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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Geothermie und ihre Nutzung. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Alternative Energiequellen In der Ukraine gibt es bedeutende Thermalwasserreserven in Transkarpatien, Prykarpattya, der Krim und anderen Regionen. Schon heute ist es rentabel, sie nicht nur zur Wärmeversorgung der Verbraucher, sondern auch zur Stromerzeugung einzusetzen. Die Energiepreise und die Aussicht auf ihren Anstieg machen den Bau von Geothermiekraftwerken in diesen Regionen in naher Zukunft wirtschaftlich rentabel. Geothermie ist eine der vielversprechenden Energiearten, weshalb sie in Island, den USA, Neuseeland, Frankreich, Ungarn und vielen anderen Ländern seit langem weit verbreitet ist. In Frankreich versorgen 70 Geothermieanlagen 800 Menschen mit Wärme. Geothermische Wässer zeichnen sich durch viele Faktoren aus, insbesondere nach der Temperatur werden sie in niedrigthermische (bis zu 40°C), hochthermische (60-100°C) und überhitzte (über 100°C) Wasser eingeteilt. Sie unterscheiden sich auch in Mineralisierung, Säuregehalt, Gaszusammensetzung, Druck und Tiefe. Die einfachste und wirtschaftlichste Lösung ist die direkte Nutzung des Erdwärmewassers durch die Verbraucher: Der Einbau zusätzlicher Wärmetauscher entfällt und Wasser wird eingespart. Diese Methode eignet sich jedoch, wenn das Wasser den Trinkstandards entspricht. Heißes Wasser aus dem Brunnen wird in einem Reservoir vorgesammelt, von wo aus es über Pumpen an die Verbraucher geliefert wird. Sie regulieren die Wärmeabgabe im Heizsystem über Heizungsregler. Bei einer Temperatur von 50-70°C vergrößert sich die Fläche der Heizgeräte. Abwasser in diesem System kann ohne Reinigung in die Umwelt abgegeben werden – es entspricht den Hygienestandards.
Die Abbildung zeigt ein Heizschema mit einer geothermischen Quelle, wobei 1 eine Warmwasserquelle ist; 2 - Wasserhähne; 3 - Sammeltank; 4 - Entlüftung; 5 - Heizgeräte; 6 - Zusatzheizung; 7 - Wasserdurchflussregler; 8 - Förderpumpe; 9 - Mischpumpe; 10 - Aufzug. Der vielversprechendste Weg zur Tiefenwärmegewinnung ist die Schaffung unterirdischer Zirkulationssysteme mit vollständiger oder teilweiser Rückführung des Abwassers in produktive Formationen. Diese Systeme verhindern die Erschöpfung der geothermischen Wasserreserven, halten das hydraulische Gleichgewicht in den unterirdischen Schichten aufrecht und belasten die Umwelt in den Gebieten, in denen sich geothermische Objekte befinden, nicht. Um die Energieversorgung auf der Krim zu verbessern, ist der Bau von Geothermiekraftwerken mit einer Leistung von 6 MW im westlichen Teil der Halbinsel geplant, wo sich in einer Tiefe von 4 km Wasser mit einer Temperatur von 250 °C, der Gesamtkapazität, befindet wird knapp 100 MW betragen. In Unterkarpatien gibt es bedeutende Reserven an geothermischer Energie. Die prognostizierte Aufnahme von Thermalwasser wird hier 15 Millionen m3 pro Jahr betragen. Die Tiefe der Thermalwasserreserven liegt zwischen 1200 und 2000 m. Heute gibt es in Beregovo zwei Brunnen mit einer Tiefe von 800 und 970 m, die Mineralwasser mit einer Temperatur von +58 °C liefern. In Transkarpatien gibt es einen einzigartigen Ort mit einer Fläche von 30 km2 im Gebiet des Dorfes Zaluzh mit Temperaturen bis zu +200°C in einer Tiefe von 4 km. Bereits in den 70er Jahren entwickelte das Atomteploelektroproekt-Institut eine Wirtschaftlichkeitsstudie für ein Geothermiekraftwerk mit einer Leistung von bis zu 10 MW mit der Aussicht auf dessen Erweiterung. Die Kosten für 1 kW installierter Leistung betragen 800-900 Dollar. USA. Bei den aktuellen Energiepreisen werden die Stromkosten, die in einem solchen Kraftwerk erzeugt werden, 1,2-1,5-mal niedriger sein als in einem Wärmekraftwerk gleicher Leistung, das mit Kohle betrieben wird. Bei der Nutzung thermischer „Abfälle“ zur Wärmeversorgung verdoppelt sich die Rentabilität. Abgenutztes Thermalwasser wird in die unterirdischen Horizonte zurückgepumpt, was die ökologische Sauberkeit des Gebiets gewährleistet. Wenn man tiefer in den Boden vordringt, beträgt die Bodentemperatur in den mittleren Breiten in einer Tiefe von 3-5 m 10-13°C und mehr. Die Nutzung dieser Art von Geothermie wird in den USA und in westeuropäischen Ländern häufig zur Beheizung von Häusern, Industriegebäuden und Viehzuchtbetrieben mithilfe von Wärmetauschern und Wärmepumpeneinheiten praktiziert. Dadurch ist es möglich, bis zu 50-70 % der Wärme einzusparen, die zur Schaffung eines optimalen Temperaturregimes in den Räumlichkeiten erforderlich ist. Zum Betrieb dieses Systems wird Außenluft über Luftkanäle in einer Tiefe von 3 m in die Räume geleitet. Im Winter erwärmt sich die Luft unter der Erde und kühlt im Sommer ab. Ein solches Belüftungssystem wurde erstmals 1977 in den USA installiert, um ein Mikroklima in einem Schweinestall mit einer Fläche von 7,2 x 15 m zu schaffen. Der Wärmetauscher besteht aus 12 Luftkanälen mit einer Länge von 30 m und einer Tiefe von 3 m im Boden in der Nähe des Schweinestalls . Vertikale Lufteinlässe ragen 1,5 m über den Boden. Horizontale Luftkanäle sind zur vertikalen Kammer geneigt, in der sich die Kondensatsammelstelle befindet. Im Winter wird die Raumluft bei einer Außentemperatur von -25°C auf +28°C erwärmt und im Sommer bei einer Außentemperatur von +14°C auf +35°C abgekühlt. In Österreich ist eine Geothermieanlage in Betrieb, die aus zwei vertikalen Luftansaugkanälen und 20 unterirdischen Kunststoffkanälen mit einer Länge von 35 m und einem Durchmesser von 200 mm besteht. Maximale Luftzufuhr – 10000 m3/h. Das ganze Jahr über wird die Temperatur in den Ställen auf +15-21°C gehalten. Solche Geothermieanlagen amortisieren sich in 3-5 Jahren. In der deutschen Stadt Cohen wurde ein Projekt für die größte Wärmepumpe Europas mit Erdsonden umgesetzt, die 35 Räume in drei Häusern mit Wärmeenergie versorgt. Kaltes Wasser wird durch 98 m tief in den Boden eingegrabene Sonden gepumpt, der auf Erdbodentemperatur erhitzt wird. Mit Wärmepumpen können Sie die Wassertemperatur auf +50 °C erhöhen und dreimal mehr Nutzenergie zurückgeben als verbraucht. Nach Prognosen des Instituts für Technische Thermophysik der Nationalen Akademie der Wissenschaften der Ukraine beträgt die tägliche Betriebskapazität der sieben Geothermiegebiete Transkarpatiens 239,4 Tausend m3 Thermalwasser mit einer Temperatur von +60 °C, was ihnen die Gewinnung ermöglicht eine Energiekapazität von 492,6 MW. Die Effizienzindikatoren geothermischer Anlagen übertreffen thermische und nukleare Anlagen, und bei den aktuellen Tarifen für Wärme und Strom können sich solche Anlagen in naher Zukunft selbst finanzieren. Die Technologie der geothermischen Wärmeversorgung von besiedelten Gebieten, landwirtschaftlichen Betrieben und Kleinbetrieben ist vollständig beherrscht.
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