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北京前沿科学技术研究院（简称“北前科学院”）成立于2016年9月，北前科学院，是由北京中科光析科学技术研究所，北检（北检）检测技术研究院，标检（北京）质量检测中心等科研单位，组建成立的独立科学科研机构，致力于前沿科学领域的研究与创新人才培养，科学技术转移孵化等，世界前沿新科学普及传播。 更多简介 +
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地热能是一种可再生能源，它不依赖于日照或吹风，但也有一些机械需要考虑采用其中一个挑战是，美国的职位数量有限S自然具有良好的条件：热岩石相对地表呈环状，有充足的地下水可供加热
闭环地热供暖方式是用热水、干岩石加热循环流体以发电或直接加热建筑物，在80年代被拆除后，人们会对其进行一致的检查，以确保其高效最近，几个国家实验室的一组专家完成了为期两年的闭环地热系统计算工作
机械工程师、该项目的主要投资方圣地亚哥国家实验室的MarioMartinez说，闭环地热构建系统的关键挑战之一是，该系统可以从地下提取热能，以达到成本效益
马丁内斯说：“岩石的下表面变成了岩石的表面，因此对岩石有好处。”“热水可以用于局部供暖，也可以用于房屋和建筑物，或者用于发电。”
Sandialed对低地系统进行了计算建模，而国家可再生能源实验室通过其上述功率图和经济模型得出了数字结果，以评估系统的经济可靠性整个项目由太平洋西北国家实验室和机械工程师MarkWhite领导PNNL数据科学家Anastasia Bernat将Sandaan和NREL模型集成到公共可用的网络工具中，以允许启动更新的开发人员和风险资本，探索各种闭环地热系统设计的经济可行性我有一个国家实验室在实验室共享了来自不同类型地热系统的变量，并研究了各种可能的改进措施，以提高闭环地热系统的经济性
研究人员将他们的结果以论文的形式发表在《地热学》杂志上能源地热技术办公室支持这项研究
探测潜在参数
Sandiateam查看闭环地热系统的两个基本设置马丁内斯说，一种被称为U形管的管是将冷却水向下泵入一个深度垂直管的地方，该管的水平延伸距离与冷却水到达的深度相当，然后到达不同的位置另一种称为“管中管”的方法是，将冷水沿着管道的外层向下泵入一定深度，然后管道旋转90度，延伸到该深度的水平热水到达管道末端，并插入内管，向上回流到管道内
Sandiateam从0开始按深度排列6英里到3英里稍长的距离，以及从0到该深度的距离6英里至12英里5英里马丁内斯说，他们有几个不同的因素，其中一个是循环水还是超临界二氧化碳，它们在低压力下可以吸收更多的液体和热量
他们根据向下流动的流体的温度以及向下泵送的流体的速度来计算研究的其他参数包括回热随深度的变化速度、回热向管内循环流体的转移速度以及管道直径的增加
参与该项目的Sandia计算机科学家YaroVasyliv说，Sandia使用了一个名为Sierra的工程力学模拟软件包和Dakota的参数分析软件包来查找各种不同的参数“我们改变了均匀的参数，并计算了相应的温度和压力，”Vasylivsaid说“你可以把它输入到一个移动的地面模型中，该模型计算出海平面和海平面的电导率，这就是NREL的工作原理。”
系统的简化模型模拟核心
Martinezaid说，使用简化的数字模型而不是完整的3D表示，并在桑迪亚的高性能计算集群上运行计算，可以搜索到数百万组参数的自定义模型他说：“这项工作的一部分成功之处在于，我们可以分析许多不同的情况，这些流体和两种设计的许多不同参数——U形管和管中管。”
Sandiares研究人员在含有地下水的可渗透岩石中建立了一个更具时间密集性的地热系统模型，在该模型中，额外的有效传热将产生更快速、更可持续的热量从岩石转移到循环流体这种增加的传热也提高了闭环地热系统的经济性
马丁内斯说：“Wetrock更好，也更重要，但没有多少地方符合这些条件。”Sandiares研究人员对系统进行了几项可能的增强，例如用高导热材料对其进行加固马丁内斯说，他们认为把管子做得更大会更好Martinezaid说，研究人员发现，他们的模型可以通过将工具的横向拉伸强度设置为所有节段的总长度来近似于多叉或“蜘蛛”地热配置的效率
“我们询问了这一问题，‘钻探是否需要满足DOE 2035年的目标，以便为其他小系统提供稳定的电力？’”Vasylivsaid说“这个目标是每瓦时45美元。我们发现，要实现这个目标，就需要在热的、干燥的岩石中使用闭环系统，以避免过度压缩钻井成本。”
来源:
Materials provided by
DOE/Sandia National Laboratories.
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参考:
2024-01-20
2024-01-20
2024-01-20
2024-01-20
2024-01-20
