Плюсы и минусы геотермальной энергии

По мере того, как мы продолжаем наше исследование жизнеспособных, чистых источников энергии, геотермальная энергия становится следующей в списке.

Геотермальная энергия сильно отличается от более известных источников возобновляемой энергии, таких как солнечная энергия и ветер. Вместо того, чтобы использовать силу солнца, он извлекается из внутреннего источника тепла Земли.

Электростанции, которые генерируют геотермальное электричество, используют пар, полученный из естественных резервуаров горячей воды, которые можно найти в нескольких милях ниже поверхности Земли.

Подумайте об этих водоемах как о горячих источниках, кроме гораздо большего, чем в земле.

Горячая вода из этих бассейнов превращается в пар, который вращает турбину. Затем турбина питает генератор, который создает электричество.

Существует огромный потенциал для геотермальной помощи в удовлетворении быстро растущих потребностей населения в энергии.

Однако, как всегда, есть недостатки, которые необходимо учитывать. Вы можете себе представить, что вытягивание энергии из-под поверхности Земли не так просто, как кажется людям.

Возникают осложнения, которые влияют как на окружающую среду, так и на карманы тех, кто использует энергию.

Ниже мы обсудим более подробно плюсы и минусы геотермальной энергии.

Плюсы

Геотермальная энергия — еще один возобновляемый, преимущественно зеленый источник энергии. Пока существует Земля, будет возможность извлечь из ее внутреннего тепла.

В то время как природа геотермальной энергии часто отличает ее от солнца и ветра, есть еще одно примечание — геотермальная энергия более надежна.

Солнечная энергия и энергия ветра в основном считаются непредсказуемыми. Вы не всегда можете оценить, сколько энергии может быть произведено в определенный день. Однако с геотермальным, это на самом деле очень предсказуемо.

Это лишь некоторые из факторов, влияющих на геотермальную энергию. Давайте теперь рассмотрим эти и более подробно.

1. Возобновляемый.
До тех пор, пока Земля существует, будет использоваться геотермальная энергия. Это ставит его в возобновляемую категорию наряду с солнечной и ветровой, и это будет до тех пор, пока солнце не проглотит нас всего за 5 миллиардов лет.

Горячие резервуары, используемые для извлечения геотермальной энергии, являются природными ресурсами на Земле. В отличие от ископаемого топлива, такого как уголь и природный газ, они, естественно, пополняются.

Это делает геотермальную не только возобновляемой, но и устойчивой. Существует предостережение, которое мы обсудим в минусах, но по большей части оно в значительной степени считается возобновляемым и устойчивым ресурсом.

2. Более экологична.
Геотермальная энергия чаще всего упоминается как источник зеленой энергии. Это означает, что его воздействие на окружающую среду минимально.

Производство геотермальной энергии создает некоторое загрязнение, о чем мы поговорим позже в минусах. Однако его углеродный след довольно крошечный по сравнению с производством энергии на ископаемом топливе.

Независимо от того, верите ли вы в глобальное потепление, продвижение геотермальной энергии станет сильным кандидатом в качестве части долгосрочного энергетического решения Земли.

3. Надежность.
В отличие от солнечной и ветровой, геотермальная энергия является очень предсказуемым источником энергии. Геотермальные электростанции имеют мощность, которую можно легко вычислить с высокой степенью точности.

Нам не нужно беспокоиться о колебаниях ветра, пасмурных дней или полной темноты. Геотермальная энергия может производиться круглосуточно с минимальным прерыванием.

Это очень важный фактор для рассмотрения, и это означает, что геотермальная энергия приемлема для удовлетворения спроса на базовую нагрузку на энергию. Говоря проще, люди нуждаются в определенном количестве энергии в течение дня, и геотермальная может надежно снабжать его без забот.

4. Не требует топлива.
Обычно, когда вы думаете о электростанциях, вы думаете, что нужно много топлива. Не для геотермальной энергии.

Подобно солнечной и ветровой, геотермальная энергия производится природой. Он не потребляется, а скорее используется и преобразуется в электричество.

Это связано с тем, что он является возобновляемым и устойчивым источником энергии. Это также означает, что нам не нужно беспокоиться о таких мероприятиях, как добыча полезных ископаемых, которые содержат тяжелую цену загрязнения окружающей среды.

5. Дорогостоящий для домовладельцев.
За последние несколько лет наблюдается значительный рост спроса на геотермальное отопление и охлаждение для личных домов.

Как возобновляемый и зеленый источник энергии, это оказывается привлекательным вариантом для многих.

Хотя это может стоить дорого, затраты, как правило, окупаются через несколько лет.

В настоящее время, насколько дороги ваши электрические и газовые счета в течение года? Если вы похожи на большинство, они обычно сильно колеблются в разные сезоны.

Геотермальная энергия обеспечивает значительную экономию в годовом исчислении как по стоимости отопления, так и по охлаждению. Опять же, вы просто должны быть готовы сделать авансовые инвестиции.

6. Быстро развивающаяся технология.
Наравне с другими источниками зеленой энергии геотермальная энергия находится на переднем крае разведки.

Появляются новые технологии, которые улучшают производство энергии

Минусы

Как вы можете себе представить, люди не имеют большого контроля над тем, где Земля решает скрыть свои водохранилища с горячей водой. Это затрудняет решение проблемы.

Эти и пара других являются минусами, о которых мы поговорим более подробно ниже.

1. Конкретная зона.
Вероятно, самым большим недостатком геотермальной энергии является то, что она невероятно специфична для местоположения. У нас действительно нет возможности выбирать, где мы строим геотермальные электростанции, что приводит к довольно неудобным местам, которые навязываются нам.

В результате есть только определенные зоны, где геотермальная энергия является опцией. Чаще всего эти зоны находятся далеко от городов и поселков.

Это означает, что геотермальная, вероятно, никогда не станет жизнеспособным вариантом для широкомасштабного производства энергии.

2. Экологические побочные эффекты.
В то время как производство геотермальной энергии обычно не выделяет никаких парниковых газов, на поверхности Земли их много, что нельзя игнорировать.

Во время процесса рытья эти газы часто выводятся в атмосферу. Да, это, как правило, происходит даже без вмешательства человека, но выбросы, как было показано, выше в непосредственной близости от геотермальных источников.

В целом загрязнение, создаваемое геотермальными электростанциями, сегодня считается низким по сравнению с традиционными заводами, работающими на ископаемом топливе.

Несмотря на то, что эти экологические побочные эффекты считаются минусом, они практически не влияют на источники энергии, которые мы используем сегодня.

3. Землетрясения.
Да, вы это правильно поняли. Геотермальная энергия стала печально известной для запуска землетрясений.

В любое время, когда вы имеете дело с тяжелым рытьем глубоко под поверхностью Земли, есть потенциал изменить его структуру. Это может привести к тектоническим сдвигам, достаточно большим, чтобы вызвать землетрясения.

По большей части эти землетрясения не опасны из-за расположения большинства геотермальных электростанций. Тем не менее, любой тип стихийного бедствия обычно сопровождается потенциальными опасными для жизни случаями.

Другие источники энергии вообще не имеют этой проблемы, что может стать большим препятствием для сторонников геотермальной энергетики.

4. Высокие первоначальные затраты.
С геотермальными, есть высокие ценовые метки, которые необходимо учитывать.

Во-первых, это стоимость строительства коммерческой электростанции. Подобно ядерному, они могут быть очень дорогими. Вы можете себе представить, что отверстия в нескольких милях на поверхности Земли могут быть довольно дорогостоящими и трудоемкими.

Несчастная реальность заключается в том, что геотермальная энергия изо всех сил пытается конкурировать с другими методами производства энергии. Несмотря на то, что вы сэкономите деньги, используя его в долгосрочной перспективе, высокие первоначальные издержки являются основным сдерживающим фактором.

Как и ветер, большинству пользователей геотермальной энергии предоставляются значительные субсидии для использования источника энергии. Пока технология не улучшится, это, вероятно, останется в силе, по крайней мере, в течение следующих нескольких лет.

5. Проблемы с устойчивостью.
По большей части геотермальная энергия считается устойчивым источником энергии. Вот почему мы перечислили его в разделе плюсов.

Мы производим геотермальную энергию, принимая горячую воду из резервуаров Земли. Эти резервуары пополняются, когда дождевая вода спускается с поверхности.

Теоретически, если мы будем использовать жидкость с более высокой скоростью, чем она будет заменена, то мы в конечном итоге истощаем поставку. Это просто означает, что геотермальная энергия должна эффективно управляться.

Вывод

К настоящему времени, надеюсь, ясно, что долгосрочный план удовлетворения энергетических потребностей Земли не является показом одного человека. Это будет комбинация различных возобновляемых, чистых и зеленых источников энергии, которые мы можем использовать для будущих поколений.

Геотермальная энергия, без сомнения, является одним из тех источников энергии, которые необходимо учитывать.

Помимо того, что он является возобновляемым и в основном устойчивым, он также очень надежный, не требует топлива и имеет сильный потенциал для домовладельцев.

Недостатки геотермальной энергии включают в себя высокие первоначальные инвестиции, высокую удельную энергию и некоторые потенциально опасные побочные эффекты окружающей среды, включая землетрясения.

Прочитав списки плюсов и минусов, что вы думаете?

Геотермальная энергетика: преимущества и перспективы

Возобновляемая энергетика в мире растёт высокими темпами. Ежегодные объемы ввода новых электростанций, функционирующих на основе ВИЭ, существенно превышают рост тепловой генерации. Также и размер ежегодных инвестиций в ВИЭ-генерацию в разы превосходит вложения в газовые, угольные и атомные электростанции.

При этом основной рост приходится на ветровые и солнечные электростанции, и для многих именно они стали символами ВИЭ и «зелёной» энергетики, но и геотермальные электростанции, или ГеоЭС, — также очень интересное направление, потенциал которого высок. Некоторые исследователи полагают, что в будущем геотермальная энергетика может обеспечить до 1/6 от мирового энергоснабжения. Не в последнюю очередь из-за того, что, в отличие от солнечной или ветряной, геотермальная энергетика абсолютно не зависит от смены дня и ночи или погодных условий и времени года и имеет целый ряд других преимуществ, о которых мы и расскажем далее.

В соответствии с базой данных IRENA (Renewable capacity statistics 2019), в 2018 году глобальная установленная мощность геотермальных электростанций вросла на 540 мегаватт и составила 13 329 мегаватт.

Как это работает?

Как и во многих видах электростанций, поток горячего пара используется для вращения турбины генератора — ГеоЭС в данном случае не уникальны. И теплоэлектростанции, и, фактически, атомные электростанции используют тот же самый принцип, хотя источники энергии, которые помогают разогревать воду и вырабатывать пар, в них применяются радикально различные. ГеоЭС относятся к ВИЭ именно потому, что в качестве главной движущей силы в них используется пар или горячая вода из естественных геотермальных источников, находящихся под землёй.

С погружением в недра планеты температура будет расти примерно на 3°C каждые 100 метров спуска, хотя в различных регионах Земли этот показатель (так называемый геотермический градиент) может отличаться. Это значит, что некоторые места подходят для постройки геотермальной электростанции лучше, а некоторые — намного хуже, вплоть до момента, когда прокапывать скважину до слоёв нужной температуры становится просто экономически невыгодно. Отсюда и популярность ГеоЭС в странах с большой сейсмической/вулканической активностью.

График изменений температуры породы по мере продвижения к центру Земли. Источник: Wikimedia / Bkilli1

В зависимости от имеющегося источника геотермальной энергии ГеоЭС можно условно разделить на гидротермальные, бинарные гидротермальные и петротермальные.

В гидротермальных электростанциях из трубы, проложенной до водоносных слоёв, поднимается раскалённый пар, который вращает турбину генератора. Если вместо пара поднимается пароводяная смесь температурой выше 150 °C, её водяная часть отделяется в специальном сепараторе и может в дальнейшем тоже превратиться в пар для генератора в условиях низкого давления.

Бинарные гидротермальные электростанции применяются там, где температура воды не поднимается выше 100 °C, а копать скважину глубже уже невыгодно или по каким-то причинам невозможно. Тогда эта вода используется для разогрева другой рабочей жидкости с низкой температурой кипения, например, фреона, пар от которого и подаётся на турбину генератора.

Петротермальные станции — сравнительно новое явление. В местах, где температура земной коры подходит для ГеоЭС, но водоносные слои почти отсутствуют, бурится скважина (на глубине от 3 до 10 км) и вводятся две трубы. В одну из них закачивается под давлением вода, которая разогревается в образованном давлением гидроразрыве и возвращается через вторую трубу в виде пара для турбины. По состоянию на 2018 год в мире работало всего 22 петротермальных электростанций, большая часть которых сосредоточена в Европе. По мнению некоторых ученых, петротермальной энергии достаточно, чтобы навсегда обеспечить человечество энергией.

А в чём преимущества?

Главным преимуществом геотермальной энергетики является её неисчерпаемость, то есть та самая причина, по которой этот вид относят к ВИЭ. Бурение скважин, постройка геотермальных электростанций и закачка воды или использование воды/пара из геотермальных источников физически неспособны вызвать падение температуры ядра Земли или каким-то образом исчерпать этот ресурс.

Геотермальная энергетика более стабильна, чем другие виды энергетики. Она не зависит от погодных условий или времени дня, в отличие от своих более популярных «собратьев» по ВИЭ, солнечной и ветряной энергетики, или от поставок топлива, которое необходимо для работы ТЭС и АЭС. Также этот вид энергетики позволяет строить электростанции даже в труднодоступной местности и в отдалённых регионах с плохо развитой транспортной инфраструктурой. Геотермальная энергетика, в отличие от солнечной или ветровой энергетики не требует значительных площадей для размещения объектов. Например, для выработки 1 ГВт*ч/год понадобится ГеоЭС площадью всего в 400 м2, а аналогичная солнечная станция займет более 3 квадратных километров.

ГеоТЭС Olkaria IV в Кении. Olkaria V и Olkaria VI планируют ввести в строй в 2021 году. Источник: Toshiba

При соблюдении всех условий безопасности геотермальные электростанции практически безопасны для экологии и вырабатывают очень мало углекислого газа, а вместе с электроэнергией с их помощью можно вести добычу полезных ископаемых, например, растворённые в пароводяной смеси металлы и газы.

При всех своих преимуществах у ГеоЭС есть и недостатки. Как было сказано выше, при соблюдении условий безопасности эти станции не наносят вреда экосфере, но это не отменяет того факта, что рабочая жидкость на ГеоЭС опасна и содержит тяжёлые металлы, например, свинец, мышьяк или аммиак, которые могут вызвать локальную катастрофу в случае аварии. Также ГеоЭС отличаются меньшей мощностью, чем гидроэлектростанции, ТЭС и, тем более, АЭС, а стоимость киловатта в них выше. Это связано с тем, что, при всей простоте конструкции самих электростанций, огромные инвестиции нужны на качественную геологоразведку и анализ почвы. Примерный уровень капитальных затрат в данном сегменте находится на уровне $2800/кВт установленной мощности, что существенно выше, чем у газовых ТЭС, ветровых и солнечных электростанций.

Геотермальная энергетика в России

По оценкам некоторых экспертов, потенциал геотермальных ресурсов России намного выше, чем потенциал запасов органического топлива.

Геотермальные электростанции появились в России в шестидесятые годы прошлого века. Первой начала свою работу Паужетская, а затем Паратунская ГеоЭС на Камчатке. Практически все российские ГеоЭС находятся на Камчатке и на Курилах, где сосредоточена большая часть геотермальных ресурсов страны. В частности, камчатские геотермальные ресурсы могут обеспечить электростанции мощностью до 350 МВт (хотя этот потенциал используется только частично), а ресурсы Курил позволяют вырабатывать до 230 МВт.

Помимо указанных регионов, самыми перспективными для развития геотермальной энергетики, являются Дальний Восток в целом, Кавказ, Краснодарский край и Ставрополье, где вода температурой до 126 °C выходит на поверхность под давлением, что позволяет сократить расходы на её подачу на электростанцию при помощи насосов. И это касается не только электроснабжения. Например, в Дагестане около 30% жилого фонда отапливается и снабжается водой из геотермальных источников, причём эту цифру легко можно довести до 70%. Огромными запасами геотермальных вод (около 70% общих российских запасов) обладает Западно-Сибирский нефтегазоводоносный бассейн, большая часть ресурсов которого сосредоточена на территории Томской области. В то же время, в центральной части страны использование ГеоЭС экономически не слишком эффективно из-за высокой глубины залегания подходящих для геотермальных электростанций термальных вод (более 2 км).

Следует отметить, что часть перспективных проектов, связанных с геотермальной энергетикой в России либо реализуется слишком медленно, либо многие годы остаётся в «замороженном» состоянии, что снижает темпы развития этого сектора в стране. Например, ещё в 2008 году, после принятия указа президента РФ №889 «О мерах по повышению энергетической и экологической эффективности российской экономики», был дан старт модернизации той самой Паужетской ГеоЭС, которая позволила бы обновить устаревшее оборудование и увеличить мощность станции на 2,5 МВт. Но, как оказалось, объект до сих пор не ввели в эксплуатацию.

Каковы перспективы?

По прогнозам МЭА, к 2040 году потребление и выработка электроэнергии в мире увеличатся на 60%, то есть спрос на электроэнергию составит 26,4 тыс. ТВт·ч в 2025 году и более 35,5 тыс. ТВт·ч в 2040-м.

Определенную роль в удовлетворении этого растущего спроса будет играть и геотермальная энергетика. Её рост будет стабильным, хотя вряд ли бурным.

По информации Bloomberg, в 2018 году инвестиции в геотермальную энергетику в мире выросли на 10% — до $1,8 млрд (в целом же в мире в ВИЭ было вложено более $300 млрд).

Лидерами в сфере геотермальной энергетики на данный момент являются США, также ГеоЭС очень популярны в Индонезии и на Филиппинах, где этот вид энергетики вырабатывает более 10% электроэнергии. Также в десятку мировых лидеров в области геотермальной энергетики входит Япония, в которой первая такая электростанция открылась ещё в 1966 году на базе оборудования Toshiba. Потенциал сектора в стране оценивается в 23 ГВт.

В целом же геотермальная энергетика — интересная и перспективная сфера ВИЭ. Она только начала показывать свои настоящие возможности, но уже сейчас имеет ряд неоспоримых преимуществ, которых лишены солнечная и ветряная отрасли, а также традиционные виды электростанций.

Автор — руководитель департамента развития новых направлений бизнеса ООО «Тошиба Рус»

Геотермальная энергия | Плюсы и минусы геотермального отопления дома

Что такое геотермальное отопление дома?

Геотермальное отопление использует для обогрева помещений природное тепло земли. Это неограниченный и бесплатный ресурс. Его можно использовать независимо от температуры воздуха, времени года и расположения участка. Сейчас это самая экономичная альтернатива традиционным вариантам отопления.

Принцип действия системы

В основе функционирования геотермальных систем находятся физические процессы передачи тепла из окружающей среды. По принципу действия они аналогичны обычному холодильнику.

На большой глубине земной поверхности температура всегда постоянна и пребывает в пределах +5 — +8 °С. Почти 80% тепловой энергии, создаваемой геотермальной системой, представляет собой энергию окружающей среды. Ее передают и накапливают внутри зданий. Такая добыча не наносит урона экологическому и энергетическому балансу планеты, потому что она обладает способностью самовосстанавливаться.

Виды теплообменников

Горизонтальные теплообменники характеризуются тем, что трубы контура укладывают горизонтально на глубину, превышающую уровень промерзания грунта в данной местности. Их применяют тогда, когда приусадебный участок обладает большой свободной площадью без насаждений.

К примеру, чтобы обогреть частный дом площадью в 250 кв. м потребуется 600 кв. м для размещения теплообменного контура. Такая территория не всегда доступна в густонаселенных коттеджных поселках.

Когда территория участка небольшая, применяют вертикальные теплообменники. Но для их создания потребуется специальное бурильное оборудование. Это вызывает повышенные расходы.

При создании вертикальных теплообменников применяются геотермальные зонды. Их опускают в скважины глубиной до 200 м. Такой способ можно использовать даже на обустроенной территории. При этом существующий ландшафт не повреждается.

Еще одним вариантом является теплообменник, помещенный в воду. Он очень целесообразен при наличии поблизости водоема. При этом трубы контура укладывают на дне на глубину, превышающую уровень промерзания. В этом случае система функционирует за счет энергии водных массивов. Это наиболее экономичный способ обустройства геотермального отопления.

Существуют также воздушные теплообменники. Их контур получает тепло из воздуха. Особенно эффективны они в южных районах. Для их монтажа не требуются земляные работы. Недостатком является полная зависимость от температуры воздуха.

Горизонтальный коллектор

Горизонтальный коллектор – это система труб, уложенных параллельно земле в специальных траншеях. Ширина траншей составляет 50-70 см, глубина 1,5-2 м, дистанция между ними — не менее 1,5 м. Прокладка труб на расстоянии ближе 1,5 м от деревьев не допускается. Такие нормы необходимо выдерживать для предотвращения переохлаждения грунта. В противном случае система не получит достаточное количество тепла.

Длина труб и траншей зависит от теплоотдачи грунта и мощности теплового насоса. Чем выше значение последнего показателя, тем крупнее должен быть участок. При таком способе укладки труб значение теплоотдачи обычно составляет 15-35 ВТ/м².

Вертикальный контур

Для его создания необходимо пробурить скважину глубиной от 10 до 100 м и выше. В нее опускают U-образную трубу. За счет того, что на большой глубине температура всегда выше, чем у поверхности, такой способ укладки обладает повышенной эффективностью. Она в 4-5 раз выше, чем при использовании горизонтального коллектора.

Чтобы увеличить тепловую мощность, одновременно применяют несколько таких скважин. Расстояние между ними не меньше 5-6 м. Их соединение осуществляется с помощью специальных коллекторных узлов. Для получения 7-9 кВт тепловой энергии потребуется 150-200 м скважины. Долговечность системы такого вида составляет около сотни лет.

Теплообменник, размещенный в воде

Водоразмещенный теплообменник считается единственным реальным способом обеспечения геотермального отопления собственными силами. Для его применения необходимо наличие водоема размерами не менее 200 кв. м. Расстояние от него до дома должно не превышать 100 м. Обязательным условием является также то, что глубина водоема обязана превышать 2 м.

Плюсы и минусы геотермального отопления

Большим достоинством геотермальных систем отопления считается неисчерпаемость необходимых для нее ресурсов. Земная поверхность аккумулирует около 90% солнечной энергии. Может закончиться топливо, возможно прекращение подачи газа, но тепло земли бесконечно.

Значительным преимуществом геотермальных систем является также экологичность. Их функционирование не создает вредных отходов. Геотермальная установка является пожаробезопасным решением. При ее работе не используют легковоспламеняющиеся вещества.

Основным недостатком геотермальных систем считается сложность и значительная стоимость работ. Наиболее целесообразно их применение на не газифицированных участках.

Геотермальная энергия Земли и перспективы ее использования

Последние десятилетия в истории человечества характеризуются настоящим бумом в использовании возобновляемых источников энергии. Масштабы их применения выросли в разы. Причин этому несколько. Во-первых, эпоха, в которой главенствующую роль играли дешевые традиционные энергоносители, закончилась. Единственная тенденция, развивающаяся сегодня в данной области – рост цен на все виды ископаемого топлива. Во-вторых, страны, которые являются энергетически зависимыми, всячески стараются использовать возможности альтернативных источников энергии. И, наконец, в-третьих, большая роль в этом вопросе отводится экологическим соображениям – выбросу вредных газов и парниковому эффекту.

Именно такие причины поставили развитие ВИЭ в число приоритетных задач в области энергетики во многих странах. Ряд государств реализуют ее через принятие соответствующей законодательной и нормативной базы, где устанавливается правовая, экономическая и организационная основа использования возобновляемых источников энергии.

В России, несмотря на то, что она является ведущей мировой державой по запасам ископаемых энергетических ресурсов, в последнее время тоже произошло принципиальное изменение отношения к вопросам использования ВИЭ. Толчком к этому послужил рост стоимости органического топлива, которое вдобавок еще и дорого обходится в транспортировке в отдаленные районы страны, и, как следствие этого, – рост цен на тепло- и электроэнергию. В вопросах совершенствования и развития систем теплоснабжения на первое место вышли аспекты по расширению использования местных нетрадиционных источников энергии, в том числе и геотермальной энергетики.

Геотермальная энергия – это физическое тепло глубинных слоев земли, которые характеризуются гораздо большей температурой, чем температура воздуха на поверхности. Носителями подобной энергии могут быть жидкие флюиды в виде воды или пароводяной смеси, а также сухая горная порода, расположенная в соответствующих глубинах. Горячие недра Земли постоянно выпускают на поверхность тепловой поток, и под его воздействием образуется градиент температуры – геотермальная ступень. Сегодня целесообразно и экономически выгодно в получении энергии использование только тепло термальных вод и парогидротермов. При производстве электроэнергии с учетом адекватных технико-экономических затрат  температура должна составлять не меньше 100 градусов по цельсию. Мест на Земле с подобными температурами относительно немного.

Идеальных источников энергии человечество пока еще не выявило, поэтому, как и любые другие, геотермальная энергетика имеет ряд своих плюсов и минусов.

Наиболее явное ее преимущество в фактической неисчерпаемости и стабильности действия. Можно предположить, что влияние человека может снизить температуру верхних слоев планеты, но представить подобную интенсивную деятельность на практике совершенно невозможно. В отличие от солнечной или ветряной энергии, которые создают перебои в выработке во время безветренной или пасмурной погоды, тепло Земли можно использовать постоянно.

Но недостатки в данной области тоже имеются. Получение больших объемов геотермальной энергии доступно далеко не всем странам мира. Эту возможность имеют только те, которые располагаются в вулканических районах планеты. Помимо этого есть определенные риски для окружающей среды, связанные с выбросами отработанной воды. Подземные воды представляют опасность для здоровья человека в связи с возможным содержанием в них токсичных соединений.

Сравнительно невысокий уровень эксплуатации данного вида энергии обусловлен и другими не менее значительными причинами, к которым можно отнести высокую стоимость скважин; сложные транспортабельные характеристики термальной воды; необходимая обратная закачка отработанной воды; агрессивные коррозийные свойства; одноразовость в использовании системами теплоснабжения.

Область применения и процент эффективности использования геотермальных вод зависят от  многих факторов, таких как энергетический потенциал, общий дебит, запас скважин, химический состав, минерализация, наличие потребителей и т.д.

Наиболее распространенными и эффективными сферами применения геотермальной энергии являются отопление, горячее и техническое водоснабжение объектов в различных отраслях деятельности: электроэнергетике, промышленности, сельском хозяйстве. А оптимальный энергетический эффект может быть достигнут за счет создания определенных систем отопления и повышения перепада температур.

Несьявеллир ГеоТЭС, Исландия

Сегодня человечество использует более 4% потенциала геотермальных источников для получения электроэнергии, и только мене 1% приходится на получение тепла. Коэффициент мощности современных ГеоЭС составляет около 90%, что в разы превышает показатель  технологий, использующих другие возобновляемые источники энергии, такие как солнце, ветер или приливы.

Гео- электростанции работают почти в 30 странах мира, а их суммарная мощность — более 10 тысяч МВт. Лидерами в этой сфере являются США, Филиппины, Мексика, Индонезия, Италия, Япония, Новая Зеландия, Исландия. Что касается Исландии, то статус развитой страны с высокими показателями жизни она получила именно по причине перевода своей экономики на геотермальный ресурс. Более 90% теплоснабжения здесь основано на геотермальном тепле. Показательным в развитии области является созданный исландцами проект системы геотермального теплообеспечения Рейкьявика, который покрывает 99% потребностей города в тепле.

Большой популярностью в последнее время пользуются геотермальные системы теплоснабжения, в основе которых лежит работа тепловых насосов. Почти 58% общих мощностей геотермальных тепловых установок составляют теплонасосные агрегаты. Данная технология успешно развивается в Германии, США и Канаде.

Верхне-Мутновская ГеоЭС

Наряду с большим потенциалом органических видов топлива, Россия располагает и немалыми геотермальными ресурсами. Свое развитие геотермальная энергетика здесь начинает с середины 60-х годов. В это время в СССР была образована Северокавказская разведочная экспедиция для бурения и реконструкции нефтегазовых скважин на термальные воды. А первая ГеоТЭС на нашей территории построена в 1967 году на Камчатке. Ее первоначальная мощность — 5 мВт, а после —  возросла до 11  мВт. В 1983 году эксперты составили атлас термальных вод СССР. Плодотворным в становлении отрасли стал период с 1970 по 1990 гг. —  добыча данного ресурса за это время в стране увеличилась в 9 раз.

Новым толчком в развитии геотермальной энергетики на Камчатке в 90-е годы стало появление фирм, которые совместно с промышленными организациями разработали прогрессивные схемы, технологии и виды оборудования в сфере преобразования геотермальной энергии в электрическую. Итогом этой деятельности стало введение в работу Верхне-Мутновской ГеоЭС.

Сегодня в России разведано более 70 термальных месторождении, а количество пробуренных скважин превышает 4000. Самыми перспективными в развитии отрасли являются части Курильского, Западно-Сибирского и Северо-Кавказского регионов.

Ресурсы, которые обнаружены на Камчатке, дают возможность обеспечить ее население теплом и электричеством на 100 последующих лет. Здесь наряду с Мутоновским месторождением большими запасами располагают Кошелевское, Большое Банное и Киреунское. Весь объем тепла камчатских геотермальных вод составляет 5000МВт.

Менделеевская ГеоЭС, Кунашир, Курилы (Фото sdelano-u-nas.livejournal.com)

Количество ресурса тепла земли Курильских островов тоже немалое. На острове Итуруп сосредоточено столько двухфазного геотермального теплоносителя, мощности которого могут удовлетворить энергопотребности региона на ближайшие несколько сотен лет. Город Южно-Курильск на острове Кунашир уже частично обеспечивает население тепло- и электроэнергией  с помощью геотермального тепла. Остров Парамушир менее изучен в этой области, но определено, что он располагает немалыми запасами геотермальной воды температурой  от 70 до 95 градусов. Здесь уже идет постройка ГеоТС.

Самое большое распространение в нашей стране имеют геотермальные месторождения, температура воды которых от 100 до 200 градусов. Тут наиболее целесообразным становится использование низкокипящих рабочих тел в паротурбинном цикле. Двухконтурные ГеоТЭС у нас работают во многих регионах, но наиболее подходящие условия для их реализации на Северном Кавказе. Тут длительному и детальному изучению подверглись месторождения с температурой от 70 до 180 градусов с глубиной от 300 до 5000 метров. В данных регионах за счет геотермальной воды работает большой процент теплоснабжения и систем горячего водоснабжения. На территории Дагестана добыча геотермальной воды превысила 6 млн.м.

Районами, располагающими определенными геотермальными запасами, которые пригодны в широкомасштабном применении в отраслях промышленности и сельского хозяйства являются Приморье, Прибайкалье и Западная Сибирь.

Наряду с существующими источниками энергии геотермальная энергетика в России на сегодняшний день проигрывает по многим параметрам. Но ситуация в нашей стране складывается таким образом, что развитие данной отрасли является наиболее целесообразным и экономически выгодным в вышеуказанных регионах, где этот источник способен радикально решить проблему энергоснабжения в условиях использования дорогих привозных видов топлива.

Еще по этой теме

Метки: Верхне-Мутновская ГеоЭС, возобновляемые источники энергии, геотермальная ступень, геотермальная энергетика, геотермальные месторождения, ГеоЭС, Исландия, Камчатка, коррозийные свойства, Кунашир, Курильские острова, Парамушир, паротурбинный цикл, Рейкьявик, термальная вода

Интересная статья? Поделитесь ей с друзьями:

Какие экологические преимущества имеет геотермальная электростанция — MOREREMONTA

Какие эко­ло­ги­че­ские пре­иму­ще­ства имеет гео­тер­маль­ная элек­тро­стан­ция перед ТЭС, ра­бо­та­ю­щей на угле? Ука­жи­те два пре­иму­ще­ства.

Использование геотермальной энергии — одно из перспективных направлений развития энергетики. В России первая геотермальная электростанция (Паужетская, на юге Камчатки) мощностью 5 МВт введена в эксплуатацию в 1966 г. В последующие годы её мощность была увеличена до 11 МВт. За рубежом геотермальные электростанции построены в Италии (Тоскана, район Лардерелло), Новой Зеландии (зона Таупо), США (Калифорния — Долина Больших Гейзеров) и других странах. Суммарная установленная мощность всех геотермальных электростанций мира в 1980 г. составляла 2,5 тыс. МВт, в 2000 г. — более 17 тыс. МВт.

Издавна Земля является источником энергоресурсов, но, признавая этот факт, надо признать и то, что невозобновляемые источники энергии не бесконечны. Ради обогрева жилья люди уже отказались от дров и больше не сжигают леса, почти исключили добычу каменного угля, признавая, что это наносит экологический вред среде обитания. Но добыча нефти и газа идёт полным ходом. Между тем у нашей планеты в запасе есть и возобновляемый источник энергии — сила её геотермальных вод.

Тепло из самых глубин планеты

Использовать тепло Земли — очень заманчивая идея и непростая, но в целом решаемая, задача. Особенно актуально это для регионов, где геотермальные источники выходят на поверхность или, хотя бы находятся в зоне досягаемости, как с инженерной, так и экономической точек зрения. Вот только местоположение подобных источников, как правило, соседствует с тектоническими разломами планеты и находится в крайне сейсмо неустойчивых регионах.

Геотермальные электростанции: преимущества и недостатки

Существует несколько принципиальных схем строительства таких электростанций и, обычно, выбор зависит от конкретного источника тепла: где-то достаточно пробурить скважину и можно начинать её эксплуатацию, а где-то предварительно необходимо очистить поступающий энергоноситель от твёрдых частиц и вредных газов.

Но, каков бы ни был принцип работы такой станции, у неё имеется ряд преимуществ перед ТЭС и даже перед тепловой АЭС.

Вот недостаток у геотермальной станции всего один: в конечном счёте он сводятся её местоположению. Учитывая, что сейсмическая активность не поддаётся прогнозам, районы тектонических разломов крайне неблагоприятное место для строительства и последующей эксплуатации энергоустановок.

Зато преимущества геотермальных электростанций многочисленны и неоспоримы:

• безопасность для окружающей среды, в том числе отсутствие возникновения парниковых газов;
• компактность размеров станции;
• основные расходы заканчиваются с завершением строительства, расходы же на эксплуатацию — минимальны;
• за счёт природного теплоносителя (практически неисчерпаемый ресурс!) себестоимость электрической энергии снижается почти до нуля.

Подробнее об экологии

С развитием общества, вырастает и его экологическая сознательность, проблемы разумного природопользования выходят на первый план. Ведущие экономические державы, в том числе и Россия, подписывают протоколы об ограничении выбросов в атмосферу, стремясь сократить вред от парникового эффекта и предотвратить глобальное потепление. ТЭС, использующие для выработки электроэнергии в качестве топлива газ, продукты нефтепереработки и, особенно, каменный уголь оказывают существенное влияние на рост загрязнённости атмосферы.

С тем, что имеется экологический недостаток ТЭС, ничего поделать нельзя. Можно попытаться сократить выбросы за счёт более полного сжигания топлива, за счёт применения передовых фильтрующих систем, но от «родового» недостатка тепловой энергетики не уйти.

Поэтому основной вопрос, который встаёт в связи с использованием термальной энергией, какие экологические преимущества имеет геотермальная электростанция? Используя воду и пар, нагретые самой природой, такие электростанции не производят выбросов. Минимизирует вред, наносимый окружающей среде и небольшие габариты подобных станций. Так что, преимущества геотермальных электростанций перед ТЭС не подлежат сомнению.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

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.

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.

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.

Исландия страна, где максимально используют геотермальную энергию. Очень интересная страна сама по себе. Давно хочу посетить и посмотреть как они там все так успешно обустроили. Миру нужно брать пример с этой странны.

Вам нужно войти, чтобы оставить комментарий.

Ветроэнергетика плюсы и минусы альтернативного вида энергии

Содержание статьи:

Прежде чем решать и определять достоинства и недостатки ветроэнергетики следует определиться с областью использования. Его мощность, тип и другие параметры будут зависеть от места применения.

Если требуется ветряк для освещения, подзарядки мобильных и других электронных устройств или же для работы телевизора, то вполне хватит небольшого ветряка мощностью около 300 Вт. Такой ветряк имеет небольшие размеры и его можно даже переносить или брать с собой. Однако не стоит требовать от такого устройства более серьёзного обеспечения электроэнергией. Для этого есть более мощные ветряки примерно на 2-10 кВт. Ветряк с такой мощностью уже сможет обеспечить даже небольшую гостиницу, не говоря уже о кафе или доме. Также его энергии может быть более чем достаточно и тогда излишки нужно аккумулировать и использовать во время пиковых нагрузок или безветренной погоды. Здесь плюсы использования энергии ветра будут более значимыми, ведь автономность помогает снизить расходы на выработку и покупку электричества, также дает гарантию независимости от колебаний энергии и сбое работы на городских электростанциях.

Если рассматривать целую электростанцию примерно на 20 кВт, то ее может хватить на обеспечение небольшого поселка или даже завода. А самые рьяные оснащают базы отдыха ветроэлектростанциями, ведь у моря хорошая сила ветра и почему бы не использовать достоинства ветроэнергетики — это же природный ресурс, за который не требуется платить.

Ветроэнергетика плюсы и минусы

Учитывая современные тенденции, которые говорят о сохранении природы и улучшении экологии, то плюсы энергии ветра — это экологичность. Нет выбросов при производстве электроэнергии, а сам источник является возобновляемым. Абсолютная безопасность для экологии и человека. К плюсам следует отнести независимость от ископаемых и их цен, ведь обычные источники энергии стоят очень дорого.

Естественно, энергия ветра имеет достоинства и недостатки, к минусам следует отнести зависимость выработки от природных условий. Мы не можем контролировать постоянную силу ветра, а это сказывается на продуктивности любого ветряка. Еще одним недостатком является опасность лопастей для птиц, увы, много птиц погибает при ударе о лопасть. Также минусами является шум при работе, на который могут жаловаться соседи и потребность в аккумуляторе, которых работает долго, но примерно раз в 15 лет его нужно менять.

Достоинства и недостатки энергии ветра

Рассмотрим подробнее, какие энергия ветра имеет достоинства и недостатки:

Итак, к достоинствам следует отнести:

1. Экологичность — нет загрязнения окружающей среды.
2. Такие станции эргономичны — нет нужды в огромной площади и можно строить вблизи населенных пунктов.
3. Ветер — это возобновляемый источник энергии.
4. Источник является бесплатным, так как — это природный ресурс.
5. Легко применяется в местах, где нет возможности провести электрические сети.
6. Можно использовать для разных по мощности объектов.
7. Низкая стоимость выработки одного киловатт-часа.
8. Обеспечивают независимость от коммунальных и централизованных электросетей.
9. Нет нужды в топливе.

К недостаткам отнесём:

1. Непостоянство — зависимость от силы ветра.
2. Неэффективны во время пиковых нагрузок и небольшая мощность в сравнении со стандартными электрическими станциями, которые работают с помощью турбин.
3. Высокие капитальные вложения при строительстве.
4. Опасность для птиц.
5. Шум во время работы.
6. Выход из строя аккумулятора.

Проблемы, возникающие из-за ветряков

Плюсы и минусы энергии ветра не равнозначные, положительные качества дают перевес, а учитывая современные тенденции и направления по развитию ветроэнергетики, то ее важность становится очевидной.

Мнение эксперта о будущем ветроэнергетики

Весь мир принял направление в сторону улучшения экологии и перехода на альтернативные источники энергии. Естественно, это дало толчок развития ветроэнергетики, в США только в 2008 году было пущено около 32% от всей мощности, которую производят ветряки. А лидером является Китай, который с каждым годом стрит всё более мощные ветроэлектростанции.

У ветроэнергетики в перспективе есть плюсы, и практически отсутствуют минусы. Чтобы было наглядно приведем небольшой пример, который докажет плюсы ветроэнергетики. Ветряная станция с мощностью в 1 МВт в течение двадцати лет сможет сэкономить более 29 тыс. тонн мирового угля или нефти равной 92 тыс. баррелей. А это очень важно, ведь ресурсы планеты не бесконечны и ископаемые скоро закончатся.

Ученые мира работают над улучшением и усовершенствованием ветряков, поэтому их минусы будут становиться все незначительнее. Правительства всесторонне поддерживают развитие ветряной энергетики, что приведет к научному прорыву. За ветроэнергетикой стоит будущее нашей планеты и независимость от ископаемых источников энергии, что позволит побороть кризис их нехватки.

Самый мощный ветряк в мире

Какие экологические преимущества имеет геотермальная электростанция перед ТЭС?

Издавна Земля является источником энергоресурсов, но, признавая этот факт, надо признать и то, что невозобновляемые источники энергии не бесконечны. Ради обогрева жилья люди уже отказались от дров и больше не сжигают леса, почти исключили добычу каменного угля, признавая, что это наносит экологический вред среде обитания. Но добыча нефти и газа идёт полным ходом. Между тем у нашей планеты в запасе есть и возобновляемый источник энергии — сила её геотермальных вод.

Тепло из самых глубин планеты

Использовать тепло Земли — очень заманчивая идея и непростая, но в целом решаемая, задача. Особенно актуально это для регионов, где геотермальные источники выходят на поверхность или, хотя бы находятся в зоне досягаемости, как с инженерной, так и экономической точек зрения. Вот только местоположение подобных источников, как правило, соседствует с тектоническими разломами планеты и находится в крайне сейсмо неустойчивых регионах.

Перегретый пар и/или вода, способный вращать турбины, с тем, чтобы выработать электроэнергию, — это «побочный продукт» деятельности вулканов и гейзеров. В то же время на планете множество людей живут в опасном соседстве с подобными грозными силами природы. А потому использование этих сил на благо людей, в основном, вопрос времени: с развитием технологии этот вид энергии станет доступнее, возрастёт и мощность геотермальных станций.

Геотермальные электростанции: преимущества и недостатки

Существует несколько принципиальных схем строительства таких электростанций и, обычно, выбор зависит от конкретного источника тепла: где-то достаточно пробурить скважину и можно начинать её эксплуатацию, а где-то предварительно необходимо очистить поступающий энергоноситель от твёрдых частиц и вредных газов.

Но, каков бы ни был принцип работы такой станции, у неё имеется ряд преимуществ перед ТЭС и даже перед тепловой АЭС.

Вот недостаток у геотермальной станции всего один: в конечном счёте он сводятся её местоположению. Учитывая, что сейсмическая активность не поддаётся прогнозам, районы тектонических разломов крайне неблагоприятное место для строительства и последующей эксплуатации энергоустановок.

Зато преимущества геотермальных электростанций многочисленны и неоспоримы:

• безопасность для окружающей среды, в том числе отсутствие возникновения парниковых газов;
• компактность размеров станции;
• основные расходы заканчиваются с завершением строительства, расходы же на эксплуатацию — минимальны;
• за счёт природного теплоносителя (практически неисчерпаемый ресурс!) себестоимость электрической энергии снижается почти до нуля.

Подробнее об экологии

С развитием общества, вырастает и его экологическая сознательность, проблемы разумного природопользования выходят на первый план. Ведущие экономические державы, в том числе и Россия, подписывают протоколы об ограничении выбросов в атмосферу, стремясь сократить вред от парникового эффекта и предотвратить глобальное потепление. ТЭС, использующие для выработки электроэнергии в качестве топлива газ, продукты нефтепереработки и, особенно, каменный уголь оказывают существенное влияние на рост загрязнённости атмосферы.

С тем, что имеется экологический недостаток ТЭС, ничего поделать нельзя. Можно попытаться сократить выбросы за счёт более полного сжигания топлива, за счёт применения передовых фильтрующих систем, но от «родового» недостатка тепловой энергетики не уйти.

Поэтому основной вопрос, который встаёт в связи с использованием термальной энергией, какие экологические преимущества имеет геотермальная электростанция? Используя воду и пар, нагретые самой природой, такие электростанции не производят выбросов. Минимизирует вред, наносимый окружающей среде и небольшие габариты подобных станций. Так что, преимущества геотермальных электростанций перед ТЭС не подлежат сомнению.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.