Star News
Ang init ng lupa. Thermal na estado ng mga panloob na bahagi ng globo Temperatura ng lupa sa iba't ibang lalim sa taglamig
Sa ating bansa, na mayaman sa hydrocarbons, ang geothermal energy ay isang uri ng kakaibang mapagkukunan na, sa kasalukuyang estado ng mga gawain, ay malamang na hindi makipagkumpitensya sa langis at gas. Gayunpaman, ang alternatibong anyo ng enerhiya na ito ay maaaring gamitin sa halos lahat ng dako at medyo mahusay.
Ang geothermal energy ay ang init ng loob ng daigdig. Ito ay ginawa sa kalaliman at dumarating sa ibabaw ng Earth sa iba't ibang anyo at may iba't ibang intensidad.
Ang temperatura ng itaas na mga layer ng lupa ay higit sa lahat ay nakasalalay sa panlabas (exogenous) na mga kadahilanan - sikat ng araw at temperatura ng hangin. Sa tag-araw at sa araw, ang lupa ay umiinit hanggang sa ilang kalaliman, at sa taglamig at gabi ay lumalamig ito kasunod ng pagbabago sa temperatura ng hangin at may ilang pagkaantala, na tumataas nang may lalim. Ang impluwensya ng pang-araw-araw na pagbabagu-bago sa temperatura ng hangin ay nagtatapos sa lalim mula sa ilang hanggang ilang sampu-sampung sentimetro. Ang mga pana-panahong pagbabagu-bago ay nakakakuha ng mas malalim na mga layer ng lupa - hanggang sampu-sampung metro.
Sa isang tiyak na lalim - mula sampu hanggang daan-daang metro - ang temperatura ng lupa ay pinananatiling pare-pareho, katumbas ng average na taunang temperatura ng hangin malapit sa ibabaw ng Earth. Ito ay madaling i-verify sa pamamagitan ng pagpunta sa isang medyo malalim na kuweba.
Kapag ang average na taunang temperatura ng hangin sa isang partikular na lugar ay mas mababa sa zero, ito ay nagpapakita ng sarili bilang permafrost (mas tiyak, permafrost). Sa Silangang Siberia, ang kapal, iyon ay, ang kapal, ng buong taon na mga frozen na lupa ay umabot sa 200-300 m sa mga lugar.
Mula sa isang tiyak na lalim (sa sarili nito para sa bawat punto sa mapa), ang pagkilos ng Araw at ng atmospera ay humihina nang husto na ang mga endogenous (panloob) na mga kadahilanan ay mauna at ang loob ng lupa ay pinainit mula sa loob, upang ang temperatura ay magsimulang uminit. tumaas nang may lalim.
Ang pag-init ng malalim na mga layer ng Earth ay nauugnay pangunahin sa pagkabulok ng mga radioactive na elemento na matatagpuan doon, bagaman ang iba pang mga mapagkukunan ng init ay pinangalanan din, halimbawa, physicochemical, tectonic na proseso sa malalim na mga layer ng crust at mantle ng earth. Ngunit anuman ang dahilan, ang temperatura ng mga bato at nauugnay na likido at gas na mga sangkap ay tumataas nang may lalim. Ang mga minero ay nahaharap sa hindi pangkaraniwang bagay na ito - ito ay palaging mainit sa malalim na mga minahan. Sa lalim na 1 km, ang tatlumpung degree na init ay normal, at mas malalim ang temperatura ay mas mataas pa.
Ang daloy ng init ng loob ng lupa, na umaabot sa ibabaw ng Earth, ay maliit - sa karaniwan, ang kapangyarihan nito ay 0.03–0.05 W / m 2, o humigit-kumulang 350 W h / m 2 bawat taon. Laban sa background ng daloy ng init mula sa Araw at sa hangin na pinainit nito, ito ay isang hindi mahahalata na halaga: ang Araw ay nagbibigay sa lahat metro kwadrado ibabaw ng lupa humigit-kumulang 4,000 kWh taun-taon, iyon ay, 10,000 beses na higit pa (siyempre, ito ay isang average, na may malaking pagkalat sa pagitan ng mga polar at equatorial latitude at depende sa iba pang mga kadahilanan sa klimatiko at panahon).
Ang kawalang-halaga ng daloy ng init mula sa kailaliman hanggang sa ibabaw sa karamihan ng planeta ay nauugnay sa mababang thermal conductivity ng mga bato at mga tampok. geological na istraktura. Ngunit may mga pagbubukod - mga lugar kung saan mataas ang daloy ng init. Ito ay, una sa lahat, mga zone ng tectonic faults, tumaas na aktibidad ng seismic at volcanism, kung saan ang enerhiya ng panloob na lupa ay nakakahanap ng isang paraan. Ang ganitong mga zone ay nailalarawan sa pamamagitan ng mga thermal anomalya ng lithosphere, dito ang daloy ng init na umaabot sa ibabaw ng Earth ay maaaring maraming beses at kahit na mga order ng magnitude na mas malakas kaysa sa "karaniwan". Ang isang malaking halaga ng init ay dinadala sa ibabaw sa mga zone na ito sa pamamagitan ng mga pagsabog ng bulkan at mga mainit na bukal ng tubig.
Ang mga lugar na ito ang pinaka-kanais-nais para sa pagbuo ng geothermal energy. Sa teritoryo ng Russia, ito ay, una sa lahat, Kamchatka, Kuril Islands at Caucasus.
Kasabay nito, ang pag-unlad ng geothermal na enerhiya ay posible halos lahat ng dako, dahil ang pagtaas ng temperatura na may lalim ay isang ubiquitous phenomenon, at ang gawain ay "kunin" ang init mula sa mga bituka, tulad ng mineral na hilaw na materyales ay nakuha mula doon.
Sa karaniwan, ang temperatura ay tumataas nang may lalim ng 2.5–3°C para sa bawat 100 m. Ang ratio ng pagkakaiba ng temperatura sa pagitan ng dalawang puntong nasa magkaibang lalim sa pagkakaiba ng lalim sa pagitan ng mga ito ay tinatawag na geothermal gradient.
Ang reciprocal ay ang geothermal step, o ang depth interval kung saan tumaas ang temperatura ng 1°C.
Kung mas mataas ang gradient at, nang naaayon, mas mababa ang hakbang, mas malapit ang init ng lalim ng Earth sa ibabaw at mas promising ang lugar na ito para sa pagbuo ng geothermal energy.
Sa iba't ibang lugar, depende sa geological na istraktura at iba pang rehiyon at lokal na kondisyon, ang rate ng pagtaas ng temperatura na may lalim ay maaaring mag-iba nang malaki. Sa sukat ng Earth, ang mga pagbabago sa mga halaga ng geothermal gradients at mga hakbang ay umaabot ng 25 beses. Halimbawa, sa estado ng Oregon (USA) ang gradient ay 150°C bawat 1 km, at sa South Africa ito ay 6°C bawat 1 km.
Ang tanong ay, ano ang temperatura sa napakalalim - 5, 10 km o higit pa? Kung magpapatuloy ang trend, ang mga temperatura sa lalim na 10 km ay dapat na nasa average sa paligid ng 250–300°C. Ito ay higit pa o hindi gaanong nakumpirma ng mga direktang obserbasyon sa mga ultradeep na balon, bagaman ang larawan ay mas kumplikado kaysa sa linear na pagtaas ng temperatura.
Halimbawa, sa Kola superdeep well na na-drill sa Baltic Crystalline Shield, nagbabago ang temperatura sa bilis na 10°C/1 km sa lalim na 3 km, at pagkatapos ay nagiging 2–2.5 beses na mas mataas ang geothermal gradient. Sa lalim na 7 km, ang temperaturang 120°C ay naitala na, sa 10 km - 180°C, at sa 12 km - 220°C.
Ang isa pang halimbawa ay isang balon na inilatag sa Northern Caspian, kung saan sa lalim na 500 m ang temperatura na 42°C ay naitala, sa 1.5 km - 70°C, sa 2 km - 80°C, sa 3 km - 108°C.
Ipinapalagay na bumababa ang geothermal gradient simula sa lalim na 20–30 km: sa lalim na 100 km, ang tinantyang temperatura ay humigit-kumulang 1300–1500°C, sa lalim na 400 km - 1600°C, sa Earth's core (malalim na higit sa 6000 km) - 4000–5000° C.
Sa lalim na hanggang 10–12 km, ang temperatura ay sinusukat sa pamamagitan ng mga drilled well; kung saan wala ang mga ito, ito ay tinutukoy ng hindi direktang mga palatandaan sa parehong paraan tulad ng sa mas malalim. Ang ganitong mga hindi direktang palatandaan ay maaaring ang likas na katangian ng pagpasa ng mga seismic wave o ang temperatura ng pag-aalsa ng lava.
Gayunpaman, para sa mga layunin ng geothermal energy, ang data sa mga temperatura sa lalim na higit sa 10 km ay hindi pa praktikal na interes.
Maraming init sa lalim ng ilang kilometro, ngunit paano ito itataas? Minsan nalulutas mismo ng kalikasan ang problemang ito para sa atin sa tulong ng isang natural na coolant - pinainit na thermal water na lumalabas sa ibabaw o nakahiga sa lalim na naa-access sa atin. Sa ilang mga kaso, ang tubig sa kalaliman ay pinainit hanggang sa estado ng singaw.
Walang mahigpit na kahulugan ng konsepto ng "thermal waters". Bilang isang tuntunin, ang ibig nilang sabihin ay mainit na tubig sa lupa estado ng likido o sa anyo ng singaw, kabilang ang mga dumarating sa ibabaw ng Earth na may temperatura na higit sa 20 ° C, iyon ay, bilang panuntunan, mas mataas kaysa sa temperatura ng hangin.
Ang init ng tubig sa lupa, singaw, steam-water mixtures ay hydrothermal energy. Alinsunod dito, ang enerhiya batay sa paggamit nito ay tinatawag na hydrothermal.
Ang sitwasyon ay mas kumplikado sa paggawa ng init nang direkta mula sa mga tuyong bato - petrothermal energy, lalo na dahil ang sapat na mataas na temperatura, bilang panuntunan, ay nagsisimula mula sa lalim ng ilang kilometro.
Sa teritoryo ng Russia, ang potensyal ng petrothermal energy ay isang daang beses na mas mataas kaysa sa hydrothermal energy - 3,500 at 35 trilyon tonelada ng karaniwang gasolina, ayon sa pagkakabanggit. Ito ay medyo natural - ang init ng kalaliman ng Earth ay nasa lahat ng dako, at ang mga thermal water ay matatagpuan sa lokal. Gayunpaman, dahil sa mga halatang teknikal na kahirapan, karamihan sa mga thermal water ay kasalukuyang ginagamit upang makabuo ng init at kuryente.
Ang mga temperatura ng tubig mula 20-30 hanggang 100°C ay angkop para sa pagpainit, mga temperatura mula 150°C pataas - at para sa pagbuo ng kuryente sa mga geothermal power plant.
Sa pangkalahatan, ang mga geothermal na mapagkukunan sa teritoryo ng Russia, sa mga tuntunin ng tonelada ng karaniwang gasolina o anumang iba pang yunit ng pagsukat ng enerhiya, ay halos 10 beses na mas mataas kaysa sa mga reserbang fossil fuel.
Sa teorya, tanging ang geothermal na enerhiya ang ganap na makakatugon sa mga pangangailangan ng enerhiya ng bansa. Halos naka-on sa sandaling ito sa karamihan ng teritoryo nito, hindi ito magagawa para sa teknikal at pang-ekonomiyang mga kadahilanan.
Sa mundo, ang paggamit ng geothermal energy ay kadalasang nauugnay sa Iceland - isang bansang matatagpuan sa hilagang dulo ng Mid-Atlantic Ridge, sa isang napakaaktibong tectonic at volcanic zone. Marahil naaalala ng lahat ang malakas na pagsabog ng bulkang Eyyafyatlayokudl ( Eyjafjallajokull) noong 2010 taon.
Ito ay salamat sa geological specificity na ang Iceland ay may malaking reserba ng geothermal energy, kabilang ang mga hot spring na dumarating sa ibabaw ng Earth at kahit na bumubulusok sa anyo ng mga geyser.
Sa Iceland, higit sa 60% ng lahat ng enerhiya na natupok ay kasalukuyang kinukuha mula sa Earth. Kabilang ang dahil sa mga geothermal na pinagmumulan, 90% ng heating at 30% ng pagbuo ng kuryente ay ibinibigay. Idinagdag namin na ang natitirang bahagi ng kuryente sa bansa ay ginawa ng mga hydroelectric power plant, iyon ay, gumagamit din ng isang nababagong mapagkukunan ng enerhiya, salamat sa kung saan ang Iceland ay mukhang isang uri ng pandaigdigang pamantayan sa kapaligiran.
Ang "pagpaamo" ng geothermal energy noong ika-20 siglo ay nakatulong nang malaki sa ekonomiya ng Iceland. Hanggang sa kalagitnaan ng huling siglo, ito ay isang napakahirap na bansa, ngayon ito ay nasa unang ranggo sa mundo sa mga tuntunin ng naka-install na kapasidad at produksyon ng geothermal energy per capita, at nasa nangungunang sampung sa mga tuntunin ng ganap na naka-install na kapasidad ng geothermal power halaman. Gayunpaman, ang populasyon nito ay 300 libong mga tao lamang, na nagpapadali sa gawain ng paglipat sa mga mapagkukunan ng enerhiya sa kapaligiran: ang pangangailangan para dito ay karaniwang maliit.
Bilang karagdagan sa Iceland, ang isang mataas na bahagi ng geothermal na enerhiya sa kabuuang balanse ng produksyon ng kuryente ay ibinibigay sa New Zealand at mga isla na estado ng Timog-silangang Asya (Pilipinas at Indonesia), mga bansa sa Central America at Silangang Aprika, na ang teritoryo ay nailalarawan din ng mataas na aktibidad ng seismic at bulkan. Para sa mga bansang ito, sa kanilang kasalukuyang antas ng pag-unlad at pangangailangan, ang enerhiyang geothermal ay gumagawa ng malaking kontribusyon sa pag-unlad ng sosyo-ekonomiko.
Ang paggamit ng geothermal energy ay may napakahabang kasaysayan. Ang isa sa mga unang kilalang halimbawa ay ang Italya, isang lugar sa lalawigan ng Tuscany, na ngayon ay tinatawag na Larderello, kung saan, sa simula pa lamang ng ika-19 na siglo, ang mga lokal na mainit na tubig sa init, na natural na umaagos o nakuha mula sa mababaw na balon, ay ginamit para sa enerhiya. mga layunin.
Ang tubig mula sa mga pinagmumulan sa ilalim ng lupa, na mayaman sa boron, ay ginamit dito upang makakuha ng boric acid. Sa una, ang acid na ito ay nakuha sa pamamagitan ng pagsingaw sa mga iron boiler, at ang ordinaryong kahoy na panggatong ay kinuha bilang gasolina mula sa kalapit na kagubatan, ngunit noong 1827 si Francesco Larderel ay lumikha ng isang sistema na nagtrabaho sa init ng tubig mismo. Kasabay nito, ang enerhiya ng natural na singaw ng tubig ay nagsimulang gamitin para sa pagpapatakbo ng mga drilling rig, at sa simula ng ika-20 siglo, para sa pagpainit ng mga lokal na bahay at greenhouses. Sa parehong lugar, sa Larderello, noong 1904, ang thermal water vapor ay naging mapagkukunan ng enerhiya para sa pagbuo ng kuryente.
Ang halimbawa ng Italya sa pagtatapos ng ika-19 at simula ng ika-20 siglo ay sinundan ng ilang iba pang mga bansa. Halimbawa, noong 1892, ang mga thermal water ay unang ginamit para sa lokal na pagpainit sa Estados Unidos (Boise, Idaho), noong 1919 - sa Japan, noong 1928 - sa Iceland.
Sa Estados Unidos, ang unang hydrothermal power plant ay lumitaw sa California noong unang bahagi ng 1930s, sa New Zealand - noong 1958, sa Mexico - noong 1959, sa Russia (ang unang binary GeoPP sa mundo) - noong 1965 .
Isang lumang prinsipyo sa isang bagong pinagmulan
Ang pagbuo ng kuryente ay nangangailangan ng mas mataas na temperatura ng pinagmumulan ng tubig kaysa sa pagpainit, higit sa 150°C. Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang geothermal power plant (GeoES) ay katulad ng prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang conventional thermal power plant (TPP). Sa katunayan, ang geothermal power plant ay isang uri ng thermal power plant.
Sa mga thermal power plant, bilang panuntunan, ang coal, gas o fuel oil ay kumikilos bilang pangunahing pinagkukunan ng enerhiya, at ang singaw ng tubig ay nagsisilbing working fluid. Ang gasolina, nasusunog, ay nagpapainit ng tubig sa isang estado ng singaw, na nagpapaikot sa steam turbine, at ito ay bumubuo ng kuryente.
Ang pagkakaiba sa pagitan ng GeoPP ay ang pangunahing pinagmumulan ng enerhiya dito ay ang init ng loob ng daigdig at ang gumaganang likido sa anyo ng singaw ay pumapasok sa mga blades ng turbine ng electric generator sa isang "handa" na anyo nang direkta mula sa balon ng produksyon.
Mayroong tatlong pangunahing scheme ng pagpapatakbo ng GeoPP: direkta, gamit ang tuyo (geothermal) na singaw; hindi direkta, batay sa hydrothermal na tubig, at halo-halong, o binary.
Ang paggamit ng isa o ibang scheme ay depende sa estado ng pagsasama-sama at ang temperatura ng carrier ng enerhiya.
Ang pinakasimpleng at samakatuwid ang una sa mga pinagkadalubhasaan na mga scheme ay ang direktang isa, kung saan ang singaw na nagmumula sa balon ay direktang dumaan sa turbine. Ang unang GeoPP sa mundo sa Larderello noong 1904 ay nagpatakbo din sa tuyong singaw.
Ang mga GeoPP na may hindi direktang pamamaraan ng pagpapatakbo ay ang pinakakaraniwan sa ating panahon. Gumagamit sila ng mainit na tubig sa ilalim ng lupa, na ibinobomba sa ilalim ng mataas na presyon sa isang evaporator, kung saan ang bahagi nito ay sumingaw, at ang nagresultang singaw ay umiikot sa isang turbine. Sa ilang mga kaso, ang mga karagdagang aparato at circuit ay kinakailangan upang linisin ang geothermal na tubig at singaw mula sa mga agresibong compound.
Ang singaw ng tambutso ay pumapasok nang maayos sa iniksyon o ginagamit para sa pagpainit ng espasyo - sa kasong ito, ang prinsipyo ay kapareho ng sa panahon ng pagpapatakbo ng isang CHP.
Sa binary GeoPPs, ang mainit na thermal water ay nakikipag-ugnayan sa isa pang likido na gumaganap bilang isang gumaganang likido na may mas mababang punto ng kumukulo. Ang parehong mga likido ay dumaan sa isang heat exchanger, kung saan ang thermal water ay sumisingaw sa gumaganang likido, ang mga singaw nito ay umiikot sa turbine.
Ang sistemang ito ay sarado, na lumulutas sa problema ng mga emisyon sa kapaligiran. Bilang karagdagan, ginagawang posible ng mga gumaganang likido na may medyo mababa ang kumukulo na tubig na hindi masyadong mainit bilang pangunahing pinagkukunan ng enerhiya.
Ang lahat ng tatlong scheme ay gumagamit ng hydrothermal source, ngunit ang petrothermal energy ay maaari ding gamitin upang makabuo ng kuryente.
Ang circuit diagram sa kasong ito ay medyo simple din. Kinakailangan na mag-drill ng dalawang magkakaugnay na balon - iniksyon at produksyon. Ang tubig ay binomba sa balon ng iniksyon. Sa lalim, ito ay umiinit, pagkatapos ay pinainit na tubig o singaw na nabuo bilang isang resulta ng malakas na pag-init ay ibinibigay sa ibabaw sa pamamagitan ng isang balon ng produksyon. Dagdag pa, ang lahat ay nakasalalay sa kung paano ginagamit ang petrothermal energy - para sa pagpainit o para sa produksyon ng kuryente. Posible ang isang closed cycle sa pagbomba ng tambutso na singaw at tubig pabalik sa balon ng iniksyon o ibang paraan ng pagtatapon.
Ang kawalan ng naturang sistema ay halata: upang makakuha ng sapat na mataas na temperatura ng gumaganang likido, kinakailangan na mag-drill ng mga balon sa isang mahusay na lalim. At ito ay isang malubhang gastos at ang panganib ng makabuluhang pagkawala ng init kapag ang likido ay gumagalaw pataas. Samakatuwid, ang mga petrothermal system ay hindi gaanong karaniwan kaysa sa mga hydrothermal, bagama't ang potensyal ng petrothermal na enerhiya ay mga order ng magnitude na mas mataas.
Sa kasalukuyan, ang nangunguna sa paglikha ng tinatawag na petrothermal circulating systems (PCS) ay ang Australia. Bilang karagdagan, ang direksyong ito ng geothermal energy ay aktibong umuunlad sa USA, Switzerland, Great Britain, at Japan.
Regalo mula kay Lord Kelvin
Ang pag-imbento ng heat pump noong 1852 ng physicist na si William Thompson (aka Lord Kelvin) ay nagbigay sa sangkatauhan ng isang tunay na pagkakataon na gamitin ang mababang antas ng init ng itaas na mga layer ng lupa. Ang heat pump system, o heat multiplier bilang tawag dito ni Thompson, ay batay sa pisikal na proseso ng paglilipat ng init mula sa kapaligiran patungo sa nagpapalamig. Sa katunayan, ginagamit nito ang parehong prinsipyo tulad ng sa mga petrothermal system. Ang pagkakaiba ay nasa pinagmumulan ng init, na may kaugnayan kung saan maaaring lumitaw ang isang terminolohikal na tanong: hanggang saan ang isang heat pump ay maaaring ituring na isang geothermal system? Ang katotohanan ay na sa itaas na mga layer, sa lalim ng sampu o daan-daang metro, ang mga bato at ang mga likidong nakapaloob sa mga ito ay pinainit hindi ng malalim na init ng lupa, ngunit ng araw. Kaya, ito ay ang araw kasong ito- ang pangunahing pinagmumulan ng init, bagaman ito ay kinuha, tulad ng sa mga geothermal system, mula sa lupa.
Ang pagpapatakbo ng isang heat pump ay batay sa pagkaantala sa pag-init at paglamig ng lupa kumpara sa atmospera, bilang isang resulta kung saan ang isang gradient ng temperatura ay nabuo sa pagitan ng ibabaw at mas malalim na mga layer, na nagpapanatili ng init kahit na sa taglamig, katulad ng ano ang nangyayari sa mga reservoir. Ang pangunahing layunin ng mga heat pump ay pagpainit ng espasyo. Sa katunayan, ito ay isang "refrigerator in reverse". Parehong ang heat pump at ang refrigerator ay nakikipag-ugnayan sa tatlong bahagi: ang panloob na kapaligiran (sa unang kaso - isang pinainit na silid, sa pangalawa - isang cooled refrigerator chamber), ang panlabas na kapaligiran - isang mapagkukunan ng enerhiya at isang nagpapalamig (nagpapalamig), na ay isa ring coolant na nagbibigay ng heat transfer o malamig.
Ang isang sangkap na may mababang punto ng kumukulo ay kumikilos bilang isang nagpapalamig, na nagpapahintulot dito na kumuha ng init mula sa isang pinagmumulan na kahit na medyo mababa ang temperatura.
Sa refrigerator, ang likidong nagpapalamig ay pumapasok sa evaporator sa pamamagitan ng isang throttle (pressure regulator), kung saan, dahil sa isang matalim na pagbaba sa presyon, ang likido ay sumingaw. Ang evaporation ay isang endothermic na proseso na nangangailangan ng init na masipsip mula sa labas. Bilang resulta, ang init ay kinukuha mula sa panloob na mga dingding ng pangsingaw, na nagbibigay ng epekto sa paglamig sa silid ng refrigerator. Dagdag pa mula sa evaporator, ang nagpapalamig ay sinipsip sa compressor, kung saan ito ay bumalik sa likidong estado ng pagsasama-sama. Ito ang kabaligtaran na proseso, na humahantong sa paglabas ng kinuhang init sa panlabas na kapaligiran. Bilang isang patakaran, ito ay itinapon sa silid, at ang likod na dingding ng refrigerator ay medyo mainit.
Ang heat pump ay gumagana sa halos parehong paraan, na may pagkakaiba na ang init ay kinuha mula sa panlabas na kapaligiran at pumapasok sa panloob na kapaligiran sa pamamagitan ng evaporator - ang sistema ng pag-init ng silid.
Sa isang tunay na heat pump, ang tubig ay pinainit, na dumadaan sa isang panlabas na circuit na inilatag sa lupa o isang reservoir, pagkatapos ay pumapasok sa evaporator.
Sa evaporator, ang init ay inililipat sa isang panloob na circuit na puno ng isang nagpapalamig na may mababang punto ng kumukulo, na, na dumadaan sa evaporator, ay nagbabago mula sa likido hanggang sa gas na estado, na kumukuha ng init.
Dagdag pa, ang gaseous refrigerant ay pumapasok sa compressor, kung saan ito ay na-compress sa mataas na presyon at temperatura, at pumapasok sa condenser, kung saan ang palitan ng init ay nagaganap sa pagitan ng mainit na gas at ng heat carrier mula sa heating system.
Ang compressor ay nangangailangan ng kuryente upang gumana, gayunpaman, ang ratio ng pagbabago (ang ratio ng natupok at nabuong enerhiya) sa makabagong sistema sapat na mataas upang maging epektibo.
Sa kasalukuyan, ang mga heat pump ay malawakang ginagamit para sa pagpainit ng espasyo, pangunahin sa ekonomiya maunlad na bansa.
Eco-correct na enerhiya
Ang geothermal energy ay itinuturing na environment friendly, na sa pangkalahatan ay totoo. Una sa lahat, ito ay gumagamit ng isang renewable at praktikal hindi mauubos na mapagkukunan. Hindi nangangailangan ng geothermal energy malalaking lugar, hindi tulad ng malalaking hydroelectric power plant o wind farm, at hindi nagpaparumi sa kapaligiran, hindi katulad ng hydrocarbon energy. Sa karaniwan, sinasakop ng GeoPP ang 400 m 2 sa mga tuntunin ng 1 GW ng kuryenteng nabuo. Ang parehong figure para sa isang coal-fired thermal power plant, halimbawa, ay 3600 m 2. Kasama rin sa mga benepisyo sa kapaligiran ng GeoPP ang mababang pagkonsumo ng tubig - 20 litro sariwang tubig bawat 1 kW, habang ang mga thermal power plant at nuclear power plant ay nangangailangan ng humigit-kumulang 1000 litro. Tandaan na ito ang mga environmental indicator ng "average" na GeoPP.
Ngunit negatibo side effects meron pa naman. Kabilang sa mga ito, ang ingay, thermal pollution ng kapaligiran at kemikal na polusyon ng tubig at lupa, pati na rin ang pagbuo ng solidong basura ay madalas na nakikilala.
Ang pangunahing pinagmumulan ng kemikal na polusyon sa kapaligiran ay ang thermal water mismo (na may mataas na temperatura at mineralization), na kadalasang naglalaman ng malalaking halaga ng mga nakakalason na compound, at samakatuwid ay may problema sa basurang tubig at pagtatapon ng mga mapanganib na sangkap.
Ang mga negatibong epekto ng geothermal energy ay maaaring masubaybayan sa ilang yugto, simula sa mga balon sa pagbabarena. Dito, ang parehong mga panganib ay lumitaw tulad ng kapag ang pagbabarena ng anumang balon: pagkasira ng lupa at takip ng mga halaman, polusyon sa lupa at tubig sa lupa.
Sa yugto ng pagpapatakbo ng GeoPP, nagpapatuloy ang mga problema ng polusyon sa kapaligiran. Ang mga thermal fluid - tubig at singaw - ay karaniwang naglalaman ng carbon dioxide (CO 2), sulfur sulfide (H 2 S), ammonia (NH 3), methane (CH 4), common salt (NaCl), boron (B), arsenic (As). ), mercury (Hg). Kapag inilabas sa kapaligiran, nagiging mapagkukunan sila ng polusyon. Bilang karagdagan, ang isang agresibong kemikal na kapaligiran ay maaaring magdulot ng pagkasira ng kaagnasan sa mga istruktura ng GeoTPP.
Kasabay nito, ang mga pollutant emissions sa GeoPPs ay nasa average na mas mababa kaysa sa TPPs. Halimbawa, ang carbon dioxide emissions kada kilowatt-hour ng kuryenteng nabuo ay hanggang 380 g sa GeoPPs, 1042 g sa coal-fired thermal power plants, 906 g sa fuel oil at 453 g sa gas-fired thermal power plants.
Ang tanong ay lumitaw: ano ang gagawin sa basurang tubig? Sa mababang kaasinan, pagkatapos ng paglamig, maaari itong ilabas sa ibabaw ng tubig. Ang iba pang paraan ay ang pagbomba nito pabalik sa aquifer sa pamamagitan ng isang balon ng iniksyon, na siyang mas gusto at nangingibabaw na pagsasanay sa kasalukuyan.
Ang pagkuha ng thermal water mula sa mga aquifer (pati na rin ang pagbomba ng ordinaryong tubig) ay maaaring magdulot ng paghupa at paggalaw ng lupa, iba pang mga deformasyon ng mga geological layer, at micro-earthquakes. Karaniwang mababa ang posibilidad ng ganitong mga kababalaghan, bagama't naitala ang mga indibidwal na kaso (halimbawa, sa GeoPP sa Staufen im Breisgau sa Germany).
Dapat bigyang-diin na ang karamihan sa mga GeoPP ay matatagpuan sa mga lugar na medyo kakaunti ang populasyon at sa mga bansa sa ikatlong mundo, kung saan ang mga kinakailangan sa kapaligiran ay hindi gaanong mahigpit kaysa sa mga binuo na bansa. Bilang karagdagan, sa ngayon ang bilang ng mga GeoPP at ang kanilang mga kapasidad ay medyo maliit. Sa mas malaking pag-unlad ng geothermal energy, maaaring tumaas at dumami ang mga panganib sa kapaligiran.
Magkano ang enerhiya ng Earth?
Ang mga gastos sa pamumuhunan para sa pagtatayo ng mga geothermal system ay nag-iiba sa isang napakalawak na hanay - mula 200 hanggang 5000 dolyar bawat 1 kW ng naka-install na kapasidad, iyon ay, ang mga pinakamurang opsyon ay maihahambing sa gastos ng pagbuo ng isang thermal power plant. Nakasalalay sila, una sa lahat, sa mga kondisyon ng paglitaw ng mga thermal water, ang kanilang komposisyon, at ang disenyo ng system. Ang pagbabarena sa napakalalim, ang paglikha ng isang saradong sistema na may dalawang balon, ang pangangailangan para sa paggamot ng tubig ay maaaring magparami ng gastos.
Halimbawa, ang mga pamumuhunan sa paglikha ng isang petrothermal circulation system (PTS) ay tinatantya sa 1.6–4 na libong dolyar bawat 1 kW ng naka-install na kapasidad, na lumalampas sa mga gastos sa pagtatayo ng nuclear power plant at maihahambing sa mga gastos sa pagtatayo ng hangin at solar power plants.
Ang halatang bentahe sa ekonomiya ng GeoTPP ay isang libreng carrier ng enerhiya. Para sa paghahambing, sa istraktura ng gastos ng isang operating thermal power plant o nuclear power plant, ang gasolina ay nagkakahalaga ng 50–80% o higit pa, depende sa kasalukuyang mga presyo ng enerhiya. Samakatuwid, ang isa pang bentahe ng geothermal system: ang mga gastos sa pagpapatakbo ay mas matatag at mahuhulaan, dahil hindi sila nakadepende sa panlabas na pagkakaugnay ng mga presyo ng enerhiya. Sa pangkalahatan, ang mga gastos sa pagpapatakbo ng GeoTPP ay tinatantya sa 2–10 cents (60 kopecks–3 rubles) bawat 1 kWh ng nabuong kapasidad.
Ang pangalawang pinakamalaki (at napakahalaga) na item ng paggasta pagkatapos ng carrier ng enerhiya ay, bilang panuntunan, sahod mga tauhan ng planta, na maaaring mag-iba nang malaki sa mga bansa at rehiyon.
Sa karaniwan, ang halaga ng 1 kWh ng geothermal energy ay maihahambing sa mga thermal power plant (sa Mga kondisyon ng Russia- humigit-kumulang 1 ruble/1 kWh) at sampung beses na mas mataas kaysa sa halaga ng pagbuo ng kuryente sa mga HPP (5–10 kopecks/1 kWh).
Bahagi ng dahilan ng mataas na gastos ay, hindi tulad ng thermal at hydraulic power plants, medyo maliit ang kapasidad ng GeoTPP. Bilang karagdagan, kinakailangan upang ihambing ang mga system na matatagpuan sa parehong rehiyon at sa mga katulad na kondisyon. Kaya, halimbawa, sa Kamchatka, ayon sa mga eksperto, ang 1 kWh ng geothermal na kuryente ay nagkakahalaga ng 2-3 beses na mas mura kaysa sa kuryente na ginawa sa mga lokal na thermal power plant.
Ang mga tagapagpahiwatig ng kahusayan sa ekonomiya ng geothermal system ay nakasalalay, halimbawa, sa kung kinakailangan upang itapon ang basurang tubig at sa kung anong mga paraan ito ginagawa, kung posible ang pinagsamang paggamit ng mapagkukunan. Kaya, mga elemento ng kemikal at ang mga compound na nakuha mula sa thermal water ay maaaring magbigay ng karagdagang kita. Alalahanin ang halimbawa ng Larderello: ito ay kemikal na produksyon ang pangunahin doon, at ang paggamit ng geothermal na enerhiya sa una ay pantulong na kalikasan.
Geothermal Energy Forward
Medyo naiiba ang pagbuo ng geothermal energy kaysa sa hangin at solar. Sa kasalukuyan, higit na nakasalalay ito sa likas na katangian ng mapagkukunan mismo, na naiiba nang husto ayon sa rehiyon, at ang pinakamataas na konsentrasyon ay nakatali sa makitid na mga zone ng geothermal anomalya, kadalasang nauugnay sa mga lugar ng tectonic faults at volcanism.
Bilang karagdagan, ang geothermal energy ay hindi gaanong teknolohikal na kapasidad kumpara sa hangin at higit pa sa solar energy: ang mga sistema ng geothermal station ay medyo simple.
AT pangkalahatang istraktura Ang bahagi ng geothermal ay nagkakahalaga ng mas mababa sa 1% ng pandaigdigang produksyon ng kuryente, ngunit sa ilang mga rehiyon at bansa ang bahagi nito ay umabot sa 25-30%. Dahil sa pag-uugnay sa mga kondisyong geological, isang makabuluhang bahagi ng mga kapasidad ng geothermal na enerhiya ay puro sa mga bansa sa ikatlong daigdig, kung saan ang tatlong kumpol ay nakikilala. pinakamalaking pag-unlad industriya - ang mga isla ng Timog-silangang Asya, Gitnang Amerika at Silangang Aprika. Ang unang dalawang rehiyon ay bahagi ng Pacific "Fire Belt of the Earth", ang pangatlo ay nakatali sa East African Rift. MULA SA malamang Ang geothermal energy ay patuloy na bubuo sa mga sinturong ito. Ang isang mas malayong pag-asa ay ang pagbuo ng petrothermal energy, gamit ang init ng mga layer ng lupa na nakahiga sa lalim na ilang kilometro. Ito ay halos lahat ng mga mapagkukunan, ngunit ang pagkuha nito ay nangangailangan ng mataas na gastos, kaya ang petrothermal na enerhiya ay umuunlad lalo na sa mga pinaka-ekonomiko at teknolohikal na makapangyarihang mga bansa.
Sa pangkalahatan, dahil sa ubiquity ng geothermal resources at isang katanggap-tanggap na antas ng kaligtasan sa kapaligiran, may dahilan upang maniwala na ang geothermal energy ay may magandang prospect ng pag-unlad. Lalo na sa lumalaking banta ng kakulangan ng mga tradisyunal na carrier ng enerhiya at pagtaas ng mga presyo para sa kanila.
Mula sa Kamchatka hanggang sa Caucasus
Sa Russia, ang pag-unlad ng geothermal energy ay may medyo mahabang kasaysayan, at sa ilang mga posisyon ay kabilang tayo sa mga pinuno ng mundo, kahit na ang bahagi ng geothermal energy sa kabuuang balanse ng enerhiya ng isang malaking bansa ay bale-wala pa rin.
Dalawang rehiyon, Kamchatka at Hilagang Caucasus, at kung sa unang kaso pinag-uusapan natin ang tungkol sa industriya ng kuryente, pagkatapos ay sa pangalawa - tungkol sa paggamit ng thermal energy ng thermal water.
Sa North Caucasus, sa Teritoryo ng Krasnodar, Chechnya, Dagestan - ang init ng mga thermal water para sa mga layunin ng enerhiya ay ginamit kahit na bago ang Dakila Digmaang Makabayan. Noong 1980s–1990s, ang pag-unlad ng geothermal energy sa rehiyon, para sa malinaw na mga kadahilanan, ay natigil at hindi pa nakakabawi mula sa estado ng pagwawalang-kilos. Gayunpaman, ang supply ng geothermal na tubig sa North Caucasus ay nagbibigay ng init para sa halos 500 libong mga tao, at, halimbawa, ang lungsod ng Labinsk sa Teritoryo ng Krasnodar na may populasyon na 60 libong mga tao ay ganap na pinainit ng geothermal na tubig.
Sa Kamchatka, ang kasaysayan ng geothermal energy ay pangunahing nauugnay sa pagtatayo ng GeoPP. Ang una sa kanila, na nagpapatakbo pa rin ng mga istasyon ng Pauzhetskaya at Paratunskaya, ay itinayo noong 1965–1967, habang ang Paratunskaya GeoPP na may kapasidad na 600 kW ay naging unang istasyon sa mundo na may binary cycle. Ito ay ang pagbuo ng mga siyentipiko ng Sobyet na sina S. S. Kutateladze at A. M. Rosenfeld mula sa Institute of Thermal Physics ng Siberian Branch ng Russian Academy of Sciences, na nakatanggap noong 1965 ng isang sertipiko ng copyright para sa pagkuha ng kuryente mula sa tubig na may temperatura na 70 ° C. Ang teknolohiyang ito ay naging prototype ng higit sa 400 binary GeoPP sa mundo.
Ang kapasidad ng Pauzhetskaya GeoPP, na kinomisyon noong 1966, sa una ay 5 MW at pagkatapos ay tumaas sa 12 MW. Sa kasalukuyan, ang istasyon ay nasa ilalim ng pagtatayo ng isang binary block, na tataas ang kapasidad nito ng isa pang 2.5 MW.
Ang pag-unlad ng geothermal na enerhiya sa USSR at Russia ay nahahadlangan ng pagkakaroon ng tradisyonal na mapagkukunan ng enerhiya - langis, gas, karbon, ngunit hindi tumigil. Ang pinakamalaking geothermal power facility sa ngayon ay ang Verkhne-Mutnovskaya GeoPP na may kabuuang kapasidad na 12 MW power units, na kinomisyon noong 1999, at ang Mutnovskaya GeoPP na may kapasidad na 50 MW (2002).
Ang Mutnovskaya at Verkhne-Mutnovskaya GeoPP ay mga natatanging bagay hindi lamang para sa Russia, kundi pati na rin sa isang pandaigdigang saklaw. Ang mga istasyon ay matatagpuan sa paanan ng Mutnovsky volcano, sa taas na 800 metro sa ibabaw ng antas ng dagat, at nagpapatakbo sa matinding klimatiko na kondisyon, kung saan ito ay taglamig para sa 9-10 buwan sa isang taon. Ang kagamitan ng Mutnovsky GeoPPs, na kasalukuyang isa sa pinakamoderno sa mundo, ay ganap na nilikha sa mga domestic enterprise ng power engineering.
Sa kasalukuyan, ang bahagi ng mga istasyon ng Mutnovsky sa pangkalahatang istraktura ng pagkonsumo ng enerhiya ng sentro ng enerhiya ng Central Kamchatka ay 40%. Ang pagtaas ng kapasidad ay binalak sa mga darating na taon.
Hiwalay, dapat itong sabihin tungkol sa mga pagpapaunlad ng petrothermal ng Russia. Wala pa kaming malaking PDS, gayunpaman, may mga advanced na teknolohiya para sa pagbabarena sa napakalalim (mga 10 km), na wala ring mga analogue sa mundo. Sila karagdagang pag-unlad ay lubhang magbabawas sa gastos ng paglikha ng mga petrothermal system. Ang mga nag-develop ng mga teknolohiya at proyektong ito ay N. A. Gnatus, M. D. Khutorskoy (Geological Institute ng Russian Academy of Sciences), A. S. Nekrasov (Institute of Economic Forecasting ng Russian Academy of Sciences) at mga espesyalista mula sa Kaluga Turbine Plant. Sa kasalukuyan, ang proyekto ng petrothermal circulation system sa Russia ay nasa pilot stage.
May mga prospect para sa geothermal energy sa Russia, kahit na medyo malayo sila: sa ngayon, ang potensyal ay medyo malaki at ang posisyon ng tradisyonal na enerhiya ay malakas. Kasabay nito, sa ilang liblib na rehiyon ng bansa, ang paggamit ng geothermal energy ay kumikita sa ekonomiya at hinihiling kahit ngayon. Ito ang mga teritoryo na may mataas na potensyal na geo-enerhiya (Chukotka, Kamchatka, ang Kuriles - ang bahagi ng Russia ng Pacific "Fire Belt of the Earth", ang mga bundok ng Southern Siberia at ang Caucasus) at sa parehong oras ay malayo at pinutol. mula sa sentralisadong suplay ng enerhiya.
Malamang sa mga darating na dekada, tiyak na uunlad ang geothermal energy sa ating bansa sa mga naturang rehiyon.
Sa vertical collectors, ang enerhiya ay kinukuha mula sa lupa gamit ang geothermal earth probes. Ito ay mga saradong sistema na may mga balon na may diameter na 145-150mm at lalim na 50 hanggang 150m, kung saan inilalagay ang mga tubo. Naka-install ang return U elbow sa dulo ng pipeline. Karaniwan ang pag-install ay ginagawa gamit ang isang solong loop probe na may 2x d40 pipe (Swedish system) o isang double loop probe na may 4x d32 pipe. Ang mga double-loop na probe ay dapat makamit ang 10-15% na higit pang pagkuha ng init. Para sa mga balon na mas malalim sa 150 m, 4xd40 na tubo ang dapat gamitin (upang mabawasan ang pagkawala ng presyon).
Sa kasalukuyan, ang karamihan sa mga balon para sa pagkuha ng init sa lupa ay 150 m ang lalim. Sa mas malalim na lalim, mas maraming init ang maaaring makuha, ngunit ang mga gastos sa naturang mga balon ay magiging napakataas. Samakatuwid, mahalagang kalkulahin nang maaga ang gastos ng pag-install ng isang patayong kolektor kumpara sa inaasahang pagtitipid sa hinaharap. Sa kaso ng pag-install ng isang active-passive cooling system, ang mga mas malalim na balon ay hindi ginagawa dahil sa mas mataas na temperatura sa lupa at mas mababang potensyal sa oras ng paglipat ng init mula sa solusyon. kapaligiran. Ang isang anti-freeze mixture (alkohol, gliserin, glycol) ay umiikot sa system, na natunaw ng tubig sa nais na pagkakapare-pareho ng anti-freeze. Sa isang heat pump, inililipat nito ang init na kinuha mula sa lupa patungo sa nagpapalamig. Ang temperatura ng mundo sa lalim na 20 m ay humigit-kumulang 10°C, at tumataas bawat 30m ng 1°C. Hindi ito apektado ng mga kondisyon ng klimatiko, at samakatuwid maaari kang umasa sa mataas na kalidad na pagkuha ng enerhiya kapwa sa taglamig at sa tag-araw. Dapat itong idagdag na ang temperatura sa lupa ay bahagyang naiiba sa simula ng panahon (Setyembre-Oktubre) mula sa temperatura sa pagtatapos ng panahon (Marso-Abril). Samakatuwid, kapag kinakalkula ang lalim ng mga vertical collectors, kinakailangang isaalang-alang ang haba ng panahon ng pag-init sa lugar ng pag-install.
Kapag kumukuha ng init gamit ang geothermal vertical probes, ang tamang kalkulasyon at disenyo ng mga collectors ay napakahalaga. Upang magsagawa ng mga karampatang kalkulasyon, kinakailangang malaman kung posible na mag-drill sa site ng pag-install sa nais na lalim.
Para sa isang heat pump na may lakas na 10kW, humigit-kumulang 120-180 m ng mga balon ang kailangan. Ang mga balon ay dapat ilagay nang hindi bababa sa 8m ang pagitan. Ang bilang at lalim ng mga balon ay nakasalalay sa mga kondisyon ng geological, ang pagkakaroon ng tubig sa lupa, ang kakayahan ng lupa na mapanatili ang init at teknolohiya ng pagbabarena. Kapag nag-drill ng maraming mga balon, ang kabuuang nais na haba ng balon ay nahahati sa bilang ng mga balon.
Ang bentahe ng isang patayong kolektor sa isang pahalang na kolektor ay isang mas maliit na lugar ng lupa na gagamitin, isang mas matatag na pinagmumulan ng init, at kalayaan ng pinagmumulan ng init sa lagay ng panahon. Ang downside ng mga vertical collectors ay ang mataas na halaga ng earthworks at ang unti-unting paglamig ng lupa malapit sa collector (kailangan ang mga karampatang kalkulasyon ng kinakailangang kapangyarihan sa panahon ng disenyo).
Pagkalkula ng kinakailangang lalim ng balon
Kinakailangan ang impormasyon para sa paunang pagkalkula ng lalim at bilang ng mga balon:
kapangyarihan ng heat pump
Napiling uri ng pagpainit - "mainit na sahig", radiator, pinagsama
Tinatayang bilang ng mga oras ng pagpapatakbo ng heat pump bawat taon, na sumasaklaw sa pangangailangan ng enerhiya
Lugar ng pag-install
Paggamit ng geothermal well - heating, DHW heating, seasonal pool heating, year-round pool heating
Gamit ang passive (active) cooling function sa pasilidad
Kabuuang taunang pagkonsumo ng init para sa pagpainit (MWh)
Ang tsart ay nasa ibaba ng artikulo.
Dacha (sa hangganan ng New Moscow at rehiyon ng Kaluga) taglamig, pana-panahong pagbisita (2-4 beses sa isang buwan sa loob ng ilang araw).
Ang bulag na lugar at ang basement ng bahay ay hindi insulated, mula noong taglagas sila ay sarado na may heat-insulating plugs (10 cm ng foam). Ang pagkawala ng init ng veranda kung saan pupunta ang riser noong Enero ay nagbago. Tingnan ang Tala 10.
Ang mga sukat sa lalim na 130 cm ay ginawa ng Xital GSM system (), discrete - 0.5 * C, idagdag. ang error ay tungkol sa 0.3 * C.
Ang sensor ay naka-install sa isang 20mm HDPE pipe na hinangin mula sa ibaba malapit sa riser, (sa labas ng riser thermal insulation, ngunit sa loob ng 110mm pipe).
Ang abscissa ay nagpapakita ng mga petsa, ang ordinate ay nagpapakita ng mga temperatura.
Tandaan 1:
Susubaybayan ko rin ang temperatura ng tubig sa balon, pati na rin sa antas ng lupa sa ilalim ng bahay, sa mismong riser na walang tubig, ngunit pagdating lamang. Ang error ay tungkol sa + -0.6 * C.
Tandaan 2:
Temperatura sa antas ng lupa sa ilalim ng bahay, sa riser ng supply ng tubig, sa kawalan ng mga tao at tubig, bumaba na ito sa minus 5 * C. Iminumungkahi nito na hindi ko ginawa ang system nang walang kabuluhan - Sa pamamagitan ng paraan, ang termostat na nagpakita -5 * C ay mula lamang sa sistemang ito (RT-12-16).
Tandaan 3:
Ang temperatura ng tubig "sa balon" ay sinusukat ng parehong sensor (ito rin ay nasa Tandaan 2) bilang "sa antas ng lupa" - ito ay nakatayo mismo sa riser sa ilalim ng thermal insulation, malapit sa riser sa antas ng lupa. Ang dalawang sukat na ito ay ginawa sa magkaibang oras. "Sa antas ng lupa" - bago pumping ng tubig sa riser at "sa balon" - pagkatapos pumping tungkol sa 50 liters para sa kalahating oras na may mga pagkagambala.
Tandaan 4:
Ang temperatura ng tubig sa balon ay maaaring medyo underestimated, dahil. Hindi ko mahanap ang fucking asymptote na ito, walang katapusang pumping water (mine)... I play as best I can.
Tandaan 5: Hindi nauugnay, inalis.
Tandaan 6:
Ang error sa pag-aayos ng temperatura ng kalye ay humigit-kumulang + - (3-7) * С.
Tandaan 7:
Ang rate ng paglamig ng tubig sa antas ng lupa (nang hindi binubuksan ang bomba) ay humigit-kumulang 1-2 * C bawat oras (ito ay nasa minus 5 * C sa antas ng lupa).
Tandaan 8:
Nakalimutan kong ilarawan kung paano inayos at insulated ang aking underground riser. Dalawang medyas ng pagkakabukod ay inilalagay sa PND-32 sa kabuuan - 2 cm. kapal (tila, foamed polyethylene), ang lahat ng ito ay ipinasok sa isang 110mm sewer pipe at bumubula doon sa lalim na 130cm. Totoo, dahil ang PND-32 ay hindi napunta sa gitna ng ika-110 na tubo, at gayundin ang katotohanan na sa gitna nito ang masa ng ordinaryong bula ay maaaring hindi tumigas nang mahabang panahon, na nangangahulugang hindi ito nagiging pampainit, malakas ako. pagdudahan ang kalidad ng naturang karagdagang pagkakabukod .. Marahil ay mas mahusay na gumamit ng isang dalawang bahagi na foam, ang pagkakaroon nito ay nalaman ko lamang sa ibang pagkakataon...
Tandaan 9:
Nais kong iguhit ang atensyon ng mga mambabasa sa pagsukat ng temperatura "Sa antas ng lupa" na may petsang 01/12/2013. at napetsahan noong Enero 18, 2013. Dito, sa aking opinyon, ang halaga ng +0.3 * C ay mas mataas kaysa sa inaasahan. Sa palagay ko ito ay isang kinahinatnan ng operasyon na "Pagpuno sa basement sa riser ng niyebe", na isinagawa noong 12/31/2012.
Tandaan 10:
Mula Enero 12 hanggang Pebrero 3, gumawa siya ng karagdagang pagkakabukod ng veranda, kung saan napupunta ang underground riser.
Bilang resulta, ayon sa tinatayang mga pagtatantya, ang pagkawala ng init ng beranda ay nabawasan mula sa 100 W / sq.m. sahig hanggang halos 50 (ito ay nasa minus 20 * C sa kalye).
Ito ay makikita rin sa mga tsart. Tingnan ang temperatura sa antas ng lupa noong Pebrero 9: +1.4*C at noong Pebrero 16: +1.1 - walang ganoong mataas na temperatura mula noong simula ng tunay na taglamig.
At isa pang bagay: mula Pebrero 4 hanggang Pebrero 16, sa unang pagkakataon sa dalawang taglamig, mula Linggo hanggang Biyernes, ang boiler ay hindi naka-on upang mapanatili ang itinakdang minimum na temperatura dahil hindi ito umabot sa minimum na ito ...
Tandaan 11:
Tulad ng ipinangako (para sa "order" at upang makumpleto ang taunang cycle), pana-panahon kong i-publish ang mga temperatura sa tag-araw. Ngunit - hindi sa iskedyul, upang hindi "malabo" ang taglamig, ngunit dito, sa Tandaan-11.
Mayo 11, 2013
Pagkatapos ng 3 linggo ng bentilasyon, ang mga lagusan ay sarado hanggang taglagas upang maiwasan ang paghalay.
Mayo 13, 2013(sa kalye sa loob ng isang linggo + 25-30 * C):
- sa ilalim ng bahay sa antas ng lupa + 10.5 * C,
- sa ilalim ng bahay sa lalim na 130cm. +6*С,
Hunyo 12, 2013:
- sa ilalim ng bahay sa antas ng lupa + 14.5 * C,
- sa ilalim ng bahay sa lalim na 130cm. +10*С.
- tubig sa balon mula sa lalim na 25 m na hindi mas mataas kaysa + 8 * C.
Hunyo 26, 2013:
- sa ilalim ng bahay sa antas ng lupa + 16 * C,
- sa ilalim ng bahay sa lalim na 130cm. +11*С.
- ang tubig sa balon mula sa lalim na 25m ay hindi mas mataas sa +9.3*C.
Agosto 19, 2013:
- sa ilalim ng bahay sa antas ng lupa + 15.5 * C,
- sa ilalim ng bahay sa lalim na 130cm. +13.5*С.
- tubig sa balon mula sa lalim na 25m na hindi mas mataas sa +9.0*C.
Setyembre 28, 2013:
- sa ilalim ng bahay sa antas ng lupa + 10.3 * C,
- sa ilalim ng bahay sa lalim na 130cm. +12*С.
- tubig sa balon mula sa lalim na 25m = + 8.0 * C.
Oktubre 26, 2013:
- sa ilalim ng bahay sa antas ng lupa + 8.5 * C,
- sa ilalim ng bahay sa lalim na 130cm. +9.5*С.
- tubig sa balon mula sa lalim na 25 m na hindi mas mataas kaysa + 7.5 * C.
Nobyembre 16, 2013:
- sa ilalim ng bahay sa antas ng lupa + 7.5 * C,
- sa ilalim ng bahay sa lalim na 130cm. +9.0*С.
- tubig sa balon mula sa lalim na 25m + 7.5 * C.
Pebrero 20, 2014:
Ito na marahil ang huling entry sa artikulong ito.
Sa buong taglamig nakatira kami sa bahay sa lahat ng oras, ang punto sa pag-uulit ng mga sukat noong nakaraang taon ay maliit, kaya dalawang makabuluhang numero lamang:
- ang pinakamababang temperatura sa ilalim ng bahay sa antas ng lupa sa mismong frosts (-20 - -30 * C) isang linggo pagkatapos nilang magsimula, paulit-ulit na nahulog sa ibaba + 0.5 * C. Sa mga sandaling ito, nagtrabaho ako
Kirill Degtyarev, Mananaliksik, Moscow Pambansang Unibersidad sila. M. V. Lomonosov.
Sa ating bansa, na mayaman sa hydrocarbons, ang geothermal energy ay isang uri ng kakaibang mapagkukunan na, sa kasalukuyang estado ng mga gawain, ay malamang na hindi makipagkumpitensya sa langis at gas. Gayunpaman, ang alternatibong anyo ng enerhiya na ito ay maaaring gamitin sa halos lahat ng dako at medyo mahusay.
Larawan ni Igor Konstantinov.
Pagbabago sa temperatura ng lupa na may lalim.
Pagtaas ng temperatura ng mga thermal water at tuyong bato na naglalaman ng mga ito nang may lalim.
Pagbabago sa temperatura na may lalim sa iba't ibang rehiyon.
Ang pagsabog ng Icelandic na bulkan na Eyjafjallajökull ay isang paglalarawan ng marahas na proseso ng bulkan na nagaganap sa mga aktibong tectonic at volcanic zone na may malakas na daloy ng init mula sa loob ng mundo.
Mga naka-install na kapasidad ng geothermal power plant ng mga bansa sa mundo, MW.
Pamamahagi ng mga mapagkukunan ng geothermal sa teritoryo ng Russia. Ang mga reserba ng geothermal energy, ayon sa mga eksperto, ay ilang beses na mas mataas kaysa sa mga reserbang enerhiya ng mga organikong fossil fuel. Ayon sa Geothermal Energy Society Association.
Ang geothermal energy ay ang init ng loob ng daigdig. Ginagawa ito sa kalaliman at dumarating sa ibabaw ng Earth sa iba't ibang anyo at may iba't ibang intensity.
Ang temperatura ng itaas na mga layer ng lupa ay higit sa lahat ay nakasalalay sa panlabas (exogenous) na mga kadahilanan - sikat ng araw at temperatura ng hangin. Sa tag-araw at sa araw, ang lupa ay umiinit hanggang sa ilang kalaliman, at sa taglamig at gabi ay lumalamig ito kasunod ng pagbabago sa temperatura ng hangin at may ilang pagkaantala, na tumataas nang may lalim. Ang impluwensya ng pang-araw-araw na pagbabagu-bago sa temperatura ng hangin ay nagtatapos sa lalim mula sa ilang hanggang ilang sampu-sampung sentimetro. Ang mga pana-panahong pagbabagu-bago ay nakakakuha ng mas malalim na mga layer ng lupa - hanggang sampu-sampung metro.
Sa isang tiyak na lalim - mula sampu hanggang daan-daang metro - ang temperatura ng lupa ay pinananatiling pare-pareho, katumbas ng average na taunang temperatura ng hangin malapit sa ibabaw ng Earth. Ito ay madaling i-verify sa pamamagitan ng pagpunta sa isang medyo malalim na kuweba.
Kapag ang average na taunang temperatura ng hangin sa isang partikular na lugar ay mas mababa sa zero, ito ay nagpapakita ng sarili bilang permafrost (mas tiyak, permafrost). Sa Silangang Siberia, ang kapal, iyon ay, ang kapal, ng buong taon na mga frozen na lupa ay umabot sa 200-300 m sa mga lugar.
Mula sa isang tiyak na lalim (sa sarili nito para sa bawat punto sa mapa), ang pagkilos ng Araw at ng atmospera ay humihina nang husto na ang mga endogenous (panloob) na mga kadahilanan ay mauna at ang loob ng lupa ay pinainit mula sa loob, upang ang temperatura ay magsimulang uminit. tumaas nang may lalim.
Ang pag-init ng malalim na mga layer ng Earth ay nauugnay pangunahin sa pagkabulok ng mga radioactive na elemento na matatagpuan doon, bagaman ang iba pang mga mapagkukunan ng init ay pinangalanan din, halimbawa, physicochemical, tectonic na proseso sa malalim na mga layer ng crust at mantle ng earth. Ngunit anuman ang dahilan, ang temperatura ng mga bato at nauugnay na likido at gas na mga sangkap ay tumataas nang may lalim. Ang mga minero ay nahaharap sa hindi pangkaraniwang bagay na ito - ito ay palaging mainit sa malalim na mga minahan. Sa lalim na 1 km, ang tatlumpung degree na init ay normal, at mas malalim ang temperatura ay mas mataas pa.
Ang daloy ng init ng interior ng lupa, na umaabot sa ibabaw ng Earth, ay maliit - sa karaniwan, ang kapangyarihan nito ay 0.03-0.05 W / m 2,
o humigit-kumulang 350 Wh/m 2 bawat taon. Laban sa background ng daloy ng init mula sa Araw at sa hangin na pinainit nito, ito ay isang hindi mahahalata na halaga: ang Araw ay nagbibigay sa bawat metro kuwadrado ng ibabaw ng lupa ng halos 4,000 kWh taun-taon, iyon ay, 10,000 beses na higit pa (siyempre, ito ay sa karaniwan, na may malaking pagkalat sa pagitan ng mga polar at ekwador na latitude at depende sa iba pang mga kadahilanan sa klima at panahon).
Ang kawalang-halaga ng daloy ng init mula sa kalaliman hanggang sa ibabaw sa karamihan ng planeta ay nauugnay sa mababang thermal conductivity ng mga bato at ang mga kakaibang istraktura ng geological. Ngunit may mga pagbubukod - mga lugar kung saan mataas ang daloy ng init. Ito ay, una sa lahat, mga zone ng tectonic faults, tumaas na aktibidad ng seismic at volcanism, kung saan ang enerhiya ng panloob na lupa ay nakakahanap ng isang paraan. Ang ganitong mga zone ay nailalarawan sa pamamagitan ng mga thermal anomalya ng lithosphere, dito ang daloy ng init na umaabot sa ibabaw ng Earth ay maaaring maraming beses at kahit na mga order ng magnitude na mas malakas kaysa sa "karaniwan". Ang isang malaking halaga ng init ay dinadala sa ibabaw sa mga zone na ito sa pamamagitan ng mga pagsabog ng bulkan at mga mainit na bukal ng tubig.
Ang mga lugar na ito ang pinaka-kanais-nais para sa pagbuo ng geothermal energy. Sa teritoryo ng Russia, ito ay, una sa lahat, Kamchatka, Kuril Islands at Caucasus.
Kasabay nito, ang pag-unlad ng geothermal na enerhiya ay posible halos lahat ng dako, dahil ang pagtaas ng temperatura na may lalim ay isang ubiquitous phenomenon, at ang gawain ay "kunin" ang init mula sa mga bituka, tulad ng mineral na hilaw na materyales ay nakuha mula doon.
Sa karaniwan, ang temperatura ay tumataas nang may lalim ng 2.5-3 o C para sa bawat 100 m. Ang ratio ng pagkakaiba ng temperatura sa pagitan ng dalawang puntong nakahiga sa magkaibang lalim sa pagkakaiba sa lalim sa pagitan ng mga ito ay tinatawag na geothermal gradient.
Ang reciprocal ay ang geothermal step, o ang depth interval kung saan tumataas ang temperatura ng 1 o C.
Kung mas mataas ang gradient at, nang naaayon, mas mababa ang hakbang, mas malapit ang init ng lalim ng Earth sa ibabaw at mas promising ang lugar na ito para sa pagbuo ng geothermal energy.
Sa iba't ibang lugar, depende sa geological na istraktura at iba pang rehiyon at lokal na kondisyon, ang rate ng pagtaas ng temperatura na may lalim ay maaaring mag-iba nang malaki. Sa sukat ng Earth, ang mga pagbabago sa mga halaga ng geothermal gradients at mga hakbang ay umaabot ng 25 beses. Halimbawa, sa estado ng Oregon (USA) ang gradient ay 150 o C bawat 1 km, at sa South Africa - 6 o C bawat 1 km.
Ang tanong ay, ano ang temperatura sa napakalalim - 5, 10 km o higit pa? Kung magpapatuloy ang trend, ang temperatura sa lalim na 10 km ay dapat na nasa average na mga 250-300 o C. Ito ay higit pa o hindi gaanong nakumpirma ng mga direktang obserbasyon sa mga ultra-deep na balon, bagaman ang larawan ay mas kumplikado kaysa sa isang linear na pagtaas ng temperatura .
Halimbawa, sa Kola superdeep well drilled sa Baltic crystalline shield, ang temperatura ay nagbabago sa isang rate ng 10 o C / 1 km sa lalim ng 3 km, at pagkatapos ay ang geothermal gradient ay nagiging 2-2.5 beses na mas malaki. Sa lalim na 7 km, ang temperatura na 120 o C ay naitala na, sa 10 km - 180 o C, at sa 12 km - 220 o C.
Ang isa pang halimbawa ay isang mahusay na inilatag sa Northern Caspian, kung saan sa lalim na 500 m ang temperatura na 42 o C ay naitala, sa 1.5 km - 70 o C, sa 2 km - 80 o C, sa 3 km - 108 o C.
Ipinapalagay na bumababa ang geothermal gradient simula sa lalim na 20-30 km: sa lalim na 100 km, ang tinatayang temperatura ay humigit-kumulang 1300-1500 o C, sa lalim na 400 km - 1600 o C, sa Earth's core (kalaliman ng higit sa 6000 km) - 4000-5000 o MULA.
Sa kalaliman hanggang sa 10-12 km, ang temperatura ay sinusukat sa pamamagitan ng mga drilled well; kung saan wala ang mga ito, ito ay tinutukoy ng hindi direktang mga palatandaan sa parehong paraan tulad ng sa mas malalim. Ang ganitong mga hindi direktang palatandaan ay maaaring ang likas na katangian ng pagpasa ng mga seismic wave o ang temperatura ng pag-aalsa ng lava.
Gayunpaman, para sa mga layunin ng geothermal energy, ang data sa mga temperatura sa lalim na higit sa 10 km ay hindi pa praktikal na interes.
Maraming init sa lalim ng ilang kilometro, ngunit paano ito itataas? Minsan nalulutas mismo ng kalikasan ang problemang ito para sa atin sa tulong ng isang natural na coolant - pinainit na thermal water na lumalabas sa ibabaw o nakahiga sa lalim na naa-access sa atin. Sa ilang mga kaso, ang tubig sa kalaliman ay pinainit hanggang sa estado ng singaw.
Walang mahigpit na kahulugan ng konsepto ng "thermal waters". Bilang isang patakaran, ang ibig sabihin ng mga ito ay mainit na tubig sa ilalim ng lupa sa isang likidong estado o sa anyo ng singaw, kabilang ang mga dumarating sa ibabaw ng Earth na may temperatura na higit sa 20 ° C, iyon ay, bilang panuntunan, mas mataas kaysa sa temperatura ng hangin. .
Ang init ng tubig sa lupa, singaw, steam-water mixtures ay hydrothermal energy. Alinsunod dito, ang enerhiya batay sa paggamit nito ay tinatawag na hydrothermal.
Ang sitwasyon ay mas kumplikado sa paggawa ng init nang direkta mula sa mga tuyong bato - petrothermal energy, lalo na dahil ang sapat na mataas na temperatura, bilang panuntunan, ay nagsisimula mula sa lalim ng ilang kilometro.
Sa teritoryo ng Russia, ang potensyal ng petrothermal energy ay isang daang beses na mas mataas kaysa sa hydrothermal energy - 3,500 at 35 trilyon tonelada ng karaniwang gasolina, ayon sa pagkakabanggit. Ito ay medyo natural - ang init ng kalaliman ng Earth ay nasa lahat ng dako, at ang mga thermal water ay matatagpuan sa lokal. Gayunpaman, dahil sa mga halatang teknikal na kahirapan, karamihan sa mga thermal water ay kasalukuyang ginagamit upang makabuo ng init at kuryente.
Ang mga tubig na may temperatura mula 20-30 hanggang 100 o C ay angkop para sa pagpainit, mga temperatura mula 150 o C pataas - at para sa pagbuo ng kuryente sa mga geothermal power plant.
Sa pangkalahatan, ang mga geothermal na mapagkukunan sa teritoryo ng Russia, sa mga tuntunin ng tonelada ng karaniwang gasolina o anumang iba pang yunit ng pagsukat ng enerhiya, ay halos 10 beses na mas mataas kaysa sa mga reserbang fossil fuel.
Sa teorya, tanging ang geothermal na enerhiya ang ganap na makakatugon sa mga pangangailangan ng enerhiya ng bansa. Sa pagsasagawa, sa ngayon, sa karamihan ng teritoryo nito, hindi ito magagawa para sa teknikal at pang-ekonomiyang mga kadahilanan.
Sa mundo, ang paggamit ng geothermal energy ay kadalasang nauugnay sa Iceland - isang bansang matatagpuan sa hilagang dulo ng Mid-Atlantic Ridge, sa isang napakaaktibong tectonic at volcanic zone. Marahil naaalala ng lahat ang malakas na pagsabog ng bulkang Eyjafjallajökull noong 2010.
Ito ay salamat sa geological specificity na ang Iceland ay may malaking reserba ng geothermal energy, kabilang ang mga hot spring na dumarating sa ibabaw ng Earth at kahit na bumubulusok sa anyo ng mga geyser.
Sa Iceland, higit sa 60% ng lahat ng enerhiya na natupok ay kasalukuyang kinukuha mula sa Earth. Kabilang ang dahil sa mga geothermal na pinagmumulan, 90% ng heating at 30% ng pagbuo ng kuryente ay ibinibigay. Idinagdag namin na ang natitirang bahagi ng kuryente sa bansa ay ginawa ng mga hydroelectric power plant, iyon ay, gumagamit din ng isang nababagong mapagkukunan ng enerhiya, salamat sa kung saan ang Iceland ay mukhang isang uri ng pandaigdigang pamantayan sa kapaligiran.
Ang "pagpaamo" ng geothermal energy noong ika-20 siglo ay nakatulong nang malaki sa ekonomiya ng Iceland. Hanggang sa kalagitnaan ng huling siglo, ito ay isang napakahirap na bansa, ngayon ito ay nasa unang ranggo sa mundo sa mga tuntunin ng naka-install na kapasidad at produksyon ng geothermal energy per capita, at nasa nangungunang sampung sa mga tuntunin ng ganap na naka-install na kapasidad ng geothermal power halaman. Gayunpaman, ang populasyon nito ay 300 libong mga tao lamang, na nagpapadali sa gawain ng paglipat sa mga mapagkukunan ng enerhiya sa kapaligiran: ang pangangailangan para dito ay karaniwang maliit.
Bilang karagdagan sa Iceland, ang isang mataas na bahagi ng geothermal na enerhiya sa kabuuang balanse ng produksyon ng kuryente ay ibinibigay sa New Zealand at mga isla ng Timog Silangang Asya (Philippines at Indonesia), ang mga bansa ng Central America at East Africa, na ang teritoryo ay nailalarawan din. sa pamamagitan ng mataas na aktibidad ng seismic at bulkan. Para sa mga bansang ito, sa kanilang kasalukuyang antas ng pag-unlad at pangangailangan, ang enerhiyang geothermal ay gumagawa ng malaking kontribusyon sa pag-unlad ng sosyo-ekonomiko.
(Susunod ang pagtatapos.)
