Геотермальная энергетика плюсы и минусы – история развития, преимущества и недостатки технологии, использование подземного потенциала в реальных условия

Содержание

Плюсы и минусы геотермальной энергии

Дата публикации: 4 января 2019

Сила геотермальных вод Земли — альтернативный источник энергии. Такой метод получения энергии задействуется в регионах, где геотермальные источники выходят на поверхность или располагаются в местах легкой досягаемости. Перед возведением станции на месте источников периметр оценивают с точки зрения инженерной и экономической целесообразности, а главное — безопасности. Турбины геотермальных станций приводит в движение пар, который выпускают гейзеры и вулканы. Отсюда следует, что геотермальные источники обычно располагаются в неустойчивых сейсмических зонах, а значит, безопасность — вопрос первостепенной важности.

Преимущества и недостатки геотермальной энергии

Перспективы и преимущества геотермальной энергии

Схема строительства будущей ГеоТЭС, преобразующей энергию геотермальных вод Земли в электричество, зависит от источника, на котором станция будет возведена. Иногда инженерная задумка сводится к простому бурению скважины, а иногда требуется дополнительное оборудование и технологии для очищения пара от вредных выхлопов или твердых частиц. Принцип добычи электричества из источников прост: пар поднимается вверх по скважине, приводя турбины в движение, а после возвращается обратно в обсадную.

Геотермальные станции активно используются в промышленных масштабах, сельскохозяйственной деятельности, ЖКХ. С их помощью обогреваются и поливаются оранжереи, теплицы, различные аква-установки. Подземные источники служат для полива полей или поддержания необходимого уровня влажности для выращивания сельскохозяйственных культур. ГеоТЭС успешно задействуются в ЖКХ, заменяя собой традиционные электростанции. Крупнейшая ГеоТЭС построена в Кении. Она подает достаточно электричества, чтобы содержать город.

Перспективы и преимущества геотермальной энергии

Геотермальные источники энергии: плюсы и минусы

Главный минус геотермальной энергетики кроется в самом происхождении энергии: станции строятся в сейсмически активных зонах. Проблема в том, что спрогнозировать пробуждение вулкана, землетрясение или движение почв — задача непростая. Возведение станции в таких местах — это всегда риски. А с учетом того, что строительство ГеоТЭС — дело затратное, возникает вопрос о целесообразности использования силы геотермальных вод Земли. Чтобы обойти риски, для возведения ГеоТЭС выбираются «спокойные» регионы, где последняя сейсмическая активность была замечена лишь в далеком прошлом. Разведка потенциальных месторождений ведется в более чем семидесяти странах. Например, в России это Ставропольский край, Камчатка, Сахалин. В Украине — Закарпатье, Одесская область, Херсон.

Преимущества:

  • Внушительные запасы геотермальной энергии. Один из главных плюсов геотермальной энергии заключается в том, что при грамотной эксплуатации этот источник можно назвать возобновляемым.
  • Экономия на топливе. ГеоТЭС не нуждается в дополнительных поставках топлива для своего функционирования.
  • Экологичность. Геотермальные источники и станции, их эксплуатирующие, не выбрасывают вредные вещества. А те вредные вещества, которые могут возникать во время добычи энергии, собираются и перерабатываются (например, нефть или природный газ).
  • Самообеспечение. Дополнительное топливо из сторонних источников требуется только для первого запуска станции. В дальнейшем ГеоТЭС может обеспечивать электричеством сама себя. Его вырабатывается достаточно и для поставок, и для самообеспечения.
  • Экономичность эксплуатации. Станция не требует больших трат на свою эксплуатацию — только на плановое техническое обслуживание, ремонт и профилактику.
  • Дополнительная польза. Если электростанция стоит на берегу моря, ее можно задействовать для опреснения воды. Вода дистиллируется за счет нагревания и охлаждения пара в ходе работы ГеоТЭС. В дальнейшем эту воду можно использовать для питься или искусственного орошения земель.
  • Эстетический вид. ГеоТЭС не портят пейзаж, не нуждаются в большом землеотводе, а современные проекты даже добавляют виду эстетической завершенности.

Недостатки:

  • Сложности при утверждении проекта. Проблемы возникают на всех этапах проектирования: поиска подходящего места, тестирования, получения разрешения от властей и местного населения.
  • Остановка работы в любой момент. Сложно предугадать извержение вулкана или землетрясение. Работа станции может остановиться даже из-за естественных изменений в земной коре. Неудачный выбор места для возведения ГеоТЭС тоже не способствует долгой стабильной работе. Еще одна причина остановки — превышение нормы закачки воды в породу.
  • Если не использовать фильтры для выбросов из источника, в окружающую среду могут попасть вредные вещества.

плюсы и минусы. Геотермальные источники энергии :: SYL.ru

Среди альтернативных источников геотермальная энергия занимает значительное место – ее так или иначе используют примерно в 80 странах по всему миру. В большинстве случаев это происходит на уровне строительства теплиц, бассейнов, применения в качестве лечебного средства или отопления.

геотермальная энергия

В нескольких странах – в том числе США, Исландии, Италии, Японии и других — построены и работают электростанции.

Геотермальная энергия в целом подразделяется на две разновидности – петротермальную и гидротермальную. Первый тип использует как источник горячие горные породы. Второй — подземные воды.

Если свести все данные по теме в одну диаграмму, обнаружится, что в 99% случаев используется тепло пород, и только в 1% геотермальная энергия извлекается из подземных вод.

Петротермальная энергетика

На настоящий момент в мире достаточно широко используется тепло земных недр, причем преимущественно это энергия неглубоких скважин – до 1 км. С целью обеспечения электричеством, теплом или ГВС устанавливаются скважинные теплообменники, работающие на жидкостях с низкой температурой кипения (например, на фреоне).

Сейчас использование скважинного теплообменника является наиболее рациональным способом добычи тепла. Выглядит это так: теплоноситель циркулирует в замкнутом контуре. Нагретый поднимается по концентрично опущенной трубе, отдавая свое тепло, после чего, охлажденный, при помощи насоса подается в обсадную.

В основе использования энергии земных недр лежит природное явление – по мере приближения к ядру Земли растет температура земной коры и мантии. На уровне 2-3 км от поверхности планеты она достигает более 100 °С, в среднем увеличиваясь с каждым последующим километром на 20 °С. На глубине 100 км температура достигает уже 1300–1500 ºС.

Гидротермальная энергетика

Вода, циркулирующая на больших глубинах, нагревается до значительных величин. В сейсмически активных районах она поднимается на поверхность по трещинам в земной коре, в спокойных же регионах ее можно вывести с помощью скважин.

Принцип действия тот же: нагретая вода поднимается по скважине вверх, отдает тепло, и возвращается по второй трубе вниз. Цикл практически бесконечен и возобновляем до тех пор, пока в земных недрах остается тепло.

В некоторых сейсмически активных регионах горячие воды лежат так близко к поверхности, что можно воочию наблюдать, как работает геотермальная энергия. Фото окрестностей вулкана Крафла (Исландия) демонстрирует гейзеры, которые передают пар для действующей там ГеоТЭС.

геотермальные источники энергии

Основные черты геотермальной энергетики

Внимание к альтернативным источникам обусловлено тем, что запасы нефти и газа на планете не бесконечны, и постепенно исчерпываются. Кроме того, они есть не везде, и многие страны зависят от поставок из других регионов. Среди иных важных факторов – негативное влияние ядерной и топливной энергетики на среду обитания человека и дикую природу.

Большое достоинство ГЭ – возобновляемость и универсальность: возможность использовать для водо- и теплоснабжения, или для выработки электроэнергии, или для всех трех целей сразу.

Но главное – это геотермальная энергия, плюсы и минусы которой зависят не столько от местности, сколько от кошелька заказчика.

использование геотермальной энергии

Достоинства и недостатки ГЭ

В числе преимуществ этого вида энергии следующие:

  • она возобновляемая и практически неиссякаемая;
  • независима от времени суток, сезона, погоды;
  • универсальна — с ее помощью можно обеспечить водо- и теплоснабжение, а также электричество;
  • геотермальные источники энергии не загрязняют окружающую среду;
  • не вызывают парникового эффекта;
  • станции не занимают много места.

Однако имеются и недостатки:

  • геотермальная энергия не считается полностью безвредной из-за выбросов пара, в составе которого могут быть сероводород, радон и другие вредные примеси;
  • при использовании воды с глубоких горизонтов стоит вопрос ее утилизации после использования – из-за химического состава такую воду нужно сливать либо обратно в глубокие слои, либо в океан;
  • постройка станции относительно дорога – это удорожает и стоимость энергии в итоге.

Сферы применения

На сегодняшний день геотермальные ресурсы используются в сельском хозяйстве, садоводстве, аква- и термокультуре, промышленности, сфере жилищно-коммунальных хозяйств. В нескольких странах построены крупные комплексы, обеспечивающие население электроэнергией. Продолжается разработка новых систем.

Сельское хозяйство и садоводство

Чаще всего использование геотермальной энергии в сельском хозяйстве сводится к обогреву и поливу оранжерей, теплиц, установок аква- и гидрокультуры. Подобный подход применяется в нескольких государствах – Кении, Израиле, Мексике, Греции, Гватемале и Теде.

геотермальная энергия плюсы и минусы [

Подземные источники применяются для полива полей, обогрева почвы, поддержания постоянной температуры и влажности в оранжерее или теплице.

Промышленность и ЖКХ

В ноябре 2014 года в Кении начала работать крупнейшая на то время геотермальная электростанция мира. Вторая по размерам находится в Исландии – это Хеллишейди, берущая тепло от источников возле вулкана Хенгидль.

страны использующие геотермальную энергию

Другие страны, использующие геотермальную энергию в промышленных масштабах: США, Филиппины, Россия, Япония, Коста-Рика, Турция, Новая Зеландия и т. д.

Известны четыре основные схемы добывания энергии на ГеоТЭС:

  • прямая, когда пар направляется по трубам в турбины, соединенные с электрогенераторами;
  • непрямая, аналогичная предыдущей во всем, за исключением того, что перед попаданием в трубы пар очищается от газов;
  • бинарная – в качестве рабочего тепла используется не вода или пар, а другая жидкость, имеющая низкую температуру кипения;
  • смешанная – аналогична прямой, но после конденсации здесь удаляют из воды не растворившиеся газы.

В 2009 году группа исследователей, искавшая пригодные к использованию геотермальные ресурсы, достигла расплавленной магмы всего на глубине 2,1 км. Подобное попадание в магму – большая редкость, это всего второй известный случай (предыдущий произошел на Гавайях в 2007 году).

Хотя соединенная с магмой труба ни разу не подключалась к находящейся неподалеку ГеоТЭС Крафла, ученые получили весьма многообещающие результаты. До сих пор все работающие станции брали тепло опосредованно, из земных пород либо из подземных вод.

Частный сектор

Одна из наиболее перспективных сфер – частный сектор, для которого геотермальная энергия – это реальная альтернатива автономного газового отопления. Самая серьезная преграда здесь – при довольно дешевой эксплуатации высокая начальная стоимость оборудования, которая значительно выше, чем цена установки «традиционного» отопления.

геотермальная энергия фото

Свои разработки для частного сектора предлагают компании MuoviTech, Geodynamics Ltd, Vaillant, Viessmann, Nibe.

Страны, использующие тепло планеты

Безусловным лидером в использовании георесурсов является США – в 2012 году выработка энергии в этой стране достигла отметки 16.792 миллиона мегаватт-часов. В том же году, суммарная мощность всех геотермальных станций на территории Штатов достигала 3386 МВт.

ГеоТЭС на территории США расположены в штатах Калифорния, Невада, Юта, Гавайи, Орегон, Айдахо, Нью-Мехико, Аляска и Вайоминг. Самая крупная группа заводов носит название «Гейзеры» и расположена неподалеку от Сан-Франциско.

геотермальная энергия это

Кроме Соединенных Штатов, в первой десятке лидеров (по состоянию на 2013 год) также находятся Филиппины, Индонезия, Италия, Новая Зеландия, Мексика, Исландия, Япония, Кения и Турция. При этом в Исландии геотермальные источники энергии обеспечивают 30% от всей потребности страны, на Филиппинах – 27%, а в США – меньше 1%.

Потенциальные ресурсы

Работающие станции – только начало, отрасль лишь начинает развиваться. Исследования в этом направлении идут постоянно: более чем в 70 странах ведется разведка потенциальных месторождений, в 60 освоено промышленное использование ГЭ.

Перспективными выглядят сейсмически активные районы (как это видно на примере Исландии) – штат Калифорния в США, Новая Зеландия, Япония, страны Центральной Америки, Филиппины, Исландия, Коста-Рика, Турция, Кения. Эти страны имеют потенциально выгодные не исследованные месторождения.

В России это Ставропольский край и Дагестан, остров Сахалин и Курильские о-ва, Камчатка. В Беларуси определенный потенциал есть на юге страны, охватывая города Светлогорск, Гомель, Речица, Калинковичи и Октябрьский.

На Украине перспективными являются Закарпатская, Николаевская, Одесская и Херсонская области.

Достаточно перспективным является полуостров Крым, тем более что большая часть потребляемой им энергии импортируется извне.

Геотермальные электростанции — основные плюсы и минусы

Геотермальные электростанции — основные плюсы и минусы

Геотермальные электростанции — это достойная замена привычных нам методов получения энергии. Благодаря стремительному росту энергопотребления, ограниченности невозобновляемых богатств природы и проблемам с экологией человечество уже давно задумывается об использовании альтернативных энергетических источников. Использование геотермальной энергии заслуживает самого пристального внимания.

Общие сведения о геотермальных электростанциях

Геотермальные электростанции предназначены для получения электрической энергии из природного тепла нашей планеты. О возможностях геотермальной энергетики было известно более ста лет назад. Еще в начале 20 века в итальянском городе Лардерелло провели первый эксперимент по получению электричества из пара. Спустя несколько лет в этом же городе начала работу первая электростанция такого рода, функционирующая и по сей день.

Принцип работы такой станции основан на закачивании воды под землю через специальную скважину, которая называется входной или нагнетающей. Нагретые магмой слои земли превращают воду в пар, который сквозь вторую скважину, называемую рабочей или эксплуатационной, попадает на лопасти турбины, соединенной с осью генератора.

Геотермальная электростанция

Достоинства геотермальных электростанций

  • Запасы ресурсов для электростанций такого рода являются восстанавливаемыми. Они фактически неисчерпаемы при условии правильной работы станции. Это подразумевает закачивание небольшого количества воды в нагнетательную скважину за короткий промежуток времени.
  • Функционирование станции не зависит от наличия внешних источников топлива.
  • Во время работы установки не происходит вредных или токсичных выбросов.
  • Геотермальные электростанции абсолютно безопасны для окружающей среды. При их использовании не возникают даже парниковые газы. Таким образом, они не влияют на увеличение парникового эффекта и глобального потепления.
  • Потенциал геотермальных источников намного превосходит запасы органического топлива.
  • Станция может функционировать в автономном режиме за счет электричества, получаемого от ее установок. Внешний источник энергии применяется лишь при первом запуске насоса.
  • Станция отличается от других видов установок для получения энергии своими компактными размерами.
  • Работа электростанции не зависит от времени суток, времени года и погодных условий.
  • Использование природного теплоносителя для выработки электрической энергии позволяет снизить ее себестоимость практически до нуля.
  • Геотермальная электростанция для нормального режима работы не нуждается в дополнительных вложениях. Незначительных расходов требуют только обслуживание техники и работы по ремонту.
  • Электрические станции, работающие на геотермальной энергии, не нуждаются в обширных площадях для санитарных зон.
  • Такие электростанции не испортят пейзаж и не потребуют значительного землеотвода.
  • Если станцию расположить на берегу моря или океана, она также может опреснять воду естественным способом. Полученную воду затем можно применять для питья или в ирригационных целях. Этот процесс может осуществляться непосредственно при работе станции — во время разогрева воды и охлаждения водяного испарения.

Выработка геотермальной энергии

Недостатки геотермальных электростанций

  • Разработка, проектирование и строительство подобных станций требуют значительных вложений на начальном этапе.
  • Часто возникают затруднения с выбором подходящего места для строительства электростанции и получением разрешения у местных властей.
  • Работа станций сопровождается значительным уровнем шума, вследствие чего их не рекомендуется возводить вблизи населенных пунктов.
  • Горючие и токсичные газы, содержащиеся в земной коре, способны попадать на поверхность через рабочую скважину. Некоторые современные установки собирают эти выбросы и перерабатывают их в топливо, такое, как нефть-сырец или природный газ.
  • Иногда возможна остановка работающей станции. Обычно это вызвано естественными процессами в породе или же чрезмерным закачиванием воды в скважину.
  • Как правило, такие электростанции возводят в местах выхода геотермальных источников на поверхность. Эти источники непосредственно связаны с тектоническими разломами планеты. Принимая во внимание трудность прогнозирования сейсмической активности, легко сделать вывод, что подобные районы — далеко не самое благоприятное место для строительства и последующей эксплуатации энергоустановки.

Станция геотермальная

Вывод

На сегодняшний день геотермальная энергия используется в сельском хозяйстве, садоводстве, промышленности и жилищно-коммунальном хозяйстве. С ее помощью осуществляется обогрев и полив оранжерей и теплиц. В жилищной сфере станции по производству этой энергии вполне способны заменить собой традиционные электрические.

Геотермальная энергия находится на одном из первых мест среди альтернативных источников энергии. Наибольшей популярностью станции по ее получению пользуются в США, Канаде и Китае.

Россия обладает обширными геотермальными ресурсами с высокой и низкой температурами и активно развивает это направление энергетики. Электростанции такого рода применяются в большинстве случаев для теплоснабжения и обогрева нескольких городов и населенных пунктов на Северном Кавказе и на Камчатке. Примерно половина добываемой энергии используется для теплоснабжения жилых и промышленных помещений. Третья часть тратится на отопление в теплицах, и 13 процентов используются в промышленных целях.

Количество электрической энергии, полученной на российских геотермальных станциях, по сравнению с общемировым крайне незначительно, но постепенно увеличивается. К наиболее перспективным направлениям использования низкотемпературных геотермальных ресурсов относится применение тепловых насосов. Этот метод признан наиболее перспективным во многих регионах России, в частности в европейской ее части и на Урале.

Электричество при помощи геотермальных источников получают только на Камчатке и Курильских островах.

Похожие записи

Геотермальная энергетика — Википедия

Геотермальная энергетика — направление энергетики, основанное на использовании тепловой энергии недр Земли для производства электрической энергии на геотермальных электростанциях, или непосредственно, для отопления или горячего водоснабжения. Обычно относится к альтернативным источникам энергии, использующим возобновляемые энергетические ресурсы.

Запасы тепла Земли практически неисчерпаемы — при остывании ядра на 1 °C выделится 2*1020 кВт⋅ч энергии, что в 10000 раз больше, чем содержится во всем разведанном ископаемом топливе, и в миллионы раз больше годового энергопотребления человечества. При этом температура ядра превышает 6000 °C, а скорость остывания оценивается в 300-500 °C за миллиард лет.

Тепловой поток, текущий из недр Земли через её поверхность, составляет 47±2 ТВт тепла (400 тыс. ТВт⋅ч в год, что в 17 раз больше всей мировой выработки, и эквивалентно сжиганию 46 млрд тонн угля), а тепловая мощность, вырабатываемая Землей за счет радиоактивного распада урана, тория и калия-40 оценивается в 33±20 ТВт, т.е. до 70% теплопотерь Земли восполняется[1]. Использование даже 1% этой мощности эквивалентно нескольким сотням мощных электростанций. Однако, плотность теплового потока при этом составляет менее 0,1 Вт/м2 (в тысячи и десятки тысяч раз меньше плотности солнечного излучения), что затрудняет её использование.

В вулканических районах циркулирующая вода перегревается выше температуры кипения на относительно небольших глубинах и по трещинам поднимается к поверхности, иногда проявляя себя в виде гейзеров. Доступ к подземным тёплым водам возможен при помощи глубинного бурения скважин. Более чем такие паротермы распространены сухие высокотемпературные породы, энергия которых доступна при помощи закачки и последующего отбора из них перегретой воды. Высокие горизонты пород с температурой менее +100 °C распространены и на множестве геологически малоактивных территорий, потому наиболее перспективным считается использование геотерм в качестве источника тепла.

Хозяйственное применение геотермальных источников распространено в Исландии и Новой Зеландии, Италии и Франции, Литве, Мексике, Никарагуа, Коста-Рике, Филиппинах, Индонезии, Китае, Японии, Кении и Таджикистане.

Геотермальная энергетика подразделяется на два направления: петротермальная энергетика и гидротермальная энергетика. Ниже описана гидротермальная энергетика[2].

По способу извлечения теплоносителя:[3]

  • Традиционные
    • Фонтанные — когда имеет место самоизлив геотермального теплоносителя за счёт давления в недрах земли.
    • Насосные — используются, когда давление недостаточно для фонтанирования.
  • Геоциркуляционные — охлаждённый геотермальный теплоноситель закачивается обратно под землю.

По типу используемых ресурсов:[4]

  • Гидротермальные — использующие теплоту геотермальных вод естественного происхождения.
  • Петротермальные — использующие теплоту сухих горных пород.

Перспективными источниками перегретых вод обладают множественные вулканические зоны планеты в том числе Камчатка, Курильские, Японские и Филиппинские острова, обширные территории Кордильер и Анд.

Россия
На 2006 год в России разведано 56 месторождений термальных вод с дебитом, превышающим 300 тысяч м³/сутки. На двадцати месторождениях ведётся промышленная эксплуатация, среди них: Паратунское (Камчатка), Черкесское и Казьминское (Карачаево-Черкесия и Ставропольский край), Кизлярское и Махачкалинское (Дагестан), Мостовское и Вознесенское (Краснодарский край).

Большие запасы подземных термальных вод находятся в Дагестане, Северной Осетии, Чечне, Ингушетии, Кабардино-Балкарии, Закавказье, Ставропольском и Краснодарском краях, на Камчатке и в ряде других районов России.

Достоинства[править | править код]

Главным достоинством геотермальной энергии является её практическая неиссякаемость и полная независимость от условий окружающей среды, времени суток и года. Коэффициент использования установленной мощности ГеоТЭС может достигать 80%, что недостижимо для любой другой альтернативной энергетики.

Недостатки[править | править код]

Экономическая обоснованность скважин[править | править код]

Для того, чтобы преобразовать тепловую энергию в электрическую с помощью какой-нибудь тепловой машины (например, паровой турбины), необходимо, чтобы температура геотермальных вод была достаточно велика, иначе КПД тепловой машины будет слишком низким (например, при температуре воды 40°C и температуре окружающей среды 20°C КПД идеальной тепловой машины составит всего 6%, а КПД реальных машин ещё ниже, кроме того, часть энергии будет потрачена на собственные нужды станции — например, на работу насосов, которые выкачивают теплоноситель из скважины и закачивают отработанный теплоноситель обратно). Для генерации электроэнергии целесообразно использовать геотермальную воду температурой от 150°C и выше. Даже для отопления и горячего водоснабжения требуется температура не ниже 50°C. Однако, температура Земли растет с глубиной довольно медленно, обычно геотермический градиент составляет всего 30°C на 1 км, т.е. даже для горячего водоснабжения потребуется скважина глубиной более километра, а для генерации электроэнергии — несколько километров. Бурение таких глубоких скважин обходится дорого, кроме того, на перекачку теплоносителя по ним тоже требуется затратить энергию, поэтому использование геотермальной энергии далеко не везде целесообразно. Практически все крупные ГеоЭС расположены в местах повышенного вулканизма — Камчатка, Исландия, Филиппины, Кения, поля гейзеров[en] в Калифорнии и т.д, где геотермический градиент гораздо выше, а геотермальные воды находятся близко к поверхности.

Экология теплоносителя[править | править код]

Одна из проблем, которые возникают при использовании подземных термальных вод, заключается в необходимости возобновляемого цикла поступления (закачки) воды (обычно отработанной) в подземный водоносный горизонт, на что требуется расход энергии. В термальных водах содержится большое количество солей различных токсичных металлов (например, свинца, цинка, кадмия) , неметаллов (например, бора, мышьяка) и химических соединений (аммиака, фенолов), что исключает сброс этих вод в природные водные системы, расположенные на поверхности. Закачка отработанной воды необходима еще и для того, чтобы давление в водоносном пласте не упало, что приведет к уменьшению выработки геотермальной станции или её полной неработоспособности.

Наибольший интерес представляют высокотемпературные термальные воды или выходы пара, которые можно использовать для производства электроэнергии и теплоснабжения.

Провоцирование землетрясений[править | править код]
Пхоханское землетрясение 2017 года

Экономическая обоснованность бурения и инфраструктуры скважин заставляет выбирать места с большим геотермическим градиентом.[5] Такие места обычно находятся в сейсмически активных зонах.[5] Кроме того, при постройке ГЦС-станции проводится гидравлическое стимулирование пород, позволяющее за счёт дополнительных трещин увеличить теплообмен теплоносителя с породами. Однако, по результатам исследования пхоханского землетрясения 2017 года (кор., англ.), оказалось, что даже регулирования с помощью измерений с дополнительных сейсмографических станций не достаточно для исключения индуцированных землетрясений.[6] Спровоцированное[6] эксплуатацией геотермальной станции, пхоханское землетрясение произошло 15 ноября 2017 года, магнитуда составила 5,4 единицы[7], пострадали 135 человек и 1700 остались без крова.[5]

Геотермальная электроэнергетика в мире[править | править код]

Потенциальная суммарная рабочая мощность геотермальных электростанций в мире уступает большинству станций на иных возобновляемых источниках энергии. Однако направление получило развитие в силу высокой энергетической плотности в отдельных заселённых географических районах, где отсутствуют или относительно дороги горючие полезные ископаемые, а также благодаря правительственным программам.

Установленная мощность геотермальных электростанций в мире на начало 1990-х годов составляла около 5 ГВт, на начало 2000-х годов — около 6 ГВт. В конце 2008 года суммарная мощность геотермальных электростанций планеты выросла до 10,5 ГВт[8].

Установленная мощность геотермальных электростанций по странам
Страна в 2007 г., МВт[9] Мощность в 2010 г., МВт[10] [источник не указан 3127 дней]
США 2687 3086 0,3 %
Филиппины 1969,7 1904 27 %
Индонезия 992 1197 3,7 %
Мексика 953 958 3 %
Италия 810,5 843
Новая Зеландия 471,6 628 10 %
Исландия 421,2 575 30 %
Япония 535,2 536 0,1 %
Сальвадор 204,2 204 14 %
Кения 128,8 167 11,2 %
Коста-Рика 162,5 166 14 %
Никарагуа 87,4 88 10 %
Россия 79 82 0,05 %
Турция 38 82
Папуа-Новая Гвинея 56 56
Гватемала 53 52
Португалия 23 29
КНР 27,8 24
Франция 14,7 16
Эфиопия 7,3 7,3
Германия 8,4 6,6
Австрия 1,1 1,4
Австралия 0,2 1,1
Таиланд 0,3 0,3
Всего 9731,9 10709,7

США[править | править код]

Крупнейшим производителем геотермальной электроэнергии являются США, которые в 2005 году произвели около 16 млрд кВт·ч возобновляемой электроэнергии. В 2009 году суммарные мощности 77 геотермальных электростанций в США составляли 3086 МВт[11]. До 2013 года планируется строительство более 4400 МВт.[обновить данные]

Наиболее мощная и известная группа геотермальных электростанций находится на границе округов Сонома и Лейк в 116 км к северу от Сан-Франциско. Она носит название «Гейзерс»(«Geysers») и состоит из 22 геотермальных электростанций с общей установленной мощностью 1517 МВт[12]. «На „Гейзерс“ сейчас приходится одна четвёртая часть всей произведенной в Калифорнии альтернативной [не гидро-] энергии»[13]. К другим основным промышленным зонам относятся: северная часть Солёного моря в центральной Калифорнии (570 МВт установленной мощности) и геотермальные электростанции в Неваде, чья установленная мощность достигает 235 МВт.

Американские компании являются мировыми лидерами в этом секторе, несмотря на то, что геотермальная энергетика начала активно развиваться в стране сравнительно недавно. По данным Министерства Торговли, геотермальная энергия является одним из немногих возобновляемых источников энергии, чей экспорт из США больше, чем импорт. Кроме того, экспортируются также и технологии. 60 %[14] компаний-членов Geothermal Energy Association в настоящее время стремятся делать бизнес не только на территории США, но и за её пределами (в Турции, Кении, Никарагуа, Новой Зеландии, Индонезии, Японии и прочее).

Геотермальная электроэнергетика, как один из альтернативных источников энергии в стране, имеет особую правительственную поддержку.

Филиппины[править | править код]

На 2003 год 1930 МВт электрической мощности установлено на Филиппинских островах, в Филиппинах парогидротермы обеспечивают производство около 27 % всей электроэнергии в стране.

Мексика[править | править код]

Страна на 2003 год находилась на третьем месте по выработке геотермальной энергии в мире, с установленной мощностью электростанций в 953 МВт. На важнейшей геотермальной зоне Серро Прието расположились станции общей мощностью в 750 МВт.

Италия[править | править код]

В Италии на 2003 год действовали энергоустановки общей мощностью в 790 МВт.

Исландия[править | править код]

В Исландии действуют пять теплофикационных геотермальных электростанций общей электрической мощностью 570 МВт (2008), которые производят 25 % всей электроэнергии в стране.

Одна из таких станций снабжает столицу Рейкьявик. Станция использует подземную воду, а излишки воды сливают в гигантский бассейн.

В 2000 году был начат Исландский проект глубокого бурения (IDDP), целью которого является разработка технологий по использованию энергии гидротермальных флюидов, находящихся в сверхкритическом состоянии.

Кения[править | править код]

В Кении на 2005 год действовали три геотермальные электростанции общей электрической мощностью в 160 МВт, существуют планы по росту мощностей до 576 МВт. На сегодняшний день в Кении находится самая мощная ГеоЭС в мире, Олкария IV.

Россия[править | править код]

Впервые в мире неводяные пары как тепловой носитель применены на Паратунской ГеоТЭС в 1967 году.[15]

Сегодня на Камчатке 40 % потребляемой энергии вырабатывается на геотермальных источниках[16].
По данным института вулканологии Дальневосточного Отделения РАН, геотермальные ресурсы Камчатки оцениваются в 5000 МВт.[17] Российский потенциал реализован только в размере немногим более 80 МВт установленной мощности (2009) и около 450 млн. кВт·ч годовой выработки (2009):

  • Мутновское месторождение:
    • Верхне-Мутновская ГеоЭС установленной мощностью 12 МВт·э (2011) и выработкой 69,5 млн кВт·ч/год (2010) (81,4 в 2004),
    • Мутновская ГеоЭС установленной мощностью 50 МВт·э (2011) и выработкой 360,5 млн кВт·ч/год (2010) (на 2006 год ведётся строительство, увеличивающее мощность до 80 МВт·э и выработку до 577 млн кВт·ч)
  • Паужетское месторождение возле вулканов Кошелева и Камбального — Паужетская ГеоТЭС мощностью 14,5 МВт·э (2011) и выработкой 43,1 млн кВт·ч (на 2010 год проводится реконструкция с увеличением мощности до 18 МВт·э).
  • Месторождение на острове Итуруп (Курилы): Океанская ГеоТЭС установленной мощностью 2,5 МВт·э (2009). Существует проект мощностью 34,5 МВт и годовой выработкой 107 млн кВт·ч.
  • Кунаширское месторождение (Курилы): Менделеевская ГеоТЭС мощностью 3,6 МВт·э (2009).

В Ставропольском крае на Каясулинском месторождении начато и приостановлено строительство дорогостоящей опытной Ставропольской ГеоТЭС мощностью 3 МВт.

В Краснодарском крае эксплуатируется 12 геотермальных месторождений.[18]

Япония[править | править код]

В Японии насчитывается 20 геотермальных электростанций, однако геотермальная энергетика играет незначительную роль в энергетическом секторе страны: в 2013 году этим методом производилось 2596 ГВт/ч электроэнергии, что составляет около 0,25% от общего объёма электроснабжения страны

По температуре[править | править код]

Слаботермальные до +40 °C
Термальные от +40 до +60 °C
Высокотермальные от +60 до +100 °C
Перегретые более +100 °C

По минерализации (сухой остаток)[править | править код]

ультрапресные до 0,1 г/л
пресные 0,1—1,0 г/л
слабосолоноватые 1,0—3,0 г/л
сильносолоноватые 3,0—10,0 г/л
солёные 10,0—35,0 г/л
рассольные более 35,0 г/л

По общей жёсткости[править | править код]

очень мягкие до 1,2 мг-экв/л
мягкие 1,2—2,8 мг-экв/л
средние 2,8—5,7 мг-экв/л
жёсткие 5,7—11,7 мг-экв/л
очень жёсткие более 11,7 мг-экв/л

По кислотности, рН[править | править код]

сильнокислые до 3,5
кислые 3,5—5,5
слабокислые 5,5—6,8
нейтральные 6,8—7,2
слабощелочные 7,2—8,5
щелочные более 8,5

По газовому составу[править | править код]

сероводородные
сероводородно-углекислые
углекислые
азотно-углекислые
метановые
азотно-метановые
азотные

По газонасыщенности[править | править код]

слабая до 100 мг/л
средняя 100—1000 мг/л
высокая более 1000 мг/л

Данный тип энергетики связан с глубинными температурами Земли, которые с определённого уровня начинают подниматься. Средняя скорость её повышения с глубиной — около 2,5 °С на каждые 100 м. На глубине 5 км температура составляет примерно 125 °С, а на 10 км около 250 °С. Добыча тепла производится посредством бурения двух скважин, в одну из которых закачивается вода, которая, нагреваясь, попадает в смежную скважину и выходит в виде пара. Проблема данной энергетики на сегодня — её рентабельность.[2]

  1. Капитинов И. М. Ядерное тепло Земли // Учебное пособие «Радиоактивность атомных ядер» под ред. Б.С. Ишханова. — КДУ, Университетская книга, Москва, 2017. — С. 48–56.
  2. 1 2 Кирилл Дегтярёв. Петротермальная энергетика — старт в России (неопр.) (недоступная ссылка). Русское географическое общество (24 октября 2011). Дата обращения 1 ноября 2012. Архивировано 20 ноября 2012 года.
  3. ↑ Алхасов, 2016, с. 18, 98.
  4. ↑ Алхасов, 2016, с. 16—17.
  5. 1 2 3 Пхоханское землетрясение 2017 года заставило пересмотреть подходы к оценке рисков геотермальной энергетики
  6. 1 2 Summary Report of the Korean Government Commission on Relations between the 2017 Pohang Earthquake and EGS Project  (кор.)
  7. ↑ Землетрясение 2017 года в Корее обусловлено работой геотермальной электростанции (рус.). Хабрахабр (30.04.2018). Дата обращения 3 сентября 2019.
  8. ↑ Geothermal Development Expands Globally
  9. ↑ Bertani, Ruggero (September 2007), «World Geothermal Generation in 2007», Geo-Heat Centre Quarterly Bulletin (Klamath Falls, Oregon: Oregon Institute of Technology) . — Т. 28 (3): 8–19, ISSN 0276-1084, <http://geoheat.oit.edu/bulletin/bull28-3/art3.pdf>. Проверено 12 апреля 2009. 
  10. ↑ Holm, Alison (May 2010), Geothermal Energy:International Market Update, Geothermal Energy Association, с. 7, <http://www.geo-energy.org/pdf/reports/GEA_International_Market_Report_Final_May_2010.pdf>. Проверено 24 мая 2010. 
  11. ↑ Geothermal Projects Being Developed in 70 Countries 25 Май 2010 г.
  12. ↑ The Geysers Geothermal Field, California, United States of America//www.power-technology.com — http://www.power-technology.com/projects/the-geysers-geothermal-california
  13. ↑ Calpine and the Environment//www.geysers.com — http://www.geysers.com/environment.htm Архивная копия от 5 июля 2012 на Wayback Machine
  14. ↑ Charles W. Thurston. Accelerating Geothermal Growth Through DOE Initiatives//Renewable Energy World North America, May, 2010//www.renewableenergyworld.com — http://www.renewableenergyworld.com/rea/news/article/2012/01/accelerating-geothermal-growth-through-doe-initiatives
  15. Л. А. Огуречников. Геотермальные ресурсы в энергетике (неопр.). №11 (31). Альтернативная энергетика и экология (2005). Дата обращения 1 ноября 2012. Архивировано 20 ноября 2012 года.
  16. ↑ Пока не закончится нефть // июнь 2016
  17. ↑ Геотермальная энергетика (неопр.). журнал «Энергосвет». Дата обращения 1 ноября 2012. Архивировано 20 ноября 2012 года.
  18. В. А. Бутузов, Г. В. Томаров, В. Х. Шетов. Геотермальная система теплоснабжения с использованием солнечной энергии и тепловых насосов (неопр.). журнал «Энергосбережение» (№3 2008). Дата обращения 1 ноября 2012. Архивировано 20 ноября 2012 года.
  19. ↑ ВСН 56-87 «Геотермальное теплохладоснабжение жилых и общественных зданий и сооружений»
  • Дегтярев К. Тепло земли // Наука и жизнь. — 2013. — № 9-10.
  • Дворов И. М. Глубинное тепло Земли / Отв. ред. д.г.-м.н. А. В. Щербаков. — М.: Наука, 1972. — 208 с. — (Настоящее и будущее человечества). — 15 000 экз.
  • Берман Э., Маврицкий Б. Ф. Геотермальная энергия. М.: Мир, 1978. 416 с.
  • Севастопольский А. Е. Геотермальная энергия: Ресурсы, разработка, использование : Пер. с англ. М.: Мир, 1975.
  • Баева А. Г., Москвичёва В. Н. Геотермальная энергия: проблемы, ресурсы, использование. Библиографический указатель. Издательство СО АН СССР, Институт теплофизики, 1979
  • Алхасов А.Б. Возобновляемые источники энергии. — М.: Издательский дом МЭИ, 2016. — ISBN 978-5-383-00960-4.

что это такое, источники, плюсы и минусы

Кто не мечтает хотя бы раз в жизни найти клад. И мало кто подозревает, что драгоценные ресурсы находятся прямо у нас под ногами. Мы владеем величайшим богатством – геотермальной энергией.

Вы видели когда-нибудь гейзер?

ДаНет

Геотермальная энергия – тепло, исходящее из земли, это естественный, возобновляемый ресурс для производства электричества. Тепло Земли по объемам неисчерпаемо, оно в миллионы раз превышает все энергетические ресурсы вместе взятые.

Даже 1% энергии Земли заменяет не одну сотню электрических станций. Осталось только научиться использовать ее.

Геотермальная энергия – одна из самых перспективных в мире.

Геотермальные источники энергии

Геотермальная энергетика не изобретена человеком. Тепловой энергией наделен сам земной шар с момента возникновения планеты.

Нередко нагретые от природы подземные водоемы располагаются очень близко к поверхности. В таком случае геотермальное тепло визуально определяется невооруженным глазом. Это извергающаяся лава вулканов, геотермальные источники – гейзеры.

Преимущества геотермальной энергии в том, что запасы такого тепла в 10 раз превышают запасы органических ископаемых, основного топлива планеты.

Особенности использования геотермальной энергии

В теории неисчерпаемых ресурсов энергии планеты хватит на нужды человеческой цивилизации. Но на практике мы встречаем проблемы с добычей и переработкой геотермальной энергии. Так первоначальные вложения составляют от 200 до 5000 долларов на 1КВт мощности.

Плюсом считается бесплатный теплоноситель. Для сравнения на ТЭС и АЭС затраты на энергопотребление составляют от 50 до 80%.

Плюсы геотермальной энергии Недостатки геотермальной энергии
Неисчерпаемость источника Требуется бурить скважины глубиной до нескольких километров. Не во всех регионах это целесообразно.
Автономность в любое время года, суток, при любых погодно-климатических условиях и других факторах внешней среды Большие теплопотери при добыче и транспортировке.
Эффективность. Коэффициент использования установленной мощности (КИУМ) – 80% Легкость добычи в районах вулканических извержений и гейзерных месторождениях, где горячая вода залегает на поверхности.
Не требуются большие площади, как при строительстве гидроэлектростанций. Присутствие токсических и радиоактивных примесей.
Не загрязняют атмосферу. Невозможность сбросов отработанных отходов в наземные водоемы.
Низкое водопотребление по сравнение с ГЭС и ТЭС, АЭС. 20 л на 1 Квт. В других – до 1000 л. Обратная закачка воды – технически сложна и энергозатратна.
Разработка и техническая эксплуатация скважин провоцируют землетрясения.
Тепло-, шумо- и химическое воздействие на окружающую среду. Накопление твердых опасных отходов.

Геотермальная энергетика: откуда берется энергия?

Применение геотермальной энергии отталкивается от исходной температуры. Теплоноситель, нагретый естественным образом до +30 – +1000С пригоден для отопления без дополнительной трансформации. Вода, пар высокой температуры применяются для выработки электричества.

Принцип работы термальной электростанции похож на устройство ТЭС. Рабочим элементом в обоих случаях служит нагретый пар. А вот методы нагрева различаются. На теплоэлектростанциях воду в пар превращают, используя для нагрева уголь, мазут или природный газ. Термальные установки и теплоноситель берут уже готовым.

Петротермальная энергетика

Верхние слои почвы прогреваются или промерзают естественным образом под воздействием солнечного тепла или при его отсутствии. Играют роль и другие внешние факторы.

Чуть глубже температура держится на одном уровне независимо от солнечной активности. Это ощущали многие, кто спускался в пещеры или подземелья.

Основную роль начинает играть раскаленное земное ядро. Геотермальная энергетика основана на увеличении температуры Земли по мере погружения внутрь. Температура в среднем увеличивается на 2,5 0С каждые 100 метров. В горнодобывающих шахтах жарко, температура держится в пределах 300С.

В цифрах это выглядит следующим образом:
  • на глубине 5 км t=1250C;
  • 10 км t=2500C;
  • 100 км t=15000C;
  • 400 км t=16000C;
  • 600 км (ядро земли) t=50000C.
Суть петротермальной энергетики:

Чтобы получить тепло из недр земли бурят две скважины. В одну закачивают воду. Под воздействием температуры она испаряется, пар перетекает во вторую скважину, из которой извлекается уже в виде электроэнергии.

При кажущейся простоте геотермальная энергетика остро ставит проблему рентабельности. Сложность заключается в подъеме глубинного тепла на поверхность и использовании отработанной воды.

Гидротермальная энергетика

Иногда проблему добычи геотермальной энергии решает сама природа. Нагретые вода или пар – естественный теплоноситель – выходят на поверхность или залегают на небольшой глубине. При этом их температура хоть не на много, но выше окружающего воздуха.

Это и есть геотермальная энергия. Она пригодна для отопления, но встречается в природе реже чем петротермальная, которая присутствует везде, но добывать ее гораздо труднее.

Ресурсы гидротермальной энергии в 100 раз ниже. Соответственно, 35 и 3500 триллионов тонн топлива.

Сферы применения

Эксплуатация геотермальной энергии началась еще в XIX веке. Первым был опыт итальянцев, живущих в провинции Тоскана, которые использовали теплую воду источников для отопления. С ее же помощью работали установки бурения новых скважин.

Тосканская вода богата бором и при выпаривании превращалась в борную кислоту, бойлеры работали на тепле собственных вод. В начале XX века (1904 год) тосканцы пошли дальше и запустили электростанцию, работающую на водяном паре. Пример итальянцев стал важным опытом для США, Японии, Исландии.

Сельское хозяйство и садоводство

Геотермальная энергия используется в сельском хозяйстве, в здравоохранении и быту в 80 странах мира.

Первое, для чего применяли и применяют термальную воду, это обогрев теплиц и оранжерей, что дает возможность получать урожай овощей, фруктов и цветов даже зимой. Теплая вода пригодилась и при поливе.

Перспективным направлением у сельхозпроизводителей считается выращивание сельскохозяйственных культур на гидропонике. Некоторые рыбхозяйства используют подогретую воду в искусственных водоемах, для разведения мальков и рыбы.

Эти технологии распространены в Израиле, Кении, Греции, Мексике.

Промышленность и ЖКХ

Больше века назад горячий термальный пар уже был основой для выработки электричества. С тех пор он служит промышленности и коммунальному хозяйству.

В Исландии 80% жилья отапливаются термальной водой.

Разработано три схемы производства электричества:

  1. Прямая, использующая водяной пар.
    Самая простая: применяется там, где есть прямой доступ к геотермальным парам.
  2. Непрямая, использует не пар, а воду.
    Она подается в испаритель, преобразуется в пар техническим методом и направляется в турбогенератор.

Вода требует дополнительной очистки, потому что содержит агрессивные соединения, способные разрушить рабочие механизмы. Отработанный, но еще не остывший пар пригоден для нужд отопления.

  1. Смешанная (бинарная).
    Вода заменяет топливо, которое подогревает другую жидкость с более высокой теплоотдачей. Она приводит в действие турбину.
Бинарная система на основе геотермальной энергииБинарная система на основе геотермальной энергииВ бинарной системе задействована турбина, которая активируется энергией нагретой воды.

Используют гидротепловую энергетику США, Россия, Япония, Новая Зеландия, Турция и другие страны.

Геотермальные системы отопления для дома

Для отопления жилья пригоден носитель тепла, нагретый до +50 – 600С, таким требованием соответствует геотермальная энергия. Города с населением в несколько десятков тысяч человек могут отапливаться теплом земных недр. В качестве примера: отопление города Лабинск Краснодарского края работает на естественном земном топливе.

Использование Геотермальной энергетики в ЖКХИспользование Геотермальной энергетики в ЖКХСхема геотермальной системы для отопления дома

Не нужно тратить силы и время на подогрев воды и строить котельную. Теплоноситель берут напрямую из гейзерного источника. Эта же вода подходит и для горячего водоснабжения. В первом и во втором случае она проходит необходимую предварительную техническую и химическую очистку.

Полученная энергия обходится вдвое-втрое дешевле. Появились установки для частных домов. Стоят они дороже, чем традиционные топливные котлы, но в процессе эксплуатации оправдывают затраты.

геотермальная энергия в отоплении домагеотермальная энергия в отоплении домаПреимущества и недостатки использования геотермальной энергии для отопления дома.

Крупнейшие производители геотермальной энергии

В использовании геотермальная энергия по объемам уступает другим разрабатываемым восполняемым энергетическим ресурсам. Но там, где иные полезные ископаемые отсутствуют или нет возможности их использовать, при поддержке государственных программ она получила основное развитие.

Геотермальная энергетика распространена в странах Юго-Восточной Азии, Восточной Африки и Центральной Америки.

Однако страны, использующие геотермальную энергию, есть в разных частях света.

  • В Европе – Исландия, Италия, Франция, Литва.
  • В Америке – США, Мексика, Никарагуа, Коста-Рика.
  • В Азии – Япония, Китай, Филиппины, Индонезия, Таджикистан.
  • В Африке – Кения.
  • В Австралии – Новая Зеландия.

Энергию горячих источников дают вулканизированные территории Земли. Это Камчатка и Курилы, Японские и Филиппинские острова, горные системы Кордильер и Анд.

Крупнейший на сегодня страна-производитель, которая обладает запасами геотермальной энергии, это Соединенные Штаты Америки. В Штатах построено 77 ГеоТЭС. За короткое время с момента разработок и начала эксплуатации страна стала экспортером энергии и самих технологий.

Знаменитая и самая мощная группа термальных электростанций (22 штуки) называется «Гейзерс», находится она в 100 километрах севернее Сан-Франциско. Другие промышленные энергетические зоны построены в Неваде и Калифорнии.

В Филиппинах треть электроэнергетики подземная. 3 позиция в мире принадлежит Мексике.

Освоение перспективных технологий в этом разделе энергетичекой отрасли связывают с Исландией. На ее территории почти 3 десятка действующих и потухших вулканов, что и обуславливает специализацию энергопроизводства.

Геотермальная энергия в Исландии составляет 25-30% от производимой. Энергетика страны пользуется горячими гейзерными источниками, которые здесь представлены в изобилии. Так главный город государства Рейкьявик обслуживается электростанцией такого принципа действия, а всего их в государстве пять.

Исландия – эталон экологического устройства жизни на планете, так как основную часть энергии берет из Земли, а в остальном использует возобновляемую энергию воды.

Кроме этого прирученное тепло земли помогло Исландии за короткое время из экономически отсталой страны превратиться в стабильное процветающее государство.

Перспективы освоения геотермальных ресурсов в России

Геотермальную энергетику в России использовали с середины прошлого века. Первая паровая геотермальная электростанция заработала еще в 1967 году на Камчатке (Паратунская ГеоТЭС). Камчатка для России – передовой край подобных разработок. 40% электроэнергии, производимой на Камчатке, это результат преобразования подземного тепла. Ее потенциал оценен в 5000 МВт.

Использование геотермальной энергии в России промышленным способом практикуют на 20 месторождениях. Всего их разведано 56.

Самые известные территории месторождений:

  • Камчатка;
  • Ставропольский край;
  • Краснодарский край;
  • Дагестанская республика;
  • Карачаево-Черкесская республика.

Большие запасы открыты на Кавказе: Ингушетия, Чечня, Осетия, Кабардино-Балкария, Закавказье. В Кавказском регионе используется тепловая энергия подземных вод. На Камчатке строятся геоэлектростанции.

В России тепло земных недр имеет серьезную конкуренцию – месторождения нефти, газа, каменного угля, а также лесные угодья.

Геотермальные электростанции прекрасная альтернатива традиционным методам получения энергии.

Геотермальная энергетика и дальше будет развиваться в регионах, относящихся к «огненному поясу Земли». А в будущем передовые страны направят энергопотребление в сторону освоения петротермального ресурса, который теоретически можно использовать в любой точке планеты.

Геотермальная энергия имеет прямую географическую зависимость и концентрируется в зонах с тектоническими трещинами горных массивов и сейсмической активностью. Поэтому в общей массе энергетики ее доля составляет всего лишь 1%, а в некоторых регионах повышается до 25-30%.

Технологически производство геотермальной энергии намного проще, чем выработка ветряной и солнечной электроэнергии. Дальше она будет распространяться и расти, так как имеет высокие показатели доступности и экологичности. Это при том, что альтернативные источники традиционной энергии неуклонно дорожают, рано или поздно будут исчерпаны и просто не останется иного выхода.

Плюсы и минусы геотермальной энергии

Использование нефти и газа для производства энергии стоит больших денег. С другой стороны, геотермальная энергия является сравнительно менее дорогой альтернативой. На самом деле, геотермальная энергия возникает в ядре Земли, чтобы охлаждать и согревать ваш дом. Давайте разберем какие есть плюсы и минусы геотермальной энергии для использования в повседневной жизни.

Плюсы геотермальной энергии

У этого метода генерации энергии много преимуществ. Но одно из главных преимуществ заключается в том, что геотермальная энергия экологична. Другими словами, это производит намного меньше углеродного загрязнения. Следовательно, это вызовет меньшее загрязнение по сравнению с ископаемым топливом.

Все мы знаем, что геотермальная энергия является видом возобновляемой энергии. Поэтому у нас она никогда не закончится. Пока земля жива, мы будем получать столько энергии, сколько захотим. Единственным недостатком является то, что этот метод производства энергии не так выгоден.

Другое главное преимущество заключается в том, что геотермальная энергия является более надежной, чем другие виды методов производства энергии, такие как солнечная энергия. Там не будет колебаний в выработке энергии. Таким образом, нам не придется хранить много энергии в пасмурные дни.

В настоящее время геотермальная энергия также популярна в небольших масштабах. Поэтому многие домовладельцы, как правило, выбирают тепловые системы охлаждения и отопления. Эта тенденция снижает нагрузку на электрические сети.

Минусы геотермальной энергии

Как было сказано ранее, тепловая энергия предлагает много преимуществ. Теперь мы собираемся обсудить недостатки этого метода производства электроэнергии.

Недостатком этого метода является то, что он может вызвать световое загрязнение. Если электростанция не управляется должным образом, может произойти большее световое загрязнение. Хорошая вещь — то, что большинство заводов по производству энергии помещает элементы в землю, такие как тяжелые металлы.

Геотермальные электростанции могут вызвать нестабильность грунта, например, землетрясения. Например, в 1997 году этот тип завода вызвал землетрясение силой 3,4 балла в Швейцарии.

Еще одним препятствием является то, что геотермальные электростанции обходятся очень дорого. Много работы требуется для монтажа этих установок. Основная проблема заключается в том, что нужно глубоко копать, что отнимает много времени и денег.

Эффективность этого метода производства энергии зависит от местоположения завода. Завод должен быть построен рядом с геотермальным резервуаром. Поэтому те районы мира, где много тектонической активности, могут быть идеальным выбором для геотермальных электростанций.

Наконец, геотермальные электростанции требуют высококвалифицированных и опытных специалистов. В настоящее время у нас не так много таких экспертов, потому что геотермальные электростанции встречаются не так часто.

В заключении

Без сомнения, преимущества геотермальной электростанции перевешивают недостатки. Поэтому, это хорошая идея, чтобы принять данный способ производства электроэнергии, особенно если мы хотим спасти нашу планету от загрязнения и других вредных элементов. Надеюсь, эта статья поможет вам лучше понять эту тему.

 

Геотермальные электростанции — перспективные источники альтернативной энергии

С каждым годом добыча углеводородного топлива усложняется все больше: «верховые» запасы практически истощены, а для бурения глубоких скважин требуются не только новые технологии, но и значительные финансовые вложения. Соответственно дорожает и электричество, ведь оно в основном получается за счет переработки углеводородного топлива.

Кроме того, проблема охраны окружающей среды от негативного воздействия промышленности приобретает все большее значение. И уже очевидно: сохраняя традиционные методы получения энергии (с помощью углеводородного топлива) человечество движется к энергетическому кризису в сочетании с экологической катастрофой.

Именно поэтому такое значение приобретают технологии, позволяющие получать тепло и электричество из возобновляемых источников. К таким технологиям относится и геотермальная энергетика, которая позволяет получать электрическую и/или тепловую энергию, используя тепло, содержащееся в земных недрах.

Какими бывают геотермальные источники энергии

Тепло земных недр

Чем глубже в землю – тем теплее. Это аксиома, известная каждому. Земные недра содержат океаны тепла, которым человек может воспользоваться, не нарушая экологию окружающей среды. Современные технологии позволяют эффективно использовать геотермальную энергию либо напрямую (тепловая энергия), либо с преобразованием в электрическую (геотермальная электростанция).

Геотермальные источники энергии подразделяются на два вида: петротермальные и гидротермальные. Петротермальная энергетика основана на использовании разницы температур грунта на поверхности и в глубине, а гидротермальная использует повышенную температуру грунтовых вод.

Сухие высокотемпературные породы распространены более, чем горячие водные источники, но их эксплуатация с целью получения энергии связана с определенными сложностями: в породы необходимо закачивать воду, а затем отбирать тепло у перегретой в высокотемпературных породах воды. Гидротермальные источники сразу «поставляют» перегретую воду, у которой можно взять тепло.

Еще один вариант получения термальной энергии – отбор низкотемпературного тепла на небольших глубинах (тепловые насосы). Принцип работы теплового насоса такой же, как и промышленных установок, работающих в термальных зонах, разница лишь в том, что в качестве теплоносителя в этом виде оборудования используется специальный хладо-агент с низкой температурой кипения, что и позволяет получать тепловую энергию, перераспределяя низкотемпературное тепло.

С помощью тепловых насосов можно получать энергию для отопления небольших домов, коттеджей. Такие устройства практически не используются для промышленного получения тепловой энергии (относительно невысокие температуры препятствуют промышленному использованию), однако, хорошо зарекомендовали себя при организации автономного энергоснабжения частных домов, особенно в местах, где установка линий электропередач затруднительна. При этом для эффективной работы теплового насоса достаточно температуры грунта или грунтовых вод (в зависимости от вида используемого оборудования) около +8°С, то есть, достаточно небольшой глубины для устройства внешнего контура (глубина редко превышает 4 м).

Вид получаемой из геотермального источника энергии зависит от его температуры: из низко- и средне-температурных источников тепло используется в основном для обеспечения горячего водоснабжения (в том числе и для теплоснабжения), а тепло из высоко-температурных источников используется для получения электроэнергии. Также возможно использование тепла высоко-температурных источников для одновременного получения электроэнергии и горячего водоснабжения. Геотермальные электростанции в основном используют гидротермальные источники – температура воды в термальных зонах может значительно превышать точку кипения воды (в некоторых случаях перегрев достигает 400°С – за счет повышенного давления в глубинах), что делает выработку электроэнергии очень эффективной.

Плюсы и минусы геотермальной энергетики

Геотермальные источникиГеотермальные источники энергии представляют огромный интерес в первую очередь из-за того, что являются возобновляемыми ресурсами, то есть, практически неиссякаемыми. А вот углеводородное топливо, которое в настоящее время является основным источником для получения различных видов энергии, является ресурсом не возобновляемым, и по прогнозам весьма даже ограниченным. К тому же, получение геотермальной энергии гораздо более экологично, чем традиционные методы на основе углеводородного топлива.

Если сравнивать геотермальную энергетику с другими альтернативными видами получения энергии, то и здесь имеются преимущества. Так, геотермальная энергия не зависит от внешних условий, на нее не оказывает влияние температура окружающей среды, время суток, время года и так далее. В то же время ветро-, гелио- и гидроэнергетика, так же, как и геотермальная энергетика работающие с возобновляемыми и неиссякаемыми источниками энергии, очень зависимы от окружающей среды. Например, эффективность гелио-станций находится в прямой зависимости от уровня инсоляции на местности, который зависит не только от широты, но и от времени суток и времени года, причем, разница весьма и весьма существенная. То же и с остальными видами альтернативной энергетики. А вот эффективность геотермальной электростанции зависит исключительно от температуры термального источника и остается неизменной, независимо от времени года и погоды за окном.

К плюсам относится и высокий КПД геотермальных станций. Например, при использовании геотермальной энергии для получения тепла, КПД превышает 1.

Одним из основных минусов при получении энергии из гидротермальных источников является необходимость закачки отработанной (охлажденной) воды в подземные горизонты, что снижает эффективность геотермальной электростанции и увеличивает эксплуатационные расходы. Сброс этой воды в приповерхностные и поверхностные воды исключен, так как в ней содержится большое количество токсичных веществ.

Также к недостаткам можно отнести ограниченное количество пригодных к эксплуатации термальных зон. С точки зрения получения недорогой энергии, особенно интересны гидротермальные месторождения, в которых перегретая вода и/или пар находятся достаточно близко к поверхности (глубинное бурение скважин для достижения термальной зоны значительно повышает эксплуатационные расходы и удорожает получаемую энергию). Таких месторождений не так и много. Тем не менее, постоянно ведется активная разведка новых месторождений, открываются новые термальные зоны, и количество энергии, получаемой из геотермальных источников, постоянно увеличивается. В некоторых странах гидротермальная энергетика составляет до 30% всей энергетики (к примеру, Филиппины, Исландия). В России также имеется ряд эксплуатируемых термальных зон, и их количество возрастает.

Перспективы геотермальной энергетики

Тепло в доме - из землиОжидать, что промышленная геотермальная энергетика сможет заменить традиционные в настоящий момент источники получения энергии сложно – хотя бы из-за ограниченности термальных зон, сложностей глубинного бурения и так далее. Тем более, что имеются другие альтернативные виды энергии, доступные в любой точке земного шара. Однако, геотермальная энергетика занимает и будет занимать существенное место в способах получения энергии различного вида (электрической и/или тепловой).

При этом, перспектив у геотермальной энергетики, основанной на перераспределении тепла из низкотемпературных источников, гораздо больше. Этот вид геотермальной энергетики не требует наличия термальных зон с перегретой водой, паром или сухой породой. Тепловые насосы все больше входят в моду и активно устанавливаются при строительстве современных коттеджей и так называемых «активных» домов (домов с автономными источниками энергоснабжения). Судя по имеющимся тенденциям, геотермальная энергетика продолжит активное развитие в «малых» формах – для автономного энергоснабжения отдельных домов или хозяйств, наряду с ветро- и гелиоэнергетикой.

София Варган

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о