Геотермальная энергетика: как тепло Земли превратили в эффективный энергоресурс



    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.
    Toshiba
    207,00
    Больше, чем обычные технологии. Больше, чем бизнес
    Поделиться публикацией

    Комментарии 84

      0
      А меня как-то давно заинтересовало одно альтернативное применение «геотермальности» — полностью обратное по своей сути. А нельзя ли использовать летом грунтовые воды для охлаждения температуры воздуха в помещениях? Концепт идеи — зарываем в водоносные слои трубы с радиаторами из коррозиостойких материалов с высокой теплопроводностью, через них прогоняем воздух, который поступает в систему вентиляции здания. Тупо в грунт будет бессмысленно из-за низкой теплоотводящей способности грунтов, а вот вода, даже медленно протекающая на глубине 5-6 метров, вполне может охладить воздух на заветные 5-10 градусов. Этакий бюджетный кондиционер для малоэтажного строительства.
        +2
        Геотермальные (как и прочие) тепловые насосы используют как для обогрева так и для охлаждения.
        Принцип работы ТН на пальцах это холодильник (где радиатор помещают в некую среду).

        Более простой вариант — коллектор в грунте. Минус в том что его периодически промывать надо и обеззараживать. Выпадающий конденсат создает прекрасные условия для размножения всякой гадости.

        PS: Кондиционеры тоже умеют нагревать. Некоторые даже до -20 на улице работать умеют.
          0
          Теоретически возможно. Немного запамятовал, но на определенной глубине температура устанавливается на уровне +6С. Возможно даже не потребуется установка некоторого оборудования. Возможно будет достаточно небольшого изолированного помещения на определенной глубине. Этакий бункер с проведенными коммуникациями по прокачке воздуха.
            +1
            Бюджетным это не получится сделать.
            Во-первых, это потребует наличия в доме соответствующей системы вентиляции. Просто приточно-вытяжная вентиляция и вентиляция с центральным кондиционированием отличается по цене раза в три (для кондиционирования требуется куда больший объем воздуха). Даже в недешевых домах для кондиционирования ограничиваются сплит-системами.
            В самом простом варианте, так можно подогревать приточную вентиляцию (а это треть и более теплопотерь современного дома). Зарыть в водоносные слои трубы с радиаторами проблематично, поэтому зарывают просто в грунт просто трубу с расчетной длиной. Но, скорей всего, вы не захотите дышать воздухом из труб, в которых со временем разовьются различные формы жизни.

            Развить идею дальше можно в геотермальные тепловые насосы с системой фанкойлов, но это тоже не дешево.
              0
              Может даже лучше сделать систему с 2 теплообменниками и жидкостью внутри — один радиатор зарываем в грунт с грунтовыми водами, а второй (что-то в роде автомобильного радиатора) ставим в помещении, и гоняем внутри воду.
                0
                Так уже используют в в городе Херлен (Heerlen) что то похожее.
                  +1
                  en.wikipedia.org/wiki/Geothermal_heat_pump

                  > Этакий бюджетный кондиционер для малоэтажного строительства.
                  Начальные затраты весьма небюджетные, но потом очень энергоэффективно.

                  Первый попавшийся сайт: www.energyhomes.org/renewable-technology/geoinstallation.html
                  On average, a typical home of 2500 square feet, with a heating load of 60,000 BTU and a cooling load of 60,000 BTU will cost between $20,000 to $25,000 to install. This is around double the cost of a conventional heating, cooling, and hot water system, but geothermal heating/cooling systems can reduce utility bills by 40% to 60%.

                  The payback for a system can range from 2-10 years, while the lifetime of a system can be 18-23 years, almost double a conventional system. Additionally renewable energy systems add value to the equity of your home.


                    0
                    Есть более простой вариант концепции если у вас возле дома(достаточно распространенно на територии СНГ) рядом река или водохранилище.
                    Если грунт песок(часто), то бурите скважину до второго горизонта и сброс воды в речку или колодец на первый горизонт. Температура входа порядка 15 градусов, дебет большой в связи с давлением от реки(просто пополняется фильтрацией). Глубина скважины метров 15-20.
                    Дальше без всякого сложного оборудования просто через внутренний блок кондиционера и получаете рабочее решение с достаточно большим КПД
                    У меня такая система на даче(до водохранилища 50м), дебет скважины 5+м3 час, песок, возможно снятие холода до 10кватт, мощность насоса — 550ватт(динамический горизонт -5м). В реале стоит блок на 5кватт и судя по разнице температур и протоку — холода около 2кватт, насос работает 30% времени(стоит расширительный бак на 100л). Итого конкректно у меня КПД 2.0/(0.3*0.55+0.080) порядка 816%. Но условия у меня близки к идеальным. Дополнительные затраты на контур у меня 400баксов в материалах(бу блок+новый эффективный насос+труба 50м до речки) и раза в три больше в работе(монтаж — программистом). Скважина с большим дебетом — 20лет возраст, была на участке.
                    Но это не совсем законно. В смысле можно перейти за лимит выкачки для собственных нужд.
                    Для зеленых — вода чистая, только железо выше нормы, на водохранилище не влияет.
                      0
                      В Персии так делали (и продолжают делать) много-много лет назад.
                        +1
                        У нас уже довольно давно можно заказать геотермальный насос для индивидуального домовладения — в зависимости от технологии (вертикальное бурение или горизонтальный змеевик закопаный на сравнительно небольшую глубину) и мощности система будет стоить сильно разных денег. Внешне выглядит как небольшой шкаф(ну или большой — разные опции предлагаются) у стены дома. Используется для отопления (может использоваться и для охлаждения, но в наший краях это не сильно актуально), снабжения горячей водой и, иногда — для генерации электроэнергии (в самых дорогих вариантах).

                        Практически никогда не покрывает потребностей в тепле и электроэнергии полностью, но сильно удешевляет содержание недвижимости. Я для себя как-то считал — рассматривал покупку… ну не дома, а того, что в России именуется таунхаусом — там не было центрального отопления — дом отапливался камином и электроэнергией, суммарные расходы на отопление были декларированы продавцом на уровне 2 тыс. евро в год (смело можно увеличивать на четверть, а то и на треть). Вот я и прикидывал эффективность установки подобной системы — у меня получилось, что при единовременных затратах 5 тыс евро (вероятно немного больше — какие-то накладные расходы наверняка есть), самый дешевый вариант такого устройства (цена за установку под ключь) покроет потребность в тепле почти на 100% (дом будет нуждаться в доп. отолении при температуре воздуха ниже -20 градусов, что у нас случается суммарно в течение двух-трех недель в году). Ежегодные расходы на отопление снижались до вполне приемлимых 300-400 евро в год (включая обслуживание вышеописанного девайса) Ну в общем дом тот я так и не купил (по многим причинам, но и по причине нежелания иметь доп. гемор с отоплением), предпочтя квартиру в многоквартирном доме. Но осадочек вот остался

                        Кстати на у нас также можно установить и солнечные панели на крышу — энергокомпания все сделает, причем в кредит, выкупать излишки электрожнергии если таковые имеются, и поставлять энергию, которой недостает, при этом будет выставлять обычные счета за электроэнергию в которой будут учитываться выплаты по кредиту, и баласнст потребления/выработки — утвержданется, что среднее значение счета останется тем-же на протяжении срока выплаты кредита (сам не проверял, так что не знаю как там на самом деле)
                        0
                        Интересно возможно ли данную технологию в миниатюре адаптировать для частного дома?
                          +1
                          Для частных домов применяются технологии «грунтовых тепловых насосов» — не для электричества, а для отопления. В целом, технологии прямой генерации тепла, а не электричества, намного эффективнее в использовании ВИЭ для частного дома — вместо солнечных электропанелей ставить солнечные коллекторы (КПД ~90%), для систем «теплого пола» — грунтовые тепловые насосы. В Германии очень популярны, и вроде бы даже закреплены в нормативах на новое строительство. Но в конкретных случаях надо смотреть на сравнительную стоимость — потому как тепловой насос потребляет электроэнергию и затрачиваемая электроэнергия может проигрывать традиционным источникам тепла.
                            0
                            В Германии новые дома должны получать что-то вроде энергетического сертификата, т.е. потребление энергии на м2 дома. Всякие солнечные коллекторы и панели для владельца дома обычно не его желание, а один из способов попадания в нормы.
                            Отопление тепловым насосом (когда все системы сделаны правильно) не дороже газа, но сам насос с установкой уж очень не дешевый.
                              0
                              Вроде, в новом доме уже обязательно вырабатывать 30% солнечной энергией с прошлого года. Из-за того, что это число повышается эти коллекторы становятся все больше, что делает дороже крышу и забивает чердак. Но это для новостроек.
                              –1
                              У Тепловых насосов КПД выше 100% (на киловатт электроэнергии вырабатывается 1+ киловатт, за счет внешней среды). Смущает лишь вложения на строительство. Миллион +- это сурово.
                                0
                                Не суть важно сколько КПД у тепловых насосов. Вот у меня можно поставить тепловой насос, есть грунтовый контур, даже летом оно работает на охлаждение. Но у меня электроэнергия стоит столько, что мне дешевле котел, даже если топить дубовыми дровами. Разница по стоимости с насосом(без учета цены насоса) — в два раза, да и котел сильно надежнее.
                                  0

                                  Неужели геотермальное отопление не выгодно? Вроде бы по логике бесконечное тепло грунта рано или поздно должно окупиться, даже по сравнению с газом и дровали.

                                    0
                                    Ну если у вас температура грунта 40 — может и выгодно. Но у скважины есть срок эксплуатации.
                                    Если температура грунта 10-15, то зависит от цены электричества. Ведь нужен еще тепловой насос и он тянет электричество. А еще нужны теплые полы и стены, ибо при температуре поверхности обеспечиваемой тепловым насосом поверхностей надо практически треть от всех.
                                    0
                                    В Германии по своему опыту скажу, что стоимость отопления газом и тепловым насосом выйдет на одну стоимость. Плюс за насос часть вернется назад, так как государство поддерживает.
                                    Как может быть коэффициент преобразования у теплового насоса не важен? Если он на 1кВт электричества вырабатывает 3кВт тепла, а газ за кВт стоит в 3 раза дешевле, то как раз то на то.
                                      0
                                      Важно соотношение.
                                      Если он стоит в 3 раза дешевле газа, то НЕ выгодно. Газ менее сложный и реже требует обслуживание и ремонта.
                                        0
                                        Газ стоит в 3 раза дешевле, но в 3 раза менее эффективнее теплового насоса (может и в 4-5, зависит от модели) на кВт произведенного тепла. Где не выгодно? Обслуживание 120евро за газ, 200 за насос. И то и то каждый год. Еще, в цене на газ и на свет идет так называемый фиксированный сервисный сбор помимо кВт в час. Нет газа — платите сервисный сбор только за свет. Наконец, просто так газ на новостройке в Германии поставить нельзя — обязательно солнечные панели, которые тоже надо обслуживать.
                                        Я не агитирую никого покупать, так как насосы изначально дорогие. Но они реально эффективные.
                                          0
                                          В РФ, в Сибири на дом 100-120 кв стоимость около 1 млн была год назад.
                                          Стоимость входа конечно фантастическая, если прост электричеством отапливаться будет 10-15 тыс руб /мес (но это зимой). Так что при цене 1,7руб/кВт*ч электричество выигрывает,… пока.
                                          Но конечно привлекательна некая потенциальная энегонезависимость, если собрать комплект с тепловым насосом, солнечными батареями и аккумулирующей станций.
                                            0
                                            Ну по меркам Германии довольно дорого, но не фантастика. А сколько дом 120кв стоит примерно в Сибири с подходящей по климату конструкцией под ключ? Интересно сколько в сравнении с домом стоимость насоса получается.
                                              0
                                              Обычный, от самый минимум 1,5М до хорошего за 5М
                                                0
                                                20% хорошего дома действительно космическая цена. У Германии это максимум 10%.
                                  0
                                  Там еще разные есть насосы кстати по типу бывают: и со скважиной и для горизонтального зарывания. Интересная технология в общем, хоть и не дешевая.
                                  0

                                  Можно, называет "Геотермальный тепловой насос". И продается огромным числом компаний.
                                  И это действительно работает, если сделано как нужно. Но, цена на установку и эксплуатацию никогда не оправдает себя. Будет на порядок дороже дров + электричества.
                                  Возможно если вы живете где-то около вуклана или гейзера это будет хорошим решением.)

                                    0
                                    Будет на порядок дороже дров + электричества
                                    в России с её практически бесплатной энергией и топливом — да, не окупится. Для Европы — вполне себе окупается.
                                      +1
                                      Разница между таким насосом и газовым котлом, около 18кЕвро была, когда я запрашивал. Из них 4500 возвращают по гос программе и при теплом немецком климате получается 30% экономии в сравнении с газом (примерно). В целом да — не дешево, но и не комически стоит. Плюс помогает, где нет газа.
                                        0

                                        Вопрос, разница 18к это окончательная цена, что называется под ключ?
                                        Какова разница в цене по обслуживанию?
                                        Что за 30% экономии из чего они складываются, хотя бы приблизительные расчеты?
                                        Что вы будете подключать для нагрева воды для бытовых нужд, я не думаю что одного теплового насоса будет достаточно, а значит вам ещё нужно добавить разницу между эл. бойлером и бойлером косвенного нагрева от газового котла(или т.п.), как в установке так и в обслуживании.

                                          +1
                                          18к была доплата за опцию тепловой насос Viessmann Vitocal 7-9кВт+скважина (3 дырки для 2 петель)+установка. Это доплата в сравнении с ценой: газовый котел той же фирмы+панели на крышу (30% выработку солнечной энергии чтобы обеспечивать). Это была опция от застройщика, так что подозреваю, что самому сделать чуть дешевле. Вся система включает в себя обеспечение горячей воды (бак 200л) и теплые полы в доме 140м2 по всей площади 2ух этажей. На счет 30% — средний расчет для той модели, который предоставляет застройщик. Там уже зависит от параметров грунта, длины петли и гоняете ли Вы охлаждение летом. Обслуживание раз в год 200-250 евро (120 газ обслужить стоит). Ну и там всякие сервисные контракты стараются впихнуть.
                                          Ссылка
                                    0
                                    Явное преимущество над ветром и солнцем в постоянстве мощности.
                                      0
                                      Совершенно не рассмотрен вопрос влияния геотермальных станций на геологическую активность. Вроде бы недавно в Корее было внезапное землетрясение, в котором позже обвинили как раз таки геотермальные ЭС.
                                        0
                                        Ну и такой момент что там где их выгодней и эффективней всего ставить — там регулярно трясет и пробуренную скважину запросто может захлопнуть…
                                          +1
                                          Землетрясения вообще часто бывают внезапными, а уж обвинять в них геотермальную станцию, сотовую связь, или плохого шамана — это уже на выбор населения…
                                          +1
                                          В минусы технологии можно занести риск создания рукотворных землетрясений еще.
                                          habr.com/ru/post/411837
                                            +2
                                            А как физики Тошибы объясняют выброс 1000 кг CO2 на 3,6 МДж выработанной из угля энергии? Или они тоже путают кВт*час, кВт/час, кВт*год и кВт?
                                              +1
                                              Вот странно, из википедии:
                                              Средняя плотность теплового потока по земному шару составляет 87±2 мВт/м²… в областях геосинклиналей и срединно-океанических хребтах может достигать 100-300 мВт/м² и более
                                              ок, 100-300 кВт/км². Откуда калифорнийский гигаватт с 78 км²?
                                                0
                                                Это плотность по плоскости сечения на уровне поверхности, а нужно ещё интегрировать по глубине шахты.
                                                  0
                                                  Интегрировать как? Если речь об аккумулированной в породе тепловой энергии, то тезис о возобновляемости уходит.
                                                    0
                                                    Но шахта ведь не изолирована. Постоянный приток тепла извне будет определяться сечением и глубиной шахты, температурой теплоносителя, скоростью его движения, характеристиками породы/трубы, и многим другим. Это довольно сложный расчёт.
                                                      +1
                                                      Тем не менее, общий приток тепла от недр ограничен некой поверхностью, объемлющей район сбора, помноженной на плотность потока. Да, отбор тепла увеличивает градиент и, соответственно, поток, но взяв поверхность побольше, мы сей эффект ограничим.
                                                0
                                                Дано: внутри Земли имеется горячее ядро, с его помощью нужно выработать электричество.
                                                Вопрос: как это сделать?
                                                Ответ: построить геотермальную электростанцию.

                                                Дано: Вокруг земли есть пустой космос, с его помощью нужно передавать через океаны информацию
                                                Вопрос:как это сделать?
                                                Ответ:Запустить спутники связи.

                                                Что блин за формат подачи такой?
                                                А на вопрос как передавать звук на тысячи километров без проводов ответ будет — надо придумать радио?
                                                  0

                                                  Кажется, вы забыли прочитать статью дальше

                                                  +2
                                                  Так же в Исландии отопление страны практически полностью обеспечивается геотермальными источниквми энергии, где доля геотермальной теплоты в централизованном теплоснабжении доходит до 96%. При этом отапливаються не только помещения внутри, но и внешние решеходные зоны!
                                                    +1
                                                    выброс углекислого газа в атмосферу оценивается в 45 кг CO2 на 1 кВт·ч

                                                    Тут точно нет опечатки?
                                                    1 кВт·ч — это электрочайник мощьностью 1 киловатт работающий 1 час?
                                                    45 кг CO2 как то звучит очень много.
                                                      +1

                                                      И ещё интересно откуда у CO2 у атомной станции?

                                                        0
                                                        Он есть если учесть жизненый цикл — включая добычу сырья и т.д, но явно не 16 кг за квт*ч.
                                                      0
                                                      Довелось в 2015 побывать на полузаброшенной ГЕОТЭС Океанская на Итурупе
                                                        0
                                                        Я так понимаю, с паром всё в порядке, но он весь выходит «в свисток»? Генерации никакой нет?
                                                          0
                                                          Один энергоблок сгорел при пожаре, а на другом сломалась турбина, цена вопроса — несколько миллионов рублей, денег в бюджете нет. В 2015 там было несколько охранников, которые выращивали в импровизированных мини теплицах овощи и варили всякие прикольные штуки из металлолома. Воды питьевой там нет, от той, что есть — зубы разваливаются. Так что содержать её всё равно накладно, не знаю, как там сейчас.
                                                            0

                                                            так там дистиллятом из пара можно много потребностей закрыть

                                                        +3
                                                        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.

                                                        Ну вот привирать то зачем, да ещё и на порядки?

                                                        Даже если допустим что автор ошибся с порядком (перепутал МВт*ч с кВт*ч), то всё равно не сходится. Тут цифры с потолка взяты.
                                                          0
                                                          А как у таких станций со стойкостью к землетрясениям и извержениям вулканов? Электростанция «на вулкане» более выгодная и простая в построении — это конечно круто. Но и более хрупкая и опасная? Ну и жить рядом с действующим вулканом вряд ли кто-то захочет, соответственно, электроэнергию транспортировать надо далеко?
                                                            0
                                                            ка минимум сотни тысяч (если не миллионы) людей живут не только рядом но и в кратерах вулканов, одна Ява чего стоит, они будут просто рады такой электроэнергии из станции за домом.
                                                              0
                                                              Опыт Везувия и Кракатау не пугает?

                                                              Так, конечно, заманчиво управлять столь разрушительной энергией в мирных целях. Ещё было бы интересно делать электростанции на молнии, там же мощность гигантская (жаль только всего долю секунды бьёт, и грозовые дожди — редкость).
                                                                0
                                                                Я их не спрашивал, не знаю, пугает или нет.
                                                            0
                                                            С самими генераторами ничего нового, надо что-то крутить, хоть педали, хоть ветром, хоть водой, но крутить. Не туда копаем.
                                                              0
                                                              Солнечная батарея — пожалуйста, ничего крутить не надо.
                                                                0
                                                                Та мы в курсе, но надо чтобы таких было ещё десятки вариантов и не с мизерными кпд.
                                                              0
                                                              А я вот не понимаю почему надо обязательно скважину бурить киломметры. Почему не построить тоннель или шахту на некоторую базовую глубину, например киллометров 5, как в самых глубоких шахтах ЮАР, где температура 60 градусов и оттуда уже с помощью автоматики и роботов бурить во все стороны. Сама станция тоже может быть полностью автоматической и быть под землей. Количество энергии и тепла которые можно таким образом получить огромное, Россия могла бы всю сибирь покрыть отапливаемыми оранжереями и теплицами.

                                                              Думаю Маск не просто так бурением занялся, не только ради транспорта…
                                                                +1
                                                                Просто ствол шахты будет стоить дороже бурения и требует более прочного крепления. Чем больше диаметр трубы, тем больше материала и больше суммарной давление по всей площади.
                                                                А еще он может завалится при землетрясении.
                                                                А еще надо кудато девать землю(почитайте обьем цилиндра диамтером 2м и глубино 5000).
                                                                  0

                                                                  Уверен что подобный проект окупился бы. Просто в России пока есть нефть и газ за такие проекты голову свернут. Вот Батька мог бы себе позволить наверное.


                                                                  В конце концов и обычный жд тоннель длинной 15 км на глубину 5 км можно проложить, вон в Москве метро по 12 станций в год копают. Один раз такой тоннель сделать, а потом с этой базы уже бурить кучу скважин по километру… двум. И электростанцию прямо там, на глубине делать полностью автоматическую.

                                                                    +1
                                                                    Ну как бы он окупился?

                                                                    www.popmech.ru/technologies/259652-samye-glubokie-shakhty-v-mire-chast-2

                                                                    Шахты на 5к метров добывают исключительно золото. Стоимость одной такой шахты сравнима будет со стоимостью 10-30км метро. И это только ствол.
                                                                    Ну и будет у вас 50градусов. Чем вам это поможет? Центр Москвы, разве что, обогревать. За стоимость всего метро Москвы.

                                                                    Не путайте туннель на 100м и на 5км в глубину. Вам же прийдеться с глубины 5км доставлять отбросы, отвозить их куда-то, вниз спускать бетон и сталь. Никакой лифт не выдержит, прийдеться делать промежуточные станции метро каждые 500м.

                                                                    А теперь подумайте, как вам с 5км наверх поднять тонны воды. По трубе? Щааас. 500 атмосфер давление.
                                                                      –1
                                                                      Господи, о чем вы… Сколько в шахте золота и сколько тепла? Да такая штука рядом с москвой могла бы весь город отапливать! Давно в последний раз смотрели в свою квитанцию за комуналку? >3000 р с квартиры в месяц…

                                                                      P.s. А грунт вагонетками отвозить, по рельсам. Еще и запитывать вагонетки может можно даром, электричеством от огромного теплового насоса когда на поверхности -10, а внизу +30
                                                                        +1
                                                                        Ну так постройте. Только в районе Москвы прийдется делать 12км шахту, тоесть это будет супер проект, новый, круче полета на Луну.
                                                                        А потом с глубины 12км поднимать воду, сотней высоконапорных насосных станций. Проще как-то электричеством на насосы сразу и греть, не?
                                                              • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                                                  0
                                                                  У вас же есть другая теория. Поделитесь с нами.
                                                                  • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                                                      0
                                                                      Интересно.
                                                                      • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                                                  +3
                                                                  Работаю на ГеоЭС на Камчатке. С одной стороны, все верно, источник неисчерпаемый и стабильный, а с другой — скважины часто вырабатываются, и для поддержания мощности и стабильной генерации необходимо постоянно вести геологические изыскания и бурить новые скважины, причем пар в новых скважинах не всегда имеет хорошие характеристики (например, температура паро-водяной смеси и глубина залегания) для его использования.
                                                                    0
                                                                    А что происходит со скважинами? Засоряются или температура падает?
                                                                      0
                                                                      Там ниже камент с отличным объяснением
                                                                    0
                                                                    А реально ли сделать геотермальную станцию на даче в России? Имхо нет, ибо придёт дядя чиновник и попросит много денег за лицензию на добычу полезных ископаемых (в данном случае — горячей воды и растворённых в ней солей) и запретит заливать холодную воду обратно в скважину. Или я не прав?
                                                                      +1
                                                                      По закону на 30м+ надо геологоразведка и лицензия.
                                                                        0

                                                                        Ну так бурить не самому, а обратиться в компанию, у которой есть лицензия. А если сливать воду обратно в скважину, то и добычи ископаемых никакой не будет.

                                                                          0
                                                                          Необходима геологоразведка.
                                                                          Это так не работает. Сольете или нет, но добыча по документам будет.
                                                                      +2
                                                                      Я работаю в Институте вулканологии и сейсмологии ДВО РАН, занимаюсь исследованиями в области геотермальной вулканологии на Камчатке. У нас на Камчатке есть Мутновская ГеоЭС (50 МВт, обеспечивает ~25-30% потребности в электроэнергии для Петропавловска-Камчатского), введена в эксплуатацию в 2000 г. Мутновка не является моим основным направлением научной деятельности (в настоящее время я больше специализируюсь на Паратунском месторождении), но мне известно многое из исследований моих коллег.

                                                                      Если упрощенно — источником водного питания Мутновского геотермального месторождения являются метеорные воды, поступающие из ледников\снеговых шапок вулканов Мутновского и Горелого через жерла этих вулканов, где под воздействием локальных магматических систем они (воды) нагреваются и поступат в резервуар. То есть, продуктивность этого месторождения напрямую зависит от соотношения скорости таяния снеговой шапки к интенсивности снегонакопления. Это значит, что если, например, усиление глобального парникового эффекта приведёт к интенсивному таянию снежного покрова, то месторождение может лишиться источника водного питания.

                                                                      Мы каждый год на полевых работах всей лабораторией ходим в маршруты по Мутновской ГеоЭС и Мутновскому месторождению, которое включает в себя километры трубопроводов и десятки скважин и иных технических объектов. В настоящее время станция находится в весьма плачевном техническом состоянии. Годами неконтролируемо изливаются несколько аварийных скважин, которые год от года под воздействием пароводяной смеси гниют и физически разрушаются всё сильнее. К ним даже подходить в последние годы стало опасно — помимо шума, находящегося на грани болевого порога слуха, они явно в любой момент могут взорваться, мы уже наблюдаем интенсивную вибрацию грунта с выходом пара вокруг устьев таких скважин. Для ликвидации таких скважин необходимо бурить наклонные скважины, глушить водой, бетонировать их. На это требуются колоссальные затраты, которые, видимо, считаются нецелесообразными. В наших пробах отмечается всё увеличивающееся содержание водорода, что говорит о продолжающихся процессах коррозии магистральных труб.

                                                                      В целом ещё непонятна сама дальнейшая судьба ГеоЭС, т.к. на Камчатке существует конкуренция на рынке производства электроэнергии со стороны традиционных источников (газ с западного побережья полуострова, завозной мазут, недавно стало известно о возросшем интересе правительства края к строительству ГЭС на севере полуострова, которая может покрыть 100% потребностей П-Камчатского и окрестностей в электроэнергии). Мы обращаем внимание соответствующих структур на пока что далеко не исчерпанный потенциал Мутновского месторождения (существуют научно обоснованные проекты, позволяющие увеличить мощность Мутновской ГеоЭС до 250 МВт, т.е. в 5 раз) и надеемся на то, что АО Геотерм (владелец станции) и иные заинтересованные организации и структуры обратят внимание на такой перспективный источник электроэнергии.
                                                                        0

                                                                        А я на Паужетской ГеоЭС был, с небольшой экскурсией. И купался у них на водосбросе. А ещё видел генератор, построенный в 1937году и до сих пор являющимся основным генератором из трех на этой станции. Очень понравилось!

                                                                        0
                                                                        Какой то «понятный график» непонятный, и не соответствующий вышенаписаной фразе «Температура поверхности твёрдого ядра Земли на глубине около 5100 км равна примерно 6000 °C. При приближении к земной коре температура постепенно снижается. ». Глядя на график можно понять, что там температура около 4700 °C
                                                                          0
                                                                          Лучше заставьте вулканы асфальт укладывать, лава течёт, застывает, а джамшуты ровняют ))
                                                                            0
                                                                            Лава при застывании не только неровная, но ещё очень пористая — по такой особо не поездишь. Провалиться в пещеру можно. Предположу, что прокладывать асфальт в лавовой местности — отдельное веселье, хотя может и проще, чем в болото.
                                                                              +1
                                                                              Асфальт тоже пористый если его не укатывать, тромбовать. Идея конечно бредовая пока, потому там и смайлики, но это сегодня, позже может кто-то и подсмотрит у вулкана что можно делать.

                                                                          Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                                                          Самое читаемое