Где используется геотермальная энергия

Что такое геотермальная энергия? Обзор основных источников и ее практичное применение

Где используется геотермальная энергия

Развитие человеческой цивилизации неразрывно связано с непрерывно возрастающим потреблением энергии. Если на ранних ступенях цивилизации энергия расходовалась только на обогрев жилья и приготовление пищи, то сегодня потребителями энергии являются не только коммунальное хозяйство, но и все отрасли непрерывно развивающегося промышленного и сельскохозяйственного производства.

Примерно до середины 20 века для выработки энергии использовались почти исключительно такие природные энергоносители, как каменный уголь, нефть и природный газ. Позже, по мере истощения их запасов при непрерывном росте потребления энергии, все большее внимание сначала наука, а затем и практика стали обращать на так называемые альтернативные источники энергии.

К ним относится, помимо более известных ветрогенераторов и солнечных батарей, также различные системы использования высокой температуры недр нашей планеты Земли. Этот вид энергии и промышленные технологии ее использования называют геотермальной энергией и геотермальной энергетикой соответственно.

Что такое геотермальная энергия

Использование геотермальной энергии неразрывно связано с изучением физических процессов в недрах Земли. По мере приближения к центру Земли, к ее раскаленному ядру, температура слоев земной коры растет независимо от климата и погоды на поверхности – приблизительно на 2.5-3 °C на 100 м глубины.

Температура в глубинах Земли, по оценкам ученых, составляет порядка 6000 градусов, причем под слоем расплавленной магмы, в которой плавают материковые плиты, находится твердое ядро.

Для практического использования в современной геотермальной энергетике имеет значение температура ближайших к поверхности слоев земной коры и находящихся в ней подземных водных резервуаров.

Иногда промышленное использование горячей подземной воды и пара определяют как гидротермальную энергетику, относя к строго геотермальной, или петротермальной, только использование тепла твердых подземных пород.

Очевидно, петротермальное тепло, в отличие от гидротермального, доступно повсеместно, однако его промышленная реализация технологически гораздо сложнее, поэтому в настоящее время используются прежде всего природные источники горячей воды и пара.

Глобальное распределение геотермальной энергетики

Толщина земной коры, зависимость температуры ее внутренних слоев от глубины и, соответственно, доступность геотермальной энергии в различных регионах планеты сильно различаются.

Над границами литосферных плит, в горных районах и на побережьях океанов источники геотермальной энергии гораздо доступнее. В литературе имеется множество карт, схем и рисунков, иллюстрирующих эту неравномерность.

Численным показателем доступности геотермальной энергии может служить градиент роста температуры среды в зависимости от глубины. По этому показателю регионы Земли можно разделить на несколько категорий:

  1. Геотермальные, расположенные вблизи границ континентальных плит. Градиент температуры свыше 80°C/км.

    Примерами могут служить расположенная в итальянской провинции Пиза коммуна Лардерелло, где функционирует построенная первой в мире геотермальная электростанция, районы с горячими гейзерами в Исландии, на Камчатке, долина гейзеров в Йеллоустонском национальном парке Америки.

  2. Полутермальные с градиентом температуры 40-80°C/км. Примером могут служить некоторые районы Франции.

    Обычные, с градиентом температуры менее 40°C/км – большая часть поверхности Земли.

Распределение по поверхности Земли районов с высоким залеганием высокотемпературных слоев коры во многом определяет и концентрацию в определенных регионах использующих природное тепло энергетических промышленных предприятий. Так, помимо уже упоминавшейся Исландии и промышленно развитой Японии, большая доля таких предприятий имеется на Филиппинах.

В России, кроме дальневосточного побережья Сахалина и Курильских островов, районы с более высокой геотермальной активностью можно практически полностью идентифицировать с горными районами вдоль южных границ страны, на Кавказе и в Восточной Сибири.

Как получить геотермальную энергию и где она используется

Наиболее естественный вариант применения геотермальной энергии- это использование ее для отопления.

Принцип действия и оборудование такой тепловой станции остаются практически неизменными, отличие состоит в отсутствии или уменьшенной мощности котла для нагрева воды и необходимости химической очистки термальной воды, часто содержащей активные примеси, перед ее направлением в трубы отопления. Так, в нашей стране в Краснодарском крае имеется целый поселок (Мостовской), отапливаемый исключительно геотермальными источниками.

При достаточно высокой температуре термальной воды она может быть использована для выработки электроэнергии по принципу тепловых электростанций. В простейшем случае на турбину подается непосредственно образуемый в термальном источнике пар. При слишком низкой для интенсивного образования вращающего турбину пара температуре термальной воды она дополнительно нагревается.

При недостаточной для интенсивного испарения температуре термальной воды может быть также применен так называемый бинарный принцип: горячая термальная вода используется для нагрева и испарения другой жидкости с низкой температурой кипения, например фреона, который и образует вращающий турбину рабочий пар. Этот принцип воплощен в России в экспериментальной установке, входящей в состав геотермального комплекса на Камчатке.

Тепловой насос

Термальное тепло может быть применено также для обогрева отдельных домохозяйств типа загородного дома. Для этого используется принцип теплового насоса. Хладагент в виде жидкости, находящийся под высоким давлением, попадает в испаритель, где давление резко падает, и испаряется, забирая через стенки тепло у окружающей среды (воды или земли).

Компрессор сжимает поступающий в него в парообразном состоянии хладагент, температура которого при сжатии повышается, и передает его в конденсатор, где хладагент переходит в жидкую фазу, отдавая тепло жидкости контура отопления.

Для объяснения работы теплового насоса его часто сравнивают с «холодильником наоборот»: паразитный нагрев окружающего воздуха, сопровождающий работу холодильника, становится основной целью работы для теплового насоса.

Объяснение принципа действия теплового насоса, методика его расчета и самостоятельной сборки с использованием покупных и самодельных деталей, схемы и фотографии отдельных частей и системы водяного насоса в целом достаточно распространены в русскоязычных изданиях, посвященных самостоятельному обустройству жилища.

Заключение

Геотермальная энергетика, предоставляющая человечеству практически неисчерпаемый запас экологически чистой энергии, несомненно, будет все шире применяться в будущем наряду с другими видами альтернативной энергетики, приходя на смену использованию истощающихся запасов угля, нефти и природного газа.

Источник: https://electrikmaster.ru/geotermalnaya-energiya/

Виды источников геотермальной энергии

Где используется геотермальная энергия

29 декабря 2018

Ядро Земли состоит из двух взаимодействующих частей. Твёрдая часть окружена жидкой — расплавленной смесью железа и никеля, температура которой достигает 6100 ˚С. В результате создаётся магнитное поле планеты и подогревается земная поверхность у нас под ногами. Научись мы использовать такое количество тепла хотя бы частично, можно было бы забыть о других видах энергии на миллионы лет.

Проблема заключается в том, что поверхность Земли велика, а её кора неоднородна и имеет разную толщину. Поэтому плотность энергетического потока на единицу площади незначительна, а его выход неравномерен. Получать и использовать эту энергию можно от разных несущих в себе тепло сред. В настоящее время геотермальные источники энергии по типу эксплуатируемых теплоносителей можно разделить на три группы:

  • Магматические;
  • Гидротермальные и паротермальные;
  • Петротермальные.

Гидротермальные и паротермальные источники, их виды и особенности

Гидротермальные и паротермальные носители тепловой энергии – это горячие вода и пар, находящиеся близко к земной поверхности в тех местах, где кора имеет наименьшую толщину. Это самый используемый сегодня способ отбора тепловой энергии, происходящей из планетарных недр.

Первый опыт эксплуатации паротермального источника был произведён ещё в 1904 году в Италии. Там вырывающийся из трещин в земной коре горячий пар сначала был использован для вращения турбин. Затем остывший пар превращался в конденсированную воду и снова возвращался в скважину для нового цикла нагрева.

Минус описанной технологии заключается в том, что пар и горячая вода, поднимающиеся на поверхность, небезопасны. Они часто содержат в своём составе агрессивные и токсичные примеси и газы, которые быстро приводят в негодность лопасти турбогенераторов и опасны для персонала станции.

Более современным способом использования подземного тепла от гидротермальных и паротермальных источников является так называемая «бинарная» технология. Её отличие от более ранних разработок в том, что горячие пар и вода не крутят турбины напрямую, а поступают в теплообменники. Там они отдают тепло более удобному и химически нейтральному носителю, который выполняет дальнейшую работу без вреда для людей и энергоустановок.

Петротермальный вид источников геотермальной энергии

Петротермальные источники – это верхние слои земной коры, имеющие местами достаточно высокую температуру. Если к ним подвести воду через глубокие скважины, она будет нагреваться и превращаться во вторичные гидро – и паротермальные носители тепловой энергии.

Есть в истории геотермальной земной энергетики практический опыт использования этого вида источников. В швейцарском городе Базеле был реализован проект направления воды в скважину, пробуренную к разогретым скальным породам. Предполагалось использование полученной в результате этого горячей воды и пара для производства электроэнергии путём вращения лопастей турбогенератора. В 2007 году проект был остановлен из-за опасения, что это может вызвать землетрясения в той горной местности.

Магматические источники геотермальной энергии

Магма – раскалённая порода, в расплавленном виде извергающаяся на поверхность планеты в местах вулканической активности. Особенность магматических источников заключается в высокой температуре теплоносителя, что могло бы значительно увеличить КПД энергоустановки. Трудность – в отсутствии современных технологий безопасного и стабильного извлечения этой огромной тепловой энергии из такого нестабильного и непредсказуемого теплоносителя, как магма.

Геотермальные источники энергии в России

Несмотря на богатство российских недр углеводородами, которых хватает не только нашей стране, но и поставляется в большом количестве за рубеж, вопросам использования геотермальных источников энергии тоже уделено достойное внимание. Обилием на земной поверхности источников горячей воды и пара на Камчатке, Курилах и Сахалине обусловлена экономическая целесообразность строительства там энергоустановок.

В 1967 году подземное тепло было впервые в России использовано на практике в Елизовском районе Камчатского края. Сегодня в этом регионе доля источников получения геотермальной энергии достигает уже 40 % в суммарном объёме энергопроизводства. По информации РАН, в ближайшей перспективе только на Камчатке этот ресурс может использоваться для получения 5000 МВт. В Краснодарском крае уже используется 12 месторождений этого природного ресурса тепла.

В мире геотермальные источники энергии активно используются в США, России, Японии, Исландии, Новой Зеландии, Италии, Мексике, Индонезии, на Филиппинах.

Источник: https://altenergiya.ru/termal/vidy-istochnikov-geotermalnoj-energii.html

Чистая и возобновляемая геотермальная энергетика

Где используется геотермальная энергия

Термин “геотермальная энергия” происходит от греческого слова земля (гео) и тепловой (термальный). По сути, геотермальная энергия исходит из самой земли. Тепло от ядра земли, температура которого в среднем составляет 3600 градусов Цельсия, излучается  в сторону поверхности планеты.

Обогрев источников и гейзеров под землей на глубине в  несколько километров может осуществляться с помощью специальных скважин, через которые поступает горячая вода (или пар от неё) до поверхности, где она может использоваться непосредственно как тепло или косвенно для выработки электроэнергии путем включения вращающихся турбин.

Так как вода под поверхностью земли постоянно пополняется, а ядро Земли будет продолжать вырабатывать тепло относительно человеческой жизни бесконечно, геотермальная энергия,в конечном счете, чистая и возобновляемая.

Методы сбора энергетических ресурсов Земли

Сегодня есть три основных метода сбора геотермальной энергии: сухой пар, горячая вода и бинарный цикл. Процесс с сухим паром прямо вращает привода турбин генераторов электроэнергии.

Горячая вода поступает снизу вверх, затем распыляется в бак, чтобы создать пар для привода турбин. Эти два метода являются наиболее распространенными, генерируя сотни мегаватт электроэнергии в США, Исландии, Европе, России и других странах.

Но расположение ограничено, так как эти заводы работают только в тектонических регионах, где легче получить доступ к подогретой воде.

При технологии бинарного цикла извлекается на поверхность теплая (не обязательно горячая) вода и объединяют её с бутаном или пентаном, который имеет низкую температуру кипения. Эта жидкость перекачивается через теплообменник, где  испаряется и направляется через турбину перед рециркуляцией обратно в систему. Технологии бинарного цикла дает  десятки мегаватт электроэнергии в США: Калифорнии, Неваде и на Гавайских островах.

Принцип получения энергии

Недостатки получения геотермальной энергии

На уровне полезности, геотермальные электростанции являются дорогостоящими, чтобы построить и работать. Для поиска подходящего места требуется дорогостоящее обследование скважин без гарантии попадания в продуктивную подземную горячую точку. Тем не менее, аналитики ожидают увеличения этой мощности почти вдвое в течение следующих шести лет.

Кроме того районы с высокой температурой подземного источника находятся в районах с активными геологохимическими вулканами. Эти «горячие точки» образовались на границах тектонических плит в местах, где кора достаточно тонкая. Тихоокеанский регион, часто называют как кольцо огня для многих вулканов, где  есть много горячих точек, в том числе на Аляске, Калифорнии и Орегоне. Невада имеет сотни горячих точек, охватывающих большую часть северной части США.

Есть и другие  сейсмически активные районы. Землетрясения и движение магмы позволяют воде циркулировать. В некоторых местах вода  поднимается к поверхности и  природные горячие источники и гейзеры происходят, такие, как на Камчатке. Вода в гейзерах Камчатки достигает  95° C.

Одна из проблем открытой системы гейзеров является выделение некоторых загрязнителей воздуха. Сульфид водорода — токсичный газ с очень узнаваемым запахом «тухлого яйца» — небольшое количество мышьяка и минералов, выпущенных с паром. Соль также может представлять экологическую проблему.

На геотермальных электростанциях расположенных в море значительное количество мешающей соли накапливается в трубах. В замкнутых системах нет выбросов и возвращается вся жидкость доведенная до поверхности.

Экономический потенциал энергоресурса

Сейсмически активные точки не являются единственными местами, где можно найти геотермальную энергию. Существует постоянный запас полезного тепла для целей прямого нагрева  на глубине везде от 4 метров до нескольких километров ниже поверхности практически в любом месте на земле. Даже земля на собственном заднем дворе или в местной школе имеет экономический потенциал в виде тепла, чтобы выдавать  в дом или другие здания.

Кроме того существует огромное количество тепловой энергии в сухих скальных образованиях очень глубоко под поверхностью (4 – 10 км).

Использование новой технологии может  расширить геотермальные системы, где люди смогут использовать это тепло для производства электроэнергии в гораздо большем масштабе, чем обычные технологии. Первые демонстрационные проекты этого принципа  получения  электричества показаны  в Соединенных Штатах и Австралии еще в 2013 году.

Если полный экономический потенциал геотермальных ресурсов может  быть реализован, то это будет представлять огромный источник электроэнергии для  производственных мощностей. Ученые предполагают, что обычные геотермальные источники имеют потенциал 38 000 МВт, который может производить 380 млн МВт электроэнергии в год.

Горячие сухие породы залегают на глубинах от 5 до 8 км везде под землей и на меньшей глубине в определенных местах. Доступ к этим ресурсам предполагает введение холодной воды, циркулирующей через горячие скальные породы и отвода нагретой воды. В настоящее время нет коммерческого применения этой технологии. Существующие технологии пока не позволяют восстанавливать тепловую энергию непосредственно из магмы, очень глубоко, но это самый мощный ресурс геотермальной энергии.

С комбинацией энергоресурсов и ее последовательности, геотермальная энергия может играть незаменимую роль как более чистая, более устойчивая энергетическая система.

Конструкции геотермальных электростанций

Геотермальная энергия – это чистое и устойчивое тепло от Земли. Большие ресурсы находятся в диапазоне в нескольких километрах под поверхностью земли, и еще глубже, до высокой температуры расплавленной породы, называемой магмой. Но как описано выше люди пока не добрались к магме.

Практически везде, в неглубоких местах ниже 3 метров от поверхности земля имеет практически постоянную температуру от 10° до 16°C. Геотермальные тепловые насосы могут использовать этот ресурс для отопления или охлаждения зданий.

Геотермальная теплонасосная система состоит из теплового насоса, воздушной системы доставки (воздуховодов), а теплообменник – это система труб находящихся в неглубоких местах возле здания.

В зимнее время тепловой насос извлекает тепло из теплообменника и подает его в крытую систему подачи воздуха. Летом происходит обратный процесс, и тепловой насос переносит тепло от внутреннего воздуха в теплообменник.

Тепло, удаляемое из воздуха в помещениях в течение лета также может быть использовано, чтобы обеспечить бесплатный источник горячей воды.

https://www.youtube.com/watch?v=rFRYbmLj2HY

Некоторые геотермальные электростанции используют пар из резервуара для вращения турбины генератора, в то время как другие используют горячую воду для кипения рабочей жидкости, которая испаряется и затем вращает турбину.

Горячая вода у поверхности Земли может быть использована непосредственно для тепла.

Прямое использование включает отопление зданий, выращивание растений в теплицах, сушки культур, подогрева воды в рыбоводных хозяйствах, а также ряд промышленных процессов, таких как пастеризация молока.

Структура геотермальных электростанций

Традиционная геотермальная энергия – это зрелая технология, которая может обеспечить базовую мощность или круглогодичного теплоснабжения. Ресурс может быть использован только в благоприятных регионах. Соответствие спроса на тепловую энергию от доступных ресурсов может быть сложен, учитывая стоимость и сложность транспортировки тепла на большие расстояния.

В настоящее время наиболее распространенным способом использования энергии из геотермальных источников является метод естественной «гидротермальной конвекции» где воды просачиваются через земную кору, нагреваются, а затем поднимаются к поверхности. После этого нагретая вода используется для привода электрических генераторов.

Существуют три основные конструкции для геотермальных электростанций:

  • В простейшей конструкции сухой пар проходит непосредственно через турбины, а затем конденсатор, где пар конденсируется в воду.
  • Во втором подходе очень горячая вода превращается в пар, который затем может использоваться для привода турбины.
  • В третьем подходе, называемый бинарная система, горячая вода проходит через теплообменник, где нагревает вторую жидкость — например, изобутан — в замкнутом цикле. Изобутан кипит при низкой температуре, чем вода, поэтому он более легко превращается в пар для запуска турбины.

Три конструкции геотермальных электростанций

Технология применения  определяется ресурсом. Если вода поступает из скважины как пар, она может использоваться непосредственно. Если горячая вода достаточно высокой температуры она должна пройти через теплообменник.

Первая скважина для производства энергии была пробурена до 1924 года. Более глубокие скважины были пробурены в 1950-х, но реальное развитие происходит в 1970-х и 1980-х годов.

Прямое использование геотермального тепла

Геотермальные источники также могут использоваться непосредственно для целей отопления.

Горячая вода используется для обогрева зданий, выращивания растений в теплицах, сушки рыбы и сельскохозяйственных культур, улучшение добычи нефти, помощи в промышленных процессах как пастеризаторы молока и обогрев воды на рыбных фермах.

В США Кламат-Фолс, штат Орегон и Бойсе, Айдахо геотермальная вода используется для обогрева домов и зданий более века. На восточном побережье, город Уорм-Спрингс, Вирджиния получает тепло непосредственно из родниковой воды, используя источники тепла на  одном из местных курортов.

В Исландии практически каждое здание в стране нагревается  горячей родниковой водой. В самом деле Исландия получает более 50 процентов первичной энергии из геотермальных источников. В Рейкьявике, например, (население 118 тыс. чел), горячая вода передается по конвейеру на 25 километров, и жители используют её для отопления и естественных нужд.

Новая Зеландия, получает 10% своей электроэнергии дополнительно. Геотермальная энергетика в России находится в недостаточном развитии, несмотря на наличие термальных вод.

Источник: https://beelead.com/geotermalnaya-energetika/

Геотермальная энергетика Исландии

Извлечение энергии из недр земли стало возможным благодаря наличию в неглубоких пластах воды, нагретой выше температуры кипения вследствие вулканической активности.

Пронедра писали ранее, что температура породы повышается каждые 36 метров в глубину на один градус по Цельсию.

Процессы использования геотермальных источников имеют преимущество перед многими другими технологиями альтернативной энергетики, поскольку характеризуются стабильностью результата и не подвержены сезонным или погодным колебаниям.

Доступ к нагретому теплоносителю осуществляется как путём бурения скважин, так и с помощью непосредственного использования горячей воды из источников на поверхности грунта. Более эффективной является глубинная геотермия, благодаря которой вырабатываются электроэнергия и тепло как для бытовых, так и для промышленных потребителей.

Тепло извлекается по двум разным методикам, предусматривающим получение горячих вод (гидротермальные источники) или же использование сухих нагретых пород (петротермальные источники).

Первая распространена на территориях, на которых осуществляется природный нагрев воды до температуры не ниже 100 градусов по Цельсию.

Водяной пар, получаемый из скважины, приводит в действие турбины электростанций или же используется напрямую как теплоноситель для систем отопления. После охлаждения вода поступает через реинъекционные скважины обратно под землю.

Принцип работы геотермальной электростанции: 1 — геотермальный слой; 2 — рабочая скважина; 3 — теплообменник; 4 — тепловая сеть; 5 — паровая турбина; 6 — генератор; 7 — электрическая сеть; 8 — реинъекционная скважина

Что касается станций петротермальной энергетики, то они работают по принципу закачки воды в нагретые подземные породы, расположенные на глубинах от трёх километров и нагретые до температуры минимум 150 градусов по Цельсию. После нагрева закачанной воды последняя извлекается и используется аналогичным образом, как и в случае с гидротермальными системами.

Обе технологии использования геотермальных источников предусматривают наличие определённых природных условий в районах генерации, чем и обусловлено широкое развитие отрасли в регионах с высокой вулканической активностью, в число которых входит и Исландия.

Территория страны геологически формировалась в течение последних 20 млн лет путём излития на поверхность базальтовых пластов, образовавших слои до семи километров толщиной. Наличие большого количества вод в недрах Исландии объясняется пористостью пород, впитывающих влагу осадков.

Гейзеры в долине Хаукадалур, Исландия

Непосредственно исландский остров расположен на Средне-Атлантическом хребте между Евроазиатской и Североамериканской тектоническими плитами. Вследствие сформировавшихся геологических особенностей на острове возникли порядка 150 вулканов, из которых около 40 — до сих пор действующие. В зоне вулканов расположились два десятка геотермальных зон с температурой парообразования воды в среднем 600 градусов по Цельсию.

Ключевое же преимущество Исландии заключается в том, что она является единственной территорией в мире, где геотермальные источники расположены в легкодоступных районах, в то время, как в других регионах мира они, как правило, находятся в гористой местности.

История геотермальной энергетики Исландии

Исландия — регион, характеризующийся суровым климатом, поэтому со времён его заселения люди активно использовали открытые геотермальные источники для приготовления пищи, стирки белья и купания. Нагретая в недрах вода в качестве теплоносителя, тем не менее, стала использоваться для отопления отдельных жилищ довольно поздно — в начале 20-го века. До тех пор для отопления использовались природные материалы — торф и водоросли.

Хотя первые попытки бурения геотермальных скважин предпринимались ещё двумя столетиями ранее, первая полноценная теплотрасса протяжённостью в три километра, работающая на геотермальных источниках, была построена только в 1930 году. В регионе отапливались таким образом уже 60 домов, включая здание школы.

Источник: https://mir-puteshestviy.com/geotermalnaya-energetika-islandii/

Геотермальные электрические станции

Геотермальная электрическая станция – это комплекс инженерных устройств, преобразующих тепловую энергию планеты в электрическую энергию.

Геотермальная энергетика

Геотермальная энергетика относится к «зеленым» видам энергии. Данный способ энергообеспечения потребителей получил широкое распространение в регионах с термической активностью планеты для различных видов использования.

Геотермальная энергия бывает:

  • Петротермальная, когда источник энергии – слои земли обладающие высокой температурой;
  • Гидротермальная, когда источник энергии – подземные воды.

Геотермальные установки используются для энергоснабжения предприятий сельского хозяйства, промышленности и в жилищно-коммунальной сфере.

Принцип работы геотермальной электростанции

В современных геотермальных установках преобразование тепловой энергии земли в электрическую осуществляют нескольким способами, это:

Прямой метод

В установках такого вида, пар, поступающий из недр земли, работает в непосредственном контакте с паровой турбиной. Пар подается на лопасти турбины, которая свое вращательное движение передает генератору, вырабатывающему электрический ток.

Не прямой метод

В этом случае из земли закачивается раствор, который поступает на испаритель, и уже после испарения, полученный пар поступает на лопасти турбины.

Смешанный (бинарный) метод

В устройствах, работающих по этому методу, вода из скважины поступает на теплообменник, в котором, передает свою энергию теплоносителю, который, в свою очередь, под воздействием полученной энергии испаряется, а образовавшийся пар поступает на лопасти турбины.
В геотермальных установках, работающих по прямому методу (способу) воздействия на турбину, источником энергии служит геотермальный пар.

Во втором методе – используются перегретые гидротехнические растворы (гидротермы), которые обладают температурой выше 180 *С.

При бинарном методе – используются горячая вода, забираемая из слоев земли, а в качестве парообразующей используется жидкости с меньшей температурой кипения (фреон и подобные).

Плюсы и минусы

К достоинствам использования электростанций данного вида можно отнести:

  • Это возобновляемый источник энергии;
  • Огромные запасы в дальней перспективе развития;
  • Способность работать в автономном режиме;
  • Не подверженность сезонным и погодным факторам влияния;
  • Универсальность – производство электрической и тепловой энергии;
  • При строительстве станции не требуется устройство защитных (санитарных) зон.

Недостатками станций являются:

  • Высокая стоимость строительства и оборудования;
  • В процессе работы вероятны выбросы пара с содержанием вредных примесей;
  • При использовании гидротермов из глубинных слоев земли, необходима их утилизация.

Геотермальные станции в России

Геотермальная энергетика, наряду с прочими видами «зеленой» энергетики, неукоснительно развивается на территории нашего государства. По расчетам ученых, внутренняя энергия планеты, в тысячи раз превышает количество энергии содержащейся в природных запасах традиционных видах топлива (нефть, газ).

В России успешно работают геотермальные станции, это:

Паужетская ГеоЭC

Расположена около поселка Паужетка на полуострове Камчатка. Ведена в эксплуатацию в 1966 году.
Технические характеристики:

  1. Электрическая мощность – 12,0 МВт;
  2. Годовой объем вырабатываемой электрической энергии – 124,0 млн.кВт.часов;
  3. Количество энергоблоков – 2.

Ведутся работы по реконструкции, в результате которой электрическая мощность увеличится до 17,0 МВт.

Верхне-Мутновская опытно-промышленная ГеоЭС

Расположена в Камчатском крае. Введена в эксплуатацию в 1999 году.
Технические характеристики:

  1. Электрическая мощность – 12,0 МВт;
  2. Годовой объем вырабатываемой электрической энергии – 63,0 млн.кВт.часов;
  3. Количество энергоблоков – 3.

Мутновская ГеоЭС

Наиболее крупная электрическая станция подобного типа. Расположена в Камчатском крае. Введена в эксплуатацию в 2003 году.
Технические характеристики:

  1. Электрическая мощность – 50,0 МВт;
  2. Годовой объем вырабатываемой электрической энергии – 350,0 млн кВт.часов;
  3. Количество энергоблоков – 2.

Океанская ГеоЭС

Расположена в Сахалинской области. Введена в эксплуатацию в 2007 году.
Технические характеристики:

  1. Электрическая мощность – 2,5 МВт;
  2. Количество энергомодулей – 2.

Менделеевская ГеоТЭС

Расположена на острове Кунашир. Введена в эксплуатацию в 2000 году.

Технические характеристики:

  1. Электрическая мощность – 3,6 МВт;
  2. Тепловая мощность – 17 Гкал/час;
  3. Количество энергомодулей – 2.

В настоящее время ведется модернизация станции, после которой мощность составит 7,4 МВт.

Геотермальные станции в мире

Во всех технически развитых странах, где есть сейсмически активные территории, где внутренняя энергия земли выходит наружу, строятся и эксплуатируются геотермальные электрические станции. Опытом строительства подобных инженерных объектов обладают:

США

Страна с наибольшим количеством потребления электрической энергии, вырабатываемой гелиотермическим станциями.

Установленная мощность энергоблоков составляет более 3000 МВт- это 0,3% от всей вырабатываемой электрической энергии в США.

Наиболее крупные это:

  1. Группа станций «The Geysers». Расположена в Калифорнии, в состав группы входит 22 станции, установленной мощностью 1517,0 МВт.
  2. В штате Калифорния, станция «Imperial Valley Geothermal Area» установленной мощностью 570,0 МВт.
  3. В штате Невада станция «Navy 1 Geothermal Area» установленной мощностью 235,0 МВт.

Филиппины

Установленная мощность энергоблоков составляет более 1900 МВт, что составляет 27 % от всей вырабатываемой электрической энергии в стране.

Наиболее крупные станции:

  1. «Макилинг-Банахау» установленной мощностью 458,0 МВт.
  2. «Тиви», установленная мощность 330,0 МВт.

Индонезия

Установленная мощность энергоблоков составляет более 1200 МВт, что составляет 3,7 % от всей вырабатываемой электрической энергии в стране.

Наиболее крупные станции:

  1. «Sarulla Unit I», установленная мощность – 220,0 МВт.
  2. «Sarulla Unit II», установленная мощность – 110,0 МВт.
  3. «Sorik Marapi Modular», установленная мощность – 110,0 МВт.
  4. «Karaha Bodas», установленная мощность – 30,0 МВт.
  5. «Ulubelu Unit» – находится в стадии строительства на Суматре.

Мексика

Установленная мощность энергоблоков составляет 1000 МВт, что составляет 3,0 % от всей вырабатываемой электрической энергии в стране.

Наиболее крупная:

  1. «Cerro Prieto Geothermal Power Station», установленной мощностью 720,0 МВт.

Новая Зеландия

Установленная мощность энергоблоков составляет более 600 МВт, что составляет 10,0 % от всей вырабатываемой электрической энергии в стране.

Наиболее крупная:

  1. «Ngatamariki», установленной мощностью 100,0 МВт.

Исландия

Установленная мощность энергоблоков составляет 600 МВт, что составляет 30,0 % от всей вырабатываемой электрической энергии в стране.

Наиболее крупные станции:

  1. «Hellisheiði Power Station», установленной мощностью 300,0 МВт.
  2. «Nesjavellir», установленной мощностью 120,0 МВт.
  3. «Reykjanes», установленной мощностью 100,0 МВт.
  4. «Svartsengi Geo», установленной мощностью 80,0 МВт.

Кроме выше перечисленных, геотермальные электростанции работают в Австралии, Японии, странах Евросоюза, Африки и Океании.

Источник: https://alter220.ru/geoterm/geotermalnaya-elektricheskaya-stantsiya.html

Как Земля может служить источником неисчерпаемой энергии

Все городские жители привыкли к тому, что электричество и тепло в их дома поступают как-то сами собой. Плати за них каждый месяц и дома будет светло, тепло и вкусно пахнуть с кухни.

Но задумывались ли вы когда-нибудь откуда вся эта энергия берется? В крупных городах, как правило, это гидроэлектростанции, теплоэлектростанции и атомные электростанции.

Сегодня поговорим про немного специфический, но очень интересный способ добычи тепла и света непосредственно из темных недр нашей планеты. Сжигать ничего не придется.

Геотермальная электростанция во всей красе.

Прежде, чем говорить о производстве энергии, давайте представим себе отдаленное от крупных городов место. Не деревню, в которой живет 10 жителей в 15 покосившихся домах, а просто небольшой городок. Желательно, чтобы он находился рядом с вулканом. Если представили, то теперь надо понять, как доставить туда электричество и отопление.

Можно построить тепловую электростанцию и круглые сутки жечь природные ископаемые, которые стоят больших денег, портят окружающую среду и требуют как минимум хорошую дорогу для их доставки, а то и железнодорожную ветку.

Не пропускайте статьи о самых интересных технология. Подпишитесь на наш канал в Яндекс Дзен. Там есть даже то, чего нет на сайте.

Вторым вариантом будет дорогущая атомная станция, которая несет в себе вполне понятные риски и требует работы специалистов узкого профиля. Это тоже не самый хороший вариант для небольших городов. Но что тогда выбрать и как обеспечить людей бытовыми благами?

Что такое ГеоТЭС

Перед тем, как рассказать о самих электростанциях, стоит сказать, что такое вообще геотермальная энергия.

Геотермальная энергия — это энергия, получаемая из природного тепла Земли.

Для получения тепла из недр Земли требуется бурение скважин. При этом, чем глубже скважина, тем больше энергии можно получить. Геотермический градиент в скважине возрастает в среднем на 1 °C каждые 36 метров. Тепло доставляется на поверхность в виде пара или горячей воды, а использовать его можно как для производства электричества, так и для отопления. Благодаря тому, что термальные регионы есть по всему миру, пользоваться таким способом получения энергии могут многие страны.

Наиболее удачными местами для размещения подобных электростанций являются стыки тектонических плит. Именно в этих зонах кора тоньше и тепло получить проще. Напомню, считается, что температура в центре Земли не ниже 6800 градусов. Чем ближе к центру, тем выше температура. Все логично.

Примерно по такой схеме работает геотермальная электростанция.

В простейшем примере ГеоТЭС работает путем получения водяного пара, который крутит турбину, вырабатывающую электричество, но из-за особенностей каждого конкретного варианта они делятся на несколько типов.

Типы ГеоТЭС

Самый простой тип ГеоТЭС использует при работе так называемую прямую схему. При ней пар поднимается по трубам и сразу раскручивает турбину. При непрямой схеме перед тем, как попасть в трубы, пар очищается от газов, которые вызывают ускоренное разрушение металла. Если удаление газов производится после конденсации воды, схема считается смешанной. Но есть еще и бинарная схема, являющаяся самой технологичной.

Примером таких станций является геотермальная электростанция Ландау в Германии. Она использует термальную воду для доставки тепла из недр Земли, но дальше в дело включается другая жидкость с низкой температурой кипения. Она и раскручивает турбины.

Как правило, для этого используется изопентан. Такой способ позволяет разместить электростанции в тех местах, где нет доступа к таким источникам тепла, которые способны непосредственно выдать пар для работы турбины.

Для их работы достаточно воды с температурой не более 70 градусов.

Первая геотермальная электростанция

Все мы привыкли к тому, что много лет назад энергия добывалась из природных ископаемых. Так оно и было, вот только еще до этого одними их первых электростанций были именно геотермальные. В целом это очень логично, так как техника работала на паровой тяге, и использовать именно пар было более правильным решением. Да и собственно единственным для того времени, не считая сжигания дерева и угля.

Еще в 1817 году граф Франсуа де Лардерель разработал технологию сбора природного пара, которая очень пригодилась в двадцатом веке, когда спрос на геотермальные электростанции стал очень высоким.

Первая реально работающая станция была построена в итальянском городе Лардерелло в 1904 году. Правда, она была больше прототипом, так как могла питать только 4 лампочки, но она работала. Спустя шесть лет в 1910 году в этом же городе была построена реально работающая станция, которая могла добывать энергию, достаточную для промышленного использования.

Даже в таких живописных местах могут быть ГеоТЭС.

Экспериментальные генераторы строились во многих местах, но именно Италия до 1958 года удерживала лидерство и была единственным в мире производителем геотермальной энергии в промышленных масштабах.

Уступить лидерство пришлось после того, как в Новой Зеландии запустили в эксплуатацию электростанцию Вайракей. Она была первой геотермальной электростанцией непрямого типа. Через несколько лет подобные объекты открылись и в других странах, включая США с ее источниками в Калифорнии.

Первая геоТЭС непрямого типа была построена в СССР в 1967 году. В это время такой способ получения энергии начал активно развиваться по всему миру. Особенно в таких местах, как Аляска, Филиппины и Индонезия, которые до сих пор являются одними из лидеров по добываемой таким способом энергии.

Кпд геотермальной электростанции

На самом деле, нельзя сказать, что геоТЭС очень эффективны, так как их КПД составляет всего 7-10 процентов. Это очень мало в сравнении с объектами, на которых энергия извлекается из сгорающего топлива.

Именно поэтому нельзя просто выкопать яму, засунуть в нее трубу и пойти отдыхать.

Система должна быть высокоэффективной и использовать несколько циклов для большей производительности, иначе полученной энергии не хватит даже на работу насосов, используемых для доставки жидкости на поверхность.

Ключевым фактором успеха геотермальных электростанций, в сравнении с ветряными и солнечными, является их постоянство. Они способны работать 24/7 с одинаковой интенсивностью, затрачивая на работу меньше энергии, чем производится на выходе. Дополнительным плюсом является возможность получения тепла, используемого для отопления домов и объектов в ближайшей зоне. И для всего этого не надо сжигать дорогое топливо.

Перспективы геоТЭС

Спустя более чем сто лет с момента первой демонстрации возможностей использования геотермальной энергии, станции, работающие на этом “топливе”, являются перспективными и незаменимыми для некоторых регионов. В России, например, почти все станции находятся на Камчатке. В США речь идет о Калифорнии, а в Германии о некоторых Альпийских районах.

Страны лидеры по производству энергии из геотермальных источников.

Пятерка лидеров по объему производимой ГеоТЭС энергии включает в себя США, Индонезию, Филиппины, Италию и Новую Зеландию. Несложно заметить, что это страны с совершенно разным уровнем развития. Получается, что геотермальная энергии доступна всем и все в ней заинтересованы. По мере развития технологий, увеличения КПД станций и уменьшения запасов невозобновляемых источников энергии, геотермальная энергия будет становиться все более востребованной.

Для тех, кто переживает за температуру планеты, стоит сказать, что при температуре центра Земли минимум 6800 градусов Цельсия, остывает он всего на 300-500 градусов за миллиард лет. Думаю, что не стоит беспокоиться по этому поводу.

Источник: https://Hi-News.ru/technology/kak-zemlya-mozhet-sluzhit-istochnikom-neischerpaemoj-energii.html

Источники геотермальной энергии: ресурсы земли и воды

Основные источники энергии, используемые сегодня, полностью обеспечивают все текущие потребности населения. Однако, согласно расчетам ученых, уже через 20 лет человечество начнет ощущать нехватку энергии.

Это произойдет из-за постоянно возрастающих потребностей населения и, в особенности, промышленных предприятий.

К тому времени заметно истощатся такие источники, как угольные нефтяные и газовые месторождения, а гидроэнергетические сооружения уже сегодня значительно изношены и нуждаются в поддержке со стороны.

Ученые видят выход в использовании альтернативных (солнечная и ветровая энергетика) или возобновляемых видов энергии (ВИЭ), одной из разновидностей которых является геотермальная энергетика.

Согласно результатов исследований, температура земного ядра составляет около 6000°С. По мере приближения к земной коре она понемногу снижается. Скорость охлаждения земного ядра составляет около 400°С за миллиард лет, что позволяет не беспокоиться о том, что источник иссякнет. Причиной такого нагрева считается постоянная реакция радиоактивного распада элементов, составляющих значительную часть земного ядра урана, тория, радиоактивного калия.

Использование этого тепла человеком пока значительно ограничено, поскольку технологические возможности низки и не позволяют получать энергию в любой географической точке. На сегодня используются только термоаномальные зоны, где имеются точки выхода на поверхность горячих пород или водных источников.

Различают следующие типы источников тепловой энергии:

  • поверхностные, находящиеся на глубинах нескольких десятков метров
  • подземные гидротермальные резервуары
  • парогидротермальные участки
  • петротермальные системы, обладающие «сухим» теплом горных пород
  • магматические участки, где к поверхности подходят расплавленные горные массивы

Основными типами геотермальных источников являются участки с теплоносителями (вода или пар) и с сухими нагретыми горными породами. Рассмотрим их внимательнее.

Петротермальная энергетика

Петротермальная энергетика основана на получении энергии с помощью подземного тепла, полученного от горячих горных пород.

Технологически это направление еще не отработано, поскольку для получения энергии требуется иметь доступ к нагретым горным породам, а они даже в регионах с повышенным температурным градиентом залегают на глубине около 2 км от поверхности.

Поэтому на сегодня используются только близкие к поверхности, по сути — аномальные участки земной коры с выходом на поверхность горячих массивов.

При появлении технологической возможности бурить на глубины 8-10 км, сооружать геотермальные электростанции (ГеоТЭС) будет можно в любой точке, где это необходимо.

Получение электроэнергии планируется путем закачки в подземные полости воды, превращающейся в перегретый пар. Он выводится под давлением на поверхность, где подключается к турбинным установкам, производящим электроэнергию. Сложность заключается в необходимости большой площади контакта, чтобы получать достаточные мощности. Предполагается использование подземных разломов, систем трещин и прочих полостей с высокими температурами.

Гидротермальная энергетика

Это направление активно используется уже сегодня. Страны, имеющие на своей территории участки с богатыми горячими источниками, используют их для обогрева жилья и получения электроэнергии.

Наиболее заметными пользователями в этом направлении являются:

  • Исландия
  • Новая Зеландия
  • США
  • Мексика
  • Япония
  • Италия
  • Сальвадор

В зависимости от характера источников, температуры и мощности подземных процессов, устанавливаются электростанции, производится подключение городских отопительных сетей к подземным резервуарам с горячей водой, находящейся под давлением.

Температура пара, пригодного для выработки электроэнергии в промышленных масштабах, должна составлять как минимум 200°С, что возможно не везде.

Практически, все существующие ныне электростанции, использующие геотермальную энергию, являются особенными, работающими в отдельных уникальных условиях.

Принципы работы геотермальных электростанций

Геотермальные электростанции используют либо горячие горные породы для нагрева закачиваемой в подземные полости воды, либо естественные горячие источники, уже существующие в толще земли. Перегретый пар, образующийся в результате геотермальных процессов, выводится на поверхность земли и задействует лопатки турбин паровых электрогенераторов.

Изложенный принцип верно отражает схему, но на практике все обстоит намного сложнее. Во-первых, состав пара, выводимого из подземных емкостей, сложен и насыщен агрессивными и ядовитыми газами и соединениями. Во-вторых, количество выводимого носителя должно пополняться закачкой свежих объемов, иначе будет нарушен гидродинамический баланс, отчего функционирование источника может быть нарушено или вовсе прекратится.

В зависимости от типа источника существуют следующие типы ГеоТЭС:

  • сооружения, установленные на природных источниках горячего пара или воды (парогидротермах)
  • двухконтурные ГеоТЭС, использующие горячий водяной пар из источника и вторичный пар, полученный от подведенной и нагретой воды
  • двухконтурные ГеоТЭС, использующие перегретую воду естественного происхождения

Конструкция каждой конкретной установки специализирована под местные условия, температуры и состав воды или пара. В большинстве случаев используются теплообменники, забирающие тепло у выведенного из подземных полостей носителя, который после этого закачивается обратно. Используются различные циклы очистки пара от ядовитых или агрессивных примесей, сернистых соединений, сероводорода и других веществ.

Достоинства ГеоТЭС

К достоинствам гидротермальных электростанций можно отнести:

  • источник энергии практически неисчерпаем
  • не используются углеводородные источники энергии
  • сооружение ГеоТЭС не меняет природный ландшафт, не требует использования больших площадей поверхности земли
  • необходимость во внешнем источнике энергии присутствует только на момент запуска оборудования. Как только станция дает первый ток, она обеспечивает свою работу самостоятельно никаких вложений, кроме первоначальных расходов на строительство, не имеется. Требуются лишь обслуживание и ремонт оборудования по необходимости
  • существуют возможности дополнительного использования оборудования станции (например, в качестве опреснителей воды)
  • экологическая чистота, отсутствие опасности заражения или загрязнения местности (этот пункт действует с определенными оговорками)

Недостатки

  • привязка станции к точке выхода на поверхность горячих источников, иногда находящихся в удаленных районах
  • эксплуатация ГеоТЭС способствует изменениям в ходе естественных природных процессов, в результате чего появляется опасность их прекращения
  • скважины или иные точки выхода могут стать источниками выбросов вредных или агрессивных летучих соединений
  • расходы на постройку станции достаточно велики, что способствует возрастанию стоимости энергии для конечного пользователя

Основная причина наличия указанных недостатков — неустойчивость естественных процессов для промышленного использования. Любое вмешательство способно нарушить хрупкое равновесие, а в гидродинамических системах опасность возрастает из-за появления возможности образования карстовых полостей. Эксплуатация ГеоТЭС требует аккуратного и бережного отношения к природным системам, возобновления объемов воды и прочих профилактических мероприятий.

Сферы применения

Геотермальная энергия на сегодняшний день не имеет преобладающего значения, но используется вполне активно. В регионах, где это возможно, создаются ГеоТЭС, станции обогрева жилья или производственных зданий и помещений. Рассмотрим наиболее популярные сферы использования геотермальной энергии:

Сельское хозяйство и садоводство

Доступ к нагретой воде или пару позволяет применять их в сельскохозяйственных или садоводческих комплексах и хозяйствах. Производится обогрев и полив растений, сельскохозяйственных культур в теплицах, оранжереях.

Возможен обогрев сельскохозяйственных комплексов по содержанию и разведению животных, птицы. Возможности данного направления во многом зависят от характеристик источника, его специфических параметров и состава воды.

Активное использование геотермальной энергии в сельском хозяйстве наблюдается в Израиле, Мексике, Кении, Греции Гватемале.

Промышленность и ЖКХ

Для использования геотермальной энергии промышленность и сфера ЖКХ являются наиболее удобными потребителями. Они нуждаются в стабильном и устойчивом источнике энергии, не зависящем от времени суток или других внешних проявлений. Добыча электроэнергии с помощью ГеоТЭС в промышленных масштабах производится в США, России, Новой Зеландии, Филиппинах, Исландии и других странах.

Постоянно происходит ввод в строй новых мощностей. Так, в 2014 году в Кении запущена самая мощная на тот момент ГеоТЭС. В Исландии находится вторая по величине станция — Хеллишейди. Кроме электроэнергии, используется обогрев жилья нагретыми подземными водами. В той же Исландии таким образом обогревается около 80% жилья и общественных зданий.

Геотермальные системы отопления для дома

Геотермальная энергия может быть использована как централизованным, так и частным порядком. Существуют геотермальные системы отопления для частных домов, действующие автономно и не использующие носители из централизованных сетей.

Используется принцип кондиционера, работающего в режиме обогрева. Отличие в том, что кондиционер прекращает нагрев при температуре наружного воздуха около -5°С, а для геотермальных установок такого ограничения не существует.

Под землей устанавливаются коллекторы, в которых циркулирует антифриз. Он поглощает тепловую энергию и возвращается в жилое помещение нагретым, где через теплообменник греет теплоноситель системы отопления.

Возможности этого способа обогрева велики, а расходы идут только на первичный монтаж установки и оплату электроэнергии для циркуляционного оборудования.

Крупнейшие производители геотермальной энергии

Самым крупным производителем геотермальной энергии в мире по праву считается Исландия. Ее доля в общем количестве составляет около 30%, что значительно превышает объемы выработки других государств.

На втором месте находятся Филиппины, где производят 27% от общего количества. Сальвадор и Коста-Рика вырабатывают по 14%, Кения дает 11,2%, а Никарагуа — 10% геотермальной энергии. Заметный вклад привносят Индонезия и Мексика — соответственно 3,7% и 3%.

Эти государства лидируют в производстве геотермальной энергии, что обусловлено наличием у них богатых и мощных источников, обилием вулканических проявлений или подземных гидротермальных источников. Примечательно, что существуют регионы, имеющие большой потенциал в отношении гидротермальных ресурсов, но практически не использующие их из-за достаточного количества других источников энергии.

Перспективы освоения геотермальных ресурсов в России

Энергоизбыточность России, основанная на обилии гидроэнергетических сооружений, понемногу снижается. Если не принимать серьезные меры уже сегодня, может наступить момент, когда объемы выработки энергии снизятся до критических величин.

Возможности использования геотермальной энергии в России невелики, поскольку наличие горячих источников и их мощность не позволяют делать основную ставку на этот вид энергии.

Тем не менее, в регионах, обладающих такими возможностями, использование геотермальной энергетики является одним из приоритетных направлений.

Ведутся серьезные исследования состояния источников, их объемы, рассматриваются перспективы и возможные последствия от работы геотермальных электростанций. На сегодня существующие геотермальные станции сосредоточены, в основном, на Камчатке и Сахалине, но, с развитием технологий, количество и мощность российских ГеоТЭС будут существенно увеличены.

Рекомендуемые товары

Источник: https://Energo.house/otoplenie/geotermalnaya-energiya.html

Термальная энергия

Издавна люди знают о стихийных проявлениях гигантской энергии, таящейся в недрах земного шара. Память человечества хранит предания о катастрофических извержениях вулканов, унесших миллионы человеческих жизней, неузнаваемо изменивших облик многих мест на Земле. Мощность извержения даже сравнительно небольшого вулкана колоссальна, она многократно превышает мощность самых крупных энергетических установок, созданных руками человека.

Правда, о непосредственном использовании энергии вулканических извержений говорить не приходится-нет пока у людей возможностей обуздать эту непокорную стихию, да и, к счастью, извержения эти достаточно редкие события.

Но это проявления энергии, таящейся в земных недрах, когда лишь крохотная доля этой неисчерпаемой энергии находит выход через огнедышащие жерла вулканов.

Маленькая европейская страна Исландия- «страна льда» в дословном переводе- полностью обеспечивает себя помидорами, яблоками и даже бананами!

Многочисленные исландские теплицы получают энергию от тепла земли- других местных источников энергии в Исландии практически нет.

Зато очень богата эта страна горячими источниками и знаменитыми гейзерами-фонтанами горячей воды, с точностью хронометра вырывающейся из-под земли.

И хотя не исландцам принадлежит приоритет в использовании тепла под- земных источников (еще древние римляне к знаменитым баням-термам Каракаллы- подвели воду из-под земли), жители этой маленькой северной страны эксплуатируют подземную котельную очень интенсивно.

Термальная энергия в наше время

Столица — Рейкьявик, в которой проживает половина населения страны, отапливается только за счет подземных источников. Но не только для отопления черпают люди энергию из глубин земли. Уже давно работают электростанции, использующие горячие подземные источники.

Первая такая электростанция, совсем еще маломощная, была построена в 1904 году в небольшом итальянском городке Лардерелло, названном так в честь французского инженера Лардерелли, который еще в 1827 году составил проект использования многочисленных в этом районе горячих источников.

Постепенно мощность электростанции росла, в строй вступали все новые агрегаты, использовались новые источники горячей воды, и в наши дни мощность станции достигла уже внушительной величины-360 тысяч киловатт. В Новой Зеландии существует такая электростанция в районе Вайракеи, ее мощность 160 тысяч кило- ватт. В 120 километрах от Сан-Франциско в США производит электроэнергию геотермальная станция мощностью 500 тысяч кило-ватт.

Подземные термальные воды (гидротермы)

В земной коре существует подвижный и чрезвычайно теплоемкий энергоноситель – вода, играющая важную роль в тепловом балансе верхних геосфер. Вода насыщает все породы осадочного чехла. Она содержится в породах гранитной и осадочной оболочек, а вероятно, и в верхних частях мантии.

Жидкая вода существует только до глубин 10-15 км, ниже при температуре около 700 °С вода находится исключительно в газообразном состоянии. На глубине 50-60 км при давлениях около 3•104 атм исчезает граница фазовости, т.е. водяной газ приобретает такую же плотность, что и жидкая вода.

Гидротермальная оболочка

В любой точке земной поверхности, на определенной глубине, зависящей от геотермических особенностей района, залегают пласты горных пород, содержащие термальные воды (гидротермы). В связи с этим в земной коре следует выделять еще одну зону, условно называемую «гидротермальной оболочкой».

Она прослеживается повсеместно по всему земному шару только на разной глубине. В районах современного вулканизма гидротермальная оболочка иногда выходит на поверхность.

Здесь можно обнаружить не только горячие источники, кипящие грифоны и гейзеры, но и парогазовые струи с температурой 180-200° С и выше.

Подземные воды и их происхождение

Температура подземных вод колеблется в широких пределах, обусловливая их состояние, влияя на состав и свойства. В соответствии с температурой теплоносителя все геотермальные источники подразделяют на эпитермальные, мезотермальные и гипотермальные.

К эпитермальным источникам обычно относят источники горячей воды с температурой 50-90 °С, расположенные в верхних слоях осадочных пород, куда проникают почвенные воды.

К мезотермальным источникам относят источники с температурой воды 100-200 °С.

В гипотермальных источниках температура в верхних слоях превышает 200 °С и практически не зависит от почвенных вод.

Происхождение термальных вод может быть связано с деятельностью тепловых очагов, но чаще всего вода, тем или иным способом попадая в пласт породы, совершает долгий путь, пока не приходит в контакт с тепловым потоком или постепенно разогревается, отбирая тепло у пород.

Жидкая фаза воды и тепло могут происходить из одного источника лишь в том случае, если таковым является остывающий магматический расплав.

Перегретая вода в виде паровых струй выделяется из расплава вместе с газами и легколетучими компонентами, устремляясь в верхние, более холодные горизонты.

Уже при температурах 425-375 °С пар может конденсироваться в жидкую воду; в ней растворяется большинство летучих компонентов – так появляется гидротермальный раствор «ювенильного» (первозданного) типа.

Ювенильные воды

Под термином «ювенильные» геологи подразумевают воды, которые никогда прежде не участвовали в водообороте; такие гидротермы в прямом смысле слова являются первичными, новообразованными. Полагают, что подобным образом сформировалась вся поверхностная гидросфера морей и океанов в эпоху молодой магматической активности планеты, когда только зарождались твердые консолидированные «острова» материковых платформ.

Воды инфильтрационного происхождения

Источник: https://www.cleanenergo.ru/istochniki-energii/termalnaya-energiya/

Геотермальная энергетика в России

Сегодня наблюдается настоящий подъем в применении разнообразных возобновляемых источников энергии. Их применение значительно возросло в различных областях деятельности человека. Причин такому росту использования различных источников возобновляемой энергии много.

Эпоха, где важную роль играют дешевые и привычные энергоносители уже подошла к своему завершению.

Многие страны, которые имеют зависимость от энергии стараются максимально применять существующие возможности альтернативных источников, поэтому геотермальные источники энергии — это очень перспективное и выгодное для них направление.

Помимо этого, значительная роль в данном вопросе приходится на соображения экологичности использования ресурсов планеты. Геотермальная энергия считается очень перспективным источником энергии.

Эти и многие другие причины поставили использование геотермальной энергии в очень значимые задачи и направления, которые имеются в сфере энергетики большого числа стран нашей планеты.

Многие государства осуществляют их при помощи принятия специальных законов и нормативов в которых определенные правила и нормы использования геотермальной энергии страны.

Особенности использования геотермальной энергии

В РФ, даже несмотря на такой важный момент, что страна считается лидером по имеющимся запасам ископаемых ресурсов, сейчас тоже идут принципиальные и значимые изменения разнообразных вопросов, которые непосредственно связаны с применением ВИЭ.

Геотермальную энергию использует в разнообразных отраслях жизнедеятельности. Одной из важных причин считается рост цены органического топлива, поэтому задачи по эффективному использованию альтернативной энергии сейчас очень актуальны не только для энергозависимых стран.

Страны использующие геотермальную энергию очень серьезно относятся к совершенствованию применяемых технологий и систем.

Геотермальная энергия является теплом существующих слоев земли находящихся на определенной глубине, которые имеют более высокие показатели температуры, чем существующая температура воздуха находящегося на поверхности. Главными носителями такой современной и эффективной энергии могут быть разнообразные флюиды в жидкой форме, так и паровые смеси с водой, горные породы, находящиеся на определенной глубине залегания.

Горячие недра планеты на постоянной основе выпускают определенное количество тепловой энергии на самую поверхность, и затем под его действием образуется необходимый градиент температуры, то есть геотермальный уровень.

Сейчас очень оптимально и финансово выгодно для получения этой энергии применять тепло используемых термальных возможностей, а также парогидротермов.

Осуществляя производство этого вида энергии с максимально полным учетом технических и финансовых затрат, получаемые показатели температуры должны быть не меньше 100 градусов.

Различных мест на нашей планете с такими температурными показателями относительно не много, поэтому к системам, которые используются для получения энергии необходимо относиться максимально серьезно.

Преимущества и недостатки использования геотермальной энергии

Еще не выявлен самый идеальный источник энергетических ресурсов для человека, поэтому ресурсы геотермальной энергии имеют свои положительные моменты, а также некоторые отрицательные, которые необходимо учитывать при использовании систем работающих на этих видах энергии. Основным преимуществом этих видов энергии считается практически неисчерпаемый их уровень и стабильность действия при использовании.

Имеется возможность сделать некоторое предположение о том, что использование геотермальных источников энергии, позволит в некоторой степени уменьшить температуру самых верхних слоев нашей планеты. Тепло планеты имеется возможность использовать практически постоянно по времени, это отличает данный вид энергии от ветровой или же солнечного типа.

Такие высокие показатели эффективности с минимальными финансовыми затратами, дают прекрасную перспективу на будущее в вопросах, которые связаны с получением необходимого количества энергии для удаленных районов страны.

Помимо большого числа положительных свойств, которыми обладает геотермальная энергия, она имеет и ряд недостатков. Чтобы получить достаточно большие объемы данного вида энергии требуются определенные условия и осуществить это в некоторых странах мира не представляется возможным по ряду причин.

Получать достаточно большое количество геотермальной энергии на постоянной основе смогут такие государства, которые по своему месторасположения находятся в вулканически активных областях планеты. Кроме всего этого, имеются и определенные показатели риска для экологии, которые непосредственно связаны с выбросом достаточно больших объемов отработанной жидкости.

Ресурсы планеты, которые имеются в недрах нашей планеты могут иметь некоторую опасность для организма человека, потому как в них содержатся разнообразные токсичные элементы способные оказывать негативное воздействие на организм человека.

Самыми распространенными и при этом экономически выгодными областями где сейчас используется геотермальная энергия считаются такие, как: отопление, различные системы водоснабжения промышленного назначения разнообразных объектов промышленности и пр.

Высокий энергетический эффект при использовании этого вида энергии, может быть создан при помощи создания современных систем отопления, а также увеличения перепада температурных показателей.

Использование геотермальной энергии в РФ

Геотермальная энергия в России является изучаемой и перспективной энергией, которую имеется возможность получать на территории страны. Поэтому в данной области задействовано большое число квалифицированных и опытных специалистов, которые непосредственно занимаются изучением различных способов ее эффективного применения.

Солнечная и геотермальная энергия в России является перспективным направлением для подробного изучения и использования в будущем.

Виды применения этого практически неисчерпаемого типа энергии будет в будущем расширяться, поэтому сейчас создаются разнообразные системы, которые позволят использовать геотермальную энергию в различных областях деятельности человека.

Это является приоритетным и очень важным направлением, которое будет развиваться и в будущем. Получение энергии на основе геотермальных источников возможно станет ключевым моментом в переходе на экологически безопасные и недорогие энергетические ресурсы.

На сегодняшний день на нашей планете используется около 4% общего потенциала этого вида энергии, при этом около 1% приходится на системы, которые направлены на получения тепла. Современные ГеоЭС имеют средний показатель мощности, который равен порядка 90%.

Этот показатель в значительной степени превосходит данные, которые относятся к применению солнечной и ветровой энергии. Если использовать солнечный источник, тогда показатели эффективности в достаточно заметной степени будут ниже, чем когда применяется геотермальная энергия.

Это необходимо учитывать, потому как экономические показатели, а также показатели эффективности использования практически бесконечной геотермальной энергии считаются важным фактором в этих вопросах.

Верхне-Мутновская ГеоЭС

В России используются разнообразные виды геотермальной энергии. Развитие этого вида энергии в РФ приходится на 60-е годы прошлого столетия. Использование геотермальных источников энергии началось с созданием ГеоТЭС в 1967 г.

, которая располагалась на Камчатке. Первоначальные показатели мощности ГеоТЭС были относительно небольшие и составляли показатель 5-10 мВт.

Использование геотермальной энергии в России сейчас осуществляется в различных отраслях промышленности и сельском хозяйстве.

Помимо этого, разрабатываются новые принципы и системы, которые дадут возможность использования этого вида энергии на постоянной основе с максимально высокими показателями эффективности.

Сейчас, существующие показатели мощности современных ГеоТЭС планируется в достаточной степени увеличить благодаря использованию передовых технологий.

Эти современные технологии дадут прекрасную возможность для того, чтобы получать на постоянной основе требуемое количество энергии с минимально возможными финансовыми затратами для определенного региона страны.

Менделеевская ГеоЭС

Курильские острова имеют достаточно большой потенциал для использования геотермальных ресурсов. Здесь уже осуществляется строительство современной ГеоТС. Высокое использование в РФ имеют месторождения в которых показатель температуры составляет от 110 до 190 градусов.

Становление данной отрасли в РФ очень целесообразно с учетом больших территорий. Это даст прекрасную возможность для многих регионов получать необходимое количество необходимой энергии с минимальными финансовыми затратами на постоянной основе.

Эти территории способны уже в скором будущем сами себя обеспечить необходимым количеством энергии для использования в разнообразных областях.

Сейчас в РФ разведано около 75 месторождений где имеется возможность получать данный вид получения энергии. Результатом подобного рода работ, стал запуск Верхне-Мутновской ГеоЭС.

Имеющиеся ресурсы, которые разведаны в этой части страны, дают прекрасную возможность для того, чтобы на достаточно длительный промежуток времени обеспечить регион необходимым количеством энергии. Ресурс энергетики при использовании данного вида энергии практически неисчерпаем, и его имеется возможность использовать максимально эффективно.

Для этого в России созданы специальные центры, которые осуществляют разработку надежных, эффективных, а также экономически выгодных систем, позволяющих получать дешевую и безопасную геотермальную энергию на постоянной основе.

Источник: https://MadEnergy.ru/stati/geotermalnaya-ehnergiya.html

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  В каком году появилось электричество
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Электрогенератор
Как горит люминесцентная лампа

Закрыть