Geotermalne elektrane izvrsna su alternativa tradicionalnim metodama proizvodnje energije. Geotermalna energija i načini njezine proizvodnje Prednosti i nedostaci geotermalne energije

Geotermalne elektrane u Rusiji su obećavajući obnovljivi izvor energije. Rusija ima bogate geotermalne izvore s visokim i niskim temperaturama i čini dobre korake u tom smjeru. Koncept zaštite okoliša može pomoći u demonstriranju prednosti alternativa obnovljivoj energiji.

U Rusiji su geotermalna istraživanja provedena u 53 znanstvenih centara i viši obrazovne ustanove smješten u različitim gradovima iu različitim odjelima: Akademija znanosti, Ministarstva obrazovanja, prirodni resursi, goriva i energije. Takav se rad provodi u nekim regionalnim znanstvenim centrima, kao što su Moskva, Sankt Peterburg, Arhangelsk, Mahačkala, Gelendžik, Povolžja (Jaroslavlj, Kazan, Samara), Ural (Ufa, Jekaterinburg, Perm, Orenburg), Sibir ( Novosibirsk, Tjumenj, Tomsk, Irkutsk, Jakutsk), Daleki istok (Habarovsk, Vladivostok, Južno-Sahalinsk, Petropavlovsk na Kamčatki).

U tim centrima provode se teorijska, primijenjena, regionalna istraživanja, a izrađuju se i posebni alati.

Korištenje geotermalne energije

Geotermalne elektrane u Rusiji se uglavnom koriste za opskrbu toplinom i grijanje nekoliko gradova i naselja na sjevernom Kavkazu i Kamčatki s ukupnom populacijom od 500 tisuća ljudi. Osim toga, u nekim regijama zemlje duboka toplina se koristi za staklenike. s ukupnom površinom 465 tisuća m 2. Najaktivniji hidrotermalni resursi koriste se u Krasnodarskom kraju, Dagestanu i Kamčatki. Otprilike polovica izvađenih resursa koristi se za grijanje stambenih i industrijskih prostora, trećina - za grijanje staklenika, a samo oko 13% - za industrijske procese.

Osim toga, termalne vode koriste se u oko 150 toplica i 40 punionica mineralne vode. Količina električne energije koju proizvode geotermalne elektrane u Rusiji raste u usporedbi sa svijetom, ali je i dalje iznimno mala.

Udio je samo 0,01 posto ukupne proizvodnje električne energije u zemlji.

Najperspektivniji smjer za korištenje niskotemperaturnih geotermalnih resursa je korištenje dizalica topline. Ova metoda je optimalna za mnoge regije Rusije - u europskom dijelu Rusije i Urala. Za sada se prave prvi koraci u tom smjeru.

Električna energija se proizvodi u nekim elektranama (GeoES) samo na Kamčatki i Kurilskom otočju. Trenutno na Kamčatki rade tri stanice:

Pauzhetskaya GeoPP (12 MW), Verkhne-Mutnovskaya (12 MW) i Mutnovskaya GeoPP (50 MW).

Pauzhetskaya GeoPP unutra

Dvije male Geoelektrane rade na otočju Kunashir - Mendeleevskaya GeoTPP, Iturup - "Okeanskaya" s instaliranim kapacitetom od 7,4 MW odnosno 2,6 MW.

Geotermalne elektrane u Rusiji po volumenu su na posljednjem mjestu u svijetu.na Islandučini više od 25% električne energije proizvedene ovom metodom.

Geotermalna elektrana Mendeleev u Kunashiru

Iturup - "Ocean"

Rusija ima značajne geotermalne izvore i potencijal je puno veći od trenutne situacije.

Ovaj resurs je daleko od adekvatno razvijen u zemlji. U bivšem Sovjetskom Savezu, istraživanje minerala, nafte i plina bilo je dobro podržano. No, tako opsežna aktivnost nije usmjerena na proučavanje geotermalnih ležišta, čak ni kao posljedica pristupa: geotermalne vode nisu smatrane energetskim resursima. Ali ipak, rezultati bušenja tisuća "suhih bušotina" (kolokvijalno u naftnoj industriji) donose sekundarne koristi geotermalnim istraživanjima. Ove napuštene bušotine, koje su bile tijekom istraživanja naftne industrije, jeftinije je dati za nove namjene.

Prednosti i problemi korištenja geotermalnih izvora

Ekološke prednosti korištenja obnovljivih izvora energije kao što je geotermalna su prepoznate. Međutim, postoje ozbiljne prepreke razvoju obnovljivih resursa koje koče razvoj. Detaljna geološka istraživanja i skupo bušenje geotermalnih bušotina veliki su financijski izdatak povezan sa značajnim geološkim i tehničkim rizicima.

Korištenje obnovljivih izvora energije, uključujući geotermalne resurse, također ima prednosti.

Prvo, korištenje lokalnih izvora energije može smanjiti ovisnost o uvozu ili potrebu za izgradnjom novih proizvodnih kapaciteta za opskrbu toplinom industrijskih ili stambenih toplovodnih područja.
Drugo, zamjena konvencionalnih goriva čistom energijom donosi značajne koristi za okoliš i javno zdravlje te ima povezane uštede.
Treće, mjera uštede energije povezana je s učinkovitošću. Sustavi daljinskog grijanja uobičajeni su u ruskim urbanim središtima i potrebno ih je nadograditi i prebaciti na obnovljive izvore energije s vlastitim prednostima. Ovo je posebno važno sa ekonomska točka gledano, zastarjeli sustavi daljinskog grijanja nisu ekonomični i inženjerski vijek je već istekao.

Geotermalne elektrane u Rusiji su "čišće" u usporedbi s korištenim fosilnim gorivima. Međunarodna konvencija o promjeni klime i programi Europske zajednice predviđaju promicanje obnovljivih izvora energije. Međutim, ne postoje posebni pravni propisi koji se odnose na istraživanje i proizvodnju geotermalnih voda u svim zemljama. Djelomično je to zbog činjenice da se vode reguliraju prema zakonima o vodnim resursima, a minerali prema energetskim zakonima.

geotermalna energija ne odnosi se na pojedine dijelove zakonodavstva i otežava rješavanje različitih načina eksploatacije i korištenja geotermalne energije.

Geotermalna energija i održivost

Industrijski razvoj u posljednja dva stoljeća donio je mnoge inovacije ljudskoj civilizaciji i doveo do iskorištavanja prirodnih resursa alarmantnom brzinom. Od 1970-ih ozbiljna upozorenja o "granicama rasta" obišla su svijet s velikim učinkom: resursi eksploatacije, utrka u naoružanju, rasipnička potrošnja rasipali su te resurse ubrzanim tempom, zajedno s eksponencijalnim rastom svjetskog stanovništva. . Sve ovo ludilo treba više energije.

Najrasipnija i najneperspektivnija je neodgovornost osobe zbog navike trošenja ograničenih i brzo iscrpljujućih energetskih resursa ugljena, nafte i plina. Ova neodgovorna aktivnost je kemijska industrija za proizvodnju plastike, sintetičkih vlakana, građevinskih materijala, boja, lakova, farmaceutskih i kozmetičkih proizvoda, pesticida i mnogih drugih organskih kemikalija.

Ali najkatastrofalniji učinak korištenja fosilnih goriva je ravnoteža biosfere i klime do te mjere da će nepovratno utjecati na naše životni izbor: rast pustinje, kisele kiše koje uništavaju plodnu zemlju, truju rijeke, jezera i podzemne vode, kvare pitku vodu za rastuću svjetsku populaciju - i što je najgore - sve češće vremenske nepogode, povlačenje ledenjaka, uništavanje skijališta, topljenje ledenjaka, klizišta, sve ozbiljnije oluje, plavljenje gusto naseljenih obalnih područja i otoka, čime se ugrožavaju ljudi i rijetke vrste flore i faune kao posljedica migracija.

Gubitak plodne zemlje i kulturna baština je zbog ekstrakcije neumitno rastućih fosilnih goriva, emisija u atmosferu, uzrokujući globalno zatopljenje.

Put do čiste, održive energije koja čuva resurse i dovodi biosferu i klimu u prirodnu ravnotežu povezan je s korištenjem geotermalnih elektrana u Rusiji.

Znanstvenici razumiju potrebu za smanjenjem spaljivanja fosilnih goriva iznad ciljeva Protokola iz Kyota kako bi se usporilo globalno zagrijavanje Zemljine atmosfere.

Ova energija spada u alternativne izvore. Danas se sve češće spominju mogućnosti dobivanja resursa koje nam planet daje. Možemo reći da živimo u eri mode za obnovljivu energiju. Stvaraju se brojna tehnička rješenja, planovi, teorije na ovom području.

Duboko je u utrobi zemlje i ima svojstvo obnavljanja, drugim riječima beskrajno je. Klasičnih resursa, prema znanstvenicima, počinje nestajati, nestat će nafte, ugljena, plina.

Geotermalna elektrana Nesjavellir, Island

Stoga se postupno može pripremiti za usvajanje novih alternativnih metoda proizvodnje energije. Ispod zemljine kore nalazi se moćna jezgra. Njegova temperatura kreće se od 3000 do 6000 stupnjeva. Kretanje litosfernih ploča pokazuje svoju ogromnu moć. Manifestira se u obliku vulkanskog prskanja magme. U dubinama dolazi do radioaktivnog raspada, što ponekad uzrokuje takve prirodne katastrofe.

Obično magma zagrijava površinu bez da izađe izvan nje. Tako se dobivaju gejziri ili topli bazeni vode. Na taj način se fizički procesi mogu koristiti u prave svrhe za čovječanstvo.

Vrste geotermalnih izvora energije

Obično se dijeli na dvije vrste: hidrotermalna i petrotermalna energija. Prvi nastaje zbog toplih izvora, a drugi tip je temperaturna razlika na površini i u dubini zemlje. Rečeno vlastitim riječima, hidrotermalni izvor sastoji se od pare i tople vode, dok je petrotermalni izvor skriven duboko pod zemljom.

Karta potencijala razvoja geotermalne energije u svijetu

Za petrotermalnu energiju potrebno je izbušiti dvije bušotine, jednu napuniti vodom, nakon čega će doći do procesa uzdizanja, koji će izaći na površinu. Postoje tri klase geotermalnih područja:

Geotermalna - nalazi se u blizini kontinentalnih ploča. Temperaturni gradijent preko 80C/km. Kao primjer, talijanska komuna Larderello. Postoji elektrana
Polutermalno - temperatura 40 - 80 C/km. To su prirodni vodonosnici, koji se sastoje od zdrobljenih stijena. U nekim mjestima u Francuskoj zgrade se griju na ovaj način.
Normalno - uspon manji od 40 C/km. Zastupljenost takvih područja je najčešća

Izvrstan su izvor za konzumaciju. Nalaze se u stijeni, na određenoj dubini. Pogledajmo pobliže klasifikaciju:

Epitermalno - temperatura od 50 do 90 s
Mezotermalno - 100 - 120 s
Hipotermalno - više od 200 s

Ove vrste se sastoje od kemijski sastav. Ovisno o tome, voda se može koristiti u razne svrhe. Na primjer, u proizvodnji električne energije, opskrbi toplinom (toplinske rute), bazi sirovina.

Video: Geotermalna energija

Proces opskrbe toplinom

Temperatura vode je 50-60 stupnjeva, što je optimalno za grijanje i toplu opskrbu stambenog prostora. Potreba za sustavima grijanja ovisi o geografskom položaju i klimatskim uvjetima. I ljudi stalno trebaju potrebe za opskrbom toplom vodom. Za ovaj proces se grade GTS (geotermalne toplinske stanice).

Ako se za klasičnu proizvodnju toplinske energije koristi kotlovnica koja koristi kruto ili plinovito gorivo, tada se u ovoj proizvodnji koristi gejzirski izvor. Tehnički proces je vrlo jednostavan, iste komunikacije, toplinske rute i oprema. Dovoljno je izbušiti bunar, očistiti ga od plinova, zatim ga poslati u kotlovnicu s pumpama, gdje će se održavati temperaturni raspored, a zatim će ući u glavni grijač.

Glavna razlika je u tome što nema potrebe za korištenjem kotla za gorivo. Time se značajno smanjuju troškovi toplinske energije. Zimi pretplatnici dobivaju toplinsku i toplu vodu, a ljeti samo toplu vodu.

Proizvodnja električne energije

Topli izvori, gejziri su glavne komponente u proizvodnji električne energije. Za to se koristi nekoliko shema, grade se posebne elektrane. GTS uređaj:

Spremnik PTV-a
Pumpa
Separator plinova
Parni separator
generatorska turbina
Kondenzator
pumpa za povišenje tlaka
Spremnik - hladnjak

Kao što vidite, glavni element kruga je pretvarač pare. To omogućuje dobivanje pročišćene pare, jer sadrži kiseline koje uništavaju turbinsku opremu. Postoji mogućnost korištenja mješovita shema u tehnološkom ciklusu, odnosno u procesu sudjeluju voda i para. Tekućina prolazi kroz cijeli stupanj pročišćavanja od plinova, kao i pare.

Sklop s binarnim izvorom

Radna komponenta je tekućina s niskim vrelištem. Termalna voda također je uključena u proizvodnju električne energije i služi kao sekundarna sirovina.

Uz njegovu pomoć nastaje izvorna para niskog vrelišta. GTS s ovakvim ciklusom rada mogu biti potpuno automatizirani i ne zahtijevaju prisutnost osoblja za održavanje. Snažnije stanice koriste shemu s dva kruga. Ovaj tip elektrane omogućuje postizanje snage od 10 MW. Struktura dvostrukog kruga:

generator pare
Turbina
Kondenzator
Izbacivač
Napojna pumpa
Ekonomizator
Isparivač

Praktična upotreba

Ogromne rezerve izvora višestruko su veće od godišnje potrošnje energije. Ali čovječanstvo koristi samo mali dio. Izgradnja kolodvora datira iz 1916. godine. U Italiji je izgrađena prva GeoTEC kapaciteta 7,5 MW. Industrija se aktivno razvija u zemljama kao što su: SAD, Island, Japan, Filipini, Italija.

U tijeku je aktivno istraživanje potencijalnih nalazišta i praktičnijih metoda ekstrakcije. Proizvodni kapacitet raste iz godine u godinu. Ako uzmemo u obzir ekonomski pokazatelj, onda je trošak takve industrije jednak termoelektranama na ugljen. Island gotovo u potpunosti pokriva komunalni i stambeni fond s GT izvorom. 80% domova za grijanje koristi toplu vodu iz bunara. Stručnjaci iz SAD-a tvrde da uz pravilan razvoj GeoTE mogu proizvesti 30 puta više od godišnje potrošnje. Ako govorimo o potencijalu, tada će se 39 zemalja svijeta u potpunosti moći opskrbiti električnom energijom ako utrobu zemlje iskoriste do 100 posto.

Nalazi se na dubini od 4 km:

Japan se nalazi na jedinstvenom geografskom području povezanom s kretanjem magme. Potresi i vulkanske erupcije događaju se stalno. Uz takve prirodne procese, vlada provodi različite razvoje. Izgrađen je 21 objekt ukupne snage 540 MW. U tijeku su pokusi izvlačenja topline iz vulkana.

Za i protiv GE

Kao što je ranije spomenuto, GE se koristi u raznim područjima. Postoje određene prednosti i nedostaci. Razgovarajmo o prednostima:

Resource Infinity
Neovisnost o vremenu, klimi i vremenu
Svestranost primjene
Ekološki prihvatljiv
Niska cijena
Osigurava energetsku neovisnost države
Kompaktnost opreme stanice

Prvi čimbenik je najosnovniji, potiče na proučavanje takve industrije, budući da je alternativa nafti vrlo relevantna. Negativne promjene na tržištu nafte pogoršavaju svjetsku gospodarsku krizu. Tijekom rada instalacija, vanjski okoliš nije zagađen, za razliku od drugih. A sam ciklus ne zahtijeva ovisnost o resursima i njihovom transportu do GTS-a. Kompleks osigurava sam sebe i ne ovisi o drugima. Ovo je veliki plus za zemlje s niskom razinom minerala. Naravno, postoje negativni aspekti, upoznajte se s njima:

Visoki troškovi razvoja i izgradnje stanica
Kemijski sastav zahtijeva zbrinjavanje. Treba ga drenirati natrag u utrobu ili ocean
Emisije sumporovodika

Emisije štetnih plinova vrlo su beznačajne i neusporedive s drugim industrijama. Oprema vam omogućuje učinkovito uklanjanje. Otpad se baca u zemlju, gdje su bunari opremljeni posebnim cementnim okvirima. Ova tehnika eliminira mogućnost onečišćenja podzemnih voda. Skupi razvoj ima tendenciju smanjenja kako njihovo poboljšanje napreduje. Svi nedostaci se pažljivo proučavaju, radi se na njihovom uklanjanju.

Daljnji potencijal

Akumulirana baza znanja i prakse postaje temelj za buduća postignuća. Prerano je govoriti o potpunoj zamjeni tradicionalnih rezervi, budući da toplinske zone i načini vađenja energetskih resursa nisu u potpunosti proučeni. Za više brz razvoj više pažnje, potrebna su financijska ulaganja.

Dok se društvo upoznaje s mogućnostima, polako ide naprijed. Prema procjenama stručnjaka, samo 1% svjetske električne energije proizvede ovaj fond. Moguće je da će se razviti sveobuhvatni programi za razvoj industrije na globalnoj razini, razraditi mehanizmi i sredstva za postizanje ciljeva. Energija podzemlja može riješiti ekološki problem, jer svake godine ima sve više štetnih emisija u atmosferu, oceani su zagađeni, ozonski omotač je sve tanji. Za brz i dinamičan razvoj industrije potrebno je ukloniti glavne prepreke, a onda će ona u mnogim zemljama postati strateška odskočna daska sposobna diktirati uvjete na tržištu i podizati razinu konkurentnosti.

Resursi našeg planeta nisu beskrajni. Koristeći prirodne ugljikovodike kao glavni izvor energije, čovječanstvo se izlaže opasnosti da u jednom lijepom trenutku otkrije da su iscrpljeni i došli do globalna kriza potrošnja uobičajenih dobara. 20. stoljeće bilo je vrijeme velikih pomaka na području energetike. Znanstvenici i ekonomisti u različite zemlje ozbiljno se razmišljalo o novim metodama dobivanja i obnovljivim izvorima električne i toplinske energije. Najveći napredak postignut je u području nuklearnih istraživanja, ali zanimljive ideje u vezi s korisnim korištenjem drugih prirodnih pojava. Znanstvenici već dugo znaju da je naš planet vruć iznutra. Da bi se iskoristila dubinska toplina, stvorene su geotermalne elektrane. Nema ih još puno u svijetu, ali možda će ih s vremenom biti više. Kakva je njihova perspektiva, nisu li opasni i može li se računati na visok udio plinskoturbinskih elektrana u ukupno proizvedenoj količini energije?

Prvi koraci

U odvažnoj potrazi za novim izvorima energije znanstvenici su razmatrali mnoge mogućnosti. Proučavane su mogućnosti svladavanja energije oseka i tokova Svjetskog oceana, transformacija sunčeve svjetlosti. Sjetili su se i starih vjetrenjača, opskrbivši ih generatorima umjesto kamenih mlinova. Od velikog su interesa geotermalne elektrane koje mogu generirati energiju iz topline nižih vrućih slojeva zemljine kore.

Sredinom šezdesetih, SSSR nije doživio nedostatak resursa, ali napajanje nacionalnog gospodarstva ipak je ostavilo mnogo za poželjeti. Razlog zaostajanja za industrijaliziranim zemljama u ovom području nije nedostatak ugljena, nafte ili loživog ulja. Ogromne udaljenosti od Bresta do Sahalina, dostava energije je bila otežana, postala je vrlo skupa. Sovjetski znanstvenici i inženjeri predložili su najodvažnija rješenja za ovaj problem, a neka od njih su i provedena.

Godine 1966. na Kamčatki je počela s radom geotermalna elektrana Pauzhetskaya. Njegova snaga iznosila je prilično skromnu brojku od 5 megavata, ali to je bilo sasvim dovoljno za opskrbu obližnjih naselja (naselja Ozernovsky, Shumnoy, Pauzhetka, sela okruga Ust-Bolsheretsky) i industrijska poduzeća, uglavnom tvornice za konzerviranje ribe. Postaja je bila eksperimentalna, a danas se sa sigurnošću može reći da je eksperiment uspio. Kao izvori topline koriste se vulkani Kambalny i Koshelev. Pretvorba je provedena s dvije turbogeneratorske jedinice, početne snage 2,5 MW svaka. Četvrt stoljeća kasnije instalirana snaga podignuta je na 11 MW. Stara oprema potpuno je iscrpila svoj resurs tek 2009. godine, nakon čega je izvršena potpuna rekonstrukcija koja je uključivala polaganje dodatnih cjevovoda rashladne tekućine. Iskustvo uspješnog rada potaknulo je energičare na izgradnju drugih geotermalnih elektrana. Danas ih je u Rusiji pet.

Kako radi

Početni podaci: u dubini zemljine kore postoji toplina. Mora se pretvoriti u energiju, na primjer, električnu. Kako to učiniti? Princip rada geotermalne elektrane je prilično jednostavan. Voda se pumpa pod zemljom kroz posebnu bušotinu, koja se naziva ulazna ili injekcijska bušotina (na engleskom injection, to jest "injekcija"). Za određivanje odgovarajuće dubine potrebna je geološka studija. U blizini slojeva grijanih magmom, u konačnici, trebao bi se formirati podzemni protočni bazen koji ima ulogu izmjenjivača topline. Voda se snažno zagrijava i pretvara u paru, koja se dovodi kroz drugi bunar (radni ili operativni) do lopatica turbine povezanih s osi generatora. Na prvi pogled sve izgleda vrlo jednostavno, ali u praksi su geotermalne elektrane puno kompliciranije i imaju razne značajke dizajna zbog operativnih problema.

Prednosti geotermalne energije

Ovaj način dobivanja energije ima neosporne prednosti. Prvo, geotermalne elektrane ne zahtijevaju gorivo, čije su rezerve ograničene. Drugo, troškovi poslovanja svode se na troškove tehnički reguliranih radova na planiranoj zamjeni komponenti i održavanju tehnološkog procesa. Razdoblje povrata investicije je nekoliko godina. Treće, takve se stanice uvjetno mogu smatrati ekološki prihvatljivima. Ima, međutim, oštrih trenutaka u ovom paragrafu, ali o njima kasnije. Četvrto, nije potrebna dodatna energija za tehnološke potrebe, crpke i drugi prijamnici energije napajaju se iz izvađenih izvora. Peto, instalacija, osim svoje namjene, može desalinizirati vode Svjetskog oceana, na čijim se obalama obično grade geotermalne elektrane. Međutim, iu ovom slučaju postoje prednosti i mane.

Mane

Na fotografijama sve izgleda super. Trupovi i instalacije su estetski dopadljivi, iznad njih se ne diže crni dim, samo bijela para. Ipak, nije sve tako savršeno kao što se čini. Ako se geotermalne elektrane nalaze u blizini naselja, stanovnike okolnog područja smeta buka koju proizvode poduzeća. Ali to je samo vidljivi (ili bolje rečeno zvučni) dio problema. Prilikom bušenja dubokih bušotina nikada ne možete predvidjeti što će točno izaći iz njih. To može biti otrovni plin, mineralna voda (ne uvijek ljekovita) ili čak nafta. Naravno, ako geolozi naiđu na sloj minerala, onda je to čak i dobro, ali takvo otkriće može u potpunosti promijeniti uobičajeni način života lokalnih stanovnika, tako da regionalne vlasti iznimno nevoljko daju dopuštenje čak i za provođenje istraživanja. Općenito, prilično je teško odabrati mjesto za GTPP, jer kao rezultat njegovog rada može doći do vrtače. Uvjeti unutar zemljine kore se mijenjaju, a ako izvor topline s vremenom izgubi svoj toplinski potencijal, troškovi izgradnje bit će uzaludni.

Kako odabrati sjedalo

Unatoč brojnim rizicima, geotermalne elektrane grade se u različitim zemljama. Svaki način dobivanja energije ima prednosti i nedostatke. Pitanje je koliko su drugi resursi dostupni. Uostalom, energetska neovisnost jedan je od temelja državnog suvereniteta. Država možda nema mineralne resurse, ali može imati mnogo vulkana, poput Islanda, na primjer.

Treba uzeti u obzir da je postojanje geološki aktivnih zona neophodan uvjet za razvoj industrije geotermalne energije. No, kada se odlučuje o izgradnji takvog objekta, potrebno je voditi računa o sigurnosnim pitanjima, stoga se geotermalne elektrane u pravilu ne grade u gusto naseljenim područjima.

Sljedeći važna točka- dostupnost uvjeta za hlađenje radnog fluida (vode). Obala oceana ili mora sasvim je prikladna kao mjesto za GTPP.

Kamčatka

Rusija je bogata svim vrstama prirodnih resursa, ali to ne znači da se prema njima ne treba pažljivo odnositi. Geotermalne elektrane grade se u Rusiji, a posljednjih desetljeća sve aktivnije. Oni djelomično zadovoljavaju potrebe za opskrbom energijom u udaljenim područjima Kamčatke i Kurila. Osim već spomenute Pauzhetskaya GTPP, puštena je u rad Verkhne-Mutnovskaya GTPP snage 12 megavata na Kamčatki (1999.). Mnogo snažnija od svoje geotermalne elektrane Mutnovskaya (80 MW), smještene u blizini istog vulkana. Zajedno daju više od trećine energije koju troši regija.

Kurili

Regija Sahalin također je pogodna za izgradnju geotermalnih poduzeća za proizvodnju energije. Ovdje su dvije: Mendeleevskaya i Okeanskaya GTES.

Mendelejevskaja GTPP dizajnirana je za rješavanje problema opskrbe električnom energijom otoka Kunašir, na kojem se nalazi gradsko naselje Južno-Kurilsk. Ime postaje nije bilo u čast velikog ruskog kemičara: ovo je ime otočnog vulkana. Izgradnja je započela 1993. godine, devet godina kasnije poduzeće je pušteno u rad. U početku je snaga bila 1,8 MW, ali je nakon modernizacije i puštanja u rad sljedeća dva stupnja dosegla pet.

Na Kurilskim otocima, na otoku Iturup, iste 1993. godine postavljena je još jedna GTPP, koja se zvala "Oceanskaja". Počela je s radom 2006. godine, a godinu dana kasnije dostigla je projektiranu snagu od 2,5 MW.

Svjetsko iskustvo

Ruski znanstvenici i inženjeri postali su pioniri u mnogim granama primijenjene znanosti, ali su geotermalne elektrane još uvijek izumljene u inozemstvu. Prva svjetska GTPP (250 kW) bila je talijanska, počela je s radom 1904., turbinu je pokretala para koja je dolazila iz prirodnog izvora. Prije toga su se takvi fenomeni koristili samo u medicinske i lječilišne svrhe.

Trenutačno se položaj Rusije u području korištenja geotermalne topline također ne može nazvati naprednim: zanemariv postotak električne energije proizvedene u zemlji dolazi iz pet stanica. Najviše veliki značaj ti alternativni izvori su za gospodarstvo Filipina: oni čine jedan kilovat od svakih pet proizvedenih u republici. Druge su zemlje napredovale, uključujući Meksiko, Indoneziju i Sjedinjene Države.

U CIS-u

Na stupanj razvoja geotermalne energije u većoj mjeri ne utječe tehnološki "napredak" pojedine zemlje, već svijest njezinog vodstva o hitnoj potrebi za alternativnim izvorima. Naravno, postoji i “know-how” o metodama rješavanja kamenca u izmjenjivačima topline, metodama upravljanja generatorima i drugim električnim dijelovima sustava, ali sve su te metodologije odavno poznate stručnjacima. Posljednjih godina mnoge su postsovjetske republike pokazale veliki interes za izgradnju GeoTE. U Tadžikistanu se proučavaju područja koja su geotermalno bogatstvo zemlje, u tijeku je izgradnja stanice Jermahbyur od 25 megavata u Armeniji (regija Syunik), a relevantna istraživanja provode se u Kazahstanu. Topli izvori regije Brest postali su predmet interesa bjeloruskih geologa: započeli su probno bušenje dva kilometra bušotine Vychulkovskaya. Općenito, geoenergija će vjerojatno imati budućnost.

Međutim, potrebno je oprezno postupati s toplinom Zemlje. Ovaj prirodni resurs je također ograničen.

Svake godine ekstrakcija goriva ugljikovodika postaje sve složenija: "gornje" rezerve su praktički iscrpljene, a bušenje dubokih bušotina zahtijeva ne samo nove tehnologije, već i značajna financijska ulaganja. Sukladno tome poskupljuje i električna energija, jer se uglavnom dobiva preradom ugljikovodičnih goriva.

Osim toga, problem zaštite okoliša od negativnog utjecaja industrije uzima sve više maha. veću vrijednost. I već je očito: očuvanjem tradicionalnih metoda dobivanja energije (uz pomoć ugljikovodičnih goriva) čovječanstvo ide prema energetskoj krizi u kombinaciji s ekološkom katastrofom.

Zato tehnologije koje omogućuju dobivanje toplinske i električne energije iz obnovljivih izvora dobivaju toliki značaj. Ove tehnologije također uključuju geotermalnu energiju, koja vam omogućuje primanje električne i/ili toplinske energije pomoću topline sadržane u zemljinoj unutrašnjosti.

Što su geotermalni izvori energije

Što dublje u zemlju, to je toplije. Ovo je svima poznat aksiom. Utroba zemlje sadrži oceane topline koje čovjek može iskoristiti bez narušavanja ekologije okoliša. Moderne tehnologije omogućuju učinkovito korištenje geotermalne energije, bilo izravno (toplinska energija) ili pretvorenu u električnu energiju (geotermalna elektrana).

Geotermalni izvori energije dijele se na dvije vrste: petrotermalne i hidrotermalne. Petrotermalna energija temelji se na korištenju razlike u temperaturama tla na površini iu dubini, dok hidrotermalna energija koristi povišenu temperaturu podzemne vode.

Suhe visokotemperaturne stijene češće su nego izvori tople vode, no njihovo iskorištavanje u svrhu dobivanja energije povezano je s određenim poteškoćama: potrebno je vodu upumpavati u stijene, a zatim od vode pregrijane na visokoj temperaturi uzimati toplinu. stijene. Hidrotermalni izvori odmah “opskrbljuju” pregrijanu vodu iz koje se može uzeti toplina.

Druga mogućnost dobivanja toplinske energije je izvlačenje niskotemperaturne topline na malim dubinama (dizalice topline). Princip rada dizalice topline je isti kao i kod industrijskih postrojenja koja rade u toplinskim zonama, jedina razlika je u tome što se kao nositelj topline u ovoj vrsti opreme koristi posebno rashladno sredstvo s niskom točkom vrelišta, što ga čini moguće dobiti toplinsku energiju preraspodjelom niskotemperaturne topline .

Uz pomoć dizalica topline možete dobiti energiju za grijanje malih kuća, vikendica. Takvi se uređaji praktički ne koriste za industrijsku proizvodnju toplinske energije (relativno niske temperature sprječavaju industrijsku upotrebu), međutim, dobro su se dokazali u organiziranju autonomne opskrbe privatnim kućama, posebno na mjestima gdje je teško instalirati dalekovode. Istovremeno, za učinkovit rad Za dizalicu topline dovoljna je temperatura tla ili podzemne vode (ovisno o vrsti korištene opreme) od oko + 8 ° C, odnosno dovoljna je mala dubina za ugradnju vanjskog kruga (dubina rijetko prelazi 4 m) .

Vrsta energije dobivene iz geotermalnog izvora ovisi o njegovoj temperaturi: toplina iz izvora niske i srednje temperature uglavnom se koristi za opskrbu toplom vodom (uključujući opskrbu toplinom), a toplina iz izvora visoke temperature koristi se za proizvodnju električne energije. Također je moguće koristiti toplinu visokotemperaturnih izvora za istovremenu proizvodnju električne energije i tople vode. Geotermalne elektrane uglavnom koriste hidrotermalne izvore - temperatura vode u toplinskim zonama može znatno premašiti vrelište vode (u nekim slučajevima pregrijavanje doseže 400 °C - zbog povećanog pritiska u dubinama), što proizvodnju električne energije čini vrlo učinkovitom.

Za i protiv geotermalne energije

Geotermalni izvori energije su od velikog interesa prvenstveno zbog činjenice da su obnovljivi resursi, odnosno praktički neiscrpni. Ali ugljikovodično gorivo, koje je trenutno glavni izvor za dobivanje raznih vrsta energije, neobnovljiv je resurs, a prema prognozama čak i vrlo ograničen. Osim toga, dobivanje geotermalne energije mnogo je ekološki prihvatljivije od tradicionalnih metoda temeljenih na ugljikovodičnim gorivima.

Uspoređujemo li geotermalnu energiju s drugim alternativnim vrstama proizvodnje energije, i tu ima prednosti. Dakle, geotermalna energija ne ovisi o vanjskim uvjetima, na nju ne utječu temperatura okoline, doba dana, godišnje doba i tako dalje. Istovremeno, vjetar, solarna i hidroenergija, kao i geotermalna energija koja radi s obnovljivim i neiscrpnim izvorima energije, vrlo su ovisni o okolišu. Primjerice, učinkovitost solarnih stanica izravno ovisi o razini insolacije na tlu, koja ne ovisi samo o zemljopisnoj širini, već i o dobu dana i godišnjem dobu, a razlika je vrlo, vrlo značajna. Isto je i s drugim vrstama. Alternativna energija. Ali učinkovitost geotermalne elektrane ovisi isključivo o temperaturi izvora topline i ostaje nepromijenjena, bez obzira na doba godine i vanjsko vrijeme.

Prednosti uključuju visoku učinkovitost geotermalnih stanica. Na primjer, kada se geotermalna energija koristi za proizvodnju topline, učinkovitost je veća od 1.

Jedan od glavnih nedostataka kod dobivanja energije iz hidrotermalnih izvora je potreba pumpanja otpadne (ohlađene) vode u podzemne horizonte, što smanjuje učinkovitost geotermalne elektrane i povećava troškove rada. Ispuštanje ove vode u površinske i površinske vode je isključeno jer sadrži veliku količinu otrovnih tvari.

Također, nedostaci uključuju ograničeni broj korisnih toplinskih zona. Sa stajališta dobivanja jeftine energije posebno su zanimljiva hidrotermalna ležišta u kojima su pregrijana voda i/ili para dovoljno blizu površine (duboko bušenje bušotina da bi se dosegla termalna zona značajno povećava operativne troškove i povećava troškove primljena energija). Takvih depozita nema mnogo. Međutim, neprestano se aktivno istražuje nova nalazišta, otkrivaju se nove toplinske zone, a količina energije dobivene iz geotermalnih izvora stalno raste. U nekim zemljama hidrotermalna energija čini i do 30% ukupne energije (primjerice, Filipini, Island). Rusija također ima niz upravljanih termalnih područja, a njihov broj se povećava.

Izgledi za geotermalnu energiju

Teško je očekivati da će industrijska geotermalna energija moći zamijeniti sadašnje tradicionalne izvore energije, barem zbog ograničenih toplinskih zona, teškoća dubokog bušenja i tako dalje. Štoviše, postoje i druge alternativne vrste energije dostupne svugdje u svijetu. Međutim, geotermalna energija zauzima i zauzimat će značajno mjesto u načinima dobivanja energije. drugačija vrsta(električni i/ili toplinski).

Istodobno, mnogo je više izgleda za geotermalnu energiju koja se temelji na preraspodjeli topline iz niskotemperaturnih izvora. Ova vrsta geotermalne energije ne zahtijeva toplinske zone s pregrijanom vodom, parom ili suhim stijenama. Dizalice topline postaju sve modernije i aktivno se ugrađuju u izgradnju modernih vikendica i takozvanih „aktivnih“ kuća (kuća s autonomnim izvorima energije). Sudeći prema trenutnim trendovima, geotermalna energija će se i dalje aktivno razvijati u "malim" oblicima - za autonomno napajanje individualnih kuća ili kućanstava, uz energiju vjetra i sunca.

Sofija Vargan

Među alternativnim izvorima geotermalna energija zauzima značajno mjesto - koristi se na ovaj ili onaj način u oko 80 zemalja svijeta. U većini slučajeva to se događa na razini izgradnje staklenika, bazena, korištenja kao terapeutskog sredstva ili grijanja.

U nekoliko zemalja – uključujući SAD, Island, Italiju, Japan i druge – izgrađene su i rade elektrane.

Geotermalna energija općenito se dijeli na dvije vrste - petrotermalna i hidrotermalna. Prva vrsta koristi vruće stijene. Druga je podzemna voda.

Ako sve podatke o temi dovedete u jedan dijagram, vidjet ćete da se u 99% slučajeva koristi toplina stijena, a samo u 1% geotermalna energija se crpi iz podzemnih voda.

petrotermalna energija

U ovom trenutku svijet dosta široko koristi toplinu zemljine unutrašnjosti, a to je uglavnom energija plitkih bunara - do 1 km. Kako bi se osigurala električna energija, toplina ili topla voda, ugrađeni su izmjenjivači topline u bušotinama koji rade na tekućine s niskim vrelištem (primjerice freon).

Sada je korištenje bušotinskog izmjenjivača topline najviše na racionalan način ekstrakcija topline. Izgleda ovako: rashladna tekućina cirkulira u zatvorenom krugu. Zagrijani se diže duž koncentrično spuštene cijevi, odajući svoju toplinu, nakon čega se, ohlađen, pomoću pumpe dovodi u kućište.

Korištenje energije zemljine unutrašnjosti temelji se na prirodna pojava- Kako se približavamo Zemljinoj jezgri, temperatura Zemljine kore i plašta raste. Na razini od 2-3 km od površine planeta doseže više od 100 °C, povećavajući se u prosjeku za 20 °C sa svakim sljedećim kilometrom. Na dubini od 100 km temperatura već doseže 1300-1500 ºS.

hidrotermalna energija

Voda koja cirkulira na velikim dubinama zagrijava se do značajnih vrijednosti. U seizmički aktivnim područjima izbija na površinu kroz pukotine u zemljinoj kori, dok se u mirnijim područjima može ukloniti pomoću bušotina.

Princip rada je isti: zagrijana voda se diže u bunar, odaje toplinu i vraća se niz drugu cijev. Ciklus je praktički beskonačan i obnovljiv sve dok ima topline u utrobi zemlje.

U nekim seizmički aktivnim regijama tople vode leže toliko blizu površine da iz prve ruke možete vidjeti kako geotermalna energija radi. Fotografija okolice vulkana Krafla (Island) prikazuje gejzire koji prenose paru za GeoTPP koja tamo radi.

Glavne značajke geotermalne energije

Pozornost prema alternativnim izvorima je zbog činjenice da rezerve nafte i plina na planetu nisu beskrajne i postupno se iscrpljuju. Osim toga, nisu svugdje dostupni, a mnoge zemlje ovise o opskrbi iz drugih regija. Među ostalim važnim čimbenicima je negativan utjecaj nuklearne energije i energije goriva na čovjekov okoliš i životinjski svijet.

Velika prednost GE je njegova obnovljivost i svestranost: mogućnost korištenja za opskrbu vodom i toplinom, ili za proizvodnju električne energije, ili za sve tri namjene odjednom.

Ali glavna stvar je geotermalna energija, čije prednosti i mane ovise ne toliko o području koliko o novčaniku kupca.

Prednosti i nedostaci GE

Među prednostima ove vrste energije su sljedeće:

obnovljiv je i praktički neiscrpan;
neovisno o dobu dana, godišnjem dobu, vremenu;
univerzalni - uz njegovu pomoć moguće je osigurati opskrbu vodom i toplinom, kao i struju;
geotermalni izvori energije ne zagađuju okoliš;
ne izazivaju efekt staklenika;
stanice ne zauzimaju puno prostora.

Međutim, postoje i nedostaci:

geotermalna energija se ne smatra potpuno bezopasnom zbog emisije pare, koja može sadržavati sumporovodik, radon i druge štetne nečistoće;
pri korištenju vode iz dubokih horizonata, postavlja se pitanje njenog zbrinjavanja nakon upotrebe - zbog kemijskog sastava takva se voda mora odvoditi ili natrag u duboke slojeve ili u ocean;
izgradnja stanice je relativno skupa - to kao rezultat povećava trošak energije.

Prijave

Danas se geotermalni izvori koriste u poljoprivredi, vrtlarstvu, akva i termalnoj kulturi, industriji, stambenim i komunalnim djelatnostima. U nekoliko zemalja izgrađeni su veliki kompleksi za opskrbu stanovništva električnom energijom. Razvoj novih sustava se nastavlja.

Poljoprivreda i vrtlarstvo

Najčešće se korištenje geotermalne energije u poljoprivredi svodi na grijanje i navodnjavanje plastenika, plastenika, vodenih i hidrokulturnih instalacija. Sličan pristup koristi se u nekoliko država - Keniji, Izraelu, Meksiku, Grčkoj, Gvatemali i Tedi.

Podzemni izvori koriste se za navodnjavanje polja, zagrijavanje tla, održavanje stalne temperature i vlage u stakleniku ili stakleniku.

Industrija i stambeno-komunalne djelatnosti

U studenom 2014. u Keniji je s radom počela tada najveća geotermalna elektrana na svijetu. Drugi po veličini nalazi se na Islandu - ovo je Hellisheidy, koji uzima toplinu iz izvora u blizini vulkana Hengidl.

Ostale zemlje koje koriste geotermalnu energiju u industrijskim razmjerima: SAD, Filipini, Rusija, Japan, Kostarika, Turska, Novi Zeland itd.

Postoje četiri glavne sheme za proizvodnju energije u GeoTEC-u:

izravno, kada se para šalje kroz cijevi do turbina povezanih s električnim generatorima;
neizravno, slično prethodnom u svemu, osim što se prije ulaska u cijevi para čisti od plinova;
binarno - kao radna toplina ne koristi se voda ili para, već druga tekućina s niskim vrelištem;
mješoviti - sličan ravnoj liniji, ali nakon kondenzacije neotopljeni plinovi se uklanjaju iz vode.

Godine 2009. tim istraživača koji je tragao za iskoristivim geotermalnim izvorima došao je do rastopljene magme na dubini od samo 2,1 km. Takav pogodak u magmu vrlo je rijedak, ovo je tek drugi poznati slučaj (prethodni se dogodio na Havajima 2007.).

Iako cijev povezana s magmom nikada nije bila povezana s obližnjom geotermalnom elektranom Krafla, znanstvenici su dobili vrlo obećavajuće rezultate. Do sada su sve pogonske stanice dobivale toplinu neizravno, iz zemljanih stijena ili iz podzemnih voda.

Privatni sektor

Jedno od najperspektivnijih područja je privatni sektor, za koji je geotermalna energija prava alternativa autonomnom plinskom grijanju. Najozbiljnija prepreka ovdje je relativno jeftin rad visokih početnih troškova opreme, što je mnogo više od cijene instaliranja "tradicionalnog" sustava grijanja.

MuoviTech, Geodinamika doo, Vaillant, Viessmann, Nibe nude svoje razvoje za privatni sektor.

Zemlje koje koriste toplinu planeta

Neosporni lider u korištenju georesursa su Sjedinjene Države - u 2012. godini proizvodnja energije u ovoj zemlji dosegla je 16,792 milijuna megavat-sati. Iste godine ukupni kapacitet svih geotermalnih stanica u Sjedinjenim Državama dosegnuo je 3386 MW.

Geotermalne elektrane u Sjedinjenim Državama nalaze se u državama Kalifornija, Nevada, Utah, Havaji, Oregon, Idaho, Novi Meksiko, Aljaska i Wyoming. Najveća grupa tvornica zove se "Gejziri" i nalazi se u blizini San Francisca.

Osim SAD-a, među prvih deset (od 2013.) još su Filipini, Indonezija, Italija, Novi Zeland, Meksiko, Island, Japan, Kenija i Turska. Istodobno, na Islandu izvori geotermalne energije pokrivaju 30% ukupne potražnje zemlje, na Filipinima - 27%, au SAD-u - manje od 1%.

Potencijalni resursi

Radne stanice su tek početak, industrija se tek počinje razvijati. Istraživanja u tom smjeru su u tijeku: više od 70 zemalja istražuje potencijalna ležišta, 60 zemalja ovladalo je industrijskom upotrebom HE.

Seizmički aktivna područja izgledaju obećavajuće (kao što se može vidjeti na primjeru Islanda) - država Kalifornija u SAD-u, Novi Zeland, Japan, zemlje Srednje Amerike, Filipini, Island, Kostarika, Turska, Kenija. Ove zemlje imaju potencijalno isplativa neistražena nalazišta.

U Rusiji su to Stavropoljski kraj i Dagestan, otok Sahalin i Kurilsko otočje, Kamčatka. U Bjelorusiji postoji određeni potencijal na jugu zemlje, koji pokriva gradove Svetlogorsk, Gomel, Rechitsa, Kalinkovichi i Oktyabrsky.

U Ukrajini obećavaju Zakarpatska, Nikolajevska, Odeska i Hersonska regija.

Prilično obećavajuće je poluotok Krim, pogotovo otkad većina energija koju troši uvozi se izvana.