όρο, η θερμοκρασία αυξάνεται με το βάθος κατά 2,5–3°C για κάθε 100 m. Ο λόγος της διαφοράς θερμοκρασίας μεταξύ δύο σημείων που βρίσκονται σε διαφορετικά βάθη προς τη διαφορά βάθους μεταξύ τους ονομάζεται γεωθερμική κλίση.
Το αντίστροφο είναι το γεωθερμικό βήμα, ή το διάστημα βάθους στο οποίο η θερμοκρασία αυξάνεται κατά 1°C.
Όσο μεγαλύτερη είναι η κλίση και, κατά συνέπεια, όσο χαμηλότερο είναι το στάδιο, τόσο πιο κοντά έρχεται η θερμότητα των βάθη της Γης στην επιφάνεια και τόσο πιο πολλά υποσχόμενη είναι αυτή η περιοχή για την ανάπτυξη της γεωθερμικής ενέργειας.
Σε διαφορετικές περιοχές, ανάλογα με τη γεωλογική δομή και άλλες τοπικές και τοπικές συνθήκες, ο ρυθμός αύξησης της θερμοκρασίας με το βάθος μπορεί να ποικίλλει δραματικά. Σε γήινη κλίμακα, οι διακυμάνσεις στα μεγέθη των γεωθερμικών κλίσεων και βημάτων φτάνουν τις 25 φορές. Για παράδειγμα, στο Όρεγκον (ΗΠΑ) η κλίση είναι 150°C ανά 1 km και σε Νότια Αφρική- 6°C ανά 1 χλμ.
Το ερώτημα είναι, ποια είναι η θερμοκρασία σε μεγάλα βάθη - 5, 10 km ή περισσότερο; Εάν η τάση συνεχιστεί, οι θερμοκρασίες σε βάθος 10 km θα πρέπει να είναι κατά μέσο όρο περίπου 250–300°C. Αυτό επιβεβαιώνεται λίγο πολύ από άμεσες παρατηρήσεις σε εξαιρετικά βαθιά πηγάδια, αν και η εικόνα είναι πολύ πιο περίπλοκη από μια γραμμική αύξηση της θερμοκρασίας.
Για παράδειγμα, στο υπερβαθύ πηγάδι Kola, που έχει τρυπηθεί στην κρυσταλλική ασπίδα της Βαλτικής, η θερμοκρασία σε βάθος 3 km αλλάζει με ρυθμό 10°C/1 km και στη συνέχεια η γεωθερμική κλίση γίνεται 2-2,5 φορές μεγαλύτερη. Σε βάθος 7 km καταγράφηκε ήδη θερμοκρασία 120°C, στα 10 km - 180°C και στα 12 km - 220°C.
Ένα άλλο παράδειγμα είναι μια γεώτρηση στην περιοχή της Βόρειας Κασπίας, όπου σε βάθος 500 m καταγράφηκε θερμοκρασία 42°C, στα 1,5 km - 70°C, στα 2 km - 80°C, στα 3 km - 108°C .
Υποτίθεται ότι η γεωθερμική κλίση μειώνεται ξεκινώντας από βάθος 20–30 km: σε βάθος 100 km, οι εκτιμώμενες θερμοκρασίες είναι περίπου 1300–1500°C, σε βάθος 400 km - 1600°C, στη Γη πυρήνας (βάθη πάνω από 6000 km) - 4000–5000 ° C.
Σε βάθη έως 10–12 km, η θερμοκρασία μετράται μέσω γεωτρήσεων. όπου δεν υπάρχουν, προσδιορίζεται από έμμεσα σημάδια με τον ίδιο τρόπο όπως και σε μεγαλύτερα βάθη. Τέτοιος έμμεσα σημάδιαμπορεί να είναι η φύση της διέλευσης των σεισμικών κυμάτων ή η θερμοκρασία της λάβας που χύνεται.
Ωστόσο, για τους σκοπούς της γεωθερμικής ενέργειας, τα δεδομένα για τις θερμοκρασίες σε βάθη άνω των 10 km δεν παρουσιάζουν ακόμη πρακτικό ενδιαφέρον.
Υπάρχει πολλή ζέστη σε βάθη αρκετών χιλιομέτρων, αλλά πώς να την ανεβάσουμε; Μερικές φορές η ίδια η φύση μας λύνει αυτό το πρόβλημα με τη βοήθεια ενός φυσικού ψυκτικού υγρού - θερμαινόμενων ιαματικών νερών που έρχονται στην επιφάνεια ή βρίσκονται σε βάθος προσβάσιμο σε εμάς. Σε ορισμένες περιπτώσεις, το νερό στα βάθη θερμαίνεται μέχρι την κατάσταση του ατμού.
Δεν υπάρχει αυστηρός ορισμός της έννοιας «ιαματικά νερά». Κατά κανόνα, σημαίνουν ζεστά υπόγεια νερά σε υγρή κατάσταση ή σε μορφή ατμού, συμπεριλαμβανομένων εκείνων που έρχονται στην επιφάνεια της Γης με θερμοκρασία άνω των 20°C, δηλαδή, κατά κανόνα, υψηλότερη από τη θερμοκρασία του αέρα. .
Η θερμότητα του υπόγειου νερού, του ατμού, των μιγμάτων ατμού-νερού είναι υδροθερμική ενέργεια. Αντίστοιχα, η ενέργεια που βασίζεται στη χρήση της ονομάζεται υδροθερμική.
Η κατάσταση είναι πιο περίπλοκη με την εξαγωγή θερμότητας απευθείας από ξηρά πετρώματα - πετροθερμική ενέργεια, ειδικά επειδή οι αρκετά υψηλές θερμοκρασίες, κατά κανόνα, ξεκινούν από βάθη αρκετών χιλιομέτρων.
Στο έδαφος της Ρωσίας, το δυναμικό της πετροθερμικής ενέργειας είναι εκατό φορές υψηλότερο από αυτό της υδροθερμικής ενέργειας - 3.500 και 35 τρισεκατομμύρια τόνους τυπικού καυσίμου, αντίστοιχα. Αυτό είναι απολύτως φυσικό - η ζεστασιά των βάθη της Γης είναι διαθέσιμη παντού και τα ιαματικά νερά βρίσκονται τοπικά. Ωστόσο, λόγω προφανών τεχνικών δυσκολιών, τα ιαματικά νερά χρησιμοποιούνται σήμερα κυρίως για την παραγωγή θερμότητας και ηλεκτρικής ενέργειας.
Νερά με θερμοκρασίες από 20–30 έως 100°C είναι κατάλληλα για θέρμανση, θερμοκρασίες από 150°C και πάνω είναι κατάλληλες για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας σε σταθμούς γεωθερμίας.
Γενικά, οι γεωθερμικοί πόροι στη Ρωσία, όσον αφορά τους τόνους ισοδύναμου καυσίμου ή οποιαδήποτε άλλη μονάδα μέτρησης ενέργειας, είναι περίπου 10 φορές υψηλότεροι από τα αποθέματα ορυκτών καυσίμων.
Θεωρητικά, μόνο μέσω της γεωθερμικής ενέργειας θα μπορούσε να είναι δυνατή η πλήρης ικανοποίηση ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΕΣ ΑΝΑΓΚΕΣχώρες. Στην πράξη, αυτή τη στιγμή, στο μεγαλύτερο μέρος της επικράτειάς της αυτό δεν είναι εφικτό για τεχνικούς και οικονομικούς λόγους.
Στον κόσμο, η χρήση της γεωθερμικής ενέργειας συνδέεται συχνότερα με την Ισλανδία, μια χώρα που βρίσκεται στο βόρειο άκρο της Μεσοατλαντικής Κορυφογραμμής, σε μια εξαιρετικά ενεργή τεκτονική και ηφαιστειακή ζώνη. Πιθανώς όλοι θυμούνται την ισχυρή έκρηξη του ηφαιστείου Eyjafjallajökull ( Eyjafjallajökull) το έτος 2010.
Χάρη σε αυτή τη γεωλογική ιδιαιτερότητα, η Ισλανδία διαθέτει τεράστια αποθέματα γεωθερμικής ενέργειας, συμπεριλαμβανομένων των θερμών πηγών που αναδύονται στην επιφάνεια της Γης και μάλιστα αναβλύζουν με τη μορφή θερμοπίδακες.
Στην Ισλανδία, πάνω από το 60% της συνολικής ενέργειας που καταναλώνεται αυτή τη στιγμή προέρχεται από τη Γη. Συμπεριλαμβανομένων λόγω γεωθερμικές πηγέςΠαρέχεται το 90% της θέρμανσης και το 30% της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Ας προσθέσουμε ότι η υπόλοιπη ηλεκτρική ενέργεια της χώρας παράγεται από υδροηλεκτρικούς σταθμούς, δηλαδή με χρήση ανανεώσιμης πηγής ενέργειας, κάνοντας την Ισλανδία να μοιάζει με ένα είδος παγκόσμιου περιβαλλοντικού προτύπου.
Η εξημέρωση της γεωθερμικής ενέργειας τον 20ο αιώνα ωφέλησε πολύ οικονομικά την Ισλανδία. Μέχρι τα μέσα του περασμένου αιώνα ήταν μια πολύ φτωχή χώρα, τώρα κατέχει την πρώτη θέση στον κόσμο ως προς την εγκατεστημένη ισχύ και την παραγωγή γεωθερμικής ενέργειας κατά κεφαλήν και βρίσκεται στην πρώτη δεκάδα ως προς την απόλυτη εγκατεστημένη ισχύ γεωθερμικών σταθμών . Ωστόσο, ο πληθυσμός του είναι μόνο 300 χιλιάδες άτομα, γεγονός που απλοποιεί το έργο της μετάβασης σε φιλικές προς το περιβάλλον πηγές ενέργειας: η ανάγκη για αυτό είναι γενικά μικρή.
Εκτός από την Ισλανδία, υψηλό μερίδιο γεωθερμικής ενέργειας στο συνολικό ισοζύγιο παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας παρέχεται στη Νέα Ζηλανδία και τις νησιωτικές χώρες Νοτιοανατολική Ασία(Φιλιππίνες και Ινδονησία), χώρες της Κεντρικής Αμερικής και της Ανατολικής Αφρικής, το έδαφος των οποίων χαρακτηρίζεται επίσης από υψηλή σεισμική και ηφαιστειακή δραστηριότητα. Για αυτές τις χώρες, στο σημερινό επίπεδο ανάπτυξης και των αναγκών τους, η γεωθερμική ενέργεια συμβάλλει σημαντικά στην κοινωνικοοικονομική ανάπτυξη.
Η χρήση της γεωθερμικής ενέργειας έχει πολύ μεγάλη ιστορία. Ενας από τους πρώτους διάσημα παραδείγματα- Ιταλία, ένα μέρος στην επαρχία της Τοσκάνης, που τώρα ονομάζεται Larderello, όπου βρίσκεται ακόμα αρχές XIXΓια αιώνες, τα τοπικά θερμά ιαματικά νερά, που ρέουν φυσικά ή εξάγονταν από ρηχά πηγάδια, χρησιμοποιούνταν για ενεργειακούς σκοπούς.
Εδώ χρησιμοποιήθηκε νερό από υπόγειες πηγές, πλούσιο σε βόριο βορικό οξύ. Αρχικά, αυτό το οξύ λήφθηκε με εξάτμιση σε λέβητες σιδήρου και ως καύσιμο χρησιμοποιήθηκε το συνηθισμένο ξύλο από τα κοντινά δάση, αλλά το 1827 ο Francesco Larderel δημιούργησε ένα σύστημα που λειτουργούσε στη θερμότητα των ίδιων των νερών. Ταυτόχρονα, η ενέργεια των φυσικών υδρατμών άρχισε να χρησιμοποιείται για τη λειτουργία γεωτρήσεων και στις αρχές του 20ου αιώνα - για τη θέρμανση τοπικών σπιτιών και θερμοκηπίων. Εκεί, στο Larderello, το 1904, οι θερμικοί υδρατμοί έγιναν πηγή ενέργειας για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.
Το παράδειγμα της Ιταλίας ακολούθησαν πολλές άλλες χώρες στα τέλη του 19ου και στις αρχές του 20ού αιώνα. Για παράδειγμα, το 1892, τα ιαματικά νερά χρησιμοποιήθηκαν για πρώτη φορά για τοπική θέρμανση στις ΗΠΑ (Boise, Idaho), το 1919 στην Ιαπωνία και το 1928 στην Ισλανδία.
Στις ΗΠΑ, ο πρώτος σταθμός ηλεκτροπαραγωγής που λειτουργεί με υδροθερμική ενέργεια εμφανίστηκε στην Καλιφόρνια στις αρχές της δεκαετίας του 1930, στη Νέα Ζηλανδία - το 1958, στο Μεξικό - το 1959, στη Ρωσία (το πρώτο δυαδικό GeoPP στον κόσμο) - το 1965 .
Παλιά αρχή σε μια νέα πηγή
Η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας απαιτεί υψηλότερη θερμοκρασία υδρογόνου από ό,τι για θέρμανση - πάνω από 150°C. Η αρχή λειτουργίας ενός σταθμού γεωθερμίας (GeoPP) είναι παρόμοια με την αρχή λειτουργίας ενός συμβατικού θερμοηλεκτρικού σταθμού (CHP). Στην πραγματικότητα, μια γεωθερμική μονάδα παραγωγής ενέργειας είναι ένας τύπος θερμοηλεκτρικού σταθμού.
Στους θερμοηλεκτρικούς σταθμούς, η κύρια πηγή ενέργειας είναι συνήθως ο άνθρακας, το φυσικό αέριο ή το μαζούτ και το ρευστό λειτουργίας είναι οι υδρατμοί. Το καύσιμο, όταν καίγεται, θερμαίνει το νερό σε ατμό, ο οποίος περιστρέφει έναν ατμοστρόβιλο, ο οποίος παράγει ηλεκτρική ενέργεια.
Η διαφορά μεταξύ ενός GeoPP είναι ότι η κύρια πηγή ενέργειας εδώ είναι η θερμότητα του εσωτερικού της γης και το λειτουργικό ρευστό με τη μορφή ατμού παρέχεται στα πτερύγια του στροβίλου της ηλεκτρικής γεννήτριας σε "έτοιμη" μορφή απευθείας από το πηγάδι παραγωγής. .
Υπάρχουν τρία κύρια σχήματα λειτουργίας για τα GeoPP: απευθείας, με χρήση ξηρού (γεωθερμικού) ατμού. έμμεση, με βάση το υδροθερμικό νερό, και μικτά ή δυαδικά.
Η χρήση ενός ή του άλλου σχήματος εξαρτάται από την κατάσταση συσσώρευσης και τη θερμοκρασία του φορέα ενέργειας.
Το απλούστερο και επομένως το πρώτο από τα κατακτημένα σχήματα είναι άμεσο, στο οποίο ο ατμός που προέρχεται από το πηγάδι διέρχεται απευθείας μέσω του στροβίλου. Ο πρώτος σταθμός γεωηλεκτρικής ενέργειας στον κόσμο στο Larderello το 1904 λειτουργούσε επίσης με ξηρό ατμό.
Τα GeoPP με έμμεσο σχήμα λειτουργίας είναι τα πιο συνηθισμένα στην εποχή μας. Χρησιμοποιούν ζεστό υπόγειο νερό, το οποίο αντλείται υπό υψηλή πίεση σε έναν εξατμιστή, όπου μέρος του εξατμίζεται και ο ατμός που προκύπτει περιστρέφει έναν στρόβιλο. Σε ορισμένες περιπτώσεις, απαιτούνται πρόσθετες συσκευές και κυκλώματα για τον καθαρισμό του γεωθερμικού νερού και του ατμού από επιθετικές ενώσεις.
Ο ατμός της εξάτμισης εισέρχεται στο φρεάτιο έγχυσης ή χρησιμοποιείται για τη θέρμανση των χώρων - σε αυτή την περίπτωση η αρχή είναι η ίδια όπως όταν λειτουργεί ένας θερμοηλεκτρικός σταθμός.
Στα δυαδικά GeoPP, το ζεστό ιαματικό νερό αλληλεπιδρά με ένα άλλο υγρό που εκτελεί τις λειτουργίες ενός ρευστού εργασίας με χαμηλότερο σημείο βρασμού. Και τα δύο ρευστά περνούν μέσω ενός εναλλάκτη θερμότητας, όπου το θερμικό νερό εξατμίζει το ρευστό εργασίας, οι ατμοί του οποίου περιστρέφουν τον στρόβιλο.
Αυτό το σύστημα είναι κλειστό, το οποίο λύνει το πρόβλημα των εκπομπών στην ατμόσφαιρα. Επιπλέον, τα λειτουργικά ρευστά με σχετικά χαμηλό σημείο βρασμού καθιστούν δυνατή τη χρήση όχι πολύ ζεστών ιαματικών νερών ως κύρια πηγή ενέργειας.
Και τα τρία συστήματα χρησιμοποιούν υδροθερμική πηγή, αλλά η πετροθερμική ενέργεια μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.
Το διάγραμμα κυκλώματος σε αυτή την περίπτωση είναι επίσης αρκετά απλό. Είναι απαραίτητο να τρυπήσετε δύο διασυνδεδεμένα φρεάτια - έγχυση και παραγωγή. Το νερό αντλείται στο φρεάτιο έγχυσης. Στο βάθος θερμαίνεται και στη συνέχεια το θερμαινόμενο νερό ή ατμός που σχηματίζεται ως αποτέλεσμα ισχυρής θέρμανσης τροφοδοτείται στην επιφάνεια μέσω του φρεατίου παραγωγής. Τότε όλα εξαρτώνται από το πώς χρησιμοποιείται η πετροθερμική ενέργεια - για θέρμανση ή για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Ένας κλειστός κύκλος είναι δυνατός με την άντληση αποβλήτων ατμού και νερού πίσω στο φρεάτιο έγχυσης ή άλλη μέθοδο απόρριψης.
Το μειονέκτημα ενός τέτοιου συστήματος είναι προφανές: για να επιτευχθεί μια αρκετά υψηλή θερμοκρασία του ρευστού εργασίας, είναι απαραίτητο να τρυπηθούν φρεάτια σε μεγάλα βάθη. Και αυτά είναι σοβαρά κόστη και ο κίνδυνος σημαντικών απωλειών θερμότητας όταν το ρευστό κινείται προς τα πάνω. Επομένως, τα πετροθερμικά συστήματα εξακολουθούν να είναι λιγότερο διαδεδομένα σε σύγκριση με τα υδροθερμικά, αν και το δυναμικό της πετροθερμικής ενέργειας είναι τάξεις μεγέθους υψηλότερο.
Επί του παρόντος, ο ηγέτης στη δημιουργία των λεγόμενων συστημάτων πετροθερμικής κυκλοφορίας (PCS) είναι η Αυστραλία. Επιπλέον, αυτή η περιοχή γεωθερμικής ενέργειας αναπτύσσεται ενεργά στις ΗΠΑ, την Ελβετία, τη Μεγάλη Βρετανία και την Ιαπωνία.
Δώρο από τον Λόρδο Κέλβιν
Η εφεύρεση της αντλίας θερμότητας το 1852 από τον φυσικό William Thompson (γνωστός και ως Lord Kelvin) παρείχε στην ανθρωπότητα πραγματική ευκαιρίαχρησιμοποιώντας χαμηλής ποιότητας θερμότητα από τα ανώτερα στρώματα του εδάφους. Το σύστημα αντλίας θερμότητας, ή όπως το ονόμασε ο Thompson, ο πολλαπλασιαστής θερμότητας, βασίζεται στη φυσική διαδικασία μεταφοράς θερμότητας από περιβάλλονστο ψυκτικό. Ουσιαστικά, χρησιμοποιεί την ίδια αρχή με τα πετροθερμικά συστήματα. Η διαφορά έγκειται στην πηγή θερμότητας, η οποία μπορεί να εγείρει ένα ορολογικό ερώτημα: σε ποιο βαθμό μια αντλία θερμότητας μπορεί να θεωρηθεί γεωθερμικό σύστημα; Γεγονός είναι ότι στα ανώτερα στρώματα, σε βάθη δεκάδων έως εκατοντάδων μέτρων, τα πετρώματα και τα υγρά που περιέχουν θερμαίνονται όχι από τη βαθιά θερμότητα της γης, αλλά από τον ήλιο. Έτσι, είναι ο ήλιος μέσα σε αυτήν την περίπτωση- η κύρια πηγή θερμότητας, αν και λαμβάνεται, όπως στα γεωθερμικά συστήματα, από το έδαφος.
Η λειτουργία μιας αντλίας θερμότητας βασίζεται στην καθυστέρηση θέρμανσης και ψύξης του εδάφους σε σύγκριση με την ατμόσφαιρα, με αποτέλεσμα να σχηματίζεται μια διαβάθμιση θερμοκρασίας μεταξύ της επιφάνειας και των βαθύτερων στρωμάτων που συγκρατούν τη θερμότητα ακόμη και το χειμώνα, όπως συμβαίνει στις δεξαμενές. . Ο κύριος σκοπός των αντλιών θερμότητας είναι η θέρμανση χώρων. Ουσιαστικά είναι ένα «αντίστροφο ψυγείο». Τόσο η αντλία θερμότητας όσο και το ψυγείο αλληλεπιδρούν με τρία στοιχεία: το εσωτερικό περιβάλλον (στην πρώτη περίπτωση - ένα θερμαινόμενο δωμάτιο, στη δεύτερη - ο ψυχρός θάλαμος του ψυγείου), το εξωτερικό περιβάλλον - μια πηγή ενέργειας και ένα ψυκτικό μέσο (ψυκτικό) , που είναι και ψυκτικό που εξασφαλίζει μεταφορά θερμότητας ή κρύο.
Μια ουσία με χαμηλό σημείο βρασμού δρα ως ψυκτικό μέσο, που της επιτρέπει να παίρνει θερμότητα από μια πηγή που έχει ακόμη και σχετικά χαμηλή θερμοκρασία.
Στο ψυγείο, το υγρό ψυκτικό ρέει μέσω ενός γκαζιού (ρυθμιστής πίεσης) στον εξατμιστή, όπου λόγω της απότομης μείωσης της πίεσης, το υγρό εξατμίζεται. Η εξάτμιση είναι μια ενδόθερμη διαδικασία που απαιτεί την απορρόφηση της θερμότητας από το εξωτερικό. Ως αποτέλεσμα, η θερμότητα απομακρύνεται από τα εσωτερικά τοιχώματα του εξατμιστή, η οποία παρέχει ένα αποτέλεσμα ψύξης στο θάλαμο του ψυγείου. Στη συνέχεια, το ψυκτικό αναρροφάται από τον εξατμιστή στον συμπιεστή, όπου επιστρέφει σε υγρή κατάσταση. Αυτή είναι μια αντίστροφη διαδικασία που οδηγεί στην απελευθέρωση της θερμότητας που έχει αφαιρεθεί εξωτερικό περιβάλλον. Κατά κανόνα, πετιέται σε εσωτερικούς χώρους και το πίσω τοίχωμα του ψυγείου είναι σχετικά ζεστό.
Μια αντλία θερμότητας λειτουργεί σχεδόν με τον ίδιο τρόπο, με τη διαφορά ότι η θερμότητα λαμβάνεται από το εξωτερικό περιβάλλον και εισέρχεται μέσω του εξατμιστή εσωτερικό περιβάλλον- σύστημα θέρμανσης δωματίου.
Σε μια πραγματική αντλία θερμότητας, το νερό θερμαίνεται περνώντας από ένα εξωτερικό κύκλωμα που τοποθετείται στο έδαφος ή στη δεξαμενή και στη συνέχεια εισέρχεται στον εξατμιστή.
Στον εξατμιστή, η θερμότητα μεταφέρεται σε ένα εσωτερικό κύκλωμα γεμάτο με ψυκτικό μέσο χαμηλού σημείου βρασμού, το οποίο, περνώντας από τον εξατμιστή, περνά από υγρή κατάστασησε αέρια μορφή, αφαιρώντας τη θερμότητα.
Στη συνέχεια, το αέριο ψυκτικό εισέρχεται στον συμπιεστή, όπου συμπιέζεται υψηλή πίεσηκαι θερμοκρασία, και εισέρχεται στον συμπυκνωτή, όπου πραγματοποιείται ανταλλαγή θερμότητας μεταξύ του θερμού αερίου και του ψυκτικού από το σύστημα θέρμανσης.
Ο συμπιεστής απαιτεί ηλεκτρική ενέργεια για να λειτουργήσει, αλλά ο λόγος μετασχηματισμού (ο λόγος της ενέργειας που καταναλώνεται προς την παραγόμενη ενέργεια) στα σύγχρονα συστήματα είναι αρκετά υψηλός ώστε να διασφαλίζεται η απόδοσή τους.
Επί του παρόντος, οι αντλίες θερμότητας χρησιμοποιούνται ευρέως για θέρμανση χώρων, κυρίως σε οικονομικά ανεπτυγμένες χώρες.
Eco-correct ενέργεια
Η γεωθερμική ενέργεια θεωρείται φιλική προς το περιβάλλον, κάτι που ισχύει γενικά. Πρώτα απ 'όλα, χρησιμοποιεί έναν ανανεώσιμο και ουσιαστικά ανεξάντλητο πόρο. Η γεωθερμική ενέργεια δεν απαιτεί μεγάλες εκτάσεις, σε αντίθεση με τους μεγάλους υδροηλεκτρικούς σταθμούς ή τα αιολικά πάρκα και δεν μολύνει την ατμόσφαιρα, σε αντίθεση με την ενέργεια των υδρογονανθράκων. Κατά μέσο όρο, ένα GeoPP καταλαμβάνει 400 m 2 σε όρους 1 GW παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας. Το ίδιο ποσοστό για έναν θερμοηλεκτρικό σταθμό με καύση άνθρακα, για παράδειγμα, είναι 3600 m2. Τα περιβαλλοντικά πλεονεκτήματα του GeoPP περιλαμβάνουν επίσης χαμηλή κατανάλωση νερού - 20 λίτρα γλυκό νερόανά 1 kW, ενώ οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί και οι πυρηνικοί σταθμοί απαιτούν περίπου 1000 λίτρα. Σημειώστε ότι αυτοί είναι οι περιβαλλοντικοί δείκτες του «μέσου» GeoPP.
Αλλά αρνητικό παρενέργειεςυπάρχει ακόμα. Μεταξύ αυτών, εντοπίζονται συχνότερα ο θόρυβος, η θερμική ρύπανση της ατμόσφαιρας και η χημική ρύπανση του νερού και του εδάφους, καθώς και ο σχηματισμός στερεών αποβλήτων.
Κύρια πηγή χημική ρύπανσηπεριβάλλον - το ίδιο το ιαματικό νερό (με υψηλή θερμοκρασία και ανοργανοποίηση), που συχνά περιέχει μεγάλες ποσότητεςτοξικών ενώσεων, και ως εκ τούτου υπάρχει πρόβλημα διάθεσης λυμάτων και επικίνδυνων ουσιών.
Οι αρνητικές επιπτώσεις της γεωθερμικής ενέργειας μπορούν να εντοπιστούν σε διάφορα στάδια, ξεκινώντας από τη διάνοιξη γεωτρήσεων. Εδώ προκύπτουν οι ίδιοι κίνδυνοι όπως κατά τη γεώτρηση οποιουδήποτε φρέατος: καταστροφή εδάφους και φυτικής κάλυψης, μόλυνση του εδάφους και των υπόγειων υδάτων.
Στο στάδιο λειτουργίας του ΓεωΠΠ παραμένουν προβλήματα περιβαλλοντικής ρύπανσης. Τα θερμικά υγρά - νερό και ατμός - περιέχουν συνήθως διοξείδιο του άνθρακα (CO 2), θειούχο θείο (H 2 S), αμμωνία (NH 3), μεθάνιο (CH 4), επιτραπέζιο αλάτι (NaCl), βόριο (B), αρσενικό (As ), υδράργυρος (Hg). Όταν απελευθερώνονται στο εξωτερικό περιβάλλον, γίνονται πηγές ρύπανσης. Επιπλέον, ένα επιθετικό χημικό περιβάλλον μπορεί να προκαλέσει διαβρωτική καταστροφή των δομών των γεωθερμικών σταθμών ηλεκτροπαραγωγής.
Ταυτόχρονα, οι εκπομπές ρύπων από τα GeoPP είναι κατά μέσο όρο χαμηλότερες από ό,τι από τους θερμοηλεκτρικούς σταθμούς. Για παράδειγμα, οι εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα για κάθε κιλοβατώρα ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται είναι έως και 380 g σε GeoPPs, 1042 g σε θερμοηλεκτρικούς σταθμούς με καύση άνθρακα, 906 g σε σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής με καύση πετρελαίου και 453 g σε θερμοηλεκτρικούς σταθμούς με καύση αερίου .
Τίθεται το ερώτημα: τι να κάνουμε με τα λύματα; Εάν η ανοργανοποίηση είναι χαμηλή, μπορεί να απορριφθεί σε επιφανειακά νερά μετά την ψύξη. Ένας άλλος τρόπος είναι να το αντλήσετε ξανά στον υδροφόρο ορίζοντα μέσω ενός φρεατίου έγχυσης, το οποίο κατά προτίμηση και κατά κύριο λόγο χρησιμοποιείται επί του παρόντος.
Η εξόρυξη ιαματικού νερού από τους υδροφόρους ορίζοντες (καθώς και η άντληση συνηθισμένου νερού) μπορεί να προκαλέσει καθιζήσεις και μετακινήσεις του εδάφους, άλλες παραμορφώσεις των γεωλογικών στρωμάτων και μικροσεισμούς. Η πιθανότητα τέτοιων φαινομένων είναι, κατά κανόνα, χαμηλή, αν και έχουν καταγραφεί μεμονωμένες περιπτώσεις (για παράδειγμα, στο GeoPP στο Staufen im Breisgau στη Γερμανία).
Πρέπει να τονιστεί ότι τα περισσότερα απόΤα GeoPPs βρίσκονται σε σχετικά αραιοκατοικημένες περιοχές και σε χώρες του τρίτου κόσμου, όπου οι περιβαλλοντικές απαιτήσεις είναι λιγότερο αυστηρές από ό,τι στις ανεπτυγμένες χώρες. Επιπλέον, αυτή τη στιγμή ο αριθμός των GeoPP και οι ικανότητές τους είναι σχετικά μικρός. Με τη μεγαλύτερης κλίμακας ανάπτυξη της γεωθερμικής ενέργειας, οι περιβαλλοντικοί κίνδυνοι μπορεί να αυξηθούν και να πολλαπλασιαστούν.
Πόση είναι η ενέργεια της Γης;
Το κόστος επένδυσης για την κατασκευή γεωθερμικών συστημάτων ποικίλλει σε πολύ μεγάλο εύρος - από 200 έως 5000 δολάρια ανά 1 kW εγκατεστημένης ισχύος, δηλαδή, οι φθηνότερες επιλογές είναι συγκρίσιμες με το κόστος κατασκευής ενός θερμοηλεκτρικού σταθμού. Εξαρτώνται, πρώτα απ 'όλα, από τις συνθήκες εμφάνισης των ιαματικών νερών, τη σύνθεσή τους και τον σχεδιασμό του συστήματος. Διάτρηση σε μεγάλα βάθη, δημιουργία κλειστό σύστημαμε δύο πηγάδια, η ανάγκη καθαρισμού του νερού μπορεί να αυξήσει το κόστος πολλές φορές.
Για παράδειγμα, οι επενδύσεις στη δημιουργία ενός συστήματος κυκλοφορίας πετροθερμικής ενέργειας (PCS) υπολογίζονται σε 1,6-4 χιλιάδες δολάρια ανά 1 kW εγκατεστημένης ισχύος, το οποίο υπερβαίνει το κόστος κατασκευής ενός πυρηνικού σταθμού ηλεκτροπαραγωγής και είναι συγκρίσιμο με το κόστος κατασκευής αιολικής και αιολικής ενέργειας και ηλιακούς σταθμούς.
Το προφανές οικονομικό πλεονέκτημα του GeoTES είναι η δωρεάν ενέργεια. Για σύγκριση, στη δομή του κόστους λειτουργίας ενός θερμοηλεκτρικού σταθμού ή ενός πυρηνικού σταθμού ηλεκτροπαραγωγής, τα καύσιμα αντιπροσωπεύουν το 50–80% ή ακόμη περισσότερο, ανάλογα με τις τρέχουσες τιμές ενέργειας. Εξ ου και ένα άλλο πλεονέκτημα του γεωθερμικού συστήματος: τα λειτουργικά κόστη είναι πιο σταθερά και προβλέψιμα, καθώς δεν εξαρτώνται από τις εξωτερικές συνθήκες τιμής της ενέργειας. Γενικά, το κόστος λειτουργίας των γεωθερμικών σταθμών ηλεκτροπαραγωγής υπολογίζεται σε 2–10 σεντς (60 καπίκια–3 ρούβλια) ανά 1 kWh παραγόμενης ισχύος.
Το δεύτερο μεγαλύτερο στοιχείο δαπάνης μετά την ενέργεια (και πολύ σημαντικό) είναι, κατά κανόνα, μισθόςπροσωπικό του εργοστασίου, το οποίο μπορεί να διαφέρει δραματικά από χώρα σε χώρα και περιοχή.
Κατά μέσο όρο, το κόστος 1 kWh γεωθερμικής ενέργειας είναι συγκρίσιμο με αυτό για θερμοηλεκτρικούς σταθμούς (σε ρωσικές συνθήκες - περίπου 1 ρούβλι/1 kWh) και δέκα φορές υψηλότερο από το κόστος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας σε υδροηλεκτρικό σταθμό (5–10 καπίκια/1 kWh).
Μέρος του λόγου για το υψηλό κόστος είναι ότι, σε αντίθεση με τους θερμικούς και υδραυλικούς σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής, οι γεωθερμικοί σταθμοί έχουν σχετικά μικρή δυναμικότητα. Επιπλέον, είναι απαραίτητο να συγκριθούν συστήματα που βρίσκονται στην ίδια περιοχή και υπό παρόμοιες συνθήκες. Για παράδειγμα, στην Καμτσάτκα, σύμφωνα με ειδικούς, 1 kWh γεωθερμικής ηλεκτρικής ενέργειας κοστίζει 2-3 φορές λιγότερο από την ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται σε τοπικούς θερμοηλεκτρικούς σταθμούς.
Οι δείκτες της οικονομικής απόδοσης ενός γεωθερμικού συστήματος εξαρτώνται, για παράδειγμα, από το εάν τα λύματα πρέπει να απορρίπτονται και με ποιους τρόπους γίνεται αυτό, καθώς και από το εάν είναι δυνατή η συνδυασμένη χρήση του πόρου. Έτσι, τα χημικά στοιχεία και οι ενώσεις που εξάγονται από το ιαματικό νερό μπορούν να προσφέρουν πρόσθετο εισόδημα. Ας θυμηθούμε το παράδειγμα του Larderello: η χημική παραγωγή ήταν πρωταρχική εκεί και η χρήση της γεωθερμικής ενέργειας αρχικά είχε βοηθητικό χαρακτήρα.
Προώθηση γεωθερμικής ενέργειας
Η γεωθερμική ενέργεια αναπτύσσεται κάπως διαφορετικά από την αιολική και την ηλιακή. Επί του παρόντος, εξαρτάται σε πολύ μεγαλύτερο βαθμό από τη φύση του ίδιου του πόρου, η οποία ποικίλλει απότομα ανά περιοχή, και οι υψηλότερες συγκεντρώσεις συνδέονται με στενές ζώνες γεωθερμικών ανωμαλιών, που συνήθως συνδέονται με περιοχές τεκτονικών ρηγμάτων και ηφαιστειακών ρηγμάτων.
Επιπλέον, η γεωθερμική ενέργεια είναι λιγότερο τεχνολογικά εντατική σε σύγκριση με την αιολική και, ιδιαίτερα, την ηλιακή ενέργεια: τα συστήματα γεωθερμικών σταθμών είναι αρκετά απλά.
ΣΕ γενική δομήΤο γεωθερμικό στοιχείο αντιπροσωπεύει λιγότερο από το 1% της παγκόσμιας παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, αλλά σε ορισμένες περιοχές και χώρες το μερίδιό του φτάνει το 25-30%. Λόγω της σύνδεσης με τις γεωλογικές συνθήκες, σημαντικό μέρος της χωρητικότητας της γεωθερμικής ενέργειας συγκεντρώνεται σε χώρες του τρίτου κόσμου, όπου διακρίνονται τρεις ομάδες της μεγαλύτερης ανάπτυξης της βιομηχανίας - τα νησιά της Νοτιοανατολικής Ασίας, Κεντρική Αμερικήκαι την Ανατολική Αφρική. Οι δύο πρώτες περιοχές περιλαμβάνονται στη «ζώνη φωτιάς της Γης» του Ειρηνικού, η τρίτη συνδέεται με το Ρήγμα της Ανατολικής Αφρικής. Το πιο πιθανό είναι ότι η γεωθερμική ενέργεια θα συνεχίσει να αναπτύσσεται σε αυτές τις ζώνες. Μια πιο μακρινή προοπτική είναι η ανάπτυξη της πετροθερμικής ενέργειας, χρησιμοποιώντας τη θερμότητα των στρωμάτων της γης που βρίσκονται σε βάθος αρκετών χιλιομέτρων. Πρόκειται για έναν σχεδόν πανταχού παρόν πόρο, αλλά η εξόρυξή του απαιτεί υψηλό κόστος, επομένως η πετροθερμική ενέργεια αναπτύσσεται κυρίως στις πιο ισχυρές οικονομικά και τεχνολογικά χώρες.
Γενικά, δεδομένης της ευρείας κατανομής των γεωθερμικών πόρων και του αποδεκτού επιπέδου περιβαλλοντικής ασφάλειας, υπάρχει λόγος να πιστεύουμε ότι η γεωθερμική ενέργεια έχει καλές προοπτικές ανάπτυξης. Ειδικά με την αυξανόμενη απειλή έλλειψης παραδοσιακών ενεργειακών πόρων και την αύξηση των τιμών τους.
Από την Καμτσάτκα στον Καύκασο
Στη Ρωσία, η ανάπτυξη της γεωθερμικής ενέργειας έχει αρκετά μακρά ιστορία, και σε πολλές θέσεις είμαστε μεταξύ των παγκόσμιων ηγετών, αν και το μερίδιο της γεωθερμικής ενέργειας στο συνολικό ενεργειακό ισοζύγιο της τεράστιας χώρας είναι ακόμα αμελητέο.
Δύο περιοχές έγιναν πρωτοπόροι και κέντρα για την ανάπτυξη της γεωθερμικής ενέργειας στη Ρωσία - η Καμτσάτκα και Βόρειος Καύκασος, και αν στην πρώτη περίπτωση μιλάμε κυρίως για ηλεκτρική ενέργεια, τότε στη δεύτερη - για τη χρήση της θερμικής ενέργειας του ιαματικού νερού.
Στον Βόρειο Καύκασο - στην επικράτεια του Κρασνοντάρ, στην Τσετσενία, στο Νταγκεστάν - η θερμότητα των ιαματικών νερών χρησιμοποιήθηκε για ενεργειακούς σκοπούς ακόμη και πριν από τη Μεγάλη Πατριωτικός Πόλεμος. Στη δεκαετία 1980–1990, η ανάπτυξη της γεωθερμικής ενέργειας στην περιοχή, για ευνόητους λόγους, σταμάτησε και δεν έχει ακόμη βγει από την κατάσταση στασιμότητας. Ωστόσο, η παροχή γεωθερμικού νερού στον Βόρειο Καύκασο παρέχει θερμότητα σε περίπου 500 χιλιάδες ανθρώπους και, για παράδειγμα, η πόλη Labinsk στην Επικράτεια του Κρασνοντάρ με πληθυσμό 60 χιλιάδων ανθρώπων θερμαίνεται πλήρως από τα γεωθερμικά νερά.
Στην Καμτσάτκα, η ιστορία της γεωθερμικής ενέργειας συνδέεται, πρώτα απ 'όλα, με την κατασκευή GeoPPs. Ο πρώτος από αυτούς, οι σταθμοί Pauzhetskaya και Paratunka που λειτουργούν ακόμη, κατασκευάστηκαν το 1965–1967, ενώ ο Paratunka GeoPP χωρητικότητας 600 kW έγινε ο πρώτος σταθμός στον κόσμο με δυαδικό κύκλο. Αυτή ήταν η ανάπτυξη των Σοβιετικών επιστημόνων S.S. Kutateladze και A.M. Rosenfeld από το Ινστιτούτο Θερμοφυσικής SB RAS, οι οποίοι το 1965 έλαβαν ένα πιστοποιητικό συγγραφέα για την εξαγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από νερό με θερμοκρασία 70°C. Αυτή η τεχνολογία έγινε στη συνέχεια το πρωτότυπο για περισσότερα από 400 δυαδικά GeoPP στον κόσμο.
Η χωρητικότητα του Pauzhetskaya GeoPP, που τέθηκε σε λειτουργία το 1966, ήταν αρχικά 5 MW και στη συνέχεια αυξήθηκε σε 12 MW. Αυτή τη στιγμή κατασκευάζεται δυαδική μονάδα στον σταθμό, η οποία θα αυξήσει την ισχύ του κατά άλλα 2,5 MW.
Η ανάπτυξη της γεωθερμικής ενέργειας στην ΕΣΣΔ και τη Ρωσία παρεμποδίστηκε από τη διαθεσιμότητα παραδοσιακών πηγών ενέργειας - πετρελαίου, φυσικού αερίου, άνθρακα, αλλά δεν σταμάτησε ποτέ. Οι μεγαλύτερες εγκαταστάσεις γεωθερμικής ενέργειας αυτή τη στιγμή είναι το Verkhne-Mutnovskaya GeoPP με συνολική ισχύ μονάδων ισχύος 12 MW, που τέθηκε σε λειτουργία το 1999, και το Mutnovskaya GeoPP με ισχύ 50 MW (2002).
Τα Mutnovskaya και Verkhne-Mutnovskaya GeoPP είναι μοναδικά αντικείμενα όχι μόνο για τη Ρωσία, αλλά και σε παγκόσμια κλίμακα. Οι σταθμοί βρίσκονται στους πρόποδες του ηφαιστείου Mutnovsky, σε υψόμετρο 800 μέτρων πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας, και λειτουργούν σε ακραίες κλιματολογικές συνθήκες, όπου υπάρχει χειμώνας για 9–10 μήνες το χρόνο. Ο εξοπλισμός των Mutnovsky GeoPPs, σήμερα από τους πιο σύγχρονους στον κόσμο, δημιουργήθηκε εξ ολοκλήρου σε εγχώριες επιχειρήσεις ηλεκτρολογικής μηχανικής.
Επί του παρόντος, το μερίδιο των σταθμών Mutnovsky στη συνολική δομή κατανάλωσης ενέργειας του ενεργειακού κόμβου της Κεντρικής Καμτσάτκα είναι 40%. Υπάρχουν σχέδια για αύξηση της χωρητικότητας τα επόμενα χρόνια.
Ιδιαίτερη αναφορά πρέπει να γίνει για τις ρωσικές πετροθερμικές εξελίξεις. Δεν έχουμε ακόμη μεγάλα κέντρα γεώτρησης, αλλά έχουμε προηγμένες τεχνολογίες για γεωτρήσεις σε μεγάλα βάθη (περίπου 10 km), που επίσης δεν έχουν ανάλογες στον κόσμο. Η περαιτέρω ανάπτυξή τους θα μειώσει ριζικά το κόστος δημιουργίας πετροθερμικών συστημάτων. Οι προγραμματιστές αυτών των τεχνολογιών και έργων είναι οι N. A. Gnatus, M. D. Khutorskoy (Γεωλογικό Ινστιτούτο της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών), A. S. Nekrasov (Ινστιτούτο Εθνικής Οικονομικής Πρόβλεψης της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών) και ειδικοί από το εργοστάσιο στροβίλων Kaluga. Επί του παρόντος, το έργο του συστήματος πετροθερμικής κυκλοφορίας στη Ρωσία βρίσκεται σε πειραματικό στάδιο.
Η γεωθερμική ενέργεια έχει προοπτικές στη Ρωσία, αν και είναι σχετικά μακρινές: αυτή τη στιγμή οι δυνατότητες είναι αρκετά μεγάλες και η θέση της παραδοσιακής ενέργειας είναι ισχυρή. Ταυτόχρονα, σε μια σειρά από απομακρυσμένες περιοχέςχωρών, η χρήση της γεωθερμικής ενέργειας είναι οικονομικά κερδοφόρα και έχει ζήτηση τώρα. Πρόκειται για εδάφη με υψηλό δυναμικό γεωενέργειας (Chukotka, Kamchatka, τα νησιά Kuril - το ρωσικό τμήμα της «ζώνης πυρκαγιάς της Γης» του Ειρηνικού, τα βουνά της Νότιας Σιβηρίας και του Καυκάσου) και ταυτόχρονα απομακρυσμένα και αποκομμένα από συγκεντρωτικά προμήθειες ενέργειας.
Πιθανώς, τις επόμενες δεκαετίες, η γεωθερμική ενέργεια στη χώρα μας να αναπτυχθεί ακριβώς σε τέτοιες περιοχές.
Η δυναμική των αλλαγών το χειμώνα (2012-13) οι θερμοκρασίες εδάφους σε βάθος 130 εκατοστών κάτω από το σπίτι (κάτω από την εσωτερική άκρη του θεμελίου), καθώς και στο επίπεδο του εδάφους και τη θερμοκρασία του νερού που προέρχεται από το πηγάδι, είναι δημοσιεύεται εδώ. Όλα αυτά είναι στην ανύψωση που προέρχεται από το πηγάδι.Το γράφημα βρίσκεται στο κάτω μέρος του άρθρου.
Η ντάτσα (στα σύνορα της Νέας Μόσχας και της περιοχής Kaluga) είναι χειμερινή, επισκέπτεται περιοδικά (2-4 φορές το μήνα για μερικές ημέρες).
Ο τυφλός χώρος και το υπόγειο του σπιτιού δεν είναι μονωμένοι, από το φθινόπωρο έχουν καλυφθεί με θερμομονωτικά βύσματα (10 cm αφρού). Η απώλεια θερμότητας από τη βεράντα όπου σβήνει ο ανυψωτήρας έχει αλλάξει τον Ιανουάριο. Βλέπε σημείωση 10.
Οι μετρήσεις σε βάθος 130 cm γίνονται από το σύστημα Xital GSM (), διακριτές - 0,5 * C, επιπλέον. σφάλμα - περίπου 0,3*C.
Ο αισθητήρας είναι εγκατεστημένος σε σωλήνα HDPE 20mm συγκολλημένο από κάτω κοντά στον ανυψωτήρα (στο εξωτερικό της θερμομόνωσης του ανυψωτήρα, αλλά μέσα στον σωλήνα 110mm).
Ο άξονας της τετμημένης δείχνει ημερομηνίες, ο άξονας τεταγμένων δείχνει θερμοκρασίες.
Σημείωση 1:
Θα παρακολουθώ επίσης τη θερμοκρασία του νερού στο πηγάδι, καθώς και στο επίπεδο του εδάφους κάτω από το σπίτι, ακριβώς στον ανυψωτήρα χωρίς νερό, αλλά μόνο κατά την άφιξη. Το σφάλμα είναι περίπου +-0,6*C.
Σημείωση 2:
Θερμοκρασία στο επίπεδο του εδάφουςκάτω από το σπίτι, κοντά στον ανυψωτικό σωλήνα νερού, ελλείψει ανθρώπων και νερού, έπεσε στους μείον 5*C. Αυτό υποδηλώνει ότι δεν ήταν μάταια που έφτιαξα το σύστημα - Παρεμπιπτόντως, ο θερμοστάτης που έδειξε -5 * C προήλθε από αυτό το σύστημα (RT-12-16).
Σημείωση 3:
Η θερμοκρασία του νερού "στο πηγάδι" μετράται από τον ίδιο αισθητήρα (επίσης στη Σημείωση 2) όπως "στο επίπεδο του εδάφους" - βρίσκεται απευθείας στον ανυψωτήρα κάτω από τη θερμομόνωση, κοντά στον ανυψωτήρα στο επίπεδο του εδάφους. Αυτές οι δύο μετρήσεις λαμβάνονται σε διαφορετικά χρονικά σημεία. "Στο επίπεδο του εδάφους" - πριν αντλήσετε νερό στον ανυψωτήρα και "στο πηγάδι" - αφού αντλήσετε περίπου 50 λίτρα για μισή ώρα με διαλείμματα.
Σημείωση 4:
Η θερμοκρασία του νερού στο πηγάδι μπορεί να είναι κάπως υποτιμημένη, επειδή... Δεν μπορώ να αναζητήσω αυτό το καταραμένο ασύμπτωτο αντλώντας ατελείωτα νερό (το δικό μου)... Παίζω όσο καλύτερα μπορώ.
Σημείωση 5: Μη σχετικό, διαγράφεται.
Σημείωση 6:
Το σφάλμα στην καταγραφή της θερμοκρασίας του δρόμου είναι περίπου +-(3-7)*C.
Σημείωση 7:
Ο ρυθμός ψύξης του νερού στο επίπεδο του εδάφους (χωρίς να ενεργοποιήσετε την αντλία) είναι περίπου 1-2*C ανά ώρα (αυτό είναι μείον 5*C στο επίπεδο του εδάφους).
Σημείωση 8:
Ξέχασα να περιγράψω πώς είναι διατεταγμένος και μονωμένος ο υπόγειος ανυψωτής μου. Το PND-32 είναι εξοπλισμένο με δύο μονωτικές κάλτσες συνολικού ύψους 2 cm. πάχους (προφανώς αφρώδες πολυαιθυλένιο), όλα αυτά εισάγονται σε σωλήνα αποχέτευσης 110 mm και αφρίζονται εκεί σε βάθος 130 cm. Είναι αλήθεια ότι επειδή το PND-32 δεν πήγε στο κέντρο του 110ου σωλήνα και επίσης ότι στη μέση του η μάζα του συνηθισμένου αφρού μπορεί να μην σκληρύνει για μεγάλο χρονικό διάστημα και επομένως να μην μετατραπεί σε μόνωση, τότε αμφιβάλλω έντονα για την ποιότητα του τέτοια πρόσθετη μόνωση.. Μάλλον θα ήταν καλύτερο να χρησιμοποιήσω αφρό δύο συστατικών, την ύπαρξη του οποίου μόλις έμαθα αργότερα...
Σημείωση 9:
Θα ήθελα να επιστήσω την προσοχή των αναγνωστών στη μέτρηση θερμοκρασίας «Στο επίπεδο του εδάφους» με ημερομηνία 12 Ιανουαρίου 2013. και από 18/01/2013 Εδώ, κατά τη γνώμη μου, η τιμή του +0,3*C είναι αισθητά υψηλότερη από την αναμενόμενη. Νομίζω ότι αυτό είναι συνέπεια της επιχείρησης «Γέμισμα της βάσης κοντά στον ανυψωτικό με χιόνι», που πραγματοποιήθηκε στις 31 Δεκεμβρίου 2012.
Σημείωση 10:
Από 12 Ιανουαρίου έως 3 Φεβρουαρίου έκανα πρόσθετη μόνωση της βεράντας, όπου πηγαίνει το υπόγειο ανυψωτικό.
Ως αποτέλεσμα, σύμφωνα με πρόχειρες εκτιμήσεις, η απώλεια θερμότητας της βεράντας μειώθηκε από 100 W/τ.μ. όροφος έως περίπου 50 (αυτό είναι στους μείον 20 * C έξω).
Αυτό αντικατοπτρίστηκε στα γραφήματα. Δείτε τη θερμοκρασία στο επίπεδο του εδάφους στις 9 Φεβρουαρίου: +1,4*C και 16 Φεβρουαρίου: +1,1 - όπως υψηλές θερμοκρασίεςδεν έχει συμβεί ακόμη από την αρχή του πραγματικού χειμώνα.
Και κάτι ακόμα: από 4 Φεβρουαρίου έως 16 Φεβρουαρίου, για πρώτη φορά σε δύο χειμώνες, από Κυριακή έως Παρασκευή, ο λέβητας δεν άνοιξε για να διατηρήσει την καθορισμένη ελάχιστη θερμοκρασία γιατί δεν έφτασε σε αυτό το ελάχιστο...
Σημείωση 11:
Όπως υποσχέθηκα (για χάρη της «παραγγελίας» και για να ολοκληρώσω τον ετήσιο κύκλο), θα δημοσιεύω περιοδικά τις θερμοκρασίες το καλοκαίρι. Αλλά - όχι στο πρόγραμμα, για να μην "σκιάσει" τον χειμώνα, αλλά εδώ, στο Note-11.
11 Μαΐου 2013
Μετά από 3 εβδομάδες αερισμού, οι αεραγωγοί έκλεισαν μέχρι το φθινόπωρο για να αποφευχθούν εναποθέσεις συμπύκνωσης.
13 Μαΐου 2013(είναι +25-30*C έξω εδώ και μια εβδομάδα):
- κάτω από το σπίτι στο ισόγειο +10,5*C,
- κάτω από το σπίτι σε βάθος 130 cm. +6*С,
12 Ιουνίου 2013:
- κάτω από το σπίτι στο ισόγειο +14,5*C,
- κάτω από το σπίτι σε βάθος 130 cm. +10*С.
- το νερό σε πηγάδι από βάθος 25m δεν είναι μεγαλύτερο από +8*C.
26 Ιουνίου 2013:
- κάτω από το σπίτι στο ισόγειο +16*C,
- κάτω από το σπίτι σε βάθος 130 cm. +11*С.
- το νερό σε πηγάδι από βάθος 25m δεν είναι υψηλότερο από +9,3*C.
19 Αυγούστου 2013:
- κάτω από το σπίτι στο ισόγειο +15,5*C,
- κάτω από το σπίτι σε βάθος 130 cm. +13,5*С.
- το νερό σε πηγάδι από βάθος 25m δεν είναι υψηλότερο από +9,0*C.
28 Σεπτεμβρίου 2013:
- κάτω από το σπίτι στο επίπεδο του εδάφους +10,3*C,
- κάτω από το σπίτι σε βάθος 130 cm. +12*С.
- νερό σε πηγάδι από βάθος 25m = +8,0*C.
26 Οκτωβρίου 2013:
- κάτω από το σπίτι στο επίπεδο του εδάφους +8,5*C,
- κάτω από το σπίτι σε βάθος 130 cm. +9,5*С.
- το νερό σε πηγάδι από βάθος 25m δεν είναι υψηλότερο από +7,5*C.
16 Νοεμβρίου 2013:
- κάτω από το σπίτι στο ισόγειο +7,5*C,
- κάτω από το σπίτι σε βάθος 130 cm. +9,0*С.
- νερό στο πηγάδι από βάθος 25m +7,5*C.
20 Φεβρουαρίου 2014:
Αυτή είναι ίσως η τελευταία καταχώρηση σε αυτό το άρθρο.
Μένουμε στο σπίτι συνεχώς όλο το χειμώνα, δεν έχει νόημα να επαναλαμβάνουμε τις περσινές μετρήσεις, επομένως υπάρχουν μόνο δύο σημαντικοί αριθμοί:
- ελάχιστη θερμοκρασίακάτω από το σπίτι στο επίπεδο του εδάφους στις πιο χαμηλές θερμοκρασίες (-20 - -30*C) μια εβδομάδα μετά την έναρξή τους, έπεσε επανειλημμένα κάτω από τους +0,5*C. Αυτές τις στιγμές μου λειτούργησε
Λοιπόν, ποιος δεν θέλει να ζεστάνει το σπίτι του δωρεάν, ειδικά κατά τη διάρκεια μιας κρίσης, όταν κάθε δεκάρα μετράει.
Έχουμε ήδη αγγίξει το θέμα του πώς, τώρα είναι η σειρά του αμφιλεγόμενου τεχνολογίες για τη θέρμανση ενός σπιτιού με χρήση ενέργειας γης (Γεωθερμική θέρμανση).
Σε βάθος περίπου 15 μέτρα, η θερμοκρασία της γης είναι περίπου 10 βαθμοί Κελσίου. Κάθε 33 μέτρα, η θερμοκρασία ανεβαίνει κατά ένα βαθμό. Ως αποτέλεσμα, για να θερμάνετε δωρεάν ένα σπίτι περίπου 100 m2, αρκεί να ανοίξετε ένα πηγάδι περίπου 600 μέτρων και να λάβετε θερμότητα 22 βαθμών σε όλη τη διάρκεια της ζωής σας!
Θεωρητικά, το σύστημα δωρεάν θέρμανσης από την ενέργεια της γης είναι αρκετά απλό. Αντλείται στο πηγάδι κρύο νερό, που θερμαίνεται έως και 22 βαθμούς και, σύμφωνα με τους νόμους της φυσικής, με λίγη βοήθεια από μια αντλία (400-600 W), ανεβαίνει μέσα από μονωμένους σωλήνες μέσα στο σπίτι.
Μειονεκτήματα της χρήσης της ενέργειας της γης για τη θέρμανση μιας ιδιωτικής κατοικίας:
— Ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά στο οικονομικό κόστος της δημιουργίας ενός τέτοιου συστήματος θέρμανσης. μέσο κόστος 1 m γεώτρησης ενός φρεατίου κοστίζει περίπου 3.000 ρούβλια. Ένα συνολικό βάθος 600 μέτρων θα κοστίσει 1.800.000 ρούβλια. Και αυτό είναι απλώς διάτρηση! Χωρίς εγκατάσταση εξοπλισμού άντλησης και ανύψωσης ψυκτικού.
— Διαφορετικές περιοχές της Ρωσίας έχουν τα δικά τους χαρακτηριστικά εδάφους. Σε ορισμένα σημεία, η γεώτρηση ενός φρέατος 50 μέτρων δεν είναι εύκολη υπόθεση. Απαιτούνται ενισχυμένοι σωλήνες περιβλήματος, ενίσχυση άξονα κ.λπ.
— Η μόνωση ενός φρεατίου ορυχείου σε τέτοιο βάθος είναι πρακτικά αδύνατη. Από αυτό προκύπτει ότι το νερό δεν θα ανέβει σε θερμοκρασία 22 βαθμών.
— Για τη διάνοιξη φρεατίου 600 μέτρων απαιτείται άδεια.
— Ας πούμε ότι μπαίνει στο σπίτι νερό θερμαινόμενο στους 22 βαθμούς. Το ερώτημα είναι πώς να "αφαιρέσετε" εντελώς όλη την ενέργεια της γης από τον φορέα; Το μέγιστο, όταν περνά μέσα από σωλήνες σε ένα ζεστό σπίτι, πέφτει στους 15 βαθμούς. Επομένως, χρειάζεστε μια ισχυρή αντλία που θα οδηγεί δεκάδες φορές περισσότερο νερό από βάθος 600 μέτρων για να έχετε τουλάχιστον κάποιο αποτέλεσμα. Εδώ συνυπολογίζουμε την κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας που δεν είναι συγκρίσιμη με την εξοικονόμηση.
Σε βάθος περίπου 15 μέτρων, η θερμοκρασία του εδάφους είναι περίπου 10 βαθμοί Κελσίου
Το λογικό συμπέρασμα προκύπτει ότι η θέρμανση ενός σπιτιού με ενέργεια της γης, η οποία δεν είναι καθόλου δωρεάν, μπορεί να αντέξει μόνο ένα άτομο που δεν είναι πολύ φτωχό και που δεν χρειάζεται ιδιαίτερα να εξοικονομήσει χρήματα για τη θέρμανση. Φυσικά, μπορούμε να πούμε ότι μια τέτοια τεχνολογία θα εξυπηρετεί τόσο τα παιδιά όσο και τα εγγόνια για εκατοντάδες χρόνια, αλλά όλα αυτά είναι φαντασία.
Ένας ιδεαλιστής θα πει ότι χτίζει ένα σπίτι για να αντέξει, αλλά ένας ρεαλιστής θα υπολογίζει πάντα στην επένδυση - χτίζω για τον εαυτό μου, αλλά θα το πουλήσω ανά πάσα στιγμή. Δεν είναι γεγονός ότι τα παιδιά θα είναι κολλημένα σε αυτό το σπίτι και δεν θα θέλουν να το πουλήσουν.
Η γήινη ενέργεια για τη θέρμανση ενός σπιτιού είναι αποτελεσματική στις ακόλουθες περιοχές:
Στον Καύκασο υπάρχουν παραδείγματα εργασίας πηγαδιών με μεταλλικό νερόπου βγαίνει αυθόρμητα, με θερμοκρασία 45 βαθμών, λαμβάνοντας υπόψη τη βαθιά θερμοκρασία περίπου 90 βαθμών.
Στην Καμτσάτκα, η χρήση γεωθερμικών πηγών με θερμοκρασία εξόδου περίπου 100 βαθμούς είναι η μεγαλύτερη καλύτερη επιλογήχρησιμοποιώντας την ενέργεια της γης για τη θέρμανση ενός σπιτιού.
Οι τεχνολογίες αναπτύσσονται με ιλιγγιώδεις ρυθμούς. Η απόδοση των κλασικών συστημάτων θέρμανσης αυξάνεται μπροστά στα μάτια μας. Αναμφίβολα, η θέρμανση ενός σπιτιού με ενέργεια της γης θα γίνει λιγότερο δαπανηρή.
Βίντεο: Γεωθερμική θέρμανση. Ενέργεια της γης.
Μία από τις καλύτερες, πιο ορθολογικές μεθόδους στην κατασκευή μόνιμων θερμοκηπίων είναι ένα υπόγειο θερμοκήπιο.
Η χρήση αυτού του γεγονότος της σταθερότητας της θερμοκρασίας της γης σε βάθος στην κατασκευή ενός θερμοκηπίου παρέχει τεράστια εξοικονόμηση κόστους θέρμανσης την κρύα εποχή, διευκολύνει τη συντήρηση και κάνει το μικροκλίμα πιο σταθερό..
Ένα τέτοιο θερμοκήπιο λειτουργεί στους πιο πικρούς παγετούς, σας επιτρέπει να παράγετε λαχανικά και να καλλιεργείτε λουλούδια όλο το χρόνο.
Ένα σωστά εξοπλισμένο θερμοκήπιο στο έδαφος καθιστά δυνατή την ανάπτυξη, μεταξύ άλλων, των θερμοφιλών καλλιέργειες του Νότου. Πρακτικά δεν υπάρχουν περιορισμοί. Τα εσπεριδοειδή και ακόμη και οι ανανάδες μπορούν να ευδοκιμήσουν σε ένα θερμοκήπιο.
Για να λειτουργήσουν όμως όλα σωστά στην πράξη, είναι επιτακτική ανάγκη να ακολουθήσουμε τις δοκιμασμένες στο χρόνο τεχνολογίες που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή υπόγειων θερμοκηπίων. Εξάλλου, αυτή η ιδέα δεν είναι καινούργια· ακόμη και επί τσάρου στη Ρωσία, τα βυθισμένα θερμοκήπια παρήγαγαν συγκομιδή ανανά, την οποία οι επιχειρηματίες έμποροι εξήγαγαν προς πώληση στην Ευρώπη.
Για κάποιο λόγο, η κατασκευή τέτοιων θερμοκηπίων δεν έχει γίνει ευρέως διαδεδομένη στη χώρα μας· σε γενικές γραμμές, απλά έχει ξεχαστεί, αν και ο σχεδιασμός είναι ιδανικός για το κλίμα μας.
Μάλλον εδώ έπαιξε ρόλο η ανάγκη να σκάψουμε ένα βαθύ λάκκο και να ρίξουμε το θεμέλιο. Η κατασκευή ενός θαμμένου θερμοκηπίου είναι αρκετά δαπανηρή· απέχει πολύ από το να είναι ένα θερμοκήπιο καλυμμένο με πολυαιθυλένιο, αλλά η επιστροφή από το θερμοκήπιο είναι πολύ μεγαλύτερη.
Ο συνολικός εσωτερικός φωτισμός δεν χάνεται από το θαμμένο στο έδαφος· αυτό μπορεί να φαίνεται περίεργο, αλλά σε ορισμένες περιπτώσεις ο κορεσμός του φωτός είναι ακόμη υψηλότερος από αυτόν των κλασικών θερμοκηπίων.
Είναι αδύνατο να μην αναφέρουμε τη δύναμη και την αξιοπιστία της δομής· είναι ασύγκριτα ισχυρότερη από το συνηθισμένο, μπορεί να αντέξει πιο εύκολα τις ριπές του ανέμου, αντιστέκεται καλά στο χαλάζι και τα συντρίμμια του χιονιού δεν θα αποτελέσουν εμπόδιο.
1. Λάκκος
Η δημιουργία ενός θερμοκηπίου ξεκινά με το σκάψιμο ενός λάκκου. Για να χρησιμοποιήσετε τη θερμότητα της γης για να θερμάνετε το εσωτερικό, το θερμοκήπιο πρέπει να είναι αρκετά βαθύ. Όσο πιο βαθιά πηγαίνετε, τόσο πιο ζεστή γίνεται η γη.
Η θερμοκρασία παραμένει σχεδόν αμετάβλητη όλο το χρόνο σε απόσταση 2-2,5 μέτρων από την επιφάνεια. Σε βάθος 1 m, η θερμοκρασία του εδάφους αυξομειώνεται περισσότερο, αλλά ακόμα και το χειμώνα η τιμή της παραμένει θετική· συνήθως στη μεσαία ζώνη η θερμοκρασία είναι 4-10 C, ανάλογα με την εποχή του χρόνου.
Ένα χωνευτό θερμοκήπιο κατασκευάζεται σε μια εποχή. Δηλαδή τον χειμώνα θα μπορεί να λειτουργήσει πλήρως και να αποφέρει έσοδα. Η κατασκευή δεν είναι φθηνή, αλλά χρησιμοποιώντας εφευρετικότητα και συμβιβαστικά υλικά, είναι δυνατό να εξοικονομήσετε κυριολεκτικά μια τάξη μεγέθους φτιάχνοντας ένα είδος οικονομικής εκδοχής ενός θερμοκηπίου, ξεκινώντας από το λάκκο θεμελίωσης.
Για παράδειγμα, κάντε χωρίς τη χρήση κατασκευαστικού εξοπλισμού. Αν και το πιο εντατικό κομμάτι της εργασίας - το σκάψιμο ενός λάκκου - είναι, φυσικά, καλύτερα να το δώσετε σε έναν εκσκαφέα. Η μη αυτόματη αφαίρεση ενός τέτοιου όγκου εδάφους είναι δύσκολη και χρονοβόρα.
Το βάθος του λάκκου εκσκαφής πρέπει να είναι τουλάχιστον δύο μέτρα. Σε τέτοιο βάθος, η γη θα αρχίσει να μοιράζεται τη θερμότητά της και να λειτουργεί σαν ένα είδος θερμός. Εάν το βάθος είναι μικρότερο, τότε καταρχήν η ιδέα θα λειτουργήσει, αλλά αισθητά λιγότερο αποτελεσματικά. Ως εκ τούτου, συνιστάται να μην σπαταλάτε προσπάθεια και χρήματα για την εμβάθυνση του μελλοντικού θερμοκηπίου.
Τα υπόγεια θερμοκήπια μπορούν να έχουν οποιοδήποτε μήκος, αλλά είναι καλύτερο να διατηρείτε το πλάτος εντός 5 μέτρων· εάν το πλάτος είναι μεγαλύτερο, τα ποιοτικά χαρακτηριστικά της θέρμανσης και της αντανάκλασης του φωτός επιδεινώνονται.
Στις πλευρές του ορίζοντα, τα υπόγεια θερμοκήπια πρέπει να είναι προσανατολισμένα, όπως τα συνηθισμένα θερμοκήπια και τα θερμοκήπια, από ανατολή προς δύση, δηλαδή, έτσι ώστε η μία από τις πλευρές να βλέπει νότια. Σε αυτή τη θέση, τα φυτά θα λάβουν τη μέγιστη ποσότητα ηλιακής ενέργειας.
2. Τοίχοι και στέγη
Χύνεται ένα θεμέλιο ή τοποθετούνται μπλοκ γύρω από την περίμετρο του λάκκου. Το θεμέλιο χρησιμεύει ως βάση για τους τοίχους και το πλαίσιο της δομής. Είναι καλύτερο να κατασκευάζετε τοίχους από υλικά με καλά θερμομονωτικά χαρακτηριστικά· τα θερμικά μπλοκ είναι μια εξαιρετική επιλογή.
Το πλαίσιο της οροφής είναι συχνά κατασκευασμένο από ξύλο, από ράβδους εμποτισμένες με αντισηπτικούς παράγοντες. Η δομή της οροφής είναι συνήθως ίσιο αέτωμα. Μια δοκός κορυφογραμμής στερεώνεται στο κέντρο της δομής · γι 'αυτό, εγκαθίστανται κεντρικά στηρίγματα στο πάτωμα σε όλο το μήκος του θερμοκηπίου.
Η δοκός κορυφογραμμής και οι τοίχοι συνδέονται με μια σειρά δοκών. Το πλαίσιο μπορεί να κατασκευαστεί χωρίς ψηλά στηρίγματα. Αντικαθίστανται με μικρά, τα οποία τοποθετούνται σε εγκάρσιες δοκούς που συνδέονται αντίθετες πλευρέςθερμοκήπια - αυτό το σχέδιο κάνει εσωτερικός χώροςπιο ελεύθερα.
Ως κάλυμμα στέγης, είναι καλύτερο να λαμβάνετε κυψελωτό πολυανθρακικό - ένα δημοφιλές σύγχρονο υλικό. Η απόσταση μεταξύ των δοκών κατά την κατασκευή προσαρμόζεται στο πλάτος των πολυανθρακικών φύλλων. Είναι βολικό να εργάζεστε με το υλικό. Η επίστρωση λαμβάνεται με μικρό αριθμό αρμών, αφού τα φύλλα παράγονται μήκους 12 m.
Συνδέονται στο πλαίσιο με βίδες με αυτοκόλλητη βίδα· είναι προτιμότερο να τα επιλέξετε με καπάκι σε σχήμα ροδέλας. Για να αποφύγετε το ράγισμα του φύλλου, πρέπει να ανοίξετε μια τρύπα της κατάλληλης διαμέτρου για κάθε βίδα αυτοεπιπεδώματος. Χρησιμοποιώντας ένα κατσαβίδι ή ένα κανονικό τρυπάνι με μύτη Phillips, η εργασία υάλωσης κινείται πολύ γρήγορα. Για να διασφαλίσετε ότι δεν υπάρχουν κενά, καλό είναι να τοποθετήσετε εκ των προτέρων ένα στεγανωτικό από μαλακό καουτσούκ ή άλλο κατάλληλο υλικό κατά μήκος της κορυφής των δοκών και μόνο μετά να βιδώσετε τα φύλλα. Η κορυφή της οροφής κατά μήκος της κορυφογραμμής πρέπει να τοποθετηθεί με μαλακή μόνωση και να πιεστεί με κάποιο είδος γωνίας: πλαστικό, κασσίτερο ή άλλο κατάλληλο υλικό.
Για καλή θερμομόνωση, η οροφή μερικές φορές γίνεται με διπλό στρώμα πολυανθρακικού. Αν και η διαφάνεια μειώνεται κατά περίπου 10%, καλύπτεται από εξαιρετική θερμομονωτική απόδοση. Θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι το χιόνι σε μια τέτοια οροφή δεν λιώνει. Επομένως, η κλίση πρέπει να είναι σε επαρκή γωνία, τουλάχιστον 30 μοίρες, ώστε να μην συσσωρεύεται χιόνι στην οροφή. Επιπλέον, έχει τοποθετηθεί ένας ηλεκτρικός δονητής για τίναγμα, ο οποίος θα προστατεύει την οροφή εάν συσσωρευτεί χιόνι.
Τα διπλά τζάμια γίνονται με δύο τρόπους:
Τοποθετήστε ανάμεσα σε δύο φύλλα ειδικό προφίλ, τα φύλλα είναι προσαρτημένα στο πλαίσιο από πάνω.
Πρώτον, το κάτω στρώμα του υαλοπίνακα είναι προσαρτημένο στο πλαίσιο από μέσα, στην κάτω πλευρά των δοκών. Το δεύτερο στρώμα της οροφής καλύπτεται, ως συνήθως, από πάνω.
Μετά την ολοκλήρωση της εργασίας, συνιστάται να σφραγίσετε όλες τις αρθρώσεις με ταινία. Η τελική οροφή φαίνεται πολύ εντυπωσιακή: χωρίς περιττούς αρμούς, λεία, χωρίς προεξέχοντα μέρη.
3. Μόνωση και θέρμανση
Η μόνωση τοίχων πραγματοποιείται ως εξής. Πρώτα πρέπει να καλύψετε προσεκτικά όλες τις αρθρώσεις και τις ραφές του τοίχου με το διάλυμα· εδώ μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε αφρό πολυουρεθάνης. Η εσωτερικη ΠΛΕΥΡΑΟι τοίχοι καλύπτονται με θερμομονωτική μεμβράνη.
Σε κρύες περιοχές της χώρας, καλό είναι να χρησιμοποιείτε χοντρή μεμβράνη αλουμινίου, καλύπτοντας τον τοίχο με διπλή στρώση.
Η θερμοκρασία βαθιά στο έδαφος του θερμοκηπίου είναι πάνω από το μηδέν, αλλά πιο κρύα από τη θερμοκρασία του αέρα που είναι απαραίτητη για την ανάπτυξη των φυτών. Ανώτερο στρώμαθερμαίνεται από τις ακτίνες του ήλιου και τον αέρα του θερμοκηπίου, αλλά και πάλι το χώμα αφαιρεί θερμότητα, τόσο συχνά στα υπόγεια θερμοκήπια χρησιμοποιούν την τεχνολογία των "θερμών δαπέδων": το θερμαντικό στοιχείο - ένα ηλεκτρικό καλώδιο - προστατεύεται με μεταλλικό πλέγμα ή γεμάτη με σκυρόδεμα.
Στη δεύτερη περίπτωση, χύνεται χώμα για τα κρεβάτια πάνω από σκυρόδεμα ή χόρτα καλλιεργούνται σε γλάστρες και γλάστρες.
Η χρήση ενδοδαπέδιας θέρμανσης μπορεί να είναι επαρκής για τη θέρμανση ολόκληρου του θερμοκηπίου, εάν υπάρχει αρκετή ισχύς. Αλλά είναι πιο αποτελεσματικό και πιο άνετο για τα φυτά να χρησιμοποιούν συνδυασμένη θέρμανση: θερμό δάπεδο + θέρμανση αέρα. Για καλή ανάπτυξη χρειάζονται θερμοκρασία αέρα 25-35 μοίρες με θερμοκρασία εδάφους περίπου 25 C.
ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ
Φυσικά, η κατασκευή ενός θερμοκηπίου σε εσοχή θα κοστίσει περισσότερο και θα απαιτήσει περισσότερη προσπάθεια από την κατασκευή ενός παρόμοιου θερμοκηπίου συμβατικού σχεδιασμού. Αλλά τα χρήματα που επενδύονται σε ένα θερμοκήπιο αποδίδουν με την πάροδο του χρόνου.
Πρώτον, εξοικονομεί ενέργεια κατά τη θέρμανση. Ανεξάρτητα από το πώς θερμαίνεται ένα συμβατικό υπέργειο θερμοκήπιο το χειμώνα, θα είναι πάντα πιο ακριβό και πιο δύσκολο από μια παρόμοια μέθοδο θέρμανσης σε ένα υπόγειο θερμοκήπιο. Δεύτερον, εξοικονόμηση φωτισμού. Η θερμομόνωση με αλουμινόχαρτο των τοίχων, αντανακλώντας το φως, διπλασιάζει τον φωτισμό. Το μικροκλίμα σε ένα βαθύ θερμοκήπιο το χειμώνα θα είναι πιο ευνοϊκό για τα φυτά, κάτι που σίγουρα θα επηρεάσει την απόδοση. Τα σπορόφυτα θα ριζώσουν εύκολα και θα αισθάνονται υπέροχα τρυφερά φυτά. Ένα τέτοιο θερμοκήπιο εγγυάται μια σταθερή, υψηλή απόδοση οποιωνδήποτε φυτών όλο το χρόνο.
Φωτογραφία: “NesjavellirPowerPlant edit2” από τον Gretar Ívarsson / https://commons.wikimedia.org/wiki/ 25 Μαΐου 2015 / Ετικέτες:Στην πόλη Espoo, ο πρώτος γεωθερμικός σταθμός ηλεκτροπαραγωγής της Φινλανδίας θα ξεκινήσει σε δύο χρόνια. Φινλανδοί μηχανικοί σχεδιάζουν να χρησιμοποιήσουν τη φυσική θερμότητα του εσωτερικού της γης για τη θέρμανση κτιρίων. Και αν το πείραμα είναι επιτυχές, τότε παρόμοιες εγκαταστάσεις θέρμανσης μπορούν να κατασκευαστούν παντού, για παράδειγμα, μέσα Περιφέρεια Λένινγκραντ. Το ερώτημα είναι πόσο κερδοφόρο είναι.
Η αξιοποίηση της ενέργειας της Γης δεν είναι μια νέα ιδέα. Φυσικά, ήταν κυρίως οι κάτοικοι εκείνων των περιοχών όπου η ίδια η φύση δημιούργησε «ατμομηχανές» που ανέλαβαν την εφαρμογή του. Για παράδειγμα, το 1904, ο Ιταλός πρίγκιπας Piero Ginori Conti άναψε τέσσερις λαμπτήρες τοποθετώντας μια τουρμπίνα με ηλεκτρική γεννήτρια κοντά στη φυσική έξοδο του θερμαινόμενου ατμού από το έδαφος, στην περιοχή Larderello (Τοσκάνη).
Εννέα χρόνια αργότερα, το 1913, ξεκίνησε εκεί ο πρώτος εμπορικός γεωθερμικός σταθμός ισχύος 250 κιλοβάτ. Ο σταθμός χρησιμοποίησε τον πιο κερδοφόρο, αλλά, δυστυχώς, σπάνια πόρο - ξηρό υπερθερμασμένο ατμό, ο οποίος μπορεί να βρεθεί μόνο στα βάθη των ηφαιστειακών ορεινών όγκων. Αλλά, στην πραγματικότητα, η θερμότητα της Γης μπορεί να βρεθεί όχι μόνο κοντά σε βουνά που αναπνέουν φωτιά. Είναι παντού, κάτω από τα πόδια μας.
Το εσωτερικό του πλανήτη θερμαίνεται σε αρκετές χιλιάδες βαθμούς. Οι επιστήμονες δεν έχουν ακόμη καταλάβει λόγω ποιων διεργασιών ο πλανήτης μας αποθηκεύει μια γιγαντιαία ποσότητα θερμότητας για αρκετά δισεκατομμύρια χρόνια και είναι αδύνατο να υπολογίσουμε πόσα δισεκατομμύρια χρόνια θα διαρκέσει. Είναι αξιόπιστα γνωστό ότι κατά την κατάδυση για κάθε 100 μέτρα βάθος στη γη, η θερμοκρασία των βράχων αυξάνεται κατά μέσο όρο 3 μοίρες. Κατά μέσο όρο, αυτό σημαίνει ότι υπάρχουν μέρη στον πλανήτη όπου η θερμοκρασία αυξάνεται κατά μισό βαθμό, και κάπου κατά 15 βαθμούς. Και αυτές δεν είναι ζώνες ενεργού ηφαιστείου.
Η διαβάθμιση θερμοκρασίας, φυσικά, αυξάνεται άνισα. Οι Φινλανδοί ειδικοί αναμένουν να φτάσουν σε μια ζώνη σε βάθος 7 χιλιομέτρων στην οποία η θερμοκρασία των βράχων θα είναι 120 βαθμούς Κελσίου, παρά το γεγονός ότι η θερμοκρασία στο Espoo είναι περίπου 1,7 βαθμούς ανά 100 μέτρα, και αυτό είναι ακόμη και κάτω από το μέσο όρο επίπεδο. Και, ωστόσο, αυτή είναι ήδη επαρκής θερμοκρασία για να ξεκινήσει μια μονάδα γεωθερμικής θέρμανσης.
Η ουσία του συστήματος είναι, καταρχήν, απλή. Δύο πηγάδια ανοίγονται σε απόσταση πολλών εκατοντάδων μέτρων το ένα από το άλλο. Ανάμεσά τους στο κάτω μέρος αντλείται νερό υπό πίεση για να σπάσει τα στρώματα και να δημιουργηθεί ένα σύστημα διαπερατών ρωγμών μεταξύ τους. Η τεχνολογία έχει αποδειχθεί: σχιστολιθικό πετρέλαιο και φυσικό αέριο εξορύσσονται τώρα με παρόμοια μέθοδο.
Στη συνέχεια, το νερό αντλείται σε ένα από τα πηγάδια από την επιφάνεια και από το δεύτερο, αντίθετα, αντλείται. Το νερό ρέει μέσα από ρωγμές μεταξύ των καυτών βράχων και στη συνέχεια ρέει μέσω ενός δεύτερου φρεατίου στην επιφάνεια, όπου μεταφέρει θερμότητα σε μια συμβατική μονάδα θέρμανσης πόλης. Τέτοια συστήματα έχουν ήδη λανσαριστεί στις Ηνωμένες Πολιτείες και αυτή τη στιγμή αναπτύσσονται στην Αυστραλία και στις χώρες της Ευρωπαϊκής Ένωσης.
Φωτογραφία: www.facepla.net (screenshot)
Επιπλέον, η θερμότητα είναι αρκετή για να ξεκινήσει η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Η προτεραιότητα στην ανάπτυξη της γεωθερμικής ενέργειας χαμηλής θερμοκρασίας ανήκει στους Σοβιετικούς επιστήμονες - ήταν αυτοί που έλυσαν το ζήτημα της χρήσης τέτοιας ενέργειας στην Καμτσάτκα πριν από περισσότερο από μισό αιώνα. Οι επιστήμονες έχουν προτείνει τη χρήση ενός οργανικού υγρού, του freon12, ως ψυκτικού υγρού που βράζει, του οποίου το σημείο βρασμού σε κανονικές θερμοκρασίες είναι ατμοσφαιρική πίεση- μείον 30 μοίρες. Το νερό από το πηγάδι σε θερμοκρασία 80 βαθμών Κελσίου μετέφερε τη θερμότητά του στο φρέον, το οποίο περιστρέφει τις τουρμπίνες. Η πρώτη μονάδα παραγωγής ενέργειας στον κόσμο που λειτούργησε με νερό σε αυτή τη θερμοκρασία ήταν η γεωθερμική μονάδα παραγωγής ενέργειας Pauzhetskaya στην Καμτσάτκα, που κατασκευάστηκε το 1967.
Τα πλεονεκτήματα ενός τέτοιου σχεδίου είναι προφανή - οπουδήποτε στη Γη, η ανθρωπότητα θα είναι σε θέση να εφοδιαστεί με θερμότητα και ηλεκτρισμό, ακόμα κι αν ο Ήλιος σβήσει. Το πάχος του φλοιού της γης περιέχει τεράστια ενέργεια, πάνω από 10 χιλιάδες φορές μεγαλύτερη από τη συνολική κατανάλωση καυσίμου του σύγχρονου πολιτισμού ετησίως. Και αυτή η ενέργεια ανανεώνεται συνεχώς λόγω της εισροής θερμότητας από τα έγκατα του πλανήτη. Οι σύγχρονες τεχνολογίες καθιστούν δυνατή την παραγωγή αυτού του τύπου ενέργειας.
Υπάρχουν επίσης ενδιαφέροντα μέρη για την κατασκευή παρόμοιων γεωθερμικών σταθμών στην περιοχή του Λένινγκραντ. Η έκφραση «Η Αγία Πετρούπολη στέκεται σε ένα βάλτο» ισχύει μόνο από την άποψη της κατασκευής χαμηλών κτιρίων και από την άποψη της «μεγάλης γεωλογίας» - το ιζηματογενές κάλυμμα στην περιοχή της Αγίας Πετρούπολης είναι αρκετά λεπτό, μόνο δεκάδες μέτρα, και στη συνέχεια, όπως στη Φινλανδία, προέρχονται πυριγενή πετρώματα από βράχους. Αυτή η ασπίδα βράχου είναι ετερογενής: είναι διάστικτη με ρήγματα, κατά μήκος ορισμένων από τα οποία η ροή θερμότητας ανεβαίνει προς τα πάνω.
Οι πρώτοι που παρατήρησαν αυτό το φαινόμενο ήταν οι βοτανολόγοι, οι οποίοι βρήκαν Καρελικός Ισθμόςκαι στο οροπέδιο Izhora υπάρχουν θερμικές νησίδες όπου αναπτύσσονται φυτά είτε με υψηλό ρυθμό αναπαραγωγής είτε ανήκουν σε πιο νότιες βοτανικές υποζώνες. Και κοντά στην Γκάτσινα, ανακαλύφθηκε μια βοτανική ανωμαλία - φυτά της χλωρίδας των Άλπεων-Καρπαθίων. Τα φυτά υπάρχουν χάρη στις ροές θερμότητας που προέρχονται από το υπόγειο.
Σύμφωνα με τα αποτελέσματα της γεώτρησης στην περιοχή Pulkovo σε βάθος 1000 μέτρων, η θερμοκρασία των κρυσταλλικών πετρωμάτων ήταν συν 30 μοίρες, δηλαδή κατά μέσο όρο αυξανόταν κατά 3 βαθμούς κάθε 100 μέτρα. Αυτό είναι ένα "μεσαίο" επίπεδο κλίσης θερμοκρασίας, αλλά είναι σχεδόν διπλάσιο από αυτό της περιοχής Espoo στη Φινλανδία. Αυτό σημαίνει ότι στο Pulkovo αρκεί να τρυπήσετε ένα πηγάδι σε βάθος μόλις 3.500 μέτρων · κατά συνέπεια, μια τέτοια μονάδα θέρμανσης θα κοστίσει πολύ λιγότερο από ό, τι στο Espoo.
Αξίζει να ληφθεί υπόψη ότι η περίοδος απόσβεσης για τέτοιους σταθμούς εξαρτάται επίσης από τα τιμολόγια για την παροχή θερμότητας και ηλεκτρικής ενέργειας για τους καταναλωτές σε αυτήν τη χώρα ή περιοχή. Τον Μάιο του 2015, το τιμολόγιο για πολυκατοικίες χωρίς ηλεκτρική θέρμανση από την Helsingin Energia ήταν 6,19 ευρώ ανά kWh, με ηλεκτρική θέρμανση, αντίστοιχα, 7,12 ευρώ ανά kWh (κατά τη διάρκεια της ημέρας). Σε σύγκριση με τα τιμολόγια της Αγίας Πετρούπολης, η διαφορά για όσους χρησιμοποιούν ρεύμα και θέρμανση είναι περίπου 40%, ενώ πρέπει να ληφθούν υπόψη και τα φυσικά παιχνίδια. Η τόσο χαμηλή τιμή της ηλεκτρικής ενέργειας στη Φινλανδία οφείλεται, μεταξύ άλλων, στο γεγονός ότι η χώρα έχει τη δική της πυρηνική παραγωγική ικανότητα.
Αλλά στη Λετονία, η οποία αναγκάζεται να αγοράζει συνεχώς ηλεκτρική ενέργεια και καύσιμα, η τιμή πώλησης της ηλεκτρικής ενέργειας είναι σχεδόν διπλάσια από τη Φινλανδία. Ωστόσο, οι Φινλανδοί είναι αποφασισμένοι να φτιάξουν έναν σταθμό στο Espoo, σε ένα μέρος που δεν είναι πολύ ευνοϊκό από άποψη γεωθερμικής κλίσης.
Γεγονός είναι ότι η γεωθερμική ενέργεια απαιτεί μακροπρόθεσμες επενδύσεις. Υπό αυτή την έννοια, είναι πιο κοντά στη μεγάλη υδροηλεκτρική ενέργεια και την πυρηνική ενέργεια. Ένα εργοστάσιο γεωθερμίας είναι πολύ πιο δύσκολο να κατασκευαστεί από ένα ηλιακό ή αιολικό εργοστάσιο. Και πρέπει να είμαστε σίγουροι ότι οι πολιτικοί δεν θα αρχίσουν να παίζουν με τις τιμές και ότι οι κανόνες δεν θα αλλάξουν αμέσως.
Γι' αυτό οι Φινλανδοί αποφασίζουν για αυτό το σημαντικό βιομηχανικό πείραμα. Εάν καταφέρουν να πραγματοποιήσουν τα σχέδιά τους, και τουλάχιστον στην αρχή, ζεστάνουν τους κατοίκους τους με ζέστη που δεν θα τελειώσει ποτέ (ακόμα και στην κλίμακα της ζωής στον πλανήτη μας γενικά) - αυτό θα μας επιτρέψει να σκεφτούμε το μέλλον της γεωθερμίας ενέργειας στις τεράστιες ρωσικές εκτάσεις. Τώρα στη Ρωσία απολαμβάνουν τη ζεστασιά της Γης στην Καμτσάτκα και στο Νταγκεστάν, αλλά ίσως έρθει η ώρα για το Πούλκοβο.
Konstantin Ranks