La couche superficielle du sol terrestre est un accumulateur naturel de chaleur. La principale source d’énergie thermique pénétrant dans les couches supérieures de la Terre est le rayonnement solaire. À une profondeur d'environ 3 m ou plus (en dessous du niveau de congélation), la température du sol reste pratiquement inchangée tout au long de l'année et est approximativement égale à la température annuelle moyenne de l'air extérieur. À une profondeur de 1,5 à 3,2 m en hiver, la température varie de +5 à + 7 °C et en été de +10 à + 12 °C. Cette chaleur peut empêcher la maison de geler en hiver, et en été l'empêcher d'une surchauffe supérieure à 18 -20°C
La façon la plus simple d’utiliser la chaleur de la terre est d’utiliser un échangeur de chaleur au sol (SHE). Sous le sol, en dessous du niveau de congélation du sol, un système de conduits d'air est posé, qui agissent comme un échangeur de chaleur entre le sol et l'air qui traverse ces conduits. En hiver, l'air froid entrant qui entre et traverse les tuyaux est chauffé et en été, il est refroidi. Avec un placement rationnel des conduits d'air, il est possible d'extraire une quantité importante d'énergie thermique du sol avec une faible consommation d'énergie.
Vous pouvez utiliser un échangeur de chaleur tuyau dans tuyau. Des conduits d'air internes en inox font ici office de récupérateurs.
Rafraîchissement en été
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Travaux hors saison
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Économies en hiver
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Comment sont calculés les coûts de chauffage et de refroidissement de l’air ?
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Vous pouvez au préalable calculer le coût de chauffage de l'air en hiver pour une pièce où l'air est fourni à un débit standard de 300 m3/heure. En hiver température moyenne quotidienne pendant 80 jours est de -5°C - il faut le chauffer à + 20°C. Pour chauffer cette quantité d'air, il faut dépenser 2,55 kW par heure (en l'absence de système de récupération de chaleur). Lors de l'utilisation d'un système géothermique, l'air extérieur est chauffé à +5, puis il faut 1,02 kW pour chauffer l'air entrant à un niveau confortable. La situation est encore meilleure avec la récupération : vous n'avez besoin de dépenser que 0,714 kW. Sur une période de 80 jours, 2 448 kWh d'énergie thermique seront consommés et les systèmes géothermiques réduiront les coûts de 1 175 ou 685 kWh.
En basse saison pendant 180 jours, la température moyenne journalière est de + 5°C - elle doit être chauffée à + 20°C. Les coûts prévus sont de 3305 kW*h, et les systèmes géothermiques réduiront les coûts de 1322 ou 1102 kW *h.
En été, pendant 60 jours, la température quotidienne moyenne est d'environ + 20 ° C, mais en 8 heures elle est de + 26 ° C. Les coûts de refroidissement seront de 206 kWh et le système géothermique réduira les coûts de 137 kWh. .
Tout au long de l'année, le fonctionnement d'un tel système géothermique est évalué à l'aide du coefficient - SPF (facteur de puissance saisonnier), qui est défini comme le rapport de la quantité d'énergie thermique reçue à la quantité d'énergie électrique consommée, en tenant compte des changements saisonniers. en température air/sol.
Pour obtenir 2634 kWh de puissance thermique du sol par an, l'unité de ventilation consomme 635 kWh d'électricité.
FPS = 2634/635 = 4,14.
Selon les matériaux.
L’une des méthodes les meilleures et les plus rationnelles dans la construction de serres permanentes est une serre thermos souterraine.
L'utilisation de ce fait de la constance de la température terrestre en profondeur dans la construction d'une serre permet d'énormes économies sur les coûts de chauffage pendant la saison froide, facilite l'entretien et rend le microclimat plus stable..
Une telle serre fonctionne même dans les gelées les plus sévères et permet de produire des légumes et de faire pousser des fleurs toute l'année.
Une serre enterrée bien équipée permet de cultiver, entre autres, des cultures méridionales thermophiles. Il n'y a pratiquement aucune restriction. Les agrumes et même les ananas peuvent prospérer dans une serre.
Mais pour que tout fonctionne correctement dans la pratique, il est impératif de suivre les technologies éprouvées utilisées pour construire des serres souterraines. Après tout, cette idée n’est pas nouvelle : même sous le tsar en Russie, des serres en contrebas produisaient des récoltes d’ananas, que des marchands entreprenants exportaient pour les vendre en Europe.
Pour une raison quelconque, la construction de telles serres n'est pas répandue dans notre pays ; dans l'ensemble, elle a simplement été oubliée, bien que leur conception soit idéale pour notre climat.
La nécessité de creuser une fosse profonde et de couler les fondations a probablement joué ici un rôle. La construction d'une serre enterrée est assez coûteuse ; il s'agit loin d'être une serre recouverte de polyéthylène, mais le rendement de la serre est bien plus important.
L'éclairage interne total n'est pas perdu en étant enfoui dans le sol ; cela peut paraître étrange, mais dans certains cas, la saturation lumineuse est même supérieure à celle des serres classiques.
Il est impossible de ne pas mentionner la solidité et la fiabilité de la structure : elle est incomparablement plus solide que d'habitude, elle résiste plus facilement aux rafales de vent des ouragans, elle résiste bien à la grêle et les débris de neige ne deviendront pas un obstacle.
1. Fosse
Créer une serre commence par creuser une fosse. Pour utiliser la chaleur de la terre pour chauffer l’intérieur, la serre doit être suffisamment profonde. Plus on s’enfonce, plus la terre se réchauffe.
La température reste presque inchangée tout au long de l'année à une distance de 2 à 2,5 mètres de la surface. À une profondeur de 1 m, la température du sol fluctue davantage, mais même en hiver, sa valeur reste généralement positive dans la zone médiane, la température est de 4 à 10 °C, selon la période de l'année.
Une serre encastrée se construit en une saison. Autrement dit, en hiver, il sera pleinement capable de fonctionner et de générer des revenus. La construction n'est pas bon marché, mais en utilisant de l'ingéniosité et des matériaux de compromis, il est possible d'économiser littéralement un ordre de grandeur en créant une sorte de version économique d'une serre, à partir de la fosse de fondation.
Par exemple, renoncez à l’utilisation d’équipements de construction. Bien que la partie la plus laborieuse du travail - creuser une fosse - soit, bien sûr, préférable de la confier à une excavatrice. L’élimination manuelle d’un tel volume de terre est difficile et prend du temps.
La profondeur de la fosse doit être d'au moins deux mètres. À une telle profondeur, la terre commencera à partager sa chaleur et fonctionnera comme une sorte de thermos. Si la profondeur est moindre, l'idée fonctionnera en principe, mais nettement moins efficacement. Par conséquent, il est recommandé de ne pas épargner d’efforts et d’argent pour approfondir la future serre.
Les serres souterraines peuvent avoir n'importe quelle longueur, mais il est préférable de maintenir la largeur à moins de 5 mètres ; si la largeur est plus grande, les caractéristiques de qualité du chauffage et de la réflexion de la lumière se détériorent.
Sur les côtés de l'horizon, les serres souterraines doivent être orientées, comme les serres et serres ordinaires, d'est en ouest, c'est-à-dire de manière à ce qu'un des côtés soit tourné vers le sud. Dans cette position, les plantes recevront le maximum d’énergie solaire.
2. Murs et toit
Une fondation est coulée ou des blocs sont posés autour du périmètre de la fosse. La fondation sert de base aux murs et à la charpente de la structure. Il est préférable de réaliser des murs à partir de matériaux présentant de bonnes caractéristiques d'isolation thermique ; les blocs thermiques sont une excellente option.
La charpente est souvent réalisée en bois, à partir de barres imprégnées d'agents antiseptiques. La structure du toit est généralement à pignon droit. Une poutre faîtière est fixée au centre de la structure ; pour cela, des supports centraux sont installés au sol sur toute la longueur de la serre.
La poutre faîtière et les murs sont reliés par une rangée de chevrons. Le cadre peut être réalisé sans supports hauts. Ils sont remplacés par de petits, qui sont placés sur des poutres transversales reliant les côtés opposés de la serre - cette conception rend l'espace interne plus libre.
Comme revêtement de toit, il est préférable de prendre du polycarbonate cellulaire - un matériau moderne et populaire. La distance entre les chevrons lors de la construction est ajustée à la largeur des feuilles de polycarbonate. Il est pratique de travailler avec le matériau. Le revêtement est obtenu avec un petit nombre de joints, puisque les tôles sont réalisées sur 12 m de long.
Ils sont fixés au cadre avec des vis autotaraudeuses ; il est préférable de les choisir avec un capuchon en forme de rondelle. Pour éviter la fissuration de la tôle, vous devez percer un trou du diamètre approprié pour chaque vis autotaraudeuse. À l'aide d'un tournevis ou d'une perceuse ordinaire avec un embout Phillips, le travail de vitrage se déroule très rapidement. Afin de s'assurer qu'il ne reste aucun espace, il est bon de poser au préalable un mastic en caoutchouc souple ou autre matériau approprié sur le dessus des chevrons et ensuite seulement de visser les tôles. Le sommet du toit le long du faîte doit être posé avec une isolation souple et pressé avec une sorte de coin : plastique, étain ou autre matériau approprié.
Pour une bonne isolation thermique, la toiture est parfois réalisée avec une double couche de polycarbonate. Bien que la transparence soit réduite d'environ 10 %, elle est couverte par d'excellentes performances d'isolation thermique. Il faut tenir compte du fait que la neige sur un tel toit ne fond pas. Par conséquent, la pente doit avoir un angle suffisant, d'au moins 30 degrés, pour que la neige ne s'accumule pas sur le toit. De plus, un vibrateur électrique est installé pour secouer ; il protégera le toit en cas d'accumulation de neige.
Le double vitrage se réalise de deux manières :
Un profilé spécial est inséré entre deux tôles, les tôles sont fixées au cadre par le haut ;
Tout d’abord, la couche inférieure de vitrage est fixée au cadre depuis l’intérieur, sous les chevrons. Le toit est recouvert de la deuxième couche, comme d'habitude, par le haut.
Une fois les travaux terminés, il est conseillé de sceller tous les joints avec du ruban adhésif. Le toit fini est très impressionnant : sans joints inutiles, lisse, sans parties saillantes.
3. Isolation et chauffage
L'isolation des murs est réalisée comme suit. Vous devez d'abord enduire soigneusement tous les joints et coutures du mur avec la solution ; ici, vous pouvez également utiliser de la mousse de polyuréthane. L'intérieur des murs est recouvert d'un film d'isolation thermique.
Dans les régions froides du pays, il est bon d'utiliser un film d'aluminium épais, recouvrant le mur d'une double couche.
La température au plus profond du sol de la serre est supérieure au point de congélation, mais plus froide que la température de l’air nécessaire à la croissance des plantes. La couche supérieure est chauffée par les rayons du soleil et l'air de la serre, mais le sol absorbe quand même la chaleur, c'est pourquoi dans les serres souterraines, on utilise souvent la technologie du « plancher chaud » : l'élément chauffant - un câble électrique - est protégé. grille métallique ou rempli de béton.
Dans le second cas, la terre pour les plates-bandes est coulée sur du béton ou les légumes verts sont cultivés dans des pots et des pots de fleurs.
L’utilisation d’un chauffage par le sol peut suffire à chauffer toute la serre, si la puissance est suffisante. Mais il est plus efficace et plus confortable pour les plantes d'utiliser le chauffage combiné : sol chaud + chauffage à air. Pour une bonne croissance, ils ont besoin d’une température de l’air de 25 à 35 degrés et d’une température du sol d’environ 25 C.
CONCLUSION
Bien entendu, la construction d’une serre encastrée coûtera plus cher et nécessitera plus d’efforts que la construction d’une serre similaire de conception conventionnelle. Mais l'argent investi dans une serre thermos s'amortit avec le temps.
Premièrement, cela permet d'économiser de l'énergie sur le chauffage. Peu importe la façon dont vous chauffez le heure d'hiver une serre aérienne ordinaire, cela sera toujours plus coûteux et plus difficile qu'une méthode de chauffage similaire dans une serre souterraine. Deuxièmement, économiser sur l'éclairage. L'isolation thermique des murs en feuille, réfléchissant la lumière, double l'éclairage. Le microclimat dans une serre profonde en hiver sera plus favorable aux plantes, ce qui affectera certainement le rendement. Les plants s'enracineront facilement et les plantes délicates se sentiront bien. Une telle serre garantit un rendement stable et élevé de toutes les plantes toute l'année.
Description:
Contrairement à l'utilisation « directe » de chaleur géothermique de haute qualité (ressources hydrothermales), l'utilisation des ressources du sol couches superficielles L'utilisation de la terre comme source d'énergie thermique à faible potentiel pour les systèmes de fourniture de chaleur par pompe à chaleur géothermique (GHST) est possible presque partout. Actuellement au monde, c'est l'un des plus dynamiques zones en développement utilisation de sources d’énergie renouvelables non traditionnelles.
Systèmes d'approvisionnement en chaleur par pompe à chaleur géothermique et efficacité de leur utilisation dans conditions climatiques Russie
G.P. Vassiliev, directeur scientifique de l'OJSC "INSOLAR-INVEST"
Contrairement à l'utilisation « directe » de la chaleur géothermique à haut potentiel (ressources hydrothermales), l'utilisation du sol des couches superficielles de la Terre comme source d'énergie thermique à faible potentiel pour les systèmes d'approvisionnement en chaleur par pompe à chaleur géothermique (GHST) est possible presque partout. Il s’agit actuellement dans le monde d’un des domaines d’utilisation des sources d’énergie renouvelables non traditionnelles les plus dynamiques.
Le sol des couches superficielles de la Terre est en réalité un accumulateur thermique d’une puissance illimitée. Le régime thermique du sol se forme sous l'influence de deux facteurs principaux : le rayonnement solaire incident à la surface et le flux de chaleur radiogénique provenant des entrailles de la terre. Les changements saisonniers et quotidiens de l'intensité du rayonnement solaire et de la température de l'air extérieur provoquent des fluctuations de la température des couches supérieures du sol. La profondeur de pénétration des fluctuations quotidiennes de la température de l'air extérieur et de l'intensité du rayonnement solaire incident, en fonction des conditions pédologiques et climatiques spécifiques, varie de plusieurs dizaines de centimètres à un mètre et demi. La profondeur de pénétration des fluctuations saisonnières de la température de l’air extérieur et de l’intensité du rayonnement solaire incident ne dépasse généralement pas 15 à 20 m.
Le régime thermique des couches de sol situées en dessous de cette profondeur (« zone neutre ») se forme sous l'influence de l'énergie thermique provenant des entrailles de la Terre et est pratiquement indépendant des changements saisonniers, et plus encore quotidiens, des paramètres de l'environnement extérieur. climat (Fig. 1). À mesure que la profondeur augmente, la température du sol augmente également en fonction du gradient géothermique (environ 3 °C tous les 100 m). L'ampleur du flux de chaleur radiogénique provenant de l'intérieur de la Terre varie selon les régions. En règle générale, cette valeur est comprise entre 0,05 et 0,12 W/m2.
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Pendant le fonctionnement du GTST, la masse de sol située dans la zone d'influence thermique du registre des tuyaux de l'échangeur thermique du sol du système de captage de chaleur du sol à faible potentiel (système de captage de chaleur), en raison des changements saisonniers des paramètres du le climat extérieur, ainsi que sous l'influence des charges opérationnelles sur le système de collecte de chaleur, est généralement soumis à des gels et dégivrages répétés. Dans ce cas, il se produit naturellement un changement dans l'état global de l'humidité contenue dans les pores du sol et, dans le cas général, simultanément dans les phases liquide, solide et gazeuse. De plus, dans les systèmes capillaires-poreux, tels que la masse de sol du système de collecte de chaleur, la présence d'humidité dans l'espace poreux a un effet notable sur le processus de propagation de la chaleur. La prise en compte correcte de cette influence est aujourd'hui associée à des difficultés importantes, qui sont principalement liées au manque d'idées claires sur la nature de la répartition des phases solide, liquide et gazeuse de l'humidité dans une structure particulière du système. S'il existe un gradient de température dans l'épaisseur de la masse de sol, les molécules de vapeur d'eau se déplacent vers des endroits avec un potentiel de température faible, mais en même temps, sous l'influence des forces gravitationnelles, un flux d'humidité de direction opposée se produit dans la phase liquide. . De plus, le régime de température des couches supérieures du sol est influencé par l'humidité des précipitations atmosphériques, ainsi que par les eaux souterraines.
Les caractéristiques du régime thermique des systèmes de collecte de chaleur du sol en tant qu'objet de conception incluent également ce que l'on appelle « l'incertitude informative » des modèles mathématiques décrivant de tels processus, ou, en d'autres termes, le manque d'informations fiables sur les effets sur l'environnement. système (l'atmosphère et la masse de sol situées en dehors de la zone d'influence thermique de l'échangeur thermique géothermique du système de captage de chaleur) et l'extrême complexité de leur rapprochement. En effet, si le rapprochement des impacts sur le système climatique externe, bien que complexe, peut encore être réalisé au prix d’un certain coût en « temps informatique » et en recours à des modèles existants (par exemple, une « année climatique type »), alors le problème de prise en compte de l'influence sur le système atmosphérique dans les influences du modèle (rosée, brouillard, pluie, neige, etc.), ainsi que d'approximation de l'influence thermique sur la masse de sol du système de captation de chaleur du sous-jacent et de l'environnement Les couches de sol sont aujourd’hui pratiquement impossibles à résoudre et pourraient faire l’objet d’études distinctes. Par exemple, peu de connaissances sur les processus de formation des flux de filtration des eaux souterraines, leur régime de vitesse, ainsi que l'impossibilité d'obtenir des informations fiables sur le régime thermique et hydrique des couches de sol situées sous la zone d'influence thermique de l'échangeur de chaleur souterrain , complique considérablement la tâche de construction d'un modèle mathématique correct du régime thermique d'un sol d'un système de collecte de chaleur de faible qualité.
Surmonter les difficultés décrites qui surviennent lors de la conception d'un GTST, une méthode de modélisation mathématique du régime thermique des systèmes de collecte de chaleur du sol et une méthodologie de prise en compte des transitions de phase de l'humidité dans l'espace poreux de la masse de sol des systèmes de collecte de chaleur lors de la conception d’un GTST peut être recommandé.
L'essence de la méthode est de considérer, lors de la construction d'un modèle mathématique, la différence entre deux problèmes : le problème « de base », qui décrit le régime thermique du sol à l'état naturel (sans l'influence de l'échangeur thermique souterrain du sol). système de captage de chaleur), et le problème à résoudre, qui décrit le régime thermique de la masse de sol avec des dissipateurs thermiques (sources). De ce fait, la méthode permet d'obtenir une solution concernant une certaine nouvelle fonction, qui est fonction de l'influence des sources froides sur le régime thermique naturel du sol et d'une différence égale de température de la masse de sol dans son état naturel et masse de sol avec drains (sources de chaleur) - avec l'échangeur de chaleur au sol du système de collecte de chaleur. L'utilisation de cette méthode dans la construction de modèles mathématiques du régime thermique des systèmes de captage de chaleur du sol à faible potentiel a permis non seulement de contourner les difficultés liées à l'approximation des influences externes sur le système de captage de chaleur, mais également d'utiliser dans les modèles des informations sur le régime thermique naturel du sol obtenu expérimentalement par les stations météorologiques. Cela permet de prendre en compte en partie l'ensemble des facteurs complexes (tels que la présence d'eaux souterraines, leur vitesse et leurs régimes thermiques, la structure et l'emplacement des couches de sol, le fond « thermique » de la Terre, les précipitations, les transformations de phase de l'humidité. dans l'espace interstitiel et bien plus encore), qui influencent de manière significative la formation du régime thermique du système de collecte de chaleur et dont la prise en compte conjointe dans une formulation stricte du problème est pratiquement impossible.
La méthodologie de prise en compte des transitions de phase de l'humidité dans l'espace poreux d'une masse de sol lors de la conception d'un échangeur de chaleur du sol est basée sur le nouveau concept de conductivité thermique « équivalente » du sol, qui est déterminé en remplaçant le problème du régime thermique d'un cylindre de sol gelé autour des tuyaux d'un échangeur de chaleur du sol avec un problème quasi-stationnaire « équivalent » avec un champ de température proche et des conditions de valeurs limites identiques, mais avec une conductivité thermique « équivalente » différente.
La tâche la plus importante résolue lors de la conception de systèmes d'approvisionnement en chaleur géothermique pour les bâtiments est une évaluation détaillée des capacités énergétiques du climat de la zone de construction et, sur cette base, l'élaboration d'une conclusion sur l'efficacité et la faisabilité de l'utilisation d'une solution de circuit GTST particulière. . Les valeurs calculées des paramètres climatiques données dans les documents réglementaires en vigueur ne fournissent pas caractéristiques complètes climat extérieur, sa variabilité mensuelle, ainsi qu'à certaines périodes de l'année - saison de chauffage, période de surchauffe, etc. Par conséquent, au moment de décider du potentiel de température de la chaleur géothermique, évaluer la possibilité de sa combinaison avec d'autres sources de chaleur naturelles de faible potentiel, en évaluant leur (sources) niveau de température dans le cycle annuel, il est nécessaire d'impliquer des données climatiques plus complètes, fournies, par exemple, dans le Répertoire climatique de l'URSS (L. : Gidrometioizdat. Numéro 1-34).
Parmi ces informations climatiques dans notre cas, il convient de souligner tout d’abord :
– des données sur la température mensuelle moyenne du sol à différentes profondeurs ;
– des données sur la réception du rayonnement solaire sur des surfaces différemment orientées.
Dans le tableau Les tableaux 1 à 5 présentent des données sur les températures mensuelles moyennes du sol à différentes profondeurs pour certaines villes russes. Dans le tableau Le tableau 1 montre les températures mensuelles moyennes du sol pour 23 villes de la Fédération de Russie à une profondeur de 1,6 m, ce qui semble le plus rationnel du point de vue du potentiel de température du sol et des possibilités de mécanisation des travaux de pose. échangeurs de chaleur au sol horizontaux.
Tableau 1 Températures moyennes du sol par mois à une profondeur de 1,6 m pour certaines villes russes |
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Tableau 2 Température du sol à Stavropol (sol - sol noir) |
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Tableau 3 Températures du sol à Iakoutsk (le sol est limono-sableux avec un mélange d'humus, en dessous – du sable) |
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Tableau 4 Températures du sol à Pskov (fond, sol limoneux, sous-sol argileux) |
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Tableau 5 Température du sol à Vladivostok (sol rocheux brun, en vrac) |
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Les informations présentées dans les tableaux sur l'évolution naturelle des températures du sol à une profondeur allant jusqu'à 3,2 m (c'est-à-dire dans la couche de sol « de travail » pour le GTST avec un emplacement horizontal de l'échangeur de chaleur du sol) illustrent clairement les possibilités d'utilisation du sol. comme source de chaleur à faible potentiel. Il est évident qu'il existe une plage relativement faible de changements de température dans les couches situées à la même profondeur sur le territoire de la Russie. Par exemple, la température minimale du sol à une profondeur de 3,2 m de la surface dans la ville de Stavropol est de 7,4 °C et dans la ville de Yakutsk – (–4,4 °C) ; En conséquence, la plage de changements de température du sol à une profondeur donnée est de 11,8 degrés. Ce fait nous permet de compter sur la création d'équipements de pompes à chaleur suffisamment unifiés, adaptés à un fonctionnement sur presque tout le territoire de la Russie.
Comme le montrent les tableaux présentés, caractéristique Le régime naturel de température du sol est le décalage des températures minimales du sol par rapport au moment d'arrivée des températures minimales de l'air extérieur. Les températures minimales de l'air extérieur sont observées partout en janvier, les températures minimales dans le sol à une profondeur de 1,6 m sont observées à Stavropol en mars, à Yakutsk - en mars, à Sotchi - en mars, à Vladivostok - en avril. Ainsi, il est évident qu'au moment où les températures minimales dans le sol apparaissent, la charge sur le système de chauffage par pompe à chaleur (perte de chaleur du bâtiment) diminue. Ce point ouvre des opportunités assez sérieuses pour réduire la capacité installée du GTST (économie de coûts d'investissement) et doit être pris en compte lors de la conception.
Pour évaluer l'efficacité de l'utilisation des systèmes d'approvisionnement en chaleur par pompes à chaleur géothermiques dans les conditions climatiques de la Russie, le territoire de la Fédération de Russie a été divisé en régions en fonction de l'efficacité de l'utilisation de la chaleur géothermique à faible potentiel à des fins d'approvisionnement en chaleur. Le zonage a été réalisé sur la base des résultats d'expériences numériques de modélisation des modes de fonctionnement du GTST dans les conditions climatiques de diverses régions de la Fédération de Russie. Des expérimentations numériques ont été réalisées à partir de l'exemple d'un hypothétique chalet à deux étages d'une superficie chauffée de 200 m2, équipé d'un système d'alimentation en chaleur par pompe à chaleur géothermique. Les structures d'enceinte extérieures de la maison en question présentent la résistance réduite au transfert de chaleur suivante :
– murs extérieurs – 3,2 m 2 h °C/W ;
– fenêtres et portes – 0,6 m 2 h °C/W ;
– revêtements et plafonds – 4,2 m 2 h °C/W.
Lors de la réalisation d’expériences numériques, les éléments suivants ont été pris en compte :
– système de captage de chaleur du sol à faible densité de consommation d’énergie géothermique ;
– système de collecte de chaleur horizontal constitué de tuyaux en polyéthylène d'un diamètre de 0,05 m et d'une longueur de 400 m ;
– un système de captage de chaleur du sol avec une forte densité de consommation d’énergie géothermique ;
– un système vertical de collecte de chaleur provenant d'un puits thermique d'un diamètre de 0,16 m et d'une longueur de 40 m.
Les études menées ont montré que la consommation d'énergie thermique de la masse de sol à la fin de la saison de chauffage provoque une diminution de la température du sol à proximité du registre des tuyaux du système de collecte de chaleur, ce qui, dans les conditions pédologiques et climatiques de la majeure partie du territoire de la Fédération de Russie n'a pas le temps de compenser pendant la période estivale de l'année et, au début de la prochaine saison de chauffage, le sol présente un potentiel de température réduit. La consommation d'énergie thermique au cours de la prochaine saison de chauffage provoque une nouvelle diminution de la température du sol et, au début de la troisième saison de chauffage, son potentiel de température s'écarte encore plus de celui naturel. Et ainsi de suite... Cependant, les enveloppes de l'influence thermique du fonctionnement à long terme du système de collecte de chaleur sur le régime de température naturel du sol ont un caractère exponentiel prononcé et, dès la cinquième année de fonctionnement, le sol atteint un nouveau régime, proche du périodique, c'est-à-dire qu'à partir de la cinquième année de fonctionnement, la consommation à long terme d'énergie thermique du massif de sol du système de captage de chaleur s'accompagne de changements périodiques de sa température. Ainsi, lors du zonage du territoire de la Fédération de Russie, il était nécessaire de prendre en compte la baisse des températures de la masse de sol provoquée par de nombreuses années de fonctionnement du système de collecte de chaleur et d'utiliser les températures du sol attendues pour le 5ème année de fonctionnement du GTST comme paramètres calculés pour les températures du massif de sol. Compte tenu de cette circonstance, lors du zonage du territoire de la Fédération de Russie selon l'efficacité de l'utilisation du GTST, le coefficient moyen de transformation thermique K p tr a été choisi comme critère d'efficacité du système d'alimentation en chaleur par pompe à chaleur géothermique pour la 5ème année de fonctionnement. , qui est le rapport de l'énergie thermique utile générée par GTST à l'énergie dépensée pour son entraînement, et défini pour le cycle de Carnot thermodynamique idéal comme suit :
K tr = T o / (T o – T i), (1)
où T o est le potentiel de température de la chaleur évacuée vers le système de chauffage ou de fourniture de chaleur, K ;
Т et – potentiel de température de la source de chaleur, K.
Le coefficient de transformation du système de chauffage par pompe à chaleur K tr est le rapport entre la chaleur utile évacuée vers le système d'alimentation en chaleur du consommateur et l'énergie dépensée pour le fonctionnement du GTST, et est numériquement égal à la quantité de chaleur utile reçue à des températures T o et T et par unité d'énergie dépensée pour l'entraînement du GTST . Le coefficient de transformation réel diffère de l'idéal, décrit par la formule (1), par la valeur du coefficient h, qui prend en compte le degré de perfection thermodynamique du GTST et pertes irréversiblesénergie lors de la mise en œuvre du cycle.
Des expériences numériques ont été réalisées à l'aide d'un programme créé chez INSOLAR-INVEST OJSC, qui assure la détermination des paramètres optimaux du système de captage de chaleur en fonction des conditions climatiques de la zone de construction, des qualités d'isolation thermique du bâtiment, des caractéristiques opérationnelles des équipements de pompe à chaleur, des pompes de circulation, des appareils de chauffage du système de chauffage, ainsi que leurs modes de fonctionnement. Le programme est basé sur la méthode décrite précédemment pour construire des modèles mathématiques du régime thermique des systèmes de captage de chaleur du sol à faible potentiel, qui a permis de contourner les difficultés liées à l'incertitude informative des modèles et à l'approximation des influences extérieures, dues à l'utilisation dans le programme d'informations obtenues expérimentalement sur le régime thermique naturel du sol, ce qui nous permet de prendre en compte partiellement l'ensemble des facteurs (tels que la présence d'eaux souterraines, leur vitesse et leurs régimes thermiques, la structure et l'emplacement des couches de sol, le fond « thermique » de la Terre, les précipitations, les transformations de phase de l'humidité dans l'espace interstitiel et bien plus encore), qui influencent de manière significative la formation du régime thermique du système de collecte de chaleur, et dont la comptabilisation conjointe dans un Une formulation stricte du problème est pratiquement impossible aujourd’hui. Pour résoudre le problème « de base », nous avons utilisé les données du Manuel climatique de l’URSS (L. : Gidrometioizdat. Numéro 1-34).
Le programme vous permet en fait de résoudre le problème de l'optimisation multiparamétrique de la configuration GTST pour un bâtiment et une zone de construction spécifiques. Dans ce cas, la fonction cible du problème d'optimisation est le coût énergétique annuel minimum pour le fonctionnement du GTST, et les critères d'optimisation sont le rayon des tuyaux de l'échangeur de chaleur souterrain, sa longueur (de l'échangeur de chaleur) et sa profondeur d'installation.
Les résultats d'expériences numériques et de zonage du territoire de la Russie en fonction de l'efficacité de l'utilisation de la chaleur géothermique à faible potentiel pour chauffer les bâtiments sont présentés graphiquement sur la Fig. 2-9.
En figue. La figure 2 montre les valeurs et les isolignes du coefficient de transformation des systèmes d'alimentation en chaleur par pompe à chaleur géothermique avec des systèmes de collecte de chaleur horizontaux, et sur la figure. 3 – pour GTST avec systèmes de récupération de chaleur verticaux. Comme le montrent les figures, les valeurs maximales de K p tr 4,24 pour les systèmes de collecte de chaleur horizontaux et 4,14 pour les systèmes verticaux peuvent être attendues dans le sud de la Russie, et les valeurs minimales, respectivement, sont de 2,87 et 2,73 dans le au nord, à Ouelen. Pour la Russie centrale, les valeurs de K p tr pour les systèmes horizontaux de collecte de chaleur sont comprises entre 3,4 et 3,6 et pour les systèmes verticaux entre 3,2 et 3,4. Il convient de noter les valeurs plutôt élevées de K p tr (3,2-3,5) pour les régions d'Extrême-Orient, les régions à tradition conditions difficiles réserve de carburant Apparemment, l'Extrême-Orient est une région prioritaire pour la mise en œuvre du GTST.
En figue. La figure 4 montre les valeurs et les isolignes des coûts énergétiques annuels spécifiques pour l'entraînement du GTST+PD « horizontal » (pic plus proche), y compris les coûts énergétiques pour le chauffage, la ventilation et l'approvisionnement en eau chaude, réduits à 1 m2 de surface chauffée, et En figue. 5 – pour GTST avec systèmes de récupération de chaleur verticaux. Comme le montrent les chiffres, la consommation énergétique spécifique annuelle pour l'entraînement du GTST horizontal, réduite à 1 m2 de surface chauffée du bâtiment, varie de 28,8 kWh/(an m2) dans le sud de la Russie à 241 kWh. /(année m2) dans la ville de Yakutsk, et pour le GTST vertical, respectivement, de 28,7 kWh// (année m2) dans le sud et à 248 kWh// (année m2) à Yakutsk. Si l'on multiplie la valeur de la consommation d'énergie spécifique annuelle du variateur GTST indiquée dans les figures pour une zone spécifique par la valeur pour cette zone K p tr, réduite de 1, nous obtiendrons la quantité d'énergie économisée par le GTST de 1 m 2 de surface chauffée par an. Par exemple, pour Moscou, pour un GTST vertical, cette valeur sera de 189,2 kWh pour 1 m 2 par an. A titre de comparaison, on peut citer les valeurs de consommation d'énergie spécifique établies par les normes d'économie d'énergie de Moscou MGSN 2.01-99 pour les immeubles de faible hauteur à 130 et pour les immeubles de grande hauteur 95 kWh/(an m2). Dans le même temps, les coûts énergétiques normalisés par MGSN 2.01–99 incluent uniquement les coûts énergétiques pour le chauffage et la ventilation. Dans notre cas, les coûts énergétiques incluent également les coûts énergétiques pour l'approvisionnement en eau chaude. Le fait est que l'approche d'évaluation des coûts énergétiques pour l'exploitation d'un bâtiment, existant dans les normes en vigueur, répartit les coûts énergétiques pour le chauffage et la ventilation du bâtiment et les coûts énergétiques pour son approvisionnement en eau chaude en éléments distincts. Dans le même temps, la consommation d'énergie pour l'approvisionnement en eau chaude n'est pas standardisée. Cette approche ne semble pas correcte, car les coûts énergétiques pour l'approvisionnement en eau chaude sont souvent proportionnels aux coûts énergétiques pour le chauffage et la ventilation.
En figue. La figure 6 montre les valeurs et les isolignes du rapport rationnel de la puissance thermique du plus proche (PD) et de la puissance électrique installée du GTST horizontal en fractions d'unité, et sur la Fig. 7 – pour GTST avec systèmes de récupération de chaleur verticaux. Le critère de relation rationnelle entre la puissance thermique du ferme-pic et la puissance électrique installée du GTST (hors PD) était la consommation électrique annuelle minimale du variateur GTST+PD. Comme le montrent les figures, le rapport rationnel des puissances du PD thermique et du GTST électrique (sans PD) varie de 0 dans le sud de la Russie, à 2,88 pour le GTST horizontal et 2,92 pour les systèmes verticaux à Iakoutsk. Dans la zone centrale de la Fédération de Russie, le rapport rationnel entre la puissance thermique du ferme-porte et la puissance électrique installée du GTST + PD est compris entre 1,1 et 1,3 pour le GTST horizontal et vertical. Ce point doit être discuté plus en détail. Le fait est qu'en remplaçant, par exemple, le chauffage électrique dans la zone centrale de la Russie, nous avons en réalité la possibilité de réduire de 35 à 40 % la puissance des équipements électriques installés dans un bâtiment chauffé et, par conséquent, de réduire la puissance électrique demandée. de RAO UES, qui « coûte » aujourd'hui environ 50 000 roubles. pour 1 kW de puissance électrique installée dans la maison. Ainsi, par exemple, pour un chalet dont les pertes de chaleur estimées au cours des cinq jours les plus froids sont égales à 15 kW, nous économiserons 6 kW de puissance électrique installée et, par conséquent, environ 300 000 roubles. ou ≈ 11,5 mille dollars américains. Ce chiffre est presque égal au coût GTST d’une telle énergie thermique.
Ainsi, si l'on prend correctement en compte tous les coûts associés au raccordement d'un bâtiment à une alimentation électrique centralisée, il s'avère qu'avec les tarifs actuels de l'électricité et le raccordement aux réseaux d'alimentation électrique centralisés de la ceinture centrale de la Fédération de Russie, même à un moment donné, En termes de coûts de temps, le GTST s'avère plus rentable que le chauffage électrique, sans compter 60 % d'économie d'énergie.
En figue. La figure 8 montre les valeurs et les isolignes du poids spécifique de l'énergie thermique générée au cours de l'année par la bobine de pointe (PD) dans la consommation énergétique annuelle totale du système horizontal GTST+PD en pourcentage, et sur la figure. 9 – pour GTST avec systèmes de récupération de chaleur verticaux. Comme le montrent les chiffres, la part de l'énergie thermique générée au cours de l'année par la bobine de pointe (PD) dans la consommation énergétique annuelle totale du système horizontal GTST+PD varie de 0 % dans le sud de la Russie à 38-40 %. % dans les villes de Yakutsk et Tours, et pour les GTST+PD verticaux - respectivement, de 0 % dans le sud et jusqu'à 48,5 % à Yakutsk. Dans la zone centrale de la Russie, ces valeurs sont d'environ 5 à 7 % pour le GTST vertical et horizontal. Ce sont de faibles coûts énergétiques et vous devez donc être prudent lorsque vous choisissez un pic plus proche. Les plus rationnels du point de vue des investissements en capital spécifiques par 1 kW de puissance et de l'automatisation sont les ferme-portes électriques de pointe. L'utilisation de chaudières à pellets mérite attention.
En conclusion, je voudrais m'attarder sur une question très importante : le problème du choix d'un niveau rationnel de protection thermique des bâtiments. Ce problème représente aujourd'hui une tâche très sérieuse, dont la solution nécessite une analyse numérique sérieuse, prenant en compte les spécificités de notre climat, les caractéristiques des équipements d'ingénierie utilisés, l'infrastructure des réseaux centralisés, ainsi que la situation environnementale des villes. , qui se détériore littéralement sous nos yeux, et bien plus encore. Il est évident qu'aujourd'hui il n'est plus correct de formuler des exigences concernant l'enveloppe du bâtiment sans tenir compte de sa relation (du bâtiment) avec le climat et le système d'approvisionnement en énergie, les services publics, etc. , la résolution du problème du choix d'un niveau rationnel de protection thermique ne sera possible que sur la base de la prise en compte du complexe bâtiment + système d'approvisionnement en énergie + climat + environnement en tant que système éco-énergétique unique, et avec cette approche, les avantages compétitifs de GTST dans le marché intérieur sont difficiles à surestimer.
Littérature
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2. Vasiliev G. P. Niveau de protection thermique des bâtiments économiquement réalisable // Économie d'énergie. – 2002. – N° 5.
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La température à l'intérieur de la terre est le plus souvent un indicateur plutôt subjectif, puisque la température exacte ne peut être donnée que dans des endroits accessibles, par exemple dans le puits de Kola (profondeur 12 km). Mais cet endroit appartient à la partie externe de la croûte terrestre.
Températures de différentes profondeurs de la Terre
Comme l’ont découvert les scientifiques, la température augmente de 3 degrés tous les 100 mètres de profondeur dans la Terre. Ce chiffre est constant pour tous les continents et toutes les régions globe. Cette augmentation de température se produit dans la partie supérieure de la croûte terrestre, environ sur les 20 premiers kilomètres, puis l’augmentation de température ralentit.
La plus forte augmentation a été enregistrée aux États-Unis, où les températures ont augmenté de 150 degrés à 1 000 mètres de profondeur. La croissance la plus lente a été enregistrée en Afrique du Sud, avec une hausse du thermomètre de seulement 6 degrés Celsius.
À une profondeur d'environ 35 à 40 kilomètres, la température oscille autour de 1 400 degrés. La limite entre le manteau et le noyau externe à une profondeur de 25 à 3 000 km s'échauffe de 2 000 à 3 000 degrés. Le noyau interne est chauffé à 4000 degrés. La température au centre même de la Terre, selon les dernières informations obtenues à la suite d'expériences complexes, est d'environ 6 000 degrés. Le Soleil peut se vanter d’avoir la même température à sa surface.
Températures minimales et maximales des profondeurs terrestres
Lors du calcul des températures minimales et maximales à l'intérieur de la Terre, les données de la ceinture de température constante ne sont pas prises en compte. Dans cette zone, la température est constante tout au long de l'année. La ceinture est située à une profondeur de 5 mètres (tropiques) et jusqu'à 30 mètres (hautes latitudes).
La température maximale a été mesurée et enregistrée à une profondeur d'environ 6 000 mètres et était de 274 degrés Celsius. La température minimale à l'intérieur de la Terre est enregistrée principalement dans les régions du nord de notre planète, où même à plus de 100 mètres de profondeur, le thermomètre indique des températures inférieures à zéro.
D’où vient la chaleur et comment se répartit-elle à l’intérieur de la planète ?
La chaleur à l’intérieur de la terre provient de plusieurs sources :
1) Désintégration des éléments radioactifs;
2) Différenciation gravitationnelle de la matière chauffée au cœur de la Terre;
3) Frottement de marée (effet de la Lune sur la Terre, accompagné d'un ralentissement de cette dernière).
Ce sont quelques options pour l'apparition de chaleur dans les entrailles de la terre, mais la question de la liste complète et de l'exactitude de ce qui est déjà disponible reste ouverte.
Le flux de chaleur émanant de l'intérieur de notre planète varie en fonction des zones structurelles. Par conséquent, la répartition de la chaleur dans un endroit où se trouvent un océan, des montagnes ou des plaines a des indicateurs complètement différents.
Dans notre pays riche en hydrocarbures, la géothermie est une sorte de ressource exotique qui, compte tenu de la situation actuelle, ne risque pas de concurrencer le pétrole et le gaz. Cependant, ce type d’énergie alternative peut être utilisé presque partout et de manière assez efficace.
L'énergie géothermique est la chaleur de l'intérieur de la Terre. Il est produit dans les profondeurs et atteint la surface de la Terre sous différentes formes et avec différentes intensités.
La température des couches supérieures du sol dépend principalement de facteurs externes (exogènes) - l'éclairement solaire et la température de l'air. En été et pendant la journée, le sol se réchauffe jusqu'à certaines profondeurs, et en hiver et la nuit il se refroidit suite aux changements de température de l'air et avec un certain retard qui augmente avec la profondeur. L'influence des fluctuations quotidiennes de la température de l'air se termine à des profondeurs de quelques à plusieurs dizaines de centimètres. Les fluctuations saisonnières affectent les couches de sol plus profondes - jusqu'à des dizaines de mètres.
À une certaine profondeur - de dizaines à centaines de mètres - la température du sol reste constante, égale à la température annuelle moyenne de l'air à la surface de la Terre. Vous pouvez facilement le vérifier en descendant dans une grotte assez profonde.
Quand température annuelle moyenne l'air dans une zone donnée est en dessous de zéro, cela se manifeste sous forme de pergélisol (plus précisément de pergélisol). En Sibérie orientale, l'épaisseur, c'est-à-dire l'épaisseur, des sols gelés toute l'année atteint à certains endroits 200 à 300 m.
A partir d'une certaine profondeur (différente pour chaque point de la carte), l'action du Soleil et de l'atmosphère s'affaiblit tellement que les facteurs endogènes (internes) viennent en premier et que l'intérieur de la Terre se réchauffe de l'intérieur, de sorte que la température commence à augmenter. avec profondeur.
Le réchauffement des couches profondes de la Terre est principalement associé à la désintégration des éléments radioactifs qui s'y trouvent, bien que d'autres sources de chaleur soient également appelées, par exemple, des processus physico-chimiques et tectoniques dans les couches profondes de la croûte et du manteau terrestre. Mais quelle qu’en soit la raison, la température des roches et des substances liquides et gazeuses associées augmente avec la profondeur. Les mineurs sont confrontés à ce phénomène : il fait toujours chaud dans les mines profondes. À une profondeur de 1 km, une chaleur de trente degrés est normale et, plus profondément, la température est encore plus élevée.
Le flux de chaleur de l'intérieur de la Terre atteignant la surface de la Terre est faible : sa puissance moyenne est de 0,03 à 0,05 W/m2, soit environ 350 Wh/m2 par an. Dans le contexte du flux de chaleur du Soleil et de l'air chauffé par celui-ci, c'est une valeur imperceptible : le Soleil donne à chaque mètre carré la surface de la terre environ 4 000 kWh par an, soit 10 000 fois plus (bien sûr, c'est en moyenne, avec un écart énorme entre les latitudes polaires et équatoriales et en fonction d'autres facteurs climatiques et météorologiques).
L'insignifiance du flux de chaleur de l'intérieur vers la surface sur la majeure partie de la planète est associée à la faible conductivité thermique des roches et aux particularités de la structure géologique. Mais il existe des exceptions : les endroits où le flux de chaleur est élevé. Il s’agit tout d’abord de zones de failles tectoniques, d’activité sismique accrue et de volcanisme, où l’énergie de l’intérieur de la Terre trouve un débouché. De telles zones sont caractérisées par des anomalies thermiques de la lithosphère ; ici, le flux de chaleur atteignant la surface de la Terre peut être plusieurs fois, voire plusieurs fois, plus puissant que « d'habitude ». Les éruptions volcaniques et les sources chaudes apportent d'énormes quantités de chaleur à la surface de ces zones.
Ce sont les zones les plus favorables au développement de la géothermie. Sur le territoire de la Russie, c'est avant tout le Kamtchatka, Îles Kouriles et le Caucase.
Dans le même temps, le développement de l'énergie géothermique est possible presque partout, car l'augmentation de la température avec la profondeur est un phénomène universel, et la tâche est d'« extraire » la chaleur des profondeurs, tout comme on en extrait les matières premières minérales.
En moyenne, la température augmente avec la profondeur de 2,5 à 3°C tous les 100 m. Le rapport entre la différence de température entre deux points situés à des profondeurs différentes et la différence de profondeur entre eux est appelé gradient géothermique.
L'inverse est l'étape géothermique, ou l'intervalle de profondeur auquel la température augmente de 1°C.
Plus le gradient est élevé et, par conséquent, plus l’étage est bas, plus la chaleur des profondeurs terrestres se rapproche de la surface et plus cette zone est prometteuse pour le développement de l’énergie géothermique.
Dans différentes zones, en fonction de la structure géologique et d'autres conditions régionales et locales, le taux d'augmentation de la température avec la profondeur peut varier considérablement. À l'échelle de la Terre, les fluctuations de l'ampleur des gradients et des échelons géothermiques atteignent 25 fois. Par exemple, en Oregon (États-Unis), le gradient est de 150°C pour 1 km et en Afrique du Sud de 6°C pour 1 km.
La question est : quelle est la température à grande profondeur – 5, 10 km ou plus ? Si la tendance se poursuit, les températures à une profondeur de 10 km devraient être en moyenne d’environ 250 à 300°C. Ceci est plus ou moins confirmé par des observations directes dans des puits ultra-profonds, même si le tableau est bien plus compliqué qu'une augmentation linéaire de la température.
Par exemple, dans le puits très profond de Kola, foré dans le bouclier cristallin de la Baltique, la température jusqu'à une profondeur de 3 km change à raison de 10°C/1 km, puis le gradient géothermique devient 2 à 2,5 fois plus élevé. A une profondeur de 7 km, une température de 120°C a déjà été enregistrée, à 10 km - 180°C et à 12 km - 220°C.
Un autre exemple est un puits foré dans la région de la Caspienne du Nord, où à une profondeur de 500 m une température de 42°C a été enregistrée, à 1,5 km - 70°C, à 2 km - 80°C, à 3 km - 108°C. .
On suppose que le gradient géothermique diminue à partir d'une profondeur de 20 à 30 km : à une profondeur de 100 km, les températures estimées sont d'environ 1 300 à 1 500°C, à une profondeur de 400 km à 1 600°C, dans la zone terrestre. noyau (profondeurs supérieures à 6 000 km) - 4 000 à 5 000 °C.
À des profondeurs allant jusqu'à 10 à 12 km, la température est mesurée au moyen de puits forés ; là où ils ne sont pas présents, elle est déterminée par des signes indirects de la même manière qu'à de plus grandes profondeurs. De tels signes indirects peuvent être la nature du passage des ondes sismiques ou la température de la lave en éruption.
Cependant, pour les besoins de l'énergie géothermique, les données sur les températures à des profondeurs supérieures à 10 km ne présentent pas encore d'intérêt pratique.
Il y a beaucoup de chaleur à plusieurs kilomètres de profondeur, mais comment l'augmenter ? Parfois, la nature elle-même résout ce problème pour nous à l'aide d'un liquide de refroidissement naturel - des eaux thermales chauffées qui remontent à la surface ou se trouvent à une profondeur accessible à nous. Dans certains cas, l’eau des profondeurs est chauffée jusqu’à devenir de la vapeur.
Il n’existe pas de définition stricte de la notion d’« eaux thermales ». En règle générale, il s'agit des eaux souterraines chaudes à l'état liquide ou sous forme de vapeur, y compris celles qui arrivent à la surface de la Terre avec une température supérieure à 20°C, c'est-à-dire généralement supérieure à la température de l'air. .
La chaleur des eaux souterraines, de la vapeur et des mélanges vapeur-eau est de l'énergie hydrothermale. En conséquence, l'énergie basée sur son utilisation est appelée hydrothermale.
La situation est plus compliquée avec l'extraction de chaleur directement à partir de roches sèches - l'énergie pétrothermique, d'autant plus que des températures assez élevées commencent généralement à des profondeurs de plusieurs kilomètres.
Sur le territoire de la Russie, le potentiel de l'énergie pétrothermique est cent fois supérieur à celui de l'énergie hydrothermale - respectivement 3 500 et 35 000 milliards de tonnes de carburant standard. C'est tout à fait naturel : la chaleur des profondeurs de la Terre est disponible partout et les eaux thermales se trouvent localement. Cependant, en raison de difficultés techniques évidentes, les eaux thermales sont actuellement principalement utilisées pour produire de la chaleur et de l'électricité.
Les eaux dont la température est comprise entre 20 et 30 °C et 100 °C conviennent au chauffage, tandis que les températures de 150 °C et plus conviennent à la production d'électricité dans les centrales géothermiques.
En général, les ressources géothermiques de la Russie, en termes de tonnes d'équivalent combustible ou de toute autre unité de mesure de l'énergie, sont environ 10 fois supérieures aux réserves de combustibles fossiles.
Théoriquement, seule l'énergie géothermique pourrait satisfaire pleinement les besoins énergétiques du pays. Pratiquement sur ce moment sur la majeure partie de son territoire, cela n'est pas réalisable pour des raisons techniques et économiques.
Dans le monde, l’utilisation de l’énergie géothermique est le plus souvent associée à l’Islande, pays situé à l’extrémité nord de la dorsale médio-atlantique, dans une zone tectonique et volcanique extrêmement active. Tout le monde se souvient probablement de la puissante éruption du volcan Eyjafjallajökull ( Eyjafjallajökull) en 2010.
C’est grâce à cette spécificité géologique que l’Islande possède d’énormes réserves d’énergie géothermique, dont des sources chaudes qui émergent à la surface de la Terre et jaillissent même sous forme de geysers.
En Islande, plus de 60 % de toute l’énergie consommée provient actuellement de la Terre. Les sources géothermiques assurent 90 % du chauffage et 30 % de la production d'électricité. Ajoutons que le reste de l’électricité du pays est produit par des centrales hydroélectriques, c’est-à-dire également à partir d’une source d’énergie renouvelable, ce qui fait de l’Islande une sorte de norme environnementale mondiale.
La domestication de l’énergie géothermique au XXe siècle a grandement bénéficié à l’économie islandaise. Jusqu'au milieu du siècle dernier, c'était très pays pauvre, se classe désormais au premier rang mondial en termes de capacité installée et de production d'énergie géothermique par habitant et figure dans le top dix en valeur absolue de la capacité installée des centrales géothermiques. Cependant, sa population n'est que de 300 000 personnes, ce qui simplifie la tâche de transition vers des sources d'énergie respectueuses de l'environnement : le besoin en est généralement faible.
Outre l'Islande, une part élevée de l'énergie géothermique dans le bilan global de la production électrique est fournie en Nouvelle-Zélande et dans les pays insulaires d'Asie du Sud-Est (Philippines et Indonésie), pays d'Amérique centrale et d'Afrique de l'Est, dont le territoire est également caractérisé par une forte activité sismique et volcanique. Pour ces pays, à leur niveau actuel de développement et de besoins, l’énergie géothermique apporte une contribution significative au développement socio-économique.
L'utilisation de l'énergie géothermique a une très longue histoire. L'un des premiers exemples célèbres- L'Italie, un lieu de la province de Toscane, aujourd'hui appelé Larderello, où encore en début XIX Pendant des siècles, les eaux thermales chaudes locales, coulant naturellement ou extraites de puits peu profonds, étaient utilisées à des fins énergétiques.
L'eau des sources souterraines, riche en bore, était utilisée ici pour obtenir de l'acide borique. Initialement, cet acide était obtenu par évaporation dans des chaudières en fer et le bois ordinaire des forêts voisines était utilisé comme combustible, mais en 1827, Francesco Larderel créa un système qui fonctionnait sur la chaleur des eaux elles-mêmes. Dans le même temps, l'énergie de la vapeur d'eau naturelle a commencé à être utilisée pour faire fonctionner les plates-formes de forage et, au début du 20e siècle, pour chauffer les maisons et les serres locales. Là, à Larderello, en 1904, la vapeur d'eau thermale est devenue une source d'énergie pour produire de l'électricité.
L'exemple de l'Italie a été suivi par plusieurs autres pays à la fin du XIXe et au début du XXe siècle. Par exemple, en 1892, les eaux thermales ont été utilisées pour la première fois pour le chauffage local aux États-Unis (Boise, Idaho), en 1919 au Japon et en 1928 en Islande.
Aux États-Unis, la première centrale électrique fonctionnant à l'énergie hydrothermale est apparue en Californie au début des années 1930, en Nouvelle-Zélande - en 1958, au Mexique - en 1959, en Russie (le premier GeoPP binaire au monde) - en 1965.
Ancien principe sur une nouvelle source
La production d’électricité nécessite une température de source d’eau plus élevée que pour le chauffage – plus de 150°C. Le principe de fonctionnement d'une centrale géothermique (GeoPP) est similaire à celui d'une centrale thermique conventionnelle (CHP). En fait, une centrale géothermique est un type de centrale thermique.
Dans les centrales thermiques, la principale source d’énergie est généralement le charbon, le gaz ou le fioul, et le fluide de travail est la vapeur d’eau. Le combustible, lorsqu'il est brûlé, chauffe l'eau et la transforme en vapeur, qui fait tourner une turbine à vapeur qui produit de l'électricité.
La différence entre un GeoPP est que la principale source d'énergie ici est la chaleur de l'intérieur de la Terre et que le fluide de travail sous forme de vapeur est fourni aux aubes de turbine du générateur électrique sous une forme « prête » directement à partir du puits de production. .
Il existe trois principaux schémas d'exploitation des GeoPP : direct, utilisant de la vapeur sèche (géothermique) ; indirecte, à base d'eau hydrothermale, et mixte, ou binaire.
L'utilisation de l'un ou l'autre schéma dépend de l'état d'agrégation et de la température du vecteur énergétique.
Le plus simple et donc le premier des schémas maîtrisés est direct, dans lequel la vapeur provenant du puits passe directement à travers la turbine. La première centrale géoélectrique au monde à Larderello en 1904 fonctionnait également à la vapeur sèche.
Les GeoPP à fonctionnement indirect sont les plus courants à notre époque. Ils utilisent du chaud eau souterraine, qui est pompé sous haute pression dans l'évaporateur, où une partie s'évapore, et la vapeur résultante fait tourner la turbine. Dans certains cas, des dispositifs et circuits supplémentaires sont nécessaires pour purifier l'eau géothermique et la vapeur des composés agressifs.
La vapeur d'échappement pénètre dans le puits d'injection ou est utilisée pour chauffer les locaux - dans ce cas, le principe est le même que lors de l'exploitation d'une centrale thermique.
Dans les GeoPP binaires, l'eau thermale chaude interagit avec un autre liquide qui remplit les fonctions d'un fluide de travail avec un point d'ébullition plus bas. Les deux fluides traversent un échangeur de chaleur, où l'eau thermale évapore le fluide de travail, dont les vapeurs font tourner la turbine.
Ce système est fermé, ce qui résout le problème des émissions dans l'atmosphère. De plus, les fluides de travail à point d'ébullition relativement bas permettent d'utiliser des eaux thermales peu chaudes comme principale source d'énergie.
Les trois projets utilisent une source hydrothermale, mais l’énergie pétrothermique peut également être utilisée pour produire de l’électricité.
Le schéma de circuit dans ce cas est également assez simple. Il est nécessaire de forer deux puits interconnectés – d’injection et de production. L'eau est pompée dans le puits d'injection. En profondeur, il est chauffé, puis l'eau chauffée ou la vapeur formée à la suite d'un fort chauffage est amenée à la surface par le puits de production. Ensuite, tout dépend de la manière dont l’énergie pétrothermique est utilisée – pour le chauffage ou pour produire de l’électricité. Un cycle fermé est possible en pompant la vapeur et l’eau usées vers le puits d’injection ou une autre méthode d’élimination.
L'inconvénient d'un tel système est évident : pour obtenir une température suffisamment élevée du fluide de travail, il est nécessaire de forer des puits à de grandes profondeurs. Et ce sont des coûts importants et des risques de pertes de chaleur importantes lorsque le fluide monte. Par conséquent, les systèmes pétrothermiques sont encore moins répandus que les systèmes hydrothermaux, bien que le potentiel de l'énergie pétrothermique soit plusieurs fois plus élevé.
Actuellement, le leader dans la création de systèmes de circulation dits pétrothermiques (PCS) est l'Australie. De plus, ce domaine de la géothermie se développe activement aux États-Unis, en Suisse, en Grande-Bretagne et au Japon.
Cadeau de Lord Kelvin
L'invention de la pompe à chaleur en 1852 par le physicien William Thompson (alias Lord Kelvin) a offert à l'humanité une réelle opportunité d'utiliser la chaleur de faible qualité des couches supérieures du sol. Un système de pompe à chaleur, ou multiplicateur de chaleur comme l'appelait Thompson, est basé sur le processus physique de transfert de chaleur de l'environnement vers un réfrigérant. Essentiellement, il utilise le même principe que les systèmes pétrothermiques. La différence réside dans la source de chaleur, ce qui peut soulever une question terminologique : dans quelle mesure une pompe à chaleur peut-elle être considérée comme un système géothermique ? Le fait est que dans les couches supérieures, jusqu'à des profondeurs de plusieurs dizaines à centaines de mètres, les roches et les fluides qu'elles contiennent sont chauffés non pas par la chaleur profonde de la terre, mais par le soleil. Ainsi, c'est le soleil dans ce cas qui est la principale source de chaleur, même si elle provient, comme dans les systèmes géothermiques, du sol.
Le fonctionnement d'une pompe à chaleur est basé sur le retard de réchauffement et de refroidissement du sol par rapport à l'atmosphère, ce qui entraîne la formation d'un gradient de température entre la surface et les couches plus profondes qui retiennent la chaleur même en hiver, comme cela se produit dans les réservoirs. . L’objectif principal des pompes à chaleur est le chauffage des locaux. Il s’agit essentiellement d’un « réfrigérateur inversé ». La pompe à chaleur et le réfrigérateur interagissent avec trois composants : l'environnement interne (dans le premier cas - une pièce chauffée, dans le second - la chambre refroidie du réfrigérateur), l'environnement externe - une source d'énergie et un réfrigérant (réfrigérant) , qui est également un liquide de refroidissement qui assure le transfert de chaleur ou de froid.
Une substance à faible point d’ébullition agit comme un réfrigérant, ce qui lui permet de capter la chaleur d’une source dont la température est même relativement basse.
Dans le réfrigérateur, le réfrigérant liquide s'écoule à travers un papillon (régulateur de pression) dans l'évaporateur, où, en raison d'une forte diminution de la pression, le liquide s'évapore. L'évaporation est un processus endothermique nécessitant l'absorption de chaleur extérieure. En conséquence, la chaleur est évacuée des parois internes de l'évaporateur, ce qui produit un effet de refroidissement dans la chambre du réfrigérateur. Ensuite, le réfrigérant est aspiré de l’évaporateur vers le compresseur, où il est ramené à l’état liquide. Il s'agit d'un processus inverse conduisant à la libération de la chaleur évacuée dans environnement externe. En règle générale, il est jeté à l'intérieur et la paroi arrière du réfrigérateur est relativement chaude.
Une pompe à chaleur fonctionne presque de la même manière, à la différence que la chaleur est extraite de l'environnement extérieur et pénètre via l'évaporateur dans l'environnement interne - le système de chauffage de la pièce.
Dans une véritable pompe à chaleur, l'eau est chauffée en passant par un circuit externe placé dans le sol ou dans un réservoir, puis entre dans l'évaporateur.
Dans l'évaporateur, la chaleur est transférée à un circuit interne rempli d'un réfrigérant à bas point d'ébullition qui, en passant à travers l'évaporateur, passe de l'état liquide à l'état gazeux, évacuant ainsi la chaleur.
Le réfrigérant gazeux entre ensuite dans le compresseur, où il est comprimé à haute pression et la température, et entre dans le condenseur, où un échange de chaleur se produit entre le gaz chaud et le liquide de refroidissement du système de chauffage.
Le compresseur a besoin d'électricité pour fonctionner, mais le taux de transformation (le rapport entre l'énergie consommée et l'énergie produite) dans les systèmes modernes est suffisamment élevé pour garantir leur efficacité.
Actuellement, les pompes à chaleur sont assez largement utilisées pour le chauffage des locaux, principalement dans les pays économiquement développés.
Une énergie éco-correcte
L’énergie géothermique est considérée comme respectueuse de l’environnement, ce qui est généralement vrai. Tout d’abord, il utilise une ressource renouvelable et quasiment inépuisable. La géothermie ne nécessite pas de grands territoires, contrairement aux grandes centrales hydroélectriques ou aux parcs éoliens, et ne pollue pas l’atmosphère, contrairement à l’énergie des hydrocarbures. En moyenne, un GeoPP occupe 400 m 2 pour 1 GW d'électricité produite. Le même chiffre pour une centrale thermique au charbon, par exemple, est de 3 600 m2. Les avantages environnementaux de GeoPP incluent également une faible consommation d'eau - 20 litres eau fraiche pour 1 kW, tandis que les centrales thermiques et nucléaires nécessitent environ 1 000 litres. A noter qu’il s’agit des indicateurs environnementaux du GeoPP « moyen ».
Mais négatif Effets secondaires existe toujours. Parmi eux, le bruit, la pollution thermique de l'atmosphère et la pollution chimique de l'eau et du sol, ainsi que la formation de déchets solides, sont le plus souvent identifiés.
La principale source de pollution chimique de l'environnement est l'eau thermale elle-même (avec haute température et minéralisation), contenant souvent de grandes quantités de composés toxiques, ce qui pose un problème d'élimination des eaux usées et des substances dangereuses.
Les effets négatifs de l'énergie géothermique peuvent être retracés à plusieurs étapes, à commencer par le forage des puits. Les mêmes dangers surviennent ici que lors du forage de n'importe quel puits : destruction du sol et de la couverture végétale, contamination des sols et des eaux souterraines.
Au stade de l'exploitation du GeoPP, des problèmes de pollution de l'environnement subsistent. Les fluides thermiques - eau et vapeur - contiennent généralement du dioxyde de carbone (CO 2), du sulfure de soufre (H 2 S), de l'ammoniac (NH 3), du méthane (CH 4), sel de table(NaCl), bore (B), arsenic (As), mercure (Hg). Rejetés dans le milieu extérieur, ils deviennent des sources de pollution. De plus, agressif environnement chimique peut provoquer une destruction corrosive des structures des centrales géothermiques.
Dans le même temps, les émissions de polluants des GeoPP sont en moyenne inférieures à celles des centrales thermiques. Par exemple, les émissions de dioxyde de carbone pour chaque kilowattheure d'électricité produit peuvent atteindre 380 g dans les centrales GeoPP, 1 042 g dans les centrales thermiques au charbon, 906 g dans les centrales électriques au fioul et 453 g dans les centrales thermiques au gaz. .
La question se pose : que faire des eaux usées ? Si la minéralisation est faible, elle peut être rejetée dans les eaux de surface après refroidissement. Une autre solution consiste à le réinjecter dans l'aquifère via un puits d'injection, qui est de préférence et principalement utilisé à l'heure actuelle.
L'extraction de l'eau thermale des aquifères (ainsi que le pompage de l'eau ordinaire) peut provoquer des affaissements et des mouvements de sol, d'autres déformations des couches géologiques et des micro-séismes. La probabilité que de tels phénomènes se produisent est généralement faible, même si des cas isolés ont été enregistrés (par exemple au GeoPP de Staufen im Breisgau en Allemagne).
Il convient de souligner que la plupart des GeoPP sont situés dans des zones relativement peu peuplées et dans des pays du tiers monde, où les exigences environnementales sont moins strictes que dans les pays développés. De plus, le nombre de GeoPP et leurs capacités sont actuellement relativement faibles. Avec un développement à plus grande échelle de la géothermie risques environnementaux peut croître et se multiplier.
Quelle est l’énergie de la Terre ?
Les coûts d'investissement pour la construction de systèmes géothermiques varient dans une très large fourchette - de 200 à 5 000 dollars pour 1 kW de capacité installée, c'est-à-dire que les options les moins chères sont comparables au coût de construction d'une centrale thermique. Ils dépendent tout d’abord des conditions d’apparition des eaux thermales, de leur composition et de la conception du système. Le forage à de grandes profondeurs, la création d'un système fermé avec deux puits et la nécessité de purifier l'eau peuvent augmenter le coût plusieurs fois.
Par exemple, les investissements dans la création d'un système de circulation pétrothermique (PCS) sont estimés entre 1,6 et 4 mille dollars pour 1 kW de capacité installée, ce qui dépasse les coûts de construction d'une centrale nucléaire et est comparable aux coûts de construction d'énergie éolienne et centrales solaires.
L’avantage économique évident de GeoTES est l’énergie gratuite. À titre de comparaison, dans la structure des coûts d’une centrale thermique ou d’une centrale nucléaire en exploitation, le combustible représente 50 à 80 %, voire plus, selon les prix actuels de l’énergie. D'où un autre avantage du système géothermique : les coûts d'exploitation sont plus stables et prévisibles, puisqu'ils ne dépendent pas des conditions extérieures des prix de l'énergie. En général, les coûts d'exploitation des centrales géothermiques sont estimés entre 2 et 10 centimes (60 kopecks – 3 roubles) pour 1 kWh d'électricité produite.
Le deuxième poste de dépenses le plus important après l'énergie (et très important) est, en règle générale, les salaires du personnel de l'usine, qui peuvent varier considérablement selon les pays et les régions.
En moyenne, le coût de 1 kWh d'énergie géothermique est comparable à celui des centrales thermiques (dans les conditions russes - environ 1 rouble/1 kWh) et dix fois plus élevé que le coût de production d'électricité dans une centrale hydroélectrique (5 à 10 kopecks/1 kWh ).
Ce coût élevé s’explique en partie par le fait que, contrairement aux centrales thermiques et hydrauliques, les centrales géothermiques ont une capacité relativement faible. De plus, il est nécessaire de comparer les systèmes situés dans la même région et dans des conditions similaires. Par exemple, au Kamtchatka, selon les experts, 1 kWh d'électricité géothermique coûte 2 à 3 fois moins cher que l'électricité produite dans les centrales thermiques locales.
Les indicateurs de l'efficacité économique d'un système géothermique dépendent, par exemple, de la nécessité ou non d'éliminer les eaux usées et de la manière dont cela est fait, ainsi que de la possibilité d'une utilisation combinée de la ressource. Donc, éléments chimiques et les composés extraits de l’eau thermale peuvent fournir des revenus supplémentaires. Rappelons l'exemple de Larderello : l'essentiel là-bas était justement production chimique, et l'utilisation de l'énergie géothermique était initialement de nature auxiliaire.
La géothermie en avant
L’énergie géothermique se développe un peu différemment de l’énergie éolienne et solaire. Actuellement, elle est considérablement dans une plus grande mesure dépend de la nature de la ressource elle-même, qui varie fortement selon les régions, et les concentrations les plus élevées sont associées à des zones étroites d'anomalies géothermiques, généralement associées à des zones de failles tectoniques et de volcanisme.
De plus, l’énergie géothermique est moins gourmande en technologie que l’énergie éolienne et, surtout, l’énergie solaire : les systèmes de stations géothermiques sont assez simples.
Dans la structure globale de la production mondiale d'électricité, la composante géothermique représente moins de 1 %, mais dans certaines régions et pays, sa part atteint 25 à 30 %. En raison des conditions géologiques, une partie importante de la capacité d'énergie géothermique est concentrée dans les pays du tiers monde, où se trouvent trois pôles de plus grand développement de l'industrie - les îles de l'Asie du Sud-Est, de l'Amérique centrale et de l'Afrique de l'Est. Les deux premières régions font partie de la «ceinture de feu de la Terre» du Pacifique, la troisième est liée au rift est-africain. AVEC le plus probable la géothermie va continuer à se développer dans ces ceintures. Une perspective plus lointaine est le développement de l'énergie pétrothermique, utilisant la chaleur des couches terrestres situées à plusieurs kilomètres de profondeur. Il s'agit d'une ressource quasi omniprésente, mais son extraction nécessite des coûts élevés, c'est pourquoi l'énergie pétrothermique se développe principalement dans les pays les plus puissants économiquement et technologiquement.
D'une manière générale, compte tenu de la large répartition des ressources géothermiques et d'un niveau acceptable de sécurité environnementale, il y a des raisons de croire que l'énergie géothermique a de bonnes perspectives de développement. Surtout avec la menace croissante d’une pénurie des ressources énergétiques traditionnelles et de la hausse de leurs prix.
Du Kamtchatka au Caucase
En Russie, le développement de l'énergie géothermique a une histoire assez longue et, à plusieurs égards, nous sommes parmi les leaders mondiaux, même si la part de l'énergie géothermique dans le bilan énergétique global de cet immense pays est encore négligeable.
Deux régions sont devenues des pionnières et des centres de développement de l'énergie géothermique en Russie - le Kamtchatka et le Caucase du Nord, et si dans le premier cas nous parlons principalement de l'industrie de l'énergie électrique, alors dans le second - de l'utilisation de l'énergie thermique de eau thermale.
Dans le Caucase du Nord - dans le territoire de Krasnodar, en Tchétchénie et au Daghestan - la chaleur des eaux thermales était utilisée à des fins énergétiques avant même la Grande Guerre patriotique. Dans les années 1980-1990, le développement de l’énergie géothermique dans la région, pour des raisons évidentes, s’est arrêté et n’est pas encore sortie de sa stagnation. Néanmoins, l'approvisionnement en eau géothermique dans le Caucase du Nord fournit de la chaleur à environ 500 000 personnes et, par exemple, la ville de Labinsk dans le territoire de Krasnodar, avec une population de 60 000 habitants, est entièrement chauffée par les eaux géothermiques.
Au Kamchatka, l'histoire de l'énergie géothermique est avant tout liée à la construction de GeoPP. Les premières d'entre elles, les stations Pauzhetskaya et Paratunka, toujours en activité, ont été construites en 1965-1967, tandis que le GeoPP Paratunka d'une capacité de 600 kW est devenu la première station au monde dotée d'un cycle binaire. C'est ce qu'ont développé les scientifiques soviétiques S.S. Kutateladze et A.M. Rosenfeld de l'Institut de thermophysique SB RAS, qui ont reçu en 1965 un certificat d'auteur pour l'extraction d'électricité à partir d'eau à une température de 70°C. Cette technologie est ensuite devenue le prototype de plus de 400 GeoPP binaires dans le monde.
La capacité du GeoPP Pauzhetskaya, mis en service en 1966, était initialement de 5 MW et a ensuite été augmentée à 12 MW. Actuellement, une unité binaire est en construction à la centrale, ce qui augmentera sa capacité de 2,5 MW supplémentaires.
Le développement de l'énergie géothermique en URSS et en Russie a été entravé par la disponibilité des sources d'énergie traditionnelles - pétrole, gaz, charbon, mais n'a jamais été arrêté. Les plus grandes installations d'énergie géothermique à l'heure actuelle sont le GeoPP Verkhne-Mutnovskaya avec une capacité totale de unités de puissance de 12 MW, mise en service en 1999, et le GeoPP Mutnovskaya avec une capacité de 50 MW (2002).
Les GeoPP Mutnovskaya et Verkhne-Mutnovskaya sont des objets uniques non seulement pour la Russie, mais aussi à l'échelle mondiale. Les stations sont situées au pied du volcan Mutnovsky, à une altitude de 800 mètres au-dessus du niveau de la mer, et fonctionnent dans des conditions climatiques extrêmes, où l'hiver dure 9 à 10 mois par an. L'équipement des GeoPP de Mutnovsky, actuellement l'un des plus modernes au monde, a été entièrement créé dans des entreprises nationales d'ingénierie énergétique.
Actuellement, la part des stations Mutnovsky dans la structure globale de consommation d'énergie du pôle énergétique central du Kamtchatka est de 40 %. Il est prévu d'augmenter la capacité dans les années à venir.
Une mention spéciale doit être faite aux développements pétrothermiques russes. Nous n’avons pas encore de grands centres de forage, mais nous disposons de technologies avancées pour forer à de grandes profondeurs (environ 10 km), qui n’ont pas non plus d’analogues dans le monde. Leur développement ultérieur réduira radicalement les coûts de création de systèmes pétrothermiques. Les développeurs de ces technologies et projets sont N. A. Gnatus, M. D. Khutorskoy (Institut géologique de l'Académie des sciences de Russie), A. S. Nekrasov (Institut de prévision économique nationale de l'Académie des sciences de Russie) et des spécialistes de l'usine de turbines de Kaluga. Actuellement, le projet de système de circulation pétrothermique en Russie est au stade expérimental.
L'énergie géothermique a des perspectives en Russie, même si elles sont relativement lointaines : à l'heure actuelle, le potentiel est assez important et la position de l'énergie traditionnelle est forte. Dans le même temps, dans un certain nombre de régions reculées du pays, l'utilisation de l'énergie géothermique est économiquement rentable et est déjà très demandée. Il s'agit de territoires à fort potentiel géoénergétique (Tchoukotka, Kamtchatka, îles Kouriles - la partie russe de la «ceinture de feu de la Terre» du Pacifique, les montagnes du sud de la Sibérie et du Caucase) et en même temps éloignés et coupés du système centralisé. approvisionnements en énergie.
Probablement, dans les décennies à venir, l'énergie géothermique dans notre pays se développera précisément dans ces régions.