УДК 620.92

НИЗКОПОТЕНЦИАЛЬНАЯ ЭНЕРГИЯ ЗЕМЛИ КАК ИСТОЧНИК «ЗЕЛЕНОЙ» ЭНЕРГИИ

Быстров Михаил Вячеславович
Пермский национальный исследовательский университет
студент 4 курса, Строительный факультет

Аннотация
Данная статья посвящена возможности применения альтернативного источника энергии, как низкопотенциальная энергия Земли. Результаты исследований показывают актуальность проблемы, решение которой приведет к улучшению уровня жизни и развития человека, повсеместность использования данного вида энергии, экологичность, простоту, экономическую эффективность внедрения.

Ключевые слова: , , , , , ,


Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Быстров М.В. Низкопотенциальная энергия земли как источник «зеленой» энергии // Современные научные исследования и инновации. 2019. № 4 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2019/04/89169 (дата обращения: 27.04.2019).

Вопросом рационального использования топливно-энергетических ресурсов на данном этапе развития мировой энергетики заинтересовано большинство стран. Связано это, во-первых, с невосполнимостью традиционных источников энергии, таких как: уголь, нефть, природный газ. Во-вторых,  с экологической составляющей.

В Российской Федерации, лидера по топливно-энергетическим ресурсам, собственные потребности в энергии пока удовлетворяются  запасами природных ископаемых, как разрабатываемыми, так и разведанными.

Однако разработка углеводородного сырья проходит невероятно  быстрыми темпами. Если в 1940–1960-е гг. основными нефтедобывающими районами были  Поволжье и Предуралье, то, начиная с 1970-х гг., и по настоящее время разрабатывается Западная Сибирь. Но и добыча Сибирская нефти идет на спад в последние годы. Когда и она закончится, то останутся крайне неблагоприятные районы для разработки. Где стоимость добытого барреля нефти будет не то, что высокой, речь уже пойдет о топливных затратах на добычу нефти. Таким образом, так называемый коэффициент EROEI ( соотношение полученной энергии к затраченной) будет все меньше, что означает энергетическую нерентабельность. С газом, в целом, такая же ситуация: прежний этап экстенсивного развития добычи природного газа подошел к завершению. Извлечение его из таких месторождений-гигантов, как Медвежье, Уренгойское и Ямбургское, составило, соответственно, 84, 65 и 50 %..[1]

Все вышеперечисленные факторы способствуют потребности в развитии нетрадиционных источников энергии, таких как низкопотенциальная энергия Земли.  Преимущества технологий теплоснабжения, использующих нетрадиционные источники энергии, по сравнению с их традиционными аналогами связаны не только со значительными сокращениями затрат энергии в системах жизнеобеспечения зданий и сооружений, но и с их экологической чистотой, а также с новыми возможностями в области повышения степени автономности систем жизнеобеспечения. [2]

Источником низкопотенциальной тепловой энергии является не только радиогенное тепло из земных недр, но и потоки тепла разного рода сред, которые обладают  разницей температур, таких как вода подземных горизонтов и вода поверхностных источников.

Принято считать, что использовать можно следующие виды источников низкопотенциальной энергии: [3]

1) воды озер, рек, подземных водоносных горизонтов, близко расположенных к поверхности.

2) воздух нижних слоев атмосферы

3) грунты ниже так называемой «нейтральной зоны»

А так же разного рода источники тепла, такие как : системы оборотного водоснабжения и охлаждения технологического оборудования, шахтные воды, вентиляционные выбросы, хозяйственно-бытовые стоки, системы охлаждения электростанций, в которых на градирнях теряется огромное количество тепла.[3]

На данном этапе развития технологий считается эффективным экономически и технологически использование перепада температур выше 2 градусов цельсия. [4]

Таким образом, тепло Земли может использоваться для осуществления отопления, горячего водоснабжения, холодоснабжения, предотвращения обледенения тротуаров в холодный период года.

Низкопотенциальная энергия может быть использована посредством тепловых насосов. Тепловой насос – это техническое устройство, предназначенное для переноса тепловой энергии от источника низкопотенциальной энергии к теплоносителю, доводя его параметры до требуемых. Несмотря на непопулярность в Российских реалиях, международный рынок тепловых насосов представляет собой бурно развивающийся сегмент рынка. Это обусловлено их высокой эффективностью и, снижением эксплуатационных затрат.[5]

Европейская ассоциация по тепловым насосам выпустила пресс-релиз, в котором был обозначен двухкратный рост рынка тепловых насосов к 2024 году. Специалисты основывались на темпах роста рынка за прошлые годы и недавно принятой энергетической политики стран Евросоюза, которая ведет передовые страны к «зеленой», возобновляемой энергии.[6]

Что касается стран северной Америки, то применение тепловых насосов актуально и для таких гигантов как США и Канада. Стоит отметить, что большинство территории этих стран схоже по климату с Россией. И по наличию полезных ископаемых, что определяет рынок теплогенерирующего оборудования.

В 2015 году был опубликован отчет мэрии Нью-Йорка, при содействии департамента строительства и проектирования, геологических служб и прочих ведомств, именуемый «геотермальные системы и их применение в Нью-Йорке». [7] Работа была проделана колоссальная, в ходе которой автор рассмотрел всевозможные аспекты внедрения тепловых насосов, работающих на низкопотенциальной энергии.

В масштабах города была подготовлена геологическая карта, которая поможет определиться в эффективности применения тех или иных способов получения энергии от недр земли. Был определен конкретный потребитель, на которого необходимо направить развитие системы исходя из специфики города. Была рассмотрена бюрократическая составляющая, которая неизбежна, когда мы хотим строить, бурить, вторгаться в городскую инфраструктуру. А так же потребность в операционных затратах, затратах на обслуживание, инспекции. И, конечно же, был определен экономический эффект от внедрения тепловых насосов. В ходе рассчёта рассматривался эксплуатационный период теплового насоса и котельной, работающей на газе. Получилось что эксплуатационные затраты на систему с тепловым насосом составляют 1/3 от систем с использованием газового топлива [с.12,7], но учитывая стоимость строительства такой системы экономический эффект оказался сомнительным в существующем уровне цен. Такие системы имеют срок службы 20 лет, а трубопроводы подземные, необходимые по технологии, 50 лет. [с.13,7],  Наблюдается заметное сокращение выбросов на объекте благодаря отсутствию топок, дымоходов, пламени или какого либо запаха.

Подводя итог, хочется обозначить основные моменты внедрения тепловых насосов в России. В настоящих экономических реалиях история с внедрением теплового насоса кажется странной, необоснованной, ведь газ дешевый и свой. Однако, нам необходимо смотреть в будущее. Пристально следить за наличием запаса природных ресурсов, и ценой на них. Наблюдать за экологической ситуацией в стране и городах. Точечно внедрять, изучать, участвовать в совершенствовании технических систем, использующих низкопотенциальную энергию Земли. Время идёт, с каждым годом запасы истощаются, а потребности все больше. С каждым годом добыча полезных ископаемых становится сложнее, технически сложнее в том числе. Так появился метод выработки битумных песков в Канаде и Венесуэле. Так появилась экологическая катастрофа, как результат бесконечной потребности человека в энергии. Наша страна – прекрасна и необъятна. Главная задача сохранить её такой, и использование низкопотенциального тепла Земли, как «зеленый» источник энергии поможет нам в этой нелегкой работе.

Поделиться в соц. сетях

0

Библиографический список
  1. Р.С. Ширяев. Низкопотенциальное тепло Земли как источник теплоснабжения [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://aqua-therm.ru/articles/articles_414.html%20.Загл с экрана.
  2. Использование низкопотенциального тепла земли [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://studfiles.net/preview/7087978/page:6/ Загл с экрана.
  3. Использование низкопотенциальной тепловой энергии земли в теплонасосных сисемах [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://ecoteco.ru/library/magazine/4/technologies/ispolzovanie-nizkopotencialnoy-teplovoy-energii-zemli-v-teplonasosnyh-sistemah/  Загл. с экрана.
  4. Европейский рынок тепловых насосов [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://www.abok.ru/for_spec/articles.php?nid=6506 Загл. с экрана.
  5. 6 К 2024 году число установленных тепловых насосов удвоится [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.topclimat.ru/news/field/heat_pumps_in_europe.html Загл. с экрана.
  6. Geotermal systems and their Application in New York City. [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.nyc.gov/html/planyc/downloads/pdf/publications/2015_Geothermal.pdf Загл. с экрана.


Количество просмотров публикации: Please wait

Все статьи автора «Быстров Михаил Вячеславович»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться:
  • Регистрация