Mūsdienu tehnoloģiju projektēšana un ēku celtniecība

Augsnes temperatūras aprēķins konkrētā dziļumā

Bieži vien projektējot "Energoefektivitātes" sadaļu temperatūras lauku modelēšanai un citiem aprēķiniem, ir jāzina augsnes temperatūra noteiktā dziļumā.

Augsnes temperatūru dziļumā mēra, izmantojot izplūdes augsnes dziļuma termometrus. Tie ir plānotie pētījumi, kurus regulāri veic meteoroloģiskās stacijas. Pētījumu dati veido pamatu klimata atlantiem un reglamentējošiem dokumentiem.

Lai iegūtu augsnes temperatūru noteiktā dziļumā, varat izmēģināt, piemēram, divus vienkāršus veidus. Abos veidos ir izmantot atsauces grāmatas:

1. Lai noteiktu aptuvenu temperatūras noteikšanu, varat izmantot dokumentu CPI-22. "Dzelzceļu cauruļvadu pārejas." Šeit cauruļvadu siltuma inženierijas aprēķina ietvaros tiek dota 1. tabula, kur noteiktiem klimatiskajiem reģioniem tiek doti augsnes temperatūras vērtības atkarībā no mērījuma dziļuma. Šo tabulu sniedzu šeit zemāk.

1. Augu temperatūras tabula dažādos dziļumos no avota ", lai palīdzētu gāzes nozares strādniekam" no PSRS laika

Normatīvie iesaldēšanas dziļumi dažās pilsētās:

Augsnes sasalšanas dziļums ir atkarīgs no augsnes veida:

Jūs, protams, varat mēģināt aprēķināt augsnes temperatūru, piemēram, saskaņā ar metodi, kas aprakstīta S. N. Shorin grāmatā "Siltuma pārnese" M.1952. 151. lpp. Bet šāds aprēķins ir ļoti sarežģīts un ne vienmēr pamatots.

Es domāju, ka visvienkāršākā iespēja ir izmantot iepriekš minētos atsauces datus un pēc tam interpolēt.

Visticamākais variants precīziem aprēķiniem, izmantojot zemes temperatūru, ir izmantot meteoroloģisko pakalpojumu datus. Daži tiešsaistes katalogi darbojas, pamatojoties uz meteoroloģiskajiem pakalpojumiem. Piemēram, http://www.atlas-yakutia.ru/.

Pietiek tikai izvēlēties norēķinu, augsnes tipu, un jūs varat iegūt grunts temperatūras karti vai tās datus tabulā. Principā tas ir ērti, bet šķiet, ka šis resurss ir samaksāts.

Ja jūs zināt vairāk veidu, kā noteikt augsnes temperatūru noteiktā dziļumā, lūdzu, rakstiet komentārus.

Zemes enerģija māju apkurei

Mēs jau esam pievērsušies tēmai par to, kā karsēt māju bez maksas ar koku, tas bija apstrīdamā tehnoloģija māju apsildīšanai ar zemes enerģiju (ģeotermiskā apkure).

Apmēram 15 metru dziļumā zemes temperatūra ir aptuveni 10 grādi pēc Celsija. Katru 33 metru temperatūra paaugstinās par vienu grādu. Tā rezultātā, lai māju karsētu bez maksas, apmēram 100 m2, ir pietiekami labi urbt apmēram 600 metrus un visā dzīves laikā iegūt siltumu 22 grādos!

Teorētiski brīva apkures sistēma no zemes enerģijas ir diezgan vienkārša. Aukstumā tiek sūknēts dziļums, kas sasilst līdz 22 grādiem, un, saskaņā ar fizikas likumiem, ar nelielu sūkni (400-600 W) pa izolētajām caurulēm paceļas mājā.

Zemes enerģijas izmantošanas iespējas privātmājas sildīšanai:

- Turpmāk aplūkosim šādas apkures sistēmas izveidošanas finansiālās izmaksas. Vidējās izmaksas 1 m urbšanas aka ir aptuveni 3000 rubļu. Kopējais 600 metru dziļums izmaksās 1800 000 rubļu. Un tas ir tikai urbšana! Bez iekārtas, kas paredzētas dzesēšanas šķidruma iesmidzināšanai un pacelšanai.

- Krievijas dažādiem reģioniem ir savas augsnes īpašības. Dažās vietās, kur urbt labi 50 metru attālumā, nav viegls uzdevums. Ir nepieciešama armēta apvalka, vārpstas armatūra utt.

- Māla vārpstas izolācija šādā dziļumā ir gandrīz neiespējama. No tā izriet, ka ūdens nepalielināsies ar 22 grādu temperatūru.

- Atļauja ir urbt aku 600 metru attālumā;

- Pieņemsim, ka ūdens, kas uzsildīts līdz 22 grādiem, iekļūst mājā. Jautājums ir, kā "pilnīgi noņemt" visu zemes enerģiju no pārvadātāja Maksimāli, kad cauri caurulēm siltā mājā pazemināsies līdz 15 grādiem. Tādējādi jums ir nepieciešams jaudīgs sūknis, kas ūdens dzirdēs desmit reizes vairāk no 600 metru dziļuma, lai iegūtu vismaz kādu efektu. Šeit mēs liekam nesalīdzināmi ar enerģijas patēriņa taupīšanu.

Apmēram 15 metru dziļumā zemes temperatūra ir aptuveni 10 grādi pēc Celsija

No tā izriet loģisks secinājums, ka tikai tālu no nabadzīga cilvēka, kam nav nepieciešams ietaupīt apkuri, var atļauties apkures māju ar zemes enerģiju, kas ir tālu no brīva. Protams, var teikt, ka šī tehnoloģija sniegs simtiem gadu gan bērniem, gan mazbērniem, bet tas viss ir fantāzija.

Ideālists sacīs, ka māja ir veidojusies gadsimtiem ilgi, un reālists vienmēr paļauties uz ieguldījumu sastāvdaļu - es būšu sev, bet jebkurā brīdī es to pārdosšu. Ne tas, ka bērni būs piesaistīti šai namā un nevēlēsies to pārdot.

Zemes enerģija māju apkurei ir efektīva šādos reģionos:

Kaukāzā ir aktīvi piemēri darbam ar urbumiem ar minerālūdeni, kas izplūst no izplūdes, ar 45 grādu temperatūru, ņemot vērā dziļumu aptuveni 90 grādus.

Kamčatkā, izmantojot ģeotermiskās avotus ar izejas temperatūru aptuveni 100 grādiem, ir vispiemērotākais veids, kā izmantot zemes enerģiju, lai sildītu māju.

Tehnoloģija attīstās izmisīgā tempā. Klasisko apkures sistēmu efektivitāte pieaug mūsu acīs. Neapšaubāmi, mājas apkure ar zemes enerģiju kļūs lētāka.

Augsnes temperatūra dažādos dziļumos

Kirils Degtjarevs, Maskavas Valsts universitātes pētnieks. M. V. Lomonosovs.

Mūsu valstī, kurā ir daudz ogļūdeņražu, ģeotermiskā enerģija ir sava veida eksotisks resurss, kas, ņemot vērā pašreizējo situāciju, maz ticams, ka tā konkurēs ar naftu un gāzi.

Mūsu valstī, kurā ir daudz ogļūdeņražu, ģeotermiskā enerģija ir sava veida eksotisks resurss, kas, ņemot vērā pašreizējo situāciju, maz ticams, ka tā konkurēs ar naftu un gāzi. Tomēr šo alternatīvo enerģijas veidu var izmantot gandrīz visur un diezgan efektīvi.

Ģeotermiskā enerģija ir Zemes interjera siltums. Tas ir ražots dziļumos un nonāk uz Zemes virsmas dažādās formās un ar dažādām intensitātēm.

Augšējā slāņa temperatūra galvenokārt ir atkarīga no ārējiem (eksogēniem) faktoriem - saules apgaismojuma un gaisa temperatūras. Vasarā un pēcpusdienā zeme sasilst līdz noteiktam dziļumam, un ziemā un naktī pēc gaisa temperatūras izmaiņām tas atdziest un ar dziļumu palielinās. Gaisa temperatūras ikdienas svārstību ietekme beidzas dziļumā no dažiem līdz vairākiem desmitiem centimetru. Sezonālās svārstības satver dziļākos augsnes slāņus - līdz pat desmitiem metru.

Noteiktā dziļumā - no desmitiem līdz simtiem metru - augsnes temperatūra tiek uzturēta nemainīga, kas ir vienāda ar vidējo gada gaisa temperatūru Zemes virsmā. Tas ir viegli pārliecināts par to, lejup uz pietiekami dziļu alu.

Ja vidējā gada temperatūra apgabalā ir zemāka par nulli, tas izpaužas kā mūžīgās saspēles (beztermiņa) (precīzāk, daudzgadīgs). Austrumu Sibīrijā sabiezējušo augsnēs biezums, tas ir, biezums, sasniedz 200-300 m vietās.

No konkrēta dziļuma (katram kartē esošajam punktam) Saules darbība un atmosfēra vājina tik lielā mērā, ka pirmajā vietā nonāk iekšējie faktori, un Zemes salons sasilst no iekšpuses tā, ka temperatūra sāk palielināties ar dziļumu.

Zemes dziļo slāņu uzkrāšanās galvenokārt saistīta ar tur esošo radioaktīvo elementu sabrukšanu, lai gan ir minēti arī citi siltuma avoti, piemēram, fizikāli ķīmiskie, tektoniskie procesi zemes garozas un mantijas dziļajos slāņos. Bet jebkura iemesla dēļ akmeņu un saistīto šķidro un gāzveida vielu temperatūra palielinās ar dziļumu. Šo parādību saskaras kalnračnieki - tas vienmēr ir karsts dziļajās raktuvēs. Dziļumā 1 km, trīsdesmit grādu siltums ir normāls un dziļāk temperatūra ir vēl augstāka.

Zemes dzīles siltuma plūsma, sasniedzot Zemes virsmu, ir maza - vidēji tā jauda ir 0,03-0,05 W / m 2,
vai aptuveni 350 Wh / m 2 gadā. Saules siltuma plūsmas fāzē un tā apsildāmā gaisa fons ir nenovērtējama vērtība: Saule dod katru Zemes virsmas kvadrātmetru apmēram 4000 kWh gadā, tas ir, 10000 reizes vairāk (protams, tas ir vidēji ar lielu atšķirību starp polāro un ekvatorisko platumu un atkarībā no citiem klimatiskajiem un laika apstākļiem).

Siltuma plūsmas nenozīmīgums no zemes dzīlēm uz virsmas uz lielākās daļas planētas ir saistīts ar iežu un ģeoloģisko iezīmju zemo siltumvadītspēju. Bet ir izņēmumi - vietās, kur siltuma plūsma ir augsta. Pirmkārt, tās ir tektonisko defektu zonas, palielināta seismiskā aktivitāte un vulkānisms, kur Zemes dzīles enerģija ir izeja. Šādām zonām ir raksturīgas termiskās anomālijas no litosfēras, šeit siltuma plūsma, kas sasniedz Zemes virsmu, var būt vairākas reizes un pat daudzkārt spēcīgākas par "parasto". Šajās zonās lielu daudzumu siltuma virsmas veic vulkānu izvirdumi un karstie ūdens avoti.

Šādas teritorijas ir vislabvēlīgākās ģeotermālās enerģijas attīstībai. Krievijas teritorijā tas ir, pirmkārt, Kamčatka, Kurilu salas un Kaukāzs.

Tajā pašā laikā ģeotermiskās enerģijas attīstība ir iespējama gandrīz visur, jo temperatūras paaugstināšanās ar dziļumu ir universāla parādība, un uzdevums ir "iegūt" siltumu no dziļumiem, tāpat kā no minerāliem iegūstot izejvielas.

Vidēji temperatūra paaugstinās ar dziļumu par 2,5-3 ° C uz 100 m. Temperatūras starpības starp diviem punktiem, kas atrodas dažādos dziļumos, līdz to dziļuma starpībai starp to sauc par ģeotermisko gradientu.

Savstarpēja ir ģeotermiskā stadija vai dziļuma intervāls, kurā temperatūra paaugstinās par 1 o C.

Jo augstāks ir gradients un, attiecīgi, jo zemāks ir līmenis, jo tuvāk Zemes dziļuma siltums tuvojas virsmai, un daudzsološāka vieta ir ģeotermālās enerģijas attīstībai.

Dažādās teritorijās, atkarībā no ģeoloģiskās struktūras un citiem reģionāliem un vietējiem apstākļiem, temperatūras paaugstināšanās ātrums ar dziļumu var ievērojami atšķirties. Zemes mērogā ģeotermisko slīpumu un pakāpju svārstības sasniedz 25 reizes. Piemēram, Oregonas štatā (ASV) gradients ir 150 ° C uz 1 km, bet Dienvidāfrikā - 6 ° C uz 1 km.

Jautājums ir, kāda ir temperatūra lielā dziļumā - 5, 10 km un vairāk? Ja tendence saglabāsies, temperatūrai 10 km dziļumā vajadzētu būt vidēji aptuveni 250-300 ° C. To vairāk vai mazāk apstiprina tiešie novērojumi īpaši dziļās urbās, lai gan situācija ir daudz sarežģītāka nekā lineāra temperatūras paaugstināšanās.

Piemēram, Kolas ultra-dziļajā purvā, kas izurbtas Baltijas Kristāla aizsargā, temperatūra 3 km dziļumā mainās ar ātrumu 10 o C / 1 km, un tad ģeotermiskais gradients kļūst 2-2,5 reizes lielāks. 7 km dziļumā temperatūra jau ir 120 ° C, 10 km - 180 ° C un 12 km - 220 ° C temperatūrā.

Vēl viens piemērs ir labi novietots Ziemeļjūrā, kur 500 m dziļumā temperatūra ir 42 o C, 1,5 km - 70 o C, 2 km - 80 o C, pie 3 km - 108 o С.

Tiek uzskatīts, ka ģeotermālo gradients samazinās no dziļumā 20-30 km: dziļumā 100 km iedomāts temperature of about 1300-1500 ° C, pie dziļumā 400 km - 1 600 o C (dziļums no vairāk nekā 6000 km) kodolā - 4000-5000 o C.

10-12 km dziļumā temperatūra tiek mērīta caur urbumiem; ja tie nav, to nosaka netiešās pazīmes, kā arī lielākā dziļumā. Šādas netiešas pazīmes var būt seismisko viļņu caurplūšanas raksturs vai ielejamās lavas temperatūra.

Tomēr attiecībā uz ģeotermisko enerģiju dati par temperatūru dziļumā, kas pārsniedz 10 km, vēl nav praktiski nozīmīgi.

Daudzu kilometru dziļumā daudz siltuma, bet kā to pacelt? Dažreiz šī problēma mums tiek atrisināta ar dabas palīdzību, izmantojot dabisku dzesēšanas šķidruma - siltos termiskos ūdeņus, kas nonāk uz virsmas vai parādās mums pieejamā dziļumā. Dažos gadījumos ūdens dziļumos tiek uzsildīts līdz tvaika stāvoklim.

Nav stingras termina "termālie ūdeņi" definīcija. Parasti tie ir karsti pazemes ūdeņi šķidrā stāvoklī vai tvaika formā, ieskaitot tos, kas parādās Zemes virsmā ar temperatūru virs 20 ° C, kas parasti ir augstāka par gaisa temperatūru.

Gruntsūdeņu, tvaika, tvaika un ūdens maisījumu siltums ir hidrotermiskā enerģija. Attiecīgi enerģiju, kas balstīta uz tā izmantošanu, sauc par hidrotermālo.

Situācija ir sarežģītāka, siltumenerģijas iegūšana tieši no sausajām klintīm - petrotermālā enerģija, jo īpaši tāpēc, ka relatīvi augstās temperatūras parasti sākas no vairāku kilometru dziļumiem.

Krievijas teritorijā petrotermiskās enerģijas potenciāls ir simtkārt lielāks nekā hidrotermālās enerģijas potenciāls - attiecīgi 3500 un 35 triljoni tonnu standarta degvielas. Tas ir diezgan dabiski - Zemes dziļums ir visur, un termālie ūdeņi tiek atklāti lokāli. Tomēr acīmredzamu tehnisku problēmu dēļ termālo ūdeni pašlaik izmanto siltuma un elektroenerģijas ražošanai.

Ūdeņi ar temperatūru no 20-30 līdz 100 o C ir piemēroti apkurei, temperatūrai no 150 o C un augstāk, kā arī elektroenerģijas ražošanai ģeotermālās spēkstacijās.

Kopumā ģeotermiskie resursi Krievijā degvielas tonnās vai kādā citā enerģijas mērvienībā ir apmēram 10 reizes lielāki par fosilā kurināmā rezervēm.

Teorētiski tikai ģeotermālā enerģija varētu pilnībā apmierināt valsts vajadzības pēc enerģijas. Praktiski šobrīd lielākajā daļā tās teritorijas nav tehniski un ekonomiski iemeslu dēļ.

Pasaulē ģeotermālās enerģijas izmantošana visbiežāk ir saistīta ar Islandi, valsti, kas atrodas Mid-Atlantic Ridge ziemeļu galā, ārkārtīgi aktīvajā tektoniskajā un vulkāniskajā zonā. Iespējams, visi atceras spēcīgo Eyjafjallajökull vulkāna izvirdumu 2010. gadā.

Pateicoties šai ģeoloģiskajai īpatnībai, Īslandei ir milzīgas ģeotermālās enerģijas rezerves, tostarp karstie avoti, kas nonāk Zemes virsotnē un pat peldējas ģezeru veidā.

Islandē pašlaik vairāk nekā 60% no patērētās enerģijas tiek ņemti no Zemes. Ietverot ģeotermālo avotu rēķina, tiek nodrošināta 90% apkures un 30% elektroenerģijas ražošanas. Mēs piebilstam, ka pārējā elektroenerģija valstī tiek ražota hidroelektrostacijās, tas ir, arī izmantojot atjaunojamo enerģijas avotu, pateicoties kuru Islande izskatās kā sava veida globālais vides standarts.

Ģeotermiskās enerģijas "piesprādzēšana" divdesmitajā gadsimtā ievērojami palīdzēja Islandei ekonomiski. Līdz pagājušā gadsimta vidum tā bija ļoti nabadzīga valsts, tagad ieņem pirmo vietu pasaulē ar uzstādīto jaudu un ģeotermālās enerģijas ražošanu uz vienu iedzīvotāju un ir desmitā vietā ģeotermālo spēkstaciju uzstādīto jaudu absolūtā vērtībā. Tomēr tās iedzīvotāju skaits ir tikai 300 tūkstoši cilvēku, kas vienkāršo uzdevumu pāriet uz videi draudzīgiem enerģijas avotiem: tās vajadzības parasti ir mazas.

Neatkarīgi no Islandes, lielais īpatsvars ģeotermālās enerģijas kopējo līdzsvaru elektroenerģijas ražošanai tiek sniegta Jaunzēlandē un salu valstīm Dienvidaustrumu Āzijā (Filipīnās un Indonēzijā), Centrālamerikā un Austrumāfrikā, apgabalā, kas arī ir raksturīgs augstu seismisko un vulkānisko aktivitāti. Ģeotermālā enerģija šīm valstīm, ņemot vērā to pašreizējo attīstības līmeni un vajadzības, būtiski veicina sociālekonomisko attīstību.

Zemes temperatūra dziļumā

Augsnes temperatūra dziļumā lielā mērā ir atkarīga no sezonas temperatūras izmaiņām, un šis efekts ietekmē tikai 5-30 m dziļumu atkarībā no platuma.

Augsnes temperatūras atkarība no sezonas

Augsnes temperatūras izmaiņas noteiktā dziļumā galvenokārt ietekmē gaisa temperatūras sezonālās izmaiņas.

Indeksa svārstības visa gada garumā katrai zonai, viņu pilsētai un katru gadu ir atkarīgas no tā, cik vasarā bija karsts. Piemēram:

• Taškentā vidējā vasaras temperatūra 40 cm dziļumā +31, 80 cm +29, 160 cm + 25 grādi; ziemā attiecīgi +2, +4.5, +9 (vidējā gaisa temperatūra jūlijā ir +28, janvārī +2 grādi);
• Jekaterinburgā temperatūra jau ir pilnīgi citāda: vasarā +19, +16, +13; ziemā -11,5, -9, -4 (gaisa: +19 un -16 grādi).

Mājaslapā e-boiler.ru ir dota augsnes temperatūras tabula 40, 80, 160 cm dziļumā dažām NVS pilsētām.

Noteiktā dziļumā tiek izlīdzinātas sezonālās izmaiņas, augsnes temperatūra paliek nemainīga. Tuvāk pie poliem šis slānis ar nemainīgu temperatūru ir 20-30 m dziļumā, tropos - 5-10 m.

Zemāk sāks ietekmēt radiogēnās siltuma plūsmas, t.i. radioaktīvo elementu sabrukšanas radītā dzīļu siltumenerģētika. Vidēji temperatūra, kas tuvojas Zemes centram, pieaug par 10 ° uz katru 33 m.

Augu temperatūras izmaiņu tabula 9 metru dziļumā četriem klimatiskajiem reģioniem

Krievijas klimata reģioni I - III no ziemeļiem uz dienvidiem: I - līdz 700 ziemeļiem; II - līdz 600 III - līdz 450. IV - Aizkaukāzija, Krima, Vidusāzija.

Citu rādītāju ietekme

Papildus sezonālajām siltuma un aukstuma variācijām sniega sega, gruntsūdens, mitruma un augsnes veida, insolācijas un citu apstākļu ietekme uz augsnes temperatūru ir dziļumā, bet ir grūti aprēķināt atkarību no šiem rādītājiem.

Siltumapgādes ģeotermālās siltumsūkņu sistēmas un to izmantošanas efektivitāte Krievijas klimatiskajos apstākļos

G.P. Vasilyev, zinātniskais padomnieks, OJSC INSOLAR-INVEST

Pretstatā augstas potenciālās ģeotermālās siltuma (hidrotermisko resursu) "tiešai" izmantošanai, ģeotermālās siltumsūkņu apkures sistēmu (GTTS) zemas potenciālās siltumenerģijas avota izmantošana augsnē no Zemes virszemes slāņiem ir gandrīz visur. Šobrīd pasaulē tas ir viens no dinamiskajiem jaunattīstības apgabaliem netradicionālo atjaunojamo enerģijas avotu izmantošanai.

Zemes virszemes slāņu grunts faktiski ir neierobežotas jaudas siltuma akumulators. Augsnes siltuma režīms veidojas divu galveno faktoru - saules starojuma krituma uz virsmas un radiogēnā siltuma plūsmas no Zemes interjera iedarbībā. Sezonas un dienas izmaiņas saules starojuma intensitātē un āra temperatūrā izraisa augšņu slāņu temperatūras svārstības. Ikdienas svārstību iespiešanās dziļums ārējā gaisa temperatūrā un saules starojuma intensitātes atkarībā no konkrētajiem augsnes un klimatiskajiem apstākļiem svārstās no dažiem desmitiem centimetru līdz pusotra metriem. Ārējās temperatūras sezonālo svārstību iespiešanās dziļums un negaidītā saules starojuma intensitāte parasti nepārsniedz 15-20 m.

Zem šī dziļuma esošā augsnes slāņa ("neitrālā zona") termiskais režīms veidojas siltumenerģijas ietekmē, kas nāk no Zemes interjera, un ir gandrīz neatkarīgs no āra klimata parametru sezonālās un, jo īpaši, dienas svārstības (1. att.). Pieaugot dziļumam, augsnes temperatūra palielinās arī saskaņā ar ģeotermisko gradientu (apmēram 3 ° C par katru 100 m). Radionozes siltuma plūsmas daudzums, kas nāk no Zemes interjera, atšķiras dažādās vietās. Parasti šī vērtība ir 0,05-0,12 W / m 2.

Augsnes temperatūras diagramma, atkarībā no dziļuma

Ekspluatācijā GTST precoat masīvs atrodas zonā termisko ietekmi reģistra caurulēm precoat siltummainis zemas pakāpes siltuma augsnes savākšanas sistēma (teplosbora sistēma), sakarā ar sezonas izmaiņas, kuras klimata parametriem, kā arī reibumā darbības kravu par teplosbora sistēmu parasti pakļauti atkārtotai sasalšanas un atkausēšana Šajā gadījumā, protams, mainās agregatīva mitruma stāvoklis augsnes porās un vienlaikus atrodas gan vispārējā gadījumā gan šķidrās, gan cietās un gāzveida fāzēs. Tajā pašā laikā kapilāras porainās sistēmās, kas ir siltuma savākšanas sistēmas augsnes masīvs, mitruma klātbūtne poru telpā ievērojami ietekmē siltuma pavairošanas procesu. Pareizais šīs ietekmes pārskats mūsdienās ir saistīts ar ievērojamām grūtībām, kuras galvenokārt saistītas ar skaidru priekšstatu trūkumu par cieto, šķidru un gāzveida mitruma pakāpju sadalījumu konkrētā sistēmas struktūrā. Temperatūras gradienta klātbūtnē augsnes masīvā ūdens tvaika molekulas pārvietojas uz vietām ar zemāku temperatūras potenciālu, bet tajā pašā laikā, piedaloties gravitācijas spēkiem, šķidrā fāzē notiek pretēji vērsta mitruma plūsma. Turklāt virszemes slāņu temperatūru ietekmē nokrišņu mitrums, kā arī gruntsūdeņi.

Augsnes siltuma savākšanas sistēmām kā dizaina objektam raksturīgās iezīmes jāietver arī tā dēvētajā "informatīvajā nenoteiktībā" matemātiskajos modeļos, kas apraksta šādus procesus vai, citiem vārdiem sakot, trūkst ticamas informācijas par ietekmi uz vidi (atmosfēru un augsnes masīvu) ārpus siltuma savākšanas sistēmas augsnes siltummaiņa siltuma ietekmes zonas) un to tuvināšanas ārkārtējā sarežģītība. Patiešām, ja ir iespējams sasniegt ietekmes uz āra klimata sistēmu tuvināšanu, lai gan ir grūti, taču joprojām pastāv zināmas izmaksas par "mašīnas laiku" un esošo modeļu izmantošanu (piemēram, "tipisks klimata gads"), tad problēma par atmosfēras ietekmes iekļaušanu modelī ietekme (rasa, migla, lietus, sniega utt.), kā arī termiskās ietekmes tuvināšana slāņu siltuma savākšanas sistēmas augsnes masīvam un apkārtējiem augsnes slāņiem šodien ir praktiski nešķīstoši un to var Atsevišķa pētījuma objekts. Piemēram, neliela pētījums veidošanās sūču gruntsūdeņu plūsmu, un to ātrgaitas režīmā, un nespēja iegūt ticamu informāciju par siltuma un mitruma režīma augsnes slāņos, kas atrodas zem zonā siltuma ietekmē augsnes siltummaiņa, ievērojami sarežģī uzdevumu veidot pareizu matemātisko modeli termiskā stāvokļa zemas kvalitātes siltuma savākšanas sistēmas zeme

Lai pārvarētu aprakstītās grūtības dizaina GTST var ieteikt un metodi apstiprināta prakse matemātiskajā modelēšanā termisko stāvokli siltuma augsnes savākšanas sistēmu, un metodes, veido, izstrādājot GTST mitruma fāzu pārejas uz poru telpā augsnes masu teplosbora sistēmām.

Metode sastāv apsverot būvniecību matemātiskā modeļa atšķirību starp diviem uzdevumiem: "pamata" problēmu raksturo siltuma zemes režīmā dabiskā stāvoklī (bez ietekmes uz augsnes siltummaiņa teplosbora sistēma), un problēma ir atrisināta, kas apraksta siltuma režīma precoat masīvs notekas (avotus) no karstuma. Tā rezultātā, metode ļauj iegūt risinājumu attiecībā uz jaunu funkciju, kas pārstāv kādu funkciju dzesinātāji ietekmes uz dabas termālo zemes režīmā un ir vienāds ar starpību masīva augsnes temperatūra dabiskā stāvoklī un masīva augsnes izlietnes (karstuma avotiem) - ar augsnes teploobennikom sistēmas siltuma savākšanai. Šīs metodes izmantošana siltuma režīma matemātisko modeļu izstrādē, lai savāktu zemas kvalitātes augsnes siltumu, ļāva ne tikai izvairīties no grūtībām, kas saistītas ar ārējo ietekmi uz siltuma savākšanas sistēmu, bet arī izmantot informāciju par meteoroloģisko staciju eksperimentāli iegūto augsnes dabīgo termisko režīmu. Tas ļauj uzņemt daļu no visa kompleksa faktoriem (piemēram, klātesot gruntsūdeņos, to ātrumu un termisko režīmu, struktūru un izkārtojumu slāņu augsnes, ar "siltuma" fona Zemes, nokrišņiem, fāzes transformāciju mitruma poru telpā, un vairāk), kas ievērojami ietekmē siltuma savākšanas sistēmas siltuma režīma veidošana un kopīga uzskaite, kas stingri paziņots par problēmu, ir praktiski neiespējama.

Metode vērā, izstrādājot GTST fāzu mitruma pāreju uz poru telpā augsnes masas pamatojoties uz jauno koncepciju "līdzvērtīga" zemes siltuma vadītspēju, kas tiek noteikts, aizstājot problēmu siltuma režīma saldēta ap caurulēm "ekvivalents" precoat siltummainis augsne cilindru quasistationary uzdevums zināt temperatūras lauka un to pašu robežas nosacījumi, bet ar citu "līdzvērtīgu" siltuma vadītspēju.

Vissvarīgākais uzdevums, kas jārisina ēku ģeotermālās siltumapgādes sistēmu projektēšanā, ir detalizēts būvniecības apgabala klimata enerģijas potenciāla novērtējums un, pamatojoties uz to, tiek izdarīts secinājums par to, vai ir lietderīgi un lietderīgi izmantot vienu vai otru GTTS shēmas konstrukciju. Pašreiz spēkā esošajos normatīvajos dokumentos dotie aprēķinātie klimatisko parametru rādītāji nesniedz pilnīgu ārējā klimata aprakstu, tā mainīgumu pēc mēnešiem, kā arī noteiktos gada periodos - apkures sezonā, pārkaršanas periodā utt. Tāpēc, lemjot par ģeotermālās siltuma temperatūras potenciālu apvienojot to ar citiem dabas siltuma avotiem ar zemu potenciālu, novērtējot to (avotu) temperatūras līmeni gada ciklā, ir nepieciešams piesaistīt pilnīgākus klimata datus x, iespējams samazināt, un, piemēram, Rokasgrāmatā klimata PSRS (LA: Gidrometioizdat 1-34 tilp..).

Starp mūsu rīcībā esošo klimata informāciju mums pirmām kārtām jāpievērš uzmanība:

- dati par augsnes vidējo temperatūru dažādos dziļumos;

- dati par Saules radiācijas saņemšanu uz dažādi orientētām virsmām.

Cilnē Tabulās 1-5 ir sniegti dati par vidējo ikmēneša grunts temperatūru dažādos dziļumos dažām Krievijas pilsētām. Cilnē 1 rāda vidējo ikmēneša augsnes temperatūru 23 Krievijas Federācijas pilsētās 1,6 m dziļumā, kas, šķiet, ir visnotietiskākais attiecībā uz augsnes temperatūras potenciālu un horizontālo zemes siltummaiņu ražošanas mehānismu iespējām.

Augsnes (augsnes) temperatūra un tās izplatība dziļumā,
Maskava
Maskavas apgabals

Šajā lapā mēs esam sagatavojuši aprēķinātās augsnes temperatūras vērtības vasaras periodā (Maskava) dažādām litoloģijām, blīvumam un augsnes mitrumam.
Materiāls tika sagatavots, pamatojoties uz datiem par izplūdes termometru, vidējo daudzgadīgo gaisa temperatūru un aprēķina metodēm.
Un ja jūs interesē izpratne, kā aprēķinātā temperatūra atšķiras no reālās (mērītās) temperatūras, tad šajā lapā.
Piezīme:
Vidējā gada temperatūra mainās lēnāk nekā pašreizējā, un mūsu kaimiņu punktu augsnes temperatūra ir ļoti līdzīga.

(saskaņā ar met / ct 276120)
sadaļa: Klimata rokasgrāmata

Uzmanību! Javascript ir atspējots jūsu pārlūkprogrammā!
Lai veiktu vietnes pareizu darbību, ir jāiespējo JavaScript.

Augsnes temperatūra dažādos dziļumos

Augsnes virsmas temperatūra ir tā augšējā slāņa (dažu milimetru biezuma) temperatūra, kurā nav augu valsts pārsega, labi izskrūvēta un nav iekrāsota no saules, un ziemā ar sniega segumu - sniega virsmas temperatūra. To mēra ar termometru, kas atrodas uz augsnes virsmas un sniega sega, bet termometra tvertne ir iegremdēta augsnē (sniega sega). Augstuma virsmas temperatūras mērīšana ir ļoti sarežģīta, jo termometrs nespēj noskatīties no starojuma ietekmes un rezervuāra un augsnes (sniega) starojuma īpašību atšķirības dēļ.

Novērošanas laikā tiek mērīta augsnes temperatūra ziemāju kulšanas mezgla dziļumā, un starp novērošanas laiku minimālo un maksimālo temperatūru augsnes slānī 2,5-3,5 cm dziļumā no zemes virsmas (° C) mēra ar īpašiem maksimāli pieļaujamiem termometriem.

Augsnes un augsnes temperatūra dziļumā (augsnes horizonti) ir temperatūra, ko nosaka ar termometru un citu sensoru rādījumiem noteiktos dziļumos. Meteoroloģiskajās stacijās siltajā sezonā, izmantojot TM-5 Savinova termometrus, augsnes temperatūra 5, 10, 15, 20 cm dziļumā apstrādātajās teritorijās bez veģetācijas tiek noteikta; dziļumā 20, 40, 80, 120, 160, 240 un 320 cm - dabiskā pārsega izplūdes augsnes dziļie termometri.

Augsnes temperatūrai ir būtiska ietekme uz atmosfēras termisko režīmu. Dati par augsnes temperatūru ir nepieciešami daudzu pielietojamo problēmu risināšanai: tos izmanto lauksaimniecībā, būvniecībā, ceļu un pazemes komunālo pakalpojumu darbībā, un. utt.

Augsnes siltuma režīmu nosaka siltuma pieplūdums un atkarīgs no augsnes mineraloģiskā sastāva, porainības un mitruma, kas nosaka tā siltumietilpību, siltumvadītspēju, kā arī atkarīgs no mikrolieguma, slīpuma iedarbības, veģetācijas utt.

Galvenais siltuma avots, kas nonāk augsnē, ir saules starojuma enerģija, ko absorbē virsmas slānis. Šis siltums tiek pārnests uz zemākajos slāņos, un tiek arī iztērēts gaisa sildīšanai un ūdens iztvaikošanai.

Augsnes slānis, kurā dienas un gada temperatūras svārstības tiek noteiktas atkarībā no saules starojuma pieplūduma, sauc par aktīvo vai aktīvo slāni.

Siltuma sadalījuma modeļi augsnē

Augstas virsmas temperatūras ikdienas un ikgadējās svārstības siltuma vadītspējas dēļ tiek pārvietotas uz tās dziļākiem slāņiem. Temperatūras svārstību izplatīšanās augsnē (ar homogēnu augsnes sastāvu) notiek saskaņā ar šādiem Furjē likumiem:

• Svārstības periods ar dziļumu nemainās, t.i. gan augsnes virsmā, gan visos dziļumos, intervāls starp diviem secīgiem minimumiem un temperatūras maksimumiem ir 24 stundas diennaktī un ikgadējos 12 mēnešos.

• Ja aritmētiskā progresijā dziļums palielinās, tad amplitūda samazinās eksponenciāli, t.i. ar pieaugošu dziļumu amplitūda strauji samazinās.

Augsnes slānis, kura temperatūra dienas laikā nemainās, sauc par dienas temperatūras slāni. Vidējā platuma grādos šis slānis sākas no 70-100 cm dziļuma. Pastāvīgās temperatūras slānis vidējās platuma grādos atrodas dziļāk par 15-20 m.

• Maksimālā un minimālā temperatūra dziļumā notiek vēlāk nekā augsnes virsmā. Šī novecošanās ir tieši proporcionāla dziļumam. Ikdienas maksimumi un minimumi katru 10 cm dziļumu tiek aizkavēti vidēji par 2,5-3,5 stundām, un ikgadējais dziļuma mērītājs tiek aizkavēts par 20-30 dienām.

Saskaņā ar Furjē teorētiskajiem aprēķiniem dziļums, līdz kuram izpaužas ikgadējā augsnes temperatūras izmaiņa, būtu aptuveni 19 reizes lielāks par ikdienas svārstību izpausmes dziļumu. Faktiski pastāv ievērojamas novirzes no teorētiskiem aprēķiniem, un daudzos gadījumos gada svārstību iespiešanās dziļums izrādās lielāks nekā tiek lēsts. Tas ir saistīts ar starpību augsnes mitrumā dziļumā un laikā, augsnes siltuma difūzijas izmaiņas ar dziļumu un citiem cēloņiem.

Ziemeļu platuma griezuma dziļums vidēji 25 m, vidējā platuma grādos - 15-20 m, dienvidos - aptuveni 10 m.

Siltuma izolāti

Grafiski var attēlot augsnes temperatūras ilglaicīgu novērojumu materiālus dažādos dziļumos.

Zīm. 3 - Isopleta augsnes temperatūra Sanktpēterburgā.

Šādā diagrammā augsnes temperatūra, dziļums un laiks ir saistīti. Uzzīmējot, dziļums ir novietots uz vertikālās ass, un laiku (parasti mēnešiem) uz horizontālās ass. Diagrammā ir uzzīmēta augsnes vidējā mēneša temperatūra dažādos dziļumos. Tad punktus ar tādu pašu temperatūru savieno vienmērīgas līnijas, ko sauc par termiskajiem izolātiem.

Termiski izoplēti vizuāli attēlo aktīvā augsnes slāņa temperatūru jebkurā dziļumā katrā mēnesī. Šādi grafiki tiek izmantoti, piemēram, lai noteiktu kritisko temperatūru iespiešanās dziļumu, kas sabojā augļu koku sakņu sistēmu. Šīs diagrammas tiek izmantotas arī komunālo pakalpojumu, rūpniecības un ceļu būves un meliorācijas laikā.

Saldētā slāņa biezums ir obligāti jāņem vērā, novadot notekūdeņus (caurules vai pazemes kanāls gruntsūdeņu nosusināšanai) reģenerētajos apgabalos.

Ļeņingradas apgabalā agrometeoroloģiskās stacijas un amata vietas, kurās novēroti augsnes virsmas temperatūra, atrodas Sosnovo, Tikhvin, Volosovo, Belogorka, Nikolaevskas, Lyuban, Kolpino, Kipeni un Osmino.

Zemes siltums

Kirils Degtyarevs
Maskavas Valsts universitātes zinātniskais līdzstrādnieks M. V. Lomonosova
"Zinātne un dzīvība" №9, №10 2013

Mūsu valstī, kurā ir daudz ogļūdeņražu, ģeotermiskā enerģija ir sava veida eksotisks resurss, kas, ņemot vērā pašreizējo situāciju, maz ticams, ka tā konkurēs ar naftu un gāzi. Tomēr šo alternatīvo enerģijas veidu var izmantot gandrīz visur un diezgan efektīvi.

Igora Konstantinova bildes

Ģeotermiskā enerģija ir Zemes interjera siltums. Tas ir ražots dziļumos un nonāk uz Zemes virsmas dažādās formās un ar dažādām intensitātēm.

Augšējā slāņa temperatūra galvenokārt ir atkarīga no ārējiem (eksogēniem) faktoriem - saules apgaismojuma un gaisa temperatūras. Vasarā un pēcpusdienā zeme sasilst līdz noteiktam dziļumam, un ziemā un naktī pēc gaisa temperatūras izmaiņām tas atdziest un ar dziļumu palielinās. Gaisa temperatūras ikdienas svārstību ietekme beidzas dziļumā no dažiem līdz vairākiem desmitiem centimetru. Sezonālās svārstības satver dziļākos augsnes slāņus - līdz pat desmitiem metru.

Augsnes temperatūras izmaiņas ar dziļumu

Noteiktā dziļumā - no desmitiem līdz simtiem metru - augsnes temperatūra tiek uzturēta nemainīga, kas ir vienāda ar vidējo gada gaisa temperatūru Zemes virsmā. Tas ir viegli pārliecināts par to, lejup uz pietiekami dziļu alu.

Ja vidējā gada temperatūra apgabalā ir zemāka par nulli, tas izpaužas kā mūžīgās saspēles (beztermiņa) (precīzāk, daudzgadīgs). Austrumu Sibīrijā 200-300 m augstumā sasniedz biezums, tas ir, biezums, no gadu no gada saldētas augsnes.

No konkrēta dziļuma (katram kartē esošajam punktam) Saules darbība un atmosfēra vājina tik lielā mērā, ka pirmajā vietā nonāk iekšējie faktori, un Zemes salons sasilst no iekšpuses tā, ka temperatūra sāk palielināties ar dziļumu.

Zemes dziļo slāņu uzkrāšanās galvenokārt saistīta ar tur esošo radioaktīvo elementu sabrukšanu, lai gan ir minēti arī citi siltuma avoti, piemēram, fizikāli ķīmiskie, tektoniskie procesi zemes garozas un mantijas dziļajos slāņos. Bet jebkura iemesla dēļ akmeņu un saistīto šķidro un gāzveida vielu temperatūra palielinās ar dziļumu. Šo parādību saskaras kalnračnieki - tas vienmēr ir karsts dziļajās raktuvēs. Dziļumā 1 km, trīsdesmit grādu siltums ir normāls un dziļāk temperatūra ir vēl augstāka.

Zemes virszemes siltuma plūsma, kas sasniedz Zemes virsmu, ir maza - vidēji tā jauda ir 0,03-0,05 W / m 2 vai aptuveni 350 W h / m 2 gadā. Saules siltuma plūsmas fāzē un tā apsildāmā gaisa fons ir nenovērtējama vērtība: Saule dod katru Zemes virsmas kvadrātmetru apmēram 4000 kWh gadā, tas ir, 10000 reizes vairāk (protams, tas ir vidēji ar lielu atšķirību starp polāro un ekvatorisko platumu un atkarībā no citiem klimatiskajiem un laika apstākļiem).

Termisko ūdeņu temperatūras paaugstināšanās un sausu iežu ieskaits ar dziļumu

Siltuma plūsmas nenozīmīgums no zemes dzīlēm uz virsmas uz lielākās daļas planētas ir saistīts ar iežu un ģeoloģisko iezīmju zemo siltumvadītspēju. Bet ir izņēmumi - vietās, kur siltuma plūsma ir augsta. Pirmkārt, tās ir tektonisko defektu zonas, palielināta seismiskā aktivitāte un vulkānisms, kur Zemes dzīles enerģija ir izeja. Šādām zonām ir raksturīgas termiskās anomālijas no litosfēras, šeit siltuma plūsma, kas sasniedz Zemes virsmu, var būt vairākas reizes un pat daudzkārt spēcīgākas par "parasto". Šajās zonās lielu daudzumu siltuma virsmas veic vulkānu izvirdumi un karstie ūdens avoti.

Šādas teritorijas ir vislabvēlīgākās ģeotermālās enerģijas attīstībai. Krievijas teritorijā tas ir, pirmkārt, Kamčatka, Kurilu salas un Kaukāzs.

Īslandes vulkānas Eyjafyatlayokudl izvirdums - turbulentu vulkānisko procesu ilustrācija aktīvajās tektoniskajās un vulkāniskajās zonās ar spēcīgu siltuma plūsmu no Zemes interjera

Tajā pašā laikā ģeotermiskās enerģijas attīstība ir iespējama gandrīz visur, jo temperatūras paaugstināšanās ar dziļumu ir universāla parādība, un uzdevums ir "iegūt" siltumu no dziļumiem, tāpat kā no minerāliem iegūstot izejvielas.

Vidēji temperatūra paaugstinās ar dziļumu par 2,5-3 ° C uz 100 m. Temperatūras starpības starp diviem punktiem, kas atrodas dažādos dziļumos, līdz to dziļuma starpībai starp tiem sauc par ģeotermisko gradientu.

Atgriešanās vērtība ir ģeotermiskā stadija vai dziļuma intervāls, kur temperatūra paaugstinās par 1 ° C.

Jo augstāks ir gradients un, attiecīgi, jo zemāks ir līmenis, jo tuvāk Zemes dziļuma siltums tuvojas virsmai, un daudzsološāka vieta ir ģeotermālās enerģijas attīstībai.

Dažādās teritorijās, atkarībā no ģeoloģiskās struktūras un citiem reģionāliem un vietējiem apstākļiem, temperatūras paaugstināšanās ātrums ar dziļumu var ievērojami atšķirties. Zemes mērogā ģeotermisko slīpumu un pakāpju svārstības sasniedz 25 reizes. Piemēram, Oregonā (ASV) gradients ir 150 ° C uz 1 km, bet Dienvidāfrikā - par 6 ° C uz 1 km.

Temperatūras izmaiņas ar dziļumu dažādos reģionos

Jautājums ir, kāda ir temperatūra lielā dziļumā - 5, 10 km un vairāk? Ja tendence turpināsies, temperatūrai 10 km dziļumā vajadzētu būt vidēji 250-300 ° C. To vairāk vai mazāk apstiprina tiešie novērojumi īpaši dziļajās urbās, lai gan situācija ir daudz sarežģītāka nekā lineāra temperatūras paaugstināšanās.

Piemēram, Kolas ultra-dziļajā purvā, kas izurbtas Baltijas Kristāla aizsargā, temperatūra 3 km dziļumā mainās ar ātrumu 10 ° C / 1 km, un tad ģeotermiskais gradients kļūst 2-2,5 reizes lielāks. 7 km dziļumā temperatūra jau tika noteikta 120 ° C temperatūrā, 10 km - 180 ° C temperatūrā un 12 km - 220 ° C temperatūrā.

Vēl viens piemērs ir labi novietots Ziemeļjūrā, kur 500 m dziļumā temperatūra ir 42 ° C, 1,5 km - 70 ° C, 2 km - 80 ° C, 3 km - 108 ° C temperatūrā.

Tiek pieņemts, ka ģeotermiskais gradients samazinās no 20-30 km dziļuma: 100 km dziļumā aplēstās temperatūras apmēram 1300-1500 ° C, 400 km dziļumā ir 1600 ° C, un Zemes dziļumā (vairāk nekā 6000 km dziļumā) - 4000-5000 ° C.

Uz dziļumiem līdz 10-12 km, temperatūra tiek mērīta caur urbumiem; ja tie nav, to nosaka netiešās pazīmes, kā arī lielākā dziļumā. Šādas netiešas pazīmes var būt seismisko viļņu caurplūšanas raksturs vai ielejamās lavas temperatūra.

Tomēr attiecībā uz ģeotermisko enerģiju dati par temperatūru dziļumā, kas pārsniedz 10 km, vēl nav praktiski nozīmīgi.

Daudzu kilometru dziļumā daudz siltuma, bet kā to pacelt? Dažreiz šī problēma mums tiek atrisināta ar dabas palīdzību, izmantojot dabisku dzesēšanas šķidruma - siltos termiskos ūdeņus, kas nonāk uz virsmas vai parādās mums pieejamā dziļumā. Dažos gadījumos ūdens dziļumos tiek uzsildīts līdz tvaika stāvoklim.

Nav stingras termina "termālie ūdeņi" definīcija. Parasti tie ir karsti pazemes ūdeņi šķidrā stāvoklī vai tvaika formā, ieskaitot tos, kas parādās Zemes virsmā ar temperatūru virs 20 ° C, kas parasti ir augstāka par gaisa temperatūru.

Gruntsūdeņu, tvaika, tvaika un ūdens maisījumu siltums ir hidrotermiskā enerģija. Attiecīgi enerģiju, kas balstīta uz tā izmantošanu, sauc par hidrotermālo.

Situācija ir sarežģītāka, siltumenerģijas iegūšana tieši no sausajām klintīm - petrotermālā enerģija, jo īpaši tāpēc, ka relatīvi augstās temperatūras parasti sākas no vairāku kilometru dziļumiem.

Krievijas teritorijā petrotermiskās enerģijas potenciāls ir simtkārt lielāks nekā hidrotermālās enerģijas potenciāls - attiecīgi 3500 un 35 triljoni tonnu standarta degvielas. Tas ir diezgan dabiski - Zemes dziļums ir visur, un termālie ūdeņi tiek atklāti lokāli. Tomēr acīmredzamu tehnisku problēmu dēļ termālo ūdeni pašlaik izmanto siltuma un elektroenerģijas ražošanai.

Ūdeņi ar temperatūru no 20-30 līdz 100 ° C ir piemēroti apkurei, temperatūrai no 150 ° C un augstāka, kā arī elektroenerģijas ražošanai ģeotermālās spēkstacijās.

Kopumā ģeotermiskie resursi Krievijā degvielas tonnās vai kādā citā enerģijas mērvienībā ir apmēram 10 reizes lielāki par fosilā kurināmā rezervēm.

Ģeotermisko resursu sadalījums Krievijas teritorijā. Pēc ekspertu domām, ģeotermiskās enerģijas rezerves ir vairākas reizes lielākas nekā fosilā kurināmā enerģijas rezerves. Saskaņā ar asociācijas "Ģeotermālās enerģijas sabiedrība"

Teorētiski tikai ģeotermālā enerģija varētu pilnībā apmierināt valsts vajadzības pēc enerģijas. Praktiski šobrīd lielākajā daļā tās teritorijas nav tehniski un ekonomiski iemeslu dēļ.

Pasaulē ģeotermālās enerģijas izmantošana visbiežāk ir saistīta ar Islandi, valsti, kas atrodas Mid-Atlantic Ridge ziemeļu galā, ārkārtīgi aktīvajā tektoniskajā un vulkāniskajā zonā. Iespējams, visi atceras spēcīgo Eyjafjallajökull vulkāna izvirdumu 2010. gadā.

Ģeotermālo spēkstaciju uzstādītā jauda pasaulē, MW

Pateicoties šai ģeoloģiskajai īpatnībai, Īslandei ir milzīgas ģeotermālās enerģijas rezerves, tostarp karstie avoti, kas nonāk Zemes virsotnē un pat peldējas ģezeru veidā.

Islandē pašlaik vairāk nekā 60% no patērētās enerģijas tiek ņemti no Zemes. Ietverot ģeotermālo avotu rēķina, tiek nodrošināta 90% apkures un 30% elektroenerģijas ražošanas. Mēs piebilstam, ka pārējā elektroenerģija valstī tiek ražota hidroelektrostacijās, tas ir, arī izmantojot atjaunojamo enerģijas avotu, pateicoties kuru Islande izskatās kā sava veida globālais vides standarts.

Ģeotermiskās enerģijas "piesprādzēšana" divdesmitajā gadsimtā ievērojami palīdzēja Islandei ekonomiski. Līdz pagājušā gadsimta vidum tā bija ļoti nabadzīga valsts, tagad ieņem pirmo vietu pasaulē ar uzstādīto jaudu un ģeotermālās enerģijas ražošanu uz vienu iedzīvotāju un ir desmitā vietā ģeotermālo spēkstaciju uzstādīto jaudu absolūtā vērtībā. Tomēr tās iedzīvotāju skaits ir tikai 300 tūkstoši cilvēku, kas vienkāršo uzdevumu pāriet uz videi draudzīgiem enerģijas avotiem: tās vajadzības parasti ir mazas.

Neatkarīgi no Islandes, lielais īpatsvars ģeotermālās enerģijas kopējo līdzsvaru elektroenerģijas ražošanai tiek sniegta Jaunzēlandē un salu valstīm Dienvidaustrumu Āzijā (Filipīnās un Indonēzijā), Centrālamerikā un Austrumāfrikā, apgabalā, kas arī ir raksturīgs augstu seismisko un vulkānisko aktivitāti. Ģeotermālā enerģija šīm valstīm, ņemot vērā to pašreizējo attīstības līmeni un vajadzības, būtiski veicina sociālekonomisko attīstību.

Ģeotermālās enerģijas izmantošanai ir ļoti ilga vēsture. Viens no pirmajiem pazīstamiem piemēriem ir Itālija, vieta Toskānas provincē, ko tagad sauc par Larderello, kur 19. gadsimta sākumā enerģētikā tika izmantoti vietēji karstie termālie ūdeņi, kas dabiski izkausēti vai iegūti no seklajām akām.

Savācējs siltuma borona ūdens savākšanai Larderello (Itālija) XIX gs. Pirmajā pusē

Šeit iegūts ūdens no pazemes avotiem, bagātu ar bora, lai iegūtu borskābi. Sākotnēji šī skābe tika iegūta, iztvaicējot dzelzs katlos, un parastā koksne no tuvumā esošiem mežiem tika uztverta kā degviela, bet 1827. gadā Francesco Larderel izveidoja sistēmu, kas strādāja pie paša ūdens siltuma. Vienlaikus dabisko ūdens tvaiku enerģija sāka izmantot urbšanas platformu darbībai, bet 20. gadsimta sākumā - un vietējo māju un siltumnīcu apkurei. Tur, Larderello, 1904. gadā termiskā ūdens tvaiks kļuva par enerģijas avotu elektroenerģijas ražošanai.

Motoru un invertoru, ko 1904.gadā izmantoja Larderello pirmajā ģeotermālās enerģijas ražošanas eksperimentā

Itālijas piemērs 19. gadsimta beigās - 20. gadsimta sākumā sekoja arī citām valstīm. Piemēram, 1892. gadā termiskos ūdeņus vispirms izmantoja vietējai apkurei Amerikas Savienotajās Valstīs (Boisē, Aidaho), 1919. gadā Japānā un 1928. gadā Islandē.

ASV pirmā hidrotermālā spēkstacija 1930. gadu sākumā parādījās Kalifornijā, 1958. gadā Jaunzēlandē, 1959. gadā Meksikā, Krievijā (pasaulē pirmajā bināro GeoPP) 1965. gadā.

Vecais princips jaunā avotā

Elektroenerģijas ražošanai nepieciešama hidroakumulācijas augstāka temperatūra nekā apkurei - vairāk nekā 150 ° C. Ģeotermālās spēkstacijas darbības princips (GeoPP) ir līdzīgs tradicionālās termoelektrostacijas (TPP) ekspluatācijas principam. Būtībā ģeotermālā spēkstacija ir sava veida termoelektrostacija.

Siltuma elektrostacijas shematiska shēma

TPP, kā parasti, darbojas kā galvenais enerģijas avots ogles, gāze vai mazuts, un ūdens tvaiki darbojas kā darba vide. Degviela, sadedzinot, uzsilda ūdeni tvaika stāvoklī, kas pagrieza tvaika turbīnu, un tas ģenerē elektrību.

Starp GeoPP atšķirība ir tāda, ka primārais enerģijas avots šeit ir Zemes interjera siltums, un tvaika formā esošais darba šķidrums "gatava" formā tieši ieslēdzas no elektroģeneratora turbīnas lāpstiņām tieši no ražošanas bloka.

GeoPP ir trīs galvenās darba shēmas: tieša, izmantojot sauso (ģeotermisko) tvaiku; netiešs, pamatojoties uz hidrotermālo ūdeni un jauktu vai bināro.

Viena vai otrā režīma izmantošana ir atkarīga no agregācijas stāvokļa un enerģijas nesēja temperatūras.

Visvienkāršākā un tādēļ pirmā no apgūtajām shēmām ir taisna līnija, kurā tvaiks, kas nāk no urbuma, tiek nodots tieši caur turbīnu. Pirmā pasaulē GeoPP Larderello 1904. gadā strādāja sausā pārī.

ĢeoPP darbības princips uz sausa tvaika. Ģeotermālā tvaika, kas nāk no ražošanas siltuma, tiek nodots tieši caur tvaika turbīnu. Vienkāršākais no esošajām shēmām GeoES

GeoPP ar netiešo darba shēmu mūsdienās ir visizplatītākais. Tie izmanto karstu pazemes ūdeni, kas augsts spiedienā tiek ievadīts iztvaicētājā, kur daļa no tā iztvaicējas, un rezultātā tvaiks pārvērš turbīnu. Dažos gadījumos, lai iztīrītu ģeotermisko ūdeni un tvaiku no agresīviem savienojumiem, ir nepieciešamas papildu ierīces un ķēdes.

ĢeoPP darbības princips ar netiešo shēmu. Karstā pazemes ūdens no ražošanas urbuma tiek sūknēts uz iztvaicētāju, un iegūtais tvaiks tiek novadīts uz turbīnu

Izplūdes tvaiks ieplūst injekcijas šūnā vai tiek izmantots telpu apkurei, šajā gadījumā princips ir tāds pats kā koģenerācijas stacijas ekspluatācijas laikā.

Uz bināro ģeoPP karsto termālo ūdeni mijiedarbojas ar citu šķidrumu, veicot darba šķidruma funkcijas ar zemāku viršanas temperatūru. Abi šķidrumi tiek izvadīti caur siltummaini, kur termiskais ūdens iztvaiko darba šķidrumu, kura tvaiki pārvērš turbīnu.

Binārā GeoPP darbības princips. Karstā siltā ūdens mijiedarbojas ar citu šķidrumu, veicot darba šķidruma funkcijas un ar zemāku viršanas temperatūru. Abi šķidrumi tiek izvadīti caur siltummaini, kur termiskais ūdens iztvaicē darba šķidrumu, kura tvaiki savukārt pagriež turbīnu

Šī sistēma ir slēgta, kas atrisina emisiju problēmu atmosfērā. Bez tam, darba šķidrumi ar relatīvi zemu viršanas temperatūru ļauj izmantot ne tik karstos termiskos ūdeņus kā primāro enerģijas avotu.

Visās trīs shēmās tiek izmantots hidrotermālais avots, bet elektroenerģiju var izmantot arī petrotermālo enerģiju.

Šajā gadījumā shematiska shēma ir diezgan vienkārša. Ir nepieciešams urbt divas savstarpēji savienotas akas - injekcijas un ražošanu. Ūdens tiek iesūknēts injekcijas labi. Dziļumā tas tiek uzkarsēts, tad uzkarsētā ūdens vai tvaika, kas rodas spēcīgas apsildes rezultātā, uz virsmas tiek piegādāts caur ražošanas kameru. Turklāt tas viss ir atkarīgs no tā, kā tiek izmantota petrotermatiskā enerģija - apkurei vai elektroenerģijas ražošanai. Iespējama aizvērta cilpa ar izplūdes tvaika un ūdens injekciju atpakaļ injekcijas šļircē vai citā apglabāšanas metodē.

Petrotermiskās sistēmas shēma. Sistēma ir balstīta uz temperatūras gradienta izmantošanu starp zemes virsmu un tās dzīlēm, kur temperatūra ir augstāka. Ūdens no virsmas tiek iesūknēts injekcijas šahtā un tiek uzkarsēts dziļumā, pēc tam apkures ūdens vai tvaika, kas rodas apkures rezultātā, tiek piegādāts uz virsmas caur ražošanas jaudu.

Šādas sistēmas trūkums ir acīmredzams: lai iegūtu pietiekami augstu darba šķidruma temperatūru, urbumus nepieciešams urbt uz lielu dziļumu. Un tas ir nopietnas izmaksas un risks, ka siltuma zudumi būs lieli, ja šķidrums virzās uz augšu. Tāpēc petrotermiskās sistēmas joprojām ir retāk sastopamas nekā hidrotermiskās sistēmas, lai arī petrotermiskās enerģijas potenciāls ir daudz lielāks.

Pašlaik līderis tā saukto petrotermisko asinsrites sistēmu (DSP) izveidē ir Austrālija. Turklāt šis ģeotermālās enerģijas virziens aktīvi attīstās ASV, Šveicē, Lielbritānijā un Japānā.

Lorda Kelvina dāvana

Fiziķis Viljams Thompsons (viņš ir Kungs Kelvins) siltuma sūkņa izgudrojums 1852. gadā nodrošināja cilvēcei reālu iespēju izmantot zemu augsnes slāņu zemu siltumu. Siltumsūkņu sistēma, vai, kā to izsauca Thompson, siltuma reizinātājs, ir balstīta uz fizisko procesu, kad siltums tiek pārnests no vides uz dzesētājvielu. Patiesībā tas izmanto tādu pašu principu kā petrotermiskajās sistēmās. Atšķirība ir siltuma avotā, saistībā ar kuru var rasties terminoloģisks jautājums: kādā mērā siltumsūkni var uzskatīt par ģeotermālo sistēmu? Fakts ir tāds, ka augšējos slāņos - desmitiem līdz simtiem metru dziļumā, klintis un to saturošie šķidrumi tiek sildīti ne no zemes dziļas siltuma, ne no saules. Tādējādi šajā gadījumā saule ir galvenais siltuma avots, lai gan tā tiek ņemta no zemes, tāpat kā ģeotermālajās sistēmās.

Ledusskapja un siltumsūkņa shematiska shēma: 1 - kondensators; 2 - droseles (spiediena regulators); 3 - iztvaicētājs; 4 - kompresors

Siltumsūkņa darbība balstās uz augsnes sildīšanas un atdzesēšanas ilgumu, salīdzinot ar atmosfēru, kā rezultātā temperatūras gradients starp virsmu un dziļākiem slāņiem saglabā siltumu pat ziemā tāpat kā ūdens rezervuāros. Galvenais siltumsūkņu mērķis ir telpu apsilde. Būtībā tas ir "ledusskapis otrādi". Gan siltumsūknis, gan ledusskapis mijiedarbojas ar trim komponentiem: iekšējo vidi (pirmajā gadījumā ir apsildāma istaba, otrajā - atdzesēta ledusskapja kamera), ārējā vide - enerģijas avots un dzesējošais līdzeklis (dzesējošais līdzeklis), arī siltuma pārneses iekārta, kas nodrošina siltuma padevi vai aukstā laikā

Ledusskapja loma ir viela ar zemu viršanas temperatūru, kas ļauj siltumenerģiju ņemt no tāda avota, kas ir pat relatīvi zemā temperatūrā.

Ledusskapī šķidrais dzesējošais līdzeklis caur droseli (spiediena regulators) nonāk iztvaicētājā, kur šķidruma iztvaikošanas dēļ straujas spiediena samazināšanās dēļ. Iztvaikošana ir endotermisks process, kas prasa siltuma absorbciju no ārpuses. Rezultātā tiek atdalīta iztvaicētāja iekšējo sienu siltums, kas nodrošina dzesēšanas efektu ledusskapī. Papildus iztvaicētājam dzesētājvielu iesūc kompresorā, kur tas atgriežas šķidrā agregācijas stāvoklī. Šis ir atgriezeniskais process, kas noved pie siltuma izdalīšanas ārējai videi. Parasti tas tiek iemests telpā, un ledusskapja aizmugure ir salīdzinoši silta.

Siltumsūknis darbojas gandrīz tādā pašā veidā, ar atšķirību, ka siltums tiek ņemts no ārējās vides un caur iztvaicētāju nonāk iekšējā vidē - telpu apkures sistēmā.

Reālā siltumsūknē ūdens tiek uzkarsēts, iet caur ārējo ķēdi, novieto zemē vai ūdenī, pēc tam ieiet iztvaicētājā.

Iztvaicētājā siltums tiek pārnests uz iekšējo ķēdi, kas piepildīts ar zemas viršanas temperatūras dzesējošo vielu, kas, izejot caur iztvaicētāju, mainās no šķidruma uz gāzveida stāvokli, ņemot siltumu.

Pēc tam gāzveida dzesējošais līdzeklis nonāk kompresorā, kur to saspiež ar augstu spiedienu un temperatūru, un ieplūst kondensatorā, kur siltums tiek apmainīts starp karsto gāzi un dzesēšanas šķidrumu no apkures sistēmas.

Kompresora darbināšanai nepieciešama elektroenerģija, tomēr transformācijas koeficients (patērētās un radītās enerģijas attiecība) mūsdienu sistēmās ir pietiekami augsts, lai nodrošinātu to efektivitāti.

Pašlaik siltuma sūkņi tiek plaši izmantoti telpu apkurei, galvenokārt ekonomiski attīstītajās valstīs.

Ekoloģiski pareiza enerģija

Ģeotermālā enerģija tiek uzskatīta par videi draudzīgu, kas parasti ir patiesība. Pirmkārt, tas izmanto atjaunojamu un praktiski neizsīkstošu resursu. Atšķirībā no ogļūdeņražu enerģijas, ģeotermālajai enerģijai nav vajadzīgas lielas platības, atšķirībā no lielām hidroelektrostacijām vai vēja ģeneratoru fermām, un tā nepiesārņo atmosfēru. Vidēji GeoPP aizņem 400 m 2 1 GW saražotās elektroenerģijas. Piemēram, tāds pats indikators kā ogļu spēkstacijās ir 3600 m 2. GeoPP ekoloģiskās priekšrocības ietver arī zemu ūdens patēriņu - 20 litrus saldūdens uz 1 kW, savukārt TPP un AES ir nepieciešami apmēram 1000 litri. Jāatzīmē, ka šie ir vidējie "GeoPP" vides rādītāji.

Bet vēl joprojām ir negatīvas blakusparādības. To vidū visbiežāk sastopams troksnis, atmosfēras termiskais piesārņojums un ūdens un augsnes ķīmiskais piesārņojums, kā arī cieto atkritumu veidošanās.

Galvenais vides ķīmiskā piesārņojuma avots ir faktiskais termiskais ūdens (ar augstu temperatūru un mineralizāciju), kas bieži satur lielu daudzumu toksisku savienojumu, un tāpēc rodas problēmas ar notekūdeņu un bīstamu vielu iznīcināšanu.

Ģeotermālās enerģijas negatīvo ietekmi var izsekot vairākos posmos, sākot ar urbumu urbšanu. Šeit rodas tādas pašas briesmas kā jebkura urbuma urbšanas laikā: zemes seguma iznīcināšana, augsnes un gruntsūdeņu piesārņošana.

GeoES ekspluatācijas stadijā joprojām pastāv vides piesārņojuma problēmas. Siltuma šķidrumi - ūdens un tvaika - parasti satur oglekļa dioksīdu (CO₂), sēra sulfīds (H₂S), amonjaks (NH₃), metāns (CH₄), galda sāls (NaCl), bors (B), arsēns (As), dzīvsudrabs (Hg). Kad emisijas nonāk vidē, tās kļūst par piesārņojuma avotiem. Turklāt agresīvā ķīmiskā vide var radīt korozijas bojājumus ģeotermisko spēkstaciju struktūrās.

Tajā pašā laikā piesārņotāju emisijas GeoPP vidē ir zemākas nekā TPP. Piemēram, ogļskābās gāzes emisija uz saražotās elektroenerģijas kilovatstundu ir līdz 380 g GeoPP, 1042 g akmeņoglēm kurināmās termoelektrostacijas, 906 g degviela un 453 g gāzes termoelektrostacijās.

Rodas jautājums: ko darīt ar notekūdeņiem? Ar zemu sāļumu pēc dzesēšanas to var izvadīt virszemes ūdeņos. Vēl viens veids ir to iesūknēt atpakaļ ūdens nesējslānī caur injekcijas atveri, ko pašlaik vislabāk un izdevīgi izmanto.

Termiskā ūdens ieguve no ūdens slāņiem (kā arī sūknēšana no parastā ūdens) var izraisīt nosēšanās un zemes pārvietošanos, citas ģeoloģisko slāņu deformācijas, mikroelementu kūdras. Parasti šādu parādību varbūtība ir neliela, lai gan ir reģistrēti atsevišķi gadījumi (piemēram, GeoPP Staufen im Breisgau Vācijā).

Jāuzsver, ka lielākā daļa GeoPP atrodas salīdzinoši mazapdzīvotos apgabalos un trešās pasaules valstīs, kur vides prasības ir mazāk stingras nekā attīstītajās valstīs. Turklāt pašlaik ģeoPP skaits un to kapacitāte ir relatīvi nelieli. Ar plašāku ģeotermālās enerģijas attīstību var palielināties un palielināties vides riski.

Cik daudz ir Zemes enerģija?

Investīciju izmaksas ģeotermālo sistēmu būvniecībai ir ļoti atšķirīgas - no $ 200 līdz $ 5000 par 1 kW uzstādīto jaudu, tas ir, lētākais varianti ir salīdzināmi ar termoelektrostacijas celtniecības izmaksām. Tās galvenokārt ir atkarīgas no termisko ūdeņu rašanās apstākļiem, to sastāva, sistēmas konstrukcijas. Urbšana dziļāk, izveidojot slēgtu sistēmu ar divām akām, nepieciešamība pēc ūdens attīrīšanas var palielināt izmaksas.

Piemēram, investīcijas petrotermiskās asinsrites sistēmas (PDS) izveidē tiek lēstas 1,6-4 tūkst. Dolāru par 1 kW uzstādīto jaudu, kas pārsniedz kodolspēkstacijas būvniecības izmaksas un ir pielīdzināma vēja un saules elektrostaciju celtniecības izmaksām.

Geotermiskās elektrostacijas acīmredzamā ekonomiskā priekšrocība ir bezmaksas enerģijas nesējs. Salīdzinājumam, ekspluatācijas TPP vai AES izmaksu struktūrā degviela veido 50-80% vai pat vairāk, atkarībā no pašreizējām enerģijas cenām. Šī ir vēl viena ģeotermiskās sistēmas priekšrocība: darbības izmaksas ir stabilākas un prognozējamākas, jo tās nav atkarīgas no enerģijas cenu ārējiem nosacījumiem. Parasti ģeotermālās spēkstacijas ekspluatācijas izmaksas tiek lēstas 2-10 centi (60 kapeikas - 3 rubļi) par 1 kWh produkcijas.

Otrs lielākais (pēc enerģijas pārvadātāja) (un diezgan būtisks) izdevumu postenis parasti ir stacijas personāla alga, kas var būtiski atšķirties dažādās valstīs un reģionos.

Vidēji 1 kWh ģeotermiskās enerģijas izmaksas ir salīdzināmas ar TPP izmaksām (Krievijas apstākļos tas ir aptuveni 1 rublis / 1 kWh) un desmit reizes lielāks nekā elektroenerģijas ražošanas izmaksas hidroelektrostacijās (5-10 kapeikas / 1 kWh )

Lielu izmaksu iemesls ir tas, ka ģeotermālajai elektrostacijai, atšķirībā no siltuma un hidrauliskās spēkstacijas, ir salīdzinoši maza jauda. Turklāt ir nepieciešams salīdzināt sistēmas, kas atrodas vienā un tajā pašā reģionā un ar līdzīgiem nosacījumiem. Piemēram, Kamčatkos, pēc ekspertu domām, 1 kWh ģeotermiskās elektroenerģijas izmaksas ir 2-3 reizes mazākas nekā elektroenerģijai, kas saražota vietējās termoelektrostacijās.

Piemēram, ģeotermālās sistēmas ekonomiskās efektivitātes rādītāji ir atkarīgi no tā, vai ir nepieciešams utilizēt notekūdeņus un kādā veidā tas tiek darīts, vai resursu kombinēta izmantošana ir iespējama. Tādējādi ķīmiskie elementi un savienojumi, kas iegūti no termiskā ūdens, var radīt papildu ienākumus. Atgādināsim Larderello piemēru: ķīmiskā ražošana bija primāra, un ģeotermālās enerģijas izmantošana sākotnēji bija palīgdarbības veids.

Ģeotermālā enerģija uz priekšu

Ģeotermiskā enerģija attīstās nedaudz savādāk nekā vēja un saules enerģija. Šobrīd tas lielā mērā ir atkarīgs no paša resursa rakstura, kas ļoti atšķiras atkarībā no reģiona, un vislielākās koncentrācijas ir saistītas ar šaurām ģeotermisko anomāliju zonām, kuras parasti saistītas ar tektonisko defektu un vulkāna zonām.

Turklāt ģeotermiskā enerģija ir mazāk tehnoloģiski ietilpīga salīdzinājumā ar vēju un vēl jo vairāk ar saules enerģiju: ģeotermisko staciju sistēmas ir diezgan vienkārši.

Pasaules elektroenerģijas ražošanas kopējā struktūrā ģeotermiskais komponents veido mazāk nekā 1%, bet dažos reģionos un valstīs tā daļa sasniedz 25-30%. Ģeoloģisko apstākļu dēļ ievērojama daļa no ģeotermālās enerģijas objektiem ir koncentrēta trešās pasaules valstīs, kur izceļas trīs visizplatītākās nozares - Dienvidaustrumu Āzijas, Centrālamerikas un Austrumāfrikas salas. Pirmie divi reģioni ir iekļauti Klusā okeāna "Zemes liesās jostas", trešais ir saistīts ar Austrumāfrikas riftiem. Visticamāk, šajās jostās turpinās attīstīties ģeotermālā enerģija. Attālāka perspektīva ir petrotermiskās enerģijas attīstība, izmantojot siltumu no zemes slāņiem, kas atrodas vairāku kilometru dziļumā. Tas ir gandrīz vispārējs kopīgs resurss, bet tā iegūšana prasa lielas izmaksas, tāpēc petrotermiskā enerģija attīstās galvenokārt ekonomiski un tehnoloģiski spēcīgākajās valstīs.

Kopumā ņemot vērā ģeotermisko resursu plašo izplatību un pieņemamu vides drošības līmeni, ir pamats uzskatīt, ka ģeotermālajai enerģijai ir labas attīstības perspektīvas. It īpaši pieaug tradicionālo enerģijas avotu trūkuma draudi un cenu paaugstināšanās.

No Kamčatkas līdz Kaukāzam

Krievijā ģeotermālās enerģijas attīstībai ir diezgan ilga vēsture, un vairākās pozīcijās mēs esam vieni no pasaules līderiem, lai gan ģeotermālās enerģijas īpatsvars milzīgās valsts kopējā enerģijas bilancē joprojām ir nenozīmīgs.

Divi reģioni kļuva par ģeotermālās enerģijas attīstības pionieriem un centriem Krievijā - Kamčatkos un Ziemeļkaukāzā, un, ja pirmajā gadījumā mēs runājam galvenokārt par elektroenerģiju, otrajā - termiskā ūdens siltuma enerģijas izmantošanai.

Ziemeļkaukāzā - Krasnodaras teritorijā, Čečenijā, Dagestānā - termisko ūdeņu siltums enerģijas vajadzībām tika izmantots pat pirms Otrā pasaules kara. Laikā no 1980. līdz 1990. gadam ģeotermālās enerģijas attīstība reģionā acīmredzamu iemeslu dēļ ir apstājusies un vēl nav izkļuvusi no stagnācijas. Tomēr ģeotermālā ūdens apgāde Ziemeļkaukāzā nodrošina apmēram 500 tūkstošus cilvēku ar siltumu, un, piemēram, Labinskas pilsēta Krasnodaras teritorijā ar 60 tūkstošu iedzīvotāju ir pilnīgi apsildāma ar ģeotermiskajiem ūdeņiem.

Kamčatkā ģeotermālās enerģijas vēsture galvenokārt saistīta ar GeoPP būvniecību. Pirmais no tiem, joprojām darbojas Pauzhetskaya un Paratunskaya stacijas, tika uzcelta 1965-1967, savukārt Paratunskaya GeoPP ar jaudu 600 kW kļuva par pirmo staciju pasaulē ar divkāršu ciklu. Tā bija padomju zinātnieku S. S. Kutateladze un A. M. Rozenfelde no SBRAS termiskās fizikas institūta, kas 1965. gadā saņēma autora apliecību par elektroenerģijas ieguvi no ūdens ar temperatūru 70 ° C. Šī tehnoloģija vēlāk kļuva par prototipu vairāk nekā 400 bināro GeoPP pasaulē.

Pauzhetskaya GeoPP jauda, ​​kuru pasūtīja 1966. gadā, sākotnēji bija 5 MW, un pēc tam tika palielināta līdz 12 MW. Pašlaik stacija veido bināro vienību, kas palielinās tā jaudu vēl par 2,5 MW.

Ģeotermālās enerģijas attīstību PSRS un Krievijā traucēja tradicionālo enerģijas avotu - naftas, gāzes, ogļu - pieejamība, bet nekad netika pārtraukta. Pašlaik lielākās ģeotermālās enerģijas iekārtas ir Verkhne-Mutnovskaya GeoPP ar kopējo jaudu 12 MW spēkstacijas, kas tika nodota ekspluatācijā 1999. gadā, un Mutnovskaya GeoPP ar jaudu 50 MW (2002).

Mutnovskaya un Verkhne-Mutnovskaya GeoPP ir unikāli objekti ne tikai Krievijai, bet arī globālā mērogā. Stacijas atrodas Mutnovska vulkānā, 800 m augstumā virs jūras līmeņa, un darbojas ekstremālos klimatiskos apstākļos, kur 9-10 mēneši gadā ir ziema. Mutovska ĢeoPP aprīkojums, kas šobrīd ir viens no vismodernākajiem pasaulē, ir pilnībā izveidots iekšzemes enerģētikas uzņēmumos.

Pašlaik Mutnov staciju daļa Centrālās Kamčatkas enerģētikas centra kopējā enerģijas patēriņa struktūrā ir 40%. Turpmākajos gados ir plānots palielināt jaudu.

Mutnovskaya GeoPP uz Kamčatkas. 2011. gada beigās rūpnīcas uzstādītā jauda bija 50 MW, bet plānots to palielināt līdz 80 MW. Foto no Tatjana Korobkova (Maskavas Valsts universitātes Ģeogrāfijas nodaļas NILE RES no MV Lomonosova vārda)

Atsevišķi vajadzētu teikt par Krievijas petrotermisko attīstību. Mums vēl nav lielu PBP, bet ir uzlabotas urbšanas tehnoloģijas lielākā dziļumā (apmēram 10 km), kuriem pasaulē nav analogu. To turpmākā attīstība ļaus krasi samazināt petrotermisko sistēmu radīšanas izmaksas. Šo tehnoloģiju un projektu izstrādātāji ir N. A. Gnatuss, M. D. Khutorskijs (Krievu Zinātņu akadēmijas Ģeoloģijas institūts), A. S. Nekrasovs (Krievijas Zinātņu akadēmijas Ekonomikas prognozēšanas institūts) un Kalugas turbīnas darbnīcu speciālisti. Tagad petrotermiskās cirkulācijas sistēmas projekts Krievijā ir eksperimenta stadijā.

Ģeotermiskās enerģijas perspektīvas Krievijā ir relatīvi atturīgas: patlaban potenciāls ir diezgan liels, un tradicionālās enerģijas pozīcijas ir spēcīgas. Vienlaikus vairākās nomaļās valsts teritorijās ģeotermiskās enerģijas izmantošana ir ekonomiski rentabla un pieprasīta tieši tagad. Tās ir teritorijas ar augstu ģeogrāzijas potenciālu (Čukotka, Kamčatka, Kuriles - krievu Klusā okeāna daļa "ugunīgā Zemes josta", dienvidu Sibīrijas un Kaukāza kalni) un vienlaikus attālināti un no centrālās elektroapgādes.

Iespējams, ka tuvākajās desmitgadēs ģeotermālā enerģija mūsu valstī attīstīsies tieši šādos reģionos.