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L'énergie thermique de la Terre est la base du futur système énergétique


D.T. N.A. Gnus, professeur,
Académicien de l'Académie russe des sciences technologiques, Moscou

Au cours des dernières décennies, le monde a envisagé une utilisation plus efficace de l’énergie de la chaleur profonde de la Terre pour remplacer en partie le gaz naturel, le pétrole et le charbon. Cela sera possible non seulement dans les zones à paramètres géothermiques élevés, mais également dans toutes les régions du monde lors du forage de puits d'injection et de production et de la création de systèmes de circulation entre eux.

L’intérêt croissant suscité par les sources d’énergie de remplacement dans le monde au cours des dernières décennies est dû à l’épuisement des réserves d’hydrocarbures et à la nécessité de résoudre un certain nombre de problèmes environnementaux. Des facteurs objectifs (réserves de combustibles fossiles et d'uranium, ainsi que les changements environnementaux causés par les incendies traditionnels et l'énergie nucléaire) suggèrent que la transition vers de nouveaux modes et formes de production d'énergie est inévitable.

L'économie mondiale se dirige actuellement vers une transition vers une combinaison rationnelle de sources d'énergie traditionnelles et nouvelles. La chaleur de la Terre est parmi eux l'un des premiers endroits.

Les ressources énergétiques géothermiques sont divisées en hydrogéologiques et pétrogéothermiques. Les premiers sont représentés par les liquides de refroidissement (qui ne représentent que 1% des ressources énergétiques géothermiques totales) - les eaux souterraines, la vapeur et les mélanges vapeur-eau. Ces derniers sont l’énergie géothermique contenue dans des roches chaudes.

La technologie de fontaine utilisée dans notre pays et à l'étranger (auto-décharge) pour extraire la vapeur naturelle et les eaux géothermiques est simple mais inefficace. Avec un faible débit de puits autogonflants, leur production de chaleur ne permet de récupérer le coût du forage que lorsque les réservoirs géothermiques ont une faible profondeur et une température élevée dans les zones d'anomalies thermiques. La durée de vie de tels puits dans de nombreux pays n’atteint même pas 10 ans.

Dans le même temps, l'expérience confirme que, en présence de réservoirs peu profonds de vapeur naturelle, la construction d'une centrale géothermique est l'option la plus avantageuse pour utiliser l'énergie géothermique. L'exploitation de telles centrales géothermiques a montré leur compétitivité par rapport à d'autres types de centrales. Par conséquent, l’utilisation des réserves d’eaux géothermiques et d’hydrothermes à vapeur dans notre pays, dans la péninsule du Kamtchatka et dans les îles Kouriles, dans les régions du Caucase du Nord et, éventuellement, dans d’autres régions, est opportune et opportune. Mais les gisements de vapeur sont rares, ses réserves connues et prévues sont faibles. Les gisements beaucoup plus courants d'eaux à énergie thermique sont loin d'être toujours situés suffisamment près du consommateur, l'installation de production de chaleur. Ceci élimine la possibilité d'une utilisation à grande échelle de manière efficace.

Souvent, le problème de la mise à l'échelle devient un problème difficile. L’utilisation de sources géothermales, en règle générale, comme agent de refroidissement conduit à la prolifération de zones de fond de trous avec des formations d’oxyde de fer, de carbonate de calcium et de silicate. De plus, les problèmes d'érosion-corrosion et de calaminage nuisent au fonctionnement de l'équipement. Le problème devient également le rejet d’eaux minéralisées et d’eaux usées contenant des impuretés toxiques. Par conséquent, la technologie de fontaine la plus simple ne peut pas servir de base au développement généralisé des ressources géothermiques.

Selon des estimations préliminaires, en Fédération de Russie, les réserves d'eaux thermales prévues pour une température de 40 à 250 ° C, une minéralisation de 35 à 200 g / l et une profondeur maximale de 3 000 m sont de 21 à 22 millions de m3 / jour, ce qui équivaut à une combustion de 30 à 40 millions de tonnes. t par an

Les réserves prévues du mélange vapeur-air à une température de 150-250 oC de la péninsule du Kamchatka et des îles Kouriles sont de 500 000 m3 / jour. et des réserves d’eaux thermales d’une température de 40 à 100 oC - 150 000 m3 / jour.

Les réserves d’eaux thermales dont le débit est d’environ 8 millions de m3 / jour, avec une minéralisation jusqu’à 10 g / l et une température supérieure à 50 ° C constituent la priorité de développement.

L’extraction de l’énergie thermique, ressources pratiquement inépuisables, pétrogéothermiques, est bien plus importante pour l’énergie du futur. Cette énergie géothermique, enfermée dans des roches chaudes solides, représente 99% des ressources totales en énergie thermique souterraine. À des profondeurs de 4 à 6 km, on trouve des matrices dont la température est comprise entre 300 et 400 ° C uniquement près des foyers intermédiaires de certains volcans, mais des roches chaudes, avec une température comprise entre 100 et 150 ° C, sont communes presque partout et à une température assez importante entre 180 et 200 ° C. le territoire de la Russie.

Pendant des milliards d'années, les processus nucléaires, gravitationnels et autres à l'intérieur de la Terre ont généré et généré de l'énergie thermique. Une partie de sa fraction est émise dans l’espace et la chaleur s’accumule dans les profondeurs, c.-à-d. La chaleur contenue dans les phases solide, liquide et gazeuse de la substance terrestre est appelée énergie géothermique.

La production continue de chaleur interne de la terre compense ses pertes externes, sert de source d'accumulation d'énergie géothermique et détermine la partie renouvelable de ses ressources. L’évacuation totale de la chaleur du sous-sol jusqu’à la surface de la Terre est trois fois supérieure à la capacité actuelle des centrales électriques dans le monde et est estimée à 30 TW.

Cependant, il est évident que la renouvelabilité n’a d’importance que pour des ressources naturelles limitées et le potentiel total de l’énergie géothermique est pratiquement inépuisable, dans la mesure où il doit être défini comme la quantité totale de chaleur dont dispose la Terre.

Ce n’est pas un hasard si au cours des dernières décennies, le monde a envisagé une utilisation plus efficace de l’énergie de la chaleur profonde de la Terre dans le but de remplacer partiellement le gaz naturel, le pétrole et le charbon. Cela sera possible non seulement dans les zones à paramètres géothermiques élevés, mais également dans toutes les régions du monde lors du forage de puits d'injection et de production et de la création de systèmes de circulation entre eux.

Bien entendu, avec une faible conductivité thermique des roches, pour un fonctionnement efficace des systèmes de circulation, il est nécessaire de disposer ou de créer une surface d’échange de chaleur suffisamment développée dans la zone d’extraction de chaleur. Les couches poreuses et les zones de ténacité naturelle, souvent rencontrées aux profondeurs ci-dessus, ont une telle surface, dont la perméabilité permet d'organiser une filtration forcée du caloporteur avec une extraction efficace de l'énergie de la roche, ainsi que de créer artificiellement une vaste surface d'échange de chaleur dans des réseaux poreux peu perméables par fracturation hydraulique (voir figure).

Actuellement, la fracturation hydraulique est utilisée dans l’industrie pétrolière et gazière comme moyen d’accroître la perméabilité des réservoirs afin d’améliorer la récupération du pétrole dans le développement des champs pétrolifères. La technologie moderne vous permet de créer une fissure étroite, mais longue, ou courte mais large. Il existe des exemples de fractures hydrauliques avec des fissures allant jusqu'à 2-3 km.

KE Tsiolkovsky avait déjà exprimé dès 1914 l'idée d'extraire les principales ressources géothermiques enfermées dans des roches dures. En 1920, le système de circulation géothermique (GCC) dans le massif de granit chaud fut décrit par V.А. Obruchevym.

En 1963, à Paris, le premier CCG a été créé pour extraire la chaleur de formations rocheuses poreuses pour le chauffage et la climatisation dans les locaux du complexe Brodkastin Chaos. En 1985, 64 GCC, d’une capacité thermique totale de 450 MW, fonctionnaient en France, ce qui représentait une économie annuelle d’environ 150 000 tonnes de pétrole. La même année, le premier GSS de ce type a été créé en URSS dans la vallée de Khankala, près de la ville de Grozny.

En 1977, des essais d'un CCG expérimental avec la fracture d'un massif presque impénétrable dans la section de Fen-ton Hill, dans l'État du Nouveau-Mexique, ont été entrepris dans le cadre du projet du laboratoire américain Los Alamos. L'eau douce froide injectée dans le puits (injection) a été chauffée par échange thermique avec un réseau de roches (185 ° C) dans une fracture verticale de 8 000 m2 formée par expansion hydraulique à une profondeur de 2,7 km. Dans un autre puits (opérationnel), qui traverse également cette fracture, de l’eau surchauffée a émergé à la surface sous la forme d’un jet de vapeur. En circulant dans un circuit fermé sous pression, la température de l'eau surchauffée à la surface atteignait 160–180 ° C et la capacité thermique du système était de 4–5 MW. La fuite de liquide de refroidissement dans la masse environnante représentait environ 1% du débit total. La concentration en impuretés mécaniques et chimiques (jusqu'à 0,2 g / l) correspondait aux normes de l'eau potable fraîche. La fracture ne nécessitait pas de fixation et était maintenue ouverte par la pression hydrostatique du fluide. La convection libre qui s'y développait assurait une participation efficace à l'échange thermique de pratiquement toute la surface d'affleurement de la masse de roche chaude.

L'extraction de l'énergie thermique souterraine de roches chaudes imperméables, basée sur les méthodes de forage oblique et de fracturation hydraulique maîtrisées et pratiquées depuis longtemps dans l'industrie du pétrole et du gaz, n'a pas provoqué d'activité sismique ni aucun autre effet nocif sur l'environnement.

En 1983, des scientifiques britanniques ont répété l'expérience américaine en créant un CCG expérimental avec fracturation de granites à Carnwell. Un travail similaire a été effectué en Allemagne, en Suède. Plus de 224 projets d’approvisionnement en chaleur géothermique ont été mis en œuvre aux États-Unis. Dans ce cas, on suppose que les ressources géothermiques peuvent fournir la majeure partie des futurs besoins en énergie thermique des États-Unis pour des besoins non électriques. Au Japon, la capacité de la centrale géothermique en 2000 a atteint environ 50 GW.

Actuellement, les ressources géothermiques sont explorées et explorées dans 65 pays. Dans le monde, des centrales d'une capacité totale d'environ 10 GW ont été créées sur la base de l'énergie géothermique. Un soutien actif dans le développement de l'énergie géothermique a l'ONU.

L'expérience acquise dans l'utilisation des fluides géothermiques accumulés dans de nombreux pays du monde montre que, dans des conditions favorables, ils s'avèrent être deux à cinq fois plus avantageux que les centrales thermiques et nucléaires. Les calculs montrent que pour l’année, un puits géothermique peut remplacer 158 000 tonnes de charbon.

Ainsi, la chaleur de la Terre est peut-être la seule grande source d’énergie renouvelable, dont le développement rationnel promet une énergie moins chère que l’énergie moderne. Avec un potentiel énergétique également inépuisable, les installations solaires et thermonucléaires coûteront malheureusement plus cher que les installations à combustibles existantes.

Malgré la très longue histoire de maîtrise de la chaleur de la terre, la technologie géothermique n’a pas encore atteint son plein développement. Le développement de l’énergie thermique de la Terre rencontre de grandes difficultés pour la construction de puits profonds, qui sont le canal permettant d’apporter du liquide de refroidissement à la surface. En raison de la température élevée au fond (200-250 ° C), les outils de coupe de roche traditionnels ne conviennent pas pour travailler dans de telles conditions. Des exigences particulières s'appliquent à la sélection des tuyaux de forage et de tubage, des mortiers de ciment, de la technologie de forage, de la fixation et de la complétion des puits. Les appareils de mesure domestiques, les vannes opérationnelles en série et les équipements sont produits dans une version permettant des températures ne dépassant pas 150-200 ° C. Le forage mécanique en profondeur traditionnel prend souvent des années et nécessite d'importantes dépenses financières. Dans les principaux actifs de production, le coût des puits varie de 70 à 90%. Ce problème ne peut et ne devrait être résolu qu’en créant une technologie de pointe pour développer la majeure partie des ressources géothermiques, c’est-à-dire extraire l'énergie des roches chaudes.

Notre équipe de scientifiques et de spécialistes russes exploite depuis plus d'un an le problème de l'extraction et de l'utilisation de l'énergie thermique inépuisable, renouvelable et profonde des roches chaudes de la Terre sur le territoire de la Fédération de Russie. Les travaux ont pour objectif la création de moyens techniques permettant une pénétration profonde dans les entrailles de la croûte terrestre, sur la base de technologies de pointe nationales. À l'heure actuelle, plusieurs variantes d'obus de forage (BS) ont été développées, qui n'ont pas d'analogues dans la pratique mondiale.

Le travail de la première version de la BS est lié à la technologie traditionnelle existante de forage de puits. La vitesse de forage de la roche dure (densité moyenne 2500–3300 kg / m3) va jusqu'à 30 m / h, le diamètre du puits est de 200–500 mm. La deuxième version de la BS fournit des puits de forage en mode autonome et automatique. Le lancement s'effectue à partir d'une plate-forme de démarrage spéciale à partir de laquelle son mouvement est contrôlé. Mille mètres de BS dans des roches dures pourront passer en quelques heures. Le diamètre du puits est de 500 à 1000 mm. Les variantes de BS réutilisables ont une grande efficacité économique et une valeur potentielle énorme. L’introduction de la station de base en production ouvrira une nouvelle étape dans la construction de puits et donnera accès à la production de sources inépuisables d’énergie thermique de la Terre.

Pour les besoins d’alimentation en chaleur, la profondeur requise des puits dans l’ensemble du pays est comprise entre 3 500 et 4 500 mètres et ne dépasse pas 5 000 mètres.La température du fluide caloporteur pour le chauffage domestique et collectif ne dépasse pas 150 ° C. Pour les installations industrielles, la température ne dépasse généralement pas 180-200 oC.

La création d'un CCG a pour objectif de fournir de la chaleur constante, abordable et bon marché aux régions éloignées, inaccessibles et non développées de la Fédération de Russie. Durée de fonctionnement de l'ESG - 25-30 ans ou plus. La période de récupération des stations (en tenant compte des dernières technologies de forage) est de 3-4 ans.

La création dans la Fédération de Russie, dans les années à venir, d'une capacité appropriée d'utilisation de l'énergie géothermique pour des besoins non électriques, permettra de remplacer environ 600 millions de tonnes d'équivalent combustible. Les économies peuvent atteindre 2 000 milliards de roubles.

Jusqu'en 2030, il devient possible de créer des capacités énergétiques permettant de remplacer l'énergie du feu à hauteur de 30%. D'ici 2040, il est pratiquement impossible d'exclure les matières premières organiques en tant que carburant du bilan énergétique de la Fédération de Russie.

1. Goncharov S.A. Thermodynamique. M: MSTUim. N.E. Bauman, 2002. 440 p.

2. Dyadkin Yu.D. et autres thermophysiques géothermiques. Saint-Pétersbourg: Science, 1993. 255 p.

3. Base minérale et en matières premières du complexe énergétique russe. Etat et prévisions / V.K. Branchugov, E.A. Gavrilov, V.S. Litvinenko et al Ed. V.Z. Garipova, E.A. Kozlovsky. M. 2004. 548 p.

4. Novikov G. P. et autres, forage de puits pour eaux thermales. M.: Nedra, 1986. 229 p.

Nous utilisons la chaleur de la terre pour chauffer la maison

Chauffer la maison avec la chaleur de la terre est préférable en comparaison de l’énergie solaire et éolienne. En Europe, les systèmes solaires sont déjà très répandus, ce qui vous permet d'utiliser les rayons du soleil pour chauffer votre maison et l'eau (également: "Héliosystèmes pour le chauffage sur place"). Cependant, leur utilisation est limitée - si dans les pays à climat chaud, il y en a suffisamment pour chauffer complètement le logement, dans les régions à climat tempéré, il y a trop de temps nuageux. De plus, les capteurs solaires doivent avoir une grande surface et un grand accumulateur de chaleur. Par conséquent, la création d'un système de chauffage coûte très cher (lisez: "Chauffage solaire à faire soi-même").

Pompes géothermiques qui utilisent la chaleur de la terre pour chauffer une maison

  • le réfrigérant gazeux est comprimé par le compresseur et en même temps il fait très chaud;
  • le réfrigérant passe à travers l'échangeur de chaleur, dégageant un excès de chaleur et se refroidissant à la température ambiante;
  • après refroidissement, cette substance entre dans le circuit de refroidissement du congélateur, où elle se dilate. En raison des changements de l'état d'agrégation de liquide à gazeux, le réfrigérant refroidit brusquement et refroidit tout ce qui l'entoure;
  • puis il retourne au compresseur et le cycle se répète à nouveau.

De même, le chauffage de la maison se fait avec l'énergie de la terre. Par exemple, un réfrigérateur capte la chaleur d'un objet froid et la transfère vers un objet chaud, de sorte que la chaleur est transférée du congélateur avec une température négative dans la pièce. La quantité d'énergie pompée est plusieurs fois supérieure à l'électricité consommée par le compresseur.

  • verticale;
  • horizontal.

Avant de commencer à utiliser la chaleur de la terre pour chauffer votre maison, vous devez choisir le type de capteur. Vous voyez sur la photo.

Capteurs verticaux pour le chauffage domestique du sol

Cependant, il convient de prendre en compte un inconvénient important de ce schéma: le chauffage des entrailles de la terre coûte cher. Bien sûr, les coûts initiaux seront rentables par la suite, mais toutes les familles ne peuvent pas se permettre de telles dépenses. Les coûts de forage sont élevés et il faudra beaucoup d'argent pour construire plusieurs puits de 50 mètres de profondeur.

Capteurs horizontaux pour chauffer la maison avec la chaleur de la terre

Ainsi, le chauffage à l'énergie terrestre est une bonne idée, mais très difficile à mettre en œuvre. La situation est la même avec le chauffage solaire. Pour cette raison, les sources d'énergie alternatives ne sont pas largement distribuées aujourd'hui.

Collecteurs d'air

  • retirer la ventilation d'entrée d'air en dessous du niveau de gel du sol;
  • poser un collecteur incurvé, droit ou à tubes multiples avec des tuyaux d'égout ordinaires (la forme est choisie en fonction du site, chaque mètre de la surface de la maison doit représenter 1,5 mètre du collecteur);
  • faites un évent à la fin du collecteur loin de la maison, en déplaçant le tuyau à une hauteur minimale de 1,5 mètre du sol et en l'équipant d'un déflecteur-parapluie (bien entendu, de l'air sera forcé dans la maison.

Dans ce cas, le chauffage au sol ne sera pas en mesure de fournir complètement de la chaleur à la maison.

Chauffage géothermique souterrain à la maison

Pour chauffer une maison privée, on utilise traditionnellement des unités utilisant de l’électricité, du combustible solide, du gaz ou liquide. Au cours des dernières décennies, les capteurs solaires et la chaleur des intestins de la Terre ont été utilisés comme source alternative d’énergie thermique. Chauffer la maison avec la chaleur de la terre s'appelle le chauffage géothermique de la maison.

Chauffage géothermique de la maison grâce à l'énergie de la terre

La demande de chauffage par le sol est en augmentation constante, alors que le coût des sources d'énergie conventionnelles augmente régulièrement et que les réserves de combustibles fossiles sont réduites. Investir dans le chauffage d'un chalet est très rentable compte tenu des perspectives économiques et des économies importantes réalisées en chauffage autonome pendant la saison de chauffage.

Moyens d'obtenir de l'énergie thermique naturelle

Les pompes à chaleur géothermiques se différencient par la méthode d'extraction de la chaleur:

  1. Installations utilisant la chaleur des eaux souterraines profondes, geysers chauds, etc.
  2. Systèmes comprenant un réservoir antigel installé dans le sol à une profondeur de 75 mètres. Le chauffage des entrailles de la terre est assuré par le chauffage naturel du réservoir avec de l'antigel; en conséquence, le réfrigérant, en passant à travers l'échangeur thermique, transfère la chaleur résultante et retourne dans le réservoir.
  3. Le contour géothermique est posé sur le fond du réservoir, qui est un accumulateur de chaleur naturel. Dans ce cas, vous devez considérer que le réservoir peut complètement geler en hiver.
Types de pompes à chaleur géothermiques

Pour chauffer une maison avec de l'énergie de la terre, le système doit être installé à grande échelle, mais il s'agit d'un moyen écologique d'obtenir de l'énergie thermique presque gratuite. Pour chauffer la maison, vous aurez besoin d'une petite dépense en électricité nécessaire au fonctionnement du système.

Principes de fonctionnement du chauffage géothermique

Le chauffage dû à l'énergie de la terre a été utilisé avec succès dans diverses zones climatiques: les systèmes peuvent fonctionner dans les régions du sud et du nord.

L’installation géothermique au cours de son exploitation utilise une propriété physique de certains liquides, telle que la capacité de s’évaporer, qui conduit au refroidissement de la surface. Ce phénomène est à la base du fonctionnement des équipements de réfrigération.

Le principe du chauffage géothermique est un processus de refroidissement inverse. C'est ainsi que fonctionnent les climatiseurs, qui peuvent non seulement refroidir, mais aussi réchauffer l'air de la pièce.

Le principe de fonctionnement de la pompe à chaleur

Cependant, les climatiseurs ont une disponibilité limitée - ils ne peuvent pas fonctionner à des températures inférieures à -5 ° C. Un système géothermique est capable de chauffer une maison, quelle que soit la température de l'air à la surface. Cela est dû au fait que dans l'environnement d'où provient l'énergie thermique, des conditions de température stables sont naturellement maintenues.

Dispositif de chauffage géothermique

La géothermie (la science de l’état thermique de la Terre) a rendu possible l’application pratique de l’énergie thermique que la croûte reçoit du magma chauffé au rouge au centre de la planète.

Une pompe à chaleur spécialement conçue pour le chauffage domestique est installée à la surface et un échangeur de chaleur est installé dans le sol ou au fond du réservoir. L'énergie thermique est «pompée» à la surface et permet de chauffer le liquide de refroidissement dans le circuit de chauffage d'une maison ou d'un objet non résidentiel.

Comment est le processus de chauffage

Le chauffage géothermique d'une maison privée est une option rentable. Si vous utilisez l'énergie de la terre pour chauffer votre maison, alors pour chaque kilowatt d'électricité nécessaire au fonctionnement de l'équipement, vous disposez de 4 à 6 kW d'énergie thermique utile reçue des intestins de la planète.

En comparant le fonctionnement du climatiseur, nous verrons que, pendant son fonctionnement, il faut dépenser plus de 1 kW d’électricité pour produire 1 kW d’énergie thermique. Ceci est dû aux pertes inévitables dans la conversion d'une énergie en une autre, etc.

Il est très rentable de chauffer une maison résidentielle en raison de l’énergie thermique de l’intérieur de la Terre, mais la période de récupération des coûts d’équipement et d’installation prendra un certain temps.

L'utilisation de la chaleur de la terre pour chauffer une maison ne nécessite pas l'installation d'une chaudière traditionnelle pour chauffer le liquide de refroidissement.

Dans ce cas, le système comprend trois composants:

  • circuit de chauffage - une source géothermique d'énergie thermique;
  • circuit de chauffage dans la maison - radiateur basse température ou plancher;
  • station de pompage - une pompe à chaleur pour pomper de l'énergie thermique d'un circuit de chauffage dans le sol ou sous l'eau jusqu'au circuit de chauffage.

Le système de chauffage géothermique peut également être utilisé pour chauffer des serres, des bâtiments auxiliaires, de l'eau de piscine, des allées de jardin, etc.

Equipement de chauffage géothermique

Les équipements géothermiques pour un système de chauffage en profondeur permettent d'accumuler de l'énergie thermique extraite de l'environnement et de la transférer au fluide caloporteur du circuit de chauffage.

La liste des équipements pour chauffer à la chaleur de la terre comprend:

  • Évaporateur Le dispositif est situé en profondeur et sert à absorber l'énergie thermique des eaux ou des sols géothermiques.
  • Condenseur Permet d’amener la température de l’antigel à la valeur requise pour le fonctionnement du système.
  • Pompe à chaleur. Il fait circuler de l'antigel dans le circuit de chauffage et contrôle le fonctionnement de l'installation géothermique.
  • Réservoir tampon - un conteneur pour recueillir l’antigel chauffé. Il permet le transfert de l'énergie thermique de l'intérieur de la terre vers le liquide de refroidissement. Le réservoir dans lequel passe le liquide de refroidissement est équipé d'un échangeur de chaleur en forme de serpentin. Sur celui-ci, chauffant, l'antigel chauffé bouge.
Schéma du dispositif de pompe à chaleur

Installation du système

Le chauffage géothermique d'une maison de campagne au stade de la construction nécessite d'importants investissements en espèces. Le coût final élevé du système est en grande partie dû à la grande quantité de travail de base associé à l’installation du circuit de chauffage.

Au fil du temps, les coûts financiers sont rentables, car l’énergie thermique utilisée pendant la saison de chauffage est extraite des profondeurs de la terre avec une consommation minimale d’énergie.

Installation d'un système de chauffage géothermique à échangeur de chaleur horizontal

Pour assurer le chauffage de la maison avec la chaleur de la terre, l'installation du système est nécessaire:

  • la partie principale doit être située sous terre ou au fond du réservoir;
  • dans la maison même, seuls des équipements suffisamment compacts sont installés et un radiateur ou un circuit de chauffage par le sol est installé. L'équipement situé à l'intérieur de la maison vous permet de régler le niveau de chauffage du liquide de refroidissement.
Comment fonctionne l'équipement géothermique dans la maison

Lors de la conception d'un chauffage dû à la chaleur de la terre, il est nécessaire de déterminer l'option de montage du circuit de travail et le type de collecteur.

Il existe deux types de collectionneurs:

  1. Vertical - immergé dans le sol sur plusieurs dizaines de mètres. Pour ce faire, à une courte distance de la maison, il est nécessaire de forer un certain nombre de puits. Le contour est immergé dans les puits (l'option la plus fiable est celle des tuyaux en polyéthylène réticulé).

Inconvénients: Coûts financiers importants pour le forage dans le sol de plusieurs puits d’une profondeur de 50 mètres.

Avantages: La localisation souterraine des tuyaux à une profondeur où la température du sol est stable permet un rendement élevé du système. De plus, le collecteur vertical occupe une petite surface de terrain.

Inconvénients: La nécessité d'utiliser une grande surface du site (le principal inconvénient). Cette parcelle de terrain après la pose du contour ne peut pas être utilisée comme un jardin ou un potager, car le système fonctionne avec une libération de froid lors du transport de réfrigérant, à cause duquel les racines des plantes vont geler.

Avantages: Des travaux de terrassement moins chers qui peuvent même être effectués par vos propres moyens.

Type de collecteur horizontal et vertical

L’énergie géothermique peut être produite en posant un contour géothermique horizontal sur le fond d’un plan d’eau non gelant. Cependant, sa mise en œuvre est difficile à mettre en œuvre: le réservoir peut être situé en dehors du territoire privé et l’installation de l’échangeur de chaleur devra ensuite être coordonnée. La distance entre l'installation chauffée et le réservoir ne doit pas dépasser 100 mètres.

C'est important! La température ambiante du capteur ne doit pas être inférieure à + 5 ° C. En contact avec le sol gelé, la partie supérieure du capteur devrait être protégée par un isolant thermique afin d'éviter toute perte d'énergie thermique.

Avantages et inconvénients

Le chauffage à l'énergie du sol présente de nombreux avantages:

  • L'efficacité Comparé au coût de l'électricité pour la pompe à chaleur, le système permet de recevoir plusieurs fois plus d'énergie thermique.
  • Respect de l'environnement. Ce type de chauffage est sans danger pour l'environnement, il n'y a aucune émission dans l'atmosphère.
  • La sécurité Il n’est pas nécessaire d’utiliser de carburant, de produits chimiques, etc., il n’ya pas de risque d’explosion ou d’incendie.
  • Besoin minimum d'assistance technique. Un système correctement monté est capable de fonctionner sans aucune intervention pendant au moins 30 ans.
  • L'efficacité Pendant l'opération, il n'y a pas de frais de réparation, ce qui permet de récupérer l'installation de chauffage dans les 5-8 ans.
  • Pas besoin de contrôler le système.
  • Faible bruit lors de l'utilisation de l'équipement.
  • Inépuisabilité de la source d'énergie thermique, il n'est pas nécessaire d'acheter et de stocker de l'énergie.
Utilisation respectueuse de l'environnement de l'énergie thermique du sous-sol

Les inconvénients comprennent:

  • coûts d'équipement initialement élevés;
  • la nécessité d'effectuer des opérations de forage complexes sur le site pour l'installation d'un contour vertical ou pour gâcher le paysage en préparant des tranchées pour un échangeur de chaleur horizontal.

Dans les climats tempérés, les installations géothermiques se sont révélées efficaces. Dans les régions du nord, ce type de chauffage convient aux petites maisons (jusqu’à 200 m 2).

Une fois que vous avez compris le fonctionnement du système et le coût des composants, vous pouvez déterminer la possibilité de l’installer sur votre propre site. Le chauffage du sol est principalement équipé pendant la phase de construction de la maison. Dans ce cas, il est plus facile de réaliser des travaux de terrassement, car la planification du site et la création de l'aménagement paysager sont encore à venir.

Comment utiliser la chaleur de la terre pour chauffer une maison

Il faut admettre que l'homme de la rue ne pensait guère à l'épuisement de l'intérieur de la Terre, à la pollution de l'atmosphère et de l'environnement dans son ensemble par la combustion d'hydrocarbures. Et ce n'est que maintenant que les gens ont sérieusement commencé à s'intéresser aux sources d'énergie renouvelables et respectueuses de l'environnement, alors que le coût des hydrocarbures commençait à augmenter. L'un des moyens d'utiliser ces sources inépuisables consiste à chauffer la maison avec la chaleur de la terre. Vous trouverez des informations sur son fonctionnement et son implémentation dans cet article.

Comment ça marche?

Il est bien connu que la température du sol à une profondeur d’environ 1,5 m et plus est constante toute l’année. Sa valeur est comprise entre + 5-7 ° C et la température augmente progressivement avec la profondeur. En raison de ce phénomène, les gens stockent des aliments et des légumes du jardin au sous-sol.

Il s’avère que la température y est toujours positive et c’est un péché de ne pas utiliser cette chaleur de la terre pour chauffer une habitation.

La plupart des gens sont attirés par le fait que l'énergie thermique du sol est gratuite. Mais pour l'extraire et l'envoyer à la maison coûtera une somme ordonnée, dont nous discuterons plus tard.

Il est absolument inutile de déplacer une chaleur aussi faible que + 7 ° C dans les locaux. La tâche n’est pas la même: nous avons juste besoin d’énergie, pas de température. Et cela peut aider la climatisation ordinaire, juste à l'envers. Que fait-il En été, il prend de l'énergie à l'intérieur du bâtiment et le déplace à l'extérieur, et en hiver, dans la direction opposée. Ceci est dû aux processus d'échange de chaleur à l'intérieur du refroidisseur (cycle Carnot).

En bref et en termes simples, à l'intérieur du climatiseur, un liquide de refroidissement circule entre les deux échangeurs de chaleur. Dans le premier cas, il s’évapore en absorbant la chaleur de l’air de la pièce et dans le second, il se condense pour le transformer en environnement. Le transfert du réfrigérant d'un état d'agrégation à un autre est facilité par 2 unités principales - un compresseur et un détendeur.

De la même manière, l'énergie thermique de la terre est libérée. Le long du contour des tuyaux, profondément enfoncé dans le sol, le liquide de refroidissement passe à une température de +7 ° C. Dans le premier échangeur de chaleur, il rencontre le fluide de travail, le fréon, le forçant à s’évaporer. Dans le second cas, le fréon est condensé, ce qui transfère l'énergie thermique reçue au système de chauffage.

À la suite de ce mouvement, la terre est refroidie à 2–3 ° C, tandis que la maison est chauffée à 20–40 ° C. Il ne faut pas faire attention à l’incohérence des températures, car dans le circuit en terre circule également 10 fois plus de fluide que dans le circuit de chauffage. Les coûts en énergie sont maigres: de l'électricité est consommée pour faire fonctionner le compresseur, la pompe et l'automatisation. En général, le rapport entre les coûts énergétiques et ceux extraits de la Terre est d’environ 1: 5 - 1: 7.

L'installation, qui utilise l'énergie du sol pour le chauffage, a son propre nom - une pompe à chaleur géothermique.

Types d'installations pour la sélection de chaleur au sol

La configuration interne de la pompe à chaleur, brièvement décrite ci-dessus, reste inchangée dans tous les cas. Mais la conception du contour externe qui extrait l'énergie du sol, il en existe 2 types:

  • horizontal: un tuyau en polymère est posé dans une fosse d'une taille calculée et d'une profondeur de 1,5 à 2 m avec un certain pas;
  • vertical: les tubes de contour descendent dans des puits profonds. Leur nombre est également déterminé par calcul.

Il est pratique de creuser une fosse au stade de la construction d’une maison privée. C’est fait à l’endroit où il est prévu de construire le bâtiment. De plus, le contour horizontal peut être aménagé s’il existe une parcelle suffisamment grande près de la maison. Lorsqu'il n'y a pas de telle zone et qu'il y a très peu d'espace, l'énergie de la Terre est collectée par des sondes géothermiques à partir de puits profonds. Ils devront être effectués à plusieurs endroits.

Les extrémités des tuyaux d'un ou de plusieurs circuits externes sont posées dans la maison sous terre et pénètrent dans la partie sous-sol du bâtiment, où elles sont attachées à la pompe à chaleur elle-même. Le liquide de refroidissement circulant dans les batteries souterraines sert généralement d’eau ou de fluide ne gèlant pas, en fonction de la région de construction.

En fonction de l'efficacité de l'obtention de l'énergie de la terre, les contours verticaux sont supérieurs à ceux horizontaux, puisqu'ils traversent souvent les aquifères, ce qui améliore la sélection de la chaleur. Ils ont la priorité et au prix de l’installation, en particulier si le forage de puits a lieu dans des conditions difficiles.

Avantages et inconvénients

L'énergie thermique extraite du sol, comme nous l'avons déjà constaté, ne vaut pratiquement rien et c'est le principal avantage. Mais il y en a d'autres:

  • source de chaleur - renouvelable, en d’autres termes - inépuisable;
  • le respect de l'environnement et la sécurité des installations thermiques sont inégalés;
  • bon rendement énergétique à faible coût;
  • aucune autorisation d'installation ou de connexion requise;
  • un degré élevé d'automatisation et donc de confort;
  • soins peu fréquents;
  • faible degré de danger d'incendie.

Le système géothermique présente un autre avantage important. Comme la température du sol à une profondeur reste inchangée toute l'année, en été, la pompe cesse d'être thermique et devient refroidissante. L'unité bascule en mode été, le réfrigérant se déplace dans l'autre sens et les échangeurs de chaleur sont interchangés de manière fonctionnelle. Si la maison est équipée d'unités de chauffage de l'air - ventilo-convecteurs, le système les alimente en eau froide, à partir de laquelle l'air des pièces est refroidi.

L’inconvénient des systèmes solaires n’est qu’un seul, mais si important qu’il en annule souvent tous les avantages. Comme vous pouvez le deviner, il s’agit du coût des travaux d’équipement et d’installation. Tout le monde comprendra que creuser des puits et forer des puits coûtera un joli centime, vous ne pouvez pas faire ce genre de travail vous-même. Des tuyaux d'environ un kilomètre de long, l'installation elle-même, l'automatisation, tout cela coûtera une somme nette. C'est pourquoi l'utilisation de la chaleur de la terre est encore disponible pour très peu de personnes.

Conclusion

Il est clair que l’utilisation de l’énergie thermique du sol pour chauffer une maison a des perspectives à long terme. C'est en Europe que de tels systèmes sont devenus monnaie courante, les revenus de nos citoyens n'ont pas encore atteint le niveau requis. Mais derrière les pompes à chaleur, l’avenir ne fait pas de doute.

Chauffer la maison avec chaleur

Date de publication: 30 janvier 2014

Nous sentons la chaleur de la terre avec nos pieds...

... Bien que, en vérité, il est nécessaire - la tête. Oui, des poèmes sont sortis. Mais comment pourrait-il en être autrement si l’humanité récupérait les dernières cellules de la nature, pensant avec lenteur aux conséquences. Ce ne sont pas que des poèmes que vous allez parler! Nous sommes bloqués sur le gaz, le charbon, le pétrole, quand il s'agit de sources d'énergie. Il est temps de changer radicalement de mentalité, au moins au niveau des ménages, et de regarder attentivement ce qui se cache sous nos pieds et de savoir si cela peut être utilisé avec un sentiment de propriétaire zélé.

Prenons, par exemple, le chauffage domestique avec la chaleur de la terre, plutôt que les produits traditionnels énumérés ci-dessus. Il s'avère que c'est non seulement possible, mais nécessaire.

Chauffer les maisons avec la chaleur de la terre n’est pas un conte de fées, c’est un rêve assez vieux de l’humanité. Une défense assez puissante contre le pillage barbare des ressources naturelles, une alternative à part entière aux systèmes de chauffage traditionnels.

Les pays occidentaux, pauvres en ressources minérales, ont été obligés de réfléchir à des sources de chaleur alternatives, non seulement pour leurs maisons, mais pour les bâtiments industriels. Avez-vous besoin d'exemples d'utilisation de la chaleur de la terre? «Je les ai pour vous», comme on dit, Odessans.

  • Les États-Unis produisent plus d'un million de pompes à chaleur chaque année.
  • Le Japon produit chaque année jusqu'à 3 millions de dollars;
  • La Suède fournit une bonne moitié du chauffage avec des pompes à chaleur. La source de chaleur est la mer Baltique, dont la température moyenne annuelle est de plus huit;
  • En Suisse, cette situation est la suivante: il existe une pompe à chaleur (T) pour deux kilomètres carrés;
  • Selon les calculs des scientifiques, d'ici 2020, la part mondiale des TN sera de 75%.

Contre les faits, comme on dit, vous ne piétinerez pas. Il est un fait que la Russie s’engage très timidement dans l’introduction du chauffage géothermique, utilisant légèrement la chaleur de la terre pour chauffer leurs maisons. Y a-t-il beaucoup de pétrole? Le gaz est-il plein? Le charbon pendant des centaines d'années est-il suffisant? Et puis quoi, quand toutes les ressources naturelles s'épuisent?

Quelques questions sans réponses. Mais il existe une solution - il est nécessaire d'utiliser des sources de chauffage alternatives au moins au niveau des ménages - chauffer votre propre maison. La chaleur de la terre est sous nos pieds et il serait agréable de la ressentir aussi avec votre tête.

Conversation à l'entrée principale

Une conversation entendue accidentellement entre un technicien en chauffage et un client incompétent.

- "J'ai commandé une thermopompe pour la maison, mais je ne sais pas vraiment de quel type d’animal il s’agit?"

- "Un climatiseur conventionnel ou un réfrigérateur avec fonctions réversibles: chauffe la pièce en hiver, la refroidit en été."

- "Je me demande comment cela se passe?"

- "La pompe à chaleur transfère la chaleur du sol, de la masse d'eau ou de l'air extérieur vers le système de chauffage du bâtiment."

«Mais le sol, à une profondeur de 2 à 3 mètres, ne chauffe pas au-dessus de 7 degrés. Est-il possible de fournir un chauffage par radiateur à une telle température?

- «Tu peux. Rappelez-vous le travail du réfrigérateur: il y a du givre dans la chambre et le gril à l'arrière de l'appareil est chaud. La pompe à chaleur est le même réfrigérateur, seule la «grille» est placée à l'intérieur de la maison (radiateurs de chauffage), le reste est abaissé dans le sol ou au fond du réservoir. Comme un frigo "à l'intérieur".

- "D'où vient la chaleur?"

- «Je te le dirai dans l'ordre (voir photo). Je vais commencer par l'appareil de tout le système. Ceux-ci comprennent:

  • échangeur de chaleur (transfère la chaleur du sol au contour intérieur);
  • dispositif de compression de gaz;
  • échangeur de chaleur (transfert de chaleur vers le système de chauffage);
  • un étranglement qui réduit la pression;
  • pipeline menant le fluide de travail au sol et à l'arrière.

On utilise un tuyau en polyéthylène de petit diamètre, en forme de U, qui descend dans le puits à une profondeur de 60 à 100 mètres. Le tuyau est rempli de liquide anti-gel, qui est ramené à une température de 7 degrés (chaleur de la terre).

Le liquide transfère cette chaleur à un autre contour du tuyau dans lequel l'utilisation du fréon liquide est pratiquée. À une température de 3 degrés, il peut bouillir et se transformer en gaz, ce qu'il fait lors du transfert de chaleur de la terre.

Ensuite, le gaz est envoyé au compresseur, comprimé, ce qui lui permet de chauffer fortement à 75 degrés et la température est transmise au troisième circuit - le circuit de chauffage. Ainsi, les radiateurs chauffent à près de 60 degrés, près desquels vous ne gèlerez pas. ”

- «Maintenant, c’est clair là où il fait chaud Et la dernière question: quels avantages vais-je avoir en installant le système dans une maison de campagne? "

- “Bonne question, attendue. Vous oublierez le problème de la chaleur en hiver, de la fraîcheur de la maison en été pendant au moins 50 ans. Avec un service rapide - tous les 70. La chaleur et la fraîcheur seront presque gratuites. "

- "Qu'est-ce que cela signifie -" presque "?"

- «Il est nécessaire de ne payer qu'un petit montant uniquement pour l'électricité, à l'aide de laquelle la pompe elle-même est mise en service. De ce fait, une économie mensuelle de dix fois est obtenue. Après un maximum de 7 ans, tous les coûts encourus lors de l'installation sont compensés, la chaleur devient gratuite. ”

- “Génial. Je suis d'accord pour conclure un accord pour l'installation d'une pompe géothermique. Maintenant, je sais que chauffer la maison entre de bonnes mains. Merci!

Energie thermique de la Terre. Centrales géothermiques et thermiques

Même à partir des manuels scolaires, nous savons que plus la profondeur de notre planète est profonde, plus la température des roches augmente d'environ 1 degré sur 33 mètres, ce qui indique l'existence de flux de chaleur dans la Terre, de ses profondeurs à la surface. Leur apparition est principalement due à la désintégration d'éléments radioactifs - principalement l'uranium, le thorium et le potassium.

La terre perd progressivement de la chaleur, la donnant à l'espace mondial. La taille de cette chaleur est énorme. En un siècle seulement, il consomme autant de chaleur qu'il peut donner, s'il est brûlé, à toutes les réserves mondiales de pétrole, de charbon, de bois et d'autres types de combustibles.

Existe-t-il des moyens d'utiliser cette chaleur au profit des gens?

Bien sûr, il y a. Notre planète elle-même nous offre de telles opportunités sous forme d'eau chaude. Il existe de nombreux endroits sur Terre où les touches de raccourci battent, où coulent des flux chauds. Lors de forages à plusieurs centaines de mètres de profondeur, on trouve même de la vapeur surchauffée sous la pression de plusieurs atmosphères, avec des températures supérieures à 200 degrés. S'il vous plaît mettre les turbines et obtenir de l'électricité ou du chauffage. Et en plus, pas de poussière, pas d'enfant, pas de brûlure, pas de fumée. Absolument propre et très bon marché. Cela ressemble à un conte de fées, mais vous pouvez apporter des faits réels.

La capitale de l’Islande est Reykjavik, située dans le cercle polaire arctique. Elle est la seule ville au monde à ne pas avoir une seule chambre de combustion, pas un seul tuyau. Elle est chauffée par des eaux chaudes naturelles d’une température de 80 à 90 degrés. Non seulement les légumes et les fleurs sont cultivés, mais même les raisins.

La chaleur profonde de la Terre est également utilisée pour le chauffage dans notre pays, mais jusqu'à présent à une échelle réduite pour notre pays, principalement dans le Caucase et la Transcaucasie. Le Kazakhstan et les républiques d'Asie centrale disposent de vastes réserves d'eaux thermales.

Et qu'en est-il des eaux souterraines chaudes en Sibérie, en Extrême-Orient, dans le Grand Nord?

Bien sûr, le premier ici est toujours appelé Kamchatka et les îles Kouriles, situées dans le champ du volcanisme moderne, où les «chambres de combustion souterraines», chauffées par des masses magmatiques rougeoyantes, garantissent le travail ininterrompu de sources chaudes, de geysers petits et géants. Mais ce ne sont que des manifestations externes, seulement des "cartes de visite" des processus intervenant en profondeur.

Problèmes géothermiques, je suis "tombé malade" il y a près d'un quart de siècle. En 1956, j'ai eu l'occasion de diriger une expédition de l'Académie des sciences au Kamchatka et aux Kouriles - l'une des premières dont l'objectif était de déterminer les possibilités d'utilisation de la chaleur souterraine. Parmi les membres de l'expédition figuraient des spécialistes de différents profils - géologues, physiciens, mécaniciens, y compris les académiciens I.Ye Tamm, A.A. Dorodnitsyn, A.N. Tikhonov, les volcanologues expérimentaux B.I. Piip et V.I. Vlodavets.

Nous avons visité les principales stations volcanologiques et les eaux géothermales de Paratunka (près de Petropavlovsk-Kamchatsky) et de Pauzhetka (sur la côte ouest de la péninsule du Kamchatka). La terre y est chaude à de nombreux endroits et si vous creusez un trou d'une profondeur de 20 à 40 centimètres seulement, de la vapeur chaude commence à en sortir.

Dans la région des sources de Paratunsky, l'expédition a défini un programme de travail visant à identifier les ressources en eau thermale nécessaires au chauffage urbain et aux serres. Les autorités locales s'intéressent particulièrement aux serres, car la livraison de légumes au Kamchatka est très coûteuse. L’inspection des sources de Pauzhetsky nous a convaincus de la nécessité d’explorer et de forer de la vapeur souterraine, tout en gardant à l’esprit la possibilité de construire une centrale électrique sur cette paire. La place du premier puits de 500 mètres a également été choisie à environ 30 kilomètres d’une grande usine de transformation du poisson située sur la mer d’Okhotsk.

Expédition a duré un mois. Seulement sur ce que nous n'avons pas bougé - à la fois en avion, sur des bateaux de pêche, sur des bateaux, sur des chevaux et à pied. Nous n'étions pas des coureurs très expérimentés et, c'est arrivé, nous sommes tombés. Ils ont plaisanté sur A. N. Tikhonov, affirmant que lorsqu'il tombait, il écrasait la jambe de son cheval.

Le voyage dans le cratère du volcan actif Ebeko à Paramushir, une des îles du nord de la crête des Kouriles, nous a laissé une impression inoubliable. Après avoir gravi la pente nord du volcan sur une hauteur de 1 200 mètres, nous sommes ensuite descendus dans le cratère et sommes arrivés au bord du lac chaud, dont l'eau, selon les observations des habitants, aurait des propriétés curatives. Le versant nord du cratère est recouvert d'une épaisse couche de neige et du mur escarpé du versant sud, avec un rugissement qui ressemble au sifflement d'une locomotive, des bouffées de vapeur sulfureuse chaude sont émises. L'eau près de cette pente bout continuellement.

Sur la plus grande île de Kouril - Quiashire - près de la ville de Yuzio-Kurilsk, se trouve la célèbre Hot Beach. Pas profondément sous la surface, le sable est chauffé à 100 degrés - vous pouvez faire bouillir le thé. À quelques centaines de mètres de la côte, a construit une maison de vacances avec une piscine de ressourcement. Selon les membres de l'expédition, des travaux d'exploration seraient également nécessaires ici.

Des rencontres et des conversations avec des géologues du Kamtchatka, ainsi que tout ce qui a été vu, nous ont convaincus que les entrailles de l'Extrême-Orient recèlent d'innombrables réserves d'énergie thermique qui y sont perdues sans aucun bénéfice! Après tout, il y a plus de 200 volcans dans les îles Kouriles et au Kamchatka, dont environ 60 actifs!

Après le retour de l'expédition, nous avons soumis nos propositions au Comité central du parti et avons reçu un soutien. Il a été décidé de commencer à forer des puits pilotes et à concevoir la centrale géothermique de Pauzhetskaya, la première en Union soviétique. Les volcanologues d'Extrême-Orient ont beaucoup fait pour faire avancer ces travaux; Pour les renforcer, un institut universitaire de volcanologie a été organisé à Petropavlovsk-Kamchatsky en 1962.

Pauzhetskaya geoTES, d’une capacité de 5 000 kilowatts, fonctionne avec succès et fiabilité depuis plus de dix ans. Selon le témoignage de I. Dvorov, vice-président du conseil scientifique de la recherche géothermique à l'Académie des sciences de l'URSS, «tous les processus technologiques de la centrale sont entièrement automatisés et, depuis 1971, une seule personne est en service. Le prix de revient du kilowatt d’heure ici est plusieurs fois inférieur à celui des centrales diesel de même capacité. ” Une route unique mène au bâtiment de la centrale: des tuyaux avec de l'eau thermale usée y passent. Cette route chaude ne balaye jamais la neige - elle fond immédiatement et se fond dans les cuvettes.

L’expansion de Pauzhetskaya geoTES est à peu près doublée. L'exploration d'un champ hydrothermal à la vapeur dans la région du volcan Mutnovsky, avec des températures pouvant aller de 350 à 450 degrés, est en cours, et une centrale électrique d'une capacité de 200 000 kilowatts devrait être construite ici.

Dans les années 60, les travaux sur l'énergie géothermique ont été considérablement développés à l'Institut de physique thermique de la branche sibérienne. L'idée principale de ces travaux était la création d'une centrale électrique avec une turbine qui ne fonctionne pas à la vapeur d'eau mais à des vapeurs de fréon. Après tout, c’est loin d’être toujours et pas partout, vous pouvez obtenir de la vapeur terrestre, convenant à une utilisation directe dans une turbine à vapeur. Beaucoup plus souvent, de l'eau chaude est versée à partir de la terre sous forme de clés (ou peut être obtenue à partir d'un puits foré) à une température inférieure à 100 degrés. Et le fréon est une substance qui bout à une température négative. Et s'il est chauffé par des eaux thermales, il se forme une vapeur surchauffée, qui fera tourner la turbine au fréon. Ensuite, le fréon, par exemple, refroidi par l’eau de la rivière, revient au cycle.

La mise au point de méthodes d'utilisation, comme on dit en énergie, du caloporteur à basse température, dans notre cas, de l'eau thermale, s'est achevée avec la création du turbogénérateur existant au fréon. Sur sa base, en 1967, la première station-laboratoire de géo-énergie d'une capacité de 500 kilowatts a été construite au Kamchatka, dans le gisement d'eaux thermales de Paratunskoye.

Ainsi, la possibilité de produire de l’électricité à partir d’eaux souterraines chaudes (bien que non bouillantes) a été prouvée. Un complexe unique d'utilisation des eaux thermales a également été créé ici. Dans la serre et dans l’usine à effet de serre, on cultive des concombres, des tomates et d’autres légumes qui ne poussent pas en pleine terre au Kamchatka. Les maisons du village de Thermal, où vivent les ouvriers de la moissonneuse-batteuse, sont chauffées par la même chaleur souterraine. Sur les sources chaudes de Paratunsky, vous trouverez un sanatorium avec piscines extérieures où vous pourrez nager toute l'année (et bien sûr sa propre serre fournissant des légumes frais aux vacanciers).

Une unité turbo-fréon, qui a rempli sa mission scientifique, a reçu un nouveau permis de séjour. Elle mène actuellement des expériences pour obtenir de l'électricité à partir de la chaleur des eaux usées de l'usine d'Azovstal.

La célèbre vallée des geysers du Kamtchatka, bien connue de tous les films, illustre parfaitement le pouvoir des chauffeurs souterrains. Mais les eaux souterraines chaudes ne sont pas nécessairement associées aux volcans. Aujourd'hui, plus de la moitié de toutes les réserves d'eaux thermales identifiées dans notre pays sont situées en Sibérie occidentale. Ils sont nombreux en Sibérie orientale, notamment le long de la ligne principale Baïkal-Amour. Il y a des eaux thermales près de Tioumen et d'Omsk, sous Oulan-Oude et sous les jeunes villes et villages de BAM - Severobaikalsky, Kichera, Severomuysky, Chara, Olekma.

C’est une énorme richesse, c’est un succès exceptionnel - d’avoir la chaleur naturelle gratuite ici, en Sibérie, avec ses longs mois, six mois, ses hivers et ses fortes gelées, et souvent là-bas, où il est loin et coûteux d’importer des combustibles traditionnels.

Selon les spécialistes, le coût du chauffage par eau chaude souterraine, même en tenant compte du forage de puits, est plusieurs fois inférieur à celui associé au charbon dans les chaufferies.

A cela, il faut ajouter que les eaux thermales apportent à la surface non seulement de la chaleur. En règle générale, ils sont minéralisés, bon nombre d’entre eux ont des propriétés cicatrisantes, il est possible d’extraire d’autres éléments rares et dispersés: césium, strontium, bore, rubidium et autres.

Les eaux chaudes peuvent être utilisées pour chauffer des villages résidentiels et des serres, les alimenter en hôpitaux et centres de villégiature, des piscines et des étangs à poissons, et les utiliser pour l'exploitation minière dans des conditions de pergélisol.

Les scientifiques sibériens et les départements de géologie territoriaux ont déjà beaucoup travaillé pour identifier et évaluer de grands réservoirs d'eau chaude. L'Institut de la croûte terrestre d'Irkoutsk mène ces travaux de manière particulièrement intensive. Il a établi une carte prévisionnelle des eaux thermales dans la zone BAM et décrit les zones les plus prometteuses pour le forage de puits.

C'est clair pour tout le monde - il y a des eaux thermales en Sibérie, il y en a beaucoup, on sait où les prendre. Et pourtant, alors que la chaleur souterraine est utilisée en Sibérie, de rares cas isolés se comptent sur les doigts. Il n'y a pas de propriétaire - un département ou une association solide qui prendrait soin de maîtriser cette source d'énergie inhabituelle. Et d'autres ministères estiment qu'il est difficile de faire cela, et pourquoi devraient-ils prendre des risques quand il est possible de brûler du charbon, même s'il était amené dans des pays lointains.

Bien entendu, le développement de cette activité est toujours entravé par des problèmes non résolus, mais ils sont généralement de nature technique. Par exemple, l’eau salée peut causer la corrosion des équipements; mais les nombreuses stations d’eau minérale, sans parler de l’industrie chimique, y font face. Certains citent le fait que l’épanchement d’eaux thermales peut être nocif pour l’environnement; mais vous pouvez forer deux puits à proximité, obtenir de l’eau salée chaude, puis chauffer de l’eau ordinaire pour l’alimentation en eau de l’échangeur thermique, et renvoyer de l’eau souterraine refroidie dans le réservoir via l’autre puits. Cette expérience a déjà été en France.

En principe, il est possible d'extraire la chaleur des profondeurs et de manière «sèche», sans l'aide d'eau. Par exemple, des scientifiques biélorusses développent des "caloducs" capables de transférer de l'énergie des zones chaudes vers la surface. Il existe également des propositions pour extraire la chaleur profonde à l'aide de thermocouples.

Tous ces problèmes seront traités dans le nouvel Institut de l'énergie géothermique, créé dans le cadre de la branche du Daghestan de l'Académie des sciences.

Les "capacités" multilatérales des eaux thermales nécessitent une approche intégrée, ce qui complique également les choses. Ici, nous avons besoin d'efforts concertés de la part de géologues, d'ingénieurs en énergie, de chimistes et de thermologues. Et nous avons toujours besoin, comme dans toute nouvelle entreprise, de passionnés qui croient fermement en la justesse de leurs idées. Je le dis d’expérience personnelle et de celle de l’Institute of Thermal Physics, car il n’était pas facile de forer le premier puits de la centrale géothermique de Pauzhetskaya et de construire le premier géotex à Paratunka.

Et un passionné peut faire beaucoup. Récemment, à la Pravda, j'ai entendu parler d'un tel passionné - G. S. Gutnikov, directeur de la ferme d'État de Tchoukotka, du nom de V. I. Lénine. Il ne pouvait pas passer calmement devant le fait qu'une source d'eau chaude battait à proximité du domaine central de la ferme. Maintenant, cette eau est chauffée par des serres, où ils cultivent des légumes et des légumes verts, chauffent des maisons, des fermes, des poulaillers, et l'utilisent dans un centre de santé appartenant à l'État. Mais tout cela se trouve en Tchoukotka, au bord de la terre! Si chaque source d'eau chaude avait un propriétaire aussi attentionné, l'État pourrait économiser des millions de roubles!

Ainsi, l’utilisation de la chaleur souterraine est l’un des problèmes "chauds" de la Sibérie, elle attend des scientifiques, des ingénieurs, des chefs d’entreprise, des producteurs de légumes et des médecins qui s’y consacrent. Il me semble que cette affaire mérite d'être reprise par les jeunes. Les constructeurs de BAM pourraient devenir les tirailleurs du développement de la nouvelle énergie vierge.

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