Геотермальная электростанция для частного дома: Геотермальная электростанция: как работает, плюсы и минусы. В России и зарубежом

Содержание

Геотермальная электростанция: как работает, плюсы и минусы. В России и зарубежом

В условиях глобального потепления во многих странах мира резко активизировалась «добыча» возобновляемой альтернативной энергии в основном за счет все новых ветровых и солнечных электростанций. Однако, как оказалось, их возможности серьезно ограничены климатическим фактором. При этом у нас буквально «под ногами» находятся поистине безграничные запасы тепловой энергии Земли, крохотную частичку которой нам поставляют геотермальные электростанции.

Потенциал геотермальной энергии превышает аналогичный показатель ископаемого топлива в 10000 раз. Через поверхность нашей планеты проходит поток тепла, эквивалентный сжиганию 46 млрд. тонн угля. Если в ближайшее время «приватизировать» хотя бы 1 % этой энергии, то отпадет необходимость в строительстве сотен обычных мощных электростанций.

Немного истории

Идею использовать собранный пар геотермальных источников впервые высказал в начале XIX века французский инженер и предприниматель Франсуа де Лардерель.

Первая в мире ГеоЭС в Лардерелло

Спустя почти 100 лет, в 1904 году итальянский бизнесмен Пьеро Конти впервые в городке Лардерелло испытал геотермальный генератор. Там же через семь лет была запущена первая в мире геотермальная электростанция (ГеоЭС), работающая, кстати, по сегодняшний день.

Пьеро Конти и его геотермальный генератор

Как работает геотермальная электростанция

Энергию в виде пара или горячей воды геотермальная электростанция получает от тепла Земли по специально пробуренным скважинам. Температура внутри их возрастает на градус по мере погружения вглубь через каждые 36 метров.

Получить энергию на ГеоЭС можно несколькими способами:

  • Прямая схема представляет собой подачу пара по специальным трубам на турбину, соединенную с генератором;
  • Непрямая схема практически ничем не отличается от предыдущей за исключением того, что пар в трубах проходит дополнительную очистку от «агрессивных» газов, разрушающих трубы;
  • При смешанной схеме из образовавшегося конденсата удаляются не растворившиеся в нем газы;
  • Принцип работы бинарной схемы состоит в том, что в качестве рабочего тела вместо воды используется другая жидкость с более низкой температурой кипения (к примеру, изопентан), которая, проходя через теплообменник, превращается в пар для вращения турбин.

Преимущества и недостатки

Преимущества геотермальной энергии уникальны своей неиссякаемостью и абсолютной независимостью от любых внешних факторов. Ни один источник альтернативной энергии не в состоянии достичь показателя коэффициента использования установленной энергии ГеоЭС – 80 %.

К недостаткам следует отнести дороговизну скважин. Чтобы добраться до «нужной» температуры приходится бурить на большую глубину. Так для горячего водоснабжения необходимо углубиться более чем на километр, а для электрогенерации – до нескольких километров.

Еще одна серьезная проблема – закачка отработанной воды в подземный водоносный горизонт, что также требует дополнительной энергии и финансовых затрат. Сброс их в природные водоемы чрезвычайно опасен, поскольку может привести к тяжелым последствиям для окружающей среды, из-за большого содержания в них токсичных металлов – свинца, кадмия, цинка и других.

Также при бурении скважин приходится учитывать сейсмическую активность района, где находятся практически все ГеоЭС. В противном случае, непродуманное бурение скважин может спровоцировать землетрясение.

Мировая геотермальная электроэнергетика

По состоянию на 2020 год все ГеоЭС в мире выработали почти 95100 ГВт⋅ч при установленной мощности около 15951 МВт. Данные показатели значительно уступают большинству электростанций на других возобновляемых источниках энергии.

Безусловный лидер в области геотермальной энергетики – США, на территории которых расположена крупнейшая в мире группа ГеоЭС – «Geysers» в 116 км севернее Сан-Франциско на границе округов Сонома и Лейк. На ее долю приходится четверть всей альтернативной энергии, произведенной в Калифорнии. Помимо США геотермальными электростанциями располагают около 25 государств, включая Россию.

Геотермальные электростанции России

Геотермальная энергетика в России – сравнительно молодое направление. Первая Паужетская ГеоЭС была введена в эксплуатацию на Камчатке в августе 1966 года. На сегодняшний день Россия располагает четырьмя ГеоЭС – тремя на Камчатке и одной на Курильских островах. Это Мутновская, Верхне-Мутновская, Паужетская и Менделеевская ГеоЭС.

В прошлом году суммарная мощность выработанной ими энергии составила 74 МВт. Помимо этого, геотермальная энергия широко используется для отопления жилых домов и горячего водоснабжения.

Помимо Дальневосточного региона геотермальные ресурсы сосредоточены на Северном Кавказе, Ставрополье и Кубани. Они также обнаружены в Калининградской области и Западной Сибири.

Мутновская ГеоЭС

Крупнейшим производителем электроэнергии среди российских геотермальных электростанций является Мутновская ГеоЭС мощностью 50 МВт, введенная в эксплуатацию почти 20 лет назад в 2002 году. Она находится в Елизовском районе Камчатского края на 800-метровой высоте.

Электростанция работает по прямой схеме – пароводяная смесь подается по трубам из 12 скважин.

Далее на сепараторах происходит ее разделение на пар и воду, после чего пар поступает на турбины, а горячая вода – закачивается обратно в горные пласты. На Мутновской ГеоЭС установлены две турбины по 25 МВт каждая. Полученная энергия поступает в единую энергосистему.

Геотермальная электростанция для частного дома

Идея использовать тепло земных недр для отопления частного дома – уже давно не фантастика. Геотермальные отопительные системы прекрасно зарекомендовали себя, как в северных, так и в южных широтах. Правда, для этого потребуется специальное оборудование, способное аккумулировать природное тепло и передавать его на теплоноситель системы отопления.

Геотермальное оборудование частного дома включает: находящийся глубоко под землей испаритель, необходимый для поглощения тепловой энергии из грунта; конденсатор, который доводит антифриз до нужной температуры и тепловой насос, обеспечивающий циркуляцию антифриза в системе и контролирующий работу всей установки.

Далее нагретый антифриз поступает в буферный бак, где осуществляется передача энергии теплоносителю. Внутри буферного бака находится внутренний бак с водой из системы отопления и змеевик, по которому движется разогретый антифриз.

Содержание

  • Немного истории
  • Преимущества и недостатки
  • Мировая геоэнергетика
  • Геотермальные ЭС России
  • Мутновская ГеоЭС
  • Геотермальная энергия в доме

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
  • Реальные преимущества и недостатки
  • Об источниках геотермального отопления
  • Принцип работы такого отопления
  • Два вида расположения теплообменника
    • Вариант #1. Вертикальное размещение внешнего коллектора
    • Вариант #2. Горизонтальное расположение грунтового коллектора
  • Погружение горизонтального теплообменника в водоём
  • Своими руками: что и как
  • Затраты и перспективы окупаемости
  • Выводы и полезное видео по теме

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

Выбор способа размещения внешнего коллектора зависит от наличия свободных площадей рядом с обустраиваемой усадьбой

Горизонтальное расположение внешнего коллектора геотермальной отопительной системы для небольшого дома потребует вывода из пользования всего 36 м²

В случае устройства теплоснабжения дома площадью от 300 до 600 м² из пользования придется вывести участок в 110 м²

Для сооружения горизонтального варианта коллектора, расположенного в земле, потребуется от 200 до 500 м² свободной площади

Для того чтобы сократить размеры участков, выведенных из пользования из-за устройства теплозаборных коллекторов, используются разные методы, например, частичная прокладка в траншее вдоль границ участка или дорог

Для группировки труб коллектора под землей применяются разнообразные варианты. Один из них — установка петель в виде корзин

При выборе схеме укладки трубопровода наружной части теплонасоса следует помнить, что рабочая часть системы должна быть заглублена ниже уровня сезонного промерзания грунтов

Сократить размеры выведенного из пользования участка поможет грамотное сочетание горизонтально уложенных труб и вертикальных скважин

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

Этап 1: Устройство теплонасоса земля-вода с горизонтальным коллектором начинается с разработки котлована или траншей и укладки коллектора, забирающего тепло грунтовых слоев

Этап 2: Петли коллектора подключаются к трубам, одна из которых собирает забравший тепло грунтов соляной раствор, вторая возвращает его после передачи энергии тепловому насосу

Этап 3: Поступив в тепловой насос соляной раствор отдает энергию, которая поступает в накопительный водонагреватель, осуществляющий подготовку теплоносителя для контуров отопления

Этап 4: После подключения и сборки сети ее работоспособность тестируется. При получении положительных результатов котлован заполняется грунтом и обустраивается площадка над ним

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.

МиниГео — малогабаритная автономная геотермальная электростанция для отдаленных районов | ThinkGeoEnergy

Александр Рихтер 24 мая 2016 г.

Компания Dutch IF Technology разрабатывает маломасштабную систему геотермальных электростанций, предназначенную для обеспечения электроэнергией геотермальных ресурсов в отдаленных районах Индонезии под названием MiniGeo.

В рамках программы GEOCAP, партнерства между индонезийскими и голландскими партнерами, голландская компания IF Technology разработала небольшую геотермальную электростанцию ​​специально для отдаленных населенных пунктов. Система называется MiniGeo. Цель состоит в том, чтобы предоставить альтернативу дизельным генераторам, которые и дороги, и загрязняют окружающую среду. Чтобы доказать жизнеспособность концепции MiniGeo, IF Technology сейчас работает над первым пилотным проектом на Харуку, небольшом острове в восточной части Индонезии. Ниже приводится сводка того, что делает компания и почему это важно, согласно данным IF Technology..

Способы производства электроэнергии в отдаленных районах

Существует несколько способов выработки электроэнергии для автономных населенных пунктов. Наиболее распространенными вариантами являются дизельные генераторы, фотоэлектрические аккумуляторные системы или мини-гидросистемы. Все они имеют свои плюсы и минусы.

Дизельные генераторы относительно дешевы и надежны, но их топливо дорого и загрязняет окружающую среду. Фотоэлектрические панели с каждым днем ​​становятся все лучше и дешевле, но до сих пор нет реального доступного способа хранения большого количества солнечной электроэнергии. Без достаточного объема хранения питание таких вещей, как холодильники или светильники, с помощью фотоэлектрических панелей не очень эффективно. Мини-ГЭС чистая и может генерировать электроэнергию круглосуточно и без выходных. Однако этот источник энергии работает только в местах с подходящей рекой и достаточной высотой ландшафта. Многим сообществам не так повезло.

На практике большинство отдаленных деревень с собственным электроснабжением в конечном итоге используют дизельные генераторы. Поскольку это дорого и не очень устойчиво, мы работаем над 4-м вариантом: маломасштабная геотермальная энергия (сокращенно MiniGeo).

МиниГео

Эскизный проект системы МиниГео.

MiniGeo — это небольшая модульная геотермальная электростанция размером с морской контейнер. Система предназначена для выработки возобновляемой электроэнергии для отдаленных населенных пунктов с использованием природного тепла земли. Преимущества MiniGeo заключаются в том, что он может генерировать электроэнергию 24 часа в сутки, не требует топлива, почти не выделяет CO2 и занимает очень мало места. Кроме того, установка также производит тепло для всех видов местного применения.

Мы разрабатываем блоки, которые производят от 100 кВт до 1 МВт электроэнергии. Точное количество энергии, которое может быть произведено одним блоком, зависит главным образом от местной геологии и спроса на электроэнергию.

Больше, чем электричество

Наше видение системы MiniGeo состоит в том, чтобы обеспечивать намного больше, чем просто энергию. Спрос на электроэнергию в любом населенном пункте непостоянен. Это означает, что, скорее всего, будут времена, когда спрос ниже предложения. Поскольку геотермальное тепло и электроэнергия производятся практически без дополнительных затрат, появляется возможность использовать избыточную энергию для других целей. У нас есть планы по набору модульных блоков, которые могут предоставлять услуги сообществу на основе этой избыточной энергии.

Подумайте о модуле опреснения, который использует тепло и энергию для производства чистой питьевой воды из морской воды. Или модуль сушки для сушки сельскохозяйственных продуктов, таких как чай или фрукты, для повышения коммерческой ценности и более длительного хранения. Или даже коммуникационный модуль, который использует часть электроэнергии для обеспечения интернета и подключения к мобильному телефону в сообществе. Все зависит от местных потребностей, но наличие энергии означает, что есть много вариантов.

Затраты

В настоящее время стоимость энергии от MiniGeo не может конкурировать с производством электроэнергии в масштабе сети. Однако в автономном сценарии это не имеет значения, поскольку нет подключения к сети. Фактические альтернативы, такие как дизельные генераторы и системы фотоэлектрических батарей, также дороже, чем энергия из электросети. В этом сценарии MiniGeo является очень конкурентоспособным источником питания

.

По нашим оценкам, текущая стоимость электроэнергии от системы MiniGeo находится в диапазоне от 0,10 до 0,20 долл. США/кВтч в зависимости от геологии и размера установки. Для справки, стоимость электроэнергии в масштабе сети составляет около 0,05 долл. США/кВтч. Тем не менее, стоимость электроэнергии от автономных фотоэлектрических систем составляет не менее 0,30 долл. США/кВт·ч, а стоимость электроэнергии, вырабатываемой дизельным двигателем, превышает 0,50 долл. США/кВт·ч. Это делает MiniGeo экономически интересной альтернативой для удаленных населенных пунктов, не подключенных к электросети.

Наиболее важным условием является то, что геотермальный градиент в этом месте допускает относительно высокие температуры на разумных глубинах. По предварительным расчетам в большинстве случаев будет достаточно градиента 50°С/км и более. Этот градиент можно найти во многих местах по всему миру, но это не гарантируется. По мере развития технологии более низкие градиенты могут оказаться достаточными позже из-за ожидаемого снижения затрат.

Первый MiniGeo в Индонезии

В рамках программы GEOCAP разработана концепция MiniGeo. GEOCAP — это программа наращивания геотермального потенциала между Нидерландами и Индонезией. Поскольку вдохновение для этой концепции пришло от GEOCAP, первый пилотный проект, скорее всего, будет установлен в Индонезии. Не в последнюю очередь потому, что Индонезия также идеально подходит для такого рода проектов. В особенности восточная часть Индонезии с тысячами удаленных вулканических островов могла бы извлечь большую выгоду из этого типа применения. Существует низкая доступность энергии, и в то же время этот район также использует огромные геотермальные ресурсы близко к поверхности.

В качестве первого пилотного проекта мы рассматриваем остров Харуку в районе Молуккских островов в Восточной Индонезии. Этот остров имеет спящий вулкан в центре и в настоящее время использует дизельные генераторы мощностью 1,5 МВт для обеспечения электричеством некоторых из его 25 000 жителей. С помощью системы MiniGeo мы стремимся, по крайней мере, уменьшить потребность в этих генераторах и обеспечить чистую и стабильную электроэнергию при меньших затратах. Кроме того, мы также рассматриваем производство питьевой воды, охлаждение, а также подключение к Интернету.

Остров Харуку, Молуккские острова

Прежде чем построить проект Харуку, нам нужно провести технико-экономическое обоснование. Это исследование будет состоять из геологической разведки, оценки воздействия на окружающую среду, оценки социального воздействия и предварительного проектирования. После этого проект может быть выставлен на торги местным самоуправлением или независимым производителем электроэнергии.

Вовлечение местных жителей

Другой важной частью этого этапа является вовлечение местного населения. Нам нужно обратиться к местному сообществу на самой ранней стадии и вместе разработать проект. Это очень важно, так как это не только создает общую ответственность, но также означает, что местные знания о районе могут быть включены в планы. Очень простые вещи, такие как: «Эта территория затопляется каждые несколько лет» или «Это священная территория» могут означать разницу между успешным проектом и провалом. Тем более, что это пилотный проект. Успешный первый проект означает, что мы доказали, что эта идея работает, и это облегчает последующие проекты.

Источник: IF Technology

Ваш дом мог бы быть геотермальной электростанцией

Способ, которым мы обогреваем и охлаждаем здания, нарушен. В США на регулирование температуры приходится более половины среднегодового энергопотребления дома, что составляет более 12% выбросов парниковых газов в стране.

Но в нескольких метрах под землей круглый год держится температура от 10 до 16 градусов Цельсия. На протяжении десятилетий геотермальные тепловые насосы предлагали способ использовать это тепло для обогрева и охлаждения наших домов более чистым и эффективным способом, но процесс установки исторически был дорогим и длительным и требовал перекопки большого количества земли в саду.

Вот здесь и появляется Кэти Ханнан. В начале 2015 года она работала в X, дочерней компании Alphabet, материнской компании Google, которая занимается передовыми технологиями, когда она увидела упоминание о геотермальных тепловых насосах в списке рассылки компании. Она никогда о них не слышала, но в то время ее работа заключалась в поиске возможностей преобразования энергии, поэтому она сразу же была заинтригована.

Геотермальные тепловые насосы используют систему подземных труб, называемых контурами заземления, которые заполнены водой и антифризом для поглощения тепла из земли. Затем это тепло извлекается для обогрева дома или обеспечения горячей водой. Летом этот процесс можно обратить вспять, и избыточное тепло в домах может храниться под землей.

Узнав больше об установке насосов, Ханнун увидела возможность упростить процесс. «Чем больше я узнавала о геотермальных тепловых насосах, тем больше мне казалось, что все, что сдерживает их и делает их нишевой технологией в США, было очень поверхностным», — говорит она.

Ханнун всегда внимательно следила за климатом, и она предложила руководству X идею стартапа по установке геотермальных тепловых насосов. «В то время я была в ужасе, потому что понятия не имела, как это сделать», — говорит она. Но ей удалось их убедить, и в апреле 2017 года на свет появилась Dandelion Energy. «А потом, после шести месяцев очень напряженной работы, пытаясь раскрутить эту компанию, я подумал: поздравляю, вы это раскрутили. Теперь ты безработный».

В прошлом система теплового насоса стоила бы до 100 000 долларов США (72 000 фунтов стерлингов) – Dandelion Energy предлагает свою продукцию общей стоимостью менее 30 000 долларов США (21 500 фунтов стерлингов), которая может быть профинансирована в течение 20 лет.

РубрикаДом