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模拟布鲁塞尔（比利时）三个含水层热能存储 (ATES) 系统之间的相互作用
摘要：浅层开环地热系统通过双抽水井和回注井在含水层中产生热和冷储备。布鲁塞尔市中心的三栋相邻建筑采用了这种含水层热能存储 (ATES) 系统。其中两栋建筑利用了由新生代砂岩组成的同一含水层，分别于 2014 年和 2017 年开始运营。Bult é 等人 (2021) 开发的先前水文地质模型表明，其中一个系统的热不平衡如何危及该上部含水层的热状态。在这里，研究并模拟了与位于古生代基岩深层含水层中的较新的第三个 ATES 系统的相互作用。在根据两个含水层的地下水流条件进行校准后，使用 3D 水文地质模型来模拟两个开发含水层中的三个地热装置的累积效应。模拟结果表明，尽管两个含水层之间的水力相互作用非常弱（如观察到的不同电位水头所示），但两个含水层之间通过隔水层进行热交换。幸运的是，这些热交换不足以对单个地热系统的效率产生重大影响。此外，这项研究清楚地表明，在下层含水层中增加第三个系统，在 10 月至 3 月期间平均加热功率为 286 kW，在 4 月至 9 月期间平均冷却功率相同，是有效的。
深层含水层的井下电磁加热用于可再生能源储存
摘要：电磁 (EM) 加热是一种将可再生能源（例如光伏太阳能和风能）储存到含水层的新兴方法。我们研究捕获的能量如何在六个月内提高原型深层含水层的温度，然后研究在连续六个月内可以回收储存的能量的程度。以恒定流速注入的水同时使用在 2.45 GHz 水自然共振频率下工作的高频电磁微波发射器加热。耦合的储层流和 EM 加热使用达西方程和能量平衡方程描述。后者包括一个考虑 EM 波传播和吸收的源项，使用麦克斯韦方程单独建模。这些方程通过 Galerkin 最小二乘有限元法进行数值求解。使用从受控实验室实验中获得的 EM 加热输入数据验证了该方法，然后将其应用于含水层。我们发现，经过六年的交替储存和回收，考虑到根据现场数据估算的实际热损失，注入能量的回收率高达 77%。即使热损失增加了两倍，在这种情况下，注入能量的回收率也高达 69%。这表明，井下电磁加热是一种非常有效的可再生能源储存方法，能够帮助解决其固有的间歇性问题。
深层含水层的井下电磁加热用于可再生能源储存
摘要：电磁 (EM) 加热是一种将可再生能源（例如光伏太阳能和风能）储存到含水层的新兴方法。我们研究捕获的能量如何在六个月内提高原型深层含水层的温度，然后研究在连续六个月内可以回收储存的能量的程度。以恒定流速注入的水同时使用在 2.45 GHz 水自然共振频率下工作的高频电磁微波发射器加热。耦合的储层流和 EM 加热使用达西方程和能量平衡方程描述。后者包括一个考虑 EM 波传播和吸收的源项，使用麦克斯韦方程单独建模。这些方程通过 Galerkin 最小二乘有限元法进行数值求解。使用从受控实验室实验中获得的 EM 加热输入数据验证了该方法，然后将其应用于含水层。我们发现，经过六年的交替储存和回收，考虑到根据现场数据估算的实际热损失，注入能量的回收率高达 77%。即使热损失增加了两倍，在这种情况下，注入能量的回收率也高达 69%。这表明，井下电磁加热是一种非常有效的可再生能源储存方法，能够帮助解决其固有的间歇性问题。
从硝酸盐和重金属污染含水层中分离的红杆菌菌株的基因组特征和普遍负选择
摘要 Rhodanobacter 菌种在受到酸、硝酸盐、金属放射性核素和其他重金属污染的橡树岭保留区 (ORR) 地下环境中占主导地位。为了揭示适应这些混合废物环境的基因组特征并指导遗传工具开发，我们对从 ORR 地点分离的八株 Rhodanobacter 菌株进行了全基因组测序。基因组大小范围为 3.9 至 4.2 Mb，包含 3,695 至 4,035 个蛋白质编码基因，GC 含量约为 67%。根据全长 16S rRNA 序列，七株菌株被归类为 R. denitricans，一株菌株 FW510-R12 被归类为 R. thiooxydans。根据基因注释，全基因组扩增率（泛/核心基因比率）最高的两个直系同源物簇（COG）是“复制、重组和修复”和“防御机制”。除NosZ中预测的蛋白质结构差异外，反硝化基因具有高度的DNA同源性。相反，重金属抗性基因多种多样，其中7％至34％位于基因组岛中，这些结果表明起源于水平基因转移。对四个菌株的甲基化模式分析揭示了独特的5mC甲基化基序。与类型菌株2APBS1相比，大多数直系同源物（78％）的非同义替换与同义替换之比（dN/dS）小于1，表明负选择普遍存在。总体而言，结果为水平基因转移和负选择在污染田间基因组适应中的重要作用提供了证据。罗丹诺杆菌菌株中复杂的限制-修饰系统基因和独特的甲基化基序表明其对基因操作具有潜在的抵抗力。
从硝酸盐和重金属污染含水层中分离的红杆菌菌株的基因组特征和普遍负选择
摘要 Rhodanobacter 菌种在受到酸、硝酸盐、金属放射性核素和其他重金属污染的橡树岭保留区 (ORR) 地下环境中占主导地位。为了揭示适应这些混合废物环境的基因组特征并指导遗传工具开发，我们对从 ORR 地点分离的八株 Rhodanobacter 菌株进行了全基因组测序。基因组大小范围为 3.9 至 4.2 Mb，包含 3,695 至 4,035 个蛋白质编码基因，GC 含量约为 67%。根据全长 16S rRNA 序列，七株菌株被归类为 R. denitricans，一株菌株 FW510-R12 被归类为 R. thiooxydans。根据基因注释，全基因组扩增率（泛/核心基因比率）最高的两个直系同源物簇（COG）是“复制、重组和修复”和“防御机制”。除NosZ中预测的蛋白质结构差异外，反硝化基因具有高度的DNA同源性。相反，重金属抗性基因多种多样，其中7％至34％位于基因组岛中，这些结果表明起源于水平基因转移。对四个菌株的甲基化模式分析揭示了独特的5mC甲基化基序。与类型菌株2APBS1相比，大多数直系同源物（78％）的非同义替换与同义替换之比（dN/dS）小于1，表明负选择普遍存在。总体而言，结果为水平基因转移和负选择在污染田间基因组适应中的重要作用提供了证据。罗丹诺杆菌菌株中复杂的限制-修饰系统基因和独特的甲基化基序表明其对基因操作具有潜在的抵抗力。
含水层热能储存系统之间的相互作用
摘要 含水层热能存储 (ATES) 是一种节能技术，通过在含水层中存储热水和冷水来为建筑物提供供暖和制冷。在对 ATES 需求量大的地区，ATES 的采用导致了含水层的拥堵问题。通过减少相同温度的井之间的距离，可以增加含水层中存储的热能回收量，同时保证单个系统的性能。虽然这种方法在实践中得到了实施，但对其如何影响回收效率和所需的泵送能量的理解仍然缺乏。在本研究中，量化了井位对单个系统性能的影响，并制定了规划和设计指南。结果表明，当将相同温度的井的热区组合在一起时，单个系统的热回收效率会提高，这是因为发生损失的热区表面积减少。发现存储量小且井筛长的系统热回收效率提高幅度最大。对于储存量为 250,000 立方米 / 年的中等规模系统，热采效率相对增加 12%，对于小型系统（50,000 立方米 / 年），热采效率相对增加 25%。根据热采效率增加与泵送能量增加之间的权衡，同温井之间的最佳距离为热半径的 0.5 倍。相反温度的井之间的距离必须大于热半径的三倍，以避免产生负面相互作用。
含水层热能储存（ATES）对环境的影响
含水层热能存储 (ATES) 是一种开环地热系统，允许在地下水中长期存储热能。它是一种有前途的环保能源生产技术，可以减少温室气体 (GHG) 排放。在文献中，很少有关于 ATES 系统在其整个生命周期内造成的温室气体排放的研究。因此，本研究提出了一种新颖的生命周期评估 (LCA) 回归模型，由于其参数结构，该模型可用于各种 ATES 配置。该模型是传统耗时的 LCA 的快速替代方案。结合蒙特卡罗模拟，它可以分析各种假设的 ATES 系统对环境的影响，从而对整个技术进行评估。与基于燃油和天然气的传统供暖系统相比，蒙特卡罗模拟的中值可节省高达 74% 的温室气体。与使用当今电力结构的冷却技术相比，ATES 可以节省高达约 59% 的温室气体排放，同时还具有经济竞争力。考虑到 2050 年的预计电力结构，第二个 LCA 回归模型带来的温室气体减排量高达 97%。我们的敏感性分析结果表明，在规划新系统时，应该优化哪些 ATES 设计参数。特别是，应该仔细考虑最重要的设计参数——运行时间冷却和热泵的性能系数 (COP)。
含水层的含水热储能系统利用未使用的能源，三菱重工业技术评论第58号（2021）
地下水位于我们脚下的大量地下水，被保留在一个地质地层中，称为含水和砾石等材料制成的含水层。与外部空气温度相比，地下水在冬季变暖，夏天凉爽。由于温度的差异，它作为热/冷来源具有很高的价值，但是这种能量未使用。在称为含水层热能储存（ATE）系统的空调系统中，含水层被使用，就好像它们是大热/冷储罐一样。使用离心泵，冷却操作期间产生的废热以及在含水层中存储在加热操作过程中的废物。这使前者可以在不同季节有效地用于供暖和后者进行冷却。三菱重工热系统有限公司开发了一种加热/冷却系统，该系统使用适合ATES系统的高效离心泵和能源管理优化控制系统。| 1。简介
FactSheet - 含水层热能存储（ATE）
对含水层热量储存（ATE）中技术的描述，在地下含水层中存储过多的热量，以便在以后恢复热量。热能被存储为温暖的地下水。地下水也被用作载热到地下的载体。因此，热能是通过从含水层从含水层从含水层从含水层中生产和注入地下水来存储和回收的。ATES系统的容量从0.33 MW到20 MW（Fleuchaus等人2018）。通常，ATES是季节性的。在夏季，通过热交换器转移到寒冷的地下水中，来自天然气或燃煤发电厂，太阳能或热电联产厂的过量热量被转移到寒冷的地下水中。由此产生的温暖地下水将热量运输到含热量的含水层中。在冬季，通过逆转生产和注入井的流量，将ATES运行相反的方向。现在，通过热交换器从温暖的地下水中回收了存储的热量，并用于加热目的，而所产生的冷地下水则在含水层中重新注射。通常，注入和生产井之间的距离在1000 m至2000 m之间（Stober and Bucher 2014）。含水层的深度也有所不同。在柏林，例如，在浅水含水层中，ATE的深度在30 m至60 m之间，而在Neuruppin中，它约为1700 m。在荷兰，大多数ATES系统在地下中使用20 m至150 m之间的含水层（Bloemendal和Hartog 2018）。过多热量与深度相对应，在不同温度下进行热量储藏。低温（LT）ate在30°C以下运行，通常位于浅含水层中，中等温度（MT）ates是指在30°C和50°C之间的温度范围和高温（HT）ATES在50°C和更高的温度（Lee 2013）下运行（Lee 2013）。与MT-和HT-ates相比，由于LT-ates的低温，热泵可将温度提高到加热相关建筑物（例如40°C）所需的水平。同时将提取的地下水冷却至5°C和8°C之间的温度。随后，将冷地下水重新注入冷井中。在夏季，可以使用寒冷井中的地下水有效冷却建筑物。由于热泵的冷却过程，该水被加热到14°C和18°C之间的温度范围。随后，加热的地下水是通过LT-ates的温暖井来存储的，以便冬季以后恢复。如果冷却在上一个冬季存储的低温地下水旁边不需要设施，则称为免费冷却。