Рассмотрены геологогидрогеотермические и экономические аспекты создания и эксплуатации системы геотермального теплоснабжения поселка Мостиска Львовской области. Приведены методика и результаты расчетов технических и экономических параметров данной системы. Определены условия, при которых использование геотермальной энергии для отопления и горячего водоснабжения в указанном районе является экономически целесообразным. Охарактеризованы возможные пути финансирования работ по созданию геотермального объекта. Доказано, что независимо от условий финансирования, практическое внедрение данной системы целесообразно при тарифе на теплоту свыше 23,9 долл. США за 1 МВт-час.

Приведены схемные решения при использовании тепловой энергии грунта в системах теплоснабжения. Указана целесообразность комплексного использования петротермальной и солнечной энергий в сочетании с теплонасосной установкой.

Приведены теплотехнические и термоэкономические методы совершенствования систем геотермального теплоснабжения. Выполнен анализ процессов и их термодинамической эффективности преобразования геотермальной энергии в тепловую и электрическую. Освещено направление создания топливно-геотермальных энергетических станций. Приведены усовершенствованые каскадные тепловые схемы теплонасосных установок и электроэнергетических станций.

Розроблено термоекономічні моделі розрахунку й оптимізації параметрів геотермальних систем теплопостачання. Досліджено гідравлічні режими двофазної течії рідини у вертикальних свердловинах за ерліфтного режиму. Удосконалено технологію циркуляції геотермальної рідини та трансформації геотермальної енергії у геотермальних циркуляційних системах шляхом введення в експлуатаційну свердловину легкокиплячої рідини із подальшою сепарацію та стисканням у компресорі, що забезпечує підвищення температурного потенціалу перетворення геотермальної енергії. Розроблено теплову схему гібридної паливно-геотермальної енергетичної станції. Обгрунтовано раціональні режими відпуску теплоти гібридної та комбінованої систем геотермального теплопостачання.

Представлено результати дослідження термодинамічних та економічних показників геотермальної циркуляційної системи теплопостачання з метою прогнозування найоптимальнішої та найефективнішої її роботи.

Вдосконалено математичну модель геотермальної циркуляційної системи теплопостачання для ексергоекономічного аналізу, пошуку оптимальних параметрів системи. Теоретично й експериментально обгрунтовано технічну ефективність ерліфтної експлуатації видобувних свердловин геотермальних циркуляційних систем теплопостачання на стадії зниження пластового тиску та дебіту геотермального теплоносія. Одержано витратні, гідродинамічні й енергетичні характеристики геотермальної циркуляційної системи теплопостачання за ерліфтної експлуатації. Розроблено методику багатокритеріальної техніко-економічної оптимізації геотермальної циркуляційної системи теплопостачання, що дозволяє визначити оптимальні технологічні та конструктивні параметри системи. Розроблено методику дослідження режимів відпуску теплоти комбінованої геотермальної циркуляційної системи теплопостачання з піковим догрівачем (котлом газовим) для визначення найбільш раціонального.

На основе метода малых отклонений предложена методика аналитического исследования влияния конструктивных параметров геотермальной циркуляционной системы теплоснабжения на электрическую мощность нагнетательного насоса.

Розроблено та запропоновано технологічну схему переведення системи енергопостачання с. Новий Калинів Львівської області на альтернативні джерела енергії. Основою даної технології є одержання електроенергії і теплоти з газонасиченої термальної води Пинянського некондиційного газового родовища для потреб споживачів.

По результатам анализа геолого-геотермических характеристик подземной гидросферы и расчетным данным получены результаты: количество добычных (ДС) и поглощающих скважин, диаметр их эксплуатационных колонн, ожидаемая производительность одной ДС, расчетный объем теплоэнергетических вод и нагрузки горячего водоснабжения.

Представлены схематические решения использования низкопотенциальной энергии в агропомышленном комплексе для сушки термолабильных материалов и теплохладоснабжения.

Представлено повітряно-конвективний метод обігріву теплиць з використанням геотермального джерела енергії. Наведено тепловий розрахунок та блок-схему опалення теплиць. Запропоновано реалізацію системи в с. Янтарне АР Крим.

Розглянуто варіанти структурних схем автономного теплозабезпечення житлових і виробничих об'єктів з використанням традиційних, когенераційних і геотермальних систем. Здійснено енергетичний і економічний аналіз ефективності функціонування систем теплозабезпечення різної конфігурації.

Повышение энергоэффективности тепловых насосов, использующих геотермальное тепло, в настоящее время является одним из важнейших вопросов для дальнейшего развития и внедрения технологий применения возобновляемых источников энергии в системах теплоснабжения. Это требует детального изучения гидродинамического взаимодействия всех элементов геотермальной системы, состоящей из теплового насоса и геотермального источника энергии. Представлена математическая модель сильно неравновесной термодинамической системы почва - энергетический колодец - тепловой насос, описывающая энергетическое взаимодействие между ее частями. Показано, что стационарное состояние рассматриваемой геотермальной системы характеризуется безразмерным параметром коэффициентов теплопроводности почвы и вторичной жидкости (рассола в энергетическом колодце). Дана физическая интерпретация полученных результатов.

Рассмотрены вопросы повышения энергоэффективности инженерных систем жилищно-коммунального хозяйства при получении и использовании геотепловой энергии за счет применения автоматизации технологических процессов. В результате исследований разработана функциональная схема автоматизации технологических процессов офисных помещений при получении и использовании геотепловой энергии в отопительный период для четырех циклов теплообмена.

Розглянуто перспективу вторинного використання глибинних видобувних нафтових і газових свердловин на вироблених родовищах вуглеводнів з метою створення на них геотермальних енергетичних видобувних та акумулювальних установок без буріння для цього спеціальних свердловин і, відповідно, заощадження коштів на виконання цих робіт, з огляду на їх високу вартість.

Проаналізовано існуючі методи теплоізоляції трубопроводів, визначено втрати температури по довжині нагрівального трубопроводу за оптимальної швидкості охолоджувальної рідини в трубопроводі.

Проведено чисельні дослідження нестаціонарного теплообміну в сезонному акумуляторі тепла геліосистеми з 9-ма грунтовими теплообмінниками в процесі періодичної, з добовим циклом, зарядки в літній період. Теплообмінник представлено у вигляді вертикального зонда з коаксіальним розташуванням труб. Математична модель сполученої роботи геліосистеми й грунтового акумулятора включає диференціальні рівняння, що описують умови приходу й перетворення сонячної енергії в геліоколекторі, а також теплообмін у грунтових теплообмінниках і в масиві грунту. Показано необхідність урахування взаємного впливу розмірів геліоколекторів і грунтового теплообмінника, а також можливість підвищення ефективності акумулятора при роботі із внутрішньою циркуляціїю теплоносія в умовах відсутності інсоляції. Запропоновано рекомендації з організації роботи теплообмінників акумулятора.

Проведено чисельні дослідження нестаціонарного теплообміну в сезонному акумуляторі тепла геліосистеми з дев'ятьма грунтовими теплообмінниками в процесі періодичної, з добовим циклом, зарядки в літній період. Теплообмінник представлено у вигляді вертикального зонда з коаксіальним розташуванням труб. Мета роботи - визначення раціональних параметрів структури кущового грунтового акумулятора і кількості зондів у кущі, їх довжини і кроку між ними і на основі математичної моделі високої точності. Математична модель сполученої роботи геліосистеми і грунтового акумулятора включає диференціальні рівняння, що описують умови поглинання і перетворення сонячної енергії в геліоколекторі, а також теплообмін в грунтових теплообмінниках і тривимірному масиві грунту. Показано необхідність врахування взаємного впливу розмірів геліоколекторів і грунтового теплообмінника, а також можливість підвищення ефективності акумулятора шляхом вибору раціонального кроку куща і кількості активних теплообмінників в заданій структурі. Висновки: запропоновано рекомендації щодо організації роботи теплообмінників акумулятора. При кущовому способі організації сезонного акумулятора найбільш ефективною структурою є п'ятизондова. Крок між зондами рекомендується брати таким, що дорівнює 4 м.

Згідно з прогнозом Всесвітнього комітету з питань світової енергетики у 2020 р. у розвинених країнах частка подачі опалення та гарячого водопостачання від використання відновлюваної енергії може досягати 75 %. Стратегія теплопостачання зосереджена на переході з традиційного спалювання органічного палива до використання енергоефективних технологій, включаючи геотермальних. Для України, за наявності дефіциту викопних копалин, низька ефективність старих опалювальних котельних, високий ступінь забруднення навколишнього середовища, надзвичайно релевантною та перспективною, є розробка теплової геотермальної енергії. Для цього є всі передумови: достатня ресурсна база, науковий потенціал, законодавство, що регулює розвиток геотермальних проектів, переваги для виробництва геотермальної енергії. Протягом періоду з 1998 по 2003 рр. в Інституті технічною теплофізики НАН України розроблено комплекс проектів, геотермальне теплопостачання в різних регіонах країни з різними геолого-геотермічними умовами, для різних встановлених потужностей, заснованих на свердловинах різних глибин (знову пробурених і відновлених). Згідно з висновком експертів як вітчизняних, так і іноземних проектів, були визнані технічно реалізованими, але економічно неконкурентоспроможними через низькі тарифи на теплоту та електроенергію окупного періода капітальних вкладень від 13 до 30 років. Проведено адаптацію економічних показників з умовами 2020 р. за цінами на матеріали, послуги, тарифи, зберігаючи всі технічні параметри на 4 проекти. 1. "Створення системи геотермального теплопостачання до м. Мостиська Львівської області, Україна та м. Перемишель, Республіка Польща". // розроблений в Інституті технічної теплофізики (ІТТФ) НАН України, разом із Local energy and hot water supply Co Ltd, Перемишель, Польша, 2003, 2. "Створення Монастирищенської геотермальної теплофікаційної установки". Розроблений в ІТТФ НАН України. 2001 [Звіт ІТТФ на тему "Екологічно чиста геотермальна енергетика України". 2001; 3. "Геотермальний технологічний комплекс у с. Янтарне (АР Крим)", розроблений в ІТТФ НАН України при співпраці з Houe & Olsen A/S Данія, Датським енергетичним агентством та датським агентством охорони навколишнього середовища. 2003; 4. "Техніко-економічне дослідження доцільності застосування теплових насосів в системах геотермального теплопостачання, що використовують термальні води Закарпатського регіону", розроблено в ІТТФ НАН України. 1998 р. Порівняльний аналіз показав, що в умовах 2020 р. розглянуті проекти можуть бути реалізовані з високими економічними перевагами. Для розвитку геотермальної енергії в Україні, зокрема, перш за все, широке впровадження геотермальних систем теплопостачання вимагає наявності розгорнутої інформації про геотермальні депозити, залученні сучасних технологій і найкращого міжнародного досвіду, достатнього фінансування як із державних, так і приватних інвесторів.

Створено науково-методичну базу для інженерних розрахунків основних технічних та експлуатаційних параметрів автономних систем теплопостачання і електрогенерації, у яких в якості джерела енергії використовується геотермальний потенціал, приурочений до вироблених нафтових і газових родовищ, в тому числі зосереджений в природному газі, розчиненому в термальній воді, а в якості технічних засобів для його освоєння – парк готових нафто- і газовидобувних та допоміжних свердловин. Обґрунтовано необхідність, доцільність і економічну ефективність використання залишкового енергетичного потенціалу вироблених нафтових і газових родовищ, зосередженого в супутньому цим родовищам геотермальному флюїді у вигляді як теплоти термальних вод, так і природного газу, розчиненого у них, з розробленням методу числових розрахунків цього комплексного потенціалу. Запропоновано нову математичну модель і виконано аналіз тепломасообмінних процесів при акумулюванні і видобуванні геотермальної енергії односвердловинною циркуляційною системою. Визначено залежність температури видобутого теплоносія від швидкості його циркуляції, здійснюваної за допомогою технологічного обладнання системи, та можливі добові дебіти кондиційної складової цього теплоносія. Оптимізовано технологічний процес виділення і використання для генерації електричної енергії газу, розчиненого в термальному флюїді, на вироблених нафтових і газових родовищах. Вперше для гідрогеологічних умов України розроблені три варіанти гібридної схеми геотермальних електростанцій на низькопотенційному газонасиченому теплоносії, характерному для геотермічного поля України, з приводом електрогенераторів як турбінами, що працюють на низькокиплячому робочому тілі, так і газопоршневими двигунами внутрішнього згоряння (ГПД), з одночасним корисним використанням теплоти відпрацьованого (вихлопного) газу ГПД в робочому контурі турбіни.