Геотермальный калькулятор
Тепловые насосы (COP), геотермальный градиент, скважинные теплообменники (BHE), тепловой поток (Фурье), экономический анализ, энергия геотермального пласта.
Геотермальная энергия: основы
Геотермальная энергия — тепло недр Земли, обусловленное распадом радиоактивных изотопов (U, Th, K) и остаточным теплом формирования планеты. Температура увеличивается с глубиной со средней скоростью 25–30 °C на километр (геотермальный градиент). В вулканически активных зонах — Камчатка, Курильские острова, Кавказ — градиент может достигать 50–100 °C/км.
Различают прямое использование (теплоснабжение, бальнеология, теплицы) при температурах 30–150 °C и электрогенерацию (ГеоТЭС) при температурах выше 80 °C (ORC-циклы), 150 °C (flash-системы) и выше 250 °C (dry steam). В России Мутновская ГеоТЭС (50 МВт) на Камчатке — крупнейшая геотермальная электростанция страны.
Геотермальные тепловые насосы
Грунтовые тепловые насосы (GSHP) используют стабильную температуру грунта на глубине 10–200 м для отопления и охлаждения зданий. Коэффициент преобразования (COP) составляет 3,5–5,0: на каждый киловатт электроэнергии компрессор выдаёт 3,5–5 кВт тепла. До 75–80% энергии извлекается из грунта бесплатно.
Скважинные теплообменники (BHE) представляют собой U-образные полиэтиленовые зонды в скважинах. Расчёт длины зондов выполняется по VDI 4640 или ASHRAE с учётом теплопроводности грунта, тепловой нагрузки и часов работы. Тест теплового отклика (TRT) уточняет параметры для конкретной площадки.
🌡️Градиент
Зависимость температуры от глубины залегания пород.
♨️Тепловой поток
Кондуктивный перенос тепла через горные породы.
💰COP
Эффективность геотермального теплового насоса.
6 модулей геотермального калькулятора
Комплексный набор инструментов для расчёта систем геотермального теплоснабжения, оценки ресурсов и экономического анализа
Тепловой насос
Расчёт COP, электрической и тепловой мощности, годового потребления. Сравнение типов: грунт-вода, вода-вода, воздух-вода. Режимы отопления и охлаждения.
Геотермальный градиент
Температура на заданной глубине по геотермальному градиенту. Справочные данные для регионов России: Камчатка, Курилы, Кавказ, Европейская часть.
Скважинный теплообменник
Расчёт длины BHE по VDI 4640: удельный теплосъём, количество скважин, гидравлика контура, типы грунтов и теплоносителей.
Тепловой поток
Закон Фурье: плотность теплового потока из теплопроводности и градиента. Суммарный поток по площади, классификация зон, кондуктивный расчёт слоя.
Экономика
Сравнение с газовым котлом: CAPEX (ТН + бурение), OPEX, годовая экономия, срок окупаемости, NPV, IRR. Учёт тарифов электроэнергии и газа.
Энергия пласта
Объёмный метод USGS: тепловая энергия резервуара, извлекаемая доля, мощность ГеоТЭС. Расчёт для ORC, flash и dry steam циклов.
Геотермальные ресурсы России
Высокотемпературные зоны
- • Камчатка — Мутновское, Паужетское месторождения (T до 240°C)
- • Курильские острова — Кунашир, Итуруп (T до 200°C)
- • Кавказ — Кавминводы, Дагестан (T до 150°C)
- • Потенциал ГеоТЭС — до 500+ МВт на Камчатке
- • Мутновская ГеоТЭС — 50 МВт, крупнейшая в РФ
Низкотемпературное использование
- • Западная Сибирь — термальные воды 40–90°C
- • Предкавказье — теплоснабжение, бальнеология
- • Тепловые насосы — применимы по всей территории РФ
- • Сельское хозяйство — теплицы (Дагестан, Камчатка)
- • Потенциал ТН — ~1000 ТВт·ч/год теплоснабжения
Технологии геотермальной энергетики
Тепловые насосы (GSHP)
- • Закрытый контур — U-образные зонды PE100 в скважинах 50–200 м
- • Открытый контур — грунтовые воды (высокий COP 4,5–5,5)
- • Теплоноситель — пропиленгликоль 25–40% (безопасен для грунтовых вод)
- • Теплосъём — 25–80 Вт/м (зависит от породы, VDI 4640)
- • Срок службы — ТН 20–30 лет, скважины 50+ лет
ГеоТЭС (электрогенерация)
- • Dry steam — прямой пар (T > 250°C), КПД 20–30%
- • Flash — вскипание при сбросе давления (T > 150°C), КПД 15–20%
- • ORC (бинарный) — низкокипящий рабочий агент (T 80–150°C), КПД 8–15%
- • EGS — Enhanced Geothermal Systems (искусственные трещины)
- • КИУМ ГеоТЭС — 80–95% (базовая нагрузка, не зависит от погоды)
Физика и геология геотермальных процессов
Источники тепла Земли
- • Радиогенное тепло — ~50% (распад U-238, Th-232, K-40)
- • Первичное тепло — ~50% (аккреция, дифференциация)
- • Общий поток — ~47 ТВт через поверхность Земли
- • Температура ядра — ~5000–6000 °C
- • Мантия — конвективный перенос тепла
Гидротермальные системы
- • Источник тепла — магматический очаг, горячая порода
- • Коллектор — проницаемая порода (пористость, трещиноватость)
- • Покрышка — непроницаемый экран (глины, эвапориты)
- • Флюид — вода, пар (жидко-паровые, паро-доминантные)
- • Ресурс — возобновляемый при грамотной эксплуатации
Как использовать геотермальный калькулятор
Выберите модуль расчёта
Калькулятор содержит 6 модулей: тепловой насос (COP, мощности), геотермальный градиент (температура на глубине), скважина (BHE, длина зондов), тепловой поток (закон Фурье), экономика (окупаемость vs газ), энергия пласта (оценка для ГеоТЭС). Переключайтесь между вкладками.
Введите параметры системы
Для теплового насоса: мощность, COP, часы работы. Для градиента: среднегодовую температуру, градиент и глубину. Для скважины: тип грунта, температуру, нагрузку. Для экономики: стоимость ТН, бурения, тарифы. Подсказки у каждого поля содержат типичные значения для регионов России.
Проанализируйте результаты
Результаты рассчитываются мгновенно: мощности и COP, температура на глубине, длина и количество скважин, плотность теплового потока, срок окупаемости, мощность ГеоТЭС. Используйте результаты одного модуля как входные данные для другого.
Оптимизируйте решение
Сравните типы тепловых насосов (COP), исследуйте влияние грунта на длину скважин, оцените экономику при разных тарифах электроэнергии и газа. Для ГеоТЭС варьируйте коэффициент извлечения и КПД станции для разных технологий (ORC, flash, dry steam).
Часто задаваемые вопросы
Лиана Арифметова
Миссия: Демократизировать сложные расчеты. Превратить страх перед числами в ясность и контроль. Девиз: «Любая повторяющаяся задача заслуживает своего калькулятора».
Отказ от ответственности
Только для информационных целей. Все расчёты, результаты и данные, предоставляемые данным инструментом, носят исключительно ознакомительный и справочный характер. Они не являются профессиональной консультацией — медицинской, юридической, финансовой, инженерной или иной.
Точность результатов. Калькулятор основан на общепринятых формулах и методиках, однако фактические результаты могут отличаться в зависимости от индивидуальных условий, исходных данных и применяемых стандартов. Мы не гарантируем полноту, точность или актуальность приведённых расчётов.
Медицинские, финансовые и профессиональные решения должны приниматься исключительно на основании консультации с квалифицированными специалистами — врачом, финансовым советником, инженером или другим профессионалом в соответствующей области. Не используйте результаты данного инструмента как единственное основание для принятия важных решений.
Ограничение ответственности. Авторы и разработчики сервиса не несут никакой ответственности за прямой или косвенный ущерб, возникший в результате использования данных расчётов. Пользователь принимает на себя всю ответственность за интерпретацию и применение полученных результатов.
Похожие инструменты
Калькулятор палеонтологии
Радиоуглеродное датирование ¹⁴C, геохронологическая шкала, оценка массы организма, индекс Шеннона, скорость осадконакопления.
Калькулятор судебно-бухгалтерской экспертизы
Анализ финансового мошенничества: закон Бенфорда, метод чистой стоимости, реконструкция прибыли. Квалификация по УК РФ (ст. 159, 160, 201).
Калькулятор теории цвета: гармония, конвертер, палитры, смешивание, дальтонизм
Комплексный инструмент для работы с цветом: цветовые гармонии (комплементарная, аналогичная, триадная, тетрадная), конвертер HEX/RGB/HSL/HSV/CMYK, генератор палитр (монохроматическая, shades, tints, tones), смешивание цветов (аддитивное/субтрактивное), симулятор дальтонизма и анализ цветовой температуры.
Калькулятор времени в пути и ETA (прибытия)
Расчет времени поездки по расстоянию и скорости. Определение времени прибытия (ETA).
Счётчик символов и слов онлайн
Символы с пробелами и без, слова, предложения, время чтения. Для SEO, соцсетей и копирайтинга.
Калькулятор стипендии для студентов России
Расчёт академической и социальной стипендии, именных стипендий (Президента РФ — 22 800 руб.) и бюджета студента по ФЗ №273 и постановлениям Правительства.
Калькулятор Cap Table (размытие долей)
Калькулятор капитализации стартапа. Рассчитайте размытие долей основателей и инвесторов по раундам (Seed, Series A).
Калькулятор сварки
Расчёты сварки: режимы, расход материалов, предварительный нагрев, прочность шва, деформации
Калькулятор контейнеров (Docker)
Расчёты контейнеров: ресурсы, образы, Docker Compose, реестр, оркестрация, стоимость
Калькулятор когнитивной науки: Хик, Фиттс, память и внимание
Когнитивные расчёты онлайн: закон Хика, закон Фиттса, кривая забывания Эббингауза, рабочая память Миллера, когнитивная нагрузка NASA-TLX.
Калькулятор кредитного анализа
ПДН, аннуитетный платёж, LTV и вероятность одобрения. Нормативы ЦБ РФ, НБКИ и ФЗ-218.
Калькулятор аквакультуры и рыбоводства
Расчёт посадочной плотности рыбы, норм кормления, водообмена УЗВ. Форель, карп, осётр. По нормам ВНИИПРХ и ФЗ №148 об аквакультуре.
Калькулятор идеального веса
Рассчитайте идеальный вес по формулам Devine, Robinson, Miller и Hamwi. Сравнение результатов и диапазон здорового веса по ИМТ.
Калькулятор FIRE (финансовая независимость)
Когда достичь финансовой независимости. Правило 4%, коэффициент накоплений, пассивный доход.
Калькулятор периода полураспада кофеина
Рассчитайте, сколько кофеина осталось в организме и когда можно спать. Учет метаболизма.