Геотермальные системы

Почему сегодня популярность геотермальной энергетики возрастает? В первую очередь, это обусловлено истощением запасов органического топлива. Ведь большинство современных развитых стран зависят от его импорта (нефть и газ, к примеру). Нельзя также не учитывать и негативное влияние топливной и ядерной энергетики на среду обитания.

Главное достоинство использования геотермальных установок – это, конечно же, возможность использования энергии в виде геотермальной воды (при высокой температуре – смеси воды и пара) для теплоснабжения, горячего водоснабжения, выработки электроэнергии или же использования всего одновременно. Геотермальная энергия практически неиссякаема, полностью независима от условий окружающей среды, времени года и или времени суток. Благодаря энергии, выработанной геотермальной системой возможно решение следующих неотложных проблем:

• Обеспечение бесперебойного тепло- и электроснабжения объектов, которые расположены в местности без централизованного энергоснабжения. Или оно обходится населению слишком дорого. Примером являются Камчатка (Россия), районы Крайнего Севера и так далее.
• Обеспечение объектов гарантированным минимумом энергоснабжения в тех местностях, где централизованное является неустойчивым (дефицит электроэнергии, ограничительные отключения, предотвращение ущерба от аварийных ситуаций и так далее).
• Снижение уровня загрязнений от выбросов энергоустановок в местностях, где экологическая обстановка является сложной.

Принцип действия геотермальных энергетических систем

Для того, чтобы геотермальная станция работала успешно, необходима довольно высокая температура подземных вод. Это значит, что строить геотермальную станцию необходимо в определенной сейсмоактивной местности.

В основном, электроэнергия из геотермальных источников производится несколькими методами:

• Прямой метод с использованием сухого пара.
• Непрямой – с использованием водяного пара.
• Смешанный, в основе которого заключается бинарный цикл.

Изначально были созданы электростанции на сухом пару. Энергию получают в следствие пропускания пара через турбину (или генератор). В последние годы широкую популярность приобрел непрямой метод получения электроэнергии. Сегодня геотермальные станции этого типа являются наиболее распространенными во всем мире. Работу геотермальной станции обеспечивают горячие подземные воды (температура их может достигать 182 градуса). Под высоким давлением вода закачивается в генераторные установки. Для снижения давления гидротермальный раствор нагнетается в испаритель. В результате часть раствора испаряется. Пар, который образовывается, приводит в действие турбину. Жидкость, которая осталась, тоже может приносить пользу – для получения дополнительной мощности ее пропускают еще через один испаритель.

Для геотермальных станций смешанного типа характерны отсутствие взаимодействия между генератором и турбиной с паром (водой). А принцип действия таких станций основан на применении воды относительно умеренной температуры, которая, как правило, не должна быть ниже 200 градусов. В основе бинарного цикла заложено использование горячей и умеренной воды. Сквозь теплообменник происходит пропуск обеих типов воды. Жидкость с большей температурой выпаривает жидкость с более низкой температурой. Пар, который образуется в следствие этого, приводит в действие турбину. Ожидается, что в будущем этот вид геотермальных станций будет иметь наивысшую перспективу. Ведь температура многих геотермальных источников является невысокой.

Геотермальная отопительная система частного дома

Особенность того, земная поверхность даже при низких температурах зимой промерзает только на определенную глубину, была подмечена человечеством в свое время. Благодаря разным процессам (например, прогревание земли раскаленной магмой), температура почвы в глубине не опускается ниже +3 градусов. Эту тепловую энергию используют сегодня в своей основе геотермальные системы, в частности – для индивидуального отопления. Основой геотермальной системы отопления является тепловой насос. Рассмотрим три основных принципа работы геотермальной системы отопления:

• В скважине проложена специальная магистраль, сквозь которую происходит извлечение грунтовых вод (определенной температуры) на поверхность земли. Вода, которая проходит сквозь теплообменник, отдает свое тепло – за счет этого происходит нагрев дома. Дальше вода сбрасывается обратно в грунт (ниже по течению).
• В земляной шахте на глубине около 75-100 метров устанавливается специальный резервуар с антифризом, который повышает температуру от грунта. Антифриз разгоняется тепловым насосом и прогоняется сквозь теплообменник. Происходит отдача тепла.
• Этот принцип работы геотермальной системы актуален для домов с крупными водоемами вблизи и не предусматривает бурение скважины. В виде зондов по дну водоема прокладывается специальная трасса. Зонды, перекачивая воду, извлекают из нее тепло. Необходимые условия: достаточная глубина водоема (до 1.5 м свободной воды под толщей льда в зимний период).

Тепло от геотермальной отопительной системы может распространяться в помещение через радиаторы, фанкойлы или теплые полы. Кстати, геотермальное отопление сегодня является отличной альтернативой другому виду топлива – газу, например. Дешевизна и отсутствие вредных для человеческого здоровья выбросов являются неоспоримым достоинством. А если монтаж геотермальной установки будет выполнен качественно и на высоком профессиональном уровне, геотермальная система может прослужить несколько десятков лет и не нуждаться в серьезном техническом обслуживании.