Геотермалните електроцентрали са чудесна алтернатива на традиционните методи за генериране на енергия. Геотермална енергия и методи за нейното производство Предимства и недостатъци на геотермална енергия

Геотермалните електроцентрали в Русия са обещаващ възобновяем източник. Русия има богати геотермални ресурси с високи и ниски температури и прави добри крачки в тази посока. Концепцията за опазване на околната среда може да помогне да се демонстрират предимствата на алтернативите за възобновяема енергия.

В Русия геотермалните изследвания са проведени през 53г научни центровеи по-високи образователни институцииразположен в различни градовеи в различни отдели: Академия на науките, Министерства на образованието, природни ресурси, гориво и енергия. Такава работа се извършва в някои регионални научни центрове, като Москва, Санкт Петербург, Архангелск, Махачкала, Геленджик, Поволжието (Ярославъл, Казан, Самара), Урал (Уфа, Екатеринбург, Перм, Оренбург), Сибир ( Новосибирск, Тюмен, Томск, Иркутск, Якутск), Далечния изток (Хабаровск, Владивосток, Южно-Сахалинск, Петропавловск на Камчатка).

В тези центрове се извършват теоретични, приложни, регионални изследвания и се създават специални инструменти.

Използване на геотермална енергия

Геотермалните електроцентрали в Русия се използват главно за топлоснабдяване и отопление на няколко града и селищав Северен Кавказ и Камчатка с общо население от 500 хиляди души. Освен това в някои региони на страната се използва дълбока топлина за оранжерии. с обща площ 465 хиляди м 2. Най-активно хидротермалните ресурси се използват в Краснодарския край, Дагестан и Камчатка. Приблизително половината от добитите ресурси се използват за отопление на жилища и промишлени помещения, една трета - за отопление на оранжерии и само около 13% - за промишлени процеси.

Освен това термалните води се използват в около 150 спа центъра и 40 завода за бутилиране на минерална вода. Количеството електроенергия, произведена от геотермални електроцентрали в Русия, нараства в сравнение със света, но остава изключително малко.

Делът е едва 0,01 на сто от общото производство на електроенергия в страната.

Най-перспективното направление за използване на нискотемпературни геотермални ресурси е използването на термопомпи. Този метод е оптимален за много региони на Русия - в европейската част на Русия и Урал. Засега се правят първите стъпки в тази посока.

Електричеството се произвежда в някои електроцентрали (GeoES) само в Камчатка и Курилските острови. В момента в Камчатка работят три станции:

Паужетская ГеоЕЦ (12 MW), Верхне-Мутновская (12 MW) и Мутновская ГеоЕЦ (50 MW).

Pauzhetskaya GeoPP вътре

На островите Кунашир работят две малки ГеоТЕЦ - Менделеевская ГеоТЕЦ, Итуруп - "Океанская" с инсталирана мощност съответно 7,4 MW и 2,6 MW.

Геотермалните електроцентрали в Русия са на последно място в света по обем.в Исландияпредставлява повече от 25% от електроенергията, произведена по този метод.

Менделеевска геотермална електроцентрала в Кунашир

Итуруп - "Океан"

Русия разполага със значителни геотермални ресурси и потенциалът е много по-голям от сегашната ситуация.

Този ресурс далеч не е достатъчно развит в страната. В бившия Съветски съюз проучвателните дейности за минерали, нефт и газ бяха добре подкрепени. Такава обширна дейност обаче не е насочена към изследване на геотермални резервоари, дори като следствие от подхода: геотермалните води не се считат за енергийни ресурси. Но все пак резултатите от пробиването на хиляди „сухи кладенци“ (разговорно в петролната индустрия) носят вторични ползи за геотермалните изследвания. Тези изоставени кладенци, които са били по време на проучването на петролната индустрия, са по-евтини да бъдат раздадени за нови цели.

Предимства и проблеми при използването на геотермални ресурси

Ползите за околната среда от използването на възобновяеми енергийни източници като геотермална са признати. Съществуват обаче сериозни пречки пред развитието на възобновяемите ресурси, които възпрепятстват развитието. Подробните геоложки проучвания и скъпите сондажи на геотермални кладенци представляват големи финансови разходи, свързани със значителни геоложки и технически рискове.

Използването на възобновяеми енергийни източници, включително геотермални ресурси, също има предимства.

  • Първо, използването на местни енергийни ресурси може да намали зависимостта от внос или необходимостта от изграждане на нови производствени мощности за снабдяване с топлина на промишлени или жилищни зони с топла вода.
  • Второ, замяната на конвенционалните горива с чиста енергия носи значителни ползи за околната среда и общественото здраве и има свързаните с това спестявания.
  • Трето, мярката за спестяване на енергия е свързана с ефективността. Системите за централно отопление са често срещани в руските градски центрове и трябва да бъдат модернизирани и превключени към възобновяеми енергийни източници със своите собствени предимства. Това е особено важно с икономическа точкаОт гледна точка остарелите топлофикационни системи не са икономични и инженерният живот вече е изтекъл.

Геотермалните електроцентрали в Русия са „по-чисти“ в сравнение с използваните изкопаеми горива. Международната конвенция по изменение на климата и програмите на Европейската общност предвиждат насърчаване на възобновяемите енергийни източници. Въпреки това, няма специфични правни разпоредби относно проучването и производството на геотермални води във всички страни. Това отчасти се дължи на факта, че водите се регулират в съответствие със законите за водните ресурси, минералите в съответствие със законите за енергията.

геотермална енергияне се прилага за определени части от законодателството и затруднява решаването на различни методи за експлоатация и използване на геотермална енергия.

Геотермална енергия и устойчивост

Индустриалното развитие през последните два века донесе много иновации на човешката цивилизация и доведе до експлоатацията на природните ресурси с тревожна скорост. От 70-те години на миналия век сериозни предупреждения за „ограничения на растежа“ обикалят света с голям ефект: ресурсът на експлоатация, надпреварата във въоръжаването, разточителното потребление пропиляха тези ресурси с ускорени темпове, заедно с експоненциалния растеж на световното население. Цялата тази лудост се нуждае от повече енергия.

Най-разточителното и безперспективно е безотговорността на човек поради навика да харчи ограничени и бързо изчерпващи се енергийни ресурси от въглища, нефт и газ. Тази безотговорна дейност е химическа индустрияза производство на пластмаси, синтетични влакна, строителни материали, бои, лакове, фармацевтични и козметични продукти, пестициди и много други органични химикали.

Но най-катастрофалният ефект от използването на изкопаеми горива е равновесието на биосферата и климата до такава степен, че ще засегне необратимо нашето житейски избор: Разрастване на пустини, киселинни дъждове, които унищожават плодородната земя, отравят реки, езера и подземни води, развалят питейната вода за нарастващото световно население - и най-лошото от всичко - по-чести метеорологични явления, привличане на ледници, унищожаване на ски курорти, топене на ледници, свлачища, по-силни бури, наводнения на гъсто населени крайбрежни райони и острови, като по този начин застрашават хората и редки видове флора и фауна в резултат на миграции.

Загуба на плодородна земя и културно наследствосе дължи на добива на неумолимо растящи изкопаеми горива, емисии в атмосферата, причиняващи глобално затопляне.

Пътят към чиста, устойчива енергия, която запазва ресурсите и привежда биосферата и климата в естествен баланс, е свързан с използването на геотермални електроцентрали в Русия.

Учените разбират необходимостта от намаляване на изгарянето на изкопаеми горива отвъд целите на Протокола от Киото, за да се забави глобалното затопляне на земната атмосфера.

Тази енергия принадлежи към алтернативните източници. В днешно време все по-често се споменава за възможностите за получаване на ресурси, които планетата ни дава. Можем да кажем, че живеем в ерата на модата на възобновяемата енергия. Създават се много технически решения, планове, теории в тази област.

Тя е дълбоко в недрата на земята и има свойствата на обновяване, с други думи е безкрайна. Класическите ресурси, според учените, започват да се изчерпват, нефтът, въглищата, газът ще свършат.

Геотермална електроцентрала Nesjavellir, Исландия

Следователно човек може постепенно да се подготви за приемане на нови алтернативни методи за производство на енергия. Под земната кора има мощно ядро. Температурата му варира от 3000 до 6000 градуса. Движението на литосферните плочи демонстрира огромната си сила. Проявява се под формата на вулканично разпръскване на магма. В дълбините се случва радиоактивно разпадане, което понякога предизвиква подобни природни бедствия.


Обикновено магмата нагрява повърхността, без да излиза извън нея. Така се получават гейзери или топли водни басейни. По този начин физическите процеси могат да се използват за правилните цели за човечеството.

Видове източници на геотермална енергия

Обикновено се разделя на два вида: хидротермална и петротермална енергия. Първият се формира от топли източници, а вторият тип е температурната разлика на повърхността и в дълбините на земята. Казано със собствени думи, хидротермалния извор се състои от пара и гореща вода, докато петротермалният извор е скрит дълбоко под земята.


Карта на потенциала за развитие на геотермалната енергия в света

За нефтотермалната енергия е необходимо да се пробият два кладенеца, единият да се напълни с вода, след което ще настъпи реещ процес, който ще излезе на повърхността. Има три класа геотермални зони:

  • Геотермални - разположени в близост до континенталните плочи. Температурен градиент над 80C/km. Като пример, италианската община Лардерело. Има електроцентрала
  • Полутермален - температура 40 - 80 С/км. Това са естествени водоносни хоризонти, състоящи се от натрошени скали. На някои места във Франция сградите се отопляват по този начин.
  • Нормално - наклон под 40 С/км. Представянето на такива области е най-често срещано


Те са отличен източник за консумация. Те са в скалата, на определена дълбочина. Нека разгледаме по-подробно класификацията:

  • Епитермален - температура от 50 до 90 s
  • Мезотермален - 100 - 120 s
  • Хипотермални - повече от 200 s

Тези видове са съставени от химичен състав. В зависимост от това водата може да се използва за различни цели. Например, в производството на електроенергия, топлоснабдяване (термични трасета), суровинна база.

Видео: Геотермална енергия

Процес на подаване на топлина

Температурата на водата е 50 -60 градуса, което е оптимално за отопление и топлоснабдяване на жилищен район. Необходимостта от отоплителни системи зависи от географското местоположение и климатични условия. И хората постоянно се нуждаят от нуждите от топла вода. За този процес се изграждат GTS (геотермални термални станции).


Ако за класическото производство на топлинна енергия се използва котелна централа, която консумира твърдо или газово гориво, тогава в това производство се използва източник на гейзер. Техническият процес е много прост, същите комуникации, топлинни трасета и оборудване. Достатъчно е да пробиете кладенец, да го почистите от газовете, след това да го изпратите в котелното с помпи, където ще се поддържа температурният график, след което ще влезе в отоплителната мрежа.


Основната разлика е, че няма нужда да използвате котел за гориво. Това значително намалява разходите за топлинна енергия. През зимата абонатите получават отопление и топла вода, а през лятото само топла вода.

Производство на електроенергия

Горещите извори, гейзерите са основните компоненти в производството на електроенергия. За това се използват няколко схеми, изграждат се специални електроцентрали. GTS устройство:

  • Резервоар за БГВ
  • помпа
  • Газов сепаратор
  • Пароотделител
  • генерираща турбина
  • Кондензатор
  • бустер помпа
  • Резервоар - охладител



Както можете да видите, основният елемент на веригата е преобразувател на пара. Това дава възможност за получаване на пречистена пара, тъй като съдържа киселини, които разрушават турбинното оборудване. Има възможност за ползване смесена схемав технологичния цикъл, тоест в процеса участват вода и пара. Течността преминава през целия етап на пречистване от газове, както и пара.

Схема с двоичен източник

Работният компонент е течност с ниска точка на кипене. Термалната вода също участва в производството на електроенергия и служи като вторична суровина.


С негова помощ се образува нискокипяща изходна пара. GTS с такъв цикъл на работа могат да бъдат напълно автоматизирани и не изискват присъствието на обслужващ персонал. По-мощните станции използват схема с две вериги. Този тип електроцентрала позволява достигане на мощност от 10 MW. Структура с двойна верига:

  • парогенератор
  • Турбина
  • Кондензатор
  • Ежектор
  • Захранваща помпа
  • Икономайзер
  • Изпарител

Практическа употреба

Огромните запаси от източници са в пъти по-големи от годишното потребление на енергия. Но само малка част се използва от човечеството. Строежът на гарите датира от 1916г. В Италия е създадена първата ГеоТЕЦ с мощност 7,5 MW. Индустрията се развива активно в страни като: САЩ, Исландия, Япония, Филипините, Италия.

В ход е активно проучване на потенциални находища и по-удобни методи за добив. Производственият капацитет расте от година на година. Ако вземем предвид икономическия показател, тогава цената на такава индустрия е равна на топлоелектрическите централи, работещи с въглища. Исландия покрива почти изцяло комуналния и жилищен фонд с GT източник. 80% от домовете използват топла вода от кладенци за отопление. Експерти от САЩ твърдят, че при правилно развитие ГеоТЕЦ-овете могат да произвеждат 30 пъти повече от годишното потребление. Ако говорим за потенциала, тогава 39 страни по света ще могат да се осигурят напълно с електроенергия, ако използват недрата на земята на 100 процента.

Намира се на дълбочина 4 км:




Япония се намира в уникална географска зона, свързана с движението на магмата. Земетресения и вулканични изригвания се случват през цялото време. С такива естествени процеси правителството прилага различни разработки. Създадени са 21 съоръжения с обща мощност 540 MW. Провеждат се експерименти за извличане на топлина от вулкани.

Плюсове и минуси на GE

Както бе споменато по-рано, GE се използва в различни области. Има определени предимства и недостатъци. Нека поговорим за ползите:

  • Безкрайност на ресурсите
  • Независимост от времето, климата и времето
  • Универсалност на приложение
  • Природосъобразен
  • Ниска цена
  • Осигурява енергийна независимост на държавата
  • Компактност на гаровото оборудване

Първият фактор е най-основният, той насърчава да се изучава такава индустрия, тъй като алтернативата на петрола е доста актуална. Негативните промени на петролния пазар изострят световната икономическа криза. По време на работа на инсталациите външната среда не се замърсява, за разлика от други. А самият цикъл не изисква зависимост от ресурси и транспортирането му до GTS. Комплексът се осигурява сам и не зависи от другите. Това е огромен плюс за страни с ниско ниво на минерали. Разбира се, има и отрицателни страни, запознайте се с тях:

  • Високите разходи за разработване и изграждане на станции
  • Химическият състав изисква изхвърляне. Трябва да се дренира обратно в недрата или океана
  • Емисии на сероводород

Емисиите на вредни газове са много незначителни и не са сравними с други индустрии. Оборудването ви позволява ефективно да го премахнете. Отпадъците се изхвърлят в земята, където кладенците са оборудвани със специални циментови рамки. Тази техника елиминира възможността за замърсяване на подземните води. Скъпите разработки са склонни да намаляват с напредването на подобрението им. Всички недостатъци са внимателно проучени, работи се за отстраняването им.

Допълнителен потенциал

Натрупаната база от знания и практика се превръща в основа за бъдещи постижения. Рано е да се говори за пълна замяна на традиционните резерви, тъй като топлинните зони и методите за добив на енергийни ресурси не са напълно проучени. За още бързо развитиеповече внимание, необходими са финансови инвестиции.


Докато обществото се запознава с възможностите, то бавно върви напред. Според експертни оценки само 1% от електроенергията в света се произвежда от този фонд. Възможно е да бъдат разработени цялостни програми за развитие на индустрията на световно ниво, да бъдат разработени механизми и средства за постигане на целите. Енергията на недрата е в състояние да реши екологичния проблем, тъй като всяка година има повече вредни емисии в атмосферата, океаните са замърсени, озоновият слой е по-тънък. За бързото и динамично развитие на индустрията е необходимо да се премахнат основните пречки, тогава в много страни тя ще се превърне в стратегически трамплин, способен да диктува условията на пазара и да повиши нивото на конкурентоспособност.

Ресурсите на нашата планета не са безкрайни. Използвайки естествените въглеводороди като основен източник на енергия, човечеството рискува в един прекрасен момент да открие, че е изчерпано и е стигнало до световна кризаконсумация на обичайни стоки. 20-ти век е време на мащабни промени в областта на енергетиката. Учени и икономисти в различни странисериозно се замисли за нови методи за получаване и възобновяеми източници на електроенергия и топлина. Най-голям напредък е постигнат в областта на ядрените изследвания, но интересни идеиотносно ползотворното използване на други природни явления. Учените отдавна знаят, че нашата планета е гореща отвътре. За да се възползват от дълбоко установената топлина, са създадени геотермални електроцентрали. Все още няма много от тях в света, но може би след време ще бъдат повече. Какви са техните перспективи, не са ли опасни и може ли да се разчита на висок дял на газотурбинните централи в общото количество произведена енергия?

Първи стъпки

В дръзкото търсене на нови източници на енергия учените обмисляха много възможности. Изследвани са възможностите за овладяване на енергията на приливите и отливите на Световния океан, трансформацията на слънчевата светлина. Спомниха си и за старите вятърни мелници, като ги снабдиха с генератори вместо каменни воденични камъни. Голям интерес представляват геотермалните електроцентрали, способни да генерират енергия от топлината на долните горещи слоеве на земната кора.

В средата на 60-те години СССР не изпитваше недостиг на ресурси, но захранването на националната икономика все пак остави много да се желае. Причината за изоставането от индустриализираните страни в тази област не е липсата на въглища, нефт или мазут. Огромни разстоянияот Брест до Сахалин доставката на енергия беше трудна, стана много скъпа. Съветските учени и инженери предложиха най-смелите решения на този проблем и някои от тях бяха приложени.

През 1966 г. в Камчатка започва работа геотермалната електроцентрала Паужецкая. Мощността му възлизаше на доста скромна цифра от 5 мегавата, но това беше напълно достатъчно за захранване на близките населени места (селищата Озерновски, Шумной, Паужетка, селата на Уст-Болшеретски район) и индустриални предприятия, предимно рибоконсервни предприятия. Станцията беше експериментална и днес можем спокойно да кажем, че експериментът е успешен. Като източници на топлина се използват вулканите Камбални и Кошелев. Преобразуването е извършено от два турбогенераторни блока, първоначално 2,5 MW всеки. Четвърт век по-късно инсталираната мощност е увеличена до 11 MW. Старото оборудване изчерпа напълно своя ресурс едва през 2009 г., след което беше извършена пълна реконструкция, която включваше полагане на допълнителни тръбопроводи за охлаждаща течност. Опитът от успешната експлоатация подтикна енергетиците да изградят други геотермални електроцентрали. Днес в Русия има пет от тях.

Как работи

Първоначални данни: в дълбините на земната кора има топлина. Тя трябва да се преобразува в енергия, например електрическа. Как да го направя? Принципът на работа на геотермалната електроцентрала е доста прост. Водата се изпомпва под земята през специален кладенец, наречен входен или инжекционен кладенец (на английски инжекция, т.е. „инжекция“). За да се определи подходящата дълбочина е необходимо геоложко проучване. В близост до слоевете, нагрети от магма, в крайна сметка трябва да се образува подземен течащ басейн, който играе ролята на топлообменник. Водата се нагрява силно и се превръща в пара, която се подава през друг кладенец (работен или производствен) към лопатките на турбината, свързани с оста на генератора. На пръв поглед всичко изглежда много просто, но на практика геотермалните централи са много по-сложни и имат различни функциипроекти поради оперативни проблеми.

Предимства на геотермалната енергия

Този метод за получаване на енергия има неоспорими предимства. Първо, геотермалните електроцентрали не изискват гориво, чиито запаси са ограничени. На второ място, експлоатационните разходи се свеждат до разходите за технически регулирана работа по планираната подмяна на компоненти и поддръжка на технологичния процес. Срокът за изплащане на инвестициите е няколко години. Трето, такива станции могат условно да се считат за екологични. Има обаче остри моменти в този параграф, но за тях по-късно. Четвърто, не е необходима допълнителна енергия за технологични нужди, помпите и другите приемници на енергия се захранват от добитите ресурси. Пето, инсталацията, в допълнение към предназначението си, може да обезсолява водите на Световния океан, на чиито брегове обикновено се изграждат геотермални електроцентрали. Има плюсове и минуси обаче и в този случай.

недостатъци

На снимките всичко изглежда страхотно. Корпусите и инсталациите са естетически издържани, над тях не се издига черен дим, а само бяла пара. Не всичко обаче е толкова перфектно, колкото изглежда. Ако геотермалните централи са разположени в близост до населени места, жителите на околността се дразнят от шума, произвеждан от предприятията. Но това е само видимата (или по-скоро звуковата) част от проблема. При пробиването на дълбоки кладенци никога не можеш да предвидиш какво точно ще излезе от тях. Това може да бъде токсичен газ, минерални води (не винаги лечебни) или дори нефт. Разбира се, ако геолозите се натъкнат на слой от минерали, това е дори добре, но подобно откритие може напълно да промени обичайния начин на живот на местните жители, така че регионалните власти са изключително неохотни да дадат разрешение дори за провеждане на изследвания. Като цяло е доста трудно да се избере място за GTPP, тъй като в резултат на работата му може да възникне дупка. Условията вътре в земната кора се променят и ако източникът на топлина загуби топлинния си потенциал с течение на времето, разходите за строителство ще бъдат напразни.

Как да изберем седалка

Въпреки многобройните рискове, геотермални централи се строят в различни страни. Всеки метод за получаване на енергия има предимства и недостатъци. Въпросът е доколко са достъпни другите ресурси. Все пак енергийната независимост е една от основите на държавния суверенитет. Една страна може да няма минерални ресурси, но може да има много вулкани, като Исландия например.

Трябва да се има предвид, че наличието на геоложки активни зони е задължително условие за развитието на геотермалната енергийна индустрия. Но когато се взема решение за изграждането на такова съоръжение, е необходимо да се вземат предвид въпросите за сигурността, следователно, като правило, геотермалните електроцентрали не се изграждат в гъсто населени райони.

Следващия важен момент- наличие на условия за охлаждане на работната течност (вода). Океан или морски бряг е доста подходящ като място за GTPP.

Камчатка

Русия е богата на всякакви природни ресурси, но това не означава, че не е необходимо да се отнасяме внимателно към тях. В Русия се изграждат геотермални електроцентрали, при това през последните десетилетия все по-активно. Те частично задоволяват нуждите от енергийни доставки в отдалечените райони на Камчатка и Курилите. В допълнение към вече споменатата Паужецкая ГТЕС, в Камчатка (1999 г.) е пусната в експлоатация 12-мегаватова Верхне-Мутновска ГТЕС. Много по-мощен от своята геотермална електроцентрала Mutnovskaya (80 MW), разположена близо до същия вулкан. Заедно те осигуряват повече от една трета от енергията, консумирана от региона.

Курили

Сахалинският регион също е подходящ за изграждане на геотермални енергийни предприятия. Тук има две от тях: Mendeleevskaya и Okeanskaya GTES.

Менделеевската ГТЕС е предназначена да реши проблема с електрозахранването на остров Кунашир, на който се намира градското селище Южно-Курилск. Името на станцията не беше в чест на великия руски химик: това е името на островния вулкан. Строителството започва през 1993 г., девет години по-късно предприятието е пуснато в експлоатация. Първоначално мощността беше 1,8 MW, но след модернизацията и пускането на следващите две степени достигна пет.

На Курилските острови, на остров Итуруп, през същата 1993 г. е положен друг GTPP, който се нарича "Oceanskaya". Започна работа през 2006 г., а година по-късно достигна проектната си мощност от 2,5 MW.

Световен опит

Руските учени и инженери станаха пионери в много клонове на приложната наука, но геотермалните електроцентрали все още бяха изобретени в чужбина. Първият в света GTPP (250 kW) е италиански, започва работа през 1904 г., турбината му се върти от пара, идваща от естествен източник. Преди това подобни явления са били използвани само за медицински и спа цели.

В момента позицията на Русия в областта на използването на геотермална топлина също не може да се нарече напреднала: незначителен процент от електроенергията, генерирана в страната, идва от пет станции. Повечето голямо значениетези алтернативни източници са за икономиката на Филипините: те представляват един киловат от всеки пет, произведени в републиката. Други страни са напреднали, включително Мексико, Индонезия и Съединените щати.

В ОНД

Нивото на развитие на геотермалната енергия се влияе в по-голяма степен не от технологичния „напредък“ на дадена страна, а от осъзнаването на нейното ръководство за спешната нужда от алтернативни източници. Разбира се, има и „ноу-хау“ относно методите за справяне с котления камък в топлообменниците, методите за управление на генератори и други електрически части на системата, но цялата тази методология отдавна е известна на специалистите. През последните години много постсъветски републики проявиха голям интерес към изграждането на ГеоТЕЦ. В Таджикистан се проучват районите, които са геотермалното богатство на страната, в Армения (регион Сюник) е в ход изграждането на 25-мегаватова станция Jermahbyur, а в Казахстан се провеждат съответните проучвания. Горещите извори в района на Брест станаха обект на интерес за беларуските геолози: те започнаха пробно сондиране на двукилометровия кладенец Вичулковская. Като цяло геоенергията вероятно има бъдеще.

С топлината на Земята обаче трябва да се борави внимателно. Този природен ресурс също е ограничен.

Всяка година добивът на въглеводородно гориво става все по-сложен: "горните" запаси са практически изчерпани, а пробиването на дълбоки кладенци изисква не само нови технологии, но и значителни финансови инвестиции. Съответно поскъпва и електроенергията, защото се получава основно чрез преработка на въглеводородни горива.

В допълнение, проблемът с опазването на околната среда от отрицателното въздействие на индустрията набира скорост. по-голяма стойност. И вече е очевидно: запазвайки традиционните методи за получаване на енергия (с помощта на въглеводородно гориво), човечеството върви към енергийна криза, съчетана с екологична катастрофа.

Ето защо технологиите, които позволяват получаването на топлина и електричество от възобновяеми източници, придобиват такова значение. Тези технологии включват и геотермална енергия, която прави възможно получаването на електрическа и/или топлинна енергия, използвайки топлината, съдържаща се в земните недра.

Какво представляват източниците на геотермална енергия

Колкото по-дълбоко в земята, толкова по-топло. Това е аксиома, известна на всички. Недрата на земята съдържат океани от топлина, които човек може да използва, без да нарушава екологията на околната среда. Съвременни технологиипозволяват ефективно използване на геотермална енергия, директно (топлинна енергия) или преобразувана в електрическа енергия (геотермална електроцентрала).

Геотермалните източници на енергия се делят на два вида: петротермални и хидротермални. Петротермалната енергия се основава на използването на разликата в температурите на почвата на повърхността и в дълбочина, докато хидротермалната енергия използва повишената температура на подземните води.

Сухите високотемпературни скали са по-често срещани от източниците на гореща вода, но тяхната експлоатация с цел получаване на енергия е свързана с определени трудности: необходимо е да се изпомпва вода в скалите и след това да се отделя топлина от водата, прегрята при висока температура скали. Хидротермалните извори незабавно „доставят“ прегрята вода, от която може да се вземе топлина.

Друг вариант за получаване на топлинна енергия е извличането на нискотемпературна топлина на малка дълбочина (термопомпи). Принципът на работа на термопомпата е същият като този на промишлените инсталации, работещи в топлинни зони, единствената разлика е, че като топлоносител в този тип оборудване се използва специален хладилен агент с ниска точка на кипене, което го прави възможно да се получи топлинна енергия чрез преразпределение на нискотемпературна топлина.

С помощта на термопомпи можете да получите енергия за отопление на малки къщи, вили. Такива устройства практически не се използват за промишлено производство на топлинна енергия (относително ниските температури предотвратяват промишлената употреба), но те се доказаха добре при организирането на автономно захранване на частни къщи, особено на места, където е трудно да се инсталират електропроводи. В същото време за ефективна работаза термопомпа е достатъчна температура на земята или подпочвените води (в зависимост от вида на използваното оборудване) от около + 8 ° C, т.е. малка дълбочина е достатъчна за инсталиране на външна верига (дълбочината рядко надвишава 4 m) .

Видът енергия, получена от геотермален източник, зависи от неговата температура: топлината от ниско- и среднотемпературни източници се използва главно за осигуряване на топла вода (включително топлоснабдяване), а топлината от високотемпературни източници се използва за производство на електричество. Също така е възможно да се използва топлината от високотемпературни източници за едновременно производство на електричество и топла вода. Геотермалните електроцентрали използват главно хидротермални източници - температурата на водата в топлинните зони може значително да надвиши точката на кипене на водата (в някои случаи прегряването достига 400 ° C - поради повишено налягане в дълбините), което прави производството на електроенергия много ефективно.

Плюсове и минуси на геотермалната енергия

Геотермалните енергийни източници са от голям интерес преди всичко поради факта, че те са възобновяеми ресурси, тоест практически неизчерпаеми. Но въглеводородното гориво, което в момента е основният източник за получаване на различни видове енергия, е невъзобновяем ресурс и според прогнозите е много ограничен. Освен това получаването на геотермална енергия е много по-екологично от традиционните методи, базирани на въглеводородни горива.

Ако сравним геотермалната енергия с други алтернативни видове производство на енергия, тогава и тук има предимства. Така че геотермалната енергия не зависи от външни условия, не се влияе от температурата на околната среда, времето на деня, сезона и т.н. В същото време вятърната, слънчевата и водната енергия, както и геотермалната енергия, работеща с възобновяеми и неизчерпаеми енергийни източници, са много зависими от околната среда. Например, ефективността на слънчевите станции е в пряка зависимост от нивото на слънчева светлина на земята, което зависи не само от географската ширина, но и от времето на деня и сезона, като разликата е много, много значителна. Същото и с другите видове. алтернативна енергия. Но ефективността на геотермалната електроцентрала зависи единствено от температурата на топлинния източник и остава непроменена, независимо от времето на годината и времето навън.

Предимствата включват високата ефективност на геотермалните станции. Например, когато се използва геотермална енергия за генериране на топлина, ефективността е по-голяма от 1.

Един от основните недостатъци при получаването на енергия от хидротермални източници е необходимостта от изпомпване на отпадъчни (охладени) води в подземни хоризонти, което намалява ефективността на геотермалната електроцентрала и увеличава експлоатационните разходи. Изпускането на тази вода в приповърхностни и повърхностни води е изключено, тъй като съдържа голямо количество токсични вещества.

Също така, недостатъците включват ограничен брой използваеми термични зони. От гледна точка на получаване на евтина енергия, хидротермалните находища са от особен интерес, при които прегрятата вода и / или пара са достатъчно близо до повърхността (дълбокото сондиране на кладенци за достигане на топлинната зона значително увеличава оперативните разходи и увеличава разходите за получената енергия). Такива депозити не са много. Въпреки това активно се изследват нови находища, откриват се нови термални зони и количеството енергия, получена от геотермални източници, непрекъснато нараства. В някои страни хидротермалната енергия представлява до 30% от цялата енергия (например Филипините, Исландия). Русия също има редица експлоатирани термални зони и техният брой нараства.

Перспективи за геотермална енергия

Трудно е да се очаква, че промишлената геотермална енергия ще може да замени сегашните традиционни енергийни източници, дори само поради ограничените топлинни зони, трудностите при дълбоките сондажи и т.н. Освен това навсякъде по света има и други алтернативни видове енергия. Геотермалната енергия обаче заема и ще продължава да заема значително място в начините за получаване на енергия. различен вид(електрически и/или термични).

В същото време има много повече перспективи за геотермална енергия, основана на преразпределението на топлина от нискотемпературни източници. Този тип геотермална енергия не изисква топлинни зони с прегрята вода, пара или суха скала. Термопомпите стават все по-модерни и активно се монтират в строителството на модерни вили и така наречените „активни“ къщи (къщи с автономни източници на енергия). Съдейки по съвременните тенденции, геотермалната енергия ще продължи активно да се развива в "малки" форми - за автономно захранване на отделни къщи или домакинства, наред с вятърната и слънчевата енергия.

София Варган

Сред алтернативните източници значително място заема геотермалната енергия – тя се използва по един или друг начин в около 80 страни по света. В повечето случаи това се случва на ниво изграждане на оранжерии, басейни, използване като терапевтично средство или отопление.

В няколко страни - включително САЩ, Исландия, Италия, Япония и други - са построени и работят електроцентрали.

Геотермалната енергия най-общо се разделя на два вида - петротермална и хидротермална. Първият тип използва горещо скали. Второто са подпочвените води.

Ако съберете всички данни по темата в една диаграма, ще откриете, че в 99% от случаите се използва топлината на скалите, а само в 1% от геотермалната енергия се извлича от подпочвените води.

петротермална енергия

В момента светът доста широко използва топлината на земните недра и това е предимно енергията на плитки кладенци – до 1 км. За да се осигури електричество, топлина или топла вода, се монтират топлообменници в дупки, които работят с течности с ниска точка на кипене (например фреон).

Сега използването на сондажен топлообменник е най-много по рационален начинизвличане на топлина. Изглежда така: охлаждащата течност циркулира в затворена верига. Нагретият се издига по концентрично спуснатата тръба, отдава топлината си, след което охладен се подава в корпуса с помощта на помпа.

Използването на енергията на земните недра се основава на природен феномен- С приближаването към ядрото на Земята температурата на земната кора и мантията се повишава. На ниво 2-3 км от повърхността на планетата тя достига повече от 100 °C, като средно се повишава с 20 °C с всеки следващ километър. На дълбочина 100 км температурата вече достига 1300-1500 ºС.

хидротермална енергия

Водата, циркулираща на голяма дълбочина, се нагрява до значителни стойности. В сеизмично активни райони той се издига на повърхността през пукнатини в земната кора, докато в спокойни райони може да бъде отстранен с помощта на сондажи.

Принципът на действие е същият: нагрятата вода се издига нагоре в кладенеца, отделя топлина и се връща надолу по втората тръба. Цикълът е практически безкраен и възобновяем, докато има топлина в недрата на земята.

В някои сеизмично активни региони горещите води са толкова близо до повърхността, че можете да видите от първа ръка как работи геотермалната енергия. Снимка на околностите на вулкана Крафла (Исландия) показва гейзери, които предават пара за работещата там GeoTPP.

Основни характеристики на геотермалната енергия

Вниманието към алтернативните източници се дължи на факта, че запасите от нефт и газ на планетата не са безкрайни и постепенно се изчерпват. Освен това те не се предлагат навсякъде и много държави зависят от доставки от други региони. Сред другите важни фактори е отрицателното въздействие на ядрената и горивната енергия върху околната среда и дивата природа.

Голямото предимство на GE е неговата възобновяемост и гъвкавост: възможността да се използва за водоснабдяване и топлоснабдяване, или за производство на електричество, или за трите цели едновременно.

Но основното е геотермалната енергия, чиито плюсове и минуси зависят не толкова от района, колкото от портфейла на клиента.

Предимства и недостатъци на GE

Сред предимствата на този вид енергия са следните:

  • възобновяема е и практически неизчерпаема;
  • независимо от времето на деня, сезона, времето;
  • универсален - с негова помощ е възможно да се осигури водоснабдяване и топлоснабдяване, както и електричество;
  • източниците на геотермална енергия не замърсяват околната среда;
  • не предизвиква парников ефект;
  • станциите не заемат много място.

Има обаче и недостатъци:

  • геотермалната енергия не се счита за напълно безвредна поради емисиите на пара, които могат да съдържат сероводород, радон и други вредни примеси;
  • когато се използва вода от дълбоки хоризонти, има въпрос за нейното обезвреждане след употреба - поради химичния състав такава вода трябва да бъде източена или обратно в дълбоките слоеве, или в океана;
  • изграждането на станцията е сравнително скъпо - това увеличава цената на енергията като резултат.

Приложения

Днес геотермалните ресурси се използват в селското стопанство, градинарството, аква и термалната култура, промишлеността, жилищното строителство и комуналните услуги. В няколко страни са построени големи комплекси за осигуряване на населението с електричество. Разработката на нови системи продължава.

Селско стопанство и градинарство

Най-често използването на геотермална енергия в селското стопанство се свежда до отопление и поливане на оранжерии, парници, водни и хидрокултурни инсталации. Подобен подход се използва в няколко държави - Кения, Израел, Мексико, Гърция, Гватемала и Теда.

Подземните източници се използват за поливане на полета, затопляне на почвата, поддържане на постоянна температура и влажност в оранжерия или оранжерия.

Промишленост и жилищно-комунални услуги

През ноември 2014 г. в Кения заработи най-голямата геотермална електроцентрала в света към момента. Вторият по големина се намира в Исландия - това е Hellisheidy, който взема топлина от източници в близост до вулкана Hengidl.

Други страни, използващи геотермална енергия в индустриален мащаб: САЩ, Филипините, Русия, Япония, Коста Рика, Турция, Нова Зеландия и др.

Има четири основни схеми за производство на енергия в ГеоТЕЦ:

  • директно, когато парата се изпраща през тръби към турбини, свързани с електрически генератори;
  • индиректен, подобен на предишния във всичко, с изключение на това, че преди да влезе в тръбите, парата се почиства от газове;
  • бинарен - като работна топлина не се използва вода или пара, а друга течност с ниска точка на кипене;
  • смесен - подобен на права линия, но след кондензация неразтворените газове се отстраняват от водата.

През 2009 г. екип от изследователи, търсещи експлоатируеми геотермални ресурси, достигна разтопена магма на дълбочина само 2,1 км. Такова попадение в магма е много рядко, това е едва вторият известен случай (предишният се случи на Хаваите през 2007 г.).

Въпреки че тръбата, свързана с магмата, никога не е била свързана с близката геотермална електроцентрала Krafla, учените са получили много обещаващи резултати. Досега всички работещи станции са вземали топлина индиректно, от земни скали или от подземни води.

Частния сектор

Една от най-обещаващите области е частният сектор, за който геотермалната енергия е реална алтернатива на автономното отопление на газ. Най-сериозната пречка тук е сравнително евтината експлоатация на високата първоначална цена на оборудването, която е много по-висока от цената на инсталиране на "традиционно" отопление.

MuoviTech, Geodynamics Ltd, Vaillant, Viessmann, Nibe предлагат своите разработки за частния сектор.

Държави, които използват топлината на планетата

Безспорен лидер в използването на георесурси са САЩ - през 2012 г. производството на енергия в тази страна е достигнало 16,792 милиона мегаватчаса. През същата година общият капацитет на всички геотермални станции в САЩ достига 3386 MW.

Геотермалните електроцентрали в Съединените щати са разположени в щатите Калифорния, Невада, Юта, Хавай, Орегон, Айдахо, Ню Мексико, Аляска и Уайоминг. Най-голямата група фабрики се нарича "Гейзери" и се намира близо до Сан Франциско.

Освен САЩ в челната десетка (към 2013 г.) влизат още Филипините, Индонезия, Италия, Нова Зеландия, Мексико, Исландия, Япония, Кения и Турция. В същото време в Исландия източниците на геотермална енергия осигуряват 30% от общото търсене на страната, във Филипините - 27%, а в САЩ - под 1%.

Потенциални ресурси

Работните станции са само началото, индустрията тепърва започва да се развива. Проучванията в тази посока продължават: повече от 70 страни проучват потенциални находища, 60 страни са усвоили промишленото използване на HE.

Сеизмично активните райони изглеждат обещаващи (както се вижда от примера на Исландия) - щата Калифорния в САЩ, Нова Зеландия, Япония, страните от Централна Америка, Филипините, Исландия, Коста Рика, Турция, Кения. Тези страни имат потенциално печеливши непроучени находища.

В Русия това са Ставрополската територия и Дагестан, остров Сахалин и Курилските острови, Камчатка. В Беларус има определен потенциал в южната част на страната, обхващащ градовете Светлогорск, Гомел, Речица, Калинковичи и Октябрски.

В Украйна перспективни са Закарпатската, Николаевската, Одеската и Херсонската области.

Доста обещаващ е полуостров Крим, особено след като повечето отенергията, която консумира, се внася отвън.