8 800 333-39-37
Ваше имя:
Номер телефона:

Геотермальная скважина это


Геотермальная энергетика — Википедия

Геотермальная энергетика — направление энергетики, основанное на использовании тепловой энергии недр Земли для производства электрической энергии на геотермальных электростанциях, или непосредственно, для отопления или горячего водоснабжения. Обычно относится к альтернативным источникам энергии, использующим возобновляемые энергетические ресурсы.

Запасы тепла Земли практически неисчерпаемы — при остывании ядра на 1 °C выделится 2*1020 кВт⋅ч энергии, что в 10000 раз больше, чем содержится во всем разведанном ископаемом топливе, и в миллионы раз больше годового энергопотребления человечества. При этом температура ядра превышает 6000 °C, а скорость остывания оценивается в 300-500 °C за миллиард лет.

Тепловой поток, текущий из недр Земли через её поверхность, составляет 47±2 ТВт тепла (400 тыс. ТВт⋅ч в год, что в 17 раз больше всей мировой выработки, и эквивалентно сжиганию 46 млрд тонн угля), а тепловая мощность, вырабатываемая Землей за счет радиоактивного распада урана, тория и калия-40 оценивается в 33±20 ТВт, т.е. до 70% теплопотерь Земли восполняется[1]. Использование даже 1% этой мощности эквивалентно нескольким сотням мощных электростанций. Однако, плотность теплового потока при этом составляет менее 0,1 Вт/м2 (в тысячи и десятки тысяч раз меньше плотности солнечного излучения), что затрудняет её использование.

В вулканических районах циркулирующая вода перегревается выше температуры кипения на относительно небольших глубинах и по трещинам поднимается к поверхности, иногда проявляя себя в виде гейзеров. Доступ к подземным тёплым водам возможен при помощи глубинного бурения скважин. Более чем такие паротермы распространены сухие высокотемпературные породы, энергия которых доступна при помощи закачки и последующего отбора из них перегретой воды. Высокие горизонты пород с температурой менее +100 °C распространены и на множестве геологически малоактивных территорий, потому наиболее перспективным считается использование геотерм в качестве источника тепла.

Хозяйственное применение геотермальных источников распространено в Исландии и Новой Зеландии, Италии и Франции, Литве, Мексике, Никарагуа, Коста-Рике, Филиппинах, Индонезии, Китае, Японии, Кении и Таджикистане.

Геотермальная энергетика подразделяется на два направления: петротермальная энергетика и гидротермальная энергетика. Ниже описана гидротермальная энергетика[2].

По способу извлечения теплоносителя:[3]

  • Традиционные
    • Фонтанные — когда имеет место самоизлив геотермального теплоносителя за счёт давления в недрах земли.
    • Насосные — используются, когда давление недостаточно для фонтанирования.
  • Геоциркуляционные — охлаждённый геотермальный теплоноситель закачивается обратно под землю.

По типу используемых ресурсов:[4]

  • Гидротермальные — использующие теплоту геотермальных вод естественного происхождения.
  • Петротермальные — использующие теплоту сухих горных пород.

Перспективными источниками перегретых вод обладают множественные вулканические зоны планеты в том числе Камчатка, Курильские, Японские и Филиппинские острова, обширные территории Кордильер и Анд.

Россия
На 2006 год в России разведано 56 месторождений термальных вод с дебитом, превышающим 300 тысяч м³/сутки. На двадцати месторождениях ведётся промышленная эксплуатация, среди них: Паратунское (Камчатка), Черкесское и Казьминское (Карачаево-Черкесия и Ставропольский край), Кизлярское и Махачкалинское (Дагестан), Мостовское и Вознесенское (Краснодарский край).

Большие запасы подземных термальных вод находятся в Дагестане, Северной Осетии, Чечне, Ингушетии, Кабардино-Балкарии, Закавказье, Ставропольском и Краснодарском краях, на Камчатке и в ряде других районов России.

Достоинства[править | править код]

Главным достоинством геотермальной энергии является её практическая неиссякаемость и полная независимость от условий окружающей среды, времени суток и года. Коэффициент использования установленной мощности ГеоТЭС может достигать 80%, что недостижимо для любой другой альтернативной энергетики.

Недостатки[править | править код]

Экономическая обоснованность скважин[править | править код]

Для того, чтобы преобразовать тепловую энергию в электрическую с помощью какой-нибудь тепловой машины (например, паровой турбины), необходимо, чтобы температура геотермальных вод была достаточно велика, иначе КПД тепловой машины будет слишком низким (например, при температуре воды 40°C и температуре окружающей среды 20°C КПД идеальной тепловой машины составит всего 6%, а КПД реальных машин ещё ниже, кроме того, часть энергии будет потрачена на собственные нужды станции — например, на работу насосов, которые выкачивают теплоноситель из скважины и закачивают отработанный теплоноситель обратно). Для генерации электроэнергии целесообразно использовать геотермальную воду температурой от 150°C и выше. Даже для отопления и горячего водоснабжения требуется температура не ниже 50°C. Однако, температура Земли растет с глубиной довольно медленно, обычно геотермический градиент составляет всего 30°C на 1 км, т.е. даже для горячего водоснабжения потребуется скважина глубиной более километра, а для генерации электроэнергии — несколько километров. Бурение таких глубоких скважин обходится дорого, кроме того, на перекачку теплоносителя по ним тоже требуется затратить энергию, поэтому использование геотермальной энергии далеко не везде целесообразно. Практически все крупные ГеоЭС расположены в местах повышенного вулканизма — Камчатка, Исландия, Филиппины, Кения, поля гейзеров[en] в Калифорнии и т.д, где геотермический градиент гораздо выше, а геотермальные воды находятся близко к поверхности.

Экология теплоносителя[править | править код]

Одна из проблем, которые возникают при использовании подземных термальных вод, заключается в необходимости возобновляемого цикла поступления (закачки) воды (обычно отработанной) в подземный водоносный горизонт, на что требуется расход энергии. В термальных водах содержится большое количество солей различных токсичных металлов (например, свинца, цинка, кадмия) , неметаллов (например, бора, мышьяка) и химических соединений (аммиака, фенолов), что исключает сброс этих вод в природные водные системы, расположенные на поверхности. Закачка отработанной воды необходима еще и для того, чтобы давление в водоносном пласте не упало, что приведет к уменьшению выработки геотермальной станции или её полной неработоспособности.

Наибольший интерес представляют высокотемпературные термальные воды или выходы пара, которые можно использовать для производства электроэнергии и теплоснабжения.

Провоцирование землетрясений[править | править код]
Пхоханское землетрясение 2017 года

Экономическая обоснованность бурения и инфраструктуры скважин заставляет выбирать места с большим геотермическим градиентом.[5] Такие места обычно находятся в сейсмически активных зонах.[5] Кроме того, при постройке ГЦС-станции проводится гидравлическое стимулирование пород, позволяющее за счёт дополнительных трещин увеличить теплообмен теплоносителя с породами. Однако, по результатам исследования пхоханского землетрясения 2017 года (кор., англ.), оказалось, что даже регулирования с помощью измерений с дополнительных сейсмографических станций не достаточно для исключения индуцированных землетрясений.[6] Спровоцированное[6] эксплуатацией геотермальной станции, пхоханское землетрясение произошло 15 ноября 2017 года, магнитуда составила 5,4 единицы[7], пострадали 135 человек и 1700 остались без крова.[5]

Геотермальная электроэнергетика в мире[править | править код]

Потенциальная суммарная рабочая мощность геотермальных электростанций в мире уступает большинству станций на иных возобновляемых источниках энергии. Однако направление получило развитие в силу высокой энергетической плотности в отдельных заселённых географических районах, где отсутствуют или относительно дороги горючие полезные ископаемые, а также благодаря правительственным программам.

Установленная мощность геотермальных электростанций в мире на начало 1990-х годов составляла около 5 ГВт, на начало 2000-х годов — около 6 ГВт. В конце 2008 года суммарная мощность геотермальных электростанций планеты выросла до 10,5 ГВт[8].

Установленная мощность геотермальных электростанций по странам
Страна в 2007 г., МВт[9] Мощность в 2010 г., МВт[10] [источник не указан 3217 дней]
США 2687 3086 0,3 %
Филиппины 1969,7 1904 27 %
Индонезия 992 1197 3,7 %
Мексика 953 958 3 %
Италия 810,5 843
Новая Зеландия 471,6 628 10 %
Исландия 421,2 575 30 %
Япония 535,2 536 0,1 %
Сальвадор 204,2 204 14 %
Кения 128,8 167 11,2 %
Коста-Рика 162,5 166 14 %
Никарагуа 87,4 88 10 %
Россия 79 82 0,05 %
Турция 38 82
Папуа-Новая Гвинея 56 56
Гватемала 53 52
Португалия 23 29
КНР 27,8 24
Франция 14,7 16
Эфиопия 7,3 7,3
Германия 8,4 6,6
Австрия 1,1 1,4
Австралия 0,2 1,1
Таиланд 0,3 0,3
Всего 9731,9 10709,7

США[править | править код]

Крупнейшим производителем геотермальной электроэнергии являются США, которые в 2005 году произвели около 16 млрд кВт·ч возобновляемой электроэнергии. В 2009 году суммарные мощности 77 геотермальных электростанций в США составляли 3086 МВт[11]. До 2013 года планируется строительство более 4400 МВт.[обновить данные]

Наиболее мощная и известная группа геотермальных электростанций находится на границе округов Сонома и Лейк в 116 км к северу от Сан-Франциско. Она носит название «Гейзерс»(«Geysers») и состоит из 22 геотермальных электростанций с общей установленной мощностью 1517 МВт[12]. «На „Гейзерс“ сейчас приходится одна четвёртая часть всей произведенной в Калифорнии альтернативной [не гидро-] энергии»[13]. К другим основным промышленным зонам относятся: северная часть Солёного моря в центральной Калифорнии (570 МВт установленной мощности) и геотермальные электростанции в Неваде, чья установленная мощность достигает 235 МВт.

Американские компании являются мировыми лидерами в этом секторе, несмотря на то, что геотермальная энергетика начала активно развиваться в стране сравнительно недавно. По данным Министерства Торговли, геотермальная энергия является одним из немногих возобновляемых источников энергии, чей экспорт из США больше, чем импорт. Кроме того, экспортируются также и технологии. 60 %[14] компаний-членов Geothermal Energy Association в настоящее время стремятся делать бизнес не только на территории США, но и за её пределами (в Турции, Кении, Никарагуа, Новой Зеландии, Индонезии, Японии и прочее).

Геотермальная электроэнергетика, как один из альтернативных источников энергии в стране, имеет особую правительственную поддержку.

Филиппины[править | править код]

На 2003 год 1930 МВт электрической мощности установлено на Филиппинских островах, в Филиппинах парогидротермы обеспечивают производство около 27 % всей электроэнергии в стране.

Мексика[править | править код]

Страна на 2003 год находилась на третьем месте по выработке геотермальной энергии в мире, с установленной мощностью электростанций в 953 МВт. На важнейшей геотермальной зоне Серро Прието расположились станции общей мощностью в 750 МВт.

Италия[править | править код]

В Италии на 2003 год действовали энергоустановки общей мощностью в 790 МВт.

Исландия[править | править код]

В Исландии действуют пять теплофикационных геотермальных электростанций общей электрической мощностью 570 МВт (2008), которые производят 25 % всей электроэнергии в стране.

Одна из таких станций снабжает столицу Рейкьявик. Станция использует подземную воду, а излишки воды сливают в гигантский бассейн.

В 2000 году был начат Исландский проект глубокого бурения (IDDP), целью которого является разработка технологий по использованию энергии гидротермальных флюидов, находящихся в сверхкритическом состоянии.

Кения[править | править код]

В Кении на 2005 год действовали три геотермальные электростанции общей электрической мощностью в 160 МВт, существуют планы по росту мощностей до 576 МВт. На сегодняшний день в Кении находится самая мощная ГеоЭС в мире, Олкария IV.

Россия[править | править код]

Впервые в мире неводяные пары как тепловой носитель применены на Паратунской ГеоТЭС в 1967 году.[15]

Сегодня на Камчатке 40 % потребляемой энергии вырабатывается на геотермальных источниках[16].
По данным института вулканологии Дальневосточного Отделения РАН, геотермальные ресурсы Камчатки оцениваются в 5000 МВт.[17] Российский потенциал реализован только в размере немногим более 80 МВт установленной мощности (2009) и около 450 млн. кВт·ч годовой выработки (2009):

  • Мутновское месторождение:
    • Верхне-Мутновская ГеоЭС установленной мощностью 12 МВт·э (2011) и выработкой 69,5 млн кВт·ч/год (2010) (81,4 в 2004),
    • Мутновская ГеоЭС установленной мощностью 50 МВт·э (2011) и выработкой 360,5 млн кВт·ч/год (2010) (на 2006 год ведётся строительство, увеличивающее мощность до 80 МВт·э и выработку до 577 млн кВт·ч)
  • Паужетское месторождение возле вулканов Кошелева и Камбального — Паужетская ГеоТЭС мощностью 14,5 МВт·э (2011) и выработкой 43,1 млн кВт·ч (на 2010 год проводится реконструкция с увеличением мощности до 18 МВт·э).
  • Месторождение на острове Итуруп (Курилы): Океанская ГеоТЭС установленной мощностью 2,5 МВт·э (2009). Существует проект мощностью 34,5 МВт и годовой выработкой 107 млн кВт·ч.
  • Кунаширское месторождение (Курилы): Менделеевская ГеоТЭС мощностью 3,6 МВт·э (2009).

В Ставропольском крае на Каясулинском месторождении начато и приостановлено строительство дорогостоящей опытной Ставропольской ГеоТЭС мощностью 3 МВт.

В Краснодарском крае эксплуатируется 12 геотермальных месторождений.[18]

Япония[править | править код]

В Японии насчитывается 20 геотермальных электростанций, однако геотермальная энергетика играет незначительную роль в энергетическом секторе страны: в 2013 году этим методом производилось 2596 ГВт/ч электроэнергии, что составляет около 0,25% от общего объёма электроснабжения страны

По температуре[править | править код]

Слаботермальные до +40 °C
Термальные от +40 до +60 °C
Высокотермальные от +60 до +100 °C
Перегретые более +100 °C

По минерализации (сухой остаток)[править | править код]

ультрапресные до 0,1 г/л
пресные 0,1—1,0 г/л
слабосолоноватые 1,0—3,0 г/л
сильносолоноватые 3,0—10,0 г/л
солёные 10,0—35,0 г/л
рассольные более 35,0 г/л

По общей жёсткости[править | править код]

очень мягкие до 1,2 мг-экв/л
мягкие 1,2—2,8 мг-экв/л
средние 2,8—5,7 мг-экв/л
жёсткие 5,7—11,7 мг-экв/л
очень жёсткие более 11,7 мг-экв/л

По кислотности, рН[править | править код]

сильнокислые до 3,5
кислые 3,5—5,5
слабокислые 5,5—6,8
нейтральные 6,8—7,2
слабощелочные 7,2—8,5
щелочные более 8,5

По газовому составу[править | править код]

сероводородные
сероводородно-углекислые
углекислые
азотно-углекислые
метановые
азотно-метановые
азотные

По газонасыщенности[править | править код]

слабая до 100 мг/л
средняя 100—1000 мг/л
высокая более 1000 мг/л

Данный тип энергетики связан с глубинными температурами Земли, которые с определённого уровня начинают подниматься. Средняя скорость её повышения с глубиной — около 2,5 °С на каждые 100 м. На глубине 5 км температура составляет примерно 125 °С, а на 10 км около 250 °С. Добыча тепла производится посредством бурения двух скважин, в одну из которых закачивается вода, которая, нагреваясь, попадает в смежную скважину и выходит в виде пара. Проблема данной энергетики на сегодня — её рентабельность.[2]

  1. Капитинов И. М. Ядерное тепло Земли // Учебное пособие "Радиоактивность атомных ядер" под ред. Б.С. Ишханова. — КДУ, Университетская книга, Москва, 2017. — С. 48–56.
  2. 1 2 Кирилл Дегтярёв. Петротермальная энергетика — старт в России (неопр.) (недоступная ссылка). Русское географическое общество (24 октября 2011). Дата обращения 1 ноября 2012. Архивировано 20 ноября 2012 года.
  3. ↑ Алхасов, 2016, с. 18, 98.
  4. ↑ Алхасов, 2016, с. 16—17.
  5. 1 2 3 Пхоханское землетрясение 2017 года заставило пересмотреть подходы к оценке рисков геотермальной энергетики
  6. 1 2 Summary Report of the Korean Government Commission on Relations between the 2017 Pohang Earthquake and EGS Project  (кор.)
  7. ↑ Землетрясение 2017 года в Корее обусловлено работой геотермальной электростанции (рус.). Хабрахабр (30.04.2018). Дата обращения 3 сентября 2019.
  8. ↑ Geothermal Development Expands Globally
  9. ↑ Bertani, Ruggero (September 2007), World Geothermal Generation in 2007, Geo-Heat Centre Quarterly Bulletin (Klamath Falls, Oregon: Oregon Institute of Technology) . — Т. 28 (3): 8–19, ISSN 0276-1084, <http://geoheat.oit.edu/bulletin/bull28-3/art3.pdf>. Проверено 12 апреля 2009. 
  10. ↑ Holm, Alison (May 2010), Geothermal Energy:International Market Update, Geothermal Energy Association, с. 7, <http://www.geo-energy.org/pdf/reports/GEA_International_Market_Report_Final_May_2010.pdf>. Проверено 24 мая 2010. 
  11. ↑ Geothermal Projects Being Developed in 70 Countries 25 Май 2010 г.
  12. ↑ The Geysers Geothermal Field, California, United States of America//www.power-technology.com — http://www.power-technology.com/projects/the-geysers-geothermal-california
  13. ↑ Calpine and the Environment//www.geysers.com — http://www.geysers.com/environment.htm Архивная копия от 5 июля 2012 на Wayback Machine
  14. ↑ Charles W. Thurston. Accelerating Geothermal Growth Through DOE Initiatives//Renewable Energy World North America, May, 2010//www.renewableenergyworld.com — http://www.renewableenergyworld.com/rea/news/article/2012/01/accelerating-geothermal-growth-through-doe-initiatives
  15. Л. А. Огуречников. Геотермальные ресурсы в энергетике (неопр.). №11 (31). Альтернативная энергетика и экология (2005). Дата обращения 1 ноября 2012. Архивировано 20 ноября 2012 года.
  16. ↑ Пока не закончится нефть // июнь 2016
  17. ↑ Геотермальная энергетика (неопр.). журнал «Энергосвет». Дата обращения 1 ноября 2012. Архивировано 20 ноября 2012 года.
  18. В. А. Бутузов, Г. В. Томаров, В. Х. Шетов. Геотермальная система теплоснабжения с использованием солнечной энергии и тепловых насосов (неопр.). журнал «Энергосбережение» (№3 2008). Дата обращения 1 ноября 2012. Архивировано 20 ноября 2012 года.
  19. ↑ ВСН 56-87 «Геотермальное теплохладоснабжение жилых и общественных зданий и сооружений»
  • Дегтярев К. Тепло земли // Наука и жизнь. — 2013. — № 9-10.
  • Дворов И. М. Глубинное тепло Земли / Отв. ред. д.г.-м.н. А. В. Щербаков. — М.: Наука, 1972. — 208 с. — (Настоящее и будущее человечества). — 15 000 экз.
  • Берман Э., Маврицкий Б. Ф. Геотермальная энергия. М.: Мир, 1978. 416 с.
  • Севастопольский А. Е. Геотермальная энергия: Ресурсы, разработка, использование : Пер. с англ. М.: Мир, 1975.
  • Баева А. Г., Москвичёва В. Н. Геотермальная энергия: проблемы, ресурсы, использование. Библиографический указатель. Издательство СО АН СССР, Институт теплофизики, 1979
  • Алхасов А.Б. Возобновляемые источники энергии. — М.: Издательский дом МЭИ, 2016. — ISBN 978-5-383-00960-4.

ru.wikipedia.org

Скважина в ад: Как устроена геотермальная станция в Исландии

Энергетика Исландии практически полностью построена на возобновляемых источниках. Здесь нет нефти и газа, но они тут особо и не нужны — разве только для заправки автомобилей и морских судов. Две трети энергии в Исландии вырабатывается гидроэлектростанциями. Оставшуюся часть «добивают» геотермальные электростанции.  Но Исландия не была бы Исландией, если бы тут работали обычные, приповерхностные станции. Чтобы добыть тепло, здесь бурят 5-километровые скважины в самое пекло, добираясь до жидкой магмы. Этот проект называется IDDP, и сейчас я про него расскажу.


В 2000 году три исландских энергетических компании задались целью пробурить в горячей гидротермальной зоне острова самую глубокую на тот момент вулканическую скважину. Проект получил название Iceland Deep Drilling Project (IDDP) и его целью стало изучение возможностей получения энергии из сильно перегретой магмой водной жидкости. Глубина скважины должна была быть не менее 4-5 километров, где вода находится в сверхкритическом состоянии при температуре 400–600 С — ни жидкость, ни пар. Вода в таком состоянии «надкритического пара» даёт гораздо больше тепловой энергии, чем простой пар и жидкость вместе.

Глубокая скважина, успешно проникнувшая в место скопления такого пара, обладает энергоёмкость в 50 мегаватт, что в 10 раз больше обычной геотермальной скважины.

В ходе исследований стало понятно что:
а) такую скважину пробурить можно,
б) с жидкостью, разогретой до такой температуры работать можно,
в) стоить полноценная скважина будет около $14-16 млн.

Для бурения первой полноразмерной скважины выбрали поле Крафла (Krafla) в северо-восточной Исландии. Скважина получила название IDDP-1. Её глубина должна была составить 4,5 километра к осени 2009 года. Однако, что-то пошло не так. 25 июня буровые работы остановились на глубине двух километров.  Оказалось, что установка попала в расплавленные породы и магма затекла внутрь ствола.  Буровой раствор вступил в контакт с магмой, произведя паровой взрыв. Бур подняли и увидели, что его нижние 20 метров просто закупорены застывшим обсиди

alexio-marziano.livejournal.com

как тепло Земли превратили в эффективный энергоресурс / Toshiba corporate blog / Habr

Дано: внутри Земли имеется горячее ядро, с его помощью нужно выработать электричество.
Вопрос: как это сделать?
Ответ: построить геотермальную электростанцию.
Разбираемся, как именно, откуда под землёй пар и много ли пользы от такой электростанции.

Самый старый и самый популярный на сегодняшний день метод получения электричества в промышленных масштабах — это вращение турбины генератора мощным потоком горячего пара от вскипевшей из-за принудительного разогрева воды. Если вдуматься, то и в угольной ТЭС, и в современной АЭС суть работы сводится к кипячению воды с той лишь разницей, что в ТЭС для этого сжигается уголь, а в реакторе АЭС её кипятят нагревающиеся в результате управляемой цепной реакции ТВЭЛы.

Но зачем греть воду, если в некоторых местах она поступает из-под земли уже горячей? Нельзя ли использовать её напрямую? Можно: в 1904 году итальянец Пьеро Джинори Конти запустил первый генератор, работавший от пара естественных геотермальных источников, в изобилии присутствующих в Италии. Так появилась первая в мире геотермальная электростанция, которая работает до сих пор.

Впрочем, чтобы обеспечить геотермальной электростанции приемлемые КПД и стоимость, нужна вода определённой температуры, находящаяся не глубже определённого уровня. Если вы захотите построить геотермальную электростанцию (скажем, на своём дачном участке), вам для начала придётся заняться бурением скважин до водоносных слоёв, где вода под огромным давлением разогревается до 150-200 °C и готова выйти на поверхность в виде перегретого кипятка или пара. Ну а далее, подобно электростанциям на ископаемом топливе, поступающий пар будет вращать турбину, которая приведёт в действие генератор, вырабатывающий электричество. Использовать естественное тепло планеты для получения пара — это и есть геотермальная энергетика. А теперь перейдём к деталям.

Немного о тепле Земли


Температура поверхности твёрдого ядра Земли на глубине около 5100 км равна примерно 6000 °C. При приближении к земной коре температура постепенно снижается.


Понятный график изменений температуры породы по мере продвижения к центру Земли. Источник: Wikimedia / Bkilli1

Так называемый геотермический градиент — изменение температуры на определенном участке земной толщи, — в среднем составляет 3 °C на каждые 100 метров. То есть в шахте на глубине 1 км будет стоять тридцатиградусная жара —кто бывал в такой шахте, это подтвердит. Но в зависимости от региона температурный градиент меняется — например, в Кольской сверхглубокой скважине на горизонте 12 км была зафиксирована температура 220 °C, а в некоторых местах планеты, у тектонических разломов и зонах вулканической активности, для достижения аналогичных температур достаточно пробурить от нескольких сотен метров до нескольких километров, обычно от 0,5 до 3 км. В американском штате Орегон геотермический градиент 150 °C на 1 км, а в Южной Африке всего 6 °C на 1 км. Отсюда вывод: где угодно хорошую геотермальную станцию не построишь (перед началом работ убедитесь, что ваш дачный участок находится в подходящем месте). Как правило, подходящие места те, где сильная геологическая активность — часто происходят землетрясения и имеются действующие вулканы.

Виды геотермальных электростанций


В зависимости от того, какой источник геотермальной энергии имеется в наличии (скажем, в вашем ДСК), вы будете выбирать тип электростанции. Разберёмся, какие они бывают.

Гидротермальная станция

Упрощенная схема гидротермальной электростанции прямого цикла будет понятна даже ребенку: из земли по трубе поднимается горячий пар, который раскручивает турбину генератора, а после устремляется в атмосферу. Всё действительно так просто, если нам повезло найти подходящий источник пара.


ГеоТЭС прямого цикла. Источник: Save On Energy

Если из имеющейся у вас в наличии скважины бьёт не пар, а пароводяные смеси с температурой выше 150 °C, то потребуется станция комбинированного цикла. Перед турбиной сепаратор будет отделять пар от воды — пар отправится в турбину, а горячая вода либо будет сброшена в скважину, либо перейдет в расширитель, где в условиях низкого давления отдаст дополнительный пар для турбины.

Если вашему дачному посёлку не повезло с горячими источниками — например, если температура воды из-под земли составляет меньше 100 °C на экономически приемлемой глубине, — а ГеоТЭС иметь очень хочется, то потребуется строить сложную бинарную геотермальную станцию, цикл которой был изобретен в СССР. В ней жидкость из скважины вообще не подается на турбину ни в каком виде. Вместо этого в теплообменнике она разогревает другую рабочую жидкость с меньшей температурой кипения, которая, превращаясь в пар, раскручивает турбину, конденсируется и вновь возвращается в теплообменную камеру. В роли таких рабочих жидкостей может выступать, например, фреон, один из видов которого (фтордихлорбромметан) кипит уже при 51,9 °C. Бинарный цикл можно сочетать с комбинированным, когда на одну турбину будет подаваться пар, а отделенная вода направится в другой контур для разогрева теплоносителя с низкой температурой кипения.


ГеоТЭС бинарного цикла. Источник: Save On Energy

Петротермальная станция

Разогретые подземные источники — весьма редкое явление в масштабах планеты, как вы, наверное, могли заметить, что резко ограничивает потенциальную область внедрения геотермальной энергетики, поэтому был разработан альтернативный подход: если в горячей глубине земной коры нет воды, значит, ее нужно туда закачать. Петротермальный принцип подразумевает закачку воды в глубокую скважину с разогретой породой, где жидкость превращается в пар и возвращается обратно на турбину электростанции.


Упрощенная схема петротермальной электростанции

Необходимо пробурить как минимум две скважины: в одну с поверхности будет подаваться вода, чтобы от тепла пород превратиться в пар и выйти через другую скважину. А далее процесс получения электроэнергии будет полностью аналогичен гидротермальной станции.

Естественно, соединить под землей на глубине нескольких километров две скважины нереально — вода между ними сообщается за счет разломов, образующихся в результате закачивания жидкости под огромным давлением (гидроразрыв). Чтобы расщелины и пустоты не закрылись со временем, к воде добавляют гранулы, например, песок.

В среднем одна скважина для петротермального процесса дает поток пароводяной смеси, достаточный для генерации 3-5 МВт энергии. Пока такие системы на промышленном уровне нигде не реализованы, но работы ведутся, в частности, в Японии и Австралии.

Преимущества геотермальной энергетики


Из сказанного выше следует, что использование тепла Земли для получения электричества в промышленных масштабах, предприятие недешёвое. Но весьма выгодное по ряду причин.

Неисчерпаемость. Электростанции на ископаемом топливе — природном газе, угле, мазуте — сильно зависят от поставок этого самого топлива. Причем опасность заключается не только в прекращении поставок из-за бедствий или изменения политической ситуации, но и в незапланированном скачкообразном росте цен на сырье. В начале 1970-х годов из-за политической турбулентности на Ближнем Востоке разразился топливный кризис, который привел к росту цен на нефть в четыре раза. Кризис дал новый толчок развитию электротранспорта и альтернативных видов энергетики. Одним из плюсов использования земного тепла является его практическая неисчерпаемость (в результате действий человека, по крайней мере). Ежегодный тепловой поток Земли к поверхности составляет порядка 400 000 ТВт·ч в год, что в 17 раз больше, чем за тот же период вырабатывают все электростанции планеты. Температура ядра Земли составляет 6000 °C, а скорость остывания оценивается в 300-500 °C за 1 млрд лет. Не стоит беспокоиться о том, что человечество способно ускорить этот процесс бурением скважин и закачкой туда воды — падение температуры ядра на 1 градус высвобождает 2·1020 кВт·ч энергии, что в миллионы раз больше ежегодного потребления электроэнергии всем человечеством.

Стабильность. Ветряные и солнечные электростанции крайне чувствительны к погоде и времени дня. Нет солнечного света — нет выработки, станция отдает запас из аккумуляторов. Ослаб ветер — вновь нет выработки, опять в дело вступают батареи с отнюдь не бесконечной емкостью. При соблюдении техпроцессов по обратной отдаче воды в скважину гидротермальная электростанция будет беспрерывно функционировать в режиме 24/7.

Компактность и удобство для сложных районов. Электроснабжение отдаленных областей с изолированной инфраструктурой — задача непростая. Она осложняется еще больше, если район имеет плохую транспортную доступность, а рельеф не походит для строительства традиционных электростанций. Одним из важных плюсов геотермальных электростанций стала их компактность: так как теплоноситель берётся в буквальном смысле из земли, на поверхности строится машинный зал с турбиной и генератором и градирня, которые вместе занимают очень мало места.

Геотермальная станция с выработкой 1 ГВт·ч/год займет площадь 400 м2 — даже в гористой местности геотермальной электростанции потребуется очень небольшой участок и автомобильная дорога. Для солнечной станции с такой же выработкой потребуется 3240 м2, для ветряной — 1340 м2.

Экологичность. Само по себе функционирование геотермальной станции практически безвредно: её выброс углекислого газа в атмосферу оценивается в 45 кг CO2 на 1 кВт·ч выработанной энергии. Для сравнения: у угольных станций на тот же киловатт-час приходится 1000 кг CO2, у нефтяных — 840 кг, газовых — 469 кг. Впрочем, на атомные станции приходится всего 16 кг — уж чего-чего, а углекислого газа они производят минимум.

Возможность параллельной добычи полезных ископаемых. Удивительно, но факт: на некоторых энергоблоках ГеоТЭС, помимо электроэнергии, добывают газы и металлы, растворенные в поступающей из-под земли пароводяной смеси. Их можно было бы просто пустить вместе с отработанным конденсированным паром обратно в скважину, но, учитывая, какие объемы полезных элементов проходят через геотермальную электростанцию, разумнее наладить их добычу. В некоторых районах Италии пар из скважин содержит 150-700 мг борной кислоты на каждый килограмм пара. Одна из местных гидротермических электростанций на 4 МВт расходует 20 кг пара в секунду, поэтому добыча борной кислоты там поставлена на промышленную основу.

Недостатки геотермальной энергетики


Рабочая жидкость опасна. Как было отмечено выше, ГеоТЭС не вырабатывают дополнительных токсичных выбросов, лишь только небольшой объем углекислого газа, на порядок меньший, чем у газовых ТЭС. Что, впрочем, не значит, что подземные воды и пар — это всегда чистые субстанции, сродни минеральной питьевой воде. Пароводяная смесь из земных глубин насыщена газами и тяжелыми металлами, которые свойственны конкретному участку земной коры: свинец, кадмий, мышьяк, цинк, сера, бор, аммиак, фенол и так далее. В некоторых случаях по трубам к ГеоТЭС течёт такой впечатляющий коктейль, что его сброс в атмосферу или водоемы немедленно вызовет локальную экологическую катастрофу.


Результат воздействия геотермальной воды на металлы.

При соблюдении всех требований безопасности пар, отправляемый в атмосферу, тщательно фильтруется от металлов и газов, а конденсат закачивается обратно в скважину. Но в случае нештатных ситуаций или намеренного нарушения технического регламента геотермальная станция может нанести окружающей среде некоторый урон.

Высокая стоимость за киловатт. Несмотря на относительную простоту конструкции ГеоТЭС, первичные вложения в их строительство немалые. Много средств уходит на геологоразведку и анализ, в результате чего себестоимость геотермальных станций колеблется на уровне $2800/кВт установленной мощности. Для сравнения: ТЭС — $1000/кВт, ветряки — $1600/кВт, солнечная электростанция — $1800-2000/кВт, АЭС — около $6000/кВт. Причём для ГеоТЭС приведена усреднённая стоимость, которая может сильно варьироваться в зависимости от страны, рельефа, химического состава пара и глубины бурения.

Относительно низкая мощность. ГеоТЭС в принципе пока не могут сравниться по выработке электроэнергии с ГЭС, АЭС и ТЭС. Даже при бурении большого количества скважин поток пара все равно будет невелик, а произведённого электричества хватит лишь для небольших населённых пунктов.

Самый мощный на 2019 год геотермальный энергокомплекс The Geysers раскинулся на площади 78 км2 в Калифорнии, США. Он состоит из 22 гидротермальных станций и 350 скважин с общей установленной мощность 1517 МВт (реальная выработка 955 МВт), которые покрывают до 60% энергопотребностей северного побережья штата. Мощность всего The Geysers сопоставима с советским реактором РБМК-1500, когда-то работавшем на Игналинской АЭС, где их было два, а сама АЭС располагалась на площади 0,75 км2. ГеоТЭС с выработкой 200-300 МВт считаются очень мощными, большинство же станций по миру оперируют двузначными числами.


Гидротермальная комбинированная станция комплекса The Geysers в Калифорнии. И таких там 22. Источник: Wikimedia / Stepheng3

Где всё это работает и насколько это перспективно


По состоянию на 2018 год во всем мире геотермальные электростанции вырабатывают более 14,3 ГВт энергии, тогда как в 2007 году производили всего 9,7 ГВт. Да, не геотермальная революция, но рост налицо.

Лидером по геотермальной выработке является США со своими 3591 МВт. Впечатляющее значение, которое, однако, составляет всего 0,3% от общей выработки страны. Далее идет Индонезия с 1948 МВт и 3,7%. А вот на третьем месте начинается интересное: на Филиппинах геотермальные электростанции имеют установленную мощность 1868 МВт, при этом на них приходится 27% электричества страны. А в Кении — и вовсе 51%! Япония также входит в десятку лидеров по количеству киловатт, выработанных ГеоТЭС.

Первая геотермальная электростанция, «Мацукава», открылась в Японии в 1966 году. Она вырабатывала 23,5 МВт, а турбину и генератор для неё произвела Toshiba. В 2010-х годах геотермальная энергия стала наиболее востребованной в странах Африки, где началось активное заключение контрактов и строительство ГеоТЭС. В 2015 году в Кении была открыта станция Olkaria IV, одна из четырёх, находящаяся в зоне Олкария в 120 км от Найроби, с мощностью 140 МВт. С ее помощью правительство снижает зависимость от гидроэлектростанций, сброс воды из которых часто приводит к разрушительным наводнениям.


ГеоТЭС Olkaria IV в Кении. Olkaria V и Olkaria VI планируют ввести в строй в 2021 году. Источник: Toshiba

ГеоТЭС активно строят также в Уганде, Танзании, Эфиопии и Джибути.

В России развитие геотермальной энергетики идет очень неторопливыми темпами, так как в строительстве дополнительных электростанций нет особой необходимости. В 2015 году на долю таких станций приходилось всего 82 МВт.

Паужетская геотермальная станция, построенная на Камчатке в 1966 году, была первой в СССР. Ее изначальная установленная мощность составляла всего 5 МВт, сейчас она доведена до 12 МВт. Вслед за ней появилась Паратунская станция с мощностью всего 600 кВт — первая бинарная ГеоТЭС в мире.

Сейчас в России действуют только четыре станции, три из них питают Камчатку, ещё одна, Менделеевская ГеоТЭС на 3,6 МВт, снабжает остров Кунашир Курильской гряды.

На нашей планете есть немало способов добычи электроэнергии без помощи ископаемого топлива. Какие-то из них, например, солнечная и ветряная энергия, успешно используются уже сейчас. Какие-то, вроде водородных топливных ячеек, пока пребывают на начальной стадии адаптации. Геотермальная энергетика — это наш задел на будущее, раскрыть потенциал которого в полной мере нам еще только предстоит.

habr.com

Геотермальная циркуляционная система — Википедия

Схема петротермальной ГЦС:
1 — резервуар
2 — насос
3 — теплообменник
4 — турбинное отделение
5 — добычные скважины
6 — нагнетательная скважина
7 — линия теплоснабжения
8 — осадочные породы
9 — наблюдательная скважина
10 — горные породы

Геотерма́льная циркуляцио́нная систе́ма (ГЦС) — система для извлечения тепловой энергии из недр Земли с целью её использования для теплоснабжения или производства электроэнергии. От традиционных геотермальных систем отличается тем, что отработанный теплоноситель закачивается обратно под землю.

Понятие «геотермальная циркуляционная система» было введено в 1970-е советскими горными теплофизиками О. А. Кремневым, Ю. Д. Дядькиным и А. Н. Щербанем[1].

В англоязычной литературе для обозначения геотермальных циркуляционных систем, к которым было применено искусственное стимулирование коллектора, используется термин enhanced (или engineered) geothermal system (EGS) — улучшенная (или искусственная) геотермальная система[1]. Данное понятие было предложено в 1999 году исследователями М. Грассиани, З. Кригером и Х. Легманном.[2].

Принцип действия ГЦС состоит в следующем. Через добычную скважину происходит извлечение теплоносителя (как правило, воды с примесями) из эксплуатируемого водоносного горизонта (подземного коллектора) на поверхность. Далее происходит отбор тепла теплоносителя, после чего он, при помощи насоса, через нагнетательную скважину закачивается обратно в пласт.[3]

В зависимости от наличия в пласте геотермальных вод естественного происхождения, ГЦС может быть как гидротермальной, так и петротермальной. В последнем случае необходимо искусственно создавать в породе каналы для циркуляции теплоносителя и закачивать в неё воду из внешнего источника.[4]

Для повышения проницаемости пород и увеличения площади поверхности теплосъёма применяют методы искусственного стимулирования, к наиболее распространённым из которых относятся гидравлический разрыв массива и кислотная обработка призабойной зоны.[5]

Чтобы предотвратить коррозию и солеотложения в коммуникациях, используется двухконтурная схема: геотермальный флюид через теплообменник передаёт тепло чистой воде, циркулирующей в отдельном контуре[6]. Полученная теплота может использоваться как для теплоснабжения, так и для выработки электроэнергии при помощи паровой турбины. Однако, использовать ГЦС в качестве электростанции целесообразно только в том случае, когда температура теплоносителя не ниже 100 °C[7].

ГЦС имеют серьёзные преимущества перед традиционными геотермальными системами:

  • Традиционные ГС могут работать лишь в крайне ограниченном числе мест, тогда как ГЦС — практически повсеместно.[8]
  • Степень извлечения тепла из недр значительно выше.[3]
  • Стабильная продуктивность за счёт поддержания давления в пласте.[3]
  • Поскольку геотермальная вода, после её отработки, закачивается обратно под землю, то полностью исключается возможность загрязнения окружающей среды минерализованными водами[3], а при использовании двухконтурных систем — и выброса в атмосферу диоксида углерода[7].

Вместе с тем, они имеют и некоторые недостатки:

  • Строительство и обслуживание ГЦС обходится существенно дороже, чем традиционных ГС.[3]
  • Обратная закачка теплоносителя требует значительного расхода энергии. В результате эксплуатация ГЦС обходится в 2—3 раза дороже эксплуатации фонтанной системы.[3] При этом, с течением времени приемистость нагнетательной скважины, как правило, снижается.[5]
  • Коррозия и солеотложение, обусловленные работой с минерализованными водами, затрудняют эксплуатацию насосного оборудования и засоряют скважины.[9]

Охлаждение пласта[править | править код]

В результате обратного закачивания охлаждённого теплоносителя, со временем неизбежно происходит охлаждение пласта. Из-за этого снижается мощность станции.

Выделяют 2 фазы эксплуатации ГЦС:

  1. Первая фаза — когда температура теплоносителя на выходе из подземного коллектора близка к начальной температуре пласта.
  2. Вторая фаза начинается, когда температура теплоносителя становится меньше начальной температуры пласта, и заканчивается, когда температуры теплоносителя на выходе из коллектора и на входе в него становится близки. После этого дальнейшая эксплуатация системы становится невозможной.

Время эксплуатации ГЦС может быть рассчитано по формуле:

τ=πC0ρHhR23CBG{\displaystyle \tau ={\frac {\pi C_{0}\rho _{H}hR^{2}}{3C_{B}G}}}

где τ{\displaystyle \tau } — время, с, C0{\displaystyle C_{0}} — теплоёмкость пласта, кДж/кг, ρH{\displaystyle \rho _{H}} — плотность термальной воды в скважинах, кг/м3, h{\displaystyle h} — мощность пласта, м, R{\displaystyle R} — расстояние между нагнетательной и добычной скважинами, м, CB{\displaystyle C_{B}} — теплоёмкость воды в пласте, кДж/кг, G{\displaystyle G} — дебит циркуляционной системы, кг/с.[10]

В 2006 году срок службы ГЦС оценивался в 20—30 лет, при условии проведения стимулирования коллектора каждые 6 лет[11].

Наведённая сейсмичность[править | править код]

Стимулирование коллекторов геотермальных систем может спровоцировать землетрясения. Максимальная сейсмическая активность может достигать 3,0—3,7 единицы по шкале Рихтера[12].

Подобные землетрясения происходили в Швейцарии, Германии и других странах[13]. В 2017 в Южной Корее произошло землетрясение (кор., англ.) магнитудой 5,4 единицы[14].

Тем не менее, применение новых технологий позволяют существенно снизить сейсмическую активность при гидроразрыве[12].

По данным на 2013 год, в мире было реализовано 20 проектов ГЦС с искусственно стимулированным коллектором, 14 из которых — действующие электростанции, и 8 находилось в стадии разработки[15]. Теплоснабжающих ГЦС было создано несколько сотен[16].

Проекты по созданию и эксплуатации ГЦС существовали или существуют в США, Великобритании, Германии, Австралии, Франции, Японии, Швеции, Италии, Сальвадоре, Швейцарии, Китае, Австралии[17][18][19].

Франция[править | править код]

Первая ГЦС, использующая тепло пористых горных пород, была построена в Париже в 1963 году и предназначалась для отопления комплекса Brodkastin Chaos.[20][21][16]

Soultz-sous-Forêts[править | править код]

В середине 1980-х был начат совместный проект Франции, Германии и Великобритании по созданию петротермальной ГЦС в Сульц-су-Форе. Позднее к нему также подключились группы учёных из Италии, Швейцарии и Норвегии, а также в нём приняли некоторое участие учёные из США и Японии.

К 1991 году скважины были пробурены на глубину до 2,2 км, и проведено гидравлическое стимулирование коллектора. Однако, имели место большие потери жидкости. Как позднее было установлено, это произошло по причине того, что горные породы на глубине 2—3 км здесь имели большое число разломов и трещиноватостей естественного происхождения, и жидкость утекла туда.[22]

К 1995 году были пробурены скважины глубиной до 3,9 км, где температура составляла 168 °C. При помощи гидроразрыва был создан коллектор и начаты опыты по циркуляции. Температура добываемой воды составляла 136 °C, закачиваемой — 40 °C, при тепловой мощности 9 МВт. В 1997 году, после дополнительного стимулирования, тепловая мощность достигла 10 МВт, при этом на работу насосного оборудования требовалось всего лишь 250 кВт. Эксперимент по циркуляции на уровне 25 кг/с длился 4 месяца, потерь теплоносителя не было.[22]

Позднее к проекту присоединились промышленные корпорации. К 2003 году скважины углубили до 5,1 км.[22] При помощи нескольких гидравлических и химических стимулирований был создан коллектор, в 2005—2008 был проведён ряд циркуляционных тестов, в ходе которых удалось на выходе из коллектора получить теплоноситель с температурой около 160 °C. Было начато строительство электростанции.[23]

Последующие проекты[править | править код]

В конце 1980-х был начат проект по созданию петротермальной ГЦС близ Виши. Были пробурены скважины около 800 м глубиной и проведено стимулирование, после чего совершены циркуляционные тесты.[24]

В 2014 году на ГЦС-технологию было переведено геотермальное месторождение Bouillante (фр.) на островах Гваделупы. До этого отработанные геотермальные воды сбрасывались в море. Благодаря вулканической активности, здесь уже на глубине 320 м температура достигает 250 °C. Тепловая мощность системы составляет 15,75 МВт.[25]

США[править | править код]

Fenton Hill[править | править код]

Первая геотермальная циркуляционная система, извлекающая тепло из непроницаемых горных пород, была построена Лос-Аламосской национальной лабораторией в Нью-Мексико в ходе проекта Fenton Hill[1]. Проект был запущен в 1974 году. Для создания коллектора была применена технология гидроразрыва. Глубина первого коллектора составляла около 2,7 км, температура пород — около 180 °C. С 1977 по 1980 год было проведено 5 экспериментальных запусков общей продолжительностью 417 дней. Тепловая мощность составляла от 3 до 5 МВт, что позволило получить 60 кВт на выходе паротурбинного генератора.

В дальнейшем были пробурены скважины до 4,4 км, где температура достигала 327 °C. Второй коллектор в 1986 году эксплуатировался в тестовом режиме в течение 30 дней. Температура воды, извлекаемой из коллектора, составляла 192 °C. Давление в нагнетательной скважине составляло от 26,9 до 30,3 МПа.

Ещё один тестовый пуск был проведён в 1992 году. После 112 дней работы из-за поломки нагнетательного насоса система была остановлена. В течение первых 55 дней температура воды из добычной скважины превосходила 180 °C, позднее начала снижаться.

В 2000 году из-за сокращения финансирования проект был закрыт.[26]

Последующие проекты[править | править код]

В США было реализовано несколько проектов гидротермальных ГЦС, в частности, Coso (2001), Desert Peak (2001), Glass Mountain, Geysers-Clear Lake[27].

Великобритания[править | править код]

Rosemanowes Quarry, Великобритания
Rosemanowes Quarry[править | править код]

В 1977 году был запущен экспериментальный проект петротермальной ГЦС Rosemanowes Quarry (англ.) в Корнуолле. Он был намеренно ограничен температурами пород до 100 °C, чтобы избежать проблем при бурении. В 1983 были пробурены нагнетательная и добычная скважина на глубину 2,6 км, где температура достигала 100 °C. Был осуществлён гидроразрыв гранитного массива, и в 1985 году началась циркуляция теплоносителя. Она продолжалась 4 года, средний поток теплоносителя составлял 20—25 кг/с, температура на выходе из коллектора вначале составляла 80,5 °C, в конце снизилась до 70,5 °C. Из-за того, что при стимулировании образовалась неудачная структура трещин, имели место значительные потери теплоносителя, кроме того, он попадал из нагнетательной в добычную скважину слишком быстро, не получая достаточного количества теплоты.[28]

Германия[править | править код]

ГеоЭС Neustadt-Glewe, Германия ГеоЭС Landau, Германия

В 1976—1978 годах был реализован проект Falkenberg в Баварии. Был создан коллектор на глубине около 450 м и проведены циркуляционные тесты с потоком 3—4 кг/с. Проект продолжался до 1983 года.[24]

В 1977 году был начат проект Bad Urach в Швабских Альпах, неподалёку от Штутгарта. Были пробурены скважины глубиной 3,5 км и проведены стимулирования, после чего произведены удачные циркуляционные тесты. На базе данного проекта была создана электростанция.[24]

В 2003 году был реализован проект ГЦС-электростанции Neustadt-Glewe (нем.) (Нойштадт-Глеве) с электрической мощностью 230 кВт[29].

В 2003 был начат проект Landau (нем.), были пробурены скважины глубиной 3,3 км, где температура составляет около 160 °C. Было проведено гидравлическое и химическое стимулирование. В 2007 году запущена бинарная установка с электрической мощностью 3 МВт. Температура поступающего на неё теплоносителя составляет 160 °C, отработанный теплоноситель имеет температуру 70-80 °C и используется для отопления около 8000 зданий, после чего он имеет температуру около 50 °C и закачивается обратно в коллектор.[30]

Также в Германии существуют проекты Horstberg (2003), коммерческий проект Offenbach[24], Bruchal, Insheim (нем., англ.), Genesys, Hannover[31].

СССР[править | править код]

С 1981 по 1990 год непрерывно эксплуатировалась ГЦС на Ханкальском месторождении термальных вод в Грозненском районе. Она использовалась для отопления теплично-парникового комплекса комбината «Тепличный».[9]

Япония[править | править код]

В 1982 году был запущен проект Огати в префектуре Акита, в вулканической зоне. К 1992 году была пробурена скважина глубиной 1,1 км, где температура составляла 240 °C, и проведены стимулирования. Однако, эксперименты с циркуляцией показали, что, из-за плохого соединения между скважинами, возвращается только 3 % закачанной воды. Несколько повторных стимулирований позволили увеличить это значение до 25 %.[32]

В 1989 был начат проект Хидзёри в префектуре Ямагата. Были пробурены скважины на глубину около 2 км и создан коллектор при помощи гидроразрыва. В 2000 году начался эксперимент с циркуляцией продолжительностью 1 год. В нагнетательную скважину закачивалось 15—20 кг/с воды температурой 36 °C, а из двух добычных возвращалось 5 кг/с температурой 163 °C и 4 кг/с температурой 172 °C. Общая тепловая мощность составляла 8 МВт. В конце эксперимента был запущен электрогенератор мощностью 130 кВт.[32]

Швеция[править | править код]

В 1984 году был начат проект петротермальной ГЦС Fjällbacka, к северу от Уддеваллы. Был создан коллектор на глубине около 0,5 км и проведены циркуляционные тесты.[24]

Россия[править | править код]

По данным на 2016 год, в России действуют ГЦС на Тернаирском и Кизлярском месторождениях термальных вод в Дагестане.[9]

Экономический потенциал месторождений термальных вод в России оценивается в 50,1 миллионов тонн у.т./год при традиционной фонтанной эксплуатации, и в 114,9 миллионов тонн у.т./год — при ГЦС эксплуатации.[3]

Сальвадор[править | править код]

ГеоЭС Berlin, Сальвадор

Построенная в 1992 году в вулканическом комплексе Текапа ГЦС-электростанция Berlin, после химического стимулирования скважин, достигла электрической мощности 109,4 МВт.[33]

Швейцария[править | править код]

В 1996 году начаты проекты по созданию петротермальных ГЦС электростанций в Базеле (Deep Heat Mining Basel (нем.)) и Женеве[24].

Австрия[править | править код]

В 1997 году в ГЦС была переоборудована геотермальная система Altheim. В 2000 году на ней была запущена бинарная установка для выработки электроэнергии. Поскольку температура воды на выходе из коллектора составляет всего 106 °C, в качестве рабочей жидкости в ней используется низкоэнтальпийный теплоноситель на основе фтороуглерода, что позволяет достичь электрической мощности 1 МВт (при тепловой мощности 12,4 МВт).[34]

Австралия[править | править код]

С 1999 года в Австралии разрабатывался проект Hunter Valley[24].

В 2003 году в ходе проекта Cooper Basin в Южной Австралии были пробурены скважины глубиной около 4 км, где температура составляла около 250 °C. В ходе экспериментов с циркуляцией температура теплоносителя на выходе составляла 210 °C, при потоке 25 кг/с.[35]

  1. 1 2 3 Пашкевич, 2015, с. 388.
  2. ↑ Breede, 2015, p. 20.
  3. 1 2 3 4 5 6 7 Алхасов, 2016, с. 103.
  4. ↑ Алхасов, 2016, с. 108.
  5. 1 2 Алхасов, 2016, с. 105.
  6. ↑ Алхасов, 2016, с. 85.
  7. 1 2 Алхасов, 2016, с. 112.
  8. ↑ Алхасов, 2016, с. 102, 110.
  9. 1 2 3 Алхасов, 2016, с. 104.
  10. ↑ Алхасов, 2016, с. 103—105.
  11. ↑ Jefferson, 2006, p. 1.29.
  12. 1 2 Пашкевич, 2015, с. 395.
  13. ↑ Европейцы испугались жара земных недр. Экологи в панике.
  14. ↑ Землетрясение 2017 года в Корее обусловлено работой геотермальной электростанции.
  15. ↑ Breede, 2013.
  16. 1 2 Гнатусь, 2013, с. 11.
  17. ↑ Пашкевич, 2015, с. 390—391.
  18. ↑ Jefferson, 2006, p. 1.21.
  19. ↑ Гнатусь, 2013, с. 12.
  20. Н.А. Бабушкин. Перспективы использования геотермальной энергии России // Молодая мысль: Наука. Технологии. Инновации. — 2009. — С. 218.
  21. D.T. N.A. Gnus. Die Wärmeenergie der Erde ist die Basis des zukünftigen Energiesystems (нем.). aycateknik.com. Дата обращения 3 сентября 2019.
  22. 1 2 3 Jefferson, 2006, p. 4.26—4.31.
  23. Nicolas Cuenot, Louis Dorbath, Michel Frogneux, Nadège Langet. Microseismic Activity Induced Under Circulation Conditions at the EGS Project of Soultz-Sous-Forêts (France) (англ.) // Proceedings World Geothermal Conference. — 2010. — January.
  24. 1 2 3 4 5 6 7 Jefferson, 2006, p. 4.36—4.42.
  25. ↑ Пашкевич, 2015, с. 389.
  26. ↑ Jefferson, 2006, p. 4.7—4.13.
  27. ↑ Jefferson, 2006, p. 4.35.
  28. ↑ Jefferson, 2006, p. 4.14—4.18.
  29. ↑ Пашкевич, 2015, с. 393.
  30. ↑ Пашкевич, 2015, с. 393—394.
  31. ↑ Пашкевич, 2015, с. 393, 395.
  32. 1 2 Jefferson, 2006, p. 4.19—4.23.
  33. ↑ Пашкевич, 2015, с. 392.
  34. ↑ Пашкевич, 2015, с. 389—392.
  35. ↑ Jefferson, 2006, p. 4.32—4.34.
  • Алхасов А.Б. Возобновляемые источники энергии. — М.: Издательский дом МЭИ, 2016. — ISBN 978-5-383-00960-4.
  • Гнатусь Н.А. Открытый семинар «Экономические проблемы энергетического комплекса» (семинар А.С.Некрасова). Петротермальная энергетика России. Перспективы освоения и развития. — М.: Издательство ИНП РАН, 2013.
  • Пашкевич Р.И., Павлов К.А. Современное состояние использования циркуляционных геотермальных систем в целях тепло- и электроснабжения // Горный информационно-аналитический бюллетень : научно-технический журнал. — Горная книга, 2015. — С. 388—399. — ISSN 0236-1493.
  • Breede K., Dzebisashvili K., Liu X., Falcone G. A systematic review of enhanced (or engineered) geothermal systems: past, present and future (англ.) // Geotherm Energy. — 2013. — No. 1: 4. — doi:10.1186/2195-9706-1-4.
  • Breede K., Dzebisashvili K., Falcone G. Overcoming challenges in the classification of deep geothermal potential (англ.) // Geothermal energy science. — 2015. — No. 3. — P. 19—39. — doi:10.5194/gtes-3-19-2015.
  • The Future of Geothermal Energy. Impact of Enhanced Geothermal Systems (EGS) on the United States in the 21st Century. — Massachusetts Institute of Technology, 2006. — ISBN 0-615-13438-6. Архивировано 10 марта 2011 года.

ru.wikipedia.org

Геотермальная скважина — альтернативное отопление на долгие годы |

ООО «Украинская буровая компания «Аквасфера» производит бурение скважин на воду до 2500 м. На территории Украины питьевая вода находится на глубине максимум 1300 м, более глубокие горизонты обладают более высокой температурой и минерализацией. В зависимости от геологии такую воду можно использовать для отопления или в медицинских целях.

Например, в Западных регионах Украины уникальные условия для бурения скважин на термальные воды. Здесь на сравнительно небольшой глубине (от 600 м) находятся термальные воды с температурой от 60 до 80°С. Минерализация воды небольшая, ее можно использовать и для отопления и в лечебных целях. В Харькове совершенно другая ситуация: питьевая вода на глубине до 1000 м, более глубокие скважины бурились только на рапу (вода с такой высокой минерализацией, что отравляет землю).

Большинство горячих источников приурочено к центрам вулканической активности, именно поэтому на территории Украины самыми благоприятными районами для бурение скважин под отопление являются Карпаты и АР Крым. Но значительное количество источников обнаружено в областях отдаленных от центра магнетизма, вода в них дождевая и нагревается на глубине в процессе циркуляции. Температура такой подземной воды на глубине 1 км достигает примерно на 40°С выше средней температуры на поверхности. К таким регионам относится Центральная часть Украины.

Преимущества геотермальной скважины:

  • Cкважина работает в полностью автономном режиме, поэтому не зависит от централизованных систем водоснабжения. Скважину можно пробурить «в чистом поле», в горах, где угодно – это особенно приемлемо в условиях горной местности Карпат.
  • Срок службы скважины достигает 50 лет
  • Максимальная ремонтопригодность скважины
  • При эксплуатации геотермальной скважины энергия тратится только на работу насоса в скважине, таким образом, Заказчик экономит до 80% затрат на отопление и горячее водоснабжение
  • В некоторых районах термальная вода обладает лечебными свойствами, это особенно актуально для Карпатских год, где вода подогревается вулканической активностью и обладает низкой минерализацией

Геотермальная скважина – это эффективное альтернативное отопление на долгие годы. Автоматическая система управления и подкачки воды обеспечит тепло в помещении любого масштаба. Такую скважину можно смонтировать уже с готовыми водопроводными разводками, поэтому она спокойно подключается к давно введенным в эксплуатацию домам и сооружениям.

Самые удачные интерьеры. Оцените:

gisfactory.com

что это такое, источники, плюсы и минусы

Кто не мечтает хотя бы раз в жизни найти клад. И мало кто подозревает, что драгоценные ресурсы находятся прямо у нас под ногами. Мы владеем величайшим богатством – геотермальной энергией.

Вы видели когда-нибудь гейзер?

ДаНет

Геотермальная энергия – тепло, исходящее из земли, это естественный, возобновляемый ресурс для производства электричества. Тепло Земли по объемам неисчерпаемо, оно в миллионы раз превышает все энергетические ресурсы вместе взятые.

Даже 1% энергии Земли заменяет не одну сотню электрических станций. Осталось только научиться использовать ее.

Геотермальная энергия – одна из самых перспективных в мире.

Геотермальные источники энергии

Геотермальная энергетика не изобретена человеком. Тепловой энергией наделен сам земной шар с момента возникновения планеты.

Нередко нагретые от природы подземные водоемы располагаются очень близко к поверхности. В таком случае геотермальное тепло визуально определяется невооруженным глазом. Это извергающаяся лава вулканов, геотермальные источники – гейзеры.

Преимущества геотермальной энергии в том, что запасы такого тепла в 10 раз превышают запасы органических ископаемых, основного топлива планеты.

Особенности использования геотермальной энергии

В теории неисчерпаемых ресурсов энергии планеты хватит на нужды человеческой цивилизации. Но на практике мы встречаем проблемы с добычей и переработкой геотермальной энергии. Так первоначальные вложения составляют от 200 до 5000 долларов на 1КВт мощности.

Плюсом считается бесплатный теплоноситель. Для сравнения на ТЭС и АЭС затраты на энергопотребление составляют от 50 до 80%.

Плюсы геотермальной энергии Недостатки геотермальной энергии
Неисчерпаемость источника Требуется бурить скважины глубиной до нескольких километров. Не во всех регионах это целесообразно.
Автономность в любое время года, суток, при любых погодно-климатических условиях и других факторах внешней среды Большие теплопотери при добыче и транспортировке.
Эффективность. Коэффициент использования установленной мощности (КИУМ) – 80% Легкость добычи в районах вулканических извержений и гейзерных месторождениях, где горячая вода залегает на поверхности.
Не требуются большие площади, как при строительстве гидроэлектростанций. Присутствие токсических и радиоактивных примесей.
Не загрязняют атмосферу. Невозможность сбросов отработанных отходов в наземные водоемы.
Низкое водопотребление по сравнение с ГЭС и ТЭС, АЭС. 20 л на 1 Квт. В других – до 1000 л. Обратная закачка воды – технически сложна и энергозатратна.
Разработка и техническая эксплуатация скважин провоцируют землетрясения.
Тепло-, шумо- и химическое воздействие на окружающую среду. Накопление твердых опасных отходов.

Геотермальная энергетика: откуда берется энергия?

Применение геотермальной энергии отталкивается от исходной температуры. Теплоноситель, нагретый естественным образом до +30 – +1000С пригоден для отопления без дополнительной трансформации. Вода, пар высокой температуры применяются для выработки электричества.

Принцип работы термальной электростанции похож на устройство ТЭС. Рабочим элементом в обоих случаях служит нагретый пар. А вот методы нагрева различаются. На теплоэлектростанциях воду в пар превращают, используя для нагрева уголь, мазут или природный газ. Термальные установки и теплоноситель берут уже готовым.

Петротермальная энергетика

Верхние слои почвы прогреваются или промерзают естественным образом под воздействием солнечного тепла или при его отсутствии. Играют роль и другие внешние факторы.

Чуть глубже температура держится на одном уровне независимо от солнечной активности. Это ощущали многие, кто спускался в пещеры или подземелья.

Основную роль начинает играть раскаленное земное ядро. Геотермальная энергетика основана на увеличении температуры Земли по мере погружения внутрь. Температура в среднем увеличивается на 2,5 0С каждые 100 метров. В горнодобывающих шахтах жарко, температура держится в пределах 300С.

В цифрах это выглядит следующим образом:
  • на глубине 5 км t=1250C;
  • 10 км t=2500C;
  • 100 км t=15000C;
  • 400 км t=16000C;
  • 600 км (ядро земли) t=50000C.
Суть петротермальной энергетики:

Чтобы получить тепло из недр земли бурят две скважины. В одну закачивают воду. Под воздействием температуры она испаряется, пар перетекает во вторую скважину, из которой извлекается уже в виде электроэнергии.

При кажущейся простоте геотермальная энергетика остро ставит проблему рентабельности. Сложность заключается в подъеме глубинного тепла на поверхность и использовании отработанной воды.

Гидротермальная энергетика

Иногда проблему добычи геотермальной энергии решает сама природа. Нагретые вода или пар – естественный теплоноситель – выходят на поверхность или залегают на небольшой глубине. При этом их температура хоть не на много, но выше окружающего воздуха.

Это и есть геотермальная энергия. Она пригодна для отопления, но встречается в природе реже чем петротермальная, которая присутствует везде, но добывать ее гораздо труднее.

Ресурсы гидротермальной энергии в 100 раз ниже. Соответственно, 35 и 3500 триллионов тонн топлива.

Сферы применения

Эксплуатация геотермальной энергии началась еще в XIX веке. Первым был опыт итальянцев, живущих в провинции Тоскана, которые использовали теплую воду источников для отопления. С ее же помощью работали установки бурения новых скважин.

Тосканская вода богата бором и при выпаривании превращалась в борную кислоту, бойлеры работали на тепле собственных вод. В начале XX века (1904 год) тосканцы пошли дальше и запустили электростанцию, работающую на водяном паре. Пример итальянцев стал важным опытом для США, Японии, Исландии.

Сельское хозяйство и садоводство

Геотермальная энергия используется в сельском хозяйстве, в здравоохранении и быту в 80 странах мира.

Первое, для чего применяли и применяют термальную воду, это обогрев теплиц и оранжерей, что дает возможность получать урожай овощей, фруктов и цветов даже зимой. Теплая вода пригодилась и при поливе.

Перспективным направлением у сельхозпроизводителей считается выращивание сельскохозяйственных культур на гидропонике. Некоторые рыбхозяйства используют подогретую воду в искусственных водоемах, для разведения мальков и рыбы.

Эти технологии распространены в Израиле, Кении, Греции, Мексике.

Промышленность и ЖКХ

Больше века назад горячий термальный пар уже был основой для выработки электричества. С тех пор он служит промышленности и коммунальному хозяйству.

В Исландии 80% жилья отапливаются термальной водой.

Разработано три схемы производства электричества:

  1. Прямая, использующая водяной пар.
    Самая простая: применяется там, где есть прямой доступ к геотермальным парам.
  2. Непрямая, использует не пар, а воду.
    Она подается в испаритель, преобразуется в пар техническим методом и направляется в турбогенератор.

Вода требует дополнительной очистки, потому что содержит агрессивные соединения, способные разрушить рабочие механизмы. Отработанный, но еще не остывший пар пригоден для нужд отопления.

  1. Смешанная (бинарная).
    Вода заменяет топливо, которое подогревает другую жидкость с более высокой теплоотдачей. Она приводит в действие турбину.
В бинарной системе задействована турбина, которая активируется энергией нагретой воды.

Используют гидротепловую энергетику США, Россия, Япония, Новая Зеландия, Турция и другие страны.

Геотермальные системы отопления для дома

Для отопления жилья пригоден носитель тепла, нагретый до +50 – 600С, таким требованием соответствует геотермальная энергия. Города с населением в несколько десятков тысяч человек могут отапливаться теплом земных недр. В качестве примера: отопление города Лабинск Краснодарского края работает на естественном земном топливе.

Схема геотермальной системы для отопления дома

Не нужно тратить силы и время на подогрев воды и строить котельную. Теплоноситель берут напрямую из гейзерного источника. Эта же вода подходит и для горячего водоснабжения. В первом и во втором случае она проходит необходимую предварительную техническую и химическую очистку.

Полученная энергия обходится вдвое-втрое дешевле. Появились установки для частных домов. Стоят они дороже, чем традиционные топливные котлы, но в процессе эксплуатации оправдывают затраты.

Преимущества и недостатки использования геотермальной энергии для отопления дома.

Крупнейшие производители геотермальной энергии

В использовании геотермальная энергия по объемам уступает другим разрабатываемым восполняемым энергетическим ресурсам. Но там, где иные полезные ископаемые отсутствуют или нет возможности их использовать, при поддержке государственных программ она получила основное развитие.

Геотермальная энергетика распространена в странах Юго-Восточной Азии, Восточной Африки и Центральной Америки.

Однако страны, использующие геотермальную энергию, есть в разных частях света.

  • В Европе – Исландия, Италия, Франция, Литва.
  • В Америке – США, Мексика, Никарагуа, Коста-Рика.
  • В Азии – Япония, Китай, Филиппины, Индонезия, Таджикистан.
  • В Африке – Кения.
  • В Австралии – Новая Зеландия.

Энергию горячих источников дают вулканизированные территории Земли. Это Камчатка и Курилы, Японские и Филиппинские острова, горные системы Кордильер и Анд.

Крупнейший на сегодня страна-производитель, которая обладает запасами геотермальной энергии, это Соединенные Штаты Америки. В Штатах построено 77 ГеоТЭС. За короткое время с момента разработок и начала эксплуатации страна стала экспортером энергии и самих технологий.

Знаменитая и самая мощная группа термальных электростанций (22 штуки) называется «Гейзерс», находится она в 100 километрах севернее Сан-Франциско. Другие промышленные энергетические зоны построены в Неваде и Калифорнии.

В Филиппинах треть электроэнергетики подземная. 3 позиция в мире принадлежит Мексике.

Освоение перспективных технологий в этом разделе энергетичекой отрасли связывают с Исландией. На ее территории почти 3 десятка действующих и потухших вулканов, что и обуславливает специализацию энергопроизводства.

Геотермальная энергия в Исландии составляет 25-30% от производимой. Энергетика страны пользуется горячими гейзерными источниками, которые здесь представлены в изобилии. Так главный город государства Рейкьявик обслуживается электростанцией такого принципа действия, а всего их в государстве пять.

Исландия – эталон экологического устройства жизни на планете, так как основную часть энергии берет из Земли, а в остальном использует возобновляемую энергию воды.

Кроме этого прирученное тепло земли помогло Исландии за короткое время из экономически отсталой страны превратиться в стабильное процветающее государство.

Перспективы освоения геотермальных ресурсов в России

Геотермальную энергетику в России использовали с середины прошлого века. Первая паровая геотермальная электростанция заработала еще в 1967 году на Камчатке (Паратунская ГеоТЭС). Камчатка для России – передовой край подобных разработок. 40% электроэнергии, производимой на Камчатке, это результат преобразования подземного тепла. Ее потенциал оценен в 5000 МВт.

Использование геотермальной энергии в России промышленным способом практикуют на 20 месторождениях. Всего их разведано 56.

Самые известные территории месторождений:

  • Камчатка;
  • Ставропольский край;
  • Краснодарский край;
  • Дагестанская республика;
  • Карачаево-Черкесская республика.

Большие запасы открыты на Кавказе: Ингушетия, Чечня, Осетия, Кабардино-Балкария, Закавказье. В Кавказском регионе используется тепловая энергия подземных вод. На Камчатке строятся геоэлектростанции.

В России тепло земных недр имеет серьезную конкуренцию – месторождения нефти, газа, каменного угля, а также лесные угодья.

Геотермальные электростанции прекрасная альтернатива традиционным методам получения энергии.

Геотермальная энергетика и дальше будет развиваться в регионах, относящихся к «огненному поясу Земли». А в будущем передовые страны направят энергопотребление в сторону освоения петротермального ресурса, который теоретически можно использовать в любой точке планеты.

Геотермальная энергия имеет прямую географическую зависимость и концентрируется в зонах с тектоническими трещинами горных массивов и сейсмической активностью. Поэтому в общей массе энергетики ее доля составляет всего лишь 1%, а в некоторых регионах повышается до 25-30%.

Технологически производство геотермальной энергии намного проще, чем выработка ветряной и солнечной электроэнергии. Дальше она будет распространяться и расти, так как имеет высокие показатели доступности и экологичности. Это при том, что альтернативные источники традиционной энергии неуклонно дорожают, рано или поздно будут исчерпаны и просто не останется иного выхода.



А Вы сортируете мусор?

ДаНет

bezotxodov.ru

Бурение геотермальных скважин в Москве и Московской области

Геотермальные скважины более известны, как скважины под тепловой насос. Они дают возможность существенно сэкономить на отоплении, компания АТМ-Аква с удовольствием поможет вам сохранить ваш бюджет.

Что такое геотермальная скважина

На определенной глубине всегда сохраняется положительная температура, независимо от времени года. Одним из основных элементов геотермальной скважины является тепловой насос. Внутреннее тепло не зависит от внешней среды, поэтому геотермальные скважины устанавливаются как в мягком грунте, так и в скальных породах, и даже в водной среде.

Конструкции артезианской и геотермальной скважины чрезвычайно похожи – вся разница заключается в наличии теплового насоса в конструкции геотермальной системы. Основной расходной статьей при бурении геотермальной скважины является сам процесс бурения. Тем не менее, затраты на бурение скважины на воду окупаются в кратчайшие сроки.

Стоит отметить, что геотермальная скважина не утратит своей актуальности даже летом. Компрессор, отвечающий за нагрев воды, отключается, и система отопления превращается в обычный контур водоснабжения. В самый жаркий день вы сможете освежить дом – теплоноситель будет циркулировать между насосом и охлаждающим оборудованием. Такая система ничуть не хуже кондиционера, благодаря ней, в вашем доме будет комфортно в течение всего года.

Основными элементами теплового насоса являются испаритель, конденсатор, дросселирующее устройство и компрессор. В испарителе хладагент нагревается до температуры теплоносителя из скважины, далее он закипает и испаряется. Пар попадает в компрессор, где и сжимается. С ростом давления температура хладагента увеличивается до 35-65 градусов. Тепло попадает в теплообменное устройство конденсатора рабочей жидкости и попадает в отопительный контур дома. Охлажденный хладагент, после конденсации, продавливается через дросселирующее устройство, давление снижается, после чего хладагент попадает в испаритель – это и есть цикл геотермальной системы отопления.

Преимущества геотермальной скважины

Газ, дрова, солярка и другие виды топлива, в конечном итоге, требуют весьма внушительных затрат. Даже если ежемесячный расход на отопление не так высок, подумайте, сколько вы тратите за год на одно только топливо? Получается существенная сумма. Геотермальная скважина избавит вас от излишних трат.

Тепловому насосу не нужно топливо, соответственно, целый ряд затрат сразу же отпадает. Современное оборудование позволяет снизить эксплуатационные затраты к минимуму – тепловой насос не требует постоянного специфического ухода. Если у вас возникнут какие-то проблемы с оборудованием, то мы устраним их в кратчайший срок.

Все, что нужно для работы оборудования – источник электроэнергии. Несмотря на свою производительность, топливный насос не нуждается в больших объемах электроэнергии. Стоит отметить, что оборудование геотермальной скважины производит в 3-7 раз больше энергии, по сравнению с потребляемым электричеством.

Глубина геотермальных скважин варьируется от 50 до 200 м. Глубина скважина влияет на итоговую стоимость. В установки обсадной трубы нет необходимости, что значительно удешевляет процесс бурения.

Альтернатива геотермальной скважине

Альтернативой геотермальной скважине является создание горизонтального отопительного контура. В этом случае, в бурении геотермальной скважины нет необходимости, соответственно нет и расходов на это мероприятие. Тем не менее, потребуется рытье траншей – да, обыкновенные земельные работы, их стоимость гораздо дешевле бурения.

Но не все так просто: если участок дома не отличается большой площадью, то установка горизонтального контура может оказаться невозможной. Для установки горизонтального отопительного контура вам потребуются трубы. В некоторых случаях их длина может достигать весьма приличных размеров (зависит от производительности теплового насоса).

На данный момент геотермальная скважина является наиболее приемлемым вариантом, если речь идет об автономной системе отопления. Эта скважина экономична и эффективна, ее можно обустроить практически на любом участке. Быстрая окупаемость системы является чрезвычайно притягательной для клиентов, имеющих привычку тратить деньги рационально.

Для России геотермальные скважины все еще являются инновационной технологией, в более развитых странах эта отопительная технология уже стала обычной нормой. Согласно статистике, число геотермальных скважин в России увеличивается с каждым годом – многие не хотят тратить на отопление то, что можно потратить на другие нужды. Кроме того, летом геотермальная скважина избавляет дом от жары, что делает ее еще более привлекательным приобретением.

В чем отличия бурения геотермальной скважины и бурения скважины под катодную защиту?

 

drilling-msk.ru

Бурение геотермальных скважин в Санкт-Петербурге

Наша компания предоставляет клиентам услуги по бурению геотермальных скважин под ключ в Санкт-Петербурге. Оставьте заявку и наш менеджер приедет на объект для расчета стоимости по Санкт-Петербургу и Ленинградской области!

Мы используем проверенное и надежное оборудование от известных мировых производителей. В его числе находятся зонды, буровые установки и измерительные приборы разного типа.

Геотермальные скважины - что это такое?

Этот тип скважин аналогичен скважинам для воды. Их бурят на глубину от 50 до 200 м. При этом у них есть преимущество — нет потребности монтировать специальную стальную обсадную трубу.

Еще одним преимуществом является установка в любую почву: песок, глина, смешанная. Это плюс для владельцев, которые не знают, подходят ли их условия для бурения.

Принципы функционирования термальных скважин

У этой установки есть только один базовый принцип работы — теплообмен из термального источника с тепловым насосом. Он регулирует общую температуру по системе и значение, определенное пользователем. Вода этой же температуры поступает дальше для отопления.

Для обеспечения минимальных теплопотерь трубы надежно зафиксированы между собой. Для этого весь трубопровод дополнительно обрабатывают глиняным составом и другими субстанциями.

Стоимость бурения под тепловые насосы

Цены определяются глубиной бурения, используемыми материалами, составом почвы и сложностью.

"Северо-Западный Буровой Холдинг" предлагает полный комплекс услуг по бурению под тепловые насосы, что позволяет сэкономить время на выборе варианта проведения работ и получить готовый результат от опытных специалистов. Мы фиксируем цену с момента заключения договора.

Благодаря отработанному алгоритму получилось создать эффективную систему обработки запросов и быстро проводить предварительную оценку, чтобы клиент знал, на что ему рассчитывать при оплате.

Преимущества сотрудничества с нами

Если для дома нужна качественная термальная скважина, то стоит обратиться к нам! Мы предлагаем:

  • специалистов с высоким уровнем квалификации и опытом не менее 5 лет;
  • современное оборудование для точного измерения и бурения;
  • Ваши затраты быстро окупятся, ведь отопление будет полностью автономным и стоимость обслуживания в год будет совсем небольшой;
  • индивидуальный подход, что подразумевает изучение каждого конкретного случая;
  • возможность проведения работ практически в любых условиях и на самой твердой почве;
  • наличие гарантии, что говорит об ответственном отношении компании;
  • это полностью экологичный метод отопления, позволяющий существенно экономить финансовые и природные ресурсы;
  • компания имеет необходимые разрешительные документы, что делает ее деятельность полностью легальной;
  • есть бесплатный выезд на место для оценки сложности и подсчета итоговой стоимости.

Районы Ленинградской области:

Наши услуги:

Хотите ознакомиться с договором?

Мы составили для Вас договор оказания услуг,
с которым Вы можете ознакомиться прямо на сайте.

Скачать договор

drillspb.ru

Расчет бурения геотермальной скважины в Минске и по всей Беларуси. Качество. Рассрочка на бурение. Гарантия. +375 29 632 19 16

Геотермальное отопление постепенно завоевывает популярность у владельцев загородных домов, желающих получить экономное и очень эффективное отопление дома. Конечно, обустройство такого типа отопления является не самым дешевым вариантом, но если рассматривать его эксплуатацию и срок службы, то выгода становится заметна сразу – возможно сократить расходы на потребление природного газа или электричества для отопления до 75 %.

Геотермальная скважина

Геотермальная скважина является главным элементом во всей системе отопления загородного дома. Бурение скважины необходимо для того, чтобы установить в ее стволе геотермальный зонд и тепловой насос.

Прежде чем проводить бурение необходимого количества скважин, следует провести геологические изыскания грунта и пород на участке. Полученные данные помогут определить оптимальное количество скважин, через которые будет подаваться тепло в дом и прочие строения.

Глубина скважины должна соответствовать тем параметрам, которые смогут обеспечить необходимо количество тепла для отопления помещения, а также позволит правильно выбрать насосное оборудование с нужным уровнем мощности и прочими техническими характеристиками.

Очень важно, при организации скважин, обеспечить им изоляцию от подземной воды, которая будет загрязнять стволы скважин и вызовет неприятные последствия.

Все современные модели тепловых насосов, способны получать тепло не только из воды, но и из земли и воздуха. В том случае, если недалеко от вашего участка расположен природный водоем, будет проще и дешевле, создать водяное отопление внешнего контура.

Скважина может стать отличным вариантом для тех, у кого нет поблизости водоемов, а также нет возможности установить горизонтальный земляной контур.

Виды геотермальных скважин:

  • Обыкновенная, с вертикальным земляным контуром, представляет из себя целую систему труб, опущенных на глубину до 150 м. Площадь такой скважины будет небольшой, но чтобы ее выкопать, придется заказать специальную бурильную установку.
    Такая скважина является эффективной и продуктивной, работает, как на сбор, так и сброс тепла в летнее время;

  • Переливная скважина характеризуется тем, что недалеко друг от друга, выкапывается 2 скважины с расстоянием не больше 50 м. Одна из скважин забирает грунтовую воду, а вторая – принимает их при помощи насоса.

Технология бурения геотермальной скважины достаточно проста и владелец участка, может справиться самостоятельно со всеми этапами обустройства системы. На первом этапе следует вырыть шурф с глубиной, не менее 2 м и позаботиться о том, чтобы стенки ствола не осыпались. После этого нужно воспользоваться буровой вышкой  и пробурить скважину, периодически очищая ствол и инструменты от породы.
Когда вы прошли водоупорный и водоносный пласты, бурение можно прекращать и заняться установкой очистительных фильтров на дно, чтобы предотвратить загрязнение воды.

Расчетная глубина геотермальной скважины, зависит от разных факторов: климатические условия в вашей местности, геологические особенности грунта и типы почвы, которые необходимо пройти в процессе бурения скважины.

Средние тепловые показатели геотермальной скважины, равны 65 Вт/м (10 – 15 Вт). Таким образом, чтобы обогреть дом средних размеров, можно пробурить скважину с глубиной до 180 м. Но не всегда есть возможность проводить бурение настолько глубокой скважины, поэтому целесообразнее бурить несколько скважин с глубиной от 70 до 90 м.

В том случае, если ваш участок обладает некоторыми геологическими особенностями, из-за которых невозможно создавать вертикальное отопление, тогда процесс бурение происходит под прямым углом и общая глубина скважины, будет до 15 м. Чтобы получить эффективное и продуктивное геотермальное отопление, будет нужно бурить от 5 до 10 скважин на участке. Такое количество скважин будет давать достаточную мощность.

Вертикальный способ бурения подходит тем, у кого уже полностью обустроена территория участка и вы ничего не хотите менять. Бурение скважин происходит на глубину от 50 до 200 м, но более конкретные расчеты бурения геотермальной скважины, зависят от тех данных, которые вам предоставят инженерно-геологические изыскания. Средняя глубина  постоянного тепла, составляет 50 – 100 м, и температура здесь может достигать до 12 градусов.
Грамотно сделанные расчеты и обустроенные скважины, помогут всей системе отопления функционировать без перебоев свыше 100 лет.

При горизонтальном расположении грунтового коллектора, вы должны знать, на какую глубину в холодное время года, промерзает грунт. Укладка труб проводится ниже уровня промерзания. Для дом, размерами до 250 кв.м, будет достаточно проложить около 600 кв.м. теплообменника. Если ваш участок не обладает такими размерами, вам придется выбирать вертикальный контур.

Расчет геотермальной скважины и нужного вам количества скважин, проходит в соответствии с такими параметрами:

При наличии печка и прочих сухих отложений, каждый метр контура, будет давать до 30 ВТ.

В грунте, насыщенном водой, теплоотдача будет составлять не более 60 Вт на каждый метр трубы.

В грунте, который состоит из твердых пород (гранита, базальта, известняка, гранита), можно получить самые высокие показатели – от 60 до 85 Вт на метр трубы.

Исходя из этих параметров, расчет глубины геотермальной скважины происходит таким образом:

Для расчета берут средние данные теплоотдачи 50 Вт на каждый метр трубы.

Далее высчитывается общая производительность насоса. К примеру, дом с площадью в 200 кв.м., можно использовать тепловой насос, с мощностью в 14 кВт.

Общая протяженность контура при 14 кВТ, будет равняться 14000 Вт. Значит, контур водяной, должен составлять не менее 280 м.кв.

Количество скважин со средней глубиной в 30 м, будет составлять 10 скважин для дома с площадью в 200 кв.м.

Таким образом, расчет геотермальной скважины зависит от многих факторов, в том числе, инженерно-геологических изысканий, состава грунта, климатических условий и квадратуры дома.

na-vodu.by

Бурение геотермальных скважин в Тюмени

Геотермальное бурение скважин для теплового насоса – инновационный способ экономичного и эффективного обогрева загородных домов. Для России данная система является относительно новой, тогда как в Европе использование природного тепла встречается широко и повсеместно. Компания "Бурвода72" уже несколько лет специализируется на работах по бурению и обустройству геотермальных скважин для тепловых насосов на территории Тюмени и области.

Как работает геотермальная скважина?

Температура в недрах Земли на определенной глубине (50-200м) постоянна и положительна, вне зависимости от времени года и климата. Постоянство температуры позволяет использовать скважину в любой среде – от мягких земляных грунтов до скальных пород и водной толщи.

Тепловой насос в геотермальной скважине работает подобно системе охлаждения обычного холодильника с точностью до наоборот: тепло недр отводится к отапливаемому объекту на поверхности. Ввиду своей универсальности тепловой насос также может работать как кондиционер в теплое время года, осушать и увлажнять воздух. Когда отпадает необходимость в отоплении и насос не работает, прохладный воздух охлажденный теплоносителем из скважины (+7-9С) участвует в системе кондиционирования дома (+20С), а избыточное тепло беспрепятственно отводится в скважину.

Для условий Тюмени и области – с жарким летом и морозной зимой – данная система является оптимальной и эффективной, поэтому бурение геотермальных скважин - сегодня одно из приоритетных направлений работы компании "Бурвода72".

Схема работы теплового насоса

Тепловой насос не нуждается в жидком или твердом топливе – требуется лишь источник электроэнергии. Хладагент испарителя нагревается до 6-8С, закипает и испаряется – компрессор сжимает полученный пар, что вызывает повышение давления. Под давлением температура хладагента повышается уже до 35-65С, и полученное тепло через теплообменник передается в отопительный контур жилого дома. Хладагент, отдавший свое тепло, продавливается через дроссель, давление падает, и хладагент снова поступает в испаритель.

Экономичность и безопасность

Основная статья расходов при геотермальном отоплении – это бурение скважин для тепловых насосов. После ввода системы в действие она окупается очень быстро: затраты на эксплуатацию значительно ниже, чем у традиционных систем отопления на природном топливе.

Объем потребляемой теплонасосом электроэнергии в 3-7 раз меньше, чем объем производимой тепловой энергии: это эффективнее, чем работа большинства традиционных котлов.

Не требуется дополнительное подключение к газовой магистрали, строительство котельной или склада для хранения топлива. Отсутствие сжигаемого топлива гарантирует экологичность работы: нет отходов в виде сажи, копоти, вредных атмосферных выбросов.

Простота и надежность конструкции геотермальной скважины гарантирует качественную работу в течение многих лет без специального обслуживания и ремонта. Система проста в использовании (работает автоматически) и занимает минимум площади на участке. Тепловой насос абсолютно экологичен, пожаро- и взрывобезопасен.

Опыт и профессионализм компании "Бурвода72" позволяет оперативно и качественно оказывать работы по бурению, обслуживанию и монтажу геотермальных скважин. Наши специалисты много лет работают с климатическими условиями Тюмени и области и знакомы со всеми геологическими и температурными особенностями. Компания "Бурвода72" поможет вам обеспечить эффективную и экономичную систему отопления вашего загородного дома. Звоните по номеру +73452 930-317 или оставьте заявку на сайте и наши специалисты обязательно с вами свяжутся.

Остались вопросы? Звоните по телефону +7 3452 930-317

burvoda72.ru

Бурение геотермальных скважин в Ханты-Мансийске

Геотермальное бурение скважин для теплового насоса – инновационный способ экономичного и эффективного обогрева загородных домов. Для России данная система является относительно новой, тогда как в Европе использование природного тепла встречается широко и повсеместно. Компания "Бурвода72" уже несколько лет специализируется на работах по бурению и обустройству геотермальных скважин для тепловых насосов на территории Ханты-Мансийске и области.

Как работает геотермальная скважина?

Температура в недрах Земли на определенной глубине (50-200м) постоянна и положительна, вне зависимости от времени года и климата. Постоянство температуры позволяет использовать скважину в любой среде – от мягких земляных грунтов до скальных пород и водной толщи.

Тепловой насос в геотермальной скважине работает подобно системе охлаждения обычного холодильника с точностью до наоборот: тепло недр отводится к отапливаемому объекту на поверхности. Ввиду своей универсальности тепловой насос также может работать как кондиционер в теплое время года, осушать и увлажнять воздух. Когда отпадает необходимость в отоплении и насос не работает, прохладный воздух охлажденный теплоносителем из скважины (+7-9С) участвует в системе кондиционирования дома (+20С), а избыточное тепло беспрепятственно отводится в скважину.

Для условий Ханты-Мансийске и области – с жарким летом и морозной зимой – данная система является оптимальной и эффективной, поэтому бурение геотермальных скважин - сегодня одно из приоритетных направлений работы компании "Бурвода72".

Схема работы теплового насоса

Тепловой насос не нуждается в жидком или твердом топливе – требуется лишь источник электроэнергии. Хладагент испарителя нагревается до 6-8С, закипает и испаряется – компрессор сжимает полученный пар, что вызывает повышение давления. Под давлением температура хладагента повышается уже до 35-65С, и полученное тепло через теплообменник передается в отопительный контур жилого дома. Хладагент, отдавший свое тепло, продавливается через дроссель, давление падает, и хладагент снова поступает в испаритель.

Экономичность и безопасность

Основная статья расходов при геотермальном отоплении – это бурение скважин для тепловых насосов. После ввода системы в действие она окупается очень быстро: затраты на эксплуатацию значительно ниже, чем у традиционных систем отопления на природном топливе.

Объем потребляемой теплонасосом электроэнергии в 3-7 раз меньше, чем объем производимой тепловой энергии: это эффективнее, чем работа большинства традиционных котлов.

Не требуется дополнительное подключение к газовой магистрали, строительство котельной или склада для хранения топлива. Отсутствие сжигаемого топлива гарантирует экологичность работы: нет отходов в виде сажи, копоти, вредных атмосферных выбросов.

Простота и надежность конструкции геотермальной скважины гарантирует качественную работу в течение многих лет без специального обслуживания и ремонта. Система проста в использовании (работает автоматически) и занимает минимум площади на участке. Тепловой насос абсолютно экологичен, пожаро- и взрывобезопасен.

Опыт и профессионализм компании "Бурвода72" позволяет оперативно и качественно оказывать работы по бурению, обслуживанию и монтажу геотермальных скважин. Наши специалисты много лет работают с климатическими условиями Ханты-Мансийске и области и знакомы со всеми геологическими и температурными особенностями. Компания "Бурвода72" поможет вам обеспечить эффективную и экономичную систему отопления вашего загородного дома. Звоните по номеру +79044 930-317 или оставьте заявку на сайте и наши специалисты обязательно с вами свяжутся.

Остались вопросы? Звоните по телефону +7 9044 930-317

burvoda72.ru


Смотрите также