Durchschnittliche Bodentemperatur nach Monaten Snip. Temperatur im Inneren der Erde

Temperaturänderung mit der Tiefe. Die Erdoberfläche erwärmt sich aufgrund der ungleichmäßigen Versorgung mit Sonnenwärme entweder oder kühlt ab. Diese Temperaturschwankungen dringen sehr flach in die Erddicke ein. Also tägliche Schwankungen in einer Tiefe von 1 M meist nicht mehr zu spüren. Die jährlichen Schwankungen dringen in unterschiedliche Tiefen ein: in warmen Ländern um 10-15 Uhr M, und in Ländern mit kalten Wintern und heißen Sommern bis zu 25-30 und sogar 40 M. Tiefer als 30-40 M Schon überall auf der Erde wird die Temperatur konstant gehalten. Beispielsweise zeigt ein im Keller des Pariser Observatoriums aufgestelltes Thermometer seit über 100 Jahren ständig 11°,85°C an.

Eine Schicht mit konstanter Temperatur wird auf der ganzen Welt beobachtet und wird als Gürtel konstanter oder neutraler Temperatur bezeichnet. Die Tiefe dieses Gürtels, je nach Klimabedingungen unterschiedlich, und die Temperatur entspricht ungefähr der durchschnittlichen Jahrestemperatur des Ortes.

Beim Eintauchen in die Erde unterhalb einer Schicht konstanter Temperatur wird normalerweise ein allmählicher Temperaturanstieg festgestellt. Dies wurde zuerst von Arbeitern in den tiefen Minen bemerkt. Dies wurde auch beim Verlegen von Tunneln beobachtet. So stieg beispielsweise beim Verlegen des Simplontunnels (in den Alpen) die Temperatur auf 60 °, was zu erheblichen Arbeitsschwierigkeiten führte. Noch höhere Temperaturen werden in tiefen Bohrlöchern beobachtet. Ein Beispiel ist der Chukhovskaya-Brunnen (Oberschlesien), in dem in einer Tiefe von 2220 M Temperatur war über 80° (83°, 1) usw. M die Temperatur steigt um 1°C.

Man nennt die Anzahl der Meter, die man tief in die Erde eindringen muss, damit die Temperatur um 1 °C ansteigt geothermische Stufe. Der geothermische Schritt ist in verschiedenen Fällen nicht gleich und liegt meistens zwischen 30 und 35 M. In einigen Fällen können diese Schwankungen sogar noch höher sein. Zum Beispiel im Bundesstaat Michigan (USA) in einem der Bohrlöcher in der Nähe des Sees. Michigan, die geothermische Phase stellte sich als nicht 33 heraus, aber 70m Im Gegenteil, eine sehr kleine geothermische Stufe wurde in einem der Bohrlöcher in Mexiko beobachtet, dort in einer Tiefe von 670 M es gab Wasser mit einer Temperatur von 70 °. Somit stellte sich heraus, dass die geothermische Stufe nur etwa 12 betrug M. Kleine geothermische Stufen werden auch in vulkanischen Regionen beobachtet, wo es in geringen Tiefen noch ungekühlte Schichten magmatischen Gesteins geben kann. Aber all diese Fälle sind weniger Regeln als Ausnahmen.

Es gibt viele Gründe, die die geothermische Phase beeinflussen. (Außerdem kann man auf die unterschiedliche Wärmeleitfähigkeit von Gesteinen, die Art des Auftretens von Schichten usw.

Sehr wichtig in der Temperaturverteilung hat ein Terrain. Letzteres ist in der beigefügten Zeichnung (Abb. 23) deutlich zu sehen, die einen Abschnitt der Alpen entlang der Linie des Simplontunnels darstellt, wobei die Geoisothermen durch eine gepunktete Linie (dh Linien gleicher Temperatur im Erdinneren) dargestellt sind. Geoisothermen scheinen hier das Relief zu wiederholen, aber mit zunehmender Tiefe nimmt der Einfluss des Reliefs allmählich ab. (Die starke Biegung der Geoisothermen bei Balle nach unten ist auf die hier beobachtete starke Wasserzirkulation zurückzuführen.)

Temperatur der Erde in großen Tiefen. Beobachtungen zu Temperaturen in Bohrlöchern, deren Tiefe selten 2-3 überschreitet Kilometer, Natürlich können sie keine Vorstellung von den Temperaturen der tieferen Erdschichten geben. Aber hier kommen uns einige Phänomene aus dem Leben zu Hilfe. Erdkruste. Der Vulkanismus ist ein solches Phänomen. Auf der Erdoberfläche weit verbreitete Vulkane bringen geschmolzene Lava an die Erdoberfläche, deren Temperatur über 1000 ° liegt. Daher haben wir in großen Tiefen Temperaturen von über 1000°.

Es gab eine Zeit, in der Wissenschaftler versuchten, auf der Grundlage des geothermischen Stadiums zu berechnen, in welcher Tiefe sich ein solches befindet hohe Temperaturen wie 1000-2000°. Solche Berechnungen können jedoch nicht als ausreichend belegt angesehen werden. Beobachtungen zur Temperatur der sich abkühlenden Basaltkugel und theoretische Berechnungen geben Anlass zu der Annahme, dass der Wert der geothermischen Stufe mit der Tiefe zunimmt. Aber wie weit und in welche Tiefe eine solche Steigerung geht, können wir auch noch nicht sagen.

Wenn wir davon ausgehen, dass die Temperatur mit der Tiefe kontinuierlich zunimmt, dann müsste sie im Erdmittelpunkt in Zehntausend Grad gemessen werden. Bei solchen Temperaturen sollten alle uns bekannten Gesteine in einen flüssigen Zustand übergehen. Es stimmt, im Inneren der Erde herrscht ein enormer Druck, und wir wissen nichts über den Zustand von Körpern bei solchen Drücken. Wir haben jedoch keine Daten, die besagen, dass die Temperatur kontinuierlich mit der Tiefe zunimmt. Nun kommen die meisten Geophysiker zu dem Schluss, dass die Temperatur im Erdinneren kaum mehr als 2000° betragen kann.

Wärmequellen. Die Wärmequellen, die die Innentemperatur der Erde bestimmen, können unterschiedlich sein. Basierend auf den Hypothesen, die die Erde aus einer rotglühenden und geschmolzenen Masse gebildet betrachten, muss die innere Wärme als Restwärme eines Körpers angesehen werden, der von der Oberfläche abschmilzt. Es gibt jedoch Grund zu der Annahme, dass der Grund für die hohe Innentemperatur der Erde der radioaktive Zerfall von Uran, Thorium, Actinouran, Kalium und anderen in Gesteinen enthaltenen Elementen sein könnte. Radioaktive Elemente sind vor allem in den sauren Gesteinen der Erdoberfläche verteilt, seltener in tiefliegenden basischen Gesteinen. Gleichzeitig sind die Grundgesteine reicher an ihnen als Eisenmeteorite, die als Fragmente der inneren Teile kosmischer Körper gelten.

Trotz der geringen Menge an radioaktiven Stoffen in Gesteinen und ihres langsamen Zerfalls ist die Gesamtwärmemenge, die durch radioaktiven Zerfall entsteht, groß. Sowjetischer Geologe V. G. Khlopin berechnet, dass die in der oberen 90-Kilometer-Hülle der Erde enthaltenen radioaktiven Elemente ausreichen, um den Wärmeverlust des Planeten durch Strahlung zu decken. Zusammen mit radioaktivem Zerfall Wärmeenergie bei der Verdichtung der Erdmaterie freigesetzt, mit chemische Reaktionen usw.

Stellen Sie sich ein Haus vor, das immer gepflegt wird angenehme Temperatur, und Heiz- und Kühlsysteme sind nicht sichtbar. Dieses System arbeitet effizient, erfordert jedoch keine komplexe Wartung oder Spezialkenntnisse von den Eigentümern.

Frische Luft, man hört die Vögel zwitschern und den Wind, der träge mit den Blättern an den Bäumen spielt. Das Haus erhält Energie von der Erde, wie Blätter, die Energie von den Wurzeln erhalten. Tolles Bild, oder?

Geothermische Heiz- und Kühlsysteme machen dies möglich. Ein geothermisches HLK-System (Heizung, Lüftung und Klimaanlage) nutzt die Bodentemperatur, um im Winter zu heizen und im Sommer zu kühlen.

So funktioniert geothermisches Heizen und Kühlen

Temperatur Umfeldändert sich mit den Jahreszeiten, aber die Untergrundtemperatur ändert sich aufgrund der isolierenden Eigenschaften der Erde nicht so stark. In einer Tiefe von 1,5-2 Metern bleibt die Temperatur relativ konstant das ganze Jahr. Ein geothermisches System besteht typischerweise aus internen Verarbeitungsgeräten, einem unterirdischen Rohrsystem, das als unterirdischer Kreislauf bezeichnet wird, und/oder einer Wasserumwälzpumpe. Das System nutzt die konstante Temperatur der Erde, um "saubere und kostenlose" Energie bereitzustellen.

(Verwechseln Sie das Konzept eines geothermischen NHC-Systems nicht mit "Geothermie" - einem Prozess, bei dem Strom direkt aus der Wärme in der Erde erzeugt wird. Im letzteren Fall werden eine andere Art von Ausrüstung und andere Prozesse verwendet, die dem Zweck dienen davon ist es normalerweise, Wasser bis zum Siedepunkt zu erhitzen.)

Die Rohre, aus denen die Erdschleife besteht, bestehen in der Regel aus Polyethylen und können je nach Gelände horizontal oder vertikal unterirdisch verlegt werden. Wenn ein Grundwasserleiter verfügbar ist, können Ingenieure ein System mit offenem Kreislauf entwerfen, indem sie einen Brunnen in den Grundwasserspiegel bohren. Das Wasser wird abgepumpt, durchläuft einen Wärmetauscher und wird dann durch „Reinjektion“ in denselben Aquifer injiziert.

Im Winter nimmt Wasser, das durch eine unterirdische Schleife fließt, die Wärme der Erde auf. Die Innengeräte heben die Temperatur weiter an und verteilen sie im ganzen Gebäude. Es ist wie eine umgekehrt arbeitende Klimaanlage. Während des Sommers zieht ein geothermisches NWC-System heißes Wasser aus dem Gebäude und befördert es durch eine unterirdische Schleife/Pumpe zu einem Wiederinjektionsbrunnen, von wo aus das Wasser in den kühleren Boden/Grundwasserleiter gelangt.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Heiz- und Kühlsystemen verwenden geothermische HLK-Systeme keine fossilen Brennstoffe zur Wärmeerzeugung. Sie entziehen einfach der Erde Wärme. Normalerweise wird Strom nur zum Betrieb von Lüfter, Kompressor und Pumpe verwendet.

Es gibt drei Hauptkomponenten in einem geothermischen Kühl- und Heizsystem: eine Wärmepumpe, ein Wärmetauscherfluid (offenes oder geschlossenes System) und ein Luftversorgungssystem (Rohrsystem).

Für Erdwärmepumpen, wie auch für alle anderen Arten von Wärmepumpen, wurde das Verhältnis ihrer nützlichen Wirkung zu der für diese Wirkung aufgewendeten Energie (EFFIZIENZ) gemessen. Die meisten Erdwärmepumpensysteme haben einen Wirkungsgrad von 3,0 bis 5,0. Das bedeutet, dass das System eine Energieeinheit in 3-5 Wärmeeinheiten umwandelt.

Geothermische Systeme erfordern keine komplexe Wartung. Richtig installiert, was sehr wichtig ist, kann die unterirdische Schleife mehrere Generationen lang einwandfrei funktionieren. Lüfter, Kompressor und Pumpe sind innen untergebracht und vor wechselnden Wetterbedingungen geschützt, sodass sie viele Jahre, oft Jahrzehnte, halten können. Routinemäßige regelmäßige Kontrollen, rechtzeitiger Filterwechsel und jährliche Spulenreinigung sind die einzigen erforderlichen Wartungsarbeiten.

Erfahrung im Einsatz von geothermischen NVC-Systemen

Geothermische NVC-Systeme werden seit mehr als 60 Jahren auf der ganzen Welt eingesetzt. Sie arbeiten mit der Natur, nicht gegen sie, und sie emittieren keine Treibhausgase (wie bereits erwähnt, verbrauchen sie weniger Strom, weil sie die konstante Temperatur der Erde nutzen).

Geothermische NVC-Systeme werden im Rahmen der wachsenden Green-Building-Bewegung zunehmend zu Attributen grüner Häuser. Grüne Projekte machten 20 Prozent aller in den USA gebauten Häuser aus. letztes Jahr. Ein Artikel im Wall Street Journal besagt, dass das Budget für grünes Bauen bis 2016 von 36 Milliarden Dollar pro Jahr auf 114 Milliarden Dollar steigen wird. Das wird 30-40 Prozent des gesamten Immobilienmarktes ausmachen.

Aber Großer Teil Informationen über geothermisches Heizen und Kühlen basieren auf veralteten Daten oder unbegründeten Mythen.

Mythen über geothermische NWC-Systeme zerstören

1. Geothermische NVC-Systeme sind keine erneuerbare Technologie, da sie Strom verbrauchen.

Fakt: Geothermische HVAC-Systeme verbrauchen nur eine Einheit Strom, um bis zu fünf Kühl- oder Heizeinheiten zu erzeugen.

2. Solarenergie und Windenergie sind günstigere erneuerbare Technologien im Vergleich zu geothermischen NVC-Systemen.

Fakt: Geothermische NVC-Systeme für einen Dollar verarbeiten viermal mehr Kilowatt / Stunden als Solar- oder Windenergie für denselben Dollar erzeugt. Diese Technologien können natürlich eine wichtige Rolle für die Umwelt spielen, aber ein geothermisches NHC-System ist oft der effizienteste und kostengünstigste Weg, um die Umweltbelastung zu reduzieren.

3. Das geothermische NVC-System benötigt viel Platz, um die Polyethylenrohre der Erdschleife aufzunehmen.

Fakt: Je nach Gelände kann die U-Schleife senkrecht liegen, wodurch eine kleine Fläche benötigt wird. Wenn ein verfügbarer Grundwasserleiter vorhanden ist, werden nur wenige Quadratfuß Fläche benötigt. Beachten Sie, dass das Wasser in denselben Aquifer zurückkehrt, aus dem es entnommen wurde, nachdem es den Wärmetauscher passiert hat. Somit läuft das Wasser nicht ab und belastet den Grundwasserleiter nicht.

4. HVK-Erdwärmepumpen sind laut.

Fakt: Die Anlagen sind sehr leise und es gibt keine Geräte draußen, um die Nachbarn nicht zu stören.

5. Geothermische Systeme nutzen sich irgendwann ab.

Tatsache: Unterirdische Schleifen können Generationen überdauern. Wärmetauschergeräte halten in der Regel Jahrzehnte, da sie in Innenräumen geschützt sind. Wenn es an der Zeit ist, Geräte auszutauschen, sind die Kosten für einen solchen Austausch viel geringer als für ein neues geothermisches System, da die unterirdische Schleife und der Brunnen die teuersten Teile sind. Neue technische Lösungen beseitigen das Problem der Wärmespeicherung im Boden, sodass das System Temperaturen in unbegrenzten Mengen austauschen kann. In der Vergangenheit gab es Fälle von falsch berechneten Systemen, die den Boden tatsächlich so weit überhitzten oder unterkühlten, dass die für den Betrieb des Systems erforderliche Temperaturdifferenz nicht mehr vorhanden war.

6. Geothermische HVAC-Systeme funktionieren nur zum Heizen.

Fakt: Sie arbeiten genauso effizient zur Kühlung und können so ausgelegt werden, dass keine zusätzliche Backup-Wärmequelle benötigt wird. Obwohl einige Kunden entscheiden, dass es kostengünstiger ist, ein kleines Backup-System für die kältesten Zeiten zu haben. Dies bedeutet, dass ihre unterirdische Schleife kleiner und daher billiger wird.

7. Geothermische HVAC-Systeme können nicht gleichzeitig Brauchwasser erwärmen, Poolwasser erwärmen und ein Haus heizen.

Tatsache: Systeme können so gestaltet werden, dass sie viele Funktionen gleichzeitig ausführen.

8. Geothermische NHC-Anlagen belasten den Boden mit Kältemitteln.

Tatsache: Die meisten Systeme verwenden nur Wasser in den Scharnieren.

9. Geothermische NWC-Systeme verbrauchen viel Wasser.

Tatsache: Geothermische Systeme verbrauchen eigentlich kein Wasser. Wenn Grundwasser für den Temperaturaustausch verwendet wird, fließt das gesamte Wasser in denselben Aquifer zurück. In der Vergangenheit wurden zwar einige Systeme verwendet, die das Wasser verschwendeten, nachdem es den Wärmetauscher passiert hatte, aber solche Systeme werden heute kaum noch verwendet. Betrachtet man das Problem aus kommerzieller Sicht, sparen geothermische HC-Systeme tatsächlich Millionen Liter Wasser ein, die in herkömmlichen Systemen verdunstet wären.

10. Geothermische NVC-Technologie ist ohne staatliche und regionale Steueranreize finanziell nicht machbar.

Tatsache: Staatliche und regionale Anreize belaufen sich in der Regel auf 30 bis 60 Prozent der Gesamtkosten einer geothermischen Anlage, was den Anschaffungspreis oft auf den Preis herkömmlicher Anlagen senken kann. Herkömmliche HVAC-Luftsysteme kosten ungefähr 3.000 $ pro Tonne Wärme oder Kälte (Haushalte verbrauchen normalerweise eine bis fünf Tonnen). Der Preis für geothermische NVC-Systeme reicht von etwa 5.000 $ pro Tonne bis zu 8.000-9.000 $. Neue Installationsmethoden reduzieren die Kosten jedoch erheblich, bis hin zu den Preisen herkömmlicher Systeme.

Kosteneinsparungen können auch durch Rabatte auf Geräte für den öffentlichen oder gewerblichen Gebrauch oder sogar Großbestellungen für den Haushalt (insbesondere von großen Marken wie Bosch, Carrier und Trane) erzielt werden. Offene Kreisläufe, die eine Pumpe und einen Reinjektionsbrunnen verwenden, sind billiger zu installieren als geschlossene Systeme.

Quelle: Energieblog.nationalgeographic.com

Kirill Degtyarev, Forscher, Moskau Staatliche Universität ihnen. M. W. Lomonossow.

In unserem an Kohlenwasserstoffen reichen Land ist Geothermie eine Art exotischer Rohstoff, der nach heutigem Stand kaum mit Öl und Gas konkurrieren kann. Dennoch lässt sich diese alternative Energieform fast überall und recht effizient nutzen.

Foto von Igor Konstantinow.

Änderung der Bodentemperatur mit der Tiefe.

Temperaturerhöhung von Thermalwasser und trockenen Felsen, die es enthalten, mit der Tiefe.

Temperaturänderung mit der Tiefe in verschiedenen Regionen.

Der Ausbruch des isländischen Vulkans Eyjafjallajökull ist ein Beispiel für heftige vulkanische Prozesse, die in aktiven tektonischen und vulkanischen Zonen mit einem starken Wärmestrom aus dem Erdinneren ablaufen.

Installierte Kapazitäten von geothermischen Kraftwerken nach Ländern der Welt, MW.

Verteilung der geothermischen Ressourcen auf dem Territorium Russlands. Die Reserven der geothermischen Energie sind laut Experten um ein Vielfaches höher als die Energiereserven organischer fossiler Brennstoffe. Nach Angaben des Verbandes der Geothermal Energy Society.

Geothermie ist die Wärme des Erdinneren. Es entsteht in der Tiefe und gelangt in unterschiedlicher Form und Intensität an die Erdoberfläche.

Die Temperatur der oberen Bodenschichten hängt hauptsächlich von äußeren (exogenen) Faktoren ab - Sonnenlicht und Lufttemperatur. Im Sommer und tagsüber erwärmt sich der Boden bis zu bestimmten Tiefen, im Winter und in der Nacht kühlt er sich entsprechend der Lufttemperaturänderung und mit einiger Verzögerung mit zunehmender Tiefe ab. Der Einfluss der täglichen Schwankungen der Lufttemperatur endet in Tiefen von wenigen bis mehreren zehn Zentimetern. Saisonale Schwankungen erfassen tiefere Bodenschichten - bis zu mehreren zehn Metern.

In einer bestimmten Tiefe - von zehn bis hundert Metern - wird die Temperatur des Bodens konstant gehalten, die der durchschnittlichen jährlichen Lufttemperatur in der Nähe der Erdoberfläche entspricht. Dies ist leicht zu überprüfen, indem man in eine ziemlich tiefe Höhle hinabsteigt.

Wenn mittlere Jahrestemperatur Luft in der Umgebung unter Null liegt, äußert sich dies als Permafrost (genauer Permafrost). IN Ostsibirien Mächtigkeit, d.h. Mächtigkeit ganzjährig gefrorener Böden erreicht stellenweise 200-300 m.

Ab einer bestimmten Tiefe (für jeden Punkt auf der Karte eine eigene) schwächt sich die Wirkung der Sonne und der Atmosphäre so stark ab, dass endogene (innere) Faktoren in den Vordergrund treten und das Erdinnere von innen aufgeheizt wird, so dass die Temperatur zu sinken beginnt steigen mit der Tiefe.

Die Erwärmung der tiefen Erdschichten ist hauptsächlich mit dem Zerfall der dort befindlichen radioaktiven Elemente verbunden, es werden aber auch andere Wärmequellen genannt, beispielsweise physikalisch-chemische, tektonische Prozesse in den tiefen Schichten der Erdkruste und des Erdmantels. Aber was auch immer die Ursache sein mag, die Temperatur von Gestein und damit verbundenen flüssigen und gasförmigen Substanzen steigt mit der Tiefe. Bergleute sind mit diesem Phänomen konfrontiert - in tiefen Minen ist es immer heiß. In einer Tiefe von 1 km ist eine Hitze von 30 Grad normal, und tiefer ist die Temperatur noch höher.

Der Wärmestrom des Erdinneren, der die Erdoberfläche erreicht, ist gering - im Durchschnitt beträgt seine Leistung 0,03-0,05 W / m 2,
oder etwa 350 Wh/m 2 pro Jahr. Vor dem Hintergrund des Wärmestroms der Sonne und der von ihr erwärmten Luft ist dies ein nicht wahrnehmbarer Wert: Die Sonne gibt jedem Quadratmeter der Erdoberfläche jährlich etwa 4000 kWh, also 10.000-mal mehr (natürlich ist dies der Fall im Durchschnitt, mit einer großen Streuung zwischen polaren und äquatorialen Breiten und abhängig von anderen Klima- und Wetterfaktoren).

Die Geringfügigkeit des Wärmeflusses aus der Tiefe an die Oberfläche in den meisten Teilen des Planeten hängt mit der geringen Wärmeleitfähigkeit von Gesteinen und den Besonderheiten der geologischen Struktur zusammen. Aber es gibt Ausnahmen - Orte, an denen der Wärmestrom hoch ist. Dies sind vor allem Zonen tektonischer Störungen, erhöhter seismischer Aktivität und Vulkanismus, wo die Energie des Erdinneren einen Ausweg findet. Solche Zonen sind durch thermische Anomalien der Lithosphäre gekennzeichnet, hier kann der die Erdoberfläche erreichende Wärmestrom um ein Vielfaches und sogar um Größenordnungen stärker sein als der „übliche“. In diesen Zonen wird durch Vulkanausbrüche und heiße Wasserquellen eine große Menge Wärme an die Oberfläche gebracht.

Diese Gebiete sind für die Entwicklung der Geothermie am günstigsten. Auf dem Territorium Russlands sind dies vor allem Kamtschatka, die Kurilen und der Kaukasus.

Gleichzeitig ist die Erschließung von Geothermie fast überall möglich, da die Temperaturerhöhung mit der Tiefe ein allgegenwärtiges Phänomen ist und die Aufgabe darin besteht, dem Darm Wärme zu „entziehen“, so wie dort mineralische Rohstoffe gewonnen werden.

Im Durchschnitt steigt die Temperatur mit der Tiefe um 2,5-3 o C pro 100 m. Das Verhältnis der Temperaturdifferenz zwischen zwei in unterschiedlichen Tiefen liegenden Punkten zum Tiefenunterschied zwischen ihnen wird als geothermischer Gradient bezeichnet.

Der Kehrwert ist die geothermische Stufe oder das Tiefenintervall, in dem die Temperatur um 1 o C ansteigt.

Je höher das Gefälle und entsprechend niedriger die Stufe, desto näher kommt die Wärme aus den Tiefen der Erde der Erdoberfläche und desto aussichtsreicher ist dieses Gebiet für die Erschließung der Geothermie.

In unterschiedlichen Gebieten, je nach geologischer Struktur und anderen regionalen u Lokale Bedingungen, kann die Geschwindigkeit des Temperaturanstiegs mit der Tiefe stark variieren. Auf der Skala der Erde erreichen die Schwankungen der Werte der geothermischen Gradienten und Stufen das 25-fache. Im Bundesstaat Oregon (USA) beträgt die Steigung beispielsweise 150 ° C pro 1 km und in Südafrika 6 ° C pro 1 km.

Die Frage ist, wie hoch ist die Temperatur in großen Tiefen - 5, 10 km oder mehr? Wenn sich der Trend fortsetzt, sollte die Temperatur in 10 km Tiefe im Durchschnitt etwa 250-300 ° C betragen. Dies wird mehr oder weniger durch direkte Beobachtungen in ultratiefen Bohrungen bestätigt, obwohl das Bild viel komplizierter ist als ein linearer Temperaturanstieg .

Beispielsweise ändert sich die Temperatur in der Kola-Superdeep-Bohrung, die im baltischen Kristallschild gebohrt wurde, mit einer Geschwindigkeit von 10 ° C / 1 km bis zu einer Tiefe von 3 km, und dann wird der geothermische Gradient 2-2,5-mal größer. In 7 km Tiefe wurde bereits eine Temperatur von 120 o C gemessen, in 10 km - 180 o C und in 12 km - 220 o C.

Ein weiteres Beispiel ist ein Brunnen im nördlichen Kaspischen Meer, wo in 500 m Tiefe eine Temperatur von 42 o C gemessen wurde, in 1,5 km - 70 o C, in 2 km - 80 o C, in 3 km - 108 o C.

Es wird angenommen, dass der geothermische Gradient ab einer Tiefe von 20-30 km abnimmt: In einer Tiefe von 100 km betragen die geschätzten Temperaturen etwa 1300-1500 o C, in einer Tiefe von 400 km - 1600 o C, in der Erde Kern (Tiefen von mehr als 6000 km) - 4000-5000 o MIT.

In Tiefen bis zu 10-12 km wird die Temperatur durch gebohrte Brunnen gemessen; wo sie nicht vorhanden sind, wird sie durch indirekte Zeichen ebenso bestimmt wie in größerer Tiefe. Solch indirekte Zeichen kann die Art des Durchgangs seismischer Wellen oder die Temperatur der ausbrechenden Lava sein.

Für die Zwecke der Geothermie sind jedoch Temperaturdaten in Tiefen von mehr als 10 km noch nicht von praktischem Interesse.

In mehreren Kilometern Tiefe gibt es viel Hitze, aber wie kann man sie anheben? Manchmal löst die Natur selbst dieses Problem für uns mit Hilfe eines natürlichen Kühlmittels - erhitztem Thermalwasser, das an die Oberfläche kommt oder in einer für uns zugänglichen Tiefe liegt. In einigen Fällen wird das Wasser in der Tiefe zu Dampf erhitzt.

Es gibt keine strenge Definition des Begriffs „Thermalwasser“. In der Regel bedeuten sie heißes Grundwasser flüssigen Zustand oder in Form von Dampf, einschließlich solcher, die mit einer Temperatur über 20 ° C, dh in der Regel höher als die Lufttemperatur, auf der Erdoberfläche austreten.

Warm Grundwasser, Dampf, Dampf-Wasser-Gemische - das ist Hydrothermalenergie. Dementsprechend wird Energie, die auf ihrer Verwendung basiert, als Hydrothermal bezeichnet.

Komplizierter ist die Situation bei der Wärmegewinnung direkt aus trockenem Gestein - petrothermale Energie, zumal ausreichend hohe Temperaturen in der Regel aus Tiefen von mehreren Kilometern beginnen.

Auf dem Territorium Russlands ist das Potenzial der Petrothermalenergie hundertmal höher als das der Hydrothermalenergie - 3.500 bzw. 35 Billionen Tonnen. Bezugskraftstoff. Das ist ganz natürlich – die Wärme der Erdtiefen ist überall und Thermalwasser findet man lokal. Aufgrund offensichtlicher technischer Schwierigkeiten wird der Großteil des Thermalwassers derzeit jedoch zur Erzeugung von Wärme und Strom verwendet.

Gewässer mit Temperaturen von 20-30 bis 100 o C eignen sich zum Heizen, Temperaturen ab 150 o C und darüber - und zur Stromerzeugung in Geothermiekraftwerken.

Im Allgemeinen sind die geothermischen Ressourcen auf dem Territorium Russlands in Tonnen des Referenzbrennstoffs oder einer anderen Energiemesseinheit etwa zehnmal höher als die fossilen Brennstoffreserven.

Theoretisch könnte nur Geothermie den Energiebedarf des Landes vollständig decken. Praktisch an dieser Moment in den meisten Gebieten ist dies aus technischen und wirtschaftlichen Gründen nicht machbar.

In der Welt wird die Nutzung von Erdwärme am häufigsten mit Island in Verbindung gebracht – einem Land am nördlichen Ende des Mittelatlantischen Rückens, in einer äußerst aktiven tektonischen und vulkanischen Zone. Wahrscheinlich erinnert sich jeder an den gewaltigen Ausbruch des Vulkans Eyjafjallajökull im Jahr 2010.

Dank dieser geologischen Besonderheit verfügt Island über riesige Reserven an geothermischer Energie, einschließlich heißer Quellen, die an die Erdoberfläche gelangen und sogar in Form von Geysiren sprudeln.

In Island werden derzeit mehr als 60 % der gesamten verbrauchten Energie der Erde entnommen. Einschließlich geothermischer Quellen werden 90 % der Wärme und 30 % der Stromerzeugung bereitgestellt. Wir fügen hinzu, dass der Rest des Stroms im Land von Wasserkraftwerken produziert wird, also auch aus einer erneuerbaren Energiequelle, wodurch Island wie eine Art globaler Umweltstandard aussieht.

Die „Zähmung“ der Geothermie im 20. Jahrhundert half Island maßgeblich dabei wirtschaftliche Begriffe. Bis Mitte des letzten Jahrhunderts war es ein sehr armes Land, jetzt steht es weltweit an erster Stelle in Bezug auf die installierte Kapazität und Produktion von Geothermie pro Kopf und gehört zu den Top Ten in Bezug auf die absolut installierte Kapazität von Geothermie Pflanzen. Die Einwohnerzahl beträgt jedoch nur 300.000 Menschen, was die Umstellung auf umweltfreundliche Energiequellen vereinfacht: Der Bedarf dafür ist im Allgemeinen gering.

Neben Island wird ein hoher Anteil an geothermischer Energie an der Gesamtbilanz der Stromerzeugung von Neuseeland und Neuseeland bereitgestellt Inselstaaten Südostasien (Philippinen und Indonesien), die Länder Mittelamerikas und Ostafrikas, deren Territorium ebenfalls durch hohe seismische und vulkanische Aktivität gekennzeichnet ist. Für diese Länder leistet Geothermie bei ihrem derzeitigen Entwicklungsstand und Bedarf einen wesentlichen Beitrag zur sozioökonomischen Entwicklung.

(Ende folgt.)

Die Temperatur im Erdinneren ist meist ein eher subjektiver Indikator, da die genaue Temperatur nur an zugänglichen Stellen aufgerufen werden kann, beispielsweise im Kola-Brunnen (Tiefe 12 km). Aber dieser Ort gehört zum äußeren Teil der Erdkruste.

Temperaturen in verschiedenen Tiefen der Erde

Wie Wissenschaftler herausgefunden haben, steigt die Temperatur alle 100 Meter tief in der Erde um 3 Grad an. Diese Zahl ist für alle Kontinente und Teile der Erde konstant. Ein solcher Temperaturanstieg tritt im oberen Teil der Erdkruste auf, ungefähr die ersten 20 Kilometer, dann verlangsamt sich der Temperaturanstieg.

Der größte Anstieg wurde in den Vereinigten Staaten verzeichnet, wo die Temperatur um 150 Grad pro 1000 Meter Tiefe in der Erde stieg. Das langsamste Wachstum wurde in Südafrika verzeichnet, das Thermometer stieg nur um 6 Grad Celsius.

In einer Tiefe von etwa 35-40 Kilometern schwankt die Temperatur um 1400 Grad. Die Grenze zwischen Mantel und äußerem Kern in 25 bis 3000 km Tiefe erwärmt sich von 2000 auf 3000 Grad. Der innere Kern wird auf 4000 Grad erhitzt. Die Temperatur im Zentrum der Erde beträgt nach neuesten Informationen aus komplexen Experimenten etwa 6000 Grad. Die Sonne kann auf ihrer Oberfläche die gleiche Temperatur aufweisen.

Minimale und maximale Temperaturen der Erdtiefen

Bei der Berechnung der minimalen und maximalen Temperaturen im Erdinneren werden die Daten des konstanten Temperaturgürtels nicht berücksichtigt. In dieser Zone ist die Temperatur das ganze Jahr über konstant. Der Gürtel befindet sich in einer Tiefe von 5 Metern (Tropen) und bis zu 30 Metern (hohe Breiten).

Die maximale Temperatur wurde in einer Tiefe von etwa 6000 Metern gemessen und aufgezeichnet und betrug 274 Grad Celsius. Die Mindesttemperatur im Erdinneren wird vor allem in den nördlichen Regionen unseres Planeten festgelegt, wo selbst in über 100 Metern Tiefe das Thermometer Minustemperaturen anzeigt.

Woher kommt Wärme und wie verteilt sie sich im Darm des Planeten?

Die Wärme im Erdinneren stammt aus mehreren Quellen:

1) Zerfall radioaktiver Elemente;

2) Die Gravitationsdifferenzierung von im Erdkern erhitzter Materie;

3) Gezeitenreibung (der Aufprall des Mondes auf der Erde, begleitet von einer Verlangsamung der letzteren).

Dies sind einige Optionen für das Auftreten von Hitze in den Eingeweiden der Erde, aber die Frage nach vollständige Liste und die Korrektheit des bereits vorhandenen bisher offen.

Der Wärmestrom, der vom Darm unseres Planeten ausgeht, ist je nach Strukturzone unterschiedlich. Daher weist die Wärmeverteilung an einem Ort, an dem sich Ozean, Berge oder Ebenen befinden, völlig unterschiedliche Indikatoren auf.

Zur Modellierung von Temperaturfeldern und für andere Berechnungen ist es notwendig, die Bodentemperatur in einer bestimmten Tiefe zu kennen.

Die Temperatur des Bodens in der Tiefe wird mit Abgas-Bodentiefenthermometern gemessen. Dies sind geplante Studien, die regelmäßig von meteorologischen Stationen durchgeführt werden. Forschungsdaten dienen als Grundlage für Klimaatlanten und regulatorische Dokumentationen.

Um die Bodentemperatur in einer bestimmten Tiefe zu erhalten, können Sie beispielsweise zwei ausprobieren einfache Wege. Beide Methoden basieren auf der Verwendung von Referenzliteratur:

Für eine ungefähre Bestimmung der Temperatur können Sie das Dokument TsPI-22 verwenden. „Übergänge Eisenbahnen Rohrleitungen." Hier wird im Rahmen der Methodik zur wärmetechnischen Berechnung von Rohrleitungen Tabelle 1 angegeben, in der für bestimmte Klimaregionen Erdreichtemperaturen in Abhängigkeit von der Messtiefe angegeben sind. Ich präsentiere diese Tabelle unten.

Tabelle 1

Tabelle der Bodentemperaturen in verschiedenen Tiefen aus einer Quelle "um einem Gasindustriearbeiter zu helfen" aus der Zeit der UdSSR

Normative Gefriertiefen für einige Städte:

Die Gefriertiefe des Bodens hängt von der Art des Bodens ab:

Ich denke, die einfachste Möglichkeit besteht darin, die obigen Referenzdaten zu verwenden und dann zu interpolieren.

Die zuverlässigste Möglichkeit für genaue Berechnungen mit Bodentemperaturen ist die Verwendung von Daten der Wetterdienste. Auf der Grundlage meteorologischer Dienste arbeiten einige Online-Verzeichnisse. Zum Beispiel http://www.atlas-yakutia.ru/.

Hier genügt die Auswahl der Siedlung, der Bodenart und Sie erhalten eine Temperaturkarte des Bodens oder dessen Daten in tabellarischer Form. Im Prinzip ist es bequem, aber es scheint, dass diese Ressource bezahlt wird.

Wenn Sie weitere Möglichkeiten kennen, die Bodentemperatur in einer bestimmten Tiefe zu bestimmen, schreiben Sie bitte Kommentare.

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