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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE L'énergie géothermique et son utilisation. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Sources d'énergie alternatives En Ukraine, il existe d'importantes réserves d'eaux thermales en Transcarpatie, Prykarpattya, Crimée et dans d'autres régions. Il est déjà rentable de les utiliser aujourd'hui non seulement pour fournir de la chaleur aux consommateurs, mais aussi pour la production d'électricité. Les prix de l'énergie et les perspectives de leur augmentation rendent économiquement viable la construction de centrales géothermiques dans ces régions dans un avenir proche. L'énergie géothermique est l'un des types d'énergie prometteurs, c'est pourquoi l'Islande, les États-Unis, la Nouvelle-Zélande, la France, la Hongrie et de nombreux autres pays l'utilisent depuis longtemps et largement. En France, 70 installations géothermiques fournissent de la chaleur à 800 XNUMX personnes. Les eaux géothermiques sont caractérisées par de nombreux facteurs, en particulier, selon la température, elles sont divisées en basses thermiques (jusqu'à 40°C), hautes thermiques (60-100°C), surchauffées (plus de 100°C). Ils diffèrent également par la minéralisation, l'acidité, la composition du gaz, la pression et la profondeur. La solution la plus simple et la plus économique est l'utilisation directe de l'eau géothermique par les consommateurs : il n'est pas nécessaire d'installer des échangeurs de chaleur supplémentaires et l'eau est économisée. Mais cette méthode convient lorsque l'eau répond à la norme de consommation. L'eau chaude du puits est préalablement collectée dans un réservoir, à partir duquel elle est pompée vers les consommateurs. Réglez le dégagement de chaleur dans le système de chauffage à l'aide de régulateurs de chauffage. À une température de 50 à 70 ° C, la surface des appareils de chauffage est augmentée. Les eaux usées de ce système peuvent être rejetées dans l'environnement sans traitement - elles répondent aux normes sanitaires.
La figure montre un schéma de chauffage utilisant une source géothermique, où 1 est une source d'eau chaude ; 2 - robinets d'eau; 3 - réservoir de collecte ; 4 - bouche d'aération; 5 - appareils de chauffage; 6 - chauffage supplémentaire ; 7 - régulateur de débit d'eau; 8 - pompe d'alimentation; 9 - pompe de mélange ; 10 - ascenseur. La voie la plus prometteuse pour extraire la chaleur en profondeur consiste à créer des systèmes de circulation souterrains avec retour total ou partiel des eaux usées vers les strates productives. Ces systèmes empêchent l'épuisement des réserves d'eau géothermique, maintiennent l'équilibre hydraulique dans les couches souterraines et ne polluent pas l'environnement aux emplacements des installations géothermiques. Pour améliorer l'approvisionnement énergétique en Crimée, il est prévu de construire des centrales géothermiques d'une capacité de 6 MW chacune dans la partie ouest de la péninsule, où il y a de l'eau à une température de 4 ° C à une profondeur de 250 km, le total la capacité sera de près de 100 MW. Il existe d'importantes réserves d'énergie géothermique en Transcarpatie. L'apport prévu d'eaux thermales y sera de 15 millions de m3 par an. La profondeur d'occurrence des réserves d'eau thermale est de 1200 à 2000 m.Aujourd'hui, deux puits d'une profondeur de 800 et 970 m sont utilisés dans la ville de Beregovo avec la libération d'eau minérale à une température de +58°C. En Transcarpatie, il existe un lieu unique d'une superficie de 30 km2 dans la région du village de Zaluzh avec une température pouvant atteindre +200 ° C à une profondeur de 4 km. Dans les années 70, l'Institut Atomteploelektroproekt a développé une étude de faisabilité pour une centrale géothermique d'une capacité allant jusqu'à 10 MW avec la perspective de l'agrandir. Le coût de 1 kW de puissance installée est de 800 à 900 dollars. ETATS-UNIS. Aux prix actuels de l'énergie, le coût de l'électricité produite dans une telle centrale sera 1,2 à 1,5 fois inférieur à celui d'une centrale thermique au charbon de même capacité. Lors de l'utilisation de "déchets" thermiques pour l'approvisionnement en chaleur, la rentabilité double. Les eaux thermales usées sont réinjectées dans les horizons souterrains, ce qui garantit la propreté écologique de la zone. Avec un approfondissement dans le sol, la température du sol aux latitudes moyennes à une profondeur de 3 à 5 m est de 10 à 13 ° C et plus. L'utilisation de ce type d'énergie géothermique est largement pratiquée aux Etats-Unis et en Europe de l'Ouest pour le chauffage des maisons, des locaux industriels, des élevages utilisant des échangeurs de chaleur et des pompes à chaleur. Cela permet d'économiser jusqu'à 50 à 70% de la chaleur nécessaire pour créer le régime de température optimal dans les locaux. Pour faire fonctionner ce système, de l'air extérieur est fourni à des conduits d'air situés à une profondeur de 3 m, puis aux locaux. En hiver, l'air souterrain se réchauffe et se refroidit en été. Un tel système de ventilation a été installé pour la première fois aux États-Unis en 1977 pour créer un microclimat dans une porcherie d'une superficie de 7,2 x 15 m.L'échangeur de chaleur se compose de 12 conduits d'air de 30 m de long, approfondis dans le sol près de la porcherie par 3 M. Les prises d'air verticales s'élèvent à 1,5 m au-dessus du sol. Les conduits d'air horizontaux sont inclinés vers la chambre verticale, où se trouve le point de collecte des condensats. En hiver, l'air intérieur est chauffé à +25°C pour une température extérieure de -28°C, et en été il est refroidi à +14°C pour une température extérieure de +35°C. En Autriche, un système géothermique est exploité, composé de deux conduits d'admission d'air verticaux et de 20 conduits d'air souterrains en plastique de 35 m de long et de 200 mm de diamètre. Alimentation en air maximale - 10000 m3/h. Tout au long de l'année, la température dans les bâtiments d'élevage est maintenue à +15-21°C. De tels systèmes géothermiques sont amortis en 3 à 5 ans. Dans la ville allemande de Cochen, le projet de la plus grande pompe à chaleur d'Europe avec des sondes souterraines a été mis en œuvre, qui fournit de l'énergie thermique à 35 pièces de trois maisons. L'eau froide est pompée à travers des sondes enfoncées dans le sol de 98 m, qui est chauffée à la température du sol. Les pompes à chaleur permettent d'élever la température de l'eau jusqu'à +50°C et de restituer une énergie utile 3 fois supérieure à l'énergie dépensée. Selon les prévisions de l'Institut de physique thermique technique de l'Académie nationale des sciences d'Ukraine, la capacité opérationnelle quotidienne des sept zones géothermiques de Transcarpatie est de 239,4 milliers de m3 d'eaux thermales à une température de +60°C, ce qui en fait possible d'obtenir une capacité énergétique de 492,6 MW sur leur base. Les indicateurs d'efficacité des installations géothermiques dépassent les indicateurs thermiques et nucléaires, et avec les tarifs actuels de la chaleur et de l'électricité, de telles installations peuvent être développées dans un avenir proche grâce à l'autofinancement. La technologie de l'approvisionnement en chaleur géothermique des agglomérations, des installations agricoles et des petites entreprises est parfaitement maîtrisée.
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