Геотермальная установка: Геотермальное отопление дома — АО Гидроинжстрой

Геотермальное отопление в Беларуси и Минске. Установка под ключ.

Как работает геотермальный тепловой насос.

«Сердцем» любой системы геотермального отопления является тепловой насос. Это своего рода аналог отопительного «котла», который непосредственно преобразует тепловую энергию, используемую для отопления дома. Но в отличие от классических систем, в тепловом насосе не происходит процессов горения. Тепло «выкачивается» из окружающего пространства (земли, водоема, воздуха) и за счет непрерывного, замкнутого фреонового цикла, диапазон рабочих температур из низкотемпературных +2… +10 С, превращается в пригодные для отопления +50… +65 С.

По своей сути «тепловой насос» — это холодильник «наоборот», где задняя горячая радиаторная решетка используется для отопления, а излишки «холода» выбрасываются в окружающее пространство.

Виды геотермальных установок и их особенности.

В зависимости от той среды, откуда тепловой насос «выкачивает» энергию, разделяют несколько типов оборудования:

Тепловой насос «Земля — Вода»

Это самый распространённый и надежный вариант устройства наружного контура для сбора рассеянного тепла.

В землю, ниже уровня промерзания, закапывается замкнутый контур из полиэтиленовой трубы. Через эту конструкцию постоянно прокачивают специальный раствор, который проходя через толщу земли нагревается до 5-6 С (ниже 1,5 метров, температура земли постоянна на протяжении всего года и составляет 7-9 градусов).

Тепловой насос «Вода — Вода»

Все аналогично по принципу «Земля – Вода», с той лишь разницей, что наружный контур помещается на дно водоема, что значительно проще и дешевле, чем закапывать его в землю. Единственная проблема – далеко не у всех людей, участок расположен вблизи водоема достаточного водоизмещения.

Тепловой насос «Воздух — Вода» и «Воздух – Воздух».

Прямым аналогом данной системы является кондиционер, работающий в режиме отопления. «Излишки холода» выдуваются в атмосферу через наружный блок. Для такой установки вообще не требуется наружный контур, соответственно монтаж в разы проще и дешевле двух первых вариантов.

Единственным, но очень большим минусом, является снижение эффективности работы установки при понижении температуры окружающего воздуха. Так при +20 С система работает с коэффициентом преобразования равным 5 (1 кВт электричества дает 5 кВт тепла), то при 0 С, К=3, а при минус 20 С, установка отключается. Поэтому наибольшее распространение, такие системы получили для отопления домов с периодическим проживанием людей (дачи, загородные дома). Либо в паре с классическим отопительным агрегатов — в этом случае достигается экономия 70-80% топлива, так как обычный котел подключается только в моменты пиковой нагрузки.

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

Связаться с нами

Связаться с нами

Преимущества геотермального отопления.

Общими преимуществами систем геотермального отопления дома являются следующие факты:

Экономичность.

Геотермальные системы отопления имеют самые низкие эксплуатационные затраты, по сравнению с любыми из существующих аналогов. Кроме обеспечения электроэнергией, данная система не требует каких то расходных материалов, проведения специального обслуживания и пр. Срок окупаемости довольно высок за счет больших первоначальных затратах, но при службе оборудования в 15-20 лет, даже промышленные тепловые насосы окупают себя минимум три раза.

Автономность.

В том случае, если ваш участок не газифицирован, то для поучения полностью автономной системы вам придется использовать либо электрическое отопление, что очень дорого в эксплуатации, либо тепловой насос. Остальные варианты, такие как: пелетные или дровяные котлы, газгольдеры, дизельное топливо и пр., требуют постоянного обслуживания и пополнения топлива.

Безопасность и отсутствие согласований МЧС.

Геотермальная установка по своей сути является холодильным агрегатом. В ней не происходят процессы горения, не выделяется угарный газ. Таким образом, нет риска пожара, нет необходимости соблюдать специальные требования МЧС, получать от них разрешения, разрабатывать и согласовывать проект подключения газа и пр.

Длительный срок службы.

Срок службы компрессора определенный заводом изготовителем – 15 лет. Срок службы геотермального контура — 80 лет. Максимально срок гарантии на оборудование – 7 лет.

Технологичность и экологичность.

Управление с телефона через интернет, программирование режимов работы, полностью автоматическое управление по датчикам наружной и внутренней температуры, отсутствие выбросов продуктов горения – это далеко не полный список возможностей современного оборудования.

Недостатки геотермального отопления.

Большие первоначальные капитальные вложения.

Хотя вложенные средства обычно окупаются за 5-7 лет за счет экономии эксплуатационных расходов, многие люди не готовы сразу выложить значительную сумму денег.

Тут сложно что-то добавить – каждый человек строящий дом, должен понимать что это инвестиции на ближайшие 20-30 лет. В этом случае срок окупаемости в пять лет является очень хорошим показателем, и по прошествии этого времени, геотермальная система отопления по сути уже будет сама приносить вам деньги, за счет сэкономленных на отоплении средств.

Территория отводимая под горизонтальный коллектор.

В том случае, если был использован наружный коллектор горизонтального типа, на всей территории (обычно 250-400 м2) где был уложен контур, невозможно осуществлять строительство, асфальтирование территории, или каким либо другим способом преграждать доступ прямого солнечного света и атмосферных осадков. Этого недостатка можно избежать используя вертикальное бурение, что несколько дороже горизонтальной закладки.

Поставка, монтаж и обслуживание тепловых насосов.

Наша компания представляет в Республике Беларусь продукцию компании Stiebel Eltron (Германия) — ведущего мирового производителя тепловых насосов, солнечных коллекторов, накопительных и буферных емкостей.

Мы являемся официальным авторизованым партнером, сервисным центром и дистрибьютором оборудования «Stiebel Eltron». Таким образом, мы можем выполнить весь комплекс работ «под ключ» и будем нести гарантийный обязательства как за монтажные работы, так и за оборудование.

Узнать цены и купить тепловые насосы в Беларуси можно в нашем офисе в Минске, либо по телефонам (044) 765-29-58; (017) 399-70-51.

Геотермальная установка

 

Полезная модель относится к энергомашиностроению и может быть использована для теплоснабжения на основе геотермальных источников. Техническим результатом является создание геотермальной установки с циркуляционной системой, обеспечивающей равномерность потока рабочей жидкости, за счет компенсации колебаний динамического уровня в продуктивной скважине и изменения приемистости в нагнетательной скважине. Технический результат достигается тем, что в циркуляционной системе геотермальной установки между продуктивной скважиной и теплообменником установлена емкость для разрыва струи, соединенная с циркуляционным насосом, при этом между теплообменником и наземным нагнетательным насосом установлен бак-гидроаккумулятор для демпфирования давления при изменении режимов работы насосов. Осуществление технического результата обеспечит равномерность и постоянную производительность подачи термального источника.

ГЕОТЕРМАЛЬНАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к энергомашиностроению и может быть использована для теплоснабжения на основе геотермальных источников.

Известно геотермальное устройство с газовой турбиной (RU 2115868, от 20.07.1998 г.), содержащее геотермальную скважину 1, теплообменник 2 для подогрева подпиточной воды за счет тепла геотермального теплоносителя, насос закачки 3, скважину закачки 4, котел-утилизатор 5, газовую турбину 6, электрогенератор 7, магистральный газопровод 8. Выход из турбины 6 соединен с котлом-утилизатором 5, а выход теплообменника для подогрева подпиточной воды за счет тепла геотермального теплоносителя-трубопроводом с входом в котел-утилизатор по сетевой воде.

Известна схема тепло- и электроснабжения г. Альтхайма (Австрия), состоящая из добычной и нагнетательной скважин, теплообменников, циркуляционного насоса (А. Б. Алхасов. Геотермальная энергетика. Проблемы, ресурсы, технологии, Москва, Физматлит, 2008, с. 228).

Известна и наиболее близка по технической сущности система геотермального теплоснабжения, состоящая из добычной и нагнетательной скважин, теплообменников, вторичного контура в виде обогреваемой системы с насосом, нагнетательного насоса. (Плачкова С.Г., Плачков И.В., Дунаевская Н.И. и др., «Энергетика: история, настоящее и будущее», 2012-2013, Книга 5. «Электроэнергетика и охрана окружающей среды. Функционирование энергетики в современном мире», Рис. 2.29 — Прилагается, интернет-ссылка: )

Недостатком всех этих решений является то, что схемы не предусматривают возможности равномерной работы циркуляционной системы при колебаниях динамического уровня рабочего флюида в добычной скважине, и приемистости — в нагнетательной.

Техническим результатом является создание геотермальной установки с циркуляционной системой, обеспечивающей равномерность потока рабочей жидкости, за счет компенсации колебаний динамического уровня в продуктивной скважине и изменения приемистости в нагнетательной скважине.

продуктивной скважине и изменения приемистости в нагнетательной скважине.

Технический результат достигается тем, что в циркуляционной системе геотермальной установки между продуктивной скважиной и теплообменником установлена емкость для разрыва струи, соединенная с циркуляционным насосом, при этом между теплообменником и наземным нагнетательным насосом установлен бак-гидроаккумулятор для демпфирования давления при изменении режимов работы насосов.

На фиг. 1 показан принцип работы заявленного решения, где термальная вода с температурой от 75 до 98°С из продуктивной скважины 1 вертикального типа поступает с помощью погружного скважинного насоса 2 в емкость для разрыва струи 3, из которой циркуляционным насосом 4 подается на теплообменник 5; к теплообменнику 5 с обратной стороны подключен вторичный контур 6, с помощью которого тепло доставляется непосредственно потребителю; охлажденная до 50-55°С термальная вода из теплообменника подается через бак-гидроаккумулятор 7 на наземный нагнетательный насос 8 для обратной закачки в нагнетательную скважину 9.

В зависимости от условий и срока эксплуатации в продуктивной скважине могут периодически наблюдаться колебания динамического уровня термальной воды. Для сглаживания таких колебаний между продуктивной скважиной и теплообменником установлена емкость для разрыва струи, размер которой рассчитывается от объема добываемой термальной воды.

Для подачи рабочей жидкости в теплообменник после емкости установлен циркуляционный насос. Для устранения кавитации насоса емкость для разрыва струи монтируется на определенной высоте, рассчитываемой в зависимости от величины кавитационного запаса применяемого насоса.

Бак-гидроаккумулятор 7, установленный после теплообменника, выполняет функции демпфирования давления при изменении режимов работы циркуляционного и нагнетательного насосов, и представляет собой мембранный расширительный бак с предустановленным давлением регулирования и рассчитанной емкостью для обеспечения демпфирования колебаний

Геотермальная установка, содержащая циркуляционную систему, состоящую из продуктивной скважины с погружным скважинным насосом для добычи термальной воды, теплообменника, нагнетательной скважины с наземным нагнетательным насосом, и вторичный контур, отличающаяся тем, что в циркуляционной системе между продуктивной скважиной и теплообменником установлена емкость для разрыва струи, соединенная с циркуляционным насосом, при этом между теплообменником и наземным нагнетательным насосом установлен бак-гидроаккумулятор для демпфирования давления.

РИСУНКИ

Геотермальное отопление, монтаж и установка геотермального отопления под ключ, цены на установку геотермального отопления

1 Преимущества геотермального отопления

2 Особенности геотермального отопления

3 Процесс обустройства геотермального отопления под ключ

4 Видео по горизонтальному теплообменнику

5 Цена геотермального отопления под ключ

Геотермальное отопление дома — это, почти неограниченный бесплатный ресурс, в возможностях которого находится отопления вашего частного дома, обогрев воды и кондиционирование, работа системы не зависит от сезона, наклона участка и окружающей температуры воздуха.

Благодаря новым технологиям, которые аккумулируют в себе тепло и доставляют его для пользователей, затраты на обслуживание и установку системы геотермального отопления не столь значительны, по сравнению с расходом газа и электричества для отопления помещений в долгосрочной перспективе, учитывая нынешние высокие тарифы на эти блага цивилизации.

Преимущества геотермального отопления

Особенности геотермального отопления

Геотермальный тепловой насос работает за таким же принципом как холодильник или кондиционер – перенаправляя и аккумулируя тепловую энергию с одного места в другое. При низкой температуре окружающей среды он берёт тепло из земли для обогрева жилых строений, в летний период, наоборот, отдает тепло таким образом охлаждая дом.
Это самая упрощённая схема того, как работает тепловой насос. Если Вам нужно больше информации о том как работает такой насос и почему это самый эффективный вид отопления — переходите по ссылке.

Процесс обустройства геотермального отопления под ключ

Геотермальное отопление отличается сложностью и большим количеством нюансов, лучшим вариантом будет довериться одной компании которая возьмет весь комплекс работ под ключ.

Наши специалисты в начале работ определяют мощность теплового насоса которым будем отапливать дом. Мощность насоса считают, исходя из теплопотерь дома в самый холодный день зимы + расходы на горячую воду и запас мощности 20%. Далее нужно определиться откуда будем брать тепло из верхних слоев используя горизонтальный контур или вертикальный делая скважины. Определившись с контуром, после идет прокладка теплотрассы, земляные-буровые работы установка и подключение контура к тепловому насосу. Наши специалисты бесплатно сделают все необходимые просчёты и подберут оборудование, для этого лишь нужно заполнить .

Горизонтальный теплообменник

Контур или тепловой обменник — это трубы по которым циркулирует НЕ замерзающая жидкость, которая забирает тепло из почвы и передает его в систему отопления через тепловой насос.
При установке горизонтального теплообменника снимается верхний слой почвы на глубину 1,5 метра. Площадь участка работ будет зависеть от количества тепла необходимого для отопления Вашего дома. Для примера и простоты просчетов возьмем тепловой насос мощностью 10 кВт = 10000 Вт. Теплоемкость почвы на глубине 1,5 метра составляет 20 Вт с метра. Узнаем длину контура поделив мощность насоса на количество тепла с метра 10000 Вт / 20 Вт = 500 метров трубы, но лучше брать с запасом тогда получится 600 м или 6 соток.
Преимуществом данной системы является стоимость работ, которая несколько ниже, чем при установке вертикального теплообменника. Если дом уже жилой такой вариант вряд ли для Вас подойдет. На практике не всегда есть площадь для земляных работ и желание разрушать ландшафт.

Вертикальный теплообменник

Остановив выбор на вертикальном контуре, Вы выбрали самый популярный вариант геотермального отопления. В данном случае имеем дело с бурением скважин. После выполнения скважины внутрь опускается теплообменник U образной формы. В конце все скважины соединяются в коллекторе и подключаются к дому.
Теплосъём с одного метра скважины 50 Вт, что намного выше чем при горизонтальном контуре. Разница заключается в обводненности грунта, при бурении мы проходим водоносные горизонты, а вода обладает хорошей теплопроводностью. Воспользуемся нашим старым примером с мощностью теплового насоса 10кВт или 10 000Вт / 50 Вт = 200 погонных метров нам понадобится для получения такого же объема тепла, как и при горизонтальном контуре.

Из недостатков можно указать стоимость, которая будет немного выше чем при горизонтальном контуре, но не на много. Наша компания профильно занимается бурением скважин. Цена такой скважины может достигать до 50% от стоимости обычной скважины. При бурении под геотермальное отопление мы используем намного меньшие диаметры и редко применяем обсаднии трубы, что значительно удешевляет стоимость работ.
К плюсам вертикального контура можно отнести, низкое количество земельных работ, незначительное изменение ландшафта участка и высокую скорость выполнения работ.

Видео по горизонтальному теплообменнику

На видео продемонстрировано основные моменты в создании вертикального теплообменника с помощью бурения скважин под тепловой насос.

Бурение производилось малогабаритной установкой, в наличии также большая техника. Диаметр бурение 160 мм. Под зонд использували полиэтиленовою трубу.  Показали как происходит пайка зонда. В конце сделали монтаж зонда и затампонировали пищанобитоной смесью. Зонды консервируются до следующего этапа.

В  итоге было пробурено 12 скважин на общую глубину 456 метров. Вся работа забрала 7 дней. Ландшафт участка не пострадал и стоимость скважин получилась не большой за счёт применения малогабаритной установки.

Цена геотермального отопления под ключ

Первоначальные факторы влияющие на цену, размер дома, его теплопотери, и пиковые температуры зимой. Влияют на цену дополнительные опции, например, ГВС потребуют дополнительной мощности. Большая часть стоимости зависит от теплового насоса. На рынке представлены различные модели от брендовых европейский к украинским аналогам. Мы работаем со всеми вариантами, по всей Украине и выполняем работу под ключ. Важно подчеркнуть, что максимальная эффективность работы геотермального отопления достигается использованием фанкойлов, теплых полов и стен. Исходя из параметров Вашего дома и дополнительных данных мы бесплатно проконсультируем и посчитаем, точную стоимость геотермального отопления.

Стоимость геотермального отопления с тепловым насосом

Геотермальное отопление не дешевое удовольствие, но это выгодная долгосрочная инвестиция, которая работает на Вас независимо от внешних обстоятельств. Современное отопление позволяет экономить средства с 1-го запуска системы до 80%. Проконсультироватся по поводу экономии и задать вопросы. Вы можете связавшись с нашими специалистами.

Заказ системы геотермального отопления в частный дом

Пользуясь безупречной деловой репутацией, компания Юрский горизонт с 2008 года работает в Киеве и других регионах. Если вами планируется переход на геотермальное отопление дома, позвоните или оставьте на сайте онлайн заявку. Наши специалисты возьмут на себя ответственность, на профессиональном уровне комплексно выполнят полный объем работ, начиная от проектирования, заканчивая запуском геотермальной системы отопления в эксплуатацию. С заказчиками в индивидуальном порядке согласовывается стоимость услуг, составляется двухсторонний договор, по которому в рамках долгосрочной гарантии предоставляется техподдержка.

Сообщение

Установка геотермального отопления, заказать монтаж геотермального отопления в Перми недорого

Компания «Эксперт Тепла» предлагает монтаж геотермального отопления домов «под ключ» по лучшей стоимости в Перми. Все работы, начиная от разработки проекта, заканчивая установкой системы и постгарантийным обслуживанием, выполняются опытными инженерами с учетом действующих требований СНиП и СанПиН. Работая по новейшим технологиям, мы обеспечили недорогим теплом свыше 300 объектов, среди которых частные дома, административные здания, складские помещения, туристические базы.

Принцип действия геотермальной системы

Геотермальное отопление – альтернативный способ обогрева домов за счет тепла, извлекаемого из земли или воды. Система состоит из нескольких компонентов:

• магистральный трубопровод.
• геотермальный насос;
• отопительная система с радиаторами.

Тепловая энергия поглощается теплоносителем трубопровода, расположенным во внешнем зонде, который затем подается в пластинчатый теплообменник. Под его действием нагревается сжатый хладагент и переходит в парообразное состояние, после чего направляется в компрессор, где вновь сжимается до жидкого состояния. Горячий хладагент поступает в другой теплообменник, где нагревает воду системы отопления. Экономический эффект геотермальной установки высок: нужна лишь электроэнергия для функционирования компрессора! Обычно, затраты не превышают 20% от себестоимости получаемой на выходе тепловой энергии.

Преимущества геотермальной системы отопления

Обогрев домов энергией земли – инновационное направление в области теплоэнергетики, плюсы которого успели оценить сотни наших клиентов:

1. Энергоэффективность. Грамотный подбор и монтаж теплового насоса обеспечивает КПД геотермальной системы отопления до 500%! Причем показатель производительности не зависит от времени года и погодных условий.
2. Долгий срок службы. Геотермальная установка способна прослужить до 30 лет, не требуя сервисного обслуживания. При необходимости изношенные детали без труда меняются.
3. Экологичность. Работая за счет природной энергии, геотермальный контур не потребляет топлива, поэтому не образует вредных выбросов и не нуждается в установке дополнительной вентиляции.

Геотермальный теплообменник способен работать как на обогрев, так на охлаждение зданий. Во время летней жары можно включить обратный режим: тепло будет уходить в землю, тем самым охлаждая комнаты. Геотермальный контур превосходно комбинируется с «теплым полом», обеспечивая равномерный нагрев всей его поверхности. Такое сочетание подходит для больших коттеджей площадью от 100 кв. метров, позволяя снижать расходы на обогрев помещений в 2-3 раза. В этом случае стоимость геотермального отопления увеличивается, но денежные вложения, учитывая постоянное повышение цен на энергоносители, окупаются через несколько лет.

Геотермальное отопление дома в Перми

Наша компания специализируется на установке геотермального отопления дома «под ключ» двумя способами:

1. Горизонтальная укладка

   Трубопровод размещается под землей в горизонтальном положении на уровне более низком, чем глубина промерзания грунта. Горизонтальный теплообменник имеет достаточно простую конструкцию, но его монтаж требует больших площадей. В зависимости от мощности теплового насоса, длина внешнего геотермального контура может достигать 400-500 метров. Поэтому его обустройство экономически не выгодно на маленьких участках и на территориях, где растет большое количество деревьев (трубы в контуре должны находиться на расстоянии 1,5 метров до ближайшего дерева). В этом случае приходится прибегать к многоуровневой закладке труб в несколько рядов, располагая их, на высоте 70-100 см друг от друга.

2. Вертикальная укладка

   Вертикальный теплообменник предполагает размещение геотермального контура в скважине глубиной 50-200 метров. Он получается более компактным и эффективным, поскольку грунт на больших глубинах круглогодично сохраняет температуру 10-12 градусов. Однако его обустройство выходит более дорогим из-за затрат на бурение скважин, оплату бурильного оборудования и труда профильных специалистов. Вертикальный контур все же имеет существенный плюс – не требует больших площадок, позволяет сохранить ландшафт загородного участка вместе с возведенными на нем хозяйственными постройками.

Стоимость геотермального отопления «под ключ»

Итоговые расходы на установку геотермального отопления дома определяются на предварительном этапе и включают:

• бурение скважин;
• изготовление геозондов;
• прокладку траншей;
• опрессовку и установку геозондов;
• сборку коллектора;
• обвязку внутреннего контура;
• обустройства котла;
• монтаж насосной группы.

В расчет входят затраты на покупку геотермального насоса с полипропиленовыми трубами, запорно-регулирующей арматурой, расходными материалами для обвязки, теплоносителем (тосолом или антифризом). Подбор нужного оборудования проводится с учетом объема обогреваемых помещений, степени утепления коттеджа, среднестатистических температур климатической зоны. Наши сотрудники помогут выбрать надежные материалы и комплектующие, способные прослужить не один десяток лет.

Как мы работаем

Наша компания в максимально сжатые сроки устанавливает геотермальное отопление домов «под ключ», соблюдая ряд этапов:

1. Выезд эксперта по адресу. Инженер на месте возьмет пробу грунта, определит особенности местности, предложит оптимальный вариант теплообменника.
2. Заключение договора. Перед его подписанием с заказчиком обговаривается объем работ, рассчитывается итоговая сумма заказа, которая в дальнейшем остается неизменной.
3. Монтажные работы. Установка и обустройство геотермальной системы отопления проводится опытными сотрудниками по действующим стандартам безопасности.
4. Пуско-наладка. Перед сдачей проекта выполняется пробный запуск, если выявляются недостатки, осуществляется ручная настройка узлов.
5. Подписка акта о сдаче. Подготовленный к эксплуатации геотермальный контур проверяется, затем запускается в присутствии заказчика. По окончании работ подписывается акт о сдаче.

Интересует стоимость геотермального отопления? Оставьте заявку на сайте, заполнив онлайн-форму, – наш сотрудник вышлет предварительные расчеты на вашу электронную почту.

Геотермальная система отопления дома — принцип устройства — Вентиляция, кондиционирование и отопление

Геотермальное отопление дома работает практически вопреки закону сохранения энергии. Расходуя несколько киловатт электричества, поглощаемого геотермальной установкой, вы получаете десятки киловатт тепла.

Секрет энергетической аномалии кроется в устройстве геотермальной станции и самом принципе работы подобного оборудования.

Коттедж обогревается геотермальной станцией

Как работает геотермальная станция?

Вы берете тепло у незамерзающей зимой среды и транспортируете его к расположенному в доме аккумулятору, который отдает полученные калории в разводку системы отопления.

В качестве энергетического донора можно использовать следующие среды:

• Расположенный ниже точки промерзания грунт – его температура не опускается ниже 2-3 °C.
• Придонный слой воды в искусственном или естественном водоеме – при достаточной глубине водоема температура у дна не опускается ниже 3-4 °C.
• Заглубленная в землю канализационная сеть – температура этой среды равна 4-7 °C.

В качестве «транспортного средства», доставляющего тепло грунта, воды или стоков в дом, используется тепловой насос – электроприбор, трансформирующий в тепло энергию испарения и конденсации хладагента.

При этом используется следующая схема работы:

• Насос продавливает жидкий хладагент к энергетическому донору – в землю, под  воду, в канализацию.
• Нагретая выше 0 °C среда «кипятит» поступившую порцию хладагента, отдавая ему свою энергию.
• Газообразный хладагент «влетает» к тепловому аккумулятору и конденсируется под действием давления теплового насоса.
• Выделяемая в процессе трансформации пара в  жидкость энергия поглощается тепловым аккумулятором.
• Жидкий хладагент стекает по трубам к донору, и весь процесс повторяется с самого начала.

Причем, опираясь на принцип геотермального отопления, вы можете накопить до 3-5 кВт тепловой энергии с каждого «электрического» киловатта.

Накопивший тепло аккумулятор отдает запасы энергии теплоносителю системы отопления дома, который циркулирует встроенному в аккумулятор теплообменнику.

Как устроена типовая геотермальная система отопления?

Такая система состоит из следующих конструкционных элементов:

• Первичного контура, собранного из погруженных  в землю, воду или канализацию полиэтиленовых труб, по которым циркулирует насыщенный соляной раствор. Основная задача первичного контура – аккумулирование тепла от энергетического донора.
• Погруженного в донорскую среду испарителя, омываемого соляным раствором из первичного контура. Превращение жидкого хладагента в пар происходит именно в испарителе.
• Расположенного в доме конденсатора, в котором происходит сгущение парообразного хладагента до жидкого состояния.
• Напорного и обратного трубопровода, соединяющего конденсатор с испарителем.
• Напорного узла – насоса, побуждающего циркуляцию хладагента в трубопроводе.
• Теплового аккумулятора – емкости с водой или маслом, в которую встраивают конденсатор с хладагентом и теплообменник с теплоносителем системы отопления.

Принцип работы геотермального насоса

При этом циркуляцию соляного раствора в первичном контуре обеспечивает отдельный напорный узел, погруженный в донорскую среду совместно с полиэтиленовым трубопроводом.

Вертикальный и горизонтальный первичный контур – что лучше?

Фактическая производительность, которую демонстрирует типовая установка геотермального отопления, зависит от двух параметров: температуры донорской среды и площади первичного контура. Поэтому, не имея возможности повлиять на первый параметр, проектировщики подобных систем регулируют их производительность за счет габаритов и объема первичного контура.

В итоге все разногласия относительно ориентации такого контура в пространстве сводятся к спору о возможности или невозможности поместить определенный метраж труб на определенной площади. Ведь первичный контур придется закапывать в землю или погружать в воду.

То есть владельцы небольших участков все равно предпочтут вертикальный первичный контур горизонтальной системе, поскольку последняя на их площадке просто не поместится.

Собственники более габаритных участков могут выбирать между горизонтальной или вертикальной схемой укладки, апеллируя не только к размерам котлована под обустройство первичного контура, но и простоте реализации запланированных земляных работ. Ведь длинная горизонтальная траншея роется быстрее, чем глубокий вертикальный колодец, обустройство которого требует существенных трудозатрат и материальных вложений.

Геотермальные тепловые насосы для отопления – обзор популярных моделей

К наиболее популярным на сегодняшний день моделям тепловых насосов относятся следующие установки:

Тепловий насос geoTHERM VWS 61/2

geoTHERM VWS 61/2 – насос геотермального отопления типа «грунт-вода», изготовленный компанией Vaillant.

• Тепловая мощность такого агрегата – 5,9 кВт,
• Энергопотребление – всего 1,4 кВт.
• С помощью подобного оборудования можно отопить дом на 50-60 квадратных метров по цене освещения такого же жилища.
• Стоимость агрегата – до 7000 $

Тепловий насос geoTHERM VWW 220/2

geoTHERM VWW 220/2 – геотермальный агрегат компании Vaillant, работающий по принципу «вода-вода».

• На обогрев жилища расходуется энергия незамерзающего водоема или скопления грунтовых вод.
• Тепловая мощность насоса – 30 кВт.
• Энергопотребление – 5,8 кВт.
• С помощью VWW 220/2 вы можете обогреть жилище площадью до 300 квадратов.
• Стоимость насоса – 15-15,5 тысяч долларов США.

Тепловий насос HOTJET 20 W

HOTJET 20 W – тепловой насос типа «вода-вода», работающий в качестве теплогенерирующего и охлаждающего агрегата.

• Тепловая мощность – 21,5 кВт на нагрев и 16,5 кВт на охлаждение.
• Расход энергии – до 3,7 кВт.
• Подключается к промышленной электросети.
• Совместим с воздушным отоплением, как источник тепловой энергии для фанкойла.
• Стоимость – 6000-6500 $.

Тепловий насос Cooper&Hunter GRS-CQ12Pd/Na-K

Cooper&Hunter GRS-CQ12Pd/Na-K – тепловой насос мощностью 12/14 кВт (нагрев/охлаждение).

• Интересен наличием блока косвенного нагрева для системы горячего водоснабжения.
• Причем в максимальном режиме потребления такая установка расходует не более 3,5 кВт.
• Стоимость геотермального отопления, охлаждения и горячего водоснабжения, реализованного на базе такого насоса – от 5000 долларов США.

Что такое геотермальная электростанция и как работает?

Геотермальная энергия — это вид возобновляемой энергии, который позволяет использовать тепло недр Земли для обогрева зданий и получения горячей воды более экологичным способом. Это один из малоизвестных возобновляемых источников, но его результаты очень замечательны.

Эта энергия Его нужно генерировать на геотермальной установке, но что такое геотермальная установка и как она работает?

Индекс

• 1 Геотермальная электростанция
• 2 Геотермальные энергоресурсы
• 3 Как работает геотермальная электростанция?
  • 3.1 Геотермальное поле
  • 3.2 Процесс генерации
• 4 Типы геотермальных электростанций
  • 4.1 Установки сухого пара
  • 4.2 Паровые установки мгновенного действия
  • 4. 3 Центры двоичного цикла

Геотермальная электростанция

Геотермальная электростанция — это объект, на котором тепло извлекается из Земли для производства возобновляемой энергии. Выбросы углекислого газа в атмосферу при производстве этого вида энергии в среднем составляют около 45 г. Этот составляет менее 5% выбросов соответствует установкам, сжигающим ископаемое топливо, поэтому его можно считать чистой энергией.

Крупнейшими производителями геотермальной энергии в мире являются США, Филиппины и Индонезия. Необходимо принять во внимание, что геотермальная энергия, хотя и возобновляемая, представляет собой ограниченную энергию. Он ограничен не потому, что тепло Земли будет исчерпано (далеко не так), но оно может быть эффективно извлечено только в некоторых частях планеты, где земная тепловая активность более сильна. Речь идет о тех «горячих точках», где на единицу площади можно извлечь больше энергии.

Поскольку знания о геотермальной энергии не очень развиты, Ассоциация геотермальной энергии считает, что они только используются. в настоящее время 6,5% мирового потенциала этой энергии.

Геотермальные энергоресурсы

Поскольку земная кора действует как изолирующий слой, для получения геотермальной энергии землю необходимо проткнуть трубами, магмой или водой. Это позволяет производить выбросы внутрь и улавливать их через геотермальные электростанции.

Производство геотермальной электроэнергии требует высоких температур это может происходить только из самых глубоких уголков земли. Чтобы не терять тепло во время транспортировки на завод, необходимо построить магматические каналы, районы горячих источников, гидротермальную циркуляцию, колодцы или их комбинацию.

Количество ресурсов, доступных из этого вида энергии он увеличивается с глубиной сверления и приближением к краям пластин. В этих местах геотермальная активность выше, поэтому полезного тепла больше.

Как работает геотермальная электростанция?

Работа геотермальной электростанции основана на довольно сложной операции, которая работает в система поле-растение. То есть энергия извлекается из недр Земли и переносится на завод, где вырабатывается электричество.

Геотермальное поле

Геотермальное поле, на котором вы работаете, соответствует площади суши. с более высоким геотермическим градиентом, чем обычно. То есть большее повышение температуры на глубине. Эта область с более высоким геотермическим градиентом обычно возникает из-за наличия водоносного горизонта, ограниченного горячей водой, который накапливается и ограничивается непроницаемым слоем, сохраняющим все тепло и давление. Он известен как геотермальный резервуар, и именно отсюда извлекается тепло для выработки электроэнергии.

На этих геотермальных полях расположены скважины для отбора геотермального тепла, которые соединяются с электростанцией. Пар отводится по сети труб и направляется на завод, где тепловая энергия пара преобразуется в механическую, а затем в электрическую.

Процесс генерации

Процесс генерации начинается с извлечения пароводяной смеси из геотермального резервуара. Попадая на завод, пар отделяется от геотермальной воды с помощью оборудования. называется циклонным сепаратором. Когда пар извлекается, вода снова возвращается на поверхность в резервуар для повторного нагрева (следовательно, это возобновляемый источник).

Отобранный пар направляется в установку и приводит в действие турбину, ротор которой вращается примерно со скоростью 3 оборотов в минуту, который, в свою очередь, приводит в действие генератор, где трение с электромагнитным полем преобразует механическую энергию в электрическую. Из генератора выходит 13800 вольт, которые при переходе на трансформаторы, они преобразованы в 115000 XNUMX вольт. Эта энергия вводится в высоковольтные линии электропередачи для отправки на подстанции, а оттуда в остальные дома, фабрики, школы и больницы.

Геотермальный пар повторно конденсируется и повторно закачивается в недра после поворота турбины. Этот процесс позволяет снова нагреть воду в геотермальном резервуаре и делает его источником возобновляемой энергии, поскольку при повторном нагреве она превратится в пар и снова включит турбину. При этом можно сказать, что геотермальная энергия это чистая, циклическая, возобновляемая и устойчивая энергия, поскольку при повторной инжекции восстанавливается ресурс, с помощью которого вырабатывается энергия. Если бы отделенная вода и конденсированный пар не были повторно закачаны в геотермальный резервуар, это не считалось бы возобновляемой энергией, поскольку после того, как ресурсы были исчерпаны, больше нельзя было бы извлечь пар.

Типы геотермальных электростанций

Есть три типа геотермальных электростанций.

Установки сухого пара

Эти панели имеют более простой и старый дизайн. Это те, которые используют пар непосредственно при температуре около 150 градусов и более для привода турбины и выработки электроэнергии.

Паровые установки мгновенного действия

Эти установки работают, поднимая горячую воду под высоким давлением через колодцы и направляя ее в резервуары низкого давления. При понижении давления часть воды испаряется и отделяется от жидкости, приводя в движение турбину. Как и в других случаях, избыточная жидкая вода и конденсированный пар возвращаются в резервуар.

Центры двоичного цикла

Они самые современные и могут работать при температурах жидкости. всего 57 градусов. Вода умеренно горячая и проходит вместе с другой жидкостью, температура кипения которой намного ниже, чем у воды. Таким образом, когда он вступает в контакт с водой, даже при температуре всего 57 градусов, он испаряется и может использоваться для вращения турбин.

Обладая этой информацией, нет никаких сомнений в работе геотермальной электростанции.

Как работает тепловое отопление? Мы говорим вам:

Теме статьи:

Геотермальное отопление

Геотермальные электростанции — Энергетическое образование

Энергетическое образование

Меню навигации

ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ

Поиск

Рис. 1. Геотермальная электростанция (обратный пар, комбинированный цикл) в Исландии. ^[1]

Геотермальные электростанции используются для выработки электроэнергии за счет использования геотермальной энергии (внутренней тепловой энергии Земли). По сути, они работают так же, как угольная или атомная электростанция, главное отличие заключается в источнике тепла. Геотермальное тепло Земли заменяет котел угольной электростанции или реактор атомной электростанции. ^[2] Щелкните здесь, чтобы узнать, как производится это тепло.

Горячая вода или пар извлекаются из земли через серию скважин и питают электростанцию. В большинстве геотермальных установок вода, извлеченная из-под земли, возвращается обратно в недра. Скорость используемой воды часто превышает скорость возврата воды, поэтому, как правило, необходимы запасы подпиточной воды.

Типы

Существует 3 основных типа геотермальных электростанций, причем наиболее распространенным является мгновенный цикл. Выбор установки зависит от того, сколько геотермальной энергии доступно и насколько горячий ресурс. Чем горячее ресурс, чем меньше жидкости нужно вытекать из земли, чтобы воспользоваться им, тем он полезнее. Некоторые детали каждого завода можно увидеть ниже: ^[3]

Сухие паровые установки

Рис. 2. Одна из 22 сухих паровых установок в Гейзерс в Калифорнии. ^[4]

В этих установках используется сухой пар, который естественным образом вырабатывается в земле. Этот пар проходит от добывающей скважины на поверхность и через турбину, а после передачи своей энергии турбине конденсируется и выбрасывается обратно в землю. Эти типы являются самыми старыми типами геотермальных электростанций, первая из них была построена еще в 1904 в Италии. ^[3] Поскольку этот тип электростанции требует самых высоких температур, их можно использовать только там, где температура под землей достаточно высока, но для этого типа требуется наименьший поток жидкости.

Сухие паровые установки Гейзерс в северной Калифорнии, впервые пробуренные в 1924 году, являются крупнейшим геотермальным источником электроэнергии. На пике своего производства в конце 1980-х годов они производили колоссальные 2 ГВт электроэнергии, что эквивалентно мощности двух крупных угольных или атомных электростанций. ^[2] Однако из-за высоких темпов извлечения мощность с тех пор снизилась до 1,5 ГВт мощности, при средней мощности менее 1 ГВт. ^[2]

Паровые установки мгновенного испарения

Эти типы являются наиболее распространенными из-за отсутствия природного высококачественного пара. ^[2] В этом методе температура воды должна быть выше 180°C, и под собственным давлением она течет вверх через колодец. Это более низкая температура, чем у установок сухого пара. По мере снижения его давления часть воды «вспыхивает» в пар, который проходит через секцию турбины. Оставшаяся вода, которая не превратилась в пар, возвращается обратно в колодец, а также может использоваться для отопления. Стоимость этих систем повышена за счет более сложных деталей, однако они по-прежнему могут конкурировать с обычными источниками питания.

Нажмите здесь, чтобы совершить интерактивную экскурсию по электро- и теплоцентрали мгновенного цикла от Orkuveita Reykjavikur (энергетическая компания в Рейкьявике).

Электростанции с бинарным циклом

Ожидается, что в будущем бинарные электростанции станут наиболее часто используемым типом геотермальных электростанций, поскольку геотермальная энергия начинает использоваться за пределами известных горячих точек. ^[3] Это связано с тем, что установки с бинарным циклом могут использовать воду с более низкой температурой, чем установки двух других типов. Они используют вторичный контур (отсюда и название «бинарный»), который содержит жидкость с низкой температурой кипения, такую ​​как пентан или бутан. Вода из скважины проходит через теплообменник, который передает свое тепло этой жидкости, которая испаряется из-за низкой температуры кипения. Затем он проходит через турбину, выполняя ту же задачу, что и пар. ^[5]

Ссылки

2. ↑ ^{2.0 2.1 2.2 2.3} Р. Вольфсон, «Геотермальные ресурсы» в Energy, Environment, and Climate , 2nd ed., New York, NY: W.W. Нортон и компания, 2012, гл. 8, стр. 204-218
3. ↑ ^{3,0 3.1 3.2} Энергоэффективность и возобновляемые источники энергии – Геотермальная энергия – производство электроэнергии. (28 августа 2017 г.). Типы геотермальных электростанций [онлайн], доступно: https://energy.gov/eere/geothermal/electricity-generation
4. ↑ Wikimedia Commons [в сети], доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/6b/Sonoma_Plant_at_The_Geysers_4778.png
5. ↑ Г. Бойл. Возобновляемая энергия: энергия для устойчивого будущего , 2-е изд. Оксфорд, Великобритания: Издательство Оксфордского университета, 2004.
6. ↑ Wikimedia Commons [в сети], доступно: https://commons. wikimedia.org/wiki/File:Diagram_VaporDominatedGeothermal_inturperated_version.svg#/media/File:Diagram_VaporDominatedGeothermal_inturperated_version.svg
7. ↑ Wikimedia Commons [в сети], доступно: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Diagram_HotWaterGeothermal_inturperated_version.svg#/media/File:Diagram_HotWaterGeothermal_inturperated_version.svg
8. ↑ Wikimedia Commons [в сети], доступно: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Geothermal_Binary_System.svg#/media/File:Geothermal_Binary_System.svg

Геотермальная энергия | Национальное географическое общество

Геотермальная энергия — это тепло, которое вырабатывается внутри Земли. ( Geo  означает «земля», а Thermal  означает «тепло» на греческом языке.) Это возобновляемый ресурс, который можно собирать для использования человеком.

Примерно на 2900 километров (1800 миль) ниже земной коры или поверхности находится самая горячая часть нашей планеты: ядро. Небольшая часть тепла ядра исходит от трения и гравитационного притяжения, образовавшихся при создании Земли более 4 миллиардов лет назад. Однако подавляющее большинство тепла Земли постоянно генерируется в результате распада радиоактивных изотопов, таких как калий-40 и торий-232.

Изотопы — это формы элемента, которые имеют другое количество нейтронов, чем обычные версии атома элемента.

Калий, например, имеет 20 нейтронов в ядре. Однако калий-40 имеет 21 нейтрон. Когда калий-40 распадается, его ядро ​​изменяется, испуская огромное количество энергии (излучение). Калий-40 чаще всего распадается на изотопы кальция (кальций-40) и аргона (аргон-40).

Радиоактивный распад — это непрерывный процесс в ядре. Температура там поднимается до более чем 5000° по Цельсию (около 9000° по Фаренгейту). Тепло от ядра постоянно излучается наружу и нагревает породы, воду, газ и другой геологический материал.

Температура Земли повышается с глубиной от поверхности к ядру. Это постепенное изменение температуры известно как геотермический градиент. В большинстве частей мира геотермический градиент составляет около 25°C на 1 километр глубины (1°F на 77 футов глубины).

Если подземные горные породы нагреть примерно до 700-1300°C (1300-2400°F), они могут превратиться в магму. Магма – это расплавленная (частично расплавленная) горная порода, пронизанная газом и пузырьками газа. Магма существует в мантии и нижних слоях коры и иногда выливается на поверхность в виде лавы.

Магма нагревает близлежащие скалы и подземные водоносы. Горячая вода может выбрасываться через гейзеры, горячие источники, паровые жерла, подводные гидротермальные жерла и грязевые котлы.

Все это источники геотермальной энергии. Их тепло можно улавливать и использовать непосредственно для обогрева, или их пар можно использовать для выработки электричества. Геотермальную энергию можно использовать для обогрева зданий, парковок и тротуаров.

Большая часть геотермальной энергии Земли не выходит наружу в виде магмы, воды или пара. Он остается в мантии, медленно излучаясь наружу и собираясь в виде очагов высокой температуры. Получить доступ к этому сухому геотермальному теплу можно путем бурения и обогащения закачкой воды для создания пара.

Многие страны разработали методы использования геотермальной энергии. Различные виды геотермальной энергии доступны в разных частях мира. В Исландии обильные источники горячих, легкодоступных подземных вод позволяют большинству людей полагаться на геотермальные источники как на безопасный, надежный и недорогой источник энергии. Другие страны, такие как США, должны бурить скважины для получения геотермальной энергии с большими затратами.

Сбор геотермальной энергии: отопление и охлаждение

Низкотемпературная геотермальная энергия
Практически в любой точке мира можно получить доступ к геотермальному теплу и сразу же использовать его в качестве источника тепла. Эта тепловая энергия называется низкотемпературной геотермальной энергией. Низкотемпературная геотермальная энергия получается из очагов тепла около 150° C (302° F). Большинство очагов низкотемпературной геотермальной энергии находятся всего в нескольких метрах под землей.

Низкотемпературная геотермальная энергия может использоваться для обогрева теплиц, домов, рыбных хозяйств и промышленных процессов. Низкотемпературная энергия наиболее эффективна при использовании для отопления, хотя иногда ее можно использовать для выработки электроэнергии.

Люди уже давно используют этот тип геотермальной энергии для строительства, комфорта, лечения и приготовления пищи. Археологические данные показывают, что 10 000 лет назад группы коренных американцев собирались вокруг природных горячих источников, чтобы восстановить силы или укрыться от конфликта. В третьем веке до нашей эры ученые и лидеры грелись в горячем источнике, питаемом каменным бассейном недалеко от горы Лишань в центральном Китае. Один из самых известных курортов с горячими источниками находится в английском городе Бат с соответствующим названием. Начав строительство примерно в 60 г. н.э., римские завоеватели построили сложную систему парных и бассейнов, используя тепло из неглубоких очагов низкотемпературной геотермальной энергии.

Горячие источники Шод-Эг во Франции служат источником дохода и энергии для города с 1300-х годов. Туристы стекаются в город из-за его элитных курортов. Низкотемпературная геотермальная энергия также обеспечивает теплом дома и предприятия.

Соединенные Штаты открыли свою первую геотермальную систему централизованного теплоснабжения в 1892 году в Бойсе, штат Айдахо. Эта система до сих пор обеспечивает теплом около 450 домов.

Геотермальная энергия совместного производства
Технология совместного производства геотермальной энергии зависит от других источников энергии. Эта форма геотермальной энергии использует воду, которая нагревается в качестве побочного продукта в нефтяных и газовых скважинах.

В Соединенных Штатах ежегодно в качестве побочного продукта производится около 25 миллиардов баррелей горячей воды. Раньше эту горячую воду просто выбрасывали. Недавно он был признан потенциальным источником еще большего количества энергии: его пар можно использовать для выработки электроэнергии, которая будет сразу же использована или продана в сеть.

Один из первых проектов совместного производства геотермальной энергии был инициирован в Центре испытаний нефтяных месторождений Роки-Маунтин в американском штате Вайоминг.

Новые технологии позволили сделать объекты совместного производства геотермальной энергии портативными. Хотя мобильные электростанции все еще находятся на экспериментальной стадии, они обладают огромным потенциалом для изолированных или бедных сообществ.

Геотермальные тепловые насосы
Геотермальные тепловые насосы (GHP) используют тепло Земли и могут использоваться практически в любой точке мира. GHP бурят на глубину от 3 до 90 метров (от 10 до 300 футов), что намного меньше, чем у большинства нефтяных и газовых скважин. GHP не требуют гидроразрыва скальной породы, чтобы добраться до источника энергии.

Труба, подсоединенная к GHP, образует непрерывную петлю, называемую «гибкой петлей», которая проходит под землей и над землей, обычно по всему зданию. Контур также может находиться полностью под землей для обогрева парковки или благоустроенной территории.

В этой системе вода или другие жидкости (например, глицерин, похожий на автомобильный антифриз) перемещаются по трубе. В холодное время года жидкость поглощает подземное геотермальное тепло. Он переносит тепло вверх по зданию и отдает тепло через систему воздуховодов. Эти трубы с подогревом также могут проходить через резервуары с горячей водой и компенсировать затраты на нагрев воды.

Летом система GHP работает наоборот: жидкость в трубах нагревается от тепла в здании или на стоянке и уносит тепло для охлаждения под землю.

Агентство по охране окружающей среды США назвало геотермальное отопление самой энергоэффективной и экологически безопасной системой отопления и охлаждения. Самая большая система GHP была завершена в 2012 году в Государственном университете Болла в Индиане. Эта система заменила угольную котельную, и, по оценкам экспертов, университет сэкономит около 2 миллионов долларов в год на расходах на отопление.

Сбор геотермальной энергии: электричество

Чтобы получить достаточно энергии для производства электроэнергии, геотермальные электростанции используют тепло, существующее в нескольких километрах под поверхностью Земли. В некоторых районах тепло может естественным образом существовать под землей в виде очагов пара или горячей воды. Тем не менее, большинство областей необходимо «улучшить» закачкой воды для создания пара.

Сухие паровые электростанции
Сухие паровые электростанции используют естественные подземные источники пара. Пар направляется непосредственно на электростанцию, где он используется для питания турбин и выработки электроэнергии.

Сухой пар — старейший тип электростанции для выработки электроэнергии с использованием геотермальной энергии. Первая электростанция с сухим паром была построена в Лардерелло, Италия, в 1911 году. Сегодня пароэлектростанции в Лардерелло продолжают снабжать электричеством более миллиона жителей этого района.

В Соединенных Штатах есть только два известных источника подземного пара: Йеллоустонский национальный парк в Вайоминге и Гейзеры в Калифорнии. Поскольку Йеллоустоун является охраняемой территорией, Гейзеры — единственное место, где используется сухопаровая электростанция. Это один из крупнейших геотермальных энергетических комплексов в мире, который обеспечивает около пятой части всей возобновляемой энергии в Калифорнии.

Электростанция с мгновенным паром

Электростанции с мгновенным паром используют естественные источники подземной горячей воды и пара. Вода с температурой выше 182 ° C (360 ° F) перекачивается в зону низкого давления. Часть воды «вспыхивает» или быстро испаряется в пар, который выбрасывается для питания турбины и выработки электроэнергии. Любая оставшаяся вода может быть слита в отдельный резервуар для извлечения большего количества энергии.

Электростанции с мгновенным паром являются наиболее распространенным типом геотермальных электростанций. Вулканически активное островное государство Исландия обеспечивает почти все свои потребности в электричестве с помощью серии геотермальных электростанций с мгновенным паром. Пар и избыточная теплая вода, образующиеся в результате процесса мгновенного испарения, нагревают обледеневшие тротуары и парковки холодной арктической зимой.

Острова Филиппин также расположены над тектонически активной областью, «Огненным кольцом», которое окружает Тихий океан. Правительство и промышленность Филиппин вложили средства в электростанции с мгновенным паром, и сегодня страна уступает только Соединенным Штатам в использовании геотермальной энергии. На самом деле, крупнейшей отдельной геотермальной электростанцией является парогенератор в Малитбоге, Филиппины.

Электростанции с бинарным циклом
Электростанции с бинарным циклом используют уникальный процесс для сохранения воды и выработки тепла. Вода нагревается под землей примерно до 107–182 °C (225–360 °F). Горячая вода содержится в трубе, которая циркулирует над землей. Горячая вода нагревает жидкое органическое соединение, температура кипения которого ниже, чем у воды. Органическая жидкость создает пар, который проходит через турбину и приводит в действие генератор для выработки электроэнергии. Единственным выбросом в этом процессе является пар. Вода в трубе возвращается обратно в землю, чтобы снова нагреться Землей и снова обеспечить теплом органическое соединение.

Геотермальная установка Beowawe в американском штате Невада использует двоичный цикл для выработки электроэнергии. Органическое соединение, используемое на объекте, представляет собой промышленный хладагент (тетрафторэтан, парниковый газ). Этот хладагент имеет гораздо более низкую температуру кипения, чем вода, а это означает, что он превращается в газ при низких температурах. Газ питает турбины, которые подключены к электрическим генераторам.

Усовершенствованные геотермальные системы
Земля содержит практически бесконечное количество энергии и тепла под своей поверхностью. Однако использовать его в качестве энергии невозможно, если только подземные области не являются «гидротермальными». Это означает, что подземные области не только горячие, но также содержат жидкость и проницаемы. Во многих областях нет всех трех этих компонентов. Усовершенствованная геотермальная система (EGS) использует бурение, гидроразрыв пласта и закачку для обеспечения жидкости и проницаемости в областях с горячими, но сухими подземными породами.

Для разработки ЭГС вертикально в землю бурят «нагнетательную скважину». В зависимости от типа породы, это может быть от 1 км (0,6 мили) до 4,5 км (2,8 мили). В пробуренное пространство нагнетается холодная вода под высоким давлением, которая заставляет породу создавать новые трещины, расширять существующие трещины или растворяться. Это создает резервуар подземной жидкости.

Вода закачивается через нагнетательную скважину и поглощает тепло горных пород по мере прохождения через пласт. Эта горячая вода, называемая рассолом, затем направляется обратно на поверхность Земли через «производственную скважину». Нагретый рассол содержится в трубе. Он нагревает вторичную жидкость с низкой температурой кипения, которая испаряется в пар и приводит в действие турбину. Рассол остывает и возвращается обратно через нагнетательную скважину, чтобы снова поглотить подземное тепло. Помимо водяного пара из испаряемой жидкости отсутствуют газообразные выбросы.

Закачка воды в землю для ЭГС может вызвать сейсмическую активность или небольшие землетрясения. В Базеле, Швейцария, процесс закачки вызвал сотни крошечных землетрясений, которые переросли в более значительную сейсмическую активность даже после того, как закачка воды была остановлена. Это привело к отмене геотермального проекта в 2009 году.

Геотермальная энергия и окружающая среда

Геотермальная энергия является возобновляемым ресурсом. Земля излучает тепло уже около 4,5 миллиардов лет и будет продолжать излучать тепло в течение миллиардов лет в будущем из-за продолжающегося радиоактивного распада в ядре Земли.

Однако большинство колодцев, извлекающих тепло, в конце концов остынут, особенно если извлечение тепла происходит быстрее, чем дается время на его пополнение. В Лардерелло, Италия, где находится первая в мире электростанция, работающая от геотермальной энергии, с 1950-х годов давление пара упало более чем на 25%.

Повторная закачка воды иногда может продлить срок службы охлаждающей геотермальной площадки. Однако этот процесс может вызывать «микроземлетрясения». Хотя большинство из них слишком малы, чтобы люди могли их почувствовать или зарегистрировать по шкале магнитуды, иногда земля может колебаться на более угрожающих уровнях и вызывать остановку геотермального проекта, как это произошло в Базеле, Швейцария.

Геотермальные системы не требуют огромного количества пресной воды. В бинарных системах вода используется только в качестве теплоносителя, не подвергается воздействию и не испаряется. Его можно перерабатывать, использовать для других целей или выбрасывать в атмосферу в виде нетоксичного пара. Однако, если геотермальная жидкость не содержится и не рециркулируется в трубе, она может поглощать вредные вещества, такие как мышьяк, бор и фтор. Эти токсичные вещества могут быть вынесены на поверхность и выпущены при испарении воды. Кроме того, если жидкость просачивается в другие подземные водные системы, она может загрязнить чистые источники питьевой воды и водную среду обитания.

Преимущества
Прямое или косвенное использование геотермальной энергии имеет множество преимуществ:

• Геотермальная энергия является возобновляемой; это не ископаемое топливо, которое в конечном итоге будет израсходовано. Земля постоянно излучает тепло из своего ядра и будет продолжать делать это в течение миллиардов лет.
• Некоторая форма геотермальной энергии может быть получена и получена в любой точке мира.
• Использование геотермальной энергии относительно чисто. Большинство систем выделяют только водяной пар, хотя некоторые выделяют очень небольшое количество диоксида серы, оксидов азота и твердых частиц.
• Геотермальные электростанции могут работать десятилетиями, а возможно, и столетиями. При правильном управлении резервуаром количество извлекаемой энергии может быть уравновешено скоростью восстановления горными породами своего тепла.
• В отличие от других возобновляемых источников энергии, геотермальные системы являются «базовой нагрузкой». Это означает, что они могут работать как летом, так и зимой и не зависят от изменяющихся факторов, таких как наличие ветра или солнца. Геотермальные электростанции производят электричество или тепло 24 часа в сутки, 7 дней в неделю.
• Место, необходимое для строительства геотермальной установки, намного компактнее, чем другие электростанции. Для производства ГВтч (гигаватт-час или один миллион киловатт энергии в час, огромное количество энергии) геотермальная электростанция использует площадь, эквивалентную примерно 1046 квадратных километров (404 квадратных миль) земли. Для производства того же ГВтч энергии ветра требуется 3458 квадратных километров (1335 квадратных миль), солнечному фотоэлектрическому центру требуется 8384 квадратных километра (3237 квадратных миль), а угольным электростанциям требуется около 9433 квадратных километра (3642 квадратных мили).
• Геотермальные энергетические системы могут быть адаптированы к различным условиям.

Их можно использовать для обогрева, охлаждения или электроснабжения отдельных домов, целых районов или промышленных процессов.

Недостатки
Сбор геотермальной энергии по-прежнему сопряжен со многими проблемами:

• Процесс нагнетания в землю потоков воды под высоким давлением может привести к незначительной сейсмической активности или небольшим землетрясениям.
• Геотермальные электростанции связаны с опусканием или медленным опусканием земли. Это происходит, когда подземные трещины разрушаются сами по себе. Это может привести к повреждению трубопроводов, дорог, зданий и естественных дренажных систем.
• Геотермальные установки могут выделять небольшое количество парниковых газов, таких как сероводород и двуокись углерода.
• Вода, протекающая через подземные резервуары, может содержать следовые количества токсичных элементов, таких как мышьяк, ртуть и селен. Эти вредные вещества могут просачиваться в источники воды, если геотермальная система не изолирована должным образом.
• Хотя для запуска процесса почти не требуется топлива, первоначальная стоимость установки геотермальной технологии высока. У развивающихся стран может не быть сложной инфраструктуры или начальных затрат для инвестирования в геотермальную электростанцию. Например, несколько объектов на Филиппинах стали возможными благодаря инвестициям американской промышленности и государственных учреждений. Сегодня заводы принадлежат Филиппинам и управляются ими.

Геотермальная энергия и люди

Геотермальная энергия существует в различных формах по всей Земле (паровые жерла, лава, гейзеры или просто сухое тепло), и существуют различные возможности извлечения и использования этого тепла.

В Новой Зеландии природные гейзеры и паровые вентиляционные отверстия обогревают плавательные бассейны, дома, теплицы и креветочные фермы. Жители Новой Зеландии также используют сухое геотермальное тепло для сушки древесины и сырья.

Другие страны, такие как Исландия, использовали ресурсы расплавленной породы и магмы в результате вулканической активности для обогрева домов и зданий. В Исландии почти 90% жителей страны используют ресурсы геотермального отопления. Исландия также полагается на свои естественные гейзеры для таяния снега, обогрева рыбных хозяйств и обогрева теплиц.

Соединенные Штаты производят наибольшее количество геотермальной энергии по сравнению с любой другой страной. Каждый год США вырабатывают не менее 15 миллиардов киловатт-часов, что эквивалентно сжиганию около 25 миллионов баррелей нефти. Промышленные геотермальные технологии были сосредоточены на западе США. В 2012 году в Неваде было 59 геотермальных проектов, действующих или разрабатываемых, за ней следуют Калифорния с 31 проектом и Орегон с 16 проектами.

Стоимость технологии геотермальной энергии снизилась за последнее десятилетие и становится более экономически доступной для частных лиц и компаний.

Краткий факт

Бальнеотерапия
Бальнеотерапия – это лечение болезней курортными водами, обычно купание и питье. Некоторые известные курорты в Соединенных Штатах, которые предлагают бальнеотерапию, включают Хот-Спрингс, Арканзас, и Уорм-Спрингс, Джорджия. Самый известный бальнеотерапевтический курорт в мире, Голубая лагуна Исландии, не является природным горячим источником. Это искусственное сооружение, в котором вода местной геотермальной электростанции перекачивается через слой лавы, богатый кремнеземом и серой. Эти элементы вступают в реакцию с теплой водой, создавая ярко-голубое озеро с предполагаемыми целебными свойствами.

Краткие факты

Геотермальная энергия

С 2015 года в тройку стран с наибольшим потенциалом использования геотермальной энергии входят США, Индонезия и Филиппины. Турция и Кения также неуклонно наращивают геотермальные энергетические мощности.

Краткий факт

Геотермальное кольцо
Источники геотермальной энергии часто располагаются на границах плит, где земная кора постоянно взаимодействует с горячей мантией внизу. Тихоокеанское так называемое огненное кольцо и восточноафриканская рифтовая долина являются вулканически активными районами, обладающими огромным потенциалом для производства геотермальной энергии.

Краткий факт

Фумаролы
На Гейзерах, одной из самых производительных геотермальных электростанций в мире, нет гейзеров. Калифорнийский объект расположен на фумаролах в земной коре, где пар и другие газы (не жидкости) выходят из недр Земли.

Статьи и профили

Scientific American: One Hot Island — возобновляемая геотермальная энергия Исландии

Карты

Министерство энергетики США: Программа геотермальных технологий — Геотермальные карты

Статья

National Geographic Environment: Geothermal EnergyU.S. Департамент энергетики: Геотермальная Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии: Основы геотермальной энергии

Геотермальная энергия：Системы и решения | Возобновляемая энергия

Экологически чистая генерация, использующая 100% внутреннюю энергию

Геотермальная энергия – это независимая и стабильная система производства электроэнергии, которая использует тепловую энергию земной магмы.
В 1966 году Toshiba поставила комплект из геотермальной турбины и генератора мощностью 20 МВт для первой в Японии геотермальной электростанции и с тех пор поставила множество систем производства геотермальной энергии по всему миру. По состоянию на июнь 2019 г., Toshiba поставила паровые турбины для геотермальных электростанций общей мощностью около 3,7 ГВт. Это составляет долю высшего уровня в мире по установленной мощности.

Что такое геотермальная энергия?

Возобновляемая энергия для выработки электроэнергии за счет использования тепла Земли

Геотермальная энергетика использует тепловую энергию земной магмы для создания пара, который приводит в действие турбину и генератор для выработки электроэнергии.
Поток пара, используемый для геотермальной энергии, генерируется дождевой водой, просачивающейся под землю и нагреваемой магмой. Количество тепла, которое производит магма, безгранично, а осадки бесконечно повторяются в результате одного из атмосферных явлений Земли. Таким образом, использование подземного пара является частью бесконечно повторяющихся циклов сбора энергии, поэтому геотермальная энергия является возобновляемой.

* Согласно исследованию, требуется около трех миллиардов лет, чтобы температура мантии (4000°C) понизилась на 300°C. («Введение в геотермальную энергию», Японское общество геотермальных исследований)

Генерация с минимальными выбросами CO

₂ и незначительной нагрузкой на окружающую среду на Земле

Около 30% выбросов CO ₂ в Японии приходится на электростанции. Чтобы уменьшить выбросы CO ₂ и смягчить глобальное потепление, желательно внедрить системы генерации с меньшим содержанием CO ₂ выбросы, такие как геотермальная энергия.

Стабильная и устойчивая 100% внутренняя природная энергия

В отличие от выработки солнечной энергии или энергии ветра, на которые влияют сезонные и погодные факторы, геотермальная энергия, использующая стабильную тепловую энергию магмы, свободна от сезонных и погодных факторов и предлагает стабильные и устойчивое производство электроэнергии.
Япония — страна вулканического происхождения с обилием геотермальной энергии. Эта генерация электроэнергии использует 100% отечественную геотермальную энергию и свободна от влияния экономических изменений за рубежом и колебаний поставок, связанных с импортом топливных ресурсов, необходимых для генерации. Это обеспечивает независимую и стабильную выработку электроэнергии.

Toshiba предлагает широкий спектр систем производства электроэнергии мощностью от 1 МВт до 200 МВт для удовлетворения потребностей клиентов.

Геотермальные системы производства электроэнергии Toshiba обладают следующими характеристиками.

Технология суперротора, решающая проблемы, характерные для геотермальных турбин

Повышает надежность и производительность геотермальных турбин

Длительная эксплуатация геотермальной электростанции сопряжена с рядом проблем. Одним из них является снижение выхода и производительности из-за ослабления геотермальных ресурсов. Другим является ухудшение производительности и надежности, возникающее из-за старения и повреждений, характерных для геотермальных турбин, поскольку турбины постоянно подвергаются воздействию паровых потоков, содержащих коррозионно-активные вещества. Технология суперротора — это собирательный термин для технологий Toshiba, предназначенных для решения таких проблем и повышения надежности и производительности производства геотермальной энергии.

На фотографии справа показан нож последней ступени, который использовался в течение 10 лет. На ней четко видно, что целостность лезвия сохраняется.

Лопасти последней ступени геотермальной турбины

Проект по преобразованию в суперротор, в котором Toshiba предоставила эффективную технологию наблюдается снижение давления и расхода основного пара, а также старение вследствие коррозии и эрозии. Геотермальный пар электростанции обладает высокой коррозионной активностью, и производители турбин боролись с коррозионным растрескиванием под напряжением (SCC). Среди них Toshiba была единственной компанией, предложившей беспрецедентную высокоэффективную технологию.

В этом проекте Toshiba в основном применила новую конструкцию сопла и ротора и заменила детали.

После 10 лет использования

С тех пор в течение 8-10 лет детали использовались без технического обслуживания или капитального осмотра, и снижения производительности не наблюдалось. Toshiba продолжит предлагать решения для различных проблем, с которыми могут столкнуться геотермальные системы производства электроэнергии.

Работы по модернизации Замена вновь изготовленными деталями

Маломасштабная система производства геотермальной энергии, Geoportable™, которая позволяет генерировать энергию на ограниченной территории

Загрузить каталог малых геотермальных электростанций

Реализует минимальную площадь установки

— Геотермальная энергетическая система, занимающая площадь 250 м ² —

Даже если доступная площадь ограничена, Geoportable™ может предложить система генерации, отвечающая вашим требованиям. В одном проекте использовались Geoportable™ класса 2 МВт, и вся система выработки электроэнергии была размещена на площади 250 м².

Установка в короткие сроки для раннего ввода в эксплуатацию

Турбина, генератор и другие компоненты Geoportable™ стандартизированы на основе оптимального плана салазок, учитывающего транспортировку и монтажные работы на месте. Оборудование собирается на салазках на заводе под строгим контролем качества и отгружается с завода, что обеспечивает монтаж в короткие сроки и раннюю коммерческую эксплуатацию. Кроме того, в системе используется трубчатый конденсатор. В отличие от конденсатора прямого контакта, трубчатый конденсатор не имеет ограничений по перепаду высот от градирни, а для геотермальной электростанции Вайта не требовалось строительных работ, таких как земляные работы.

Минимальная мощность вспомогательного оборудования для обеспечения высокой производительности передающей стороны

Вспомогательное оборудование, такое как конденсатор, градирня, система извлечения газа и различные насосы, оптимизированы для минимизации мощности, необходимой для их работы. Ограничение использования дополнительной мощности позволяет максимально увеличить чистую выходную мощность.

Геотермальная электростанция Вайта с исключительно высоким коэффициентом эксплуатационной готовности

На геотермальной электростанции Вайта, для которой Toshiba поставила системы и взяла на себя часть строительных работ, была принята система Toshiba Geoportable™ класса мощностью 2 МВт, которая способствовала высокий коэффициент готовности завода.

* Фактор готовности падает с декабря 2014 г. по сентябрь 2016 г., за исключением периодов планового осмотра и обслуживания заказчиком.

Информационный бюллетень по геотермальной энергии | Центр устойчивых систем

Изображение

Нажмите здесь, чтобы загрузить версию для печати

Геотермальные ресурсы и потенциал

• Геотермальная энергия получается из природного тепла земли. ¹ Существует как в высокоэнтальпийной форме (вулканы, гейзеры), так и в низкоэнтальпийной форме (тепло, накопленное горными породами в земной коре). Почти во всех системах отопления и охлаждения используется тепло с низкой энтальпией. ²
• Геотермальная энергия имеет два основных применения: отопление/охлаждение и производство электроэнергии. ¹
• Геотермальные тепловые насосы для отопления и охлаждения потребляют на 75 % меньше энергии, чем традиционные системы отопления и охлаждения. ⁴
• В США используется менее 0,7% ресурсов геотермальной электроэнергии; большинство из них может стать доступным с технологией Enhanced Geothermal System. ^5,6
• В 2016 году в США работало 3812 МВт геотермальных электростанций — больше, чем в любой другой стране, — и темпы их развития растут со скоростью 2% в год. ⁶
• Электроэнергия, вырабатываемая геотермальными электростанциями, по прогнозам, увеличится с 16 млрд кВтч в 2021 году до 47,7 млрд кВтч в 2050 году. ⁶
• В 2021 г. на США, Индонезию, Филиппины, Турцию, Новую Зеландию и Мексику приходилось 75% установленных мировых мощностей геотермальной энергии. ⁹

 

Геотермальные ресурсы США

³  на глубине 10 км

Изображение

 

Геотермальные технологии и воздействие

Прямое использование и отопление/охлаждение

• Геотермальные (или геотермальные) тепловые насосы (GSHP) являются основным методом прямого использования геотермальной энергии. GSHP используют неглубокий грунт в качестве резервуара энергии, поскольку он поддерживает почти постоянную температуру в пределах 50–60 ^o F (10–16 ^o C). ¹¹
• ГШТ передают тепло от здания в землю в период охлаждения, а из земли в здание в отопительный период. ¹¹
• Непосредственное применение включает отопление помещений и централизованное отопление, теплицы, аквакультуру, а также коммерческие и промышленные процессы. ¹²

 

Геотермальный тепловой насос в системе отопления жилых помещений

¹⁰

Изображение

 

Производство электроэнергии

• Геотермальная энергия в настоящее время составляет 0,4% чистого производства электроэнергии в Соединенных Штатах. ⁷
• В 2019 году США произвели больше всего геотермальной электроэнергии в мире: более 18 300 ГВтч. ⁹
• Гидротермальная энергия, обычно получаемая из подземных резервуаров с водой, является основным источником тепловой энергии, используемой для производства электроэнергии. Вода часто перекачивается в виде пара на поверхность земли для вращения турбин, вырабатывающих электричество. ¹³
• Сухие паровые электростанции используют пар из геотермального резервуара и направляют его непосредственно через турбины, которые приводят в действие генераторы для производства электроэнергии. ¹³
• Паровые электростанции быстрого закачивания перекачивают горячую воду под высоким давлением в поверхностный резервуар с гораздо более низким давлением. Это изменение давления приводит к тому, что вода быстро «вспыхивает» в пар, который затем используется для вращения турбины/генератора для производства электроэнергии. Паровые установки мгновенного испарения являются наиболее распространенным типом геотермальных электростанций. ¹³
• Электростанции с бинарным циклом используют геотермальную воду и рабочую жидкость, которые ограничены отдельными циркуляционными системами или «замкнутыми контурами». Теплообменник передает тепло от воды к рабочей жидкости, заставляя ее «вспыхивать» в пар, который затем приводит в действие турбину/генератор для производства электроэнергии. ¹³
• Enhanced Geothermal System (EGS) — это разрабатываемая технология, которая может расширить использование геотермальных ресурсов на новые географические области. EGS создает систему подземных трещин для увеличения проницаемости породы и обеспечения возможности закачки теплоносителя (обычно воды). Закачиваемая жидкость нагревается породой и возвращается на поверхность для выработки электроэнергии. ¹⁴
• По данным Министерства энергетики США, в континентальной части США может быть более 100 ГВт геотермальной электрической мощности, что составляет почти 10% текущей электрической мощности США и в 40 раз превышает текущую установленную геотермальную мощность. ¹⁴

 

Геотермальная электростанция с мгновенным паром

¹⁵

Изображение

 

Установка, производство и стоимость

• Основными этапами развития геотермальной энергетики являются разведка ресурсов, бурение, разработка резервуаров/электростанций и производство электроэнергии. ¹⁶
• Капитальные затраты на традиционные геотермальные электростанции в США составляют приблизительно 2500 долларов США за киловатт установленной мощности. ¹⁷
• Хотя развитие геотермальной энергетики требует больших капиталовложений, геотермальная энергетика имеет низкие эксплуатационные расходы и коэффициент мощности >90% (отношение фактического производства электроэнергии к производственному потенциалу). ^6,16
• В 2016 году геотермальная электроэнергия стоила от 7,8 до 22,5 центов за кВтч. ⁶
• Геотермальные электростанции, строительство которых началось до 1 января 2021 года, имеют право на получение налоговой скидки на производство возобновляемой электроэнергии (PTC) в размере 2,5 цента за кВтч. ¹⁸

Энергетические характеристики и воздействие на окружающую среду

• Средняя угольная электростанция в США выбрасывает примерно в 35 раз больше двуокиси углерода (CO ₂ ) на кВтч электроэнергии, чем геотермальная электростанция. ¹⁹
• Электростанции с бинарным циклом и импульсные электростанции потребляют около 0,24–4,21 галлона и 1,59–2,84 галлона воды на кВтч соответственно (по сравнению с 15 галлонами воды на кВтч, использованными теплоэлектростанциями в 2015 году). ^20,21
• Каждый год геотермальная электроэнергия США компенсирует выбросы 4,1 миллиона тонн CO ₂ , 80 тысяч тонн оксидов азота и 110 тысяч тонн твердых частиц от угольных электростанций. ¹⁹
• Министерство энергетики США активно финансирует исследования по объединению улавливания и хранения углерода с производством геотермальной энергии, хотя риски долгосрочного и крупномасштабного геологического связывания углерода неясны. ^22,23
• Некоторые геотермальные установки производят твердые отходы, которые необходимо утилизировать в утвержденных местах, хотя некоторые побочные продукты могут быть восстановлены и переработаны. ²⁴

 

Выбросы парниковых газов при производстве электроэнергии

³¹  по стадиям жизненного цикла

Изображение

 

Решения и устойчивые действия

Возможности финансирования

• В 2019 году в США насчитывалось 16 национальных лабораторий и исследовательских институтов, проводящих исследования в области технологий геотермальной энергии. ²⁵
• При коэффициенте мощности более 90% производство геотермальной электроэнергии может заменить уголь, природный газ или атомную энергию в качестве базовой нагрузки на рынке электроэнергии. ¹⁷
Стандарты портфеля возобновляемых источников энергии (RPS)
• требуют, чтобы поставщики электроэнергии получали минимальную долю энергии из возобновляемых источников. ²⁶
Сертификаты возобновляемой энергии (REC)
• продаются производителями возобновляемой энергии в дополнение к электроэнергии, которую они производят; за несколько центов за киловатт-час потребители могут покупать REC, чтобы «компенсировать» их использование и помочь возобновляемым источникам энергии стать более конкурентоспособными. ²⁷
• Федеральная налоговая льгота для домовладельцев покрывает 26 % соответствующих затрат на систему геотермальных тепловых насосов с 2020 по 2022 год с уменьшением до 22 % в 2023 году. ²⁸
• Около 850 коммунальных предприятий в США предлагают потребителям возможность приобретать возобновляемую энергию или «зеленую энергию». ²⁹
• Многие компании покупают возобновляемую энергию в рамках своих экологических программ. Microsoft, Google, T-Mobile, Intel и The Proctor & Gamble Company вошли в пятерку крупнейших пользователей возобновляемой энергии по состоянию на апрель 2022 года9.0013 30

 

Геотермальная электростанция Steamboat Hills

³²  Steamboat Springs, Nevada

Изображение

 

Укажите как

Центр устойчивых систем Мичиганского университета. 2021. «Информационный бюллетень о геотермальной энергии». Паб. № CSS10-10.

использованная литература

1. Министерство энергетики США (DOE), Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (NREL) (2021 г.) «Основы геотермальной энергии».
2. Бэнкс, Д. (2008) Введение в термогеологию: нагрев и охлаждение из подземных источников.
3. Массачусетский технологический институт (2006 г.) Будущее геотермальной энергии: влияние усовершенствованных геотермальных систем (EGS) на Соединенные Штаты в 21 веке.
4. Организация геотермального обмена. (2019) Геотермальные преимущества.
5. Геологическая служба США (2008 г.) Оценка умеренно- и высокотемпературных геотермальных ресурсов США.
6. Министерство энергетики США, Энергоэффективность и возобновляемые источники энергии (EERE) (2019 г.) GeoVision: использование тепла под ногами.
7. Управление энергетической информации США (EIA) (2022), Ежемесячный обзор энергетики, апрель 2022 г.
8. EIA США (2022 г.) Ежегодный прогноз развития энергетики на 2022 г.
9. Международное агентство по возобновляемым источникам энергии (2022 г.) Информационная панель — Мощность и генерация.
10. Адаптировано из Geothermal Exchange Organization, Inc. (2010 г.) Отопление дома с помощью GeoExchange.
11. Министерство энергетики США, NREL (2019) «Основы геотермальных тепловых насосов».
12. Агентство по охране окружающей среды США (2019 г.) Технологии геотермального отопления и охлаждения.
13. Министерство энергетики США, EERE, Управление геотермальных технологий (GTO) (2021 г. ) «Производство электроэнергии».
14. Министерство энергетики США, EERE, GTO (2016 г.) «Как работает усовершенствованная геотермальная система».
15. Министерство энергетики США, Национальная лаборатория Айдахо (2010 г.) «Что такое геотермальная энергия?»
16. Министерство энергетики США, NREL (2009) Отчет о рынке геотермальных технологий за 2008 год.
17. Министерство энергетики США, EERE, GTO (2021) «Часто задаваемые вопросы о геотермальной энергии».
18. DSIRE (2021) «Налоговый кредит на производство электроэнергии из возобновляемых источников (PTC)».
19. Министерство энергетики США, EERE (2018 г.) Геотермальные электростанции — соответствие стандартам чистого воздуха.
20. Министерство энергетики США, EERE (2015) Водосберегающее производство энергии из геотермальных ресурсов.
21. Дитер, К., и др. (2018) «Расчетное потребление воды в США в 2015 году». Циркуляр Геологической службы США 1441.
22. Министерство энергетики США (2016 г. ) «Министерство энергетики инвестирует 11,5 млн долларов США в развитие геологического хранения углерода и геотермальных исследований».
23. Хитцман М. и др. (2012) Потенциал наведенной сейсмичности в энергетических технологиях. Издательство национальных академий.
24. Министерство энергетики США, EERE (2020) Геотермальные электростанции — минимизация твердых отходов и извлечение полезных ископаемых.
25. Министерство энергетики США, EERE, «Программы геотермальных исследований и разработок».
26. Агентства по охране окружающей среды США (2021 г.) «Государственные ресурсы возобновляемой энергии».
27. Министерство энергетики США, NREL (2015 г.) «Возобновляемая электроэнергия: как узнать, что вы ее используете?»
28. DSIRE (2021) «Федеральные налоговые льготы на возобновляемые источники энергии в жилых домах».
29. Агентства по охране окружающей среды США (2018 г.) «Продукты для коммунальных служб Green Power».
30. Агентство по охране окружающей среды США (2022 г. ) «Партнерство в области зеленой энергетики: 100 лучших национальных компаний».
31. Министерство энергетики США, Аргоннская национальная лаборатория (2010 г.) Результаты анализа жизненного цикла геотермальных систем в сравнении с другими энергетическими системами.
32. Фото предоставлено Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии, NREL — 48126.

Бюро трудовой статистики США

ЗЕЛЕНЫЙ ДОМ РАБОТЫ ОБЗОР ЭКОЛОГИЧНЫХ РАБОТ BLS ЗЕЛЕНЫЕ РАБОТЫ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗЕЛЕНАЯ КАРЬЕРА ЗЕЛЕНЫЕ РАБОТЫ Часто задаваемые вопросы СВЯЖИТЕСЬ С ЗЕЛЕНЫМИ РАБОТАМИ

PDF-файл карьеры в геотермальной энергии | Другие статьи Green Career Дрю Лиминга Бюро трудовой статистики Дрю Лайминг ранее работал экономистом в Управлении профессиональной статистики и прогнозов занятости, BLS. Вопросы о Green Careers можно направлять Джеймсу Гамильтону по адресу [email protected] или (202) 69.1-7877. On This Page How geothermal power works Building and maintaining a geothermal plant Occupations in geothermal energy Science occupations Engineering occupations Drilling occupations Строительные профессии Операторы установок Заключение В поисках новых источников энергии ученые открыли способы использования самой Земли в качестве ценного источника энергии. Геотермальные электростанции используют природное подземное тепло Земли для получения чистой возобновляемой энергии. Еще в 1800-х годах люди добывали воду из геотермальных горячих источников для использования в домах или на предприятиях. Однако только в 1960 году в Соединенных Штатах в Гейзерах в Калифорнии начала работать первая крупномасштабная электростанция, работающая на геотермальной энергии. Сегодня в Соединенных Штатах установлено около 3187 мегаватт геотермальной генерирующей мощности, больше, чем в любой другой стране мира. [1] Несмотря на эту мощность, геотермальная энергия является лишь небольшим источником энергии. В 2010 году на геотермальную энергию приходилось 3 процента потребления электроэнергии на основе возобновляемых источников энергии в Соединенных Штатах, что меньше, чем на биомассу, гидроэлектростанции и ветряные источники. [2] Несмотря на то, что геотермальная энергия вносит небольшой вклад в потребности США в электроэнергии, она является привлекательным источником энергии. Геотермальные электростанции могут обеспечивать базовую мощность, а это означает, что мощность, которую они генерируют, не меняется. Это отличает геотермальную энергию от других возобновляемых источников, таких как солнце и ветер, которые производят энергию только тогда, когда солнечный свет или ветер достаточно устойчивы и сильны. Несмотря на свой потенциал для обеспечения чистой и стабильной энергии, развитие геотермальной энергетики сталкивается с трудностями. Геотермальные проекты дороги, и на строительство работающей геотермальной электростанции уходят годы. Высокая стоимость может препятствовать инвестициям со стороны частного сектора. Еще одной проблемой, ограничивающей развитие геотермальной энергетики, является тот факт, что геотермальные станции часто располагаются в отдаленных районах. К заводам должны быть проложены дороги, а для передачи электроэнергии от завода к удаленным потребителям требуется строительство передающей инфраструктуры, такой как высоковольтные линии электропередач. Таким образом, расположение является важным фактором для тех, кто ищет работу в области геотермальной энергии. Несмотря на эти проблемы, ожидается, что производство геотермальной энергии в США будет расти. По данным Ассоциации геотермальной энергетики (GEA), в 2012 г. геотермальная промышленность разрабатывает 130 геотермальных проектов в 15 штатах. [3] Поскольку геотермальные технологии становятся более рентабельными по сравнению с другими источниками энергии, может произойти дальнейшее развитие. Бюро статистики труда (BLS) опубликовало первые результаты своего исследования экологически чистых товаров и услуг (GGS) в 2012 году. Рабочие места GGS связаны с производством экологически выгодных экологически чистых товаров и услуг. Опрос показал, что в 2010 году в США около 620 работников частного сектора GGS занимались производством геотермальной энергии.[4] Эти данные не включают государственных служащих или работников, занятых в других отраслях, таких как строительство инженерных систем, инженерные услуги или службы научных исследований и разработок, которые работают над геотермальными проектами. Эти отрасли имеют отдельные оценки занятости GGS, которые включают тех, кто работает как над геотермальными, так и над другими проектами. Карта 1. Геотермальные ресурсы США: местонахождение гидротермальных месторождений и преимущества глубоких усовершенствованных геотермальных систем (EGS) [Источник: Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии] По оценкам GEA, было около 5200 рабочих мест непосредственно связанные с производством и управлением геотермальной энергией в 2010 году. [5] В отличие от данных GGS, эта оценка GEA включает работников многих различных отраслей. По оценкам GEA, для разработки геотермальной электростанции мощностью 50 МВт требуется от 697 и 862 рабочих.[6] Как видно на карте 1, потенциал развития геотермальной энергетики существует на всей территории Соединенных Штатов. Наиболее доступные геотермальные объекты сосредоточены на западе США, где уже ведется большая часть геотермальных разработок. Рабочие места в геотермальной энергетике обычно располагаются рядом с этими объектами. В этой статье содержится информация о различных карьерных возможностях в области геотермальной энергетики. Первый раздел представляет собой обзор работы геотермальной электростанции, а во второй части обсуждаются различные этапы, необходимые для строительства геотермальной электростанции. В других разделах подробно описываются профессии, имеющие решающее значение для геотермальной промышленности. Каждый профессиональный профиль включает информацию о должностных обязанностях; полномочия, необходимые для работы по этим профессиям, такие как образование, обучение, сертификация и лицензирование; и данные о заработной плате. Как работает геотермальная энергия Геотермальная энергия использует тепло, выделяемое ядром Земли, для получения энергии. Это тепло можно улавливать и использовать как в жилых, так и в коммунальных масштабах. Жилая геотермальная вода использует воду, протекающую по подземным трубам (так называемые геотермальные тепловые насосы), для регулирования внутренней температуры здания. Зимой вода в этих трубах переносит тепло от Земли в здание. Летом геотермальная система отводит лишнее тепло из здания. Хотя популярность геотермальных тепловых насосов растет, в этой статье основное внимание уделяется геотермальным проектам коммунального масштаба, в которых геотермальные установки используются для выработки электроэнергии для энергосистемы. Геотермальные проекты коммунального масштаба получают энергию из подземных вод, находящихся глубоко в подземных трещинах и резервуарах. В местах, где естественное тепло Земли довело эти подземные резервуары до температуры от 225 до 600 градусов по Фаренгейту (от 107 до 315 градусов по Цельсию), подземные воды можно использовать для питания геотермальной электростанции. Существует три распространенных типа геотермальных электростанций: сухой пар, вторичный пар и бинарный цикл. Установки с сухим паром являются самыми простыми и наиболее распространенными.[7] Они полагаются на пар, выбрасываемый из подземных источников, для вращения турбин и выработки электроэнергии. Хотя установки сухого пара просты в эксплуатации, они ограничены относительно небольшим количеством мест, где производится достаточно пара для установки коммунального масштаба. Пар мгновенного испарения геотермальные установки добывают горячую воду по длинным трубам, которые уходят в глубокие подземные резервуары, где экстремальное давление позволяет воде оставаться в жидком состоянии выше точки кипения на поверхности. Вода, обычно при температуре более 360 градусов по Фаренгейту, подается по трубопроводу в сборные резервуары. Когда горячая вода высокого давления поступает в эти баки низкого давления, она превращается в пар. Затем в установках сухого пара этот пар приводит в действие турбины для выработки электроэнергии. В установке с бинарным циклом горячая вода также подается по трубопроводу из подземных резервуаров, но затем другая жидкость с более низкой температурой кипения, чем у воды, улавливает тепло воды через теплообменник. Пар этой другой жидкости используется для вращения турбин электростанции и выработки электроэнергии. Установка с бинарным циклом может работать в районе с температурой геотермальной жидкости от 225 до 360 градусов по Фаренгейту (от 107 до 182 градусов по Цельсию), что ниже, чем температура, требуемая для других установок. Геотермальные установки выпускают охлажденную воду обратно в землю, где она просачивается обратно в подземный резервуар, повторно нагревается землей и может повторно использоваться заводом. Благодаря этому полному циклу геотермальная энергия обеспечивает возобновляемый и неиссякаемый источник энергии. Строительство и техническое обслуживание геотермальной электростанции Геотермальные электростанции должны располагаться вблизи достаточно горячих грунтовых вод. Ученые анализируют карты, спутниковые снимки и сейсмические исследования, чтобы найти подходящие подземные резервуары. После определения перспективного участка и анализа местности рабочие бурят разведочные скважины, чтобы проверить пригодность участка. Для установок вторичного пара и установок бинарного цикла в проектах геотермального бурения требуются машины и рабочие, аналогичные тем, которые используются в проектах бурения в нефтяной и газовой промышленности. Бурение чрезвычайно дорого и сопряжено с огромным риском финансовых потерь, если место для бурения не подходит. Например, поскольку геотермальные скважины имеют глубину в тысячи футов, неожиданные слои твердой породы могут значительно увеличить стоимость проекта бурения. После обнаружения подводного резервуара подземные воды выкачивают на поверхность, где ученые анализируют их, чтобы определить их пригодность для геотермальной установки. Этот начальный этап — поиск и бурение разведочных скважин — обычно занимает несколько лет. Определив наилучшее место для вскрытия подземного резервуара, рабочие бурят основную скважину. Многие геотермальные компании нанимают для выполнения этой работы специализированные буровые фирмы. По мере того, как бурильщики проникают в подземный резервуар, они устанавливают в скважине трубы, по которым грунтовые воды поднимаются на поверхность. Буровые трубы могут также нести побочные продукты, такие как буровой раствор, на поверхность, где они вывозятся за пределы участка для утилизации. Когда основная скважина завершена, строительные бригады строят геотермальную электростанцию. Они используют тяжелую технику, чтобы расчистить землю и заложить фундамент завода. Электрики устанавливают электрические компоненты электростанции, а слесари-трубопроводчики строят трубопроводную инфраструктуру для подачи горячих грунтовых вод и пара через геотермальную электростанцию. Помимо самого завода, строительные бригады строят дороги и линии электропередач. После того, как геотермальная электростанция построена и подключена к электросети, она готова к работе. Оператор установки и технические специалисты остаются на месте, чтобы следить за работой установки и решать любые проблемы. Поскольку геотермальная энергия обеспечивает стабильный источник энергии, электростанции работают более эффективно и менее трудоемки, чем другие электростанции. Профессии, связанные с геотермальной энергией Чтобы запустить геотермальную электростанцию, требуется много рабочих. Для каждого этапа развития геотермальной электростанции требуются разные рабочие. Профессии, описанные в этом разделе, не относятся к геотермальной отрасли. Для многих профессий опыт рабочих в отраслях, отличных от геотермальной, может быть применен к геотермальным проектам. Научные занятия Научные исследования являются важным компонентом развития геотермальной энергетики. Поскольку бурение скважин обходится чрезвычайно дорого, важно, чтобы ученые выбрали места для бурения, которые, скорее всего, будут поддерживать геотермальную энергию. Ученые работают в офисах, где изучают схемы и карты геотермальных ресурсов. Они также могут выезжать на место для изучения предлагаемых геотермальных площадок. Ученые работают в группах с другими учеными в различных дисциплинах. Геотермальные компании нанимают одних ученых на полную ставку, а других нанимают в качестве консультантов. Ученые-экологи работают с разработчиками геотермальных установок, чтобы помочь им соблюдать экологические нормы и правила и обеспечить защиту уязвимых частей экосистемы. Они используют свои знания в области естественных наук, чтобы свести к минимуму опасность для здоровья окружающей среды и близлежащего населения. Эти ученые проводят исследования воздействия на окружающую среду, необходимые для геотермального проекта, чтобы получить разрешение на строительство. Геологи проводят большую часть своего времени в полевых условиях, определяя и изучая топографию и геологический состав геотермального участка. Геологи также изучают карты и диаграммы, чтобы убедиться, что участок сможет обеспечить адекватное количество геотермальной энергии. Геологи используют свои знания о различных породах, чтобы дать рекомендации по наиболее рентабельным участкам для бурения. Некоторые геологи-специалисты могут помочь в наблюдении за местоположением станции на предмет сейсмической активности и попытаться предсказать угрозу землетрясений. Гидрологи изучают воду и круговорот воды. Они изучают движение, распределение и другие свойства воды и анализируют, как эти свойства влияют на окружающую среду. Гидрологи используют свой опыт для решения проблем, касающихся качества и наличия воды. В геотермальных проектах гидрологи изучают воду под поверхностью земли. Они помогают решить, где бурить скважины и анализировать подземные воды, которые выкачиваются из подземных резервуаров на поверхность. Биологи дикой природы оценивают влияние геотермальной электростанции на местную жизнь животных. Хотя геотермальные станции сами по себе не являются разрушительными, строительство соответствующей инфраструктуры, такой как заводы, дороги и опоры линий электропередач, может нанести ущерб окружающей среде. Биологи уверяют, что воздействие растения на местные популяции животных минимально. Они проводят большую часть своего времени на открытом воздухе, каталогизируя окружающую дикую природу и давая рекомендации о том, как избежать вмешательства в местные экосистемы. Полномочия Хотя степень магистра часто предпочтительнее, степень бакалавра, в зависимости от специальности, обычно достаточна для должности начального уровня для геологов, ученых-экологов и биологов дикой природы. Гидрологи обычно приходят на работу со степенью магистра. доктор философии желательно для ученых, которые наблюдают за исследованиями воздействия на окружающую среду и пригодности площадки. Большинство ученых должны иметь отличные навыки работы с компьютером, потому что они часто используют компьютеры для анализа данных, цифрового картирования, дистанционного зондирования и компьютерного моделирования. Ученые определенных специальностей, например, геологи, обычно сертифицированы или лицензированы государственным лицензионным советом. Заработная плата BLS в настоящее время не располагает данными о заработной плате в геотермальной отрасли. Тем не менее, у BLS есть данные о заработной плате для группы по производству, передаче и распределению электроэнергии. В следующей таблице показаны данные BLS для научных профессий в этой отраслевой группе за май 2011 года. Показанная заработная плата является средней годовой заработной платой для Соединенных Штатов в целом; заработная плата зависит от работодателя и местоположения.   Отдельные научные занятия Median annual wages, May 2011(1) Environmental scientists and specialists, including health $87,160 Geoscientists, except hydrologists and geographers 77,460 xls.r»> Hydrologists (2) 75 680 Зоологи и биологи дикой природы(2) 57 420 Примечания: (1) Статистические данные о занятости доступны на сайте www.bls.gov/oes. Данные не включают льготы. (2) Данные о заработной плате гидрологов, зоологов и биологов дикой природы недоступны для промышленной группы по производству, передаче и распределению электроэнергии. Данные здесь представляют собой заработную плату по профессии в целом. Инженерные профессии Проектирование геотермальных установок или нового бурового оборудования требует работы многих инженеров. Большинство из них работают в офисах, лабораториях или на промышленных предприятиях, но некоторые инженеры работают на открытом воздухе на строительных площадках, где они контролируют или руководят операциями или решают проблемы на месте. Инженеры-строители проектируют геотермальные электростанции и контролируют этап строительства. Многие геотермальные станции строятся в скалистой, труднопроходимой местности, что требует специальных процедур. Инженеры-строители также должны учитывать потенциальные опасности, такие как землетрясения, и строить заводы, способные противостоять им. Эти инженеры также несут ответственность за проектирование подъездных дорог, ведущих к заводам. Инженеры-электрики проектируют, разрабатывают, тестируют и контролируют производство электрических компонентов геотермальных электростанций, включая средства управления оборудованием, освещение и электропроводку, генераторы, системы связи и системы передачи электроэнергии. Инженеры-электронщики отвечают за системы, которые управляют системами предприятия или сигнальными процессами. Инженеры-электрики работают в основном с производством и распределением электроэнергии; инженеры-электронщики разрабатывают сложные электронные системы, используемые для управления геотермальной электростанцией. Инженеры-экологи занимаются вопросами потенциального воздействия геотермальных электростанций на окружающую среду. Хотя геотермальная энергия является экологически чистым источником электроэнергии, инженеры-экологи должны учитывать потенциальное воздействие участка на местные растения и дикую природу. Инженеры-механики исследуют, проектируют, разрабатывают и испытывают инструменты и различные машины и механические устройства. Многие из этих инженеров контролируют производственные процессы бурового оборудования или различных компонентов генераторов или турбин. Полномочия Инженеры обычно имеют как минимум степень бакалавра по инженерной специальности. Однако для некоторых профессий требуется дополнительное образование, например, степень магистра или доктора наук. Кроме того, инженер, как правило, должен иметь лицензию профессионального инженера (PE), и ожидается, что он завершит непрерывное образование, чтобы быть в курсе новых технологий. Инженеры начального уровня также могут быть наняты в качестве стажеров или младших членов команды и работать под пристальным наблюдением более старших инженеров. По мере того, как они набираются опыта и знаний, им поручаются более сложные задачи и предоставляется большая самостоятельность. Инженеры обычно должны быть сертифицированы как компетентные для выполнения конкретной работы, в зависимости от систем, используемых конкретной геотермальной энергетической компанией. Заработная плата BLS в настоящее время не располагает данными о заработной плате в геотермальной отрасли. Тем не менее, у BLS есть данные о заработной плате для группы по производству, передаче и распределению электроэнергии. В следующей таблице показаны данные BLS для инженерных профессий в этой отраслевой группе за май 2011 года. Показанная заработная плата является средней годовой заработной платой для Соединенных Штатов в целом; заработная плата зависит от работодателя и местоположения.   Selected engineering occupations Median annual wages, May 2011(1) xls.r»> Civil engineers $84,950 Electrical engineers 84,730 Инженеры-электронщики, кроме компьютерщиков 90 790 Инженеры-экологи 79 530 Инженеры-механики 82,230 Примечания: (1) Статистические данные по занятости доступны на сайте www.bls.gov/oes. Данные не включают льготы. Бурение Для получения горячей воды глубоко под землей геотермальные электростанции используют скважины, спускающиеся на тысячи футов в подземные резервуары. Бурение этих скважин требует специальной техники и рабочих. Буровые бригады сначала бурят разведочные скважины, чтобы подтвердить расположение подземных резервуаров. Обнаружив лучшие места, они бурят основную скважину геотермальной электростанции. Буровые бригады обычно используют вышку, большой кран с металлической рамой, нависающий над скважиной, для направления бурового оборудования. Поскольку буровое оборудование очень тяжелое, необходимы буровые вышки для управления и маневрирования буровыми долотами, трубами и другим оборудованием. Буровые растворы, которые помогают разрушать породу, закачиваются в скважину через трубу, соединенную с буровым долотом. Труба также выносит мусор и грязь из скважины на поверхность, где их можно утилизировать. По мере углубления скважины новые участки трубы соединяются с уже находящимися в земле, и бурение продолжается до тех пор, пока не коснется подземного резервуара. В зависимости от местоположения проекта и типа породы, которую необходимо пробурить, буровые бригады будут использовать различные буровые долота и смеси буровых растворов. Помимо рабочих, которые бурят скважины, в буровые бригады может входить вспомогательный персонал, например, рабочие, которые перевозят буровые установки и топливо на проектные площадки. Операторы вышки контролируют и осматривают буровые вышки. Эти рабочие могут поднимать или опускать буровые долота и трубы в скважину или из нее. Операторы вышки также несут ответственность за техническое обслуживание своего оборудования и обеспечение его правильной работы. Операторы буровой установки управляют самой буровой установкой. Они определяют давление и скорость сверла, когда оно проникает в горную породу. Для обеспечения безопасности буровых площадок операторы роторных буровых установок используют манометры, которые отслеживают давление бурового насоса и другие данные, например количество бурового раствора и обломков, выкачиваемых из скважины. Операторы роторного бурения также ведут записи о том, где они пробурили и сколько слоев горной породы они пробили. Работники выполняют большую часть основной работы на буровых площадках. Они очищают оборудование и очищают рабочие зоны от мусора и бурового раствора, которые бурильные трубы выносят из скважин. На дорожных развязках также устанавливаются новые секции труб, которые позволяют буру проникать глубже под землю. Полномочия Существует несколько формальных требований к образованию для рабочих буровых бригад. Хотя работники буровых бригад не обязаны иметь аттестат о среднем образовании, некоторые работодатели могут предпочесть нанимать работников, у которых он есть. Во время учебы в школе рабочие буровых бригад могут освоить такие навыки, как базовая механика, сварка и работа с тяжелым оборудованием, в рамках профессиональных программ. Большинство рабочих буровых бригад начинают работу в качестве помощников опытных рабочих и проходят обучение на рабочем месте. Однако формальное обучение становится все более распространенным, поскольку используются новые и более совершенные механизмы и методы. Работники буровой бригады обычно должны быть не моложе 18 лет, находиться в хорошей физической форме и пройти тест на наркотики. Заработная плата BLS в настоящее время не располагает данными о заработной плате в геотермальной отрасли. Однако у BLS есть данные о заработной плате рабочих буровых бригад во всех отраслях. В следующей таблице показаны данные BLS по буровым работам в мае 2011 года. Показанная заработная плата является средней годовой заработной платой для Соединенных Штатов в целом; заработная плата зависит от работодателя и местоположения.   Отдельные буровые профессии Средняя годовая заработная плата, май 2011 г.(1) Derrick operators, oil and gas $45,220 Rotary drill operators, oil and gas 51,310 Roustabouts, oil and gas 32,980 Примечания: (1) Статистические данные о занятости доступны на сайте www. bls.gov/oes. Данные не включают льготы. Строительные работы Строители строят геотермальную электростанцию ​​и необходимую вспомогательную инфраструктуру, такую ​​как дороги и линии электропередач. На этапе строительства бригады должны строить геотермальную скважину и проводить буровые работы. В зависимости от того, где расположен завод, строительные бригады могут использовать специализированное оборудование для строительства заводов в скалистой, труднопроходимой местности. Плотники строят, устанавливают и ремонтируют любые приспособления из дерева или других материалов, включая пластик, стекловолокно и гипсокартон, на геотермальных строительных площадках. Следуя строительным чертежам, плотники измеряют, отмечают и укладывают материалы. Они используют ручные и электрические инструменты, такие как рубанки, пилы и сверла, для резки и придания формы материалам, которые часто соединяются вместе с помощью гвоздей, шурупов или других крепежных элементов. После завершения установки плотники проверяют точность своей работы с помощью инструментов, таких как уровни или линейки, прежде чем вносить необходимые коррективы. Операторы строительной техники используют технику для расчистки земли, деревьев и камней на строительных площадках геотермальных электростанций. Они также используют машины для выравнивания земли и строительства дорог перед началом строительства. Операторы строительной техники используют свою технику для подъема тяжелых строительных материалов для использования другими рабочими. Строители выполняют широкий спектр работ на строительных площадках геотермальных электростанций. Они используют различное оборудование, в том числе отбойные молотки и небольшие механические подъемники. На некоторых работах строители используют компьютеры и другие высокотехнологичные устройства ввода для управления роботами-труборезами и очистителями. Они часто помогают работникам специализированных профессий, например, плотникам и электрикам. Менеджеры по строительству планируют, направляют, координируют и составляют бюджет геотермальных проектов. Они могут контролировать весь проект или, в зависимости от размера завода, только его часть. В качестве координаторов всех процессов проектирования и строительства менеджеры по строительству выбирают, нанимают и контролируют специализированных торговых подрядчиков, таких как плотники и электрики. Менеджеры по строительству участвуют в разработке завода, начиная с его первоначальных концептуальных проектов и заканчивая окончательным строительством. Они помогают гарантировать, что геотермальные электростанции будут построены вовремя и в рамках бюджета. Менеджеры по строительству часто встречаются с инженерами, архитекторами и любыми другими рабочими, строящими завод. Электрики занимаются монтажом и обслуживанием энергетических систем геотермальных электростанций. При строительстве заводов электрики проверяют свои строительные чертежи, чтобы определить, где разместить оборудование, такое как цепи и розетки. Найдя нужные места, они устанавливают и подключают провода к таким системам, как автоматические выключатели, трансформаторы и розетки. Электрики также устанавливают электрооборудование и электропроводку, соединяющую геотермальную электростанцию ​​с электрической сетью. Они должны быть знакомы с компьютерными системами, регулирующими поток электроэнергии, и иметь опыт работы с высоковольтными системами. Водопроводчики, слесари-трубопроводчики и слесари-паровики устанавливают, обслуживают и ремонтируют системы трубопроводов на геотермальных электростанциях, по которым горячие жидкости под высоким давлением поступают из скважины в резервуары низкого давления. Они также несут ответственность за другие трубы станции, в том числе те, по которым пар поступает из резервуаров в турбины. Сантехникам, трубопроводчикам и слесарям приходится часто поднимать тяжелые трубы, стоять в течение длительного времени и работать в неудобном и тесном положении. В своей работе они сталкиваются с рядом возможных опасностей, включая падение с лестниц, порезы острыми предметами и ожоги горячими трубами или паяльным оборудованием. Полномочия Менеджеры по строительству обычно имеют степень младшего специалиста или выше в области управления строительством, управления бизнесом или инженерии. Они также обычно имеют предыдущий опыт работы на строительных проектах. Поскольку опыт так важен для менеджеров по строительству, в некоторых случаях он может заменить требования к образованию. Однако крупные и сложные проекты, такие как геотермальная электростанция, требуют специального образования. Рабочие с дипломами в области управления строительством или инженерии, но без значительного опыта, могут быть наняты в качестве помощников руководителей проектов. Большинство строителей проходят обучение на рабочем месте. Рабочие обычно работают под руководством мастера, который дает им инструкции. Набираясь опыта и доказывая свои способности, рабочие могут сами стать мастерами. Операторы оборудования обычно приступают к работе, имея диплом средней школы или его эквивалент. Они могут учиться на работе, пройти официальную программу обучения или сочетать и то, и другое. Для определенного оборудования операторы должны быть сертифицированы, что включает в себя обучение и тестирование для обеспечения компетентности и безопасности. Электрики, плотники, сантехники, слесари-трубопроводчики и слесари-паромонтажники обычно начинают работать с дипломом средней школы или его эквивалентом. Обычно их обучают в рамках программ ученичества, которые обычно длятся 3–4 года для электриков и плотников и 4–5 лет для сантехников, слесарей-трубопроводчиков и слесарей-парогенераторов. Электрики, плотники, сантехники, слесари-трубопроводчики и монтажники пара также могут посещать специализированные программы обучения работе с конкретными системами, с которыми они работают. Заработная плата BLS в настоящее время не располагает данными о заработной плате, характерными для геотермальной отрасли. Однако у BLS есть данные о заработной плате в отрасли производства, передачи и распределения электроэнергии. В следующей таблице показаны данные BLS для строительных профессий в этой отраслевой группе за май 2011 года. Показанная заработная плата является средней годовой заработной платой для Соединенных Штатов в целом; заработная плата зависит от работодателя и местоположения.   Отдельные строительные профессии Median annual wages, May 2011(1) Carpenters $58,000 Operating engineers and other construction equipment operators 57,630 Construction laborers 43,480 Руководители строительных работ 95 630 Электрики 60 310 Сантехники, трубопроводчики и слесари-паромонтажники 68,800 Данные не включают льготы. Операторы электростанций После того, как геотермальная электростанция будет завершена и запущена, потребуется определенный персонал для эксплуатации и наблюдения за электростанцией. Они предотвращают или устраняют любые проблемы, которые могут помешать правильной работе завода. Операторы электростанции работают в диспетчерских, контролируя выработку и распределение электроэнергии на геотермальной электростанции. Они следят за трубами геотермальной электростанции, генераторами и приборами, которые регулируют напряжение и потоки электроэнергии. Операторы электростанций связываются с центрами распределения электроэнергии в региональной энергосистеме, чтобы согласовать производство с нагрузкой системы. Они посещают инспекционные обходы, чтобы убедиться, что все на станции работает правильно, и вести учет коммутационных операций, а также нагрузок на генераторы, линии и трансформаторы. Операторы электростанций используют компьютеры, чтобы сообщать о необычных происшествиях, неисправном оборудовании или техническом обслуживании, проводимом в течение их смены. Полномочия Операторам электростанций обычно требуется аттестат о среднем образовании или его эквивалент, а также обучение на рабочем месте. Предыдущий опыт работы, например, линейным рабочим или рабочим на электростанции, может оказаться полезным при устройстве на работу. Для эксплуатации электростанции необходимы сильные механические, технические и компьютерные навыки. Сертификация Североамериканской корпорацией по надежности энергетики (NERC) необходима для должностей, которые могут повлиять на энергосистему. Компании также требуют, чтобы люди, ищущие высокотехнологичную работу, имели хорошие знания в области математики и естественных наук. Заработная плата BLS в настоящее время не располагает данными о заработной плате в геотермальной отрасли. Однако у BLS есть данные о заработной плате для отраслевой группы по производству, передаче и распределению электроэнергии, которая включает эксплуатацию геотермальных электростанций. Средняя годовая заработная плата операторов электростанций в этой отраслевой группе в мае 2011 года составила 66 340 долларов США. Заработная плата указана для Соединенных Штатов в целом; заработная плата зависит от работодателя и местоположения. Заключение Геотермальные работы всех видов будут наиболее распространены в западной части Соединенных Штатов, где геотермальные проекты наиболее распространены. Если геотермальная промышленность продолжит расти, должны появиться возможности для работников самых разных профессий с различными требованиями к образованию и подготовке, от докторантов до разнорабочих. Для некоторых профессий, например, в строительстве, обычно требуется, чтобы работники прошли ученичество, а для других требуется менее формальное обучение на рабочем месте. По мере роста спроса на чистую энергию рабочие места в геотермальной энергетике станут небольшим, но растущим потенциальным источником новых рабочих мест.   Примечания [1] Ежегодный отчет о производстве и развитии геотермальной энергии в США (Ассоциация геотермальной энергии, апрель 2012 г. ), стр. 6, http://www.geo-energy.org/reports/2012/AnnualUSGeothermalPowerProductionandDevelopmentReport_Final.pdf. [2] Там же, с. 6. [3] Там же, с. 9. [4] Обследование экологических товаров и услуг (GGS) (Бюро статистики труда США, 2012 г.), https://www.bls.gov/ggs. [5] «Зеленые» рабочие места с помощью геотермальной энергии (Ассоциация геотермальной энергетики, октябрь 2010 г.), с. 6, http://www.geo-energy.org/pdf/reports/GreenJobs_Through_Geothermal_Energy_Final_Oct2010.pdf. [6] Там же, с. 10. [7] Годовой отчет о производстве и развитии геотермальной энергии , с. 7.

Информация и факты о геотермальной энергии

Эта геотермальная электростанция в Рейкьявике, Исландия, использует свои подземные резервуары пара и горячей воды для выработки электроэнергии, а также для непосредственного обогрева и охлаждения зданий.

Фотография Медфорда Тейлора

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Геотермальная энергия уже тысячи лет используется в некоторых странах для приготовления пищи и отопления. Это просто энергия, полученная из внутреннего тепла Земли.

Эта тепловая энергия содержится в горных породах и жидкостях под земной корой. Его можно найти от неглубокой земли 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 можно использовать для выработки электроэнергии или непосредственно для обогрева и охлаждения зданий.

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

Геотермальная вода из недр Земли может использоваться непосредственно для обогрева домов и офисов или для выращивания растений в теплицах. В некоторых городах США геотермальная горячая вода прокладывается под дорогами и тротуарами для таяния снега.

Производство геотермальной энергии

Для производства геотермальной электроэнергии в подземные резервуары бурят скважины глубиной в милю (1,6 км) и более, чтобы получать пар и очень горячую воду, которые приводят в действие турбины, связанные с генераторами электроэнергии. Первая геотермальная электроэнергия была произведена в Лардерелло, Италия, в 1904 году.

Существует три типа геотермальных электростанций: сухопаровые, мгновенные и бинарные. Сухой пар, старейшая геотермальная технология, берет пар из трещин в земле и использует его для непосредственного привода турбины. Вспышечные установки перекачивают глубокую горячую воду под высоким давлением в более холодную 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 температурой кипения, чем у воды. 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 в мире производителем, а крупнейшее месторождение геотермальной энергии в мире — это гейзеры к северу от Сан-Франциско в Калифорнии. В Исландии многие здания и даже бассейны обогреваются геотермальной горячей водой. В Исландии есть как минимум 25 действующих вулканов и множество горячих источников и гейзеров.

Преимущества и недостатки

Геотермальная энергия имеет много преимуществ. Его можно добывать 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 заводы практически не производят 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 у него проблемы с экологией. Основной проблемой является выброс сероводорода, газа, который при низких концентрациях пахнет тухлым яйцом. Еще одной проблемой является утилизация некоторых геотермальных жидкостей, которые могут содержать небольшое количество токсичных материалов. Хотя геотермальные объекты способны обеспечивать теплом в течение многих десятилетий, в конечном итоге определенные места могут охлаждаться.

Читать дальше

Чтобы попрактиковаться в спасении Земли, НАСА сбило астероид космическим кораблем

• Наука

Чтобы попрактиковаться в спасении Земли, НАСА столкнуло космический корабль с астероидом

Космический корабль DART врезался в безвредный космический камень, чтобы изменить свою орбиту — тактика, которую однажды можно было бы использовать, чтобы предотвратить столкновение астероида-убийцы с Землей .