Источник фото — thebarentsobserver.com
Одним из последствий таяния вечной мерзлоты стало повреждение зданий, расположенных на теряющем прочность грунте. Так, изменение морфологии почвы в Альпах привело к деформации фундамента Рифуджио Казати – четырехэтажного здания, которое используется альпинистами в качестве места для отдыха. Чтобы решить эту проблему, ученые разработали «охладители» на солнечных батареях, которые используют солнечную энергию для замораживания грунта и охлаждения помещений. Процесс охлаждения состоит из нескольких этапов: солнечная батарея генерирует энергию, за счет чего тепловой насос качает воду и охлаждает фреон (хладагент, использующийся в холодильниках), который отбирает тепло у грунта. При этом в ясный день избыточная энергия запасается в аккумуляторах, чтобы быть израсходованной в облачную погоду.
Правда, массовое внедрение «охладителей» затруднено высокой стоимостью аккумуляторов. Выходом может стать использование тепловых насосов, работающих с разной частотой в зависимости от объема энергии, вырабатываемой с помощью солнечной батареи. Такую нагрузку называют адаптивной: в яркий день насос работает на полную мощность, тогда как в пасмурный, когда энергия генерируется в меньшем объеме, – с меньшей загрузкой. Однако до недавних пор оставалось неясным, какие установки выгоднее использовать в северных регионах: на аккумуляторах или с насосами, работающими с разной частотой.
Ученые из МГТУ им. Н.Э. Баумана и Северного (Арктического) университета им. М.В. Ломоносова подсчитали разницу в стоимости использования двух типов установок, собрав для этого метеорологические данные в северной Норвегии (с временным разрешением в один час) и сопоставив погодные условия с качеством работы устройств. Расчеты показали, что адаптивные системы снизили стоимость охлаждения на 44%, сохранив качество промерзания почвы. При этом замена одного теплового насоса высокой мощности на несколько маломощных увеличила продолжительность работы охладительной системы на 30–35%: устройство работало в более широком диапазоне освещенности, что улучшило качество промерзания почвы.
«В дальнейшем мы планируем построить установку для стабилизации береговых обрывов и создать для Арктики технологию строительства на легких фундаментах. Поскольку мы сильно уменьшили слой грунта, который оттаивает в течение теплового сезона, появилась возможность отказаться от свай, а значит, ускорить и удешевить строительство на вечной мерзлоте», — цитирует Российский научный фонд руководителя проекта, кандидата технических наук Егора Локтионова.
Процессы растепления грунтов вечной мерзлоты влияют на состояние жилищной инфраструктуры, отмечал Кирилл Бычков, первый заместитель председателя Правительства Якутии, на сессии «Сохранить планету. Роль Дальнего Востока», которая прошла 11 сентября 2023 г. в рамках Восточного экономического форума. Бычков отнес отслеживание этих процессов к числу ключевых приоритетов Правительства Якутии в сфере экологии, наряду с созданием специальных программ для реки Лена и сохранением биоразнообразия в регионе.
