🌋 Инженерия / Энергетика

Геотермальный калькулятор

Q: Какие геотермальные электростанции работают в России?

В России работают геотермальные электростанции на Камчатке: Мутновская ГеоТЭС (50 МВт, введена в 2002 г.) и Верхне-Мутновская ГеоТЭС (12 МВт, 1999 г.) используют пар вулканического месторождения Мутновское (T до 240°C). Паужетская ГеоТЭС (12 МВт, старейшая в РФ, 1966 г.) — на Паужетском месторождении. Суммарная мощность: ~74 МВт. Потенциал Камчатки оценивается в 500+ МВт. На Курилах рассматриваются проекты на Кунашире и Итурупе.

Q: Можно ли использовать результаты для проектирования?

Калькулятор предназначен для предварительных оценок и образования. Для проектирования теплового насоса необходимы: теплотехнический расчёт здания по СП 50.13330 (теплопотери), геологические изыскания (теплопроводность грунта, уровень подземных вод), тест теплового отклика (Thermal Response Test, TRT) для точного определения параметров. Проект должен соответствовать СП 131.13330, ГОСТ Р, стандартам ASHRAE и выполняться квалифицированным инженером.

Тепловые насосы (COP), геотермальный градиент, скважинные теплообменники (BHE), тепловой поток (Фурье), экономический анализ, энергия геотермального пласта.

Тепловой насосГрадиентСкважина BHEТепловой потокОкупаемостьГеоТЭС

Расчёт геотермального теплового насоса

COP, мощность, годовое потребление и экономия

Тип теплового насоса

Отопление

Тепловая мощность отопления (кВт)

Для дома 150 м2: 10\u201320 кВт

COP (коэффициент преобразования)

Грунт-вода: 3,5\u20134,5; вода-вода: 4,0\u20135,5

Часы отопительного сезона (ч/год)

Москва: ~5000 ч, Краснодар: ~3500 ч, Мурманск: ~6500 ч

Охлаждение (летний режим)

Холодильная мощность (кВт)

0 = без охлаждения

EER / COP (охлаждение)

Типично: 4,5\u20136,0 (пассивное: до 20)

Часы охлаждения (ч/год)

Тариф на электроэнергию (руб/кВт\u00B7ч)

Москва: ~6,7; ночной тариф: ~2,5\u20134,0

Результаты

Мощности

Тепловая мощность15 кВт

Электрическая мощность (компрессор)3,75 кВт

Отбор из грунта11,25 кВт

Доля бесплатного тепла75 %

Годовые показатели

Тепловая энергия (отопление)67 500 кВт\u00B7ч

Электроэнергия (отопление)16 875 кВт\u00B7ч

Холод (охлаждение)10 000 кВт\u00B7ч

Электроэнергия (охлаждение)2 000 кВт\u00B7ч

Итого электроэнергия18 875 кВт\u00B7ч

Стоимость электроэнергии103 813 руб/год

Экология

Экономия первичной энергии38 %

Снижение CO2 (vs газ)10,02 т/год

COP = 4: На каждый 1 кВт\u00B7ч электроэнергии тепловой насос выдаёт 4 кВт\u00B7ч тепла. 75% энергии извлекается из грунта бесплатно.

Формулы: VDI 4640, ASHRAE, IGA, МГУ геологический факультет. Результаты носят оценочный характер.

Загрузка калькулятора...

расчётных модулей

МВт ГеоТЭС России

°C/км средний градиент

COP 4+

грунтовые ТН

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.

T(z) = T₀ + G × z

G ≈ 25–30 °C/км (среднее)

♨️Тепловой поток

Кондуктивный перенос тепла через горные породы.

q = λ × dT/dz

Среднее: ~65 мВт/м²

💰COP

Эффективность геотермального теплового насоса.

COP = Q_out / W_in

Грунт-вода: 3,5–4,5

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).

ЧАСТЫЕ ВОПРОСЫ

Часто задаваемые вопросы

Геотермальный тепловой насос (ГТН) извлекает тепло из грунта или грунтовых вод с помощью обратного цикла Карно. Теплоноситель (рассол пропиленгликоля) циркулирует по U-образным зондам в скважинах глубиной 50–200 м, забирая тепло грунта (6–12°C). Компрессор повышает температуру до 35–55°C для отопления. COP (коэффициент преобразования) составляет 3,5–5,0: на 1 кВт электроэнергии система даёт 3,5–5 кВт тепла. Летом ТН может работать в режиме охлаждения (реверс цикла).

Геотермальный градиент — прирост температуры с глубиной. Среднемировое значение: 25–30°C/км. В европейской части РФ: 25–35°C/км (Московская обл. ~28°C/км). На Камчатке — 50–80°C/км (активный вулканизм). Курильские острова: 40–60°C/км. Кавказ: 30–50°C/км (Кавминводы). Древние платформы (Сибирская): 10–20°C/км. Высокий градиент означает более высокую температуру на меньшей глубине, что удешевляет геотермальные проекты.

Расчёт по VDI 4640: определяется удельный теплосъём грунта (Вт/м) в зависимости от теплопроводности породы (25–80 Вт/м). Общая длина зондов = отбор из грунта (кВт) / удельный теплосъём (Вт/м). Отбор из грунта = тепловая мощность × (1 - 1/COP). Пример: дом 15 кВт, COP = 4, глина (λ = 1,5 Вт/м·К, 40 Вт/м): отбор = 15 × 0,75 = 11,25 кВт; длина зондов = 11250/40 = 281 м → 3 скважины по 100 м. Расстояние между скважинами — не менее 6 м.

Тепловой поток — количество тепла, проходящее через единицу площади в единицу времени (мВт/м²). Определяется по закону Фурье: q = λ × G, где λ — теплопроводность породы, G — геотермальный градиент. Среднемировое значение: ~65 мВт/м². Аномально высокие значения (80–150 мВт/м²) характерны для вулканических зон (Камчатка, Курилы, Кавказ). Измеряется в скважинах с помощью термогради-ентного каротажа и определения теплопроводности кернов.

Экономика зависит от региона. При газификации дома — газ часто дешевле (6–10 руб/м³). ТН выгоден когда: нет газа (электроотопление), ночной тариф (2,5–4 руб/кВт·ч), нужно охлаждение летом, высокая стоимость подключения газа (300–800 тыс. руб). CAPEX: ТН 600–1200 руб/кВт + бурение 1200–2500 руб/п.м. Срок окупаемости vs электроотопление: 3–7 лет; vs газ: 8–15+ лет. Срок службы: ТН 20–30 лет, скважины 50+ лет.

Объёмный метод USGS: E = V × [(1-φ)×ρr×Cr + φ×ρw×Cw] × ΔT, где V — объём пласта, φ — пористость, ρ и C — плотность и теплоёмкость породы и воды, ΔT = T_пласта - T_отвода. Извлекаемая доля (recovery factor): 5–25% для гидротермальных систем. Электрическая мощность зависит от КПД станции: ORC 8–15% (для T < 150°C), flash 15–20%, dry steam 20–30%. В России потенциал ГеоТЭС — Камчатка (Мутновская ГеоТЭС, 50 МВт), Курилы.

В России работают геотермальные электростанции на Камчатке: Мутновская ГеоТЭС (50 МВт, введена в 2002 г.) и Верхне-Мутновская ГеоТЭС (12 МВт, 1999 г.) используют пар вулканического месторождения Мутновское (T до 240°C). Паужетская ГеоТЭС (12 МВт, старейшая в РФ, 1966 г.) — на Паужетском месторождении. Суммарная мощность: ~74 МВт. Потенциал Камчатки оценивается в 500+ МВт. На Курилах рассматриваются проекты на Кунашире и Итурупе.

Калькулятор предназначен для предварительных оценок и образования. Для проектирования теплового насоса необходимы: теплотехнический расчёт здания по СП 50.13330 (теплопотери), геологические изыскания (теплопроводность грунта, уровень подземных вод), тест теплового отклика (Thermal Response Test, TRT) для точного определения параметров. Проект должен соответствовать СП 131.13330, ГОСТ Р, стандартам ASHRAE и выполняться квалифицированным инженером.

Был ли этот калькулятор полезен?

ревизия · 9 мая 2026

ОТКАЗ ОТ ОТВЕТСТВЕННОСТИ

Инструмент справочный — не заменяет эксперта

Только для информационных целей. Все расчёты, результаты и данные, предоставляемые 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.

Профессиональные решения — медицинские, финансовые, инженерные — должны приниматься только после консультации с квалифицированным специалистом. Не используйте автоматический расчёт как единственное основание для важных решений.

Ограничение ответственности. Авторы и разработчики сервиса не несут ответственности за прямой или косвенный ущерб, возникший из-за использования данных расчётов. Пользователь принимает на себя всю ответственность за интерпретацию результатов.

СМЕЖНЫЕ ИНСТРУМЕНТЫ

Геотермальный калькулятор

Расчёт геотермального теплового насоса

Результаты

Геотермальная энергия: основы

Геотермальные тепловые насосы

🌡️Градиент

♨️Тепловой поток

💰COP

6 модулей геотермального калькулятора

Тепловой насос

Геотермальный градиент

Скважинный теплообменник

Тепловой поток

Экономика

Энергия пласта

Геотермальные ресурсы России

Высокотемпературные зоны

Низкотемпературное использование

Технологии геотермальной энергетики

Тепловые насосы (GSHP)

ГеоТЭС (электрогенерация)

Физика и геология геотермальных процессов

Источники тепла Земли

Гидротермальные системы

Как использовать геотермальный калькулятор

Выберите модуль расчёта

Введите параметры системы

Проанализируйте результаты

Оптимизируйте решение

Часто задаваемые вопросы

Лиана Арифметова

Инструмент справочный — не заменяет эксперта

Похожие калькуляторы

Калькулятор гидроэнергетики: мощность ГЭС, турбины и малые ГЭС

Калькулятор накопителей энергии

Калькулятор возобновляемой энергетики: солнце, ветер, биогаз и LCOE

Калькулятор ветроэнергетики: мощность турбины, Вейбулл, AEP и LCOE

Калькулятор умных сетей (Smart Grid)

Калькулятор биомассы и биоэнергетики

Калькулятор HVAC (кондиционирование)

Калькулятор радиаторов отопления

Калькулятор ПЛК (программируемых контроллеров)

Калькулятор промышленного IoT (IIoT)

Калькулятор надёжности

Калькулятор строительной механики: балки, колонны, армирование и ветровая нагрузка

Геотехнический калькулятор: несущая способность грунта, осадка и откосы

Калькулятор водоподготовки: коагуляция, хлорирование, фильтрация и осмос

Калькулятор SCADA-систем

Расчёт геотермального теплового насоса

Результаты