Qaysi chuqurlikda harorat qanday. Tuproqli vertikal kollektorlar. Quduqning kerakli chuqurligini hisoblash

Poytaxt issiqxonalarini qurishda eng yaxshi, oqilona usullardan biri er osti termos issiqxonasi hisoblanadi.
Issiqxona qurilmasida chuqurlikdagi er haroratining doimiyligi haqidagi ushbu faktdan foydalanish sovuq mavsumda isitish xarajatlarini sezilarli darajada tejash imkonini beradi, parvarish qilishni osonlashtiradi va mikroiqlimni yanada barqaror qiladi..
Bunday issiqxona eng achchiq sovuqlarda ishlaydi, sabzavot ishlab chiqarishga, butun yil davomida gullarni etishtirishga imkon beradi.
To'g'ri jihozlangan ko'milgan issiqxona issiqlikni yaxshi ko'radigan janubiy ekinlarni o'stirishga imkon beradi. Amalda hech qanday cheklovlar yo'q. Issiqxonada tsitrus mevalari va hatto ananaslar ajoyib his qilishlari mumkin.
Ammo amalda hamma narsa to'g'ri ishlashi uchun er osti issiqxonalari qurilgan vaqt sinovidan o'tgan texnologiyalarga rioya qilish kerak. Axir, bu g'oya yangi emas, hatto podshoh davrida ham Rossiyada ko'milgan issiqxonalarda ananas hosili hosil bo'lgan, tadbirkor savdogarlar sotish uchun Evropaga eksport qilgan.
Ba'zi sabablarga ko'ra, bunday issiqxonalarni qurish mamlakatimizda keng tarqalmagan, umuman olganda, u unutilgan, garchi dizayn bizning iqlimimiz uchun juda mos keladi.
Ehtimol, bu erda rol chuqur poydevor chuqurini qazish va poydevorni to'ldirish zarurati bilan o'ynagan. Ko'milgan issiqxonani qurish juda qimmatga tushadi, bu polietilen bilan qoplangan issiqxonadan uzoqdir, ammo issiqxonaning daromadi ancha yuqori.
Erga chuqurlashishdan boshlab, umumiy ichki yorug'lik yo'qolmaydi, g'alati tuyulishi mumkin, lekin ba'zi hollarda yorug'lik to'yinganligi klassik issiqxonalarnikidan ham yuqori.
Strukturaning mustahkamligi va ishonchliligi haqida gapirmaslik mumkin emas, u odatdagidan beqiyos kuchliroq, u shamolning bo'ronli shamollariga osonroq toqat qiladi, do'lga yaxshi qarshilik ko'rsatadi va qor qoziqlari to'siq bo'lmaydi.

1. Poydevor chuquri

Issiqxonani yaratish poydevor chuqurini qazish bilan boshlanadi. Erning issiqligini ichki makonni isitish uchun ishlatish uchun issiqxona etarlicha chuqur bo'lishi kerak. Qanchalik chuqurroq bo'lsa, er shunchalik issiq bo'ladi.
Harorat yil davomida sirtdan 2-2,5 metr masofada deyarli o'zgarmaydi. 1 m chuqurlikda tuproq harorati ko'proq o'zgarib turadi, ammo qishda uning qiymati ijobiy bo'lib qoladi, odatda o'rta chiziqda harorat mavsumga qarab 4-10 S ni tashkil qiladi.
Chuqur issiqxona bir mavsumda quriladi. Ya'ni, qishda u allaqachon ishlay oladi va daromad keltiradi. Qurilish arzon emas, lekin zukkolik, murosasiz materiallardan foydalangan holda, poydevor chuquridan boshlab issiqxonaning o'ziga xos tejamkor versiyasini yasash orqali tom ma'noda butun tartibni tejash mumkin.
Masalan, qurilish uskunalari ishtirokisiz bajaring. Garchi ishning eng ko'p vaqt talab qiladigan qismi - poydevor chuqurini qazish - shubhasiz, ekskavatorga topshirilishi yaxshiroqdir. Bunday hajmdagi erni qo'lda olib tashlash qiyin va ko'p vaqt talab etadi.
Poydevor chuqurining chuqurligi kamida ikki metr bo'lishi kerak. Bunday chuqurlikda yer o'z issiqligini baham ko'ra boshlaydi va qandaydir termos kabi ishlaydi. Agar chuqurlik kamroq bo'lsa, unda printsipial jihatdan g'oya ishlaydi, lekin unchalik samarali emas. Shuning uchun kelajakdagi issiqxonani chuqurlashtirish uchun hech qanday kuch va pulni ayamaslik tavsiya etiladi.
Er osti issiqxonalarining uzunligi har qanday bo'lishi mumkin, lekin kengligi 5 metr ichida saqlash yaxshiroqdir, agar kenglik kattaroq bo'lsa, isitish va yorug'likni aks ettirishning sifat xususiyatlari yomonlashadi.
Ufqning yon tomonlarida er osti issiqxonalari oddiy issiqxonalar va issiqxonalar kabi sharqdan g'arbga, ya'ni tomonlardan biri janubga qaragan bo'lishi kerak. Bu holatda o'simliklar maksimal quyosh energiyasini oladi.

2. Devor va tom

Chuqurning perimetri bo'ylab poydevor quyiladi yoki bloklar yotqiziladi. Poydevor strukturaning devorlari va ramkalari uchun asos bo'lib xizmat qiladi. Devorlarni yaxshi issiqlik izolyatsiyasi xususiyatlariga ega bo'lgan materiallardan yasash yaxshiroqdir, termobloklar - bu ajoyib variant.

Uyingizda ramkasi ko'pincha yog'ochdan yasalgan, antiseptik moddalar bilan singdirilgan barlardan. Uyingizda tuzilishi odatda to'g'ri gabledir. Strukturaning o'rtasiga tizma paneli o'rnatiladi, buning uchun issiqxonaning butun uzunligi bo'ylab polga markaziy tayanchlar o'rnatiladi.

Tizma nuri va devorlari bir qator rafters bilan bog'langan. Ramka yuqori tayanchlarsiz amalga oshirilishi mumkin. Ular issiqxonaning qarama-qarshi tomonlarini bog'laydigan o'zaro faoliyat nurlarga o'rnatiladigan kichiklar bilan almashtiriladi - bu dizayn ichki makonni erkinroq qiladi.

Tom yopish uchun uyali polikarbonatni olish yaxshiroqdir - mashhur zamonaviy material. Qurilish vaqtida rafters orasidagi masofa polikarbonat plitalarining kengligi bilan o'rnatiladi. Materiallar bilan ishlash qulay. Qoplama oz sonli bo'g'inlar bilan olinadi, chunki choyshablar 12 m uzunlikda ishlab chiqariladi.

Ular ramkaga o'z-o'zidan tebranish vintlari bilan biriktirilgan, ularni yuvish vositasi shaklida bosh bilan tanlash yaxshidir. Plitalar yorilishining oldini olish uchun har bir o'z-o'zidan tejamkor vint ostida matkap bilan mos keladigan diametrli teshikni burish kerak. Tornavida yoki Phillips bitli an'anaviy matkap yordamida oynalash ishi juda tez harakat qiladi. Bo'shliqlar bo'lmasligi uchun raftersni oldindan yumshoq kauchuk yoki boshqa mos materialdan yasalgan plomba bilan yotqizish va shundan keyingina choyshablarni burab qo'yish yaxshidir. Tizma bo'ylab tomning cho'qqisi yumshoq izolyatsiya bilan yotqizilishi va biron bir burchak bilan bosilishi kerak: plastmassa, qalay yoki boshqa mos material.

Yaxshi issiqlik izolyatsiyasi uchun tom ba'zan ikki qavatli polikarbonat bilan amalga oshiriladi. Shaffoflik taxminan 10% ga kamaygan bo'lsa-da, bu mukammal issiqlik izolyatsiyasi xususiyatlari bilan qoplanadi. Shuni ta'kidlash kerakki, bunday uyingizda qor erimaydi. Shuning uchun, tomga qor to'planmasligi uchun nishab etarli burchak ostida, kamida 30 daraja bo'lishi kerak. Bundan tashqari, tebranish uchun elektr vibrator o'rnatilgan, u qor to'plangan taqdirda tomni himoya qiladi.

Ikkita oynali oynalar ikki usulda amalga oshiriladi:

Ikki varaq orasiga maxsus profil o'rnatilgan, choyshablar yuqoridan ramkaga biriktirilgan;

Birinchidan, pastki oynali qatlam ichki qismdan ramkaga, raftersning pastki qismiga biriktiriladi. Uyingizda, odatdagidek, yuqoridan ikkinchi qatlam bilan qoplangan.

Ishni tugatgandan so'ng, barcha bo'g'inlarni lenta bilan yopishtirish tavsiya etiladi. Tayyor uyingizda juda ta'sirli ko'rinadi: keraksiz bo'g'inlarsiz, silliq, chiqadigan qismlarsiz.

3. Izolyatsiya va isitish

Devorlarni izolyatsiyalash quyidagi tarzda amalga oshiriladi. Birinchidan, devorning barcha bo'g'inlari va tikuvlarini eritma bilan ehtiyotkorlik bilan qoplashingiz kerak, bu erda siz qo'llashingiz mumkin va poliuretan ko'pik... Devorlarning ichki tomoni issiqlik izolyatsiyalovchi folga bilan qoplangan.

Mamlakatning sovuqroq hududlarida devorni ikki qavatli qatlam bilan qoplagan qalin folga plyonkasidan foydalanish yaxshidir.

Issiqxona tuprog'ining chuqurligidagi harorat muzlashdan yuqori, lekin o'simlik o'sishi uchun zarur bo'lgan havo haroratidan sovuqroq. Yuqori qatlam quyosh nurlari va issiqxona havosi bilan isitiladi, lekin tuproq hali ham issiqlikni oladi, shuning uchun er osti issiqxonalari ko'pincha "issiq pollar" texnologiyasidan foydalanadi: isitish elementi - elektr kabeli - himoyalangan. metall panjara yoki beton bilan quyiladi.

Ikkinchi holda, to'shak uchun tuproq beton ustiga quyiladi yoki ko'katlar qozonlarda va gulzorlarda o'stiriladi.

Yerdan isitishdan foydalanish, agar etarli quvvat bo'lsa, butun issiqxonani isitish uchun etarli bo'lishi mumkin. Ammo o'simliklar uchun kombinatsiyalangan isitishdan foydalanish yanada samarali va qulayroqdir: issiq zamin + havo isitish. Yaxshi o'sishi uchun ular 25-35 daraja havo haroratida, erning harorati taxminan 25 C bo'lishi kerak.

XULOSA

Albatta, chuqurlashtirilgan issiqxonani qurish qimmatroq bo'ladi va an'anaviy dizayndagi shunga o'xshash issiqxonani qurishdan ko'ra ko'proq harakat talab etiladi. Ammo issiqxona termosiga kiritilgan mablag'lar vaqt o'tishi bilan oqlanadi.

Birinchidan, isitish uchun energiya tejaydi. Oddiy tuproqli issiqxona qishda qanday isitilishidan qat'i nazar, u har doim er osti issiqxonasida isitishning shunga o'xshash usuliga qaraganda qimmatroq va qiyinroq bo'ladi. Ikkinchidan, yoritishni tejash. Yorug'likni aks ettiruvchi devorlarning folga izolatsiyasi yorug'likni ikki baravar oshiradi. Qishda chuqur issiqxonadagi mikroiqlim o'simliklar uchun qulayroq bo'ladi, bu albatta hosilga ta'sir qiladi. Ko'chatlar osongina ildiz otadi, nozik o'simliklar ajoyib his qiladi. Bunday issiqxona butun yil davomida har qanday o'simliklarning barqaror, yuqori hosildorligini kafolatlaydi.

Uglevodorodlarga boy mamlakatimizda geotermal energiya ekzotik resurs bo‘lib, hozirgi vaziyatdan kelib chiqib, neft va gaz bilan raqobatlasha olmaydi. Shunga qaramay, energiyaning bu muqobil shakli deyarli hamma joyda ishlatilishi mumkin va juda samarali.

Geotermal energiya - bu yerning ichki qismidagi issiqlikdir. U chuqurlikda ishlab chiqariladi va Yer yuzasiga turli shakllarda va turli intensivlikda keladi.

Tuproqning yuqori qatlamlarining harorati asosan tashqi (ekzogen) omillarga - quyosh nuriga va havo haroratiga bog'liq. Yozda va kunduzda tuproq ma'lum bir chuqurlikgacha qiziydi, qishda va tunda u havo haroratining o'zgarishi va biroz kechikish bilan chuqurlik bilan ortib, soviydi. Havo haroratining kunlik tebranishlarining ta'siri bir necha o'n santimetrdan bir necha o'n santimetrgacha chuqurlikda tugaydi. Mavsumiy tebranishlar tuproqning chuqur qatlamlarini qamrab oladi - o'nlab metrgacha.

Muayyan chuqurlikda - o'nlab metrdan yuzlab metrgacha - tuproq harorati doimiy ravishda saqlanadi, bu Yer yuzasidagi o'rtacha yillik havo haroratiga teng. Etarlicha chuqur g'orga tushib, bunga ishonch hosil qilish oson.

Ma'lum bir hududda o'rtacha yillik havo harorati noldan past bo'lsa, bu abadiy muzlik (aniqrog'i, abadiy muzlik) sifatida namoyon bo'ladi. Sharqiy Sibirda yil davomida muzlagan tuproqlarning qalinligi, ya'ni qalinligi joylarda 200-300 m ga etadi.

Muayyan chuqurlikdan (xaritaning har bir nuqtasi uchun o'ziga xos) Quyosh va atmosferaning ta'siri shunchalik zaiflashadiki, endogen (ichki) omillar birinchi o'ringa chiqadi va yerning ichki qismi ichkaridan qiziydi, shuning uchun harorat. chuqurlik bilan ko'tarila boshlaydi.

Erning chuqur qatlamlarining isishi asosan u erda joylashgan radioaktiv elementlarning parchalanishi bilan bog'liq, ammo boshqa issiqlik manbalari, masalan, er qobig'i va mantiyaning chuqur qatlamlarida fizik-kimyoviy, tektonik jarayonlar deb ataladi. Lekin nima bo'lishidan qat'iy nazar, jinslar va ular bilan bog'liq bo'lgan suyuqlik va gazsimon moddalarning harorati chuqurlik bilan o'sib boradi. Konchilar bu hodisaga duch kelishadi - chuqur konlarda har doim issiq. 1 km chuqurlikda o'ttiz daraja issiqlik normal, chuqurroq harorat esa undan ham yuqori.

Yerning ichki qismidagi issiqlik oqimi Yer yuzasiga etib boradi, unchalik katta emas - o'rtacha quvvati yiliga 0,03-0,05 Vt / m 2 yoki taxminan 350 Vt / m 2 ni tashkil qiladi. Quyoshdan issiqlik oqimi va u tomonidan isitiladigan havo fonida bu sezilmaydigan qiymatdir: Quyosh har bir kvadrat metrni beradi. yer yuzasi har yili taxminan 4000 kVt / soat, ya'ni 10 000 marta ko'p (albatta, bu o'rtacha, qutb va ekvator kengliklari o'rtasida va boshqa iqlim va ob-havo omillariga bog'liq holda juda katta farq bilan).

Sayyoramizning katta qismida chuqurlikdan yer yuzasiga issiqlik oqimining ahamiyatsizligi tog 'jinslarining past issiqlik o'tkazuvchanligi va geologik tuzilishning o'ziga xos xususiyatlari bilan bog'liq. Ammo istisnolar mavjud - issiqlik oqimi yuqori bo'lgan joylar. Bular, birinchi navbatda, tektonik yoriqlar zonalari, kuchaygan seysmik faollik va vulkanizm, bu erda yerning ichki qismidagi energiya chiqish yo'lini topadi. Bunday zonalar litosferaning termal anomaliyalari bilan ajralib turadi, bu erda er yuzasiga etib boradigan issiqlik oqimi "odatiy" dan bir necha marta va hatto kattalikdagi buyurtmalardan ham kuchliroq bo'lishi mumkin. Vulqon otilishi va issiq suv buloqlari bu zonalarda katta miqdordagi issiqlikni yuzaga chiqaradi.

Aynan shu hududlar geotermal energiyani rivojlantirish uchun eng qulay hisoblanadi. Rossiya hududida bular, birinchi navbatda, Kamchatka, Kuril orollari va Kavkaz.

Shu bilan birga, geotermal energiyani rivojlantirish deyarli hamma joyda mumkin, chunki chuqurlik bilan haroratning oshishi hamma joyda uchraydigan hodisa bo'lib, vazifa u erdan mineral xom ashyo olinadigandek, ichaklardan issiqlikni "chiqarish" dir.

O'rtacha harorat har 100 m uchun 2,5-3 ° S ga chuqurlik bilan ortadi.Har xil chuqurlikdagi ikki nuqta orasidagi harorat farqining ular orasidagi chuqurlikdagi farqga nisbati geotermik gradient deb ataladi.

O'zaro geotermik qadam yoki chuqurlik oralig'i bo'lib, harorat 1 ° C ga ko'tariladi.

Gradient qanchalik baland bo'lsa va shunga mos ravishda qadam qanchalik past bo'lsa, Yerning chuqurlikdagi issiqligi shunchalik yaqinroq bo'ladi va bu hudud geotermal energiyani rivojlantirish uchun qanchalik istiqbolli bo'ladi.

Turli hududlarda, geologik tuzilishga va boshqa mintaqaviy va mahalliy sharoitlarga qarab, chuqurlik bilan haroratning ko'tarilish tezligi keskin farq qilishi mumkin. Yer miqyosida geotermal gradientlar va qadamlar kattaligidagi tebranishlar 25 martaga etadi. Masalan, Oregon shtatida (AQSh) gradient km uchun 150 ° C ni tashkil qiladi Janubiy Afrika- 1 km uchun 6 ° C.

Savol shundaki, katta chuqurlikdagi harorat qanday - 5, 10 km yoki undan ko'p? Agar tendentsiya davom etsa, 10 km chuqurlikdagi harorat o'rtacha 250-300 ° S atrofida bo'lishi kerak. Bu juda chuqur quduqlarda to'g'ridan-to'g'ri kuzatishlar bilan ko'proq yoki kamroq tasdiqlanadi, garchi rasm haroratning chiziqli o'sishiga qaraganda ancha murakkabroq.

Masalan, Boltiq kristalli qalqonida burg'ulangan Kola superdeep qudug'ida 3 km chuqurlikdagi harorat 10 ° C / 1 km tezlikda o'zgaradi va keyin geotermal gradient 2-2,5 baravar ko'payadi. 7 km chuqurlikda 120 ° C harorat, 10 km chuqurlikda - 180 ° C va 12 km - 220 ° S harorat qayd etilgan.

Yana bir misol, Shimoliy Kaspiy mintaqasida burg'ulangan quduq bo'lib, u erda 500 m chuqurlikda 42 ° C, 1,5 kmda 70 ° C, 2 kmda 80 ° C va 3 kmda 108 ° S harorat qayd etilgan.

Geotermal gradient 20-30 km chuqurlikdan boshlab pasayadi, deb taxmin qilinadi: 100 km chuqurlikda, taxmin qilingan haroratlar taxminan 1300-1500 ° S, 400 km chuqurlikda - 1600 ° S, Yerda. yadro (6000 km dan ortiq chuqurlik) - 4000-5000 ° S.

10-12 km gacha bo'lgan chuqurlikda harorat burg'ulash quduqlari orqali o'lchanadi; ular yo'q bo'lganda, u kattaroq chuqurlikdagi kabi bilvosita belgilar bilan aniqlanadi. Bunday bilvosita belgilar seysmik to'lqinlarning o'tish tabiati yoki chiqadigan lavaning harorati bo'lishi mumkin.

Biroq, geotermal energiya maqsadlari uchun 10 km dan ortiq chuqurlikdagi haroratlar haqidagi ma'lumotlar hali amaliy qiziqish uyg'otmaydi.

Bir necha kilometr chuqurlikda juda ko'p issiqlik bor, lekin uni qanday ko'tarish kerak? Ba'zan bu muammo biz uchun tabiatning o'zi tomonidan tabiiy issiqlik tashuvchisi yordamida hal qilinadi - isitiladi termal suvlar yer yuzasiga chiqadigan yoki biz uchun mavjud bo'lgan chuqurlikda yotgan. Ba'zi hollarda, chuqurlikdagi suv bug 'holatiga qadar isitiladi.

"Termal suvlar" atamasining qat'iy ta'rifi yo'q. Qoida tariqasida, ular suyuq holatda yoki bug 'shaklidagi issiq er osti suvlarini, shu jumladan 20 ° C dan yuqori haroratda, ya'ni, qoida tariqasida, havo haroratidan yuqori bo'lgan er yuzasiga chiqadigan suvlarni anglatadi.

Issiqlik bilan er osti suvlari, bug ', bug'-suv aralashmalari gidrotermal energiya hisoblanadi. Shunga ko'ra, uni ishlatishga asoslangan energiya gidrotermal deb ataladi.

Vaziyat to'g'ridan-to'g'ri quruq jinslardan issiqlik ishlab chiqarish bilan murakkabroq - nefttermal energiya, ayniqsa yuqori haroratlar, qoida tariqasida, bir necha kilometr chuqurlikdan boshlanadi.

Rossiya hududida neft-termal energiya salohiyati gidrotermal energiyadan yuz baravar yuqori - mos ravishda 3500 va 35 trillion tonna yoqilg'i ekvivalenti. Bu juda tabiiy - Yer tubining issiqligi hamma joyda, termal suvlar esa mahalliy darajada. Biroq, issiqlik va elektr energiyasini ishlab chiqarishdagi aniq texnik qiyinchiliklar tufayli bugungi kunda asosan termal suvlardan foydalaniladi.

Harorati 20-30 ° C va 100 ° C gacha bo'lgan suvlar isitish uchun, 150 ° C va undan yuqori haroratlarda - va geotermal elektr stantsiyalarida elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun javob beradi.

Umuman olganda, Rossiya hududidagi geotermal resurslar tonna ekvivalent yoqilg'i yoki boshqa energiya o'lchov birligi bo'yicha qazib olinadigan yoqilg'i zaxiralaridan taxminan 10 baravar yuqori.

Nazariy jihatdan faqat geotermal energiya mamlakatning energiyaga bo‘lgan ehtiyojini to‘liq qondirishi mumkin edi. Amalda, hozirgi vaqtda uning hududining aksariyat qismida bu texnik va iqtisodiy sabablarga ko'ra amalga oshirilmaydi.

Dunyoda geotermal energiyadan foydalanish ko'pincha Islandiya bilan bog'liq - O'rta Atlantika tizmasining shimoliy uchida, o'ta faol tektonik va vulqon zonasida joylashgan mamlakat. Ehtimol, hamma Eyjafjallajokull vulqonining kuchli otilishini eslaydi ( Eyjafjallajökull) 2010 yilda.

Aynan shu geologik o'ziga xoslik tufayli Islandiya geotermal energiyaning ulkan zahiralariga ega, jumladan, Yer yuzasiga chiqadigan va hatto geyzerlar shaklida otilib chiqadigan issiq buloqlar.

Islandiyada hozirda iste'mol qilinadigan energiyaning 60% dan ortig'i Yerdan olinadi. Jumladan, geotermal manbalar isitishning 90 foizini va elektr energiyasining 30 foizini ta'minlaydi. Qo'shimcha qilamizki, mamlakat elektr energiyasining qolgan qismi gidroelektrostantsiyalarda, ya'ni qayta tiklanadigan energiya manbalaridan foydalangan holda ishlab chiqariladi, buning natijasida Islandiya o'ziga xos global ekologik standartga o'xshaydi.

20-asrda geotermal energiyani o'zlashtirish Islandiyaga sezilarli darajada iqtisodiy yordam berdi. O'tgan asrning o'rtalariga qadar u juda kambag'al mamlakat edi, hozir u o'rnatilgan quvvat va aholi jon boshiga geotermal energiya ishlab chiqarish bo'yicha dunyoda birinchi o'rinni egallaydi va geotermal o'rnatilgan quvvatlarning mutlaq qiymati bo'yicha birinchi o'ntalikka kiradi. elektr stansiyalari. Biroq, uning aholisi bor-yo'g'i 300 ming kishini tashkil etadi, bu esa ekologik toza energiya manbalariga o'tish vazifasini soddalashtiradi: unga bo'lgan ehtiyoj odatda kichikdir.

Islandiyadan tashqari, yangi Zelandiya va Janubi-Sharqiy Osiyoning orol shtatlarida (Filippin va Indoneziya), Markaziy Amerika va Sharqiy Afrika mamlakatlarida, shuningdek, hududi bilan ajralib turadigan elektr energiyasi ishlab chiqarishning umumiy balansida geotermal energiyaning yuqori ulushi ta'minlanadi. yuqori seysmik va vulqon faolligi. Ushbu mamlakatlar uchun hozirgi rivojlanish darajasi va ehtiyojlarini hisobga olgan holda geotermal energiya ijtimoiy-iqtisodiy rivojlanishga katta hissa qo'shadi.

Geotermal energiyadan foydalanish juda uzoq tarixga ega. Birinchi ma'lum bo'lgan misollardan biri Italiya, Toskana provinsiyasidagi, hozir Larderello deb ataladigan joy, u erda 19-asrning boshlarida tabiiy ravishda quyilgan yoki sayoz quduqlardan olingan mahalliy issiq termal suvlar ishlatilgan. energiya maqsadlari.

Olish uchun bu yerda borga boy er osti suvlaridan foydalanilgan borik kislotasi... Dastlab, bu kislota temir qozonlarda bug'lanish yo'li bilan olingan va yaqin atrofdagi o'rmonlardan oddiy o'tin yoqilg'i sifatida olingan, ammo 1827 yilda Franchesko Larderel suvning issiqligida ishlaydigan tizimni yaratgan. Shu bilan birga, tabiiy suv bug'ining energiyasi burg'ulash qurilmalarining ishlashi uchun, 20-asrning boshlarida esa mahalliy uylar va issiqxonalarni isitish uchun ishlatila boshlandi. Xuddi shu joyda, 1904 yilda Larderelloda termal suv bug'i elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun energiya manbai bo'ldi.

Ba'zi boshqa mamlakatlar 19-asr oxiri va 20-asr boshlarida Italiyadan o'rnak olishdi. Masalan, 1892 yilda termal suvlar birinchi marta AQShda (Boise, Aydaxo), 1919 yilda Yaponiyada, 1928 yilda Islandiyada mahalliy isitish uchun ishlatilgan.

Qo'shma Shtatlarda birinchi gidrotermal elektr stantsiyasi 1930-yillarning boshlarida Kaliforniyada, 1958 yilda Yangi Zelandiyada, 1959 yilda Meksikada, 1965 yilda Rossiyada (dunyodagi birinchi ikkilik geotermal elektr stantsiyasi) ...

Yangi manba bo'yicha eski tamoyil

Elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun gidro manbaning isitishga qaraganda yuqori harorati talab qilinadi - 150 ° C dan yuqori. Geotermal elektr stantsiyasining (GeoPP) ishlash printsipi an'anaviy issiqlik elektr stantsiyasining (IES) ishlash printsipiga o'xshaydi. Aslida, geotermal elektr stantsiyasi issiqlik elektr stantsiyasining bir turi.

IESlarda, qoida tariqasida, ko'mir, gaz yoki mazut energiyaning asosiy manbai, suv bug'i esa ishchi suyuqlik bo'lib xizmat qiladi. Yoqilg'i, yonish, suvni bug 'holatiga qizdiradi, bug' turbinasini aylantiradi va u elektr energiyasini ishlab chiqaradi.

GeoPPlarning farqi shundaki, bu erda energiyaning asosiy manbai erning ichki qismidagi issiqlikdir va bug 'shaklidagi ishchi suyuqlik to'g'ridan-to'g'ri ishlab chiqarishdan "tayyor" shaklda elektr generatorining turbina kanatlariga etkazib beriladi. yaxshi.

GeoPP ishining uchta asosiy sxemasi mavjud: to'g'ridan-to'g'ri, quruq (geotermal) bug' yordamida; bilvosita, gidrotermal suvga asoslangan va aralash yoki ikkilik.

Bu yoki boshqa sxemani qo'llash agregatsiya holatiga va energiya tashuvchining haroratiga bog'liq.

Eng oddiy va shuning uchun o'zlashtirilgan sxemalarning birinchisi to'g'ri chiziq bo'lib, unda quduqdan keladigan bug' to'g'ridan-to'g'ri turbina orqali o'tadi. Larderellodagi dunyodagi birinchi GeoPP ham 1904 yilda quruq bug'da ishlagan.

Bilvosita ish sxemasiga ega bo'lgan GeoPPlar bizning davrimizda eng keng tarqalgan. Ular issiq er osti suvidan foydalanadilar, u yuqori bosim ostida bug'latgichga quyiladi, bu erda uning bir qismi bug'lanadi va hosil bo'lgan bug 'turbinani aylantiradi. Ba'zi hollarda geotermal suv va bug'ni agressiv birikmalardan tozalash uchun qo'shimcha qurilmalar va sxemalar talab qilinadi.

Chiqindilarni bug 'in'ektsiya qudug'iga kiradi yoki kosmik isitish uchun ishlatiladi - bu holda, printsip CHPning ishlashi bilan bir xil.

Ikkilik GeoPPlarda issiq termal suv quyi qaynash nuqtasi bo'lgan ishchi suyuqlik vazifasini bajaradigan boshqa suyuqlik bilan o'zaro ta'sir qiladi. Ikkala suyuqlik ham issiqlik almashtirgich orqali o'tadi, bu erda termal suv ishchi suyuqlikni bug'laydi, uning bug'i turbinani aylantiradi.

Bu tizim yopiq bo'lib, atmosferaga chiqindilarni chiqarish muammosini hal qiladi. Bundan tashqari, nisbatan past qaynash nuqtasi bo'lgan ishlaydigan suyuqliklar energiyaning asosiy manbai sifatida juda issiq bo'lmagan termal suvlardan foydalanishga imkon beradi.

Barcha uchta sxema gidrotermal manbadan foydalanadi, ammo neft-termal energiya elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun ham ishlatilishi mumkin.

Bu holatda sxematik diagramma ham juda oddiy. Bir-biriga bog'langan ikkita quduqni - quyish va ishlab chiqarish quduqlarini burg'ulash kerak. Inyeksiya qudug'iga suv quyiladi. Chuqurlikda u qiziydi, keyin isitiladigan suv yoki kuchli isitish natijasida hosil bo'lgan bug' ishlab chiqarish qudug'i orqali yuzaga chiqariladi. Bundan tashqari, barchasi neft-termik energiya qanday ishlatilishiga bog'liq - isitish yoki elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun. Yopiq tsikl chiqindi bug' va suvni in'ektsiya qudug'iga qaytarish yoki yo'q qilishning boshqa usuli bilan mumkin.

Bunday tizimning kamchiliklari aniq: ishchi suyuqlikning etarlicha yuqori haroratini olish uchun quduqlarni katta chuqurlikka burg'ulash kerak. Va bu jiddiy xarajatlar va suyuqlik yuqoriga qarab harakat qilganda sezilarli issiqlik yo'qotish xavfi. Shu sababli, neft-termik tizimlar hali ham gidrotermallarga qaraganda kamroq tarqalgan, garchi neft-termik energiyaning potentsiali kattaroqdir.

Hozirgi vaqtda Avstraliya neft-termik aylanish tizimlarini (PCS) yaratishda etakchi hisoblanadi. Bundan tashqari, geotermal energiyaning ushbu yo'nalishi AQSh, Shveytsariya, Buyuk Britaniya va Yaponiyada faol rivojlanmoqda.

Lord Kelvinning sovg'asi

1852 yilda fizik Uilyam Tompson (Lord Kelvin nomi bilan atalgan) tomonidan issiqlik nasosining ixtiro qilinishi insoniyatga tuproqning yuqori qatlamlarining past potentsial issiqligidan foydalanish uchun haqiqiy imkoniyatni taqdim etdi. Issiqlik nasosi tizimi yoki Tompson aytganidek, issiqlik ko'paytirgichi issiqlikni atrof-muhitdan sovutgichga o'tkazishning fizik jarayoniga asoslangan. Aslida, u neft-termik tizimlarda bo'lgani kabi bir xil printsipdan foydalanadi. Farqi issiqlik manbaida, shuning uchun terminologik savol tug'ilishi mumkin: issiqlik nasosini qay darajada geotermal tizim deb hisoblash mumkin? Gap shundaki, yuqori qatlamlarda o‘nlab metrdan yuzlab metrgacha chuqurlikdagi toshlar va ular tarkibidagi suyuqliklar yerning chuqur isishi emas, balki quyosh ta’sirida isitiladi. Shunday qilib, bu holda issiqlikning asosiy manbai quyoshdir, garchi u geotermal tizimlarda bo'lgani kabi, erdan olinadi.

Issiqlik nasosining ishi atmosferaga nisbatan tuproqni isitish va sovutishning kechikishiga asoslanadi, buning natijasida sirt va chuqur qatlamlar o'rtasida harorat gradienti hosil bo'ladi, ular qishda ham issiqlikni saqlaydi. suv havzalarida nima sodir bo'ladi. Issiqlik nasoslarining asosiy maqsadi kosmik isitishdir. Aslida, bu "teskari muzlatgich". Issiqlik pompasi ham, muzlatgich ham uchta komponent bilan o'zaro ta'sir qiladi: ichki muhit (birinchi holatda - isitiladigan xona, ikkinchisida - muzlatgichning sovutgich kamerasi), tashqi muhit - energiya manbai va sovutgich (sovutgich) , shuningdek, issiqlik uzatish yoki sovuqni ta'minlaydigan issiqlik tashuvchisi.

Past qaynash nuqtasi bo'lgan modda sovutgich vazifasini bajaradi, bu esa hatto nisbatan past haroratga ega bo'lgan manbadan issiqlikni olish imkonini beradi.

Sovutgichda suyuq sovutgich bug'lanish moslamasiga gaz kelebeği (bosim regulyatori) orqali kiradi, bu erda bosimning keskin pasayishi tufayli suyuqlik bug'lanadi. Bug'lanish endotermik jarayon bo'lib, tashqi issiqlikni yutishni talab qiladi. Natijada, evaporatatorning ichki devorlaridan issiqlik olinadi, bu sovutgich kamerasida sovutish effektini ta'minlaydi. Bundan tashqari, evaporatatordan sovutgich kompressorga so'riladi va u erda agregatsiyaning suyuq holatiga qaytadi. Bu chiqarilgan issiqlikning tashqi muhitga tarqalishiga olib keladigan teskari jarayon. Qoida tariqasida, u xonaga tashlanadi va muzlatgichning orqa tomoni nisbatan issiq bo'ladi.

Issiqlik pompasi xuddi shunday ishlaydi, farqi shundaki, issiqlik tashqi muhitdan olinadi va evaporatator orqali ichki muhitga - xonani isitish tizimiga kiradi.

Haqiqiy issiqlik nasosida suv isitiladi, tashqi kontur bo'ylab o'tadi, erga yoki suv omboriga yotqiziladi va keyin evaporatatorga kiradi.

Bug'lantirgichda issiqlik qaynash nuqtasi past bo'lgan sovutgich bilan to'ldirilgan ichki kontaktlarning zanglashiga olib boriladi, u evaporatatordan o'tib, suyuqlikdan gaz holatiga o'tadi va issiqlikni oladi.

Bundan tashqari, gazli sovutgich kompressorga kiradi, u erda yuqori bosim va haroratgacha siqiladi va kondensatorga kiradi, bu erda issiq gaz va isitish tizimidagi sovutish suvi o'rtasida issiqlik almashinuvi sodir bo'ladi.

Kompressor ishlashi uchun elektr energiyasi talab qilinadi, ammo zamonaviy tizimlarda transformatsiya nisbati (iste'mol qilinadigan va ishlab chiqarilgan energiya nisbati) ularning samaradorligini ta'minlash uchun etarlicha yuqori.

Hozirgi vaqtda issiqlik nasoslari asosan iqtisodiy rivojlangan mamlakatlarda kosmik isitish uchun keng qo'llaniladi.

Ekologik to'g'ri energiya

Geotermal energiya ekologik jihatdan qulay hisoblanadi, bu umuman to'g'ri. Birinchidan, u qayta tiklanadigan va amalda tugamaydigan resursdan foydalanadi. Geotermal energiya yirik gidroelektrostansiyalar yoki shamol stansiyalaridan farqli ravishda katta maydonlarni talab qilmaydi va uglevodorod energiyasidan farqli ravishda atmosferani ifloslantirmaydi. O'rtacha, GeoPP ishlab chiqarilgan 1 GVt elektr energiyasi bo'yicha 400 m 2 maydonni egallaydi. Ko'mir bilan ishlaydigan elektr stantsiyasi uchun bir xil ko'rsatkich, masalan, 3600 m 2 ni tashkil qiladi. GeoPPlarning ekologik afzalliklari, shuningdek, kam suv iste'molini o'z ichiga oladi - 1 kVt uchun 20 litr toza suv, IES va AES uchun esa taxminan 1000 litr kerak bo'ladi. E'tibor bering, bu "o'rtacha" GeoPP ning ekologik ko'rsatkichlari.

Lekin salbiy yon effektlar hali ham mavjud. Ular orasida shovqin, atmosferaning termal ifloslanishi va kimyoviy ifloslanish - suv va tuproq, shuningdek, qattiq chiqindilarning shakllanishi ko'pincha ajralib turadi.

Asosiy manba atrof-muhitning kimyoviy ifloslanishi - ko'pincha o'z ichiga olgan haqiqiy termal suv (yuqori harorat va mineralizatsiya bilan). katta miqdorda toksik birikmalar, ular bilan bog'liq holda chiqindi suv va xavfli moddalarni yo'q qilish muammosi mavjud.

Geotermal energiyaning salbiy ta'sirini quduqlarni burg'ulashdan boshlab bir necha bosqichda kuzatish mumkin. Bu erda har qanday quduqni burg'ulashda bir xil xavf tug'diradi: tuproq va o'simlik qoplamining yo'q qilinishi, tuproq va er osti suvlarining ifloslanishi.

GeoPPni ishlatish bosqichida atrof-muhitning ifloslanishi muammolari saqlanib qolmoqda. Termal suyuqliklar - suv va bug 'odatda karbonat angidrid (CO 2), oltingugurt sulfidi (H 2 S), ammiak (NH 3), metan (CH 4), osh tuzi (NaCl), bor (B), mishyak (As) o'z ichiga oladi. ), simob (Hg). Atrof-muhitga chiqarilganda ular uning ifloslanish manbalariga aylanadi. Bundan tashqari, agressiv kimyoviy muhit GeoTPP konstruksiyalariga korroziyaga olib kelishi mumkin.

Shu bilan birga, GeoPP larda ifloslantiruvchi moddalar emissiyasi IES larga qaraganda o'rtacha past. Masalan, ishlab chiqarilgan har bir kilovatt-soat elektr energiyasi uchun karbonat angidrid gazi chiqindilari GeoPPda 380 g gacha, ko'mirda ishlaydigan IESda 1042 g, mazutda 906 g va gaz bilan ishlaydigan IESda 453 g gacha.

Savol tug'iladi: chiqindi suv bilan nima qilish kerak? Sho'rlanish darajasi past bo'lsa, u soviganidan keyin er usti suvlariga quyilishi mumkin. Yana bir usul - uni in'ektsiya qudug'i orqali suvli qatlamga qaytarish, bugungi kunda afzal qilingan va asosan qo'llaniladi.

Suvli qatlamlardan termal suvni olish (shuningdek, oddiy suvni haydash) tuproqning cho'kishi va harakatlanishiga, geologik qatlamlarning boshqa deformatsiyalariga va mikrozilzilaga olib kelishi mumkin. Bunday hodisalarning ehtimoli, qoida tariqasida, kichik, garchi alohida holatlar qayd etilgan bo'lsa ham (masalan, Germaniyaning Staufen im Breisgau shahridagi GeoPPda).

Shuni ta'kidlash kerakki, GeoPPlarning aksariyati nisbatan kam aholi yashaydigan hududlarda va rivojlangan mamlakatlarga qaraganda ekologik talablar unchalik qattiq bo'lmagan Uchinchi dunyo mamlakatlarida joylashgan. Bundan tashqari, hozirgi vaqtda GeoPPlar soni va ularning quvvatlari nisbatan kichik. Geotermal energiyaning yanada keng rivojlanishi bilan ekologik xavflar ortishi va ko'payishi mumkin.

Yerning energiyasi qancha?

Geotermal tizimlarni qurish uchun investitsiya xarajatlari juda keng diapazonda o'zgarib turadi - o'rnatilgan quvvatning 1 kVt uchun 200 dan 5000 dollargacha, ya'ni eng arzon variantlar issiqlik elektr stantsiyasini qurish narxi bilan taqqoslanadi. Ular, birinchi navbatda, termal suvlarning paydo bo'lish shartlariga, ularning tarkibiga va tizimning dizayniga bog'liq. Katta chuqurlikdagi burg'ulash, ikkita quduqli yopiq tizim yaratish, suvni tozalash zarurati xarajatlarni ko'paytirishi mumkin.

Masalan, neft-termik aylanma tizimini (PCS) yaratishga investitsiyalar 1 kVt o'rnatilgan quvvat uchun 1,6-4 ming dollarga baholanadi, bu atom elektr stansiyasini qurish narxidan oshadi va shamol va elektr stantsiyalarini qurish xarajatlari bilan taqqoslanadi. quyosh elektr stansiyalari.

GeoTPP ning aniq iqtisodiy afzalligi bepul energiya tashuvchisidir. Taqqoslash uchun, ishlaydigan IES yoki AESning tannarx tarkibida yoqilg'i energiyaning joriy narxlariga qarab 50-80% yoki undan ham ko'proqni tashkil qiladi. Shunday qilib, yana bir afzallik geotermal tizim: operatsion xarajatlar yanada barqaror va bashorat qilinadi, chunki ular tashqi energiya narxlariga bog'liq emas. Umuman olganda, GeoTPPning operatsion xarajatlari ishlab chiqarilgan 1 kVt / soat quvvat uchun 2-10 tsent (60 kopek - 3 rubl) miqdorida baholanadi.

Ikkinchi yirik (energiyadan keyin) (va juda muhim) xarajatlar moddasi, qoida tariqasida, ish haqi mamlakat va mintaqaga qarab keskin farq qilishi mumkin bo'lgan zavod xodimlari.

O'rtacha 1 kVt / soat geotermal energiya narxi issiqlik elektr stantsiyalari bilan taqqoslanadi (Rossiya sharoitida - taxminan 1 rubl / 1 kVt soat) va gidroelektrostantsiyalarda elektr energiyasini ishlab chiqarish narxidan (5-10 tiyin) o'n baravar yuqori. / 1 kVt soat).

Yuqori narxning bir qismi issiqlik va gidravlika elektr stantsiyalaridan farqli o'laroq, GeoTPP nisbatan kichik quvvatga ega ekanligidadir. Bundan tashqari, bir xil mintaqada va o'xshash sharoitlarda joylashgan tizimlarni solishtirish kerak. Misol uchun, Kamchatkada, mutaxassislarning fikriga ko'ra, 1 kVt-soat geotermal elektr energiyasi mahalliy issiqlik elektr stantsiyalarida ishlab chiqarilgan elektr energiyasidan 2-3 baravar arzon.

Geotermal tizimning iqtisodiy samaradorligi ko'rsatkichlari, masalan, chiqindi suvni utilizatsiya qilish kerakmi yoki yo'qmi va u qanday yo'llar bilan amalga oshirilganligi, resursdan birgalikda foydalanish mumkinmi yoki yo'qligiga bog'liq. Shunday qilib, kimyoviy elementlar va termal suvdan olingan aralashmalar qo'shimcha daromad keltirishi mumkin. Larderello misolini eslaylik: u erda asosiy narsa kimyoviy ishlab chiqarish edi va geotermal energiyadan foydalanish dastlab yordamchi edi.

Geotermal energiya oldinga

Geotermal energiya shamol va quyosh energiyasidan biroz boshqacha rivojlanmoqda. Hozirgi vaqtda bu ko'p jihatdan resursning o'ziga bog'liq bo'lib, u mintaqalar bo'yicha keskin farqlanadi va eng yuqori kontsentratsiyalar, qoida tariqasida, tektonik yoriqlar va vulkanizm zonalari bilan bog'liq bo'lgan tor geotermal anomaliyalar zonalariga bog'liq.

Bundan tashqari, geotermal energiya shamolga nisbatan kamroq texnologik quvvatga ega va hatto quyosh energiyasi bilan taqqoslaganda: geotermal o'simliklarning tizimlari juda oddiy.

Jahon elektr energiyasi ishlab chiqarishning umumiy tarkibida geotermal komponent 1% dan kamroqni tashkil qiladi, ammo ba'zi mintaqalar va mamlakatlarda uning ulushi 25-30% ga etadi. Geologik sharoitlar bilan bog'liqligi sababli, geotermal energiya quvvatlarining muhim qismi uchinchi dunyo mamlakatlarida to'plangan, bu erda sanoatning eng katta rivojlangan uchta klasteri - Janubi-Sharqiy Osiyo, Markaziy Amerika va Sharqiy Afrika orollari mavjud. Birinchi ikkita mintaqa Tinch okeanining "Yerning olov kamari" ga kiritilgan, uchinchisi Sharqiy Afrika Riftiga bog'langan. BILAN ehtimoldan xoli emas geotermal energiya bu zonalarda rivojlanishda davom etadi. Yana uzoqroq istiqbol - bu bir necha kilometr chuqurlikda joylashgan er qatlamlarining issiqligidan foydalangan holda neft-termik energiyani rivojlantirishdir. Bu deyarli hamma joyda mavjud bo'lgan resurs, ammo uni qazib olish katta xarajatlarni talab qiladi, shuning uchun neft-termal energiya birinchi navbatda iqtisodiy va texnologik jihatdan kuchli mamlakatlarda rivojlanmoqda.

Umuman olganda, geotermal resurslarning hamma joyda tarqalishi va ekologik xavfsizlikning maqbul darajasini hisobga olgan holda, geotermal energiya yaxshi rivojlanish istiqbollariga ega deb hisoblash uchun asoslar mavjud. Ayniqsa, an'anaviy energiya manbalarining taqchilligi va ular uchun narxlarning ko'tarilishi tahdidining kuchayishi bilan.

Kamchatkadan Kavkazgacha

Rossiyada geotermal energetikaning rivojlanishi ancha uzoq tarixga ega va biz bir qator pozitsiyalarda jahon yetakchilari qatoridamiz, garchi ulkan mamlakatning umumiy energiya balansida geotermal energiyaning ulushi hali ham ahamiyatsiz.

Ikki mintaqa - Kamchatka va Shimoliy Kavkaz - Rossiyada geotermal energiyani rivojlantirishning kashshoflari va markazlariga aylandi va agar birinchi holatda biz birinchi navbatda elektr energetikasi haqida gapiradigan bo'lsak, ikkinchisida - issiqlik energiyasidan foydalanish haqida. termal suvdan.

Shimoliy Kavkazda - ichida Krasnodar o'lkasi, Checheniston, Dog'iston - termal suvlarning issiqligi energiya maqsadlarida Buyuk Britaniyadan oldin ham ishlatilgan. Vatan urushi... 1980-90-yillarda mintaqada geotermal energetikaning rivojlanishi aniq sabablarga ko'ra to'xtab qoldi va hali turg'unlik holatidan chiqmadi. Shunga qaramay, Shimoliy Kavkazdagi geotermal suv ta'minoti taxminan 500 ming kishini issiqlik bilan ta'minlaydi va, masalan, 60 ming kishilik Krasnodar o'lkasidagi Labinsk shahri geotermal suvlar bilan to'liq isitiladi.

Kamchatkada geotermal energiya tarixi birinchi navbatda GeoPPs qurilishi bilan bog'liq. Ulardan birinchisi, hanuzgacha ishlaydigan Pauzetskaya va Paratunskaya stantsiyalari 1965-1967 yillarda qurilgan, 600 kVt quvvatga ega Paratunskaya GeoPP esa dunyodagi birinchi ikkilik tsiklli stantsiyaga aylandi. Bu Rossiya Fanlar akademiyasining Sibir bo'limining Termofizika institutidan sovet olimlari S.S.Kutateladze va A.M.Rozenfeldning rivojlanishi bo'lib, ular 1965 yilda 70 ° S haroratli suvdan elektr energiyasini olish uchun mualliflik guvohnomasini oldilar. Keyinchalik bu texnologiya dunyodagi 400 dan ortiq ikkilik GeoPP uchun prototipga aylandi.

1966 yilda ishga tushirilgan Pauzetskaya GeoPP quvvati dastlab 5 MVtni tashkil etgan va keyinchalik 12 MVt ga ko'tarilgan. Ayni paytda stansiyada uning quvvatini yana 2,5 MVtga oshiradigan binar bloki qurilmoqda.

SSSR va Rossiyada geotermal energetikaning rivojlanishi an'anaviy energiya manbalari - neft, gaz, ko'mirning mavjudligi bilan to'sqinlik qildi, lekin hech qachon to'xtamadi. Hozirgi vaqtda eng yirik geotermal energetika ob'ektlari 1999 yilda ishga tushirilgan umumiy quvvati 12 MVt energiya bloklari bo'lgan Verxne-Mutnovskaya GeoPP va quvvati 50 MVt bo'lgan Mutnovskaya GeoPP (2002).

Mutnovskaya va Verkhne-Mutnovskaya GeoPPs nafaqat Rossiya uchun, balki jahon miqyosida ham noyob ob'ektlardir. Stansiyalar Mutnovskiy vulqonining etagida, dengiz sathidan 800 metr balandlikda joylashgan bo'lib, yiliga 9-10 oy qish bo'lgan ekstremal iqlim sharoitida ishlaydi. Hozirgi kunda dunyodagi eng zamonaviylaridan biri bo'lgan Mutnovskiy GeoPP uskunalari to'liq mahalliy energetika korxonalarida yaratilgan.

Hozirgi vaqtda Mutnovskie zavodlarining ulushi Markaziy Kamchatka energiya uzelining energiya iste'molining umumiy tarkibida 40% ni tashkil qiladi. Kelgusi yillarda quvvatni oshirish rejalashtirilgan.

Alohida-alohida, Rossiya neft-termik ishlanmalari haqida gapirish kerak. Bizda hali katta DSP-lar yo'q, lekin katta chuqurliklarga (taxminan 10 km) burg'ulash uchun ilg'or texnologiyalar mavjud bo'lib, ularning ham dunyoda o'xshashi yo'q. Ularning yanada rivojlantirish neft-termik tizimlarni yaratish xarajatlarini keskin kamaytirish imkonini beradi. Ushbu texnologiyalar va loyihalarni ishlab chiquvchilar N. A. Gnatus, M. D. Xutorskoy (Geologiya instituti, RAS), A. S. Nekrasov (Iqtisodiy prognozlash instituti, RAS) va Kaluga turbinasi zavodining mutaxassislari. Rossiyada neft-termik aylanish tizimi loyihasi hozirda eksperimental bosqichda.

Rossiyada geotermal energiyaning istiqbollari nisbatan uzoqda bo'lsa ham mavjud: hozirgi vaqtda salohiyat ancha katta va an'anaviy energiyaning pozitsiyalari kuchli. Shu bilan birga, mamlakatimizning bir qator chekka hududlarida geotermal energiyadan foydalanish iqtisodiy jihatdan foydali bo‘lib, hozirda talab mavjud. Bular yuqori geoenergetik salohiyatga ega hududlar (Chukotka, Kamchatka, Kuril orollari - Rus qismi Tinch okeani "Yerning olov kamari", Janubiy Sibir va Kavkaz tog'lari) va ayni paytda markazlashtirilgan elektr ta'minotidan uzoq va uzilgan.

Ehtimol, yaqin o'n yilliklarda mamlakatimizda geotermal energiya aynan shunday hududlarda rivojlanadi.

Vertikal kollektorlar geotermal yer zondlari yordamida erdan energiya oladi. Bular diametri 145-150 mm va chuqurligi 50 dan 150 m gacha bo'lgan quduqli yopiq tizimlar bo'lib, ular orqali quvurlar yotqiziladi. Quvur liniyasining oxirida qaytib U tirsagi o'rnatiladi. Odatda o'rnatish 2x d40 quvurlari (Shvetsiya tizimi) bilan bitta halqali prob yoki 4x d32 quvurlari bo'lgan ikki halqali prob bilan amalga oshiriladi. Ikki halqali problar 10-15% ko'proq issiqlik chiqarishga erishishlari kerak. 150 m dan chuqurroq quduqlar uchun 4xd40 quvurlarni ishlatish kerak (bosim yo'qolishini kamaytirish uchun).

Hozirgi vaqtda erdan issiqlik olish uchun quduqlarning ko'pchiligi 150 m chuqurlikka ega.Bundan kattaroq chuqurlikda ko'proq issiqlik olish mumkin, lekin ayni paytda bunday quduqlarning narxi juda yuqori bo'ladi. Shu sababli, kelajakda kutilayotgan tejamkorlik bilan solishtirganda vertikal kollektorni o'rnatish xarajatlarini oldindan hisoblash muhimdir. Faol-passiv sovutish tizimini o'rnatishda chuqurroq quduqlar tufayli amalga oshirilmaydi eng yuqori harorat tuproqda va eritmadan issiqlik uzatish momentida pastroq potentsialda muhit... Tizimda antifriz aralashmasi (alkogol, glitserin, glikol) aylanadi, kerakli antifriz konsistensiyasigacha suv bilan suyultiriladi. Issiqlik pompasida u erdan olingan issiqlikni sovutgichga o'tkazadi. 20 m chuqurlikdagi er harorati taxminan 10 ° C ni tashkil qiladi va har 30 m dan 1 ° C ga ko'tariladi. Bunga iqlim sharoiti ta'sir qilmaydi, shuning uchun qishda ham, yozda ham yuqori sifatli energiya tanloviga ishonish mumkin. Shuni qo'shimcha qilish kerakki, erdagi harorat mavsum boshida (sentyabr-oktyabr) mavsum oxiridagi haroratdan (mart-aprel) bir oz farq qiladi. Shuning uchun, vertikal kollektorlarning chuqurligini hisoblashda, o'rnatish joyida isitish mavsumining uzunligini hisobga olish kerak.

Geotermal vertikal problar bilan issiqlikni yig'ishda to'g'ri hisob-kitoblar va kollektorlarning dizayni juda muhimdir. Vakolatli hisob-kitoblarni amalga oshirish uchun o'rnatish joyida kerakli chuqurlikka burg'ulash mumkinmi yoki yo'qligini bilish kerak.

10 kVt quvvatga ega issiqlik nasosi uchun taxminan 120-180 m quduq kerak. Quduqlar bir-biridan kamida 8 m masofada joylashtirilishi kerak. Quduqlarning soni va chuqurligi quyidagilarga bog'liq geologik sharoitlar, er osti suvlarining mavjudligi, tuproqning issiqlikni saqlash qobiliyati va burg'ulash texnologiyalari. Bir nechta quduqlarni burg'ilashda umumiy kerakli quduq uzunligi quduqlar soniga bo'linadi.

Vertikal kollektorning gorizontal kollektorga nisbatan afzalligi shundaki, foydalanish uchun kamroq er, barqaror issiqlik manbai va issiqlik manbasining mustaqilligi. ob-havo sharoiti... Vertikal kollektorlarning salbiy tomoni kollektor yaqinidagi erni qazish va bosqichma-bosqich sovutishning yuqori narxidir (loyihalash jarayonida kerakli quvvatning vakolatli hisob-kitoblari talab qilinadi).

Quduqning kerakli chuqurligini hisoblash

Quduqlarning chuqurligi va sonini dastlabki hisoblash uchun zarur bo'lgan ma'lumotlar:

Issiqlik nasosining quvvati

Tanlangan isitish turi - "issiq zaminlar", radiatorlar, estrodiol

Yiliga issiqlik nasosining taxminiy ish soatlari, energiya talabini qoplash

O'rnatish joyi

Geotermal quduqdan foydalanish - isitish, DHW isitish, hovuzni mavsumiy isitish, yil davomida hovuzni isitish

Ob'ektda passiv (faol) sovutish funksiyasidan foydalanish

Isitish uchun umumiy yillik issiqlik iste'moli (MVt / soat)

Er tuprog'ining sirt qatlami tabiiy issiqlik akkumulyatoridir. Yerning yuqori qatlamlariga kiradigan issiqlik energiyasining asosiy manbai quyosh radiatsiyasidir. Taxminan 3 m va undan ortiq chuqurlikda (muzlash darajasidan past) tuproq harorati deyarli yil davomida o'zgarmaydi va tashqi havoning o'rtacha yillik haroratiga teng. Qishda 1,5-3,2 m chuqurlikda harorat +5 dan + 7 ° C gacha, yozda esa +10 dan + 12 ° S gacha. Bu issiqlik bilan siz qishda uyning muzlashiga yo'l qo'ymasligingiz mumkin, va yozda 18 dan yuqori qizib ketishining oldini olish.-20 ° C

Eng oddiy tarzda Erning issiqligidan foydalanish tuproq issiqlik almashinuvchisi (PHE) dan foydalanish hisoblanadi. Tuproq ostida, tuproqning muzlash darajasidan pastda, havo kanallari tizimi yotqizilgan bo'lib, ular er va bu havo kanallari orqali o'tadigan havo o'rtasida issiqlik almashinuvchisi vazifasini bajaradi. Qishda quvurlarga kiradigan va o'tadigan sovuq havo isiydi, yozda esa soviydi. Havo kanallarini oqilona joylashtirish bilan issiqlik energiyasining katta miqdori tuproqdan kam energiya sarfi bilan olinishi mumkin.

Quvur ichidagi issiqlik almashtirgichdan foydalanish mumkin. Zanglamaydigan po'latdan yasalgan ichki havo kanallari bu erda rekuperator vazifasini bajaradi.

Yozda sovutish

Issiq mavsumda tuproqli issiqlik almashtirgich etkazib berish havosini sovutishni ta'minlaydi. Tashqi havo havo olish moslamasi orqali yerning issiqlik almashtirgichiga kiradi, u erda u erdan sovutiladi. Keyin sovutilgan havo havo kanallari orqali havo ishlov berish moslamasiga etkazib beriladi, unda yozgi davr rekuperator o'rniga yozgi qo'shimcha o'rnatilgan. Ushbu yechim tufayli xonadagi harorat pasayadi, uydagi mikroiqlim yaxshilanadi va konditsionerlik uchun energiya sarfi kamayadi.

Mavsumdan tashqari ish

Tashqi va ichki havo o'rtasidagi harorat farqi kichik bo'lsa, ta'minot toza havo er usti qismida uyning devorida joylashgan ta'minot panjarasi orqali amalga oshirilishi mumkin. Farqi sezilarli bo'lgan davrda toza havo etkazib berish issiqlik almashtirgich orqali amalga oshirilishi mumkin, bu esa etkazib berish havosini isitish / sovutishni ta'minlaydi.

Qishda tejash

Sovuq mavsumda tashqi havo havo olish moslamasi orqali issiqlik almashtirgichga kiradi, u erda isitiladi va keyin rekuperatorda isitish uchun havoni qayta ishlash moslamasiga kiradi. HHEdagi havoni oldindan qizdirish havoni qayta ishlash moslamasi rekuperatorining muzlashi ehtimolini kamaytiradi, samarali vaqt rekuperatsiyadan foydalanish va suv / elektr isitgichda havoni qo'shimcha isitish xarajatlarini kamaytiradi.

Havoni isitish va sovutish xarajatlari qanday hisoblab chiqiladi

300 m3 / soat standartda havo etkazib beriladigan xona uchun qishda havoni isitish narxini oldindan hisoblashingiz mumkin. Qishda o'rtacha kunlik harorat 80 kun ichida -5 ° C - u + 20 ° S ga qadar qizdirilishi kerak. Bunday miqdordagi havoni isitish uchun soatiga 2,55 kVt sarflash kerak (issiqlikni tiklash tizimi mavjud bo'lmaganda). Geotermal tizimdan foydalanilganda, tashqi havo +5 ga qadar isitiladi va keyin kiruvchi havoni qulayga isitish uchun 1,02 kVt ishlatiladi. Rekuperatsiyadan foydalanganda vaziyat yanada yaxshilanadi - siz faqat 0,714 kVt sarflashingiz kerak. 80 kun davomida mos ravishda 2448 kVt/soat issiqlik energiyasi sarflanadi, geotermal tizimlar esa xarajatlarni 1175 yoki 685 kVt/soatga kamaytiradi.

Mavsumdan tashqari, 180 kun ichida o'rtacha kunlik harorat + 5 ° C ni tashkil qiladi - uni + 20 ° S ga qadar isitish kerak. Rejalashtirilgan xarajatlar 3305 kVt / soatni tashkil etadi va geotermal tizimlar xarajatlarni 1322 yoki 1102 kVt / soatga kamaytiradi.

Yozda, 60 kun davomida o'rtacha kunlik harorat taxminan + 20 ° C, lekin 8 soat davomida u + 26 ° C ichida bo'ladi. Sovutish uchun xarajatlar 206 kVt * soatni tashkil qiladi va geotermal tizim xarajatlarni 137 kVt ga kamaytiradi. * h.

Yil davomida bunday geotermal tizimning ishlashi mavsumiy o'zgarishlarni hisobga olgan holda olingan issiqlik energiyasining iste'mol qilinadigan elektr energiyasiga nisbati sifatida belgilanadigan koeffitsient - SPF (mavsumiy quvvat omili) yordamida baholanadi. havo / yer harorati.

Tuproqdan 2634 kVt/soat issiqlik quvvatini olish uchun shamollatish moslamasi yiliga 635 kVt/soat elektr energiyasi sarflaydi. SPF = 2634/635 = 4.14.
Materiallar asosida.

Tuproq harorati chuqurlik va vaqt bilan doimiy ravishda o'zgarib turadi. Bu bir qator omillarga bog'liq, ularning ko'pchiligini hisobga olish qiyin. Ikkinchisiga, masalan, quyidagilar kiradi: o'simliklarning tabiati, qiyalikning asosiy nuqtalarga ta'siri, soyalanish, qor qoplami, tuproqlarning tabiati, yuqori muzli suvlarning mavjudligi va boshqalar barqaror va bu erda hal qiluvchi ta'sir. havo harorati bilan qoladi.

Turli chuqurlikdagi tuproq harorati va yilning turli davrlarida tadqiqot davomida yotqizilgan termal quduqlarda to'g'ridan-to'g'ri o'lchovlar bilan olinishi mumkin. Ammo bu usul uzoq muddatli kuzatishlar va sezilarli xarajatlarni talab qiladi, bu har doim ham oqlanmaydi. Bir yoki ikkita quduqdan olingan ma'lumotlar katta maydonlar va uzunliklarga tarqalib, haqiqatni sezilarli darajada buzadi, shuning uchun tuproqning harorati bo'yicha hisoblangan ma'lumotlar ko'p hollarda ishonchliroq bo'lib chiqadi.

Permafrost tuproq harorati har qanday chuqurlikda (er yuzidan 10 m gacha) va yilning istalgan davri uchun quyidagi formula bo'yicha aniqlanishi mumkin:

tr = mt °, (3,7)

bu erda z - VGM dan o'lchangan chuqurlik, m;

tr - z chuqurlikdagi tuproq harorati, deg.

tr - bir yilga teng vaqt (8760 soat);

t - tuproqning kuzgi muzlashi boshlangan paytdan boshlab harorat o'lchanadigan vaqtgacha (1 yanvardan keyin) oldinga hisoblangan vaqt, soatlarda;

exp x - ko'rsatkich (eksponensial funktsiya jadvallardan olingan);

m - yil davriga qarab koeffitsient (oktyabr - may davri uchun m = 1,5-0,05z, va iyun - sentyabr davri uchun m = 1)

Eng past harorat ma'lum bir chuqurlikda (3.7) formuladagi kosinus -1 ga teng bo'lganda bo'ladi, ya'ni ma'lum bir chuqurlikdagi bir yil uchun minimal tuproq harorati bo'ladi.

tr min = (1,5-0,05z) t °, (3,8)

Maksimal harorat z chuqurlikdagi tuproq, kosinus birga teng qiymatni qabul qilganda bo'ladi, ya'ni.

tr maks = t °, (3,9)

Barcha uchta formulada (3.10) formula bo'yicha tuproq harorati t ° uchun hajmli issiqlik sig'imi C m qiymatini hisoblash kerak.

C 1 m = 1 / Vt, (3.10)

Mavsumiy eritish qatlamidagi tuproq harorati ushbu qatlamdagi harorat o'zgarishi quyidagi harorat gradientlarida chiziqli bog'liqlik bilan etarlicha aniq yaqinlashishini hisobga olgan holda hisoblash yo'li bilan ham aniqlanishi mumkin (3.1-jadval).

(3.8) - (3.9) formulalaridan biri yordamida VGM darajasida tuproq haroratini hisoblab, ya'ni. Z = 0 formulalarini qo'yib, keyin 3.1-jadvaldan foydalanib, biz mavsumiy eritish qatlamida berilgan chuqurlikdagi tuproqning haroratini aniqlaymiz. Tuproqning eng yuqori qatlamlarida, sirtdan taxminan 1 m gacha, harorat o'zgarishining tabiati juda murakkab.

3.1-jadval

Er yuzasidan 1 m dan past chuqurlikdagi mavsumiy erish qatlamidagi harorat gradienti

Eslatma. Gradient belgisi kun yuzasiga qarab ko'rsatilgan.

Sirtdan metrli qatlamda hisoblangan tuproq haroratini olish uchun siz quyidagi tarzda harakat qilishingiz mumkin. 1 m chuqurlikdagi haroratni va tuproqning kunduzgi yuzasi haroratini hisoblang, so'ngra ushbu ikki qiymatdan interpolyatsiya qilib, berilgan chuqurlikdagi haroratni aniqlang.

Sovuq mavsumda tuproq yuzasidagi harorat t p havo haroratiga teng bo'lishi mumkin. Yozda:

t p = 2 + 1,15 t dyuym, (3,11)

bu yerda t p - gradusdagi sirtdagi harorat.

t in - havo harorati deg.

Oqimsiz kriolitozondagi tuproq harorati birlashtirgandan farqli ravishda hisoblab chiqiladi. Amalda, biz VGM darajasidagi harorat yil davomida 0 ° C ga teng bo'lishini taxmin qilishimiz mumkin. Berilgan chuqurlikdagi permafrost qatlamlarining hisoblangan tuproq harorati, VGM chuqurligida 10 m chuqurlikdagi t ° dan 0 ° C gacha chuqurlikda chiziqli qonunga muvofiq chuqurlikda o'zgarishini nazarda tutgan holda, interpolyatsiya bilan aniqlanishi mumkin. Eritilgan qatlamdagi harorat h t 0,5 dan 1,5 ° S gacha olinishi mumkin.

Mavsumiy muzlash qatlamida h p, tuproq harorati birlashuvchi permafrostning mavsumiy erishi qatlami bilan bir xil tarzda hisoblanishi mumkin, ya'ni. h p qatlamida - harorat gradienti bo'ylab 1 m (3.1-jadval), h p chuqurligidagi harorat sovuq mavsumda 0 ° S va yozda 1 ° S ga teng. Yuqori 1 m tuproq qatlamida harorat 1 m chuqurlikdagi harorat va sirtdagi harorat o'rtasidagi interpolyatsiya orqali aniqlanadi.