ecodagЮг России: экология, развитиеSouth of Russia: ecology, development1992-10982413-0958State Institute of Applied Ecology of the Republic of Dagestan10.18470/1992-1098-2025-4-16ecodag-3583Research ArticleГЕОЭКОЛОГИЯGEOECOLOGYСовременные тенденции использования низкопотенциальной тепловой энергии Земли в целях устойчивого развитияModern trends in the utilisation of low‐grade geothermal energy for sustainable developmenthttps://orcid.org/0009-0003-1971-3852ВолошинВ. Р.VoloshinV. R.

Валерий Р. Волошин

117997 г. Москва,  ул. Миклухо‐Маклая, д. 23. Тел. +79254144441 

Valeriy R. Voloshin

23 Miklukho‐Maklaya St, Moscow, 117997.

Tel. +79254144441 

voloshinvr@mgri.ruhttps://orcid.org/0009-0009-5105-4627БеловК. В.BelovK. V.

Константин В. Белов

Москва

Konstantin V. Belov

Moscow

https://orcid.org/0009-0000-6252-9880СоМин ОакSoMin Oak

Мин Оак Со

Москва

Moscow

https://orcid.org/0000-0002-2442-9050БоронинаЛ. В.BoroninaL. V.

Людмила В. Боронина

Москва

Lyudmila V. Boronina

Moscow

Российский государственный геологоразведочный университет имени Серго ОрджоникидзеSergo Ordzhonikidze Russian State University for Geological ProspectingРоссийский университет дружбы народов имени Патриса ЛумумбыPatrice Lumumba Peoples' Friendship University of Russia202530012026204167‐177Copyright © Волошин В.Р., Белов К.В., Со М., Боронина Л.В., 20262026Волошин В.Р., Белов К.В., Со М., Боронина Л.В.Voloshin V.R., Belov K.V., So M., Boronina L.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://ecodag.elpub.ru/ugro/article/view/3583

Цель: рассмотреть современные тенденции в области использования низкопотенциальной тепловой энергии Земли посредством геотермальных теплонасосных систем (ГТСТ), обобщить их преимущества, проблемы и перспективы внедрения в России. В статье приведён анализ принципов работы и конструктивных решений геотермальных систем, рассмотрены критерии эффективности, термодинамические основы, а также геоэкологические риски и преимущества их эксплуатации. Показано, что использование ГТСТ способствует снижению выбросов парниковых газов, уменьшению эффекта «теплового острова» в городах и улучшению качества атмосферного воздуха. Особое внимание уделено вопросам нормативного регулирования, технологическим барьерам и методам минимизации геоэкологических рисков при проектировании систем. Отмечена высокая энергоэффективность и экологическая устойчивость технологии, при этом указаны факторы, ограничивающие её широкое внедрение в России.

Геотермальные теплонасосные системы являются ключевым элементом устойчивой энергетической трансформации, способствуя декарбонизации, оптимизации теплового баланса и формированию экологически безопасной городской среды. Необходима разработка национальных стандартов, стимулирующих мер и интеграция ГТСТ в гибридные энергетические комплексы.

To review current trends in the use of low‐grade geothermal energy of the Earth through geothermal heat pump systems (GHPS), summarising their advantages, challenges and implementation prospects in Russia.

The article analyses the principles and structural designs of geothermal systems, performance criteria, thermodynamic aspects and environmental risks. It demonstrates that the use of GHPS reduces greenhouse gas emissions, mitigates the urban heat island effect and improves air quality. Particular attention is paid to regulatory issues, technical barriers and strategies for minimising geoecological risks during system design. The technology’s high energy efficiency and environmental sustainability are highlighted, along with key factors constraining its large‐scale adoption in Russia.

Geothermal heat pump systems are a cornerstone of sustainable energy transition, promoting decarbonisation, optimisation of heat balance and the creation of environmentally safe urban environments. Developing national standards, incentives and integrating GHPS into hybrid energy systems are considered necessary.

Геотермальные теплонасосные системынизкопотенциальная энергиявозобновляемые источникиэнергоэффективностьустойчивое развитиетепловой насосэкологическая безопасностьGeothermal heat pump systemslow‐grade energyrenewable energyenergy efficiencysustainable developmentheat pumpenvironmental safetyReferencesШулюпин А.Н., Варламова Н.Н. Современные тенденции в освоении геотермальных ресурсов // Георесурсы. 2020. Т. 22. N 4. С. 113–122. DOI: 10.18599/grs.2020.4.113‐122Shulyupin A.N., Varlamova N.N. Modern trends in the development of geothermal resources. Georesursy, 2020, vol. 22, no. 4, pp. 113–122. (In Russian) https://doi.org/10.18599/grs.2020.4.113‐122Lund J.W., Boyd T.L., Freeston D.H. Direct utilization of geothermal energy 2020 worldwide review // Geothermics. 2021. V. 90. Article id: 101971. https://doi.org/10.1016/j.geothermics.2020.101971Lund J.W., Boyd T.L., Freeston D.H. Direct utilization of geothermal energy 2020 worldwide review. Geothermics, 2021, vol. 90, article id: 101971. https://doi.org/10.1016/j.geothermics.2020.101971Psomas A., Bariamis G., Rouillard J., Stein U., Roy S., Study of the impacts of pressures on groundwater in Europe: Analysis of groundwater associated aquatic ecosystems (GWAAEs) and groundwater dependent terrestrial ecosystems (GWDTEs), 2021.Psomas A., Bariamis G., Rouillard J., Stein U., Roy S. Study of the impacts of pressures on groundwater in Europe: Analysis of GWAAEs and GWDTEs. 2021.Бутузов В.А. Обзор российских геотермальных теплонасосных технологий // Энергетик. 2022. N 2. С. 40–44. http://dx.doi.org/10.34831/EP.2022.80.96.009Butuzov V.A. Review of Russian geothermal heat pump technologies. Energetik, 2022, nо. 2, pp. 40–44. (In Russian) http://dx.doi.org/10.34831/EP.2022.80.96.009Дадацкий А.В., Космовский П.Ю. Тепловой насос. Принцип работы теплового насоса // Традиции, современные проблемы и перспективы развития строительства : Сборник научных статей, Гродно, 23–24 мая 2019 года. Гродно: Гродненский государственный университет имени Янки Купалы, 2019. С. 172–174.Dadatsky A.V., Kosmovsky P.Yu. [Heat pump: principle of operation]. In: Traditsii, sovremennye problemy i perspektivy razvitiya stroitel'stva: Sbornik nauchnykh statey, Grodno, 23–24 maya 2019 goda. [Traditions, Modern Problems and Prospects for Construction Development of Construction: Collection of Scientific Articles, Grodno, May 23–24, 2019]. Grodno, Yanka Kupala Grodno State University Publ., 2019, pp. 172–174. (In Russian)Cantor A., Owen D., Harter D., Nylen G., Kiparsky M. Navigating groundwater‐surface water interactions under the Sustainable Groundwater Management Act, Center for Law, Energy & the Environment, UC Berkley School of Law, Berkley, CA. 2018.Cantor A., Owen D., Harter D., Nylen G., Kiparsky M. Navigating groundwater‐surface water interactions under the Sustainable Groundwater Management Act. UC Berkeley School of Law, 2018.Волошин В.Р., Белов К.В. Модельные исследования эффективности использования грунтовых вод как низкопотенциальных источников энергии // Proceedings of Higher Educational Establishments: Geology and Exploration. 2024. V. 66(3). P. 88–99. https://doi.org/10.32454/0016‐7762‐2024‐66‐3‐88‐99Voloshin V.R., Belov K.V. Model studies of the efficiency of groundwater use as a low‐potential energy source. Proceedings of Higher Educational Establishments: Geology and Exploration, 2024, vol. 66, no. 3, pp. 88–99. https://doi.org/10.32454/0016‐7762‐2024‐66‐3‐88‐99Liu G. Study on Heat Transfer Model of Capillary Exchanger in Subway Source Heat Pump System // Renewable Energy. 2020. V. 150. P. 1074–1088. DOI: 10.1016/j.renene.2019.10.112Liu G. et al. Study on heat transfer model of capillary exchanger in subway source heat pump system. Renewable Energy, 2020, vol. 150, pp. 1074–1088. DOI: 10.1016/j.renene.2019.10.112Ильина Т.Н. Возобновляемые и вторичные источники энергии инженерных систем при эксплуатации и реконструкции зданий и сооружений // Вестник евразийской науки. 2023. Т. 15. N 4. Article id: 39SAVN423.Ilyina T.N., Savvin N.Yu., Averkova O.A., Logachev K.I. Renewable and secondary energy sources of engineering systems during the operation and reconstruction of buildings and structures. Vestnik Evraziiskoi nauki [Eurasian Science Bulletin]. 2023, vol. 13, no. 4, article id: 39SAVN423. (In Russian)Han J., Cui M., Chen J., Lv W. Analysis of Thermal Performance and Economy of Ground Source Heat Pump System: a Case Study of the Large Building // Geothermics. 2021. V. 89. Article id: 101929. DOI: 10.1016/j.geothermics.2020.101929Han J., Cui M., Chen J., Lv W. Analysis of thermal performance and economy of ground source heat pump system: A case study of a large building. Geothermics, 2021, vol. 89, p. 101929. DOI: 10.1016/j.geothermics.2020.101929Васильев Г.П. Применение ГТСТ в России // Энергия: экономика, техника, экология. 2009. N 7. С. 22–29.Vasiliev G.P. Application of GHPS in Russia. Ehnergiya: ehkonomika, tekhnika, ehkologiya [Energy: Economics, Technology, Ecology]. 2009, no. 7, pp. 22–29. (In Russian)Васильев Г.П. Теплохладоснабжение зданий и сооружений с использованием низкопотенциальной тепловой энергии поверхностных слоев Земли. Москва: Издательский дом "Граница", 2006. 173 с.Vasiliev G.P. Teplokhladosnabzhenie zdanii i sooruzhenii s ispol'zovaniem nizkopotentsial'noi teplovoi energii poverkhnostnykh sloev Zemli [Heating and cooling of buildings using low‐grade thermal energy of surface soil layers]. Moscow, Granitsa Publ., 2006, 173 p. (In Russian)Васильев Г.П. Использование низкопотенциальной тепловой энергии грунта поверхностных слоев Земли для теплохладоснабжения здания // Теплоэнергетика. 1994. N 2. С. 31–35.Vasiliev G.P. The use of low‐potential thermal energy of soil surface layers for building heating and cooling. Teploenergetika [Thermal Engineering]. 1994, no. 2, pp. 31–35. (In Russian)ГОСТ 34346.2‐2017 Тепловые насосы с водой в качестве источника тепла. Испытания и оценка рабочих характеристик. Часть 2. М.: Стандартинформ, 2018.GOST 34346.2‐2017 Teplovye nasosy s vodoi v kachestve istochnika tepla. Ispytaniya i otsenka rabochikh kharakteristik. Chast' 2 [GOST 34346.2–2017. Water‐source heat pumps. Testing and rating for performance. Part 2]. Moscow, Standartinform Publ., 2018. (In Russian)Дадацкий А.В., Космовский П.Ю. Тепловой насос. Принцип работы теплового насоса // Традиции, современные проблемы и перспективы развития строительства: Сборник научных статей, Гродно, 23–24 мая 2019 года / Редколлегия: А.Р. Волик и др.. Гродно: Гродненский государственный университет имени Янки Купалы, 2019. С. 172–174.Dadatsky A.V., Kosmovsky P.Yu. Heat pump: principle of operation. In: Traditsii, sovremennye problemy i perspektivy razvitiya stroitel'stva [Traditions, Modern Problems and Prospects for Construction Development]. 2019, no. 1, pp. 172–174. (In Russian)СП 25.13330.2012 Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах. Актуализированная редакция СНиП 2.02.04–88. М.: Минрегион России, 2012.SP 25.13330.2012 Osnovaniya i fundamenty na vechnomerzlykh gruntakh. Aktualizirovannaya redaktsiya SNIP 2.02.04–88 [SP 25.13330.2012. Bases and foundations on permafrost soils. Updated version of SNiP 2.02.04–88]. Moscow, Minregion Rossii Publ., 2012. (In Russian)Ржесик К.А., Осокин В.В., Карнаух В.В. Хладотеплотехника: инновации и достижения : Монография, посвященная 55‐летию со дня основания кафедры холодильной и торговой техники имени В.В. Осокина. Донецк: ФГБОУ ВО «Донецкий национальный университет экономики и торговли имени Михаила Туган‐Барановского», 2024. 536 с.Rzhesik K.A., Osokin V.V., Karnaukh V.V. et al. Khladoteplotekhnika: innovatsii i dostizheniia [Refrigeration and Thermal Engineering: Innovations and Achievements]. Donetsk, DonNUET Publ., 2024, 536 p. (In Russian)Lund J.W., Toth A.N. Direct utilization of geothermal energy: 2020 worldwide review // Proc. World Geothermal Congress, Reykjavik, Iceland, 2020, 39 p.Lund J.W., Toth A.N. Direct utilization of geothermal energy: 2020 worldwide review. Proc. World Geothermal Congress, Reykjavik, Iceland, 2020, 39 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.