Тепловая энергия земли: 404. Страница не найдена!

Тепловая энергия земли: 404. Страница не найдена!

Содержание

Тепловая энергия окружающей среды — Vaillant

Альтернативные источники энергии становятся все более привлекательными. Одной из причин является постоянно растущие цены на традиционные виды топлива. Природа предлагает нам многочисленные возможности для экологически чистого и экономного производства теплой энергии. Тепловые насосы используют энергию, которую природа дает нам бесплатно.

Тепловые насосы — использование энергии окружающей стреды

Земля, в частности, обладает гигантскими запасами энергии. В нескольких метрах ниже ее поверхности она сохраняет солнечное тепло. Из ядра Земли температуры величиной 6500 градусов Цельсия излучаются в ее внешние слои. Тепловые насосы используют геотермальное тепло или тепло грунтовых вод в зависимости от технологии. Энергия, накопленная в окружающем воздухе, также подходит для обогрева помещений и производства горячей воды. Тепловые насосы могут использовать эти ресурсы и, таким образом, существенно снижают затраты на производство тепловой энергии.

Не зависимо от того, какая технология используется, тепловые насосы эффективно работают даже при низких температурах окружающей среды. До 75 процентов ваших потребностей в тепловой энергии могут быть получены непосредственно из окружающей среды и бесплатно. Только 25 процентов должны быть добавлены в виде электрической энергии. В зависимости от технологии, тепловые насосы могут подключаться к трем различным источникам тепла

Преимущества использования тепла окружающей среды в качестве источника энергии:

  • Отсутствие эмиссии СО2
  • Неисчерпаемый источник энергии
  • Независимость от поставщиков энергии
  • Низкая стоимость отопления

Требования к использованию тепла окружающей среды:

  • Большие радиаторы для низкотемпературной системы
  • Хорошая изоляция здания

Геотермальная энергия

Тепловые насосы могут использовать энергию земли. Доставка энергии осуществляется двумя различными способами. Либо используется тепло, близкое к поверхности земли там, где температура одинакова почти круглый год. На поверхности земли на глубине 1,5 м устанавливается земляной коллектор в качестве нагревательного контура, который извлекает тело из земли.

Или же, возможна регенерация тепла с помощью малогабаритного геотермального зонда. Геотермическое тепло выводится с помощью специальных грунтовых зондов, которые заглублены до 100 метров в землю. Температура является постоянной в течение всего года и составляет примерно 10 °C, что достаточно для извлечения тепла.

Преимущество использования геотермального тепла:

Хорошее сбережение тепла: круглый год постоянные температуры 7-13 °C

Требования к использованию геотермального тепла:

  • Большие площади земли с открытым доступом (земляной коллектор)
  • Может требоваться разрешение

Атмосферный воздух как источник энергии

Тепловые насосы могут использовать для отопления окружающий воздух и запасенную в нем энергию. Наши современные тепловые насосы работают экономно и осуществляют нагрев даже при температуре наружного воздуха до -20 ° С.

Преимущества использования атмосферного воздуха:

  • Отличная доступность из-за свободного доступа к источнику энергии без переоснащения
  • Не требуется разрешения
  • Самые низкие инвестиционные затраты
  • Особенно подходит для модернизации

Требования к использованию атмосферного воздуха:

  • Площадка для установки наружного блока

Грунтовые воды как источник энергии

Тепловые насосы могут извлекать тепловую энергию из грунтовых вод. Их температура постоянная независимо от времени года и внешней температуры. Для извлечения грунтовых вод необходим колодец.

Преимущества использования грунтовых вод:

  • Высокая эффективность
  • Хорошая аккумуляция тепла: в морозный зимний день поддерживается температура 7-12 °C

Требования к использованию грунтовых вод:

  • Качество и количество грунтовых вод: грунтовая вода с низким содержанием минералов и извести

Наилучший источник энергии для ваших целей

То, какой источник энергии и, следовательно, какой тип тепловой насосной системы наилучшим образом подходит для вашего применения, зависит от многих факторов. Следует принять во внимание различные закупочные цены и эксплуатационные расходы.

Однако, отдельные типы тепловых насосов также отличаются друг от друга с точки зрения разрешений, продвижения и требований к зданию.

При выборе нужной системы обогрева стандартного решения не существует. Однако нетрудно найти ту систему, которая удовлетворяет вашим требованиям. Поговорите со специалистами-теплотехниками компании Vaillant. Они могут помочь вам в планировании оптимальной системы обогрева.

Это может вас заинтересовать:

Отопление дома теплом земли, тепловая энергия земли

Надо признать, что среднестатистический обыватель мало задумывался об истощении земных недр, загрязнении атмосферы и окружающей среды в целом от сжигания углеводородов. И только сейчас люди всерьез стали обращать внимание на экологически чистые и возобновляемые источники энергии, поскольку стоимость углеводородного топлива стала неуклонно расти. Один из способов использования таких неиссякаемых источников — отопление дома теплом земли. Информацию о том, как оно действует и каким образом претворяется в жизнь, вы найдете в этой статье.

Как это работает?

Общеизвестный факт, что температура грунта на глубине около 1.5 м и более постоянна в течение всего года. Ее значение лежит в диапазоне плюс 5—7 °С, причем температура постепенно повышается с ростом глубины. Благодаря такому явлению люди хранят продукты и овощи с огорода в подвалах.

Получается, что температура там всегда положительна и грех не использовать это тепло из земли для обогрева жилья.

Больше всего человека привлекает тот факт, что тепловая энергия грунта – бесплатная. Но вот извлечь ее и направить в дом обойдется в кругленькую сумму, о чем мы поговорим далее.

Перемещать в помещения такое слабенькое тепло, как +7 °С абсолютно бессмысленно. Задача стоит не так: нам нужна именно энергия, а не температура. И в этом может помочь обычный кондиционер, только перевернутый наоборот. Ведь что он делает? Летом берет энергию изнутри здания и перемещает его наружу, а зимой – в обратном направлении. Это происходит благодаря теплообменным процессам внутри холодильной машины (цикл Карно).

Если вкратце и простыми словами, то внутри кондиционера циркулирует между двумя теплообменниками жидкость – хладоноситель. В первом она испаряется, отбирая теплоту от воздуха помещения, а во втором – конденсируется, отдавая ее в окружающую среду. Переходу хладагента из одного агрегатного состояния в другое способствуют 2 главных агрегата – компрессор и расширительный клапан.

Таким же образом выделяется тепловая энергия земли. По контуру из труб, помещенному вглубь грунта, движется теплоноситель, нагретый до температуры +7 °С. В первом теплообменнике он встречается с рабочим телом – фреоном, заставляя его испариться. Во втором фреон конденсируется, передавая полученную тепловую энергию системе отопления.

В результате такого перемещения земля охлаждается на 2—3 °С, а вот дом прогревается на 20—40 °С. Не стоит обращать внимание на несоответствие температур, ведь в земляном контуре тоже циркулирует в 10 раз больше жидкости, чем в отопительном. Энергозатраты – мизерные, расходуется электричество для работы компрессора, насоса и автоматики. В целом соотношение затрат энергии к добытой из земли – примерно 1 : 5—1 : 7.

Установка, обеспечивающая использование энергии земли для отопления, имеет свое название – геотермальный тепловой насос.

Виды установок для отбора тепла земли

Внутреннее устройство теплового насоса, кратко описанное выше, остается неизменным в любом случае. А вот конструкция наружного контура, что извлекает энергию из грунта, бывает 2 типов:

  • горизонтальный: в котлован расчетного размера и глубиной 1.5—2 м укладывается полимерная труба с определенным шагом;
  • вертикальный: трубы контура опускаются в глубокие скважины. Их количество также определяется расчетом.

Рыть котлован удобно на этапе строительства частного дома, это делается как раз в том месте, где планируется возводить здание. Также горизонтальный контур можно устроить в том случае, если имеется достаточно большой участок земли у дома. Когда такого участка нет и места совсем мало, энергия земли отбирается геотермальными зондами из глубоких скважин. Их придется сделать несколько в разных местах.

Концы труб от одного или нескольких наружных контуров прокладываются к дому под землей и входят в подвальную часть здания, где и присоединяются собственно к тепловому насосу. Теплоносителем, протекающим в подземных змеевиках, обычно служит вода либо незамерзающая жидкость, в зависимости от региона строительства.

По эффективности получения энергии земли вертикальные контуры превосходят горизонтальные, так как часто проходят сквозь водоносные горизонты, а это улучшает отбор теплоты. Держат они первенство и по стоимости монтажа, особенно если бурение скважин происходит в затрудненных условиях.

Плюсы и минусы

Добытая из грунта тепловая энергия, как мы уже выяснили, практически ничего не стоит и это главный плюс. Но есть и другие:

  • источник тепла – возобновляемый, проще говоря – неиссякаемый;
  • экологичность и безопасность тепловой установки не имеют себе равных;
  • хороший выход энергии при малых затратах;
  • не требуется никаких разрешений на монтаж или подключение;
  • высокая степень автоматизации, а значит, и комфорта;
  • нечастое обслуживание;
  • низкая степень пожарной опасности.

Есть еще одно важное достоинство геотермальной системы. Поскольку температура грунта на глубине остается неизменной круглогодично, то летом насос перестает быть тепловым, а становится охлаждающим. Установка переключается в летний режим, хладагент движется в другую сторону, а теплообменники функционально меняются местами. Если частный дом оборудован агрегатами воздушного отопления – фанкойлами, то система подает к ним холодную воду, от которой охлаждается воздух в помещениях.

Недостаток у гелиосистем только один, но настолько существенный, что зачастую перечеркивает все достоинства. Как нетрудно догадаться, это стоимость оборудования и монтажных работ. Всякий поймет, что рытье котлованов и бурение скважин влетит в копеечку, такую работу своими руками не сделаешь. Трубы длиной около километра, сама установка, автоматика, — все это обойдется в кругленькую сумму. Вот почему использование тепла земли до сих пор доступно очень немногим людям.

Заключение

Совершенно ясно, что применение тепловой энергии грунта для обогрева дома имеет долгосрочные перспективы. Это в Европе подобные системы стали обыденностью, у наших граждан доходы пока что не достигли необходимого уровня. Но за тепловыми насосами – будущее, это тоже не вызывает сомнений.

Тепловая энергия земли для обогрева дома

Земля и озера вокруг нас представляют огромный резервуар возобновляемых источников тепловой энергии, запасенной от солнца. Эта геотермальная энергия, по оценкам специалистов, превышает все другие источники энергии, более чем в две тысячи раз.

Основой системы геотермального отопления являются один или несколько источников, расположенных в земле, плюс насос, работающий по принципу кондиционера. В отличие от обычных систем отопления, которые сжигают ископаемое топливо или используют электричество, чтобы создать тепло, тепловые насосы просто перемещают тепло из одного места в другое, только с небольшим преобразованием.

Когда это оправдано?

  • Участок не подключен к газу. В таком случае, установка теплового насоса будет эффективнее.
  • При сроке окупаемости менее 8 лет. Если есть свободные деньги, то можно вложить в систему и это прослужить своеобразной инвестицией.
  • При создании автономных инженерных систем.
  • При возможности установки всех компонентов. Стоит учитывать, что для такого вида насоса необходимо будет установка грунтового теплообменника.

Оборудование можно монтировать таким образом, что оно будет функционировать в отопительный период в режиме обогрева помещений, а в летний – в режиме кондиционирования.

Как работает система геотермального отопления?

На глубине ниже 2,5 — 3 метров, температура остается на уровне средней годовой температуры воздуха. Зимой, геотермальная система собирает эту тепловую энергию из земли и концентрирует ее внутри дома или здания, чтобы обеспечить отопление помещений.

Для каждой единицы энергии, используемой тепловым насосом, хорошо продуманная геотермальная система может обеспечить 3,57 единиц тепловой энергии в здании. Все тепловые насосы рассчитаны на отраслевой стандарт, называемый коэффициентом полезного действия, или КС, который, как правило, находится в диапазоне от 3,0 до 4,0. Это означает, КПД такой отопительной системы достигает 300% — 400%.

Как это работает летом?

Летом происходит обратный процесс, и геотермальный тепловой насос перемещает тепловую энергию из здания и сохраняет его обратно в земле. Кроме того, энергия, которая удаляется из помещения, может быть использована для эффективного нагрева бассейна, горячей воды или других инженерных систем, которые требуют тепла.

Грунтовые тепловые насосы могут обеспечить, как отопление, так и кондиционирование с эффективностью недостижимой для другого оборудования отопления или охлаждение.

Способы размещения контуров

Ниже представлены несколько основных типов размещения трубопроводов для формирования геотермальных систем.

  • Горизонтальные петли. Используются, если есть соответствующая требованиям поверхность земли. Прокладка труб выполняется в траншеи, длина которых находится в диапазоне от 30 до 40 метров. Специальное буровое оборудование используется для отверстий малого диаметра и длиной от 30 до 120 метров.
  • Вертикальные петли. Являются идеальным выбором при ограничении или недостатке открытых поверхностей земли. Применяется оборудования для бурения скважин и закладки трубопроводов.
  • Озерные петли. Очень экономичны в установке, когда доступен водоем, поскольку затраты на проведение земляных работ практически исключены. Катушки из труб просто размещаются на дне пруда или озера. Подобные системы петлевые, они используют грунтовые воды в качестве непосредственного источника энергии. В благоприятных условиях, открытая геотермальная система может считаться наиболее экономичным источником.

Для улучшения эффективности там, где большие геотермальные системы не являются жизнеспособными, оправдано существование гибридных котлов. Такие системы включают в себя, как геотермальный цикл, так и стандартное отопительное оборудование.

А те, кто хотели бы использовать возобновляемые источники тепла для обогрева жилья, но при этом нет возможности из-за недостаточной площади земли пробурить скважину или установить горизонтальный коллектор — следует выбирать воздушный тепловой насос NIBE. К тому же, цена “под ключ” такого типа насосов существенно ниже геотермальных. Они также эффективно работают даже при температуре на улице до -25 °C, обеспечивая дом теплом и горячей водой.

Тепло Земли доступно всем

Тепло Земли
доступно всем

«Сколько нужно снежков, чтобы натопить печь?» — иронизировал
двести лет назад знаменитый философ и естествоиспытатель
Дидро. В компании ЭВАН, которая уже свыше 5 лет занимается
продвижением на российский рынок тепловых насосов,
знают, что в этом вопросе есть рациональное зерно.

Несмотря на существенный рост продаж тепловых насосов, произошедший за последние несколько лет, лишь 15 %
наших партнеров ввели в свой ассортимент эту продукцию.
Причины разные: и недоверие к возможностям использования тепловых насосов в российских климатических условиях,
и высокая стоимость оборудования и инсталляции, а иногда
и просто «руки не дошли» разобраться в теме. Поэтому мы
ещё раз хотим вернуться к азам — как работает, зачем нужен,
где используется. Сегодня в центре внимания геотермальные
тепловые насосы.

Азы геотермального нагрева

Принцип работы теплового насоса базируется на «эксплуатации» естественных низкопотенциальных источников
тепла из окружающей среды. Один из них — тепло грунта,
грунтовых вод (термальных и артезианских).

Система отопления с использованием грунтового теплового насоса состоит из трех контуров.

Первый — обычный и привычный внутренний контур,
по которому циркулирует вода или незамерзающий теплоноситель.

Второй — внешний контур, погруженный в грунт, по которому циркулирует так называемый рассол, в качестве которого используется пропиленгликоль. Ключевым свойством
рассола является его способность не замерзать при отрицательных температурах.

Третий — контур самого теплового насоса, по которому
циркулирует хладагент, важнейшим свойством которого
является способность переходить в парообразное состояние
при очень низких температурах.

Наиболее часто встречающееся предубеждение, связанное с использованием геотермальных тепловых насосов,
касается температуры грунта. Кажется чем‑то невероятным
возможность нагрева отрицательной температурой.

Однако теоретически тепловую энергию, которую можно
использовать, имеет всё, чья температура выше абсолютного
нуля, то есть минус 273 градуса. Практически ограничения,
конечно, гораздо более жесткие. Например, тепловые насосы NIBE работают при температуре рассола на входе до минус
8 градусов. Получается, что использование грунтового насоса
возможно даже в очень холодном климате и отрицательных
температурах грунта.

Возможно? Да! Но целесообразно ли? Необходимо отметить
очень важный момент: чем ниже температура грунта, тем меньшую мощность выдает тепловой насос и, соответственно,
тем ниже коэффициент теплопроизводительности. Паспортная мощность насосов NIBE указывается при температуре теплоносителя, поступающего из грунта — 0°С, каждый градус понижения температуры приводит к снижению мощности.

Точно также изменяется и ключевой показатель работы
теплового насоса — коэффициент теплопроизводительности
(COP). Как известно, тепловому насосу для обеспечения работы компрессора нужна дополнительная энергия. COP — это
отношение мощности, вырабатываемой тепловым насосом
к мощности, которую он потребляет для приведение в действие компрессора. Соответственно, если при нулевой температуре рассола тепловая мощность составляет 30,7, а потребляемая — 7кВт, то коэффициент теплопроизводительности
составит 4,39. С понижением температуры рассола понижается вырабатываемая мощность, в то время как мощность потребляемая остается без изменений. То есть, при температуре
рассола –5°С вырабатываемая мощность — 27кВт, СОР — 3,86.

С другой стороны, справедлива и обратная зависимость
— если температура грунта выше нуля выше и тепловая мощность насоса, и коэффициент теплопроизводительности.

Весь цикл переноса тепла из грунта в систему отопления выглядит
следующим образом. Рассол, проходя по коллектору, расположенному в грунте, нагревается. Температура нагрева может быть совершенно незначительной. Для работы теплового насоса NIBE достаточно, чтобы перепад температур между рассолом, поступающим
в коллектор и выходящим из него, составлял от 2 до 5 градусов.

Нагретый рассол попадает в контур теплового насоса, где
передает полученное тепло хладагенту, от чего тот начинает испаряться. Компрессор, который установлен в тепловом насосе,
под давлением сжимает хладагент, многократно увеличивая его
температуру. Полученное тепло передается во внутренний контур отопительной системы, а остывший хладагент конденсируется
в жидкость и готов снова повторить цикл нагрева.

В 2014 году в Исландии запущена первая в мире работающая в промышленных масштабах геотермальная
электростанция, которая получает энергию из магмы
Земли. Она располагается на вулканическом кратере, в том
месте, где магма подходит к земной коре максимально близко.
Глубина скважин достигает 2100 метров.
Электростанция имеет два типа генерации. Один обеспечивают турбины, находящиеся внизу скважин и работающие
за счет огромного давления и температуры магмы. Для генерации второго типа электростанция оборудована специальными
трубами с водой, погруженными до земной магмы. На поверхности раскаленной магмы температура достигает порядка 450
градусов, что делает из воды пар, который под давлением поднимается на поверхность и вращает паровые турбины, генерирующие электричество. Как говорят в компании-операторе, два типа генерации нужны для того, чтобы сделать станцию
максимально отказоустойчивой.

Мощность отопления и кондиционирования NIBE F1345-30 в зависимости от температуры рассола

Бурить или копать?

В зависимости от рельефа, тепловых свойств и состояния
грунта устанавливаются земляные контуры разных типов — горизонтальные или вертикальные, открытые или закрытые.

Выбор того или иного контура обуславливается множеством
факторов.

Первый вариант — горизонтальный коллектор. Для укладки
горизонтального коллектора копается котлован или траншеи,
обеспечивающие укладку коллектора ниже глубины промерзания грунта. Длина коллекторов должна соответствовать мощности теплового насоса и зависит от типа грунта, в который происходит укладка. Ориентировочно теплоотдача с 1 метра длины
коллектора составляет от 15 Вт / м при песчаной сухой почве
до 35 Вт / м — глина, насыщённая водой.

Очевидно, что чем выше влажность почвы, тем лучше происходит отбор тепла и больше полученная энергия.

Недостатком горизонтального коллектора является потребность в большом земельном участке — ориентировочная площадь которого в зависимости от расчетной длины коллектора
в 2‑3 раза больше, чем отапливаемая площадь. Причем, участок
этот нельзя ни застраивать, ни использовать под многолетние
посадки.

Ещё одно ограничение — глубина промерзания. Очевидно,
что чем больше глубина закладки коллектора, тем выше будет
стоимость работ. В целом же, горизонтальные коллекторы выгоднее с точки зрения расходов на их реализацию.

Если в распоряжении нет достаточно большого земельного
участка для укладки горизонтального коллектора, применяются скважины. Глубина скважины также зависит от потребности в отопительной мощности и свойств грунта. В зависимости от типа почвы на 1 м глубины скважины достигаемая
мощность составляет от 20 Вт / м (песок) до 70 Вт / м (водонасыщенная глина).

В случаях, когда нужно большое количество энергии, можно
соединить несколько скважин. Таким способом укладка вертикальных коллекторов занимает меньше места, компактна и имеет более высокий потенциал по мощности.

Такая разная вода

Как уже говорилось, наличие воды в грунте существенно повышает его теплоотдачу. Но эффективным источником тепловой энергии может быть не только влагонасыщенный грунт, но и сама грунтовая вода из скважины,
которая имеет постоянную температуру, не снижающуюся
даже во время пиковых низких температур, +7°C. Такая
система является энергетически одной из самых выгодных, но имеет свои недостатки. Во-первых, нельзя брать
и возвращать воду в ту же скважину — это приведет к замерзанию системы. Поэтому необходимо построить две
скважины и воду перекачивать из одной в другую с учетом
направления движения грунтовой воды, чтобы не происходило тепловое взаимодействие.

Второй, и часто критической, проблемой является объем протока, который должен поддерживаться на требуемом уровне, а зимой, когда наблюдается падение давления, требуемый поток может понижаться.

И ещё один момент — невозможно гарантировать,
что дебит воды обнаруженного источника будет сохраняться 5–10 и больше лет.

Хорошей альтернативой грунтовой воды служит вода
открытых источников — озер, ручьёв и рек.

В этом случае на дно укладывается горизонтальный
коллектор с отягощением, удерживающим его на дне.
Ключевое условие использования водяного источника
энергии — его достаточный проток или размер, гарантирующий его непромерзание.

Большая и практически невероятная удача — геотермальные воды, температура которых колеблется от 10
до 250 градусов. Однако чаще всего расположение таких
источников удалено от мест проживания людей.

Если наличие геотермальных вод определяется географией и с этим не поспоришь, то наличие стоков как раз характерно для населенных местностей. А сточные воды — это
отличный источник тепловой энергии, всегда имеющий положительную температуру.

Исландия — вулканический остров площадью всего в 103 тысячи кв. км. и населением примерно 320 тысяч человек. На острове нет запасов углеводородов, однако энергии в избытке. Раскаленная лава подогревает гигантские подземные озера. Геотермальное тепло подается по трубам в города и запасается в огромных резервуарах, обогревая дома, предприятия и даже плаватель-
ные бассейны.
Если вернуться в историю, геотермальные источники традиционно использовались в стране исключительно для гигиенических целей— купания, стирки и
приготовления пищи. Первые попытки бурения и использования геотермальной энергии были предприняты в середине XVIII века, но только 1907 году фермеру из западной части Исландии удалось направить пар из геотермального
источника, пролегавшего под его фермой, в цементную трубу, подведенную к
его дому, находящемуся в нескольких метрах от источника. Однако до 40-х годов прошлого века 75% энергии на острове вырабатывалось за счет угля и нефти. Так продолжалось до нефтяного кризиса 70-х, который заставил правительство переключиться на освоение альтернативных источников тепла.
Сегодня 90% домов в Исландии обогреваются за счет горячих вод, поступающих из геотермальных источников. Горячая вода подается из скважин, глубина которых может варьироваться от 200 до 2000 м, прямо в трубы. Протекая по
этим трубам, вода отапливает дома исландцев. Любопытный факт: в Рекьявике
дороги и тротуары всегда свободны от снега и льда, поскольку они подогреваются от проложенных под ними труб с горячей водой.

Продажа тепловых насосов в финляндии1996-2013 гг.

Везде и всюду

Возможно, повсеместность использования тепловых насосов уже не требует подтверждения. Тем не менее немного
фактов.

Лидирующее место по установке тепловых насосов занимают США, где этот процесс начался ещё в 40‑х годах прошлого века, а в начале нынешнего тысячелетия число установленных тепловых насосов достигло 25 млн единиц.

По предварительным статистическим данным, представленным в 2014 году Генеральным секретарем ассоциации
ЕНРА Томасом Новаком, об использовании тепловых насосов на территории Европы в течение 2005‑2013 гг. на территории 21 европейской страны было установлено около
6,8 миллиона тепловых насосов.

«Королева Англии бурит скважину, чтобы обогреть свой дворец».
Под таким заголовком лондонский «Таймс» опубликовал статью
о реконструкции системы отопления Букингемского дворца
в 2013 году. Тепловые насосы уже были внедрены в одной из частей дворца. К празднованию 50‑летнего юбилея правления королевы была построена новая картинная галерея, оборудованная тепловыми насосами. И видимо, результаты оказались столь
впечатляющими, что королева решила сделать серьезный шаг,
отказавшись от традиционной системы отопления, существовавшей во дворце на протяжении многих десятилетий.

Но что нам до тех стран, где мягкие зимы. Поэтому остановимся более подробно на стране, близкой нам не только
географически, но и климатически — Финляндии.

В начале текущего года финская ассоциация тепловых насосов SULPU сообщила в своём пресс-релизе, что в настоящее
время в Финляндии работает около 540 000 тепловых насосов. В 2013 году было установлено 60 800 тепловых насосов,
из них 12 341 — геотермальных. Из общего объема продаж
геотермальных насосов около 40 % принадлежит концерну
NIBE, который представлен на финском рынке двумя брендами: NIBE — бренд концерна и JAMA — бренд финской компании «Каукора», также входящей в концерн.

Для сравнения, в России в 2013 году продажи тепловых
насосов всех типов, по данным агентства BRG, составили. ..
440 единиц! Даже абсолютные цифры демонстрируют колоссальный разрыв в развитии энергосберегающих технологий, что уж говорить о приведенных показателях в пересчете
на численность населения.

Однако есть и сходство российского и финского рынка
тепловых насосов: в обеих странах наибольшую долю рынка
занимает NIBE. Опыт, накопленный специалистами концерна, позволяет сравнивать эти страны и проводить параллели.
В первую очередь — параллели климатические.

Территориально Финляндия разделена на 6 губерний.
Самая теплая из них — Южная Финляндия. Расчетная температура воздуха составляет минус 26°C. Это примерно
соответствует климатическим условиям центрального федерального округа России (Брянск: –26°C, Москва: –28°C).
Расчетные температуры Центральной Финляндии (–32°C)
близки к температурам ПФО (Нижний Новгород: – 31°C). Северная Финляндия с её расчетной температурой –38°C может
иллюстрировать условия Уральского (Тюмень: –38°C) и Сибирского (Новосибирск: –39°C) федеральных округов.

Несомненно, наибольший интерес для скептиков представляют проекты, реализованные на территории Северной
Финляндии.

Вот несколько примеров: на территории Финской Лапландии в 170 км от полярного круга в местечке Киттиля
расположен крупнейший горнолыжный центр страны LEVI.
Центр, который называют официальным горнолыжным курортом Санта-Клауса, отапливается четырьмя тепловыми
насосами NIBE F1345 мощностью 60 кВт каждый.

Ещё один лыжный курорт Северной Финляндии, Пикку-
Сюёте, расположенный рядом с городом Пудасъярви, оборудовал свой отель с одноименным названием геотермальными тепловыми NIBE. В отеле установлено 5 насосов NIBE
F1345–60.

Известная финская марка пива и безалкогольных напитков Olvi производится на пивоваренном заводе Олви Ой, расположенном в Северной Савонии, — городе Иисалми. Здесь
также используются тепловые насосы NIBE — 5 приборов
F1345 мощностью по 60 кВт.

Сказочная страна Лапландия, родина Санта-Клауса, царство
вечной зимы. Где, как не здесь, могла возникнуть уникальная постройка — отель, целиком сделанный изо льда.

В Юккасъярви, маленьком шведском городке в 200 км к северу
от полярного круга, расположен Ледяной отель ICEHOTEL. Этому ставшему знаковым арт-проекту уже более двух десятков лет.
Каждую зиму из замерзшей реки Турне в Юккасъярви вырезают лед. Строители и художники приступают к работе с ледяными глыбами огромного размера и спустя месяц неистовой работы — вырезания, выпиливания, высекания — получаются Ледяной отель и Ледяной бар.

Владельцы отеля поддерживают концепцию снижения выбросов СО2. Поэтому для отопления, а помимо ледяных сооружений отель имеет 30 зданий с нормальной комнатной температурой, были выбраны геотермальные тепловые насосы NIBE. Первый тепловой насос установлен в 2000 году, сейчас их насчитывается уже 14 мощностью от 7 до 40 кВт. Общая отапливаемая площадь — 5000 кв.м.

Дополнительным бонусом для отеля стал тот факт, что при работе тепловые насосы охлаждают землю, за счет чего снег и лёд дольше не тают.

Геотермальная Россия

Россия, чья территория располагается в четырех климатических поясах, имеет огромный потенциал для использования геотермальной энергии.

На территории нашей страны расположена своя «Исландия» — это Камчатский полуостров. Общий вынос тепла гидротермами Камчатки в естественных условиях достигает 2 300
МВт, в том числе высокотемпературных гидротермальных
систем — 1 780 МВт. На Камчатке расположено одно из семи
чудес России — Долина гейзеров — около 20 крупных гейзеров
и множество источников, периодически выбрасывающих фонтаны почти кипящей воды или горячего пара. На небольшом
пространстве можно наблюдать все известные формы гидротермальной деятельности: постоянно действующие и пульсирующие источники, горячие озера, грязевые котлы и вулканчики, прогретые площадки. Ресурсы, которые обнаружены
на Камчатке, дают возможность обеспечить ее население теплом и электричеством на 100 последующих лет. Суммарный объем тепла камчатских геотермальных вод составляет
5000 МВт. Здесь же, на Камчатке, построена первая в России
геотермальная электростанция, которая была введена в эксплуатацию в 1966 г.

Всего в России разведано более 70 термальных месторождений, а количество пробуренных скважин превышает
4000. Самыми перспективными в развитии отрасли являются
части Дальневосточного, Западно-Сибирского и Северо-Кавказского регионов. Однако геотермальные источники имеют
невыгодное расположение в экономическом плане. Это отдаленные регионы с низкой плотностью населения и слабой
инфраструктурой.

Эксперты говорят, что количество продаваемых а России
тепловых насосов ничтожно мало на фоне, например, европейских государств. Однако нельзя не отметить ощутимую
позитивную динамику.

Самый «северный» партнер ЭВАН, который начал работать с ассортиментом энергосберегающего оборудования,
расположен в Кемерово. «Не могу сказать, что тепловые насосы разлетаются как горячие пирожки. За два года нами установлено всего 8 тепловых насосов, из них 5 — геотермальных. Конечно, цифра небольшая, но буквально ещё три года
назад о таком оборудовании было даже бесполезно разговаривать — клиентам казалась абсурдной сама идея. Сейчас
уже в большинстве случаев люди как минимум знают что это,
а зачастую и как это работает. Другое дело, что действительно, стоимость первоначальных затрат высока, окупаемость
исчисляется не одним годом, а у нас ещё не привыкли к долгосрочному планированию. Однако интерес к подобному оборудованию есть, и год от года он всё ощутимее», — говорит
директор кемеровской компании ЭФЛАБ Олег Скробот.

Строительство и проектирование тепловых насосов по доступным ценам

Геотермальный тепловой насос для отопления коттеджей, секционных домов и малоэтажных зданий и нагрева бытовой воды

В Финляндии постоянно растет популярность использования тепловой энергии земли в качестве источника тепла. Уже в 2008 году было продано 7500 геотермальных тепловых насосов. Ежегодный рост продаж в сравнении с показателями предыдущего года составляет до 40 %. Геотермальное тепло все чаще используется в новых отопительных системах секционных домов и коттеджей, устанавливаемых в процессе реконструкции. Геотермальная энергия, возобновляемая энергия природы, это экологичное и выгодное решение — один киловатт электроэнергии, вырабатываемый из получаемой из земли тепловой энергии, производит многократное количество энергии для отопления. Выбрав геотермальное тепло, Вы сэкономите на расходах и одновременно понизите свой вклад в ухудшение экологии. Gebwell Ltd. — профессионал в области отопительных решений ориентирован на разработку, производство и продажу экологичных систем отопления.

Геотермальное тепло — энергия самой природы!

Тепло земли собирается жидкостным раствором, циркулирующим в проложенных в земле трубах грунтового контура. В испарителе раствор отдает тепло хладагенту. Из раствора забирается около трех градусов тепла. Температура газифицировавшегося хладагента поднимается при помощи компрессора. В конденсаторе тепловая энергия хладагента передается в отопительную систему дома и используется для подготовки бытовой воды в нагревательном накопителе. В тепловых насосах Gebwell Т в качестве хладагента используется безвредная для озонового слоя жидкость R407C.

Высокое качество от финских производителей.

Геотермальные тепловые насосы Gebwell Т-серии изготавливаются финскими профессионалами высокого класса на основе знаний лучших специалистов в данной области. Постоянная работа над развитием продукции ведет к новым инновациям, что гарантирует Вам наилучшую функциональность отопительной системы и небывалую экономическую выгоду. Тепловой насос T-серии изготавливается по финским технологиям. Все оборудование вплоть до мельчайших деталей было разработано для эксплуатаций в суровых климатических условиях Финляндии, что позволяет с таким же успехом использовать данную технологию и в российских условиях. Так, например, применяемые типы компрессоров были разработаны специально для тепловых насосов. В качестве системы отопления тепловой насос серии T подходит для новых и реконструируемых объектов. Тепловой насос также нагревает бытовую воду, а его грунтовый контур сбора тепла можно использовать и для охлаждения жилья.

Всегда свежая вода

Бытовая вода, подогретая при помощи тепловых насосов Gebwell-T всегда свежая. Медный змеевик эффективно дозирует воду и поддерживает ее чистоту. Техника перегрева обеспечит достаточное количество горячей воды в больших объемах. Компрессор вырабатывает тепло нагретого газа, посредством которого обеспечивается достаточная температура воды.

Долговечный и надежный

Тепловой насос Т-серии — это простое и надежное решение отопления, которое гарантирует стабильную и комфортную комнатную температуру и обеспечивает достаточное количество горячей бытовой воды. Подключив к насосу два регулируемых контура можно, например, в любое время года отапливать влажные помещения, независимо от других помещений.

Правильный расчет позволяет извлечь максимальную пользу из работы теплового насоса и минимизировать расходы. Оборудование Gebwell эффективно и в полном объеме позаботится об отоплении.

Компактный и аккуратный вид

Геотермальный тепловой насос Gebwell Т- серии представляет собой компактную конструкцию, имеющую аккуратный внешний вид. Целью разработки была простота монтажа и удобство обслуживания, что в полной мере осуществлено в тепловых насосах серии Т.

Геотермальный тепловой насос Т-серии — превосходное решение для отопления одноквартирных, секционных и малоэтажных домов, а также для нагрева бытовой воды. Он подходит как для новых, так и реконструируемых старых зданий, и может быть подключен как к системе радиаторного отопления, так и к системе отопления полов.

Этапы поставки системы геотермального отопления

Комплексная поставка «под ключ»:

— Проектирование и расчет максимальный мощности
— Выбор способа и изготовление грунтового контура
— Бурение тепловой скважины
— Необходимые земляные работы и прокладка сетей
— Монтаж теплового насоса
— Работы по монтажу системы отопления и водоснабжения дома
— Ввод в эксплуатацию и инструктаж- Проверка монтажа и приемка

Простота монтажа

— Монтаж отопительной группы, поставляемой в качестве дополнительного оборудования, не составляет труда.
— Компактная вентильная группа грунтового контура ускоряет процесс вентилирования
— Сборка теплового насоса исключительно проста

Преимущества геотермального теплового насоса Gebwell Т

Стабильная, выгодная по цене, экологически чистая тепловая энергия

Компактная, простая и удобная в эксплуатации отопительная система. Надежное, изготовленное из качественных компонентов оборудование, с гарантией. Оптимальные изделия для различных тепловых нагрузок. Высокое качество. Произведено в Финляндии

Устройство имеет возможность расширения за счет готовых модулей

Использование технологии теплового насоса обеспечит достаточное количество свежей горячей воды. В качестве дополнительного оборудования поставляется модем GSM. Договор на обслуживание/расширенная гарантия/ 

Геотермальный тепловой насос Gebwell Т — это подключаемый к отдельному накопителю (например, нагревательные накопители Gebwell GW) модульный тепловой насос, который подходит для новых и, особенно, для реконструируемых зданий. Тепловой насос Т-серии можно использовать также параллельно с другими отопительными установками с целью производства дополнительного тепла.

GW — нагревательные накопители от 500 до 2000 литров предназначенные для установки с тепловыми насосами Т-серии. Обеспечивают эффективность горячего водоснабжения в случаях больших единовременных нагрузок.

Gebwell-  модули расширения, предоставляющие возможность быстрого монтажа оборудования.
Вентильная группа грунтового контура, включает необходимые вентили, коллектора и грязеуловители.
Группа регулирования отопительного контура, включает циркуляционный насос и регулировочный клапан с приводом для отопительного контура.

Геотермальная энергетика от Новомет-Пермь — Электроэнергетика и тепло

Москва, 17 фев — ИА  Neftegaz.RU. Что такое геотермальная энергия?


Горячая сила земли, получаемая за счёт протекания естественных процессов (тепло планеты, сохранившееся со времён формирования, тепловая мощность, вырабатываемая ею за счет радиоактивных элементов, трение) – называется геотермальной энергией. На рис. 1 представлено распределение температуры от цента Земли к ее поверхности.

Рис. 1


Геотермальная энергетика – направление энергетики, основанное на использовании тепловой энергии недр Земли для производства электрической энергии на геотермальных электростанциях, или непосредственно для отопления или горячего водоснабжения. Обычно относится к альтернативным источникам энергии, использующим возобновляемые энергетические ресурсы (Википедия)


Запасы тепла Земли практически неисчерпаемы. При остывании ядра на 1 °С выделяется 2*1020 кВт*ч энергии, что в 10000 раз больше, чем содержится во всем разведанном ископаемом топливе, и в миллионы раз больше годового энергопотребления человечества. При этом температура ядра превышает 6000 °С, а скорость остывания оценивается в 300-500 °С за миллиард лет.


Тепловой поток, текущий из недр Земли через её поверхность, составляет 47±2 ТВт тепла (400 тыс. ТВт⋅ч в год, что в 17 раз больше всей мировой выработки, и эквивалентно сжиганию 46 млрд тонн угля), а тепловая мощность, вырабатываемая Землей за счет радиоактивного распада урана, тория и калия-40 оценивается в 33±2028
ТВт, т. е. до 70% теплопотерь Земли восполняется. Использование даже 1% этой мощности эквивалентно нескольким сотням мощных электростанций. Однако плотность теплового потока при этом составляет менее 0,1 Вт/м2 (в тысячи и десятки тысяч раз меньше плотности солнечного излучения), что затрудняет её использование.


Доступ к подземной энергии


В вулканических районах циркулирующая вода перегревается выше температуры кипения на относительно небольших глубинах и по трещинам поднимается к поверхности, иногда проявляя себя в виде гейзеров. Доступ к подземным тёплым водам возможен при помощи глубинного бурения скважин.


Для генерации электроэнергии целесообразно использовать геотермальную воду температурой от 150°C и выше. Даже для отопления и горячего водоснабжения требуется температура не ниже 50°C. Температура Земли растёт с глубиной довольно медленно, обычно геотермический градиент составляет всего 30°C на 1 км, т.е. даже для горячего водоснабжения потребуется скважина глубиной более километра, а для генерации электроэнергии — несколько километров. Поэтому практически все крупные ГеоЭС расположены в местах повышенного вулканизма, т.е. где геотермальные воды находятся близко к поверхности.


На данный момент освоением геотермальной энергии активно занимаются: США, Исландия, Новая Зеландия, Филиппины, Италия, Сальвадор, Венгрия, Япония, Россия, Мексика, Кения и другие страны, где тепло из недр планеты поднимается к поверхности в форме пара и горячей воды, вырывающихся наружу при температурах, достигающих 300 °С.

Тепловая энергия Земли в виде горячей воды или пара доставляется на поверхность, где используется либо напрямую, например, для отопления домов, либо для генерации электрической энергии. Как было сказано выше, до тепловой энергии Земли, как правило, добираются путём бурения скважин, а подъем горячей жидкости осуществляется посредством погружных насосов.


Принципы работы геотермальных электростанций 


В настоящее время существует три схемы производства электроэнергии с использованием гидротермальных ресурсов:

  • прямая с использованием сухого пара,
  • непрямая с использованием водяного пара,
  • смешанная схема производства (бинарный цикл).


Тип преобразования зависит от состояния среды (пар или вода) и ее температуры. Первыми были освоены электростанции на сухом пару. Для производства электроэнергии на них пар, поступающий из скважины, пропускается непосредственно через турбину/генератор.


Электростанции с непрямым типом производства электроэнергии на сегодняшний день являются самыми распространёнными. Они используют горячую подземную воду (температурой до 182 0С), которая закачивается при высоком давлении в генераторные установки на поверхности.


Геотермальные электростанции со смешанной схемой производства отличаются от двух предыдущих типов тем, что пар и вода никогда не вступают в непосредственный контакт с турбиной/генератором.


Геотермальные электростанции, работающие на сухом пару


Паровые электростанции работают преимущественно на гидротермальном пару (Рис.2). Пар поступает непосредственно в турбину, которая питает генератор, производящий электроэнергию. Использование пара позволяет отказаться от сжигания ископаемого топлива (также отпадает необходимость в его транспортировке и хранении). Это старейшие геотермальные электростанции, первая из них была построена в Лардерелло (Италия) в 1904 году, она действует и в настоящее время. Паровая технология используется на электростанции «Гейзерс» в Северной Калифорнии – это самая крупная геотермальная электростанция в мире.


Рис. 2


Геотермальные электростанции на парогидротермах


Для производства электричества на таких заводах используются перегретые гидротермы (температура выше 180 °С). Гидротермальный раствор нагнетается в испаритель для снижения давления, из-за этого часть раствора очень быстро выпаривается (Рис.3). Полученный пар приводит в действие турбину. Если в резервуаре остается жидкость, то ее можно выпарить в следующем испарителе для получения еще большей мощности.

Рис. 3


Геотермальные электростанции с бинарным циклом производства электроэнергии


Большинство геотермальных районов содержат воду умеренных температур (ниже 1800
С). На электростанциях с бинарным циклом производства эта вода используется для получения энергии. Горячая геотермальные вода и вторая, дополнительная жидкость с более низкой точкой кипения, чем у воды, пропускаются через теплообменник (Рис.4). Тепло геотермальной воды выпаривает вторую жидкость, пары которой приводят в действие турбины. Так как это замкнутая система, выбросы в атмосферу практически отсутствуют. Воды умеренной температуры являются наиболее распространённым геотермальным ресурсом, поэтому большинство геотермальных электростанций будущего будут работать на этом принципе. Как выглядит такая электростанция в реальности, показано на рисунке 5.

Рис. 4


Рис. 5

Новомет в геотермальных проектах


На геотермальных проектах сегодня с успехом применяются высокопроизводительные термостойкие насосные системы «Новомет» (Рис.6-7), экономия затрат электроэнергии при этом составляет 28%.


В 2018-2019 г. специалисты «Новомет» для решения задачи рентабельной эксплуатации геотермального месторождения применили весь накопленный опыт в производстве нефтепогружного оборудования для осложненных условий. Пилотной площадкой для освоения данного проекта компании стала Турция. Проведен ряд монтажей установок в специальном коррозионностойком и термостойком исполнении с приводом от вентильных электродвигателей, которые характеризуются пониженным тепловыделением.



Рис. 6


После получения положительных результатов первых испытаний было решено использовать полученный опыт для разработки новой линейки высокопроизводительных насосов. Кроме того, при осуществлении геотермальных проектов важен объем поднимаемой воды: требовалась разработка еще более высокопроизводительных насосов и высокомощных электродвигателей. Новые установки получили название Geyser.


В конце ноября 2019 года были отгружены три энергоэффективные установки Geyser производительностью 10000 м3/сут (NV75500), укомплектованные вентильными электродвигателями мощностью 660 кВт. В настоящее время данные установки находятся в работе. Всего в скважинах на сегодня находится 21 установка Geyser компании «Новомет». Максимальная наработка превысила 380 суток. Температура добываемой жидкости находится в пределах 155-1950С.


Применение УЭЦН Geyser производства АО «Новомет-Пермь» снизило количество электроэнергии, необходимое для перекачки кубического метра воды. Для примера: ближайший конкурирующий насос в регионе использует 1,25 кВт*ч на кубический метр добываемой воды, в то время как система компании «Новомет» потребляет всего 0,9 кВт*ч для подъема того же объема воды. Разница составляет 28%.


Сегодня использование альтернативных источников энергии особенно актуально, и в дальнейшем будет только расти. Большинство стран на государственном уровне вынуждены внедрять дорогостоящие программы, снижающие расход энергии и сокращающие выбросы парниковых газов. Россия в 2019 году присоединилась к Парижскому соглашению по климату, участники которого договорились планомерно снижать выбросы CO2 в атмосферу, и наладить международный обмен «зелеными» технологиями в сфере энергоэффективности, промышленности, строительства и других, с целью сдерживания повышения глобальной среднегодовой температуры на планете.

Следует отметить, что активно развивая энергоэффективные технологии и технологию Geyser, «Новомет» вносит свой вклад в развитие альтернативной, «зеленой» энергетики и способствует выполнению условий Парижского соглашения.

Урок 25. тепловая энергия. получение и использование тепловой энергии человеком — Технология — 6 класс

Технология, 6 класс

Урок 25. Тепловая энергия. Получение и использование тепловой энергии человеком

Перечень вопросов, рассматриваемых на уроке

  1. Что такое «тепловая энергия».
  2. Какими способами можно получать тепловую энергию.
  3. Источники тепловой энергии: природные естественные и вторичные.

Тезаурус

Тепловая энергия – форма энергии, связанная с движением атомов, молекул или других частиц, из которых состоит тело. Теплота, как и работа является не видом энергии, а только способом её передачи.

Тепловую энергию, получаемую из природных источников или добываемых горючих материалов, называют – первичной тепловой энергией.

Вторичной тепловой энергией – называют такую энергию, которая появляется в результате деятельности людей.

Основная и дополнительная литература по теме урока

  1. Технология. 5 класс: учеб. пособие для общеобразовательных организаций / В. М. Казакевич, Г. В. Пичугина, Г. Ю. Семенова и др.; под ред. В. М. Казакевича. – М.: Просвещение, 2017.

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Все тела состоят из атомов и молекул. Эти частицы находятся в непрерывном беспорядочном движении. Хаотичное движение атомов и молекул выражает то, что данное тело обладает тепловой энергией.

Чем больше скорость атомов и молекул какого-то тела, тем большей тепловой энергией оно обладает.

Первобытные люди добывали огонь трением или высекали его ударами кусков кремния друг о друга. Тем самым они увеличивали скорость движения атомов и молекул до такой величины, что древесина или мох воспламенялись.

В процессе увеличения скорости движения атомов и молекул выделяется тепловая энергия. Эта энергия требуется для обогрева жилищ в холодное время года. Тепловая энергия нужна для приготовления пищи. С помощью этой энергии производится многое из того, в чём нуждаются люди: выплавляют из руды металлы, обжигают посуду из глины, режут и сваривают металлы и пластмассы.

Тепловая энергия бывает природной естественной и вторичной.

Природными естественными источниками тепловой энергии для людей является солнце и нагретые недра Земли. Солнце передаёт энергию своим видимым и невидимым излучением. Разогретые недра Земли выбрасывают на поверхность очень горячую магму, раскалённые газы, кипящие струи воды.

Чаще всего тепловую энергию люди получают в результате сжигания различных видов топлива: древесины, торфа, угля, газа, нефти, нефтепродуктов.

Полученную таким образом тепловую энергию используют для отопления, выпаривания, расплавления, нагревания и других технологических процессов.

Тепловую энергию, получаемую от сжигания всех этих энергетических ресурсов, называют первичной тепловой энергией и она является основной в энергетике всех стран мира.

Вторичной тепловой энергией называют такую энергию, которая появляется в результате деятельности людей. Это нагретые вентиляционные выбросы из домов, тоннелей метро, производственных зданий, тепловых электростанций. Это горящие городские отходы. Вторичную тепловую энергию несут отработавшие горячие пар, вода, газы от промышленных производств, например тепловых электростанций, работающих доменных и мартеновских печей.

Начиная с 50-х годов XX века в качестве источника тепловой энергии используют ядерную энергию. Ядра атомов металла урана при определённых условиях распадаются с выделением очень большого количества тепловой энергии.

Например, при сгорании 1 грамма древесины удаётся получить столько энергии, сколько необходимо для горения лампочки мощностью 100 Ватт в течение 1 минуты. Количества энергии, получаемого при сгорании 1 грамма каменного угля, достаточно для горения лампочки мощностью 100 Ватт в течение 2 минут. А при распаде ядер урана массой 1 грамм уранового топлива выделяется такое количество, которого хватило бы для освещения в течение 1 часа домов и улиц города с шестьюдесятью тысячами жителей. Реакцией деления ядер урана люди научились управлять. В нашей стране и во многих других странах построены атомные электростанции.

Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля

Задание 1. Расставьте подписи к изображениям.

Вид топлива

Название

Варианты ответа:

каменный уголь

торф

древесина

Правильный вариант ответа:

Вид топлива

название

каменный уголь

торф

древесина

Задание 2. Выделите подчёркиванием источники вторичной тепловой энергии.

Варианты ответа:

каменный уголь

солнце

выхлопные газы

древесина

вентиляционные выбросы

нефть

гейзер

отработавший водяной пар

Правильный вариант ответа:

каменный уголь

солнце

выхлопные газы

древесина

вентиляционные выбросы

нефть

гейзер

отработавший водяной пар

Объяснение геотермальной энергии — Управление энергетической информации США (EIA)

Что такое геотермальная энергия?

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

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

Геотермальная энергия исходит из недр земли

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

Земля состоит из четырех основных частей или слоев:

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

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

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

Последнее обновление: 19 ноября 2020 г.

Тепловая энергия — обзор

4.5 Затраты на производство тепловой энергии и / или электроэнергии с использованием биомассы

Технологии производства тепловой энергии и / или электроэнергии с использованием биомассы являются зрелыми и являются конкурентоспособным вариантом производства при условии, что отходы агролесоводства или другой тип низко- стоимость биомассы имеется. Кроме того, появляются новые технологии, которые демонстрируют значительный потенциал снижения затрат. Однако эти сокращения не будут значительными, поскольку они в основном связаны с подачей топлива, а не с самим процессом сгорания (REN21, 2017b).

Общие инвестиционные затраты (Таблица 4.9) на системы производства тепловой энергии и / или электроэнергии с использованием биомассы значительно различаются в зависимости от технологии и страны; прямое сжигание, совместное сжигание с низким процентным содержанием биомассы и сжигание ТБО являются в настоящее время зрелыми и коммерчески доступными альтернативами производства биомассы; Со своей стороны, газификация все еще находится в стадии разработки, тогда как газификация, интегрированная с когенерацией, находится в демонстрационной фазе (IRENA, 2012a).

Таблица 4.9. Затраты на установку технологий производства тепловой энергии и / или электроэнергии с использованием биомассы, подготовленные на основе данных IRENA 2012a

Co -пожигание (преобразование традиционных систем сгорания)
Технология Стоимость установки 2010 долл. США / кВт
Котлы прямого сжигания 1390–3000 долл. США
Котлы с когенерацией $ 2500–5080
Котел FB $ 1440– $ 3000
Котел FB с когенерацией $ 4260– $ 15,500
Котел с кипящим слоем $ 2540–3860
100–600 $
Газификатор с неподвижным слоем (с двигателем внутреннего сгорания) $ 1730–5074 $
Газификатор с неподвижным слоем (с газовой турбиной) $ 3000– $ 3500
Газификатор FB (с газовой турбиной) $ 2470– $ 4610
Газификаторы с неподвижным и псевдоожиженным слоем 2140–5700 долларов
Котлы с когенерацией 3550–6820 долларов
Газификаторы с когенерацией 5570–6545 долларов
Совместное сжигание на существующих установках 140– $ 850

Источник : Из IRENA, 2012a. Технологии возобновляемой энергии: серия анализа затрат. Производство энергии из биомассы 1 (1/5), 60. DOI: 10.1016 / B978-0-08-098330-1.00011-9.

В таблице 4.9 показаны диапазоны затрат на установку различных технологий производства тепловой энергии и / или электроэнергии с использованием биомассы, проанализированные несколькими авторами (IRENA, 2012a).

Принимая во внимание эти аспекты, можно заметить, например, что инвестиционные затраты на котлы внутреннего сгорания колеблются от 1880 до 4260 долларов США 2010 долларов США / кВт, в то время как затраты на котлы FB составляют от 2170 долларов США до 4500 долларов США 2010 долларов США / кВт.Со своей стороны, модернизация котла для сжигания топлива на совместное сжигание требует небольших инвестиций, порядка 400–600 долларов США 2010 / кВт.

Что касается затрат на эксплуатацию и техническое обслуживание (ЭиТО), учитываются постоянные и переменные затраты, связанные с эксплуатацией электростанций, работающих на биомассе (таблица 4. 10). Постоянные затраты на ЭиТО включают, среди прочего, оплату труда, плановое обслуживание, плановую замену компонентов и страхование. Они могут быть выражены в процентах от стоимости первоначальных инвестиций в диапазоне от 1% до 6% инвестиций в год.Чем больше размер завода, тем ниже постоянные затраты на ЭиТО (IRENA, 2012a). В таблице 4.10 показаны как постоянные, так и переменные затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание (IRENA, 2012a).

Таблица 4.10. Затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание (постоянные и переменные) технологий генерации с использованием биомассы, подготовленные на основе данных IRENA 2012a

Технология Постоянные затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание (% от инвестиционных затрат) Переменные затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание (2010 долл. США / МВтч)
Котлы любой конфигурации, в том числе на совместном сжигании 3% –6% $ 3. 8–4,7 долл. США
Газификаторы 3% -% 6 3,7 долл. США

Источник : Из IRENA, 2012a. Технологии возобновляемой энергии: серия анализа затрат. Производство энергии из биомассы 1 (1/5), 60. DOI: 10.1016 / B978-0-08-098330-1.00011-9.

Переменные затраты на ЭиТО зависят от окончательной конфигурации или производительности системы и обычно выражаются в валюте на единицу продукции (долл. США / кВтч), включают затраты на топливо (не биомасса), удаление золы, незапланированное техническое обслуживание, оборудование замена, и стоимость услуг.

Энергия от и до Земли

Картина «Старый верный»
Альберта Бирштадта ок. 1881 г.
(всеобщее достояние)

Происхождение: Изображение является общественным достоянием
Повторное использование: Этот элемент находится в общественном достоянии и может быть использован повторно без ограничений.

Согласно Глобальному отчету о состоянии дел (2016) сети REN21 Renewable Energy Policy Network, почти 20% мирового конечного потребления энергии приходилось на возобновляемые источники энергии в 2014 году. Из этих ~ 20% около 9% приходилось на традиционное сжигание биомассы.Еще 4% приходилось на гидроэнергетику; гидроэнергетические технологии существуют уже давно, поэтому другие новые возобновляемые источники энергии по-прежнему составляют небольшой кусочек общей энергетической головоломки. Действительно, около 2% мирового потребления энергии приходилось на ветер, солнце, геотермальную энергию, биотопливо и сжигание нетрадиционной биомассы. Однако там, где доступна геотермальная энергия, ее использование может удовлетворить значительную часть местного спроса на энергию.

Цели обучения: Учащиеся смогут:

  1. Определите, какие компоненты геотермальной энергии являются возобновляемыми.
  2. Оценить распределение тепла в разных типах горных пород на разных глубинах и в разных местах (например, тектонические зоны по сравнению с гранитами, известняком).
  3. Подтверждают высокую теплоемкость воды.
  4. Объясните принцип работы теплообменников.

Оценка успеваемости: Учащиеся интерпретируют карты тектонических плит; студенты конструируют и анализируют работу системы наземного обмена

Энергия Земли

Солнце передает на Землю тепло , излучаемое , и эта излучаемая энергия поддерживает большую часть поверхности нашей планеты в тепле.Геотермальная энергия, однако, относится к теплу Земли, исходящему глубоко под поверхностью — это энергия от Земли . Глубоко внутри Земли жарко. Вулканы обычно возникают вдоль границ тектонических плит или в местах с тонкой земной корой, где очень высокотемпературные материалы (магмы расплавленной породы) могут подниматься на поверхность Земли. Эти термически активные области являются потенциальными площадками для крупных геотермальных энергетических центров, где тепло передается на поверхность Земли — это передача тепловой энергии, когда магма расширяется и передает тепло в более холодные области.Конвективные потоки тепловой энергии важны в этих областях расплавленных горных пород. Можно представить себе использование этого концентрированного тепла для создания пара (или использования пара, испускаемого с Земли), чтобы приводить в действие турбину для выработки электричества. Old Faithful, например, извергается гейзером пара и горячей воды каждые 90 минут.

Земля поперечное сечение

Источник: Брюс О’Хара
Повторное использование: Я, владелец авторских прав на это произведение, передаю его в общественное достояние.Это применимо во всем мире. В некоторых странах это может быть невозможно по закону; если да: я даю кому-либо право использовать это произведение в любых целях, без каких-либо условий, если только такие условия не требуются по закону.

Нельзя легко обнаружить влияние нагретых недр Земли повсюду на поверхности Земли. Это горячее ядро ​​непрерывно рассеивает тепло, и в этом смысле источник тепла на поверхности планеты (то есть изнутри) является возобновляемым, потому что тепло постоянно генерируется в массе Земли в результате 1) радиоактивного распада минералов (например.g., уран и калий) и 2) теплота трения при измельчении горных пород вместе — в молекулярном масштабе кинетическая энергия атомов, движущихся в контакте друг с другом на поверхности горных пород, преобразуется в тепловую энергию, генерируя тепло.

Увы, хотя тепло генерируется внутри Земли, площадь поверхности Земли настолько велика, что тепло проходит через Землю (теплопроводность — это тепло, передаваемое через горные породы в результате столкновений молекул) и рассеивается на поверхности в среднем около 50 мВт / м 2 (милливатт на квадратный метр).Это среднее значение значительно варьируется из-за различных термических свойств разных типов горных пород. Например, мыльный камень и мрамор (метаморфизованный известняк) обладают высокой плотностью энергии (хорошо удерживают тепло) и высокой теплопроводностью. Граниты плохо нагреваются, но обычно обладают хорошей теплопроводностью. Напротив, базальты хорошо удерживают тепло, но имеют плохие свойства теплопередачи. При таком большом разбросе доступного тепла, аккумулирования тепла и теплопроводности горными породами, 50 мВт / м 2 на самом деле просто среднее значение в довольно большом диапазоне.Однако милливатты — это крошечное количество единиц (представьте себе тепло, выделяемое 40-ваттной лампой, что в 800 раз больше тепла, чем поверхностный геотермальный тепловой поток на квадратный метр). Таким образом, значение 50 мВт / м 2 в некоторой степени бесполезно, потому что плотность тепла мала и поэтому рассеивается. Но поверхностные почвы Земли действительно получают больше тепла от поглощения солнечной радиации, и мы рассмотрим, как немного использовать это рассеянное тепло.

Геотермальная тепловая карта США

Происхождение: USGS
Повторное использование: Это изображение является работой сотрудника Министерства энергетики США (или предшествующей организации), взятой или сделанной в рамках служебных обязанностей этого человека.Изображение является общественным достоянием, созданным федеральным правительством США.

Помимо того, что Земля позволяет доставить концентрированное тепло к поверхности в термически активных областях, можно «добывать» тепло, расположенное глубже в Земле, где кора довольно тонкая. Например, некоторые скважины бурятся глубоко в проницаемых горных породах (где в породе достаточно места для потока воды), и вода закачивается на 4–12 км вниз, где она нагревается, а затем эта вода (пар) возвращается вверх. на поверхность.Это можно повторять снова и снова, хотя в конечном итоге градиент теплообмена будет уменьшаться по мере того, как более холодная вода, закачиваемая на Землю, нагревается камнями. В конце концов породы остынут, и тогда придется пробурить другие скважины, чтобы извлечь тепло с Земли. Этот вид добычи тепла невозобновляемый, но запасы очень большие.

Разрабатываются новые технологии, называемые усовершенствованными геотермальными системами, которые позволят вскрыть эти запасы. Многие образования горячих горных пород представляют собой непроницаемые породы с высокой теплоемкостью, но с небольшим запасом воды.Путем бурения этих пород и нагнетания воды под высоким давлением в породах могут образовываться трещины, что увеличивает проницаемость и скорость водообмена. Вторую скважину можно пробурить для откачки нагретой воды, которую можно использовать для приведения в действие турбины для выработки электроэнергии. Затем охлажденную воду можно повторно закачать в исходную скважину, чтобы замкнуть цикл использования воды.

Идея закачки воды под давлением глубоко в землю может показаться знакомой, поскольку это основная операция, используемая нефтегазовыми компаниями для извлечения ископаемого топлива из сланцевых залежей.Гидравлический разрыв пласта — или гидроразрыв — описывает процесс вскрытия плотных горных пород для увеличения добычи природного газа и нефти. Считается, что «срок службы» скважины для гидроразрыва составляет от одного до двух десятилетий, поэтому, возможно, существует возможность использовать эти скважины для усовершенствованных геотермальных систем после завершения добычи газа. Скважины, пробуренные для ископаемого топлива, в конечном итоге могут быть использованы для более устойчивой добычи энергии (тепла).

Электростанция с двойным циклом

Происхождение: США.Департамент энергетики
Повторное использование: Материалы на веб-сайте EERE находятся в открытом доступе. EERE просит указывать его в качестве источника при любом последующем использовании его информации.

Так как же использовать геотермальную тепловую энергию?

Геотермальное отопление зданий

В некоторых регионах геотермальные источники выделяют горячую воду, которую можно использовать непосредственно для обогрева домов и других зданий. Например, в Уорм-Спрингс, штат Вирджиния, есть местный курорт (The Homestead), который использует геотермальную энергию для обогрева помещений; Томас Джефферсон часто посещал бассейн курорта, в котором используется горячая вода.На международном уровне почти каждый дом в Исландии отапливается геотермально, вода из горячих источников подается прямо в дома.

Геотермальное тепло для производства электроэнергии

Первая успешная попытка использования геотермального пара для производства электроэнергии в Соединенных Штатах датируется 1922 годом на Гейзерах, расположенных недалеко от Сан-Франциско, Калифорния. Хотя эта первая попытка не была коммерчески выгодной, в 1960 году в соседнем районе был построен первый крупномасштабный объект мощностью 11 мегаватт.Это один из шестидесяти девяти таких заводов, работающих в восемнадцати различных точках США, включая Гавайи.

В некоторых местах холодная поверхностная вода просачивается в горячие точки, нагревается и поднимается к поверхности в виде горячей воды или пара. В качестве альтернативы электростанции могут проводить бурение в области нагретой воды и обеспечивать контролируемый выпуск пара. В любом случае пар используется для вращения турбины для выработки электричества, а охлажденная вода может быть возвращена в землю и повторно нагрета.Некоторые электростанции с «бинарным циклом» используют теплообменник для передачи тепла воды второй жидкости с более низкой точкой кипения, чтобы приводить в действие турбину и вырабатывать электричество. Это довольно закрытые системы, но старые конструкции геотермальных электростанций позволяют большей части воды улетучиваться в виде пара, а не закачиваться повторно. Этим растениям требуется постоянная подача воды; если в качестве воды используются сбросы со станций очистки сточных вод, то выходящий пар будет содержать некоторые загрязнители. Большинство потребностей в энергии в северной Калифорнии обеспечивается этими более старыми геотермальными электростанциями.Посмотрите это видео на YouTube: Электроэнергия из геотермальной энергии

Неудивительно, что распределение тепла под поверхностью Земли варьируется в зависимости от глубины и разных типов горных пород. Вода является плохим проводником, но имеет высокую теплоемкость, поэтому в осадочных бассейнах, образованных водой, горячую воду можно добывать. Граниты имеют низкую пористость (без воды), но высокую температуру, поэтому тепло можно извлечь, просверлив и закачав холодную воду в трубы, которые возвращают воду теплой. Также можно использовать карбонатные известняки.

Энергия Земли

Схема теплообмена грунта

Происхождение: Министерство энергетики США
Повторное использование: Правительственная информация на веб-сайтах Министерства энергетики находится в открытом доступе. Информация, являющаяся общественным достоянием, может свободно распространяться и копироваться, но требуется, чтобы при любом последующем использовании Министерство энергетики получило соответствующее подтверждение.

Подземные змеевики для теплообмена

Место происхождения: Марк Джонсон на Wikimedia Commons https: // commons.wikimedia.org/wiki/File:3-ton_Slinky_Loop.jpg
Повторное использование: Это произведение было передано в общественное достояние его автором, Marktj, в рамках проекта википедии. Это применимо во всем мире.

Хотя геотермальное тепло может использоваться в термически активных регионах либо для выработки электроэнергии, либо для обеспечения отопления / горячего водоснабжения непосредственно для жилого или коммерческого использования, большая часть земной поверхности не имеет доступа к интенсивному геотермальному теплу. Поверхность земли слишком далеко от внутреннего источника тепла (т.е.е., не рядом с тектонически активным регионом) или потому, что с экономической точки зрения бурение до глубины, необходимой для обнаружения горячих горных пород, является непомерно дорогостоящим. Тем не менее, почти все регионы могут использовать диффузную энергию, которая содержится в почвах на поверхности Земли, по-другому. Всего на несколько метров ниже поверхности почвы, земля изолирована от сезонных изменений температуры, а диффузная проводимость солнечного тепла вниз создает постоянную, хотя и умеренно теплую температуру около 50 градусов по Фаренгейту. Это энергия от до Земля. .Можно ли использовать эту тепловую энергию?

Ответ — да, но разница в температуре между поверхностью и глубиной в несколько метров недостаточна для выработки полезной электроэнергии. Это низкопотенциальное, но постоянное тепло на глубине нескольких метров можно использовать для обмена с воздухом или водой, циркулирующей от поверхности земли. Системы отопления / охлаждения, использующие рассеянную тепловую энергию земли, по-разному называются геотермальными тепловыми насосами или тепловыми насосами, использующими грунт, и используются с 1940-х годов. Для типичной системы обширные петли труб закапываются на глубину не менее 2 м под землей, чтобы действовать как теплообменник, отводить тепло зимой или отводить тепло летом.Вода или антифриз циркулирует по трубам и возвращается в здание, где тепло обменивается с хладагентом в тепловом насосе. Затем тепловой насос распределяет тепло по всему зданию и стабилизирует температуру.

Теплообмен с землей может осуществляться в горизонтальных петлевых системах, расположенных на большей площади, чем в вертикальных петлевых системах, глубоко проникающих в землю. Системы с вертикальными петлями используются там, где нет места для горизонтальных петель или где поверхностный грунт слишком мелкий, чтобы допускать горизонтальные петли.Вертикальные петли могут уходить в землю на сотни футов.

Посмотрите видео: Как работают геотермальные тепловые насосы, с сайта Energy.gov.

Другой способ теплообмена между зданием и землей — использование заземляющих труб , труб большого диаметра, проложенных рядом с конструкцией или под ней. Воздух втягивается через трубки, обмениваясь теплом с землей, охлаждаясь летом или согреваясь зимой. Затем этот воздух попадает в здание. Летом поток может создаваться дымоходом, пристроенным к зданию, или просто солнечным обогревом вентилируемого чердака.Это естественная конвекция. Можно добавить вентиляторы для увеличения скорости потока. Земляные трубы охлаждают и нагревают конструкции, от небольших навесов до огромных небоскребов. Посмотрите видео на YouTube: Земные трубы в действии. Земляные трубы лучше всего работают в более сухом климате. Когда теплый влажный воздух втягивается в заземляющие трубки и охлаждается, большая часть влаги может конденсироваться внутри холодных трубок. Если нет эффективной дренажной системы, трубы будут покрыты плесенью, что создаст опасность для здоровья людей, находящихся в здании.

Отражение

Чем системы земляных труб похожи, но отличаются от систем геотермальных тепловых насосов?

ресурсов

NWS JetStream — Передача тепловой энергии

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

  • излучение
  • проводимость
  • конвекция

Излучение

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

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

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

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

Обучающий урок: тает в сумке, а не в руке

Проводимость

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

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

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

Конвекция

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

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

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

Быстрые факты

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

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

  • Лучи UVA могут преждевременно состарить вашу кожу, вызвать появление морщин и пигментных пятен, а также могут проходить через оконное стекло.
  • Лучи

  • UVB являются основной причиной солнечных ожогов и блокируются оконным стеклом.

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

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

Что такое геотермальная энергия и где она используется в мире?

Геотермальная энергия, впервые использованная в Италии в 1904 году, в последние годы является постоянным и постоянно расширяющимся источником энергии.По данным Международного агентства по возобновляемым источникам энергии (IRENA), геотермальная энергия неуклонно росла с примерно 10 ГВт во всем мире в 2010 году до 13,3 ГВт в 2018 году.

Итак, что такое геотермальная энергия, как она работает и где она преобладает?

Откуда берется геотермальная энергия?

Геотермальная энергия — это тепло, которое исходит из недр земли. Он содержится в породах и жидкостях под земной корой и может быть обнаружен вплоть до раскаленной расплавленной породы земли, магмы.

Для выработки электроэнергии из геотермальной энергии в подземные резервуары вырывают скважины на милю глубиной, чтобы получить там пар и горячую воду, которые затем можно использовать для привода турбин, подключенных к генераторам электроэнергии. Есть три типа геотермальных электростанций; сухой пар, мгновенный и бинарный.

Сухой пар — это старейшая форма геотермальной технологии. Он извлекает пар из земли и использует его для непосредственного привода турбины. Установки мгновенного испарения используют горячую воду под высоким давлением в холодную воду низкого давления, в то время как бинарные установки пропускают горячую воду через вторичную жидкость с более низкой точкой кипения, которая превращается в пар для привода турбины.

Где используется

Геотермальная энергия используется более чем в 20 странах. Соединенные Штаты — крупнейший производитель геотермальной энергии в мире и крупнейшее геотермальное поле.

Поле, известное как «Гейзеры» в Калифорнии, расположено на 117 квадратных километрах и состоит из 22 электростанций с установленной мощностью более 1,5 ГВт.

Источник энергии также широко распространен в Исландии, где он используется с 1907 года. Считая себя «пионером» геотермальной энергии, страна производит 25% своей энергии на пяти геотермальных электростанциях. Это связано с 600 горячими источниками и 200 вулканами в стране.

Плюсы и минусы геотермальной энергетики

Британская геологическая служба описывает геотермальную энергию как «безуглеродную, возобновляемую и устойчивую форму энергии, которая обеспечивает непрерывную бесперебойную подачу тепла, которое можно использовать для обогрева домов и офисных зданий, а также для выработки электроэнергии.”

Геотермальная энергия производит только одну шестую часть CO 2 , производимого газовым заводом, и не является периодическим источником энергии, таким как ветер или солнце. Его потенциальная мощность может составить от 35 ГВт до 2 ТВт.

Однако у источника энергии есть некоторые недостатки. Несмотря на низкий уровень CO 2 , производство геотермальной энергии связано с другими выбросами, такими как диоксид серы и сероводород.

Подобно гидроразрыву, геотермальные электростанции были причиной небольших подземных толчков в районе, в котором они работают, а также требуют высоких начальных затрат на строительство. Он также описывается как «самый зависящий от местоположения источник энергии, известный человеку» из-за его активности вдоль тектонических плит земной коры. Таким образом, он ограничен такими странами, как вышеупомянутые США и Исландия, а также Кения и Индонезия.

Связанные компании

SEIRIS

Деформационные швы из ткани, металла и резины

28 августа 2020

Фильтр восточного побережья

Промышленное фильтровальное оборудование и сменные технологические фильтры

28 августа 2020

Инструменты Mac

Влагомеры и датчики влажности для измерения водяного пара на электростанциях

28 августа 2020

Геотермальная энергия

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

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

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

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

Чтобы способствовать более широкому развитию геотермальной энергетики, IRENA координирует и содействует работе

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



Основы геотермальной энергетики | Министерство энергетики

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

Что такое геотермальный ресурс?

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

Преимущества геотермальной энергии

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

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

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

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

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

Управление геотермальных технологий уделяет особое внимание использованию этого чистого внутреннего природного ресурса для производства электроэнергии за счет ускорения краткосрочного использования гидротермальных и низкотемпературных принятие и смелое развитие EGS в качестве преобразующего игрока, открывая коммерческий путь к крупномасштабным воспроизводимым системам.

Гидротермальные системы
Низкотемпературные и совместно производимые ресурсы
Усовершенствованные геотермальные системы (EGS)

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


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

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

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

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.