видео-инструкция по монтажу своими руками, особенности отопительных систем, использования земляного тепла, цена, фото

Большинство из нас понимают, что использование в качестве топлива угля, газа и древесины не обходится бесследно для экологии. Однако, внедрение альтернативных источников энергии тормозится их высокой стоимостью и КПД, которые пока уступают традиционным. Но в последнее время производители все чаще и чаще стали обращать внимание на подобные продукты, поэтому надеемся, что в скором времени они будут более просты в установке и не такие дорогие.

Сегодня рассмотрим геотермальное отопление, которое можно установить для частного дома своими руками. Вы узнаете о принципе его работы, видах, особенностях и самостоятельном монтаже.

Как происходит отопление теплом земли загородного дома

Стоит сказать, что в европейских странах и США отопление от земли постепенно становится основным источником отопления дома, но у нас пока такие системы выступают лишь альтернативой более традиционным.

Появление и распространение

Энергия земли для отопления стала распространяться в США ближе к концу 80-х годов прошлого века в городах, тяжело переживавших кризис. Системой сразу заинтересовались состоятельные люди, которым она давала возможность экономить на обогреве жилья. Затем она стала дешеветь, и ее стал применять и более бедный класс населения.

Спустя некоторое время тепло земли для отопления превратилось в прерогативу большинства владельцев частных домов. В Европе с каждым годом число домохозяйств, использующих отопление дома теплом земли, только увеличивается.

Такая тенденция распространения геотермального обогрева вполне понятна. Использование тепла земли для отопления позволяет существенно экономить семейный бюджет, оно безопасное и экономичное.

Функционирование геотермального обогрева

Его принцип работы можно сравнить с обычным холодильником, только наоборот. Земля удерживает тепло постоянно, поэтому ним можно нагревать объекты, расположенные на ее поверхности.

Смысл способа в том, что изнутри планета прогревается горячей магмой, а сверху грунт не дает ей промерзать. Получаемая тепловая энергия используется геотермальной системой обогрева, основанной на специальном тепловом насосе.

Получить отопление от тепла земли можно благодаря тепловому насосу

Происходит следующий процесс:

1. Тепловой насос устанавливают на поверхности.
2. В земле бурится отверстие, в которую опускают теплообменник.
3. Проходящая через насос грунтовая вода нагревается и используется затем в бытовых и промышленных целях.

С помощью теплового насоса удается преобразовать 1 кВт электричества в 4-6 кВт теплоэнергии

Основным преимуществом системы является соотношение электрической энергии и получаемой мощности – 1 к 4-6 кВт. К примеру, при использовании обычного кондиционера выходит 1 к 1. Поэтому установка вполне себя сможет окупить в скором времени.

Особенности

Самостоятельное отопление дома от земли имеет определенные трудности, о которых мы расскажем ниже:

1. Начинаются они с изготовления шахтного ствола.
   Его расчет ведется отдельно для каждого конкретного случая, во внимание принимают:

• климат в данной местности;
• тип грунта;
• характеристику строения земной коры в данном регионе;
• площадь обогрева.

На фото – основу геотермального обогрева дома составляют глубинная скважина и тепловой насос

Обычно глубина варьируется в пределах 25-100 м.

2. На следующем этапе в ствол опускают трубы, которые должны поглощать тепло из недр и подавать его в насос, повышающий температуру теплоносителя в системе отопления.

Совет: работы лучше проводить с помощником, так как трубы часто бывают достаточно большой массы.

Летом отопление энергией земли можно запустить в качестве кондиционера. Для чего активируется обратный механизм. Во время работы теплообменник начнет брать охлаждающую энергию.

Виды

Для экологически безвредной и эффективной работы системы есть три основных варианта:

Грунтовые воды	В этом случае применяют для обогрева здания тепловую энергию грунтовых вод, расположенных на большой глубине. У нее достаточно большая температура, поэтому тепловой насос отопления поднимает ее и нагревает. После этого вода через теплообменник отдает основную часть имеющейся энергии.
Антифриз	Метод требует дополнительных расходов. На глубину 75 м и ниже опускается резервуар с антифризом, цена которого довольно высокая. Когда он нагреется, его тепловым насосом поднимают к теплообменнику. После отдачи тепла антифриз поступает снова в емкость.
Водоем	Данный способ не требует оборудования грунтовой шахты. Такое отопление дома от земли подходит в том случае, если есть выход на водоем. От теплообменника по дну водоема ставят горизонтальные зонды, которые помогают преобразовывать тепло воды.

Виды геотермального обогрева

Преимущества геотермального обогрева

Теперь узнаем, какими достоинствами обладают такие системы, и смогут ли они удовлетворить наши запросы:

1. Тепловой энергии выделяется в несколько раз больше, чем расход электроэнергии на работу насоса.
2. Нет вредных выбросов, поэтому отопление загородного дома от земли экологически чистый способ.
3. Для функционирования системы необходимо только электричество. Не требуется использование химических средств и топлива.
4. Во время работы нет опасности взрыва или возгорания.
5. Правильный монтаж отопительной системы гарантирует функционирование без техподдержки примерно 30 лет.

Как самостоятельно воспользоваться теплом земли для обогрева дома

Самостоятельная установка геотермального обогрева

Нужно сказать сразу, что отопление дома энергией земли потребует одномоментного большого вложения средств. Львиная доля из которых пойдет на обустройство шахтного ствола.

Совет: самая дорогая часть в тепловом насосе – компрессор. Если не хотите проблем, не приобретайте его с китайского завода.
Лучше использовать Danfoss или Copeland (желательно не из Китая).

Рекомендуем также использовать вместо радиаторов отопления систему теплый пол. Так можно снизить окупаемость оборудования в разы. Учесть следует и ежегодное повышение тарифов на традиционные энергоносители, в тоже время геотермальная система отопления дома позволит избежать ценовых скачков.

Внутри дома ничего не будет напоминать про то, что вы используете земляное отопление. Основная часть схемы – скважина и теплообменник, будут скрыты под землей. Необходимо только выделить небольшое место для прибора, к примеру, в подвале, генерирующего теплоэнергию.

Конструкция теплового насоса

Устройство позволяет производить регулировку температуры и подачу теплоэнергии. Инструкция по монтажу системы отопления в доме не отличается от традиционного способа, поэтому никаких особенностей в нем нет.

Вывод

Применение тепловых насосов позволяет избавиться от дорожающих каждый год традиционных видов топлива, хотя первоначальные затраты будут довольно большими. Монтаж геотермального отопления вполне можно проводить самостоятельно, только при установке труб в шахтный ствол желательно пригасить помощника.

Окупаемость проекта зависит от утепленности жилья, а также метода обогрева – радиаторный или теплые полы. Видео в статье даст возможность найти дополнительную информацию по вышеуказанной теме.

лучшие системы для загородного дома

Мы знаем, что геотермия – это тепло Земли, а понятие «геотермальный» зачастую ассоциируется у нас с вулканами и гейзерами. В России геотермальная энергетика используется преимущественно в промышленных масштабах, например, существуют дальневосточные электростанции, работающие на основе тепла нашей планеты.

Многие уверены, что сделать геотермальное отопление дома своими руками – это что-то из области фантастики. Не так ли? Но это совершенно не так! С развитием современных технологий бытовое использование “зеленой энергии” стало вполне реально.

Мы расскажем о принципах работы альтернативного отопления, его преимуществах и недостатках, сравним с традиционными системами обогрева. Также вы узнаете о способах расположения теплообменника и о том, как смонтировать геотермальное отопление своими руками.

Содержание статьи:

Несколько исторических фактов

Когда в 70-е годы прошедшего столетия разразился нефтяной кризис, на Западе возникла жгучая потребность в . Именно в тут пору и стали создаваться первые геотермальные отопительные системы.

Сегодня они получили широкое распространение в Соединенных Штатах, в Канаде и в западноевропейских государствах.

Галерея изображений

Фото из

Использование энергии земных недр обладает веским преимуществом: применяемые ресурсы достаются бесплатно и самопроизовольно восстанавливаются

Внутренний блок геотермальной системы занимает немного места, внешне напоминает привычную бытовую технику

Первоначальные вложения в устройство системы, использующей геотермальную энергию, выше, чем установка котла, но минимальные средства на содержание и эксплуатацию оправдывают и быстро окупают проект

Оборудование, перерабатывающее энергию земли в тепло, не выделяет продуктов горения, не сжигает безвозвратно дрова, уголь, торф, газ

Перспективы геотермального отопления

Габариты внутреннего блока геотермальной системы

Стоимость установки и эксплуатации теплового насоса

Экологические приоритеты теплонасосов

Например, в Швеции активно используют воду Балтийского моря, температура которой составляет +4°С. В Германии внедрение геотермальных отопительных систем даже спонсируется на государственном уровне.

При упоминании геотермальных источников энергии мы всегда представляем себе долину гейзеров или вулканы, но нужные нам источники гораздо ближе. И они помогут нам согреться зимой и охладиться летом

В России действуют Паужетская, Верхне-Мутновская, Океанская и другие геотермальные электростанции. Но фактов использования энергии Земли в нашем частном секторе очень мало.

Реальные преимущества и недостатки

Если в России геотермальное отопление частного сектора получило сравнительно малое распространение, значит ли это, что идея не стоит затрат на её воплощение? Может быть, и заниматься этим вопросом не стоит? Оказалось, что это не так.

Использование системы геотермального отопления жилища – решение выгодное. И тому есть несколько причин. В их числе и быстрая установка оборудования, которое способно длительное время работать без каких-либо перебоев.

Если использовать в отопительной системе не воду, а качественный антифриз, она не будет промерзать и её износ будет минимальным.

Перечислим и прочие преимущества этого вида отопления.

• Исключена процедура сжигания топлива. Мы создаём абсолютно пожаробезопасную систему, которая, в процессе своей эксплуатации, не сможет нанести жилью никакого ущерба. Кроме того, исключается ряд других моментов, связанных с присутствием топлива: теперь не нужно искать место для его хранения, заниматься его заготовкой или доставкой.
• Существенная экономическая выгода. В процессе эксплуатации системы не потребуется никаких дополнительных вложений. Ежегодный обогрев обеспечивают силы природы, которые мы не покупаем. Конечно, при функционировании теплового насоса затрачивается электрическая энергия, но при этом объём производимой энергии существенно превышает размеры потребления.
• Экологический фактор. Геотермальное отопление частного загородного дома – это экологически безопасное решение. Отсутствие процесса горения исключает поступление в атмосферу продуктов сгорания. Если это осознают многие, и такая система теплоснабжения получит должное повсеместное распространение, негативное влияние людей на природу многократно уменьшится.
• Компактность системы. Вам не придется организовывать в своём доме обособленное помещение котельной. Всё, что будет необходимо – это тепловой насос, который можно разместить, например, в подвале. Наиболее объёмный контур системы будет располагаться под землей или под водой, на поверхности вашего участка вы его не увидите.
• Многофункциональность. Система может работать как на отопление в холодное время года, так и на охлаждение в период летней жары. То есть, по сути, она заменит вам не только обогреватель, но и кондиционер.
• Акустический комфорт. Тепловой насос работает практически бесшумно.

Выбор геотермальной системы отопления экономически выгоден, несмотря на то, что придется потратиться на покупку и установку оборудования.

Кстати, в качестве недостатка системы упоминают именно затраты, на которые придется пойти, чтобы установить систему и подготовить её к работе. Нужно будет купить сам насос и некоторые материалы, выполнить работы по монтажу наружного коллектора и внутреннего контура.

Не секрет, что ресурсы дорожают год от года, поэтому автономная система отопления, которая способна окупиться в течение нескольких лет, всегда будет экономически выгодна для её владельца

Впрочем, эти расходы окупаются всего за несколько первых лет эксплуатации. Последующее использование уложенного в грунт или погруженного в воду коллектора позволяет сэкономить значительные средства.

К тому же, сам процесс монтажа не настолько сложен, чтобы приглашать для его выполнения сторонних специалистов. Если не заниматься бурением, то всё остальное можно сделать самостоятельно.

Галерея изображений

Фото из

Внутренний блок системы, использующей тепло недр земли, включает непосредственно сам тепловой насос, отдельно установленный или встроенный в насос водонагреватель и буферную емкость

Тепловой энергии горных пород и грунтовой воды вполне достаточно для организации отопления и горячего водоснабжения загородного дома

Несмотря на реальную выгоду эксплуатации тепловых насосов, обогрев дома с применением газового котла пока обходится дешевле, но геотермальную энергию все равно применяют, к примеру, для подогрева воды в бассейне

Однако в негазифицированных районах, местечках, в которые не проведено электричество, тепловой насос с забором энергии грунтов и воды способен стать агрегатом, обеспечивающим системы ГВС и отопления

Бесплатную энергию подземной воды и горных пород разумно использовать в обеспечении теплом бытовых построек, теплиц, спортивных комплексов

Теплонасосы с забором энергии из недр земли могут служить дополнительными источниками энергии, необходимыми на случай перебоев с подачей электроэнергии

В случае перехода дома полностью на геотермальное отопление чаще всего приходится сооружать несколько контуров, для обслуживания определенных колец, например, для радиаторного отопления и теплого пола лучше задействовать два теплонасоса, а для ГВС третий

Геотермальные схемы устройства отопления превосходно сочетаются как с традиционными вариантами, так и с другими видами альтернативных источников: солнечными батареями, ветрогенераторами и прочим

Внутренний блок геотермальной системы отопления

Геотермальные источники в отоплении частного дома

Теплонасос земля-вода для подогрева воды в бассейне

Геотермальные системы в обустройстве загородных построек

Устройство геотермального отопления в теплице

Теплонасос как дополнение к основной отопительной схеме

Многоконтурная геотермальная система в частном доме

Геотермальное отопление в паре с солнечными батареями

Надо отметить, что некоторые умельцы, в стремлении сэкономить научились собирать геотермальный .

Об источниках геотермального отопления

Для геотермального отопления можно использовать следующие источники земной тепловой энергии:

• высокотемпературные;
• низкотемпературные.

К высокотемпературным относятся, например, термальные источники. Использовать-то их можно, но область их применения ограничивается фактическим местом нахождения таких источников.

Если в Исландии этот вид энергии активно применяется, то в России термальные воды находятся далеко от населенных пунктов. Максимально они сконцентрированы на Камчатке, где подземную воду применяют в качестве теплоносителя и поставляют в системы ГВС.

Для эффективного использования тепловой энергии земли не нужен вулкан. Достаточно использовать те ресурсы, которые находятся всего в 200 метрах от земной поверхности

Зато для применения низкотемпературных источников у нас имеются все необходимые предпосылки. Для этой цели подойдут окружающие воздушные массы, земля или вода.

Для извлечения нужной энергии используют тепловой насос. С его помощью происходит процедура преобразования температуры окружающей среды в тепловую энергию не только отопления, но и горячего водоснабжения частного домовладения.

Галерея изображений

Фото из

Забор бесплатного тепла грунтовой воды и горных пород

Наружный теплообменник системы земля-вода

Наружный теплообменник в естественном водоеме

Геотермальная скважина теплового насоса

Принцип работы такого отопления

Если вы знакомы с тем, как работает или , то схожесть этих процессов с принципом функционирования геотермального отопления очевидна. Основу системы составляет тепловой насос, который включается в два контура – внешний и внутренний.

Чтобы организовать традиционную систему отопления в любом доме, необходимо смонтировать в нем трубы для транспортировки теплоносителя, и радиаторы, при нагревании которых тепло будет поступать в помещения. В нашем случае трубы и радиаторы тоже нужны. Они и образуют внутренний контур системы. В схему могут быть добавлены .

Внешний контур выглядит гораздо масштабнее внутреннего, хотя его размеры можно оценить только в период планировки и монтажа. В процессе эксплуатации он невиден, поскольку находится под землей или под водой. Внутри этого контура циркулирует обычная вода или антифриз на основе этиленгликоля, что гораздо предпочтительнее.

В состав геотермальной системы отопления входят два контура – внутренний и внешний, а так же сердце отопительной системы – тепловой насос, который, сжимая теплоноситель, повышает его температуру (+)

во внешнем контуре прогревается до состояния среды, в которую он погружен, и отправляется в «подогретом» виде в тепловой насос. Через него сконцентрированное тепло сообщается внутреннему контуру, в результате чего вода в трубах, радиаторах и теплых полах нагревается.

Таким образом, ключевым элементом, оживляющим всю систему, является тепловой насос. Если в вашем доме есть обыкновенная стиральная машинка, то знайте: этот насос займет приблизительно аналогичную площадь.

Для работы ему нужна электроэнергия, но, потребляя всего 1 кВт, он обеспечивает выработку 4-5 кВт тепла. И это не чудо, поскольку источник «добавочной» энергии известен – это окружающая среда.

Два вида расположения теплообменника

Имеются два варианта отопления частного дома с использованием низкотемпературной энергии элементов окружающей среды. Основу системы во всех трех случаях составляет геотермальный насос.

Внутренний контур остаётся без изменений для любого способа отопления, а основное различие заключается в расположении внешнего контура.

Геотермальное отопление бывает с теплообменником, расположенным:

• вертикально – располагаются в скважинах, вскрывающих или не вскрывающих водоносный пласт;
• горизонтально – теплообменники систем укладывают в котлован или открытый водоем в виде своеобразного змеевика.

Каждый из приведенных здесь видов отопления характеризуется своими особенностями, недостатками и преимуществами.

Если вы намерены создать такую систему отопления собственными руками, вам будет интересно узнать о каждом из видов подробнее.

Галерея изображений

Фото из

Вертикальный способ размещения коллектора

Группа вертикальных петель коллектора теплонасоса

Внешний коллектор теплового насоса для большого дома

Горизонтальный теплозаборник насоса земля-вода

Укладка коллектора наружного блока в траншею

Установка теплообменника в виде группы корзин

Укладка трубопровода по стенкам и дну котлована

Соркращение площади зачет дополнения скважинами

Вариант #1. Вертикальное размещение внешнего коллектора

Этот вид отопления основан на интересном природном явлении: на глубине 50-100 м и более от своей поверхности земля круглогодично имеет одинаковую и постоянную температуру 10-12°С.

Чтобы иметь возможность использовать эту энергию земли, необходимо . Технология практически аналогична с подготовкой водозаборного источника.

С целью максимального сохранения ландшафта можно пробурить несколько труб с одной исходной точки, но под разными углами.

Внешний контур системы будет смонтирован непосредственно в этих скважинах. Это позволит эффективно отобрать у земли её тепло. Разумеется, этот способ трудно назвать простым и малобюджетным.

Для создания вертикальной системы геотермального отопления нужно использовать оборудование для бурения скважин, без применения буровой установки решение задач по устройству системы будет довольно трудоемким (+)

Актуален он в том случае, когда прилегающая к дому территория уже обустроена, и нарушение её ландшафта нецелесообразно. Глубина бурения скважины может достигать от 50 до 200 метров.

Конкретные параметры скважины зависят от геологической обстановки на участке и параметров будущего сооружения. Срок службы такой конструкции составляет примерно 100 лет.

Для устройства вертикального варианта системы с теплообменником, извлекающим энергию подземной воды, потребуется пробурить две водоносные скважины.

Из одной из них, именуемой дебетовой, с помощью насоса производится забор воды, которая после передачи тепла сливается во вторую, приемную выработку.

Минус геотермальной системы с двумя скважинами в недостаточной эффективности для обогрева загородного дома. Слишком много энергии тратит циркуляционный насос. Зато для поставки теплоносителя контуру теплого пола получаемой тепловой энергии вполне достаточно

Вариант #2. Горизонтальное расположение грунтового коллектора

Чтобы уложить внешний контур при горизонтальном виде отопления, нужно знать, на какую глубину промерзает земля в вашей местности.

Трубы укладывают ниже уровня промерзания в заранее подготовленные траншеи, захватывая при этом довольно большое пространство: чтобы отопить дом, площадь которого составляет 200-250 кв. м, нужно использовать примерно 600 кв. м теплообменника. То есть шесть соток.

Недостатком этой конструкции является большая площадь, которую она занимает. Если вам нужна на участке лужайка, покрытая травой и цветами – это ваш вариант. А от плодоносящих деревьев трубы коллектора лучше держать подальше (+)

Понятно, что при таких условиях, объём земляных работ будет значительным. Кроме того, нужно учесть в плане расположение деревьев и прочей растительности на участке, чтобы не заморозить их. Например, нельзя располагать трубы коллектора ближе, чем в полутора метрах от деревьев.

Этот способ монтажа используют, как правило, в тех случаях, когда участок только осваивается под строительство. Все расчеты и планы по постройке коттеджа, организации его отопления и планировке земельного участка лучше всего выполнять одновременно.

Галерея изображений

Фото из

Укладка теплозаборного коллектора в котлован

Подсоединение коллектора к трубам выхода и входа в дом

Подключение к накопительному водонагревателю

Обустройство площадки с внешним коллектором

Погружение горизонтального теплообменника в водоём

Этот способ требует особого расположения домовладения – на расстоянии примерно в 100 м от водоёма, имеющего достаточную глубину. Кроме того, указанный водоём не должен промерзать до самого дна, где и будет расположен внешний контур системы. А для этого площадь водоёма не может быть меньше 200 кв. м.

Этот вариант размещения теплообменника считается наименее затратным, но подобное расположение домовладения все-таки встречается не часто. Кроме того, могут возникать сложности, если водоём относится к объектам общего пользования

Очевидным преимуществом этого метода является отсутствие обязательных трудоёмких земляных работ, хотя с подводным расположением коллектора все-таки придется повозиться. И специальное разрешение на проведение таких работ тоже понадобится.

Впрочем, геотермальная установка, использующая энергию воды, все-таки является наиболее экономичной.

Своими руками: что и как

Если уж и монтировать геотермальное отопление своими руками, то внешний контур лучше все-таки купить в готовом виде. Конечно, мы рассматриваем лишь способы горизонтального расположения внешнего теплообменника: под поверхностью почвы или под водой.

Скважинный вертикальный коллектор смонтировать самостоятельно гораздо сложнее, если вы не обладаете оборудованием и навыками бурения.

Тепловой насос – не слишком габаритное оборудование. В вашем доме он не займет много места. Ведь по размеру он сопоставим, например, с обычным твердотопливным котлом. Подключить к нему внутренний контур вашего дома – задача несложная.

Вообще-то делается всё точно так же, как и при организации и с использованием традиционных источников тепла. Главная трудность – устройство внешнего контура.

Такое расположение дома относительно пруда встречается чаще. Главное, чтобы водоём был не дальше, чем в 100 метрах от коттеджа

Лучшим вариантом будет использование водоёма, если такой найдется на расстоянии не более 100 м. Необходимо, чтобы его площадь превышала 200 кв. м, а глубина – 3 м (средний параметр промерзания). Если этот водоём вам не принадлежит, то проблемой может стать получение разрешения на его использование.

Если же водоём – это пруд, который находится у вас в собственности, то дело упрощается. Воду из пруда можно временно откачать. Тогда работы на его дне можно будет выполнять легко: нужно будет уложить трубы по спирали, закрепив их в этом положении.

Земляные работы понадобятся только для рытья траншеи, которая нужна будет для присоединения внешнего контура к тепловому насосу.

После выполнения всех работ, пруд может быть снова заполнен водой. В ближайшие лет сто внешний теплообменник должен работать исправно и не доставлять хлопот его владельцу.

Если в вашем распоряжении оказался земельный участок, на котором вам только предстоит возводить жильё и растить сад, имеет смысл распланировать горизонтальный теплообменник грунтового типа.

Для этого следует сделать предварительный расчет площади будущего коллектора, исходя из параметров, которые уже указаны выше: 250-300 кв. м коллектора на 100 кв. м отапливаемой площади дома.

Если вам достался участок без строений и растительности, которую бы хотелось сохранить, грунт при сооружении внешнего горизонтального почвенного контура можно просто снять: это легче, чем выкапывать траншеи

Траншеи, в которые предстоит укладывать трубы контура, нужно выкапывать ниже уровня промерзания почвы.

А ещё лучше – просто снять грунт на глубину его промерзания, уложить трубы, а после вернуть грунт на место. Работа трудоёмкая, сложная, но, имея большое желание и целеустремленность, вы сможете её выполнить.

Затраты и перспективы окупаемости

Расходы на оборудование и его монтаж в процессе сооружения геотермального отопления зависят от мощности агрегата и от производителя.

Производителя каждый выбирает, руководствуясь собственными соображениями и сведениями о репутации и надежности того или иного бренда. А вот мощность зависит от площади помещения, которое предстоит обслуживать.

В этом рисунке кратко отражена вся суть выгоды, получаемой от применения геотермальной отопительной системы. Именно такое соотношение входящей и исходящей энергии позволяет система сначала быстро окупиться, а потом и экономить средства своего владельца (+)

Если брать в расчет именно мощность, то стоимость тепловых насосов колеблется в следующих диапазонах:

• на 4-5 кВт – 3000-7000 условных единиц;
• на 5-10 кВт – 4000-8000 условных единиц;
• на 10-15 кВт – 5000-10000 условных единиц.

Если к этой сумме мы прибавим затраты, которые нужны на выполнение монтажных работ (20-40%), то мы получим сумму, которая для многих покажется абсолютно нереальной.

Но все эти затраты окупятся за вполне приемлемые сроки. В дальнейшем же вам придется оплачивать лишь незначительные расходы на электричество, необходимое для работы насоса. И это всё!

Из-за недостаточной для обогрева жилых строений эффективности геотермальных систем их используют в качестве дополнения к основным отопительным сетям или сооружают комплексно с двумя и более теплообменниками

Как показывает практика, геотермальное отопление особенно выгодно для домов, общая отапливаемая площадь которых составляет 150 кв. м. За пять-восемь лет все затраты на обустройство систем отопления в этих домах полностью окупаются.

Если геотермальное отопление не особо востребовано среди собственников частных домов, то эффективность гелеосистем уже оценили жители южных регионов. Технология  достаточна проста, а ее экономичность и практичность подтверждена многолетним опытом использования западными странами и нашими соотечественниками.

Дополнительная информация об альтернативных источниках энергии представлена в .

Выводы и полезное видео по теме

Если вам проще воспринимать наглядную информацию, то этот видеоролик позволит вам своими глазами увидеть, как именно функционирует геотермальная система, а также больше узнать о том, кому и почему этот вид отопления выгоден.

Предлагаем вам посмотреть небольшой видеоролик, в котором владелец горизонтального подпочвенного коллектора, расскажет о своих впечатлениях от его эксплуатации. Кроме того, посмотрев это видео, вы узнаете о текущих расходах, связанных с эксплуатацией системы геотермального отопления.

Каждый владелец частного дома выбирает сам, покупать ли ему услуги ресурсоснабжающих организаций или надеяться только на себя самого. При этом он руководствуется целым списком соображений.

Цель, которую мы перед собой поставили, заключается не в том, чтобы подтолкнуть вас к готовому выводу, а в том, чтобы поделиться информацией о вариантах решения стоящей перед вами задачи.

Есть, что дополнить, или возникли вопросы по теме геотермального отопления частного дома? Можете оставлять комментарии к публикации. Форма для связи находится в нижнем блоке.

что такое система с внешним земляным контуром

Вы просматриваете раздел Геотермальное, расположенный в большом разделе Виды.

Геотермальным называется способ обогрева помещений за счет энергии, полученной из недр земли.

В 70-х годах XX века разразился нефтяной кризис. Промышленники стали искать способ замены топлива альтернативным источником.

Так появилось первое геотермальное отопление.

Сегодня подобный вид получения тепла распространен в Северной Америке и Западной Европе.

Геотермальное отопление из-под недр земли: что это такое, принцип работы

Геотермальное отопление работает как холодильник, только для нагрева. На поверхности земли устанавливается тепловой насос, из которого опускают теплообменник в шахту.

Через устройство наверх поступает грунтовая вода, по пути нагреваясь. Прогретая жидкость используется для обогрева помещений.

Расход энергии на нагрев воды меньше, чем получаемая теплоотдача.

Принцип работы

Коллектор поставляет теплую воду в испаритель. Хладагент, нагреваясь, испаряется. Пар прогревается компрессором за счет электричества. Конденсатор охлаждает пар, вызывая выброс теплой энергии и возвращение хладагента в начальное жидкое состояние.

Для прогрева воды требуется электроэнергия. Каждый затраченный кВт приносит, в среднем, 5 полезных кВт энергии.

Список оборудования

Для создания геотермальной установки требуются 4 устройства:

• коллектор;
• испаритель с хладагентом;
• компрессор;
• конденсатор.

Среди перечисленных компонентов два требуют подключения электричества: компрессор и конденсатор.

Достоинства

Геотермальное отопление имеет преимущества над прочими типами обогрева:

• Полученная энергия применяется для любых целей.
• Длительность подачи топлива к конкретному участку не ограничена.
• Его использование экологически безопасно.
• Установка не требует частого обслуживания.
• Система окупается с течением времени.
• Геотермальная установка занимает немного места: не больше, чем холодильник.
• При необходимости система легко перенастраивается.
• Совместимо с другими типами отопления.

Недостатки

Хотя геотермальное отопление имеет много преимуществ, у него есть и недостатки:

• Дорогостоящая система и монтаж.
• Окупается примерно через 10 лет.
• Систему нельзя использовать в районах с температурой, опускающейся ниже 20 градусов.
• Вне зависимости от типа установки, требуются масштабные земельные работы с использованием арендованных устройств.

Внутренний и внешний виды земляных контуров

Основа системы — тепловой насос, подключенный к двум контурам: внешнему и внутреннему.

Внутренний контур состоит из труб и радиаторов, передающих энергию нагретой воды в помещение. Их может дополнять подогрев полов.

Внешний контур — система, занимающаяся подачей тепла к внутреннему. По контуру циркулирует вода, дополненная незамерзающим компонентом. В геотермальном отоплении жидкость называется теплоносителем. Так теплоноситель поступает в тепловой насос, нагреваясь за счет повышения давления. Прогретая жидкость поступает во внутренний контур, передавая тепло в помещение. Затем остывшая вода уходит на глубину, где прогревается. Таким образом, цикл повторяется.

Тепловой насос воздух-вода: схема

Тепловой насос — оборудование, применяемое для отопления. Устройство собирает тепло из воздуха, перерабатывая в энергию. С её помощью насос греет воду, которая отдает тепло в помещение. Принцип работы насоса воздух-вода заключается в обратном цикле Карно. Устройства способны функционировать пока на улице температура превышает 20—25 градусов ниже нуля.

Фото 1. Схема строения теплового насоса воздух-вода. В данном случае тепло, собранное из воздуха перерабатывается в энергию.

Система состоит из четырех компонентов. По внешнему контуру циркулирует фреон, преобразующийся в пар в испарителе. Далее газ сжимается в компрессоре и переходит в конденсатор. Пар конденсируется в воду, которая возвращается в цикл, а тепло, выделенное в процессе, нагревает воду внутреннего контура. Таким образом, происходит два цикла: циркуляция воды с хладагентом через землю; обогрев помещений через радиаторы.

Теплонасосы типа воздух-вода зависят от внешней температуры. При сильных морозах обогрев работает проблемно, поскольку фреон во внешнем контуре замерзает. Этим обусловлено использование систем в теплых странах, где температура редко падает ниже -10. В подобных районах геотермальное тепло позволяет провести не только отопление, но и горячее водоснабжение.

Если на улице температура упала до предельного уровня работы фреона, система автоматически подключает альтернативное отопление за счет электричества или газа. С повышением температуры и возобновлением работы геотермальной установки, альтернативный источник отключается.

Вам также будет интересно:

Горизонтальная установка системы, работающей за счет тепла земли

Горизонтальная укладка внешнего контура используется в районах, где земля ежегодно промерзает на определенную глубину. Трубы размещают ниже этого уровня в траншею, протянувшуюся параллельно земле.

Фото 2. Установка геотермальной отопительной системы по горизонтальному принципу. Для подобной конструкции необходим большой котлован.

Циркулируя по прогретой земле, вода нагревается, поступает в тепловой насос, затем нагревает жидкость во внутреннем контуре. Отдав тепло, жидкость возвращается на новый круг по траншее.

В земле прокапывают траншеи, прокладывают трубы. Закончив с внешним контуром, специалист монтирует насос, затем прокладывает внутренний контур.

Важно! Землю, в которой расположены трубы, лучше засеивать овощами и плодовыми кустарниками. Деревья, при наличии, следует пересадить.

Преимущество заключается в вариативности создания системы. Она подходит для осваиваемых участков земли, на которых только завершили строительство дома или загородного коттеджа.

Недостатки заключаются в большом объеме работ по прокладыванию труб; в невозможности использования в холодных районах планеты. Горизонтальное геотермальное отопление ограничивает посадку деревьев на участке.

Вертикальная установка

Вертикальное тип используется в местах, где горизонтальное невозможно. Для установки бурят несколько скважин, в которые устанавливают внешний контур. Скважины бурят из одной точки, немного отклоняя угол от вертикали, так получается больше тепла.

Вода греется при путешествии через глубины земли, поступает в испаритель, преобразуется в пар. Воздух сжимается компрессором и резко выбрасывает энергию в конденсаторе.

Выделившееся тепло нагревает внутренний контур, обогревающий помещение, а жидкость отправляется на новый круг по трубам.

В земле бурят скважины, прокладывают трубы. Создав внешний контур, строители устанавливают насос, затем прокладывают внутренний контур.

Внимание! Бурение требует аренды специальной установки, что увеличивает затраты на строительство. Необходимо пробурить от 50 до 200 метров вглубь земли, в зависимости от местности.

Преимущество заключается в возможности не нарушать ландшафт обустроенного участка.

Недостатки: для циркуляции требуется больше электроэнергии, чем для горизонтальной системы; использование парных скважин для поступления и сброса воды обратно недостаточно эффективно.

Монтаж геотермального отопления для частного загородного дома

Процесс установки выглядит следующим образом:

• подготовка, включающая замер и подбор компонентов для работы;
• установка внешнего контура системы;
• установка внутреннего контура;
• налаживание работы и пуск отопления.

Скважины — внешний контур, а циркуляционный насос и батареи — внутренний. Тепловой насос устанавливается в доме.

Внешний контур располагается в непосредственной близости к отапливаемому строению, не далее, чем в 10 метрах. Соединения, расположенные в контуре, завальцовывают.

Полезное видео

Посмотрите видео, в котором демонстрируется процесс монтажа теплообменника для геотермально системы отопления.

Окупаемость, количество производимой энергии

За один израсходованный кВт электроэнергии система производит 5 и более кВт бесплатной тепловой энергии. По расчетам специалистов, геотермальное отопление окупается примерно за 1 десяток лет. Эта величина уменьшается с увеличением площади отапливаемого помещения.

Геотермальное отопление vs. сжиженный газ

В наших статьях мы уже не раз сравнивали между собой разные виды отопления и выясняли преимущества и недостатки каждого из них. Так, например, вы можете ознакомиться с нашим сравнением отопления на сжиженном газе и дровах: Или прочитать обо всех плюсах и минусах отопления на гранулах и отопления на сжиженном газе. В нашей сегодняшней статье мы проведем сравнение таких видов отопления, как геотермальное и известное вам отопление на сжиженном газе.

Что такое геотермальное отопление?

Геотермальное отопление использует энергию окружающей среды. Для установки геотермального отопления под землей либо на дне водоема на вашем участке устанавливаются магистрали. Для получения максимальной эффективности от данного вида отопления лучше всего прокладывать магистрали вертикально. Главный минус — для этого на вашем участке необходимо пробурить несколько скважин как минимум 30 метров глубиной. Тепловой насос системы устанавливается в вашем доме. Данный насос забирает энергию окружающей среды (земли или воды) и осуществляет ее нагрев. Чтобы это стало возможным, по зарытым в земле магистралям течет фреон, он скапливает энергию и несет ее в теплообменник. Тепло из фреона забирается и идет на отопление дома, в свою очередь, фреон охлаждается, цикл повторяется. Данная система очень похожа на работу холодильника, но работающего в обратном порядке. Сразу хотим отметить, под землей плюсовая температура сохраняется в течение всего года, независимо от того, зима или лето на улице. На глубине 30 метров температура земли в самую суровую зиму составит 8–10 градусов тепла. Еще одна особенность геотермального отопления: зимой оно будет отапливать ваш дом, а в жаркое лето, наоборот, охладит его до нужной температуры.

Виды геотермального отопления

Существует три вида укладки отопительной геотермальную системы: 

• Трубы прокладываются под землей. Глубина в этом случае будет такой, на которой почва зимой не промерзает. Эта глубина рассчитывается индивидуально, принимая во внимание особенности климата. Выбирая такой способ обустройства геотермального отопления, следует учесть, что для отопления дома в 200 кв. м вам понадобится довольно большая площадь участка, на котором укладываются магистрали (~ 500 кв. м).
• Трубы укладываются на дно водоема. В данном случае необходим водоем глубиной более 2 метров. На сегодняшний день этот способ укладки магистралей считается самым выгодным с точки зрения экономии, главный минус здесь в том, что не на каждом участке доступен водоем, под которым возможно проложить магистрали геотермального отопления.
• Трубы укладываются в скважины. Этот вид устройства отопления занимает немного места на участке и подходит для абсолютно любой территории. Скважины бурятся на глубину от 30 метров, и в них обустраиваются тепловые магистрали. Главный минус этого способа в том, что он является самым дорогим из всех. Для обустройства скважин необходима специальная техника, использование которой повлечет лишние расходы для вашей семьи.

Преимущества геотермального отопления

• Экологически чистое отопление —  Если вы заботитесь о чистоте окружающей среды, то вам следует знать, что геотермальное отопление абсолютно безопасно для природы и для здоровья. Отопление не выделяет вредных, загрязняющих веществ.
• Тихая работа — Тепловые насосы работают тихо и не будут создавать посторонних, лишних шумов, которые могут быть вызывать у вас дискомфорт.
• Не требует очистки — Насосы требуют минимального ухода, который не будет отнимать ваше свободное время.
• Доступность — Данный вид энергии доступен абсолютно в любом месте.
• Энергия для отопления — бесплатная, т.к энергия для отопления дома поступает от земли, владельцу не нужно платить за нее.

Недостатки геотермального отопления

• Высокая стоимость установки — Первоначальная установка магистралей повлечет за собой существенное вложение денег. Особенно если вы не можете позволить себе установить магистрали под водой или вам не хватает площади участка для прокладки труб под землей. Вам потребуется пробурить скважины, что еще больше поднимет затраты на установку. Если вы решите установить геотермальное отопление со скважинами, то для дома площадью ~ 200 кв. м вам придется заплатить приблизительно 12 000 евро + НДС.
• Стоимость электроэнергии — Хотя сама энергия, получаемая от земли, является абсолютно бесплатной, платить придется за работу насосов. Тепловой насос работает при помощи электроэнергии, и из 1 кВт света дает примерно 3 кВт тепла. Учитывая тот факт, что электроэнергия является самым дорогим источником энергии в Латвии, затраты на комфортное отопление для вашего дома в конечном итоге могут выйти слишком дорогими.
• Слабая эффективность — Если вы решили сэкономить на тепловом насосе, то будьте готовы столкнуться с его низкой эффективностью. Для того чтобы получить максимальную эффективность от таких насосов, нужно охватить большую площадь, на которой устанавливаются магистрали, либо бурить скважины на большую глубину. Еще один минус геотермального отопления в том, что, по мнению многих специалистов, выбирая геотермальное отопление в качестве единственного вида отопления для дома, вы рискуете не получить достаточный уровень комфорта и тепла в доме. Считается, что ставить только геотермальное отопление можно только в том случае, если климат в стране достаточно мягкий, а самая низкая температура — +4…+7 градусов.

Что такое отопление на сжиженном газе?

Наверняка вы уже знаете, что представляет из себя отопление на сжиженном газе, но в любом случае еще раз напомнить обо всех преимуществах этого вида отопления не будет лишним. Отопление на сжиженном газе позволяет вам забыть об отоплении как таковом вообще. Работающее по принципу «включил и забыл», оно экономит ваше время, так как полностью автоматическая система сама регулирует все отопительные процессы. Чтобы ваш дом отапливался сжиженным газом, вам необходимо установить газовую цистерну, в которой будет храниться топливо (сжиженный газ), и газовый котел. Благодаря этим двум составляющим в вашем доме всегда будет царить тепло и комфорт. К тому же данный вид топлива нагревает воду и дает газ вашей плите. Практически все необходимые коммуникации обеспечиваются отоплением на сжиженном газе. Газовая цистерна в вашем дворе может размещаться двумя способами: над землей и под землей. Второй вид размещения цистерны может быть более удобным, поскольку цистерна не будет занимать место в вашем дворе, к сожалению, установка подземной цистерны возможна только в местах, где уровень грунтовых вод не выше 1,5 метра. Не стоит думать, что газовая цистерна займет весь ваш участок. Цистерна может быть разных размеров. Существуют газовые цистерны объемом 2,7 куб. м, 4,8 куб. м, 6,4 куб. м и т. д. Все зависит от площади вашего дома и участка. Подробнее о цистернах для хранения газа вы можете узнать здесь: Все, что вам нужно знать о емкости для хранения сжиженного газа.

Преимущества отопления на сжиженном газе

• Экологически чистый и безопасный вид отопления – Сгорающий газ не выделяет в атмосферу вредных примесей, которые могут навредить окружающей среде. Образуется только перегретый пар, подобный тому, который выделяет сгорающая свеча. Говоря о безопасности самого вида отопления, мы не устанем повторять, что вся система газоснабжения оснащена клапанами, обеспечивающими надежную систему защиты. Они регулируют давление и подачу газа. В случае если происходит утечка, автоматически отключается подача газа. Цистерны проходят многократные проверки качества и поступают в эксплуатацию абсолютно безопасными и надежными.
• Включил и забыл – Систему отопления на сжиженном газе можно настроить таким образом, чтобы температура в вашем доме зависела от вашего графика. Например, вы находитесь на работе с 9.00 до 18.00, в это время в вашем доме будет чуть прохладнее, а к вашему приходу температура в доме поднимется до комфортной вам. К тому же настроить отопление можно так, чтобы оно было зависимо от температуры на улице или времени года. Вам не нужно будет настраивать или регулировать котел постоянно. Еще один плюс такого вида отопления — возможность системы телеметрии. То есть сотрудники компании сами будут отслеживать количество топлива в цистерне, и когда оно будет подходить к концу, с вами свяжутся и договорятся о времени доставки сжиженного газа.
• Доступность – Данный вид отопления является автономным и может быть установлен в любой точке Латвии.
• Не требует очистки – Котлы требует минимального обслуживания с вашей стороны и не отнимают ваше время.

Недостатки отопления сжиженным газом

• Сложность установки – Сразу заметим, что хотя установка системы отопления на сжиженном газе может растянуться до 2 месяцев (это будет зависеть от местоположения объекта), всеми этапами установки занимаются сотрудники компании Intergaz. Вам нужно лишь заказать и получить в пользование готовую отопительную систему на сжиженном газе.
• Довольно высокая первоначальная стоимость установки – Ориентировочная стоимость системы газоснабжения для частного дома — 5500 евро. Говоря об этом пункте, компания Intergaz всегда идет навстречу своим клиентам и подбирает для них самые подходящие и доступные варианты, например, вы можете воспользоваться нашей программой «Система газоснабжения за 65 евро в месяц», узнать подробнее о которой вы можете здесь.
• Стоимость топлива – Здесь все будет зависеть от того, сколько сжиженного газа вы потребляете. В любом случае компания Intergaz предоставляет несколько удобных вариантов оплаты.

Отзывы клиентов о системе отопления на сжиженном газе

Вывод

Геотермальная система отопления — это новый, экологически чистый вид топлива, доступный в любом месте. К сожалению, зимой эффективность геотермального отопления снижается и данный вид отопления начинает потреблять больше электричества. К тому же если вы решите устроить более надежный вид геотермального отопления и разместить магистрали в скважинах, это обойдется вам в кругленькую сумму (~ 12 000 евро для дома размером 200 кв. м). Отопление на сжиженном газе также является экологически чистым и абсолютно безопасным. К тому же оно экономит ваше время благодаря автоматизации отопительных котлов. Главным минусом здесь может стать необходимость разместить во дворе газовую цистерну и стоимость установки системы газоснабжения. Тем не менее вы можете не волноваться о цене, если выберете нашу программу «Система газоснабжения за 55 евро в месяц». Компания Intergaz установила уже более 800 систем газоснабжения как для частных домов, так и для больших производств, вы можете быть уверены: с нами вы выбираете надежный источник тепла для вашего дома. Еще одно существенное отличие отопления на сжиженном газе от геотермального в том, что первое способно отапливать дом до нужной температуры в любую, даже самую холодную зиму. Вам не потребуется дополнительный источник тепла, чтобы в доме было тепло и уютно. В заключение предлагаем вам прочитать нашу статью, в которой мы сравнивали отопление на сжиженном газе и электричестве. Кстати, если вы заинтересованы в отоплении на сжиженном газе, но считаете, что ваш дом и участок слишком маленькие для устройства такой системы, советуем вам обратить внимание на газовый шкаф или отопление при помощи газовых баллонов, о котором подробнее вы можете узнать здесь: Газовая система отопления на баллонах. Если у вас появились вопросы о системе газоснабжения для частного дома, вы можете задать их, позвонив по бесплатному телефону 1804, или заполнив форму обратной связи на нашем сайте.

Геотермального отопления частного дома с установкой под ключ. Монтажные работы.

Сегодня вопрос устройства высокоэффективной отопительной системы для частного домовладения является одним из самых важных. Тарифы на природный газ и электроэнергию для населения и предприятий постоянно повышаются, что заставляет задуматься об использовании альтернативных источников энергии. Также большинство традиционных источников отопления, способных выделять тепло только при горении, являются небезопасными с точки зрения экологии и пожароопасности.

К категории современных альтернативных отопительных систем относится геотермальное отопление, которое сравнительно недавно появилось на белорусском рынке. Из-за планов правительства привести к 100% уровень оплаты населением затрат газ и электроэнергию, системы отопления на основе теплового насоса становятся весьма привлекательным альтернативным вариантом в сравнении с морально устаревшими классическими решениями. И хоть сегодня на геотермальное отопление цена значительно упала, основным фактором, сдерживающим рост популярности подобных систем, все еще является их высокая стоимость. За последние 2-3 года, мы констатировали снижение стоимости установки теплового насоса на 30-40%. Основными драйверами снижения стоимости в последнее время выступили буровые работы — в связи с общим кризисом в строительной отрасли стоимость бурения снизилась в 2-2,5 раза. Также нам удалось снизить уровень изначальных капиталовложений для наших клиентов за счет заключение долгосрочных договоров с поставщиками на оборудование и материалы по более приемлемым ценам, без потери их качества. Проблема стоимости постепенно решается с выходом на рынок тепловых насосов российского и китайского производства, несравнимых, конечно, по качеству с европейскими производителями, но гораздо ниже их по цене. Также многих отпугивает сложность проектирования и установки теплового насоса, особенно для решившихся на монтаж геотермальной системы самостоятельно.

Плюсы и минусы отопления тепловым насосом.

Новые технологические разработки позволили эффективно эксплуатировать энергопотенциал земли даже частным домовладениям. Сегодня каждый хозяин частного дома способен отказаться от системы отопления, функционирующей за счет сжигания топлива, в пользу более экологичных и экономичных технических решений. В настоящее время геотермальное отопление может быть оборудовано практически для любого загородного дома. Объем аккумулируемой грунтом энергии Солнца составляет почти 98%. По этой причине даже зимой в глубинах недр сохраняются большие объемы тепла, которое может быть направлено на обогрев здания. Необходимо лишь располагать специальной техникой, чтобы «доставить» тепло в нужное место.

Главными элементами системы являются теплонасос и наружный коллектор. Стоит данное оборудование недешево. Решившись монтировать дома такую систему, следует быть готовым к тому, что окупится она после 4-5 лет эксплуатации. Данное обстоятельство является основным сдерживающим фактором для многих домовладельцев. Не смотря на то что дом строиться с перспективой минимум на 20-30 лет проживания, далеко не все готовы к серьезным капитальным тратам. Хотя с точки зрения экономики нужно понимать, что по прошествии 4-5 лет тепловой насос (имеющий срок эксплуатации 15 лет) по сути «отбивает» свою стоимость три раза, и это при сегодняшних, крайне низких ценах на природный газ.

Средняя стоимость оборудования варьируется, безусловно, от площади обогреваемых строений, их утепления, географического расположения, вида коллектора и прочих факторов. Особенно важная составляющая, которую стоит отметить отдельно, это наличие, тип и качество теплоизоляционных материалов. Например, утепление 40 см кирпичной стены 100 мм каменной ваты способно уменьшить теплопотери через ограждающую конструкцию в 3 раза! Это позволить значительно снизить требуемую мощность системы геотермального отопления, и как следствие сократить первоначальные вливания. Для своих заказчиков, мы всегда стараемся найти «некий экономический баланс» между масштабом утепления дома и мощностью тепловой машины.

Преимущества геотермального отопления дома:

• Отсутствие необходимости согласований, наличия специального помещения топочной;
• Полная пожаро- и врывобезопасность;
• Полностью автоматическая работы, не требующая вмешательства человека;
• Возможность удаленного (со смартфона или компьютера) управления системой;
• Низкий уровень эксплуатационных расходов.

Энергия, полученная из недр земли, является совершенно бесплатной и не облагается никакими налогами и пошлинами. Право на ее использование закреплено в Земельном кодексе РБ. Однако деньги приходится тратить на электричество, которое необходимо для работы компрессора теплонасоса. Соотношение затраченной электрической и полученной тепловой энергии составляет примерно 1 к 5, то есть Вы заплатите за 1 кВт, а остальные 4 кВт получите бонусом. Как бы не повышались тарифы на энергоносители в будущем, все равно 80% энергии будет оставаться бесплатной.

ООО «Нова Грос» — Официальный дистрибьютор тепловых насосов Stiebel Eltron

Связаться с нами Связаться с нами

Описание и механизм работы.

Геотермальная система для частных домов функционирует практически на тех же принципах, что и классическое оборудование для кондиционирования воздуха. Главная составляющая системы – тепловой насосный агрегат к которому подключены 2 контура. Один из них является внутренним (располагается в отапливаемом здании), второй – внешним (собирает тепло окружающей среды). Контур внутри здания является по сути привычной разводкой по дому теплых полов, радиаторов и другие элементов. Внешний контур аккумулирует рассеянное тепло, его располагают на некоторой глубине в почве, либо воде. В контуре циркулирует жидкость – антифриз (водный раствор этилен или пропиленгликоля с массовой концентрацией до 33%). Предпочтительнее выглядит использование пропиленгликоля, так как является более экологически безопасным.

Температура антифриза, находящегося внутри внешнего контура, достигает уровня температуры среды, после чего он подается в тепловой насос. Там происходит его охлаждение до отрицательных температур, а высвободившееся тепло передается внутреннему контуру. Далее антифриз попадает снова во внешний контур, и цикл повторяется. Перенос и трансформирование низкопотенциального тепла осуществляется согласно цикла Карно (использование двух теплообменников, компрессора, фреонового контура), который можно встретить практически во всех холодильниках, кондиционерах и др. Фактически тепловой насос тратит энергию не на выработку тепла, а на его ассимиляцию, перенос и трансформацию в дом из окружающей среды.

Оборудование можно смонтировать таким образом, что оно будет функционировать в отопительный период в режиме обогрева помещений, а в летний – в режиме кондиционирования. Тепло, которое аккумулирует насос в режиме охлаждения, передается на внешний контур. Если же оборудование функционирует в режиме обогрева, тепло уходит на внутренний контур.

Способы устройства контуров

Часто некоторые организации не имея опыта и знаний в области геотермального отопления вынашивают планы наладить альтернативное отопление своими силами. Но реализовать на практике такой проект затруднительно. Нужно обладать не только знаниями, но и дорогостоящей техникой, инструментами. С этой целью недалеко от здания сооружается конструкция, которая будет располагаться на большой глубине (в некоторых случаях более 100 м) и состоять из труб, замкнутых в единую систему. Также необходимо продумать габариты коллектора, определиться с конструкцией теплообменника. При этом нужно учесть массу факторов. Прежде всего, нужно определиться с глубиной залегания и установить уровень теплопроводности почвы.

В настоящий момент альтернативное отопление с помощью теплового насоса может быть реализовано по одной из трех схем. Выбор схемы влияет на то, каким образом будет устроен наружный контур, собирающий тепловую энергию, а так же на стоимость геотермальной системы отопления.

• Наибольшую эффективность показывают вертикальные теплообменники. Их монтаж возможен только с использованием спецтехники. Устройство системы сопряжено с серьезными тратами на бурение скважин, глубина которых может достигать 150 метров. Однако конечный результат в итоге позволит оправдать затраты, т.к. скважина может прослужить 100 лет. Для определения примерной глубины и количества скважин, проводят предварительный расчет, ориентируясь на соотношение 40-50 Вт тепловой энергии на один метр коллектора. Исходя из этого, если мощность теплонасоса составляет 10 кВт, то для него должна быть пробурена скважина, имеющая протяженность 160-200 метров. В некоторых случаях рациональнее сделать несколько скважин с меньшей глубиной, в сумме дающих нужный результат. Такое решение позволит сэкономить деньги.
• Более простым и экономичным вариантом является размещение теплообменника на дне озера или реке, где вода не будет промерзать в зимний период. Обустроить такую конструкцию сравнительно просто. Не нужно проводить дорогостоящие земляные работы. Если необходимо наладить геотермальное отопление дома под ключ, то именно такой проект реализовать проще всего. Однако здесь есть определенные условия. Водоем должен располагаться минимум в 100 метрах от строения, существует риск повреждения теплообменника третьими лицами, требуется согласование государственных контролирующих органов.
• Конструкция с горизонтальным теплообменником также является сравнительно простой. В этом случае трубы ведутся под землей. При этом глубина должна быть такой, чтобы почва не промерзала. Основной недостаток этого варианта состоит в необходимости обустройства довольно большой территории под коллектор. К примеру, для дома площадью 200 кв.м. необходимо организовать коллектор на 500 кв.м. Помимо этого, трубы должны находится в некотором удалении от крон деревьев (не менее 1,5 м), а это часто создает дополнительные трудности. На территории, где располагается коллектор данного типа, нельзя сооружать другие строения, асфальтировать, либо укладывать плитку, сажать крупномерные деревья.

Каждый из приведенных видов контуров имеет свои достоинства и недостатки. Но как показывает статистика нашей организации примерно 90% заказчиков, несмотря на более высокую стоимость, выбирают именно вертикальный теплообменник. Он позволяет сэкономить пространство, обеспечить стабильную работу на протяжении всего года, сохраняет существующее благоустройство, не ограничивает в использовании землю, отведенную под горизонтальный коллектор.

Если вас заинтересовала эта статья, вы хотите получить больше информации — связывайтесь с нашими специалистами (044) 765 29 58, либо приходите в наш офис в Минске.

Возможна организация посещения действующих объектов!

Отопление дома геотермальным тепловым насосом

Немецкая компания Vaillant уже много лет занимается производством продукции для отопления, вентиляции, охлаждения и горячего водоснабжения, предлагая клиентам экологичные, энергоэффективные и надежные товары. Среди них — газовые котлы и колонки, электрокотлы, электрические водонагреватели, дымоходы, датчики температуры. Продукция бренда совместила в себе высокую функциональность, интересный дизайн и простоту управления, транслируя к тому же заботу об окружающей среде.

IDM — европейский производитель тепловых насосов, фрэш-систем и аксессуаров к ним. Его продукция имеет высокие показатели энергоэффективности, развитый функционал и ряд дополнительных возможностей. «Альтер Эйр» является официальным дистрибьютором IDM, поэтому предлагает выгодные условия покупки тепловых насосов бренда, проектирование отопительных систем на базе этих тепловых насосов, а также услуги монтажа.

Viessmann — немецкая компания-производитель систем отопления: твердотопливных котлов, котлов на биогазе, водонагревателей, тепловых насосов. Начала свою деятельность еще в 1917 г. и сейчас продолжает внедрять инновационные технологии в производство отопительных и холодильных систем. Оборудование Viessmann — это высокая энергоэффективность, безупречное качество и надежность. Это тот бренд, который мы всегда рекомендуем клиентам.

Японский бренд Daikin — признанный лидер рынка климатической техники. Компания не только производит исключительно качественные системы вентиляции, кондиционирования и отопления, но и занимается разработкой инновационных решений, которые регулярно внедряет в свое производство. Альтер Эйр является официальным представителем Daikin в Украине, предлагая широкий ассортимент климатических систем, профессиональный монтаж и качественный сервис.

Компания LG — один из крупнейших в мире производителей электротехники. В том числе климатического оборудования — кондиционеров (настенных, канальных, кассетных) и очистителей воздуха. Эта продукция отличается не только высоким качеством, признанным во всем мире, но и творческим подходом к дизайну и созданию высокотехнологичных решений. Вы можете ознакомиться с ней в нашем интернет-магазине.

Японский концерн Mitsubishi Electric — один из лидеров по производству энергоэффективных систем кондиционирования и вентиляции. Продукция бренда представлена в более чем 120 странах мира и давно заслужила доверие покупателей благодаря превосходному качеству и до мелочей продуманному функционалу. Ознакомьтесь с широким выбором кондиционеров разных видов и приточно-вытяжных вентиляционных установок Mitsubishi Electric в нашем интернет-магазине.

Геотермальная энергия. отопление. НПО КВО

Геотермальная энергия – это энергия нашей Земли, которая может быть использована и для отопления загородного дома. В отличие от газа, электричества, жидкого и твердого топлива, этот вид энергии является бесплатным, а его использование безопасно и экологично. Цены на установку могут быть некоторым не по карману, но следует помнить, что вы избавляете себя от дальнейших расходов на расходные материалы.

Все большую популярность в нашей стране приобретают альтернативные источники энергии. Солнечная и геотермальная энергия применяется для отопления дач. Если солнечная энергия в центральной части России, а в частности в Московской области, может использоваться примерно 9 месяцев в году, то в случае с энергией Земли никаких ограничений нет.

Стоимость геотермального отопления коттеджа

Главным препятствием является более высокая стоимость оборудования, однако преимущества в дальнейшем использовании будут весьма существенны. Отопление загородного дома энергией земли автономно и не зависит от работы коммунальных служб. Каким же образом геотермальная энергия может быть использована в системе отопления коттеджа в климатических условиях нашей страны? Для генерации тепловой энергии Земли даже при низкой температуре используется специальный геотермальный тепловой насос, который устанавливается в скважину глубиной 200 м, где температура в любое время года держится на отметке плюс 10 градусов. После монтажа отопления «энергия земли» именно через него прогоняется холодная вода, она нагревается за счет земного тепла и возвращается в дом для его обогрева.

Такая установка может эффективно использоваться и летом, не только для горячего водоснабжения, но и для охлаждения дома, как кондиционер. Если просчитать все затраты, связанные с установкой и использованием более дешевых систем отопления, а также дополнительной системы кондиционирования, то цена установки геотермальной системы, если учесть, что в дальнейшем она не потребует трат, не покажется высокой. Система геотермального отопления не занимает большого пространства, не требует специальных помещений, в результате использования в атмосферу не выделяется никаких веществ, как в случаях с использованием газа, твердого или жидкого топлива. А соответственно, нет риска возгорания. Энергия земли для отопления дачи не оказывает радиационного, магнитного воздействия. Это самый экономичный, экологичный и безопасный способ отопления дома подходящий и для установки на территории Подмосковья.

Объяснение геотермальной энергии — Управление энергетической информации США (EIA)

Что такое геотермальная энергия?

Геотермальная энергия — это тепло земли. Слово геотермальное происходит от греческих слов geo (земля) и therme (тепло). Геотермальная энергия — это возобновляемый источник энергии, потому что тепло постоянно вырабатывается внутри Земли. Люди используют геотермальное тепло для купания, обогрева зданий и выработки электроэнергии.

Источник: адаптировано из графика Национального проекта развития энергетического образования (общественное достояние)

Геотермальная энергия исходит из недр земли

Медленный распад радиоактивных частиц в ядре Земли, процесс, который происходит во всех породах, производит геотермальную энергию.

Земля состоит из четырех основных частей или слоев:

• Внутреннее ядро ​​из твердого железа диаметром около 1500 миль
• Внешнее ядро ​​горячей расплавленной породы, называемой магмой, толщиной около 1500 миль.
• Мантия из магмы и горных пород, окружающая внешнее ядро, толщиной около 1800 миль
• Корка твердой породы, которая образует континенты и дно океана, толщиной от 15 до 35 миль под континентами и от 3 до 5 миль под океанами

Ученые обнаружили, что температура внутреннего ядра Земли составляет около 10 800 градусов по Фаренгейту (° F), что соответствует температуре поверхности Солнца.Температуры в мантии колеблются от примерно 392 ° F на верхней границе с земной корой до примерно 7230 ° F на границе мантия-ядро.

Земная кора разбита на части, называемые тектоническими плитами. Магма приближается к поверхности земли около краев этих плит, где происходит множество вулканов. Лава, извергающаяся из вулканов, частично является магмой. Скалы и вода поглощают тепло магмы глубоко под землей. Скалы и вода, обнаруженные глубоко под землей, имеют самые высокие температуры.

Последнее обновление: 19 ноября 2020 г.

Геотермальная энергия

Геотермальная энергия — это тепло, получаемое в недрах земли. Вода и / или пар переносят геотермальную энергию на поверхность Земли. В зависимости от характеристик геотермальная энергия может использоваться для отопления и охлаждения или использоваться для производства чистой электроэнергии. Однако для выработки электроэнергии требуются высокотемпературные или среднетемпературные ресурсы, которые обычно расположены близко к тектонически активным регионам.

Этот ключевой возобновляемый источник покрывает значительную долю спроса на электроэнергию в таких странах, как Исландия, Сальвадор, Новая Зеландия, Кения и Филиппины, и более 90% спроса на тепло в Исландии. Основные преимущества заключаются в том, что он не зависит от погодных условий и имеет очень высокие коэффициенты пропускной способности; по этим причинам геотермальные электростанции могут поставлять электроэнергию базовой нагрузки, а также в некоторых случаях предоставлять вспомогательные услуги для обеспечения гибкости в краткосрочной и долгосрочной перспективе.

Существуют разные геотермальные технологии с разными уровнями зрелости. Технологии прямого использования, такие как централизованное теплоснабжение, геотермальные тепловые насосы, теплицы и другие приложения, широко используются и могут считаться зрелыми. Технология производства электроэнергии из гидротермальных резервуаров с естественной высокой проницаемостью также является зрелой и надежной и работает с 1913 года. Многие из действующих сегодня электростанций представляют собой электростанции с сухим паром или мгновенные испарения (одинарные, двойные и тройные), использующие температуры более 180 ° C.Однако среднетемпературные поля все больше и больше используются для производства электроэнергии или для комбинированного производства тепла и электроэнергии благодаря развитию технологии бинарного цикла, в которой геотермальная жидкость используется через теплообменники для нагрева технологической жидкости в замкнутом контуре. Кроме того, разрабатываются новые технологии, такие как усовершенствованные геотермальные системы (EGS), которые находятся на стадии демонстрации.

Чтобы способствовать более широкому развитию геотермальной энергетики, IRENA координирует и содействует работе Глобального геотермального альянса (GGA) — платформы для расширенного диалога и обмена знаниями для согласованных действий по увеличению доли установленной геотермальной электроэнергии и тепла во всем мире.

Для содействия более широкому развитию геотермальной энергетики IRENA координирует и содействует работе

Global Geothermal Alliance (GGA) — платформы для расширенного диалога и обмена знаниями для скоординированных действий по увеличению доли установленной геотермальной электроэнергии и тепла во всем мире.

---

---

Основы геотермальной энергетики | Министерство энергетики

Геотермальная энергия — гео (земля) + тепловая (тепло) — это тепловая энергия земли.

Что такое геотермальный ресурс?

Геотермальные ресурсы — это резервуары горячей воды, которые существуют при различных температурах и на глубине ниже поверхности Земли. В подземных резервуарах можно пробурить скважины глубиной мили и более для отбора пара и очень горячей воды, которые могут быть выведены на поверхность для использования в различных сферах, включая производство электроэнергии, прямое использование, а также отопление и охлаждение. В США большинство геотермальных резервуаров расположено в западных штатах.

Преимущества геотермальной энергии

Возобновляемые источники —При правильном управлении резервуаром скорость извлечения энергии может быть уравновешена естественной скоростью восполнения тепла резервуара.

Базовая нагрузка —Геотермальные электростанции вырабатывают электроэнергию стабильно, работая 24 часа в сутки / 7 дней в неделю, независимо от погодных условий.

Внутренний —U.S. геотермальные ресурсы можно использовать для производства электроэнергии без импорта топлива.

Компактность —Геотермальные электростанции компактны; используя меньше земли на ГВтч (404 м ² ), чем уголь (3642 м ² ), ветер (1335 м ² ) или солнечные фотоэлектрические системы с центральной станцией (3237 м ² ). *

Clean — Современные геотермальные электростанции замкнутого цикла не выбрасывают парниковые газы; Выбросы парниковых газов в течение жизненного цикла (50 г CO ₂ экв / кВтч) в четыре раза меньше, чем у солнечных фотоэлектрических систем, и в 6-20 раз меньше, чем у природного газа. Геотермальные электростанции потребляют меньше воды в среднем за весь срок выработки энергии, чем самые традиционные технологии генерации.**

Управление геотермальных технологий фокусируется на использовании этого чистого внутреннего природного ресурса для выработки электроэнергии путем ускорения краткосрочного внедрения гидротермальных и низкотемпературных систем и смелого использования EGS в качестве преобразующего игрока, создавая коммерческий путь к крупномасштабному воспроизводимому системы.

Гидротермальные системы

Низкотемпературные и совместные ресурсы

Расширенные геотермальные системы (EGS)

В портфеле проектов Министерства энергетики продолжается изучение новых технологий в этих областях, чтобы ускорить внедрение геотермальной энергии в Америке.

---

* Управление геотермальной энергии. Путеводитель по геотермальной энергии и окружающей среде. 2007.

** Аргоннская национальная лаборатория. Результаты анализа жизненного цикла геотермальных систем по сравнению с другими энергосистемами; Рис. 16, стр. 43. Август 2010 г.

Аргоннская национальная лаборатория. Использование воды при разработке и эксплуатации геотермальных электростанций; Таблица 4-3, стр. 26. Январь 2011 г.

Геотермальная энергия · Границы для молодых умов

Абстрактные

Знаете ли вы, что глубоко внутри Земля действительно горячая и это тепло может генерировать энергию? Эта энергия, называемая геотермальной энергией, может производить электричество по всему миру! Все начинается с воды.Вода находится внутри горных пород почти повсюду, даже очень глубоко под поверхностью Земли, где она очень горячая. Вода внутри горячих камней также очень горячая, и когда эта жидкость попадает на поверхность Земли, она может генерировать электричество, которое может включить лампочку, зарядить ваш телефон и даже привести в действие вашу машину! Геотермальная энергия — это зеленая энергия! Он не выделяет углекислый газ в атмосферу, практически неисчерпаем и доступен 24 часа в сутки, 7 дней в неделю, потому что внутри Земли всегда жарко. В будущем ученые надеются расширить использование геотермальной энергии за счет технологических усовершенствований, которые принесут эту мощную, захватывающую энергию еще большему количеству городов.

Что такое геотермальная энергия?

Геотермальная энергия — это возобновляемая энергия , которая извлекается из тепла внутри Земли. Мы можем использовать эту энергию не только для электричества, но также для обогрева и охлаждения зданий, а также для курортов и горячих источников.

Но откуда это тепло? Тепло в центре Земли — это побочный продукт химических и ядерных реакций, происходящих глубоко в ядре Земли, — реакций, которые происходят в течение миллиардов лет.Обычным побочным продуктом этих реакций является тепло, которое затем медленно перемещается вверх через Землю, пока мы не сможем достичь его, просверлив землю. Поскольку эти реакции глубоко внутри земли будут продолжать происходить, любое тепло, которое мы используем, будет заменено или возобновлено. Геотермальная энергия, наряду с солнечной энергией, ветровой энергией и гидроэнергетикой, считается возобновляемым источником энергии, потому что мы можем использовать ее вечно.

Где найти геотермальную энергию?

Хотя тепло из центра Земли повсюду мигрирует к поверхности, оно сосредоточено на краях тектонических плит .Тектонические плиты — это части поверхности Земли, которые складываются вместе, как головоломка, и перемещаются медленно, примерно так же быстро, как растут ваши ногти. Эти пластины могут притираться друг к другу или скользить друг под другом, поэтому их края очень горячие и считаются динамическими местами. На самом деле края тектонических плит отмечены множеством землетрясений, как в Калифорнии, и вулканов, как в Японии.

Например, край Тихоокеанской плиты называют огненным кольцом из-за особенно большого количества землетрясений и вулканов, которые происходят там (см. Рис. 1).Запад США является частью Огненного кольца, поэтому больше тепла переносится на поверхность Земли в таких штатах, как Невада и Калифорния. Здесь вы найдете все современные геотермальные электростанции в США

.
• Рис. 1. Карта мира, на которой показаны тектонические плиты и границы плит.
• Огненное кольцо проходит по периметру Тихоокеанской плиты (Служба национальных парков). Сходящиеся границы, показанные красным, — это места, где пластины движутся навстречу друг другу.Расходящиеся границы, показанные белым, — это места, где плиты удаляются друг от друга. Границы трансформации, показанные золотом, — это места, где пластины скользят друг мимо друга. Желтые точки обозначают землетрясение, которое, как вы можете видеть, наиболее сильное на краях пластин. Карта тектонических плит Службы национальных парков.

Посмотрите на карту тектонических плит выше и посмотрите на страны, через которые пересекаются границы плит. Вы замечаете закономерность? Страны с большим количеством геотермальной энергии, такие как Исландия и Индонезия, также находятся прямо на границе плит.Подумайте обо всем потенциале геотермальной энергии во всем мире!

Сколько геотермальной электроэнергии производится в настоящее время?

Много гигаватт ! Гигаватт, обычно сокращенно ГВт, может обеспечить электроэнергию около 1 000 000 домов. Во всем мире производится около 12,8 ГВт электроэнергии на основе геотермальной энергии и около 3,5 ГВт только в США. 3,5 ГВт могут обеспечить электричеством около 3 500 000 домов, что эквивалентно почти всем домохозяйствам во всем штате Джорджия! Может показаться, что это много, но скоро станет больше: их около 1.3 ГВт дополнительной электроэнергии от геотермальной энергии в разработке прямо сейчас!

Из чего состоит геотермальный резервуар?

Чтобы использовать геотермальную энергию глубоко в недрах Земли, нам нужны три ингредиента: (1) тепло, (2) жидкость и (3) проницаемость или пути сквозь породу.

Как мы уже обсуждали, тепло из центра Земли естественным образом мигрирует к поверхности Земли и обнаруживается повсюду под землей, хотя количество тепла немного варьируется от места к месту.

Нам также нужна жидкость внутри подземных горных пород, чтобы поглощать тепло и выводить его на поверхность для нас. Эта жидкость не обычная вода; это не похоже на воду, которая течет из вашего крана, или океанскую воду, или сельскохозяйственную воду, или что-то еще, что вы когда-либо видели раньше. Эта жидкость имеет странные цвета, странный запах и течет по-разному.

Наконец, нам нужны пути для того, чтобы вода текла под землю. Эти пути обычно состоят из трещин или трещин в породах, которые очень крошечные и связаны друг с другом.Эти трещины позволяют жидкости циркулировать медленно и повышать температуру.

Когда эти три вещи происходят вместе, они создают геотермальный резервуар . Мы можем откачивать горячую воду из резервуара, пропускать ее через электростанцию, использовать ее для вращения турбины и выработки электроэнергии. Затем эту электроэнергию можно будет отправлять в дома электроснабжения по линиям электропередачи. Если у нас не будет этих трех вещей вместе, тогда не будет возможности генерировать электроэнергию из геотермальной энергии.

Вы можете спросить: «Ну, тепло может быть возобновляемым, но как насчет жидкости? Сможешь израсходовать всю горячую жидкость? » Фактически, после того, как горячая вода была использована для производства энергии, ее можно вернуть под землю, где вода может быть повторно нагрета и снова может генерировать электричество (см. Рисунок 2). Это идеальный круг!

• Рис. 2. На этом рисунке показана циркуляция флюидов на электростанции, использующей энергию из геотермального резервуара (Министерство энергетики).
• Горячая вода из глубины залегания закачивается в добывающую скважину и направляется на электростанцию. Внутри завода тепло воды используется для вращения турбины, производящей электричество. Как только тепло используется, вода становится холодной и закачивается обратно в подземный слой через нагнетательную скважину. Эта вода со временем снова нагреется и снова пройдет цикл.

Могут ли люди создавать свои собственные геотермальные ресурсы?

Сейчас ведется много исследований, чтобы выяснить, как создать геотермальные резервуары в местах, где есть горячие породы под землей.В некоторых местах есть горячие породы, но с низкой проницаемостью или жидкостями, которые выводят это тепло на поверхность для производства энергии. В этих случаях можно закачать жидкость в горячие породы и создать проницаемость. Такой искусственный геотермальный резервуар позволит производить геотермальную электроэнергию где угодно. Мы могли бы не только строить геотермальные электростанции на поверхности Земли, но и строить геотермальные резервуары под землей. Это было бы революцией и могло бы генерировать почти на 500 ГВт больше электроэнергии, чем в настоящее время вырабатывается геотермальной энергией.

Какие исследования проводятся для увеличения наших геотермальных ресурсов?

Многие люди, занимающиеся множеством различных специальностей, работают над тем, чтобы выяснить, как использовать больше геотермальной энергии. Например, компьютерные ученые учат компьютеры искать горячие камни; инженеры изобретают новые способы бурения и строительства геотермальных резервуаров; и многие ученые пачкают руки, выходя из своих лабораторий, чтобы проверить свои изобретения, связанные с геотермальной энергией, в реальных условиях.И последнее, но не менее важное: совместное использование ресурсов — огромная часть развития геотермальной энергии. Обмен данными, обмен идеями, обсуждение будущего и участие в исследованиях других ученых. Геотермальное сообщество — это сплоченная семья, и они всегда поддерживают друг друга и помогают друг другу.

Таким образом, мы познакомились с тем, что такое геотермальная энергия и где ее можно найти, а также что нужно для создания или создания геотермального резервуара. Геотермальная энергия полезна для окружающей среды, почти неисчерпаемых , всегда доступны и в будущем могут помочь в обеспечении электроэнергией и обогревом городов по всему миру.

Глоссарий

Геотермальная энергия : ↑ Тепловая (тепловая) энергия, генерируемая и хранимая на Земле.

Возобновляемая энергия : ↑ Энергия, полученная из ресурсов, которые естественным образом пополняются в течение жизни человека.

Тектонические плиты : ↑ Кусочки земной коры, которые складываются вместе, как головоломка. Со временем плиты перемещаются и взаимодействуют друг с другом, что приводит к вулканической активности и землетрясениям на их краях.

ГВт (обычно сокращенно ГВт) : ↑ Мера энергии. 1 ГВт может обеспечить электричеством около 1 000 000 домов.

Проницаемость : ↑ Способность материала пропускать жидкости через него, обычно через трещины или небольшие взаимосвязанные отверстия в материале.

Геотермальное водохранилище : ↑ Место, где энергия может быть извлечена из земли, потому что условия подходящие.

Турбина : ↑ Механическое устройство, которое вращается и вырабатывает электрическую энергию в сочетании с генератором.

Неиссякаемый : ↑ Бесконечный; не может закончиться.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

NWS JetStream — Передача тепловой энергии

Источником тепла для нашей планеты является солнце. Энергия от Солнца передается через космос и через атмосферу Земли к поверхности Земли.Поскольку эта энергия нагревает поверхность Земли и атмосферу, часть ее является или становится тепловой энергией. Есть три способа передачи тепла в атмосферу и через нее:

• излучение
• проводимость
• конвекция

Излучение

Если вы стояли перед камином или возле костра, вы почувствовали теплопередачу, известную как излучение. Сторона вашего тела, ближайшая к огню, нагревается, в то время как другая сторона остается незатронутой жаром.Хотя вы окружены воздухом, воздух не имеет ничего общего с передачей тепла. По такому же принципу работают тепловые лампы, которые согревают пищу. Радиация — это передача тепловой энергии через пространство электромагнитным излучением.

Большая часть электромагнитного излучения, приходящего на Землю от Солнца, невидима. Только небольшая часть излучается видимым светом. Свет состоит из волн разной частоты. Частота — это количество случаев, когда событие повторяется в течение заданного времени.В электромагнитном излучении его частота — это количество электромагнитных волн, проходящих через точку каждую секунду.

Наш мозг интерпретирует эти разные частоты в цвета, включая красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий, индиго и фиолетовый. Когда глаз видит все эти разные цвета одновременно, он интерпретируется как белый. Волны от солнца, которые мы не можем видеть, — это инфракрасные волны, которые имеют более низкие частоты, чем красные, и ультрафиолетовые, которые имеют более высокие частоты, чем фиолетовый свет.[подробнее об электромагнитном излучении] Именно инфракрасное излучение вызывает ощущение тепла на нашем теле.

Большая часть солнечной радиации поглощается атмосферой, и большая часть того, что достигает поверхности Земли, излучается обратно в атмосферу, превращаясь в тепловую энергию. Объекты темного цвета, например асфальт, поглощают лучистую энергию быстрее, чем объекты светлого цвета. Однако они также излучают свою энергию быстрее, чем объекты более светлого цвета.

Обучающий урок: тает в сумке, а не в руке

Проводимость

Проводимость — это передача тепловой энергии от одного вещества к другому или внутри вещества.Вы когда-нибудь оставляли металлическую ложку в кастрюле с супом, разогретой на плите? Через некоторое время ручка ложки нагреется.

Это происходит из-за передачи тепловой энергии от молекулы к молекуле или от атома к атому. Кроме того, когда объекты свариваются, металл нагревается (оранжево-красное свечение) за счет передачи тепла от дуги.

Это называется теплопроводностью и является очень эффективным методом передачи тепла в металлах. Однако воздух плохо проводит тепло.

Конвекция

Конвекция — это передача тепловой энергии в жидкости.Этот вид отопления чаще всего встречается на кухне с кипящей жидкостью.

Воздух в атмосфере действует как жидкость. Солнечное излучение падает на землю, нагревая скалы. Когда температура породы повышается из-за теплопроводности, тепловая энергия выделяется в атмосферу, образуя воздушный пузырь, который теплее окружающего воздуха. Этот пузырь воздуха поднимается в атмосферу. Когда он поднимается, пузырек охлаждается за счет тепла, содержащегося в пузыре, движущемся в атмосферу.

По мере того, как масса горячего воздуха поднимается, воздух заменяется окружающим более прохладным и более плотным воздухом, который мы ощущаем как ветер. Эти движения воздушных масс могут быть небольшими в определенном регионе, например, локальные кучевые облака или большие циклы в тропосфере, охватывающие большие участки земли. Конвекционные течения ответственны за многие погодные условия в тропосфере.

Быстрые факты

Это не тепло, которое вы чувствуете, а ультрафиолетовое излучение солнца, вызывающее солнечные ожоги, ведущие к раку кожи.Солнечное тепло не приводит к солнечным ожогам.

Согласно данным Американской академии дерматологии, солнечный свет состоит из двух типов вредных лучей, которые достигают Земли: ультрафиолетовых лучей A (UVA) и ультрафиолетовых лучей B (UVB). Чрезмерное воздействие на них может привести к раку кожи. Каждый из этих лучей не только вызывает рак кожи, но и делает следующее:

• UVA-лучи могут преждевременно состарить вашу кожу, вызвать морщины и пигментные пятна, а также могут проходить через оконное стекло.
Лучи
• UVB являются основной причиной солнечных ожогов и блокируются оконным стеклом.

Безопасного способа загара не существует. Это включает излучение от искусственных источников, таких как солярии и солнечные лампы. Каждый раз, загорая, вы повреждаете кожу. По мере нарастания этого ущерба вы ускоряете старение кожи и повышаете риск развития всех типов рака кожи.

Даже в пасмурные дни ультрафиолетовое излучение может проходить сквозь облака и вызывать солнечный ожог, если вы достаточно долго находитесь на улице.

Информация и факты о геотермальной энергии

Геотермальная энергия тысячелетиями использовалась в некоторых странах для приготовления пищи и обогрева.Это просто энергия, получаемая от внутреннего тепла Земли.

Эта тепловая энергия содержится в породах и флюидах под земной корой. Его можно найти на мелководье до нескольких миль под поверхностью и даже дальше до чрезвычайно горячей расплавленной породы, называемой магмой.

Как это используется?

Эти подземные резервуары пара и горячей воды могут использоваться для выработки электроэнергии или непосредственного обогрева и охлаждения зданий.

Система геотермального теплового насоса может использовать постоянную температуру верхних десяти футов (трех метров) поверхности Земли для обогрева дома зимой, извлекая тепло из здания и передавая его обратно в относительно более прохладную почву. летом.

Геотермальная вода из глубин Земли может использоваться непосредственно для отопления домов и офисов или для выращивания растений в теплицах. Некоторые города США прокладывают геотермальную горячую воду под дорогами и тротуарами для таяния снега.

Energy 101: Геотермальные тепловые насосы

Производство геотермальной энергии

Для производства электроэнергии, вырабатываемой геотермальной энергией, в подземные резервуары пробурены скважины, иногда глубиной 1,6 км или более, для отбора пара и очень горячей воды, которая движется турбины, связанные с генераторами электроэнергии.Первая геотермальная электроэнергия была произведена в Лардерелло, Италия, в 1904 году.

Есть три типа геотермальных электростанций: сухой пар, мгновенная вспышка и бинарные. Сухой пар, старейшая геотермальная технология, выводит пар из трещин в земле и использует его для непосредственного привода турбины. Установки мгновенного нагрева закачивают глубокую горячую воду под высоким давлением в более прохладную воду с низким давлением. Пар, образующийся в результате этого процесса, используется для привода турбины. В бинарных установках горячая вода проходит через вторичную жидкость с гораздо более низкой точкой кипения, чем вода.Это заставляет вторичную жидкость превращаться в пар, который затем приводит в движение турбину. Большинство геотермальных электростанций в будущем будут бинарными.

Геотермальная энергия вырабатывается более чем в 20 странах. Соединенные Штаты являются крупнейшим производителем в мире, а крупнейшее геотермальное месторождение в мире — это Гейзеры к северу от Сан-Франциско в Калифорнии. В Исландии многие здания и даже бассейны отапливаются геотермальной горячей водой. В Исландии есть по крайней мере 25 действующих вулканов и множество горячих источников и гейзеров.

Преимущества и недостатки

Есть много преимуществ геотермальной энергии. Его можно добыть без сжигания ископаемого топлива, такого как уголь, газ или нефть. Геотермальные поля производят только около одной шестой углекислого газа, который производит относительно чистая электростанция, работающая на природном газе. Бинарные установки практически не выделяют выбросов. В отличие от солнечной и ветровой энергии, геотермальная энергия доступна всегда 365 дней в году. Это также относительно недорого; экономия от прямого использования может достигать 80 процентов по сравнению с ископаемым топливом.

Но есть некоторые экологические проблемы. Основная проблема — выброс сероводорода, газа, который пахнет тухлым яйцом при низких концентрациях. Еще одна проблема — утилизация некоторых геотермальных жидкостей, которые могут содержать низкие уровни токсичных материалов. Хотя геотермальные участки способны обеспечивать тепло в течение многих десятилетий, в конечном итоге определенные участки могут остыть.

Решения по изменению климата: Земля может обеспечивать здания возобновляемой энергией

Тепло, накопленное в земной коре, известное как геотермальная энергия, не содержит углерода и практически неисчерпаемо.Его достаточно, чтобы управлять всей цивилизацией на протяжении поколений, если его можно будет использовать с минимальными затратами.

Оказалось, что это нелегкий подвиг, но в последнее время усилия были активизированы в связи с новой актуальностью, связанной с климатическим кризисом и поиском низкоуглеродных альтернатив ископаемым видам топлива.

Передовые технологические разработки в этой области (включая, конечно, лазеры) направлены на бурение все глубже и глубже, в более горячие и горячие породы. Тепло от 302 ° F (150 ° C) до 703 ° F (373 ° C), когда вода переходит в свою «сверхкритическую» фазу и выше, можно использовать для рентабельного производства электроэнергии.

Но электричество — это только половина геотермальной истории. Задолго до того, как люди вырабатывали с его помощью электричество, они напрямую использовали геотермальное тепло, в том числе для купания, приготовления пищи и обогрева зданий. Геотермальное прямое тепло по-прежнему используется в промышленности, сельском хозяйстве и строительстве, но раскрыта лишь малая часть его потенциала.

Когда дело доходит до прямого использования тепла, геотермальные ресурсы не обязательно должны быть очень горячими. Для нагрева воздуха в доме до 68 ° F не требуется 300 ° F.Примерно все, что составляет 50 ° F или выше (что доступно всего на 10 футов ниже или около того), можно использовать для чего-то, будь то сушка зерна, работа теплицы, таяние льда на взлетно-посадочных полосах аэропорта или обогрев коммерческих зданий.

Геотермальное тепло доступно почти повсюду и используется в самых разных сферах применения. У Министерства энергетики США есть исследовательская программа, посвященная этим «низкотемпературным и совместно производимым ресурсам».

Но наиболее важным применением, на мой взгляд, является использование низкотемпературных геотермальных ресурсов для крупномасштабного отопления и охлаждения зданий.

В наши дни отопление и охлаждение зданий в энергетическом мире не так привлекательно, как электричество, но это важно, поскольку на них приходится чуть более 12 процентов выбросов парниковых газов в США и большая доля выбросов в городах, многие из которых имеют агрессивные цели по декарбонизации. . Для достижения этих целей им необходимо разработать безуглеродное отопление, а геотермальная энергия — один из лучших (из очень немногих) вариантов.

В этом посте мы рассмотрим другую половину геотермальной энергии: тепло.Сначала мы рассмотрим рынок и потребность в низкоуглеродном тепле. Затем мы рассмотрим задействованные технологии и компании и в заключение рассмотрим, как правительство может помочь ускорить разработку геотермальных решений.

Жарко или хотя бы тепло!

Декарбонизация означает улучшенную конкурентную среду для геотермального тепла

Города по всему миру ставят перед собой агрессивные цели по декарбонизации, обязуясь свести к нулю свои прямые выбросы углерода к 2050 году.Первые три проблемы, с которыми сталкивается город, подвергающийся обезуглероживанию, — это электроснабжение, транспорт, а также отопление и охлаждение зданий. Пути к декарбонизации электроэнергии и транспорта, хотя и являются чрезвычайно сложными, по крайней мере, достаточно хорошо изучены: возобновляемые источники энергии, электромобили и хороший городской дизайн, сводящий к минимуму потребность в автомобилях.

Однако для большинства городов тепло — большой вопрос, на который нет ответа.

Потребуется поэтапный отказ от печей для сжигания нефти и природного газа, а это значит, что городам потребуется огромное количество низкоуглеродного тепла для компенсации.А низкоуглеродные варианты гораздо более ограничены в отношении тепла, чем в отношении электричества.

Некоторые печи могут работать на биометане, другом биотопливе, водороде или водородном топливе, но в мире, где в основном электрифицировано, низкоуглеродистое жидкое топливо, вероятно, будет использоваться для дорогостоящих применений в промышленности и на транспорте, а не для обогрева вашего жилья. комната.

Большая часть тепла используется для отопления помещений и нагрева воды. DOE

Остается геотермальное централизованное теплоснабжение или, на уровне отдельного здания, электрические варианты, такие как резистивное электрическое отопление или тепловые насосы.В тепловых насосах это либо источник воздуха (обмен теплом с наружным воздухом), либо источник земли (обмен теплом с землей). Последний намного эффективнее. Геотермальное централизованное теплоснабжение является наиболее эффективным из всех.

В мире обезуглероживания именно эти — другие варианты низкоуглеродного отопления — в конечном итоге составят конкуренцию в области нагрева и охлаждения. Это конкуренция, с которой уже борются некоторые города, занимающиеся декарбонизацией, например Бостон. Бостону будет сложно построить новую электрическую инфраструктуру для обогрева зданий электричеством, поэтому он склоняется к геотермальной энергии.

Так какие именно технологии могут обеспечить тепло от Земли? Есть две основные категории. Начнем с меньшей стороны.

Земляные тепловые насосы — самый эффективный источник тепла в индивидуальном доме

Это немного выдумка — включать сюда геотермальные тепловые насосы (GSHP), потому что технически они не используют геотермальную энергию. Они используют накопленную солнечную энергию от солнечного света, падающего на поверхность Земли. Это только тогда, когда вы погружаетесь намного глубже или в активные вулканические районы, где вы получаете тепло от ядра планеты.Если быть точным, GSHP собирают солнечное тепло, хранящееся на мелководье.

Я не думаю, что этот терминологический вопрос так уж важен — это тепло в земле!

Повсюду на глубине от 10 до 1000 футов под поверхностью температура держится на уровне 54 ° F круглый год по всей стране. GSHP используют этот факт для обогрева и охлаждения зданий. Когда воздух холоднее 54 ° F, они получают тепло от земли; когда жарче, чем 54 ° F, они сбрасывают тепло в землю.

ГШП состоит из двух частей. Первый — это труба «контур заземления», закопанная под землей, по которой циркулирует вода. За счет теплопроводности вода забирает тепло (или возвращает тепло) земли, поэтому чем больше площадь поверхности трубы, тем эффективнее система. Вот почему в общем контуре заземления часто бывает несколько петель трубы. Эмпирическое правило: одна петля соответствует одной тонне мощности, что составляет около 12 000 БТЕ в час. Среднему дому в США потребуется от 2 до 3 тонн вместимости, то есть от двух до трех петель (или одной очень глубокой).

Вторая часть — это сам тепловой насос, который находится внутри, подключен к контуру заземления и обменивается теплом с водой через цикл парокомпрессионного хладагента (аналогично тому, как ваш холодильник обменивается теплом с окружающим воздухом). Зимой забирает тепло из циркулирующей воды и выпускает его в воздух, тем самым нагревая здание; летом забирает тепло из воздуха и опускает его в воду, охлаждая таким образом здание.

ГШП отапливают и охлаждают здания. Одуванчик

GSHP можно рассматривать как две связанные теплопередачи. Через контур заземления вода обменивается теплом с землей; через тепловой насос вода обменивается теплом с воздухом в помещении.

Поскольку температура земли в основном такая же, на глубине 10 или 1000 футов под землей, что несколько парадоксально, глубина контура заземления не имеет большого значения. Имеет значение квадратный метр трубы, соприкасающейся с землей. Установщики используют либо длинные горизонтальные петли, либо глубокие вертикальные петли в зависимости от проекта.(Большинство проектов в наши дни представляют собой «замкнутый контур», то есть нет обмена жидкостями с землей, но в определенных обстоятельствах может работать система «разомкнутого контура», которая работает непосредственно с водой, нагретой землей.)

DOE

GSHP не производит тепло, как масляная или газовая печь, а собирает тепло из земли. Конечно, вода не циркулирует сама по себе; для работы GSHP требуется электричество.Но с точки зрения единиц тепла на единицу энергии в — то, что в бизнесе они называют коэффициентом производительности (COP) — это единственный наиболее эффективный способ обогрева здания.

У масляной или газовой печи КПД меньше 1; одна единица потребляемой энергии производит от 0,7 до 0,9 единиц тепла. Электрический нагреватель сопротивления (обогреватели плинтуса, настенные обогреватели, обогреватели помещений) имеют коэффициент полезного действия 1. Тепловые насосы с воздушным источником (ASHP), которые забирают тепло из внешнего воздуха, а не из земли, несколько изменяются в зависимости от температуры воздуха, но обычно может достигать COP 3.GSHP, в зависимости от климата, могут достигать 4 или даже 6 (они лучше работают в экстремальных климатических условиях, с большим перепадом температур между воздухом и землей, чем в умеренном климате).

В лучших условиях эффективность GSHP составляет 600 процентов. Ничто другое, кроме системы централизованного теплоснабжения, обслуживающей несколько зданий, не может сравниться с такой эффективностью.

GSHP — это старая технология — они впервые появились в США около 1940 года — с хорошо известными преимуществами и недостатками. Что касается преимуществ, система работает бесшумно, эксплуатационные расходы низкие, затраты на техническое обслуживание низкие, отсутствуют выбросы загрязняющих веществ в помещении или парниковые газы, и она служит долгое время.(Тепловые насосы внутри могут прослужить 25 лет; контуры заземления могут прослужить 50 лет или дольше.) Действительно, хорошо, что уже установлен GSHP.

К сожалению, его установка была чертовски дорогой. Обычно они стоят от 20 000 до 50 000 долларов авансовых затрат (что немного больше, чем ваша печь на природном газе за 1000 долларов), и их установка обычно включает в себя обширное бурение и земляные работы, которые могут длиться в течение нескольких недель (что немного больше, чем 1-2-дневный ремонт. для газовой печи или АШП).Эти ограничения сделали их непрактичными для большинства домовладельцев.

По крайней мере, на данный момент, когда дело доходит до реконструкции, это реальный вопрос, стоит ли GSHP дополнительных затрат сверх ASHP, которые достаточно улучшились, чтобы работать практически в любых климатических условиях. Если ASHP недостаточно для данного здания, обычно дешевле снизить потребности в отоплении за счет теплоизоляции и повышения эффективности, чем покупать более крупную систему.

Однако для новых построек «геотермальная энергия — это не проблема», — говорит Адам Сантри, президент Allied Well Drilling.«Вам не нужны [налоговые] скидки. Включив [GSHP] в свою ипотеку, вы получите положительный денежный поток в первый месяц ». Сразу же экономия на отоплении больше, чем выплата по кредиту на GSHP.

«Да, есть предоплата», — говорит Алан Скоуби, 40-летний ветеран отрасли, теперь работающий в GeoPro, Inc., — «Но он окупится в относительно короткие сроки, и как только он будет оплачен, это принтер для денег. . »

GSHP сталкиваются с проблемой, с которой сталкивались все виды экологически чистых технологий на ранних этапах их затрат и разработки: хотя они окупаются в долгосрочной перспективе, значительные первоначальные инвестиции часто отпугивают клиентов.Таким образом, две ключевые стратегии роста — это сокращение этих первоначальных затрат и их распределение с течением времени за счет разумного финансирования.

Одна новая компания в настоящее время пытается сделать и то, и другое, сосредоточившись на рынке жилой недвижимости.

Одуванчик пытается упростить использование геотермальных тепловых насосов

Секретная лаборатория X Lab в Alphabet (материнская компания Google) работает над проблемами чистой энергии, по ходу выделяя компании. Одна из них, созданная в 2018 году, называется Dandelion, и она напрямую решает проблемы, сдерживающие GSHP.

Команда

Dandelion «выросла не в этой отрасли, а в солнечной», — говорит Скоуби. «Они подходят ко всему этому с новой точки зрения».

Обычно подрядчик HVAC может установить печь или ASHP самостоятельно, получая всю прибыль и налоговые льготы. Для работы в GSHP им нужно найти субподрядчика по бурению и разделить прибыль — больше хлопот за меньшие деньги. У них также часто есть печи, которые им необходимо переместить, и, возможно, потребуется специальный заказ GSHP.Стимулы не совпадают.

Одним из ключевых шагов Dandelion была вертикальная интеграция, объединение всех звеньев цепочки поставок в одну организацию. Люди, которые находят клиентов, оценивают свойства, прокладывают контуры заземления и устанавливают тепловые насосы, работают на Dandelion, поэтому они могут эффективно координировать свои действия.

Вертикальная интеграция также означает, что Dandelion может заказывать высококачественное оборудование на заказ. «Поскольку у них есть план действий по достижению гораздо большего масштаба, — говорит Скоуби, — они могут использовать это и снизить затраты.Никто другой не хотел этого делать ».

Например, компания разработала собственный тепловой насос. «Мы посмотрели на то, что отнимало у установщиков много времени, — говорит Кэти Ханнан, основательница и президент компании Dandelion, — и каждый раз была возможность взять эти вещи и просто встроить их в тепловой насос». Требуется меньшая сборка на месте, и он имеет меньший форм-фактор, чем сопоставимые тепловые насосы. Он также покрыт датчиками, которые в режиме реального времени предоставляют информацию о том, как он работает в полевых условиях, чего в отрасли не хватало.Это также дешевле, чем у конкурентов.

Компания заказала специальные буровые установки, меньшие по размеру, чем обычные геотермальные буровые установки, которые могут поместиться в ограниченных пространствах. Точно так же они оптимизировали трубопроводы, заливку и другие компоненты. Стратегия больше похожа на стартап в области солнечной энергетики: инвестируйте большие средства на раннем этапе, чтобы снизить затраты и начать расширение; верьте, что эта шкала окупит вложения.

Сверление вертикальных контуров заземления — отверстия от 4 до 6 дюймов глубиной около 500 футов — Dandelion существенно сократил время и время простоя при установке с недель или месяцев до одной недели.Компания получила предварительную стоимость системы с доставкой до 18 000 долларов с 25 000 долларов.

Не менее важно то, что компания разработала модель финансирования для преодоления барьера первоначальных затрат. Он ссужает стоимость системы клиентам, которые ничего не платят заранее. Вместо этого они выплачивают ссуду по фиксированной ежемесячной ставке, которая ниже, чем их предыдущие расходы на отопление и охлаждение. Они экономят деньги с первого дня.

«Они нацелены на тот тип клиентов, который нужен нашей отрасли, — говорит Сантри, — на людей со средним и низким доходом, для которых это было недоступно.”

Однако ссуды по-прежнему предоставляются домовладельцу. По словам Ханнана, отрасли нужна такая модель, как солнечные панели на крыше, с «моделями стороннего владения, когда, если вы домовладелец и не планируете вечно жить в своем доме, вы не можете вкладывать деньги». просто купите солнечную энергию, вместо того, чтобы покупать обычную электроэнергию ». Такая модель «солнечная энергия как услуга» может также хорошо работать с «теплом как услугой».

Dandelion набирает обороты в Нью-Йорке, где некоторые населенные пункты, такие как округ Вестчестер, запретили газ в новых зданиях, и миллионы людей используют дорогие печи на пропане и мазуте (по сравнению с которыми GSHP окупится через пять лет).«Когда они видят, что могут получить возобновляемую энергию дешевле, чем платят за мазут, — говорит Ханнун, — это очень убедительно». Компания недавно расширилась до Коннектикута.

«Я думаю, что они добьются успеха, потому что масштаб, который они проектируют, привлекает множество коммунальных предприятий, у которых есть финансовые средства, чтобы помочь продвинуть то, что они делают, — говорит Скоуби, — или поддержать их в эксклюзивное соглашение, которое они не захотели бы делать с местным подрядчиком.”

Нью-Йорк также имеет существенные стимулы для низкоуглеродного тепла, которое, вероятно, будет необходимо везде, где GSHP должны конкурировать с природным газом. Но компания постоянно учится и видит много возможностей для снижения затрат «по всем направлениям», — говорит Ханнун. И, конечно же, в мире с ограниченными выбросами углерода природный газ будет вытеснен.

Итак, это меньшая геотермальная тепловая технология. А теперь давайте посмотрим на более важные вещи.

Низкотемпературная геотермальная энергия может отапливать несколько зданий по дешевке

В моем предыдущем посте о геотермальной энергии я описал, как работает традиционная геотермальная система.Одна скважина, добывающая скважина, обеспечивает доступ к горячей воде из подземных водоносных горизонтов; вода поднимается, тепло отводится, вода охлаждается и возвращается в землю через вторую скважину, нагнетательную.

Геотермальная энергия. DOE

Чтобы получить доступ к высокой температуре, необходимой для выработки электроэнергии, такие системы обычно должны быть расположены в специализированных (и относительно редких) областях вблизи вулканической активности, где в пористых породах под землей находится чрезвычайно горячая вода.

Но солевые водоносные горизонты, содержащие теплой воды — недостаточно горячей для электричества, но достаточно горячей для прямого нагрева — практически повсеместны в США и других странах.

Геотермальные системы, которые используют теплую воду (ниже 300 ° F), могут использоваться в качестве источника тепла для системы централизованного теплоснабжения, то есть единой подключенной системы контуров горячей воды, которая обогревает несколько зданий.

Централизованное теплоснабжение нашло одно из самых первых проявлений в США — Бойсе, штат Айдахо, с 1890 года использовало геотермальную энергию для обогрева зданий и по сей день отапливает ею центр города, но оно гораздо более популярно и продвинуто в Европе, особенно в Исландии ( хотя Китай в этом, как и во всем, быстро расширяется).Париж, Мюнхен и Рейкьявик известны своими обширными системами централизованного теплоснабжения.

Пример геотермальной системы централизованного теплоснабжения. GeoDH

В США централизованное теплоснабжение так и не прижилось, но оно часто встречается в университетских городках. В рамках своих целей по декарбонизации Принстонский университет переходит от паровой системы природного газа к геотермальной. Технологический институт Орегона, Карлтон-колледж в Миннесоте и Государственный университет Болла в Индиане (среди прочих) уже отапливают за счет геотермального централизованного теплоснабжения.

После того, как начисленные капитальные затраты окупятся, геотермальное централизованное теплоснабжение станет очень дешевым на десятилетия или даже столетия. (Самая старая работающая геотермальная система централизованного теплоснабжения в Шод-Эг, Франция, работает с XIV века.) Но первоначальные затраты остаются огромными.

В космосе появились новые технологические разработки. Министерство энергетики изучает геотермальные системы глубокого прямого использования (DDU), которые углубляются в поисках подходящих высоких температур практически в любой географии и используют их в качестве крупномасштабных источников тепла для университетских городков, военных объектов, больничных комплексов или жилых домов.«Крупномасштабные, полностью интегрированные геотермальные системы DDU не были реализованы в Соединенных Штатах, — пишет Министерство энергетики, — хотя усилия такого типа становятся все более популярными в Европе и других странах».

Некоторые из этих проектов DDU используют системы «замкнутого цикла» (в отличие от GSHP), которые вообще не обмениваются жидкостями с землей, что исключает любую возможность загрязнения грунтовых вод. Канадская компания Eavor (о которой я писал в предыдущем посте) работает над системами с замкнутым контуром, которые можно использовать не только для получения тепла на уровне электричества, но и для более низкотемпературных систем, собирающих тепло для зданий.

Замкнутая глубинная геотермальная система Eavor. Eavor

Некоторые системы DDU, если они отбирают достаточно большое количество тепла, могут «совместно производить» электричество и тепло, тем самым стирая границу с геотермальными энергосистемами.

Дело в том, что когда дело доходит до неглубоких соленых водоносных горизонтов, нефтегазовая промышленность уже знает свое дело. «Низко висящий плод [для геотермального тепла] — это наши осадочные бассейны на глубине от двух до трех километров, — говорит Марит Броммер, которая руководит Международной геотермальной ассоциацией, но начала свою карьеру в качестве инженера по нефти и газу, — и они были широко нанесены на карту из-за наших нефтегазовых пробегов.Мы очень хорошо знаем их температуру — и, кстати, мы обнаружили в этих резервуарах больше воды, чем нефти ».

«Сейчас у нас есть намного лучшие инструменты [чем в предыдущие десятилетия] — лучшая технология бурения, гораздо лучшие возможности геофизического каротажа, лучшие сейсмические отраженные изображения», — говорит Джефф Тестер, профессор устойчивых энергетических систем и главный научный сотрудник Earth Source Корнельского университета. Тепловой проект. «Мы знаем гораздо больше о том, как определять проницаемость и флюиды в породе.«Бурение на такой глубине во избежание загрязнения или сейсмических воздействий — это то, над чем нефтегазовые компании работают на протяжении десятилетий.

Геотермальное централизованное теплоснабжение — простая задача для тех, кто строит новые жилые дома, университетские городки или промышленные кластеры. Это низкие, стабильные затраты на отопление (а не колеблющиеся затраты на нефть и газ) для поколений.

Дальновидные города, такие как Мюнхен (который стремится сократить выбросы парниковых газов на 50 процентов к 2030 году), начали рассматривать геотермальные петли как часть городской инфраструктуры, которую следует устанавливать и обслуживать рядом с линиями водоснабжения и канализации, чтобы любое новое здание или разработка может просто подключиться к основной линии через служебную программу, как и другие базовые службы.

Чем больше растет такая система, тем больше падают ее удельные затраты. И это местный ресурс, который создает местные рабочие места; он не зависит от импорта или мировых рынков. Это дает городам некоторую степень независимости.

Энджи

Опять же, препятствием являются первоначальные затраты. Геотермальное централизованное теплоснабжение приличных размеров может стоить 25 миллионов долларов, говорит Броммер, и хотя «в среднем вам требуется около четверти вашего жизненного цикла, чтобы избавиться от своего [долгового] ​​бремени», капитальные затраты часто бывают достаточно, чтобы отпугнуть застройщиков и муниципалитеты.

Затраты снизятся с масштабом и обменом знаниями. «Что нам нужно, так это несколько компаний, которые работают в разных странах в одинаковых условиях вспомогательного обслуживания, которые понимают требования к бурению и потребности в услугах, — говорит Броммер, — а это означает, что уроки, извлеченные в первой стране, могут быть применены для снижения затрат во второй стране, три и четыре ».

Но такое обучение требует роста. Как и в случае с GSHP, уловка заключается в том, чтобы найти инструменты, позволяющие снизить первоначальные затраты и распределить их по времени.

Geothermal стоит больше авансом, но меньше в целом. Правительство могло помочь с этим.

Ускорение развития геотермальной электроэнергии в основном связано с исследованиями и демонстрацией технологий, но когда дело доходит до геотермального тепла — как GSHP, так и более крупных решений, таких как DDU, — основная потребность заключается в том, чтобы государственная политика привлекала продемонстрированные технологии на более широкий рынок. .

Это означает такие стимулы, как гранты, налоговые льготы или льготные тарифы (в данном случае тарифы на отопление) для снижения первоначальных затрат.На уровне города или округа это означает реформу регулирования, направленную на снижение затрат на выдачу разрешений, размещение и строительство систем. Но, пожалуй, самое главное, это механизмы финансирования.

Помните, геотермальная система централизованного теплоснабжения или GSHP уже имеют лучшую ценность, чем их конкуренты, на протяжении всего срока службы системы. Они просто сталкиваются с неудобной проблемой, заключающейся в том, что почти все затраты накапливаются заранее, а выгоды накапливаются со временем. Проблема заключается в определении затрат и выгод.

Такого рода механизмы финансирования проблем, которые позволяют перемещать затраты и выгоды во времени, могут решить. 30-летняя ипотека с фиксированной процентной ставкой была изобретена в 1930-х годах, чтобы распределить большие первоначальные затраты на дом на десятилетия, тем самым открыв право собственности на дом для миллионов американцев. Новая модель финансирования Dandelion, которая не требует от клиента предоплаты, могла бы сделать то же самое для GSHP, если бы ее можно было масштабировать (и привязать к собственности, а не к владельцу).

Правительство может помочь, предлагая долгосрочные ссуды под низкие проценты для низкоуглеродных систем отопления или поддерживая такие ссуды, если их предлагают банки или другие частные учреждения.Эти ссуды могут помочь смягчить существенные предварительные риски разведки новых ресурсов.

«Исландия устранила этот риск в 1960-х годах, создав Национальный энергетический фонд, который предлагает ссуды для финансирования первоначальной стоимости бурения и разведки», — говорит Тестер. «Если начальная стадия бурения не удалась, ссуда переходит к государству; если бурение пройдет успешно, ссуда будет выплачена в соответствии с планом ». По его словам, это самый мощный политический инструмент для расширения геотермальной энергии в Исландии.

Теплица с геотермальным отоплением в Исландии. Shutterstock

Наряду с финансированием необходимы новые модели собственности и предоставления услуг. «Проблема перехода к энергетике заключается в том, что нефтегазовые компании вряд ли будут использовать тепло», — говорит Броммер. «Необходимы небольшие операционные компании-посредники, которые понимают, что нужно для добычи тепла, и могут продавать его в качестве услуги коммунальным компаниям.Это путь вперед «. Такие посредники могут даже принадлежать местным общинам в соответствии с популярной моделью «солнечной энергии сообщества».

В области геотермального тепла есть много возможностей для инноваций — в технологиях, но особенно в политике и финансировании. Но США нужно будет серьезно отнестись к инвестициям, политике и правилам, необходимым для увеличения масштабов до необходимого размера.

Крупные вложения времени, денег и внимания политики к геотермальному теплу могут помочь создать рабочие места почти во всех почтовых индексах США.Комплексное исследование Министерства энергетики США, проведенное Geovisions в 2019 году, показало, что «технологические усовершенствования могут позволить более 17 500 геотермальных установок централизованного теплоснабжения по всей стране, а 28 миллионов домашних хозяйств в США могут реализовать экономически эффективные решения для отопления и охлаждения с помощью геотермальных тепловых насосов». Такое количество геотермальных систем потребует в 50 раз больше скважин, вырытых всей нефтегазовой отраслью США, что является золотым дном для квалифицированных рабочих мест.

Геотермальное тепло может помочь городам достичь определенной энергетической независимости, предоставляя им надежный источник отопления и охлаждения, который никогда не меняет цены и не требует импорта.Он может помочь трудоустроить пенсионеров, уволенных или просто скучающих инженеров-нефтяников и газовиков; Dandelion недавно нанял Джереми Смита, проработавшего 20 лет в нефтегазовой отрасли, своим новым вице-президентом по бурению.

Но, прежде всего, это могло бы помочь решить загадку того, как быстро обезуглерожить отопление и охлаждение зданий, — проблеме, которой не уделяется достаточно внимания и решения которой не так много. Геотермальная энергия — вот такое решение прямо у нас под ногами. Нам просто нужно копать.

.

No related posts.