Геотермальные станции для получения тепла и/или

ГЕОТЕРМАЛЬНАЯ
ЭНЕРГИЯ
Julia Kjahrenova
1
Геотермальная энергия
•Геотермальная энергия освобождается в
виде тепла в результате радиоактивного
распада
урана,
тория
и
калия,
содержащихся в ядре и коре Земли.
•Средняя интенсивность геотермального
теплового потока по поверхности Земли
невелика и равна 50,5 mW/𝒎𝟐
• повышение температуры с ростом глубины
составляет приблизительно 30 K/km.
Julia Kjahrenova
2
Увеличение интенсивности теплового потока
Повышение температуры с ростом глубины
может доходить до 200 K/km в:
• в горных цепях западного побережья
Северной и Южной Америки
•в сейсмическом поясе от Камчатки до Новой
Зеландии, в Исландии, Италии
•возможно
получение
тепла
и
электроэнергии
•аккумулировано в подземных горячих
водоемах или в виде горячего пара.
Julia Kjahrenova
3
Геотермальные станции
Для извлечения горячей воды или пара
считается обычно приемлемой глубина
скважин до 3 km
Геотермальные станции для получения тепла
и/или электроэнергии основаны на:
 применении внутриземного перегретого
пара
 на
применении
насыщенного
пара,
получаемого обычно при испарении
Julia Kjahrenova
4
Геотермальные станции основаны на:
 внутриземной
горячей
воды,
находившейся под высоким давлением;
на применении подземной горячей воды
без ее испарения;
 на нагреве и испарении воды, вкачиваемой
в каверны (из лат. caverna «ложбина, яма,
пропасть; полость») или трещины горячей
сухой породы.
Julia Kjahrenova
5
Домашние геотермальные отопительные системы
Julia Kjahrenova
6
Домашние геотермальные отопительные системы
• В ДГОС рименяются технологии переноса тепла
горных пород или грунта в контур потребления
отопительной системы.
• Основной элемент ДГОС – геотермальные
тепловые насосы (ГТН), которые обеспечивают
дома не только автономным отоплением, но и
горячим
водоснабжением,
возможностью
охлаждения воздуха.
Julia Kjahrenova
7
Принцип работы ГТН
• от
грунта
или
породы
посредством
теплообменника тепло передается на хладагент
ГТН
• когда хладагент сжимается компрессором,
происходит
повышение
температуры
теплоносителя (часто — вода), который и подается
в контур отопления.
• тепловые
насосы
работают
по
принципу
холодильника или кондиционера, только в
противоположном направлении
Julia Kjahrenova
8
Принцип работы ГТН
• для отбора тепла из горных пород
производится бурение скважин глубиной 100200 м, туда опускается контур с хладагентом
(антифриз).
• вода, заполняющая скважины естественным
путем, становится проводником тепла от
породы к теплоносителю
• через 1 метр скважины приходит 50-60 Вт
энергии,для ГТН мощностью 10 кВт потребуется
скважина глубиной примерно 170 м.
Julia Kjahrenova
9
Принцип работы ГТН
• отбор тепла от грунта производится посредством
наполненного хладагентом трубного контура,
который должен быть зарыт в земле на 30-50 см
ниже, чем уровень промерзания грунта.
• для получения производительности ГТН в 10 кВт
нужен горизонтальный контур коллектора тепла
длиной 350-400 метров, занимающего участок
земли в 400 кв. метров (20х20м).
• тепловая энергия ГТН в 10 кВт достаточна для
обогрева дома, имеющего высоту потолка 3 м и
площадь в 100 кв.м. (10х10м).
Julia Kjahrenova
10
Цикл работы геотермального теплового
насоса
• прокачиваемый через коллектор теплоноситель
нагревается до температуры грунта и, поступая в
теплообменник ГТН, оставляет все тепло во
внутреннем контуре теплового насоса, куда
закачан жидкий хладагент низкой температуры и
под давлением
• при резком снижении давления он переходит в
газообразное состояние и поступает в компрессор
• там
хладагент
сжимается
компрессором,
разогревается, его давление повышается.
Julia Kjahrenova
11
Цикл работы геотермального теплового
насоса
• горячий хладагент, поступая в конденсатор,
передает тепло теплоносителю из обратного
трубопровода, и теплоноситель поступает в контур
отопления дома
• давление
хладагента
падает
после
его
прохождения через редукционный клапан
• хладагент переходит в жидкое состояние, после
чего цикл работы геотермального теплового
насоса повторяется.
Julia Kjahrenova
12