Гарантированная термостабилизация многолетнемерзлых грунтов
__________________________________________
"...вероятный ущерб от деградации мерзлоты к 2050 г. может составить не менее 5 трлн. руб. <...> Вечная мерзлота перестала быть вечной."
Александр Козлов
глава Минприроды РФ
МИССИЯ
На новом этапе освоения Крайнего Севера необходимо обеспечить безопасность инфраструктуры в условиях изменяющегося климата. В зонах вечной мерзлоты уже существуют и будут построены тысячи километров дорог, трубопроводов, ЛЭП, сотни взлетно-посадочных полос.
Из-за глобального потепления срок службы сооружений существенно сокращается. Наша система способна предотвратить это и обеспечить безопасное развитие Арктики.
Аляска – поселок, разрушенный из-за таяния вечной мерзлоты вдоль береговой линии
Photograph: Gabriel Bouys/AFP/Getty Images
СМИ о нас
В Бауманке придумали проект сохранения Арктики с помощью фотоэлектрических преобразователей, об этом — в интервью одного из авторов разработки
Студенты МГТУ им. Н.Э. Баумана запатентовали изобретение, которое поможет сохранить вечную мерзлоту на Крайнем Севере. Рассказываем, что нужно об этом знать
Школьники и студенты, ставшие финалистами соревнований по технологическому предпринимательству, реализуют свои идеи при поддержке города.
ОПИСАНИЕ

Система основана на использовании фотоэлектрических или тепловых преобразователей солнечной энергии и тепловых насосов.

Сочетание пассивных методов предотвращения нагрева грунта и активных методов его охлаждения в теплое время года гарантированно обеспечивает отрицательные температуры на глубине уже в несколько дециметров.

Такая система способна не только продлить срок эксплуатации сооружений, но и существенно сократить вероятность нанесения ущерба окружающей среде.

Схема работы системы: 1 – солнечное излучение; 2 – преобразователь; 3 – конвекция; 4 – теплопроводность; 5 – грунтовые зонды; 6 – сток тепла; 7 – охладитель; 8 – преобразованная солнечная энергия; 9 – сброс тепла; 10 – высота снега; 11 – оттаявший слой.

Расчет теплового состояния грунта в Якутске в июле при использовании предлагаемой системы – иллюстрация эффекта создания запирающего слоя.
Расчеты выполнены в программном комплексе для моделирования тепловых процессов в грунтах Frost-3D (https://frost3d.ru/)

Результаты опубликованы в:
Loktionov E., et al. Sustain. Energy Technol. Assess, 52 (2022), 102003. doi:10.1016/j.seta.2022.102003

Сравнение динамики температуры грунта на оси ЖД насыпи для Якутска в естественных условиях и с применением предлагаемой системы.
By Boris Radosavljevic https://www.flickr.com/photos/139918543@N06/24531601650
ЦЕНА

Цена сопоставима с представленными на рынке решениями при значительно лучшем техническом эффекте, возможности быстрой окупаемости и снижении экологических рисков. Использование предлагаемой системы может дать значительный экономический эффект за счет замещения других мероприятий по термостабилизации грунтов и отсутствия необходимости затрат на ликвидацию аварий.

Кроме того, создается распределенный по защищаемому объекту источник электроэнергии, что позволяет значительно снизить капитальные и эксплуатационные затраты для систем удаленного контроля и мониторинга. Являющееся побочным продуктом низкопотенциальное тепло (35 – 60°С) целесообразно не просто сбрасывать в атмосферу, а использовать в технологических процессах, для теплоснабжения жилых и служебных помещений, теплиц.

Общая стоимость системы не превышает 16 тыс. руб./кв. метр.
При разливе 21 тыс. т нефтепродуктов, вызванном таянием вечной мерзлоты в Норильске в 2020 г., материальный ущерб составил более 1 млрд. руб., ущерб окружающей среде – почти 150 млрд. руб. Стоимость нашей системы для такого объекта составила бы ок. 20 млн. руб.

Aerial view of the TETs-3 power plant in Norilsk after a fuel spill. ©Nornickel press service, https://www.rt.com/russia/490720-arctic-fuel-spill-norilsk/

ТРАНСПОРТ

  • автодороги
  • железные дороги
  • инфраструктура на побережьях
  • взлетно-посадочные полосы
СТРОИТЕЛЬСТВО И ЖКХ
  • термостабилизация зданий и сооружений
  • децентрализованное тепло- и электроснабжение
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
  • продление сезона для растениеводства в закрытом грунте
  • продовольственная безопасность в удаленных регионах
  • создание дополнительных рабочих мест
By Lisa Demer / Alaska Dispatch News, https://www.arctictoday.com/the-permafrost-is-dying-bethel-sees-increased-shifting-of-roads-and-buildings/
By sergeydolya.livejournal.com, https://sergeydolya.livejournal.com/1359219.html
By Mark Stebnicki, https://www.pexels.com/photo/field-of-plants-in-greenhouse-2886937/
ПРИМЕНЕНИЕ ДЛЯ ТЕРМОСТАБИЛИЗАЦИИ ГРУНТА НА НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИНАХ
П. 526 ФНиП ПБ № 534 от 15.12.2020 г. требует обеспечить несмыкание ореолов протаивания вокруг скважин по всей глубине залегания ММГ (от 50 м) в течение всего срока эксплуатации.

Применение технологии гарантированной термостабилизации мерзлых грунтов позволяет сократить расстояние между скважинами до 5 м без использования теплоизолированных лифтовых труб (ТЛТ) и СОУ.
Заявка на изобретение №2022120738 от 28.07.2022 г.

ПРИМЕРЫ РАБОТ
КАЛУЖСКАЯ ОБЛАСТЬ, ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА
Экспериментальная установка расположена в Калужской области. На ней проводятся исследования изменения температуры грунта.
Пример полученных экспериментальных данных.
Грунт (красный график) оставался замороженным в течение всего лета.
Результаты опубликованы в:
Sharaborova E. S., et al. Energies, 15 (2022), 2118.
doi:10.3390/en15062118
Работа выполнена в рамках грантов “Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере” (Фонд содействия инновациям) № 15718ГУ/2020 (программа “УМНИК”), № 4341ГС1/70539 (программа "Старт-1-21") ( https://fasie.ru/ ).

АРХАНГЕЛЬСКАЯ ОБЛАСТЬ, ПРОТОТИП СИСТЕМЫ
На учебной базе САФУ «Бабонегово», при участии студентов САФУ и МГТУ им. Н.Э. Баумана построена экспериментальная установка для управляемого искусственного промораживания грунтов с использованием возобновляемых источников энергии. Вместо использования дорогостоящего накопителя в системе применяется метод следования нагрузки за вырабатываемой энергией.
Тепло, отводимое из грунта, используется для обогрева теплиц, а энергия от солнечных батарей - для их освещения. Для автоматического капельного полива накапливается дождевая вода, собираемая с солнечных батарей. Такой комплексный подход улучшает условия для овощеводства в северных регионах и обеспечивает дополнительный социальный и экономический эффекты.
Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда и Архангельской области
( https://rscf.ru/project/22-19-20026/ ).

ПАТЕНТЫ
Связаться с нами:
This site was made on Tilda — a website builder that helps to create a website without any code
Create a website