Геотермальная энергетика плюсы и минусы

Геотермальная энергия используется для орошения полей, обогрева почвы и поддержания постоянной температуры и влажности в теплицах или оранжереях.

Плюсы и минусы геотермальной энергии с первого взгляда

В недрах земли находятся неиспользованные сокровища, которые давно известны и безопасно эксплуатируются человеком. Мы все знаем о полезных ископаемых, активно используем в повседневной жизни газ, нефть и уголь, носим с собой серебро, золото и драгоценные камни, но забываем об одном великом сокровище – геотермальной энергии. Что это такое и в чем ее ценность?

Особенности и эксплуатация геотермальных электростанций

Геотермальная энергия считается одним из самых экономически эффективных источников энергии. Большая часть этой энергии содержится в магме. Тепло земли – это настоящая драгоценность, имеющая множество преимуществ перед газом, нефтью и ядерной энергией. Если перевести количество подземного тепла, ежегодно выходящего на поверхность, в мегаватт-часы, то получится 100 миллиардов! Это намного превышает количество энергии, потребляемой на планете. Все больше и больше домохозяйств по всему миру инвестируют в геотермальную энергию, строя геотермальные электростанции (ГЭС), чтобы сократить расходы. Эти электростанции извлекают тепло из земли путем бурения паровых или водяных скважин и используют эту энергию для нагрева воды или других жидкостей. Это происходит путем вращения турбин генераторов для выработки энергии, которая затем распределяется среди потребителей. Затем жидкость охлаждается конденсатором и возвращается в землю.

Читайте о принципе работы наземных и крышных солнечных электростанций.

Геотермальные электростанции – достойная замена привычным нам способам получения энергии. В связи с быстрым ростом потребления энергии, ограниченностью невозобновляемых ресурсов природы и экологическими проблемами человечество уже давно рассматривает возможность использования альтернативных источников энергии. Особого внимания заслуживает использование геотермальной энергии.

Общая информация о геотермальных электростанциях

Геотермальные электростанции предназначены для выработки электроэнергии за счет естественного тепла нашей планеты. Потенциал геотермальной энергии известен уже более ста лет. Уже в начале 20 века в итальянском городе Лардерелло был проведен первый эксперимент по выработке электроэнергии из пара. Через несколько лет в том же городе была введена в эксплуатацию первая электростанция такого типа, которая работает и по сей день.

Принцип работы основан на откачке воды под землю через специальный колодец, называемый входным или выходным колодцем. Слои земли, нагретые магмой, превращают воду в пар, который через вторую скважину, называемую рабочей или производственной, поступает на лопасти турбины, соединенной с осью генератора.

Перспективы и преимущества геотермальной энергии

Схема будущей геотермальной электростанции, преобразующей энергию геотермальных вод Земли в электричество, зависит от источника, на котором она будет построена. Иногда проектирование сводится к бурению скважины, иногда требуется дополнительное оборудование и технология для отделения пара от вредных потоков дымовых газов или твердых частиц. Принцип производства электроэнергии из источников прост: пар поднимается вверх по скважине, приводя в движение турбины, а затем возвращается в обсадную трубу.

Геотермальные электростанции широко используются в промышленных масштабах, в сельском хозяйстве и коммунальном хозяйстве. Они используются для обогрева и орошения теплиц, оранжерей и различных водных растений. Подземные источники используются для орошения полей или поддержания уровня влажности, необходимого для выращивания сельскохозяйственных культур. Геотермальные электростанции успешно заменяют традиционные электростанции в жилом и коммунальном секторах. Крупнейшая геотермальная электростанция была построена в Кении. Крупнейшая геотермальная электростанция в Кении.

Геотермальные источники энергии: преимущества и недостатки

Недостатком геотермальной энергии является ее происхождение: электростанции строятся в сейсмически активных районах. Проблема в том, что предсказать извержения вулканов, землетрясения или движения почвы – задача не из легких. Строительство электростанций в таких местах всегда связано с риском. А учитывая, что строительство геотермальной электростанции – дорогостоящее мероприятие, это ставит под вопрос целесообразность использования энергии геотермальных вод Земли. Чтобы избежать рисков, геотермальные электростанции строятся в "спокойных" регионах, где сейсмическая активность была зафиксирована лишь в далеком прошлом. Потенциальные месторождения разведываются более чем в семидесяти странах. В России, например, это Ставропольский край, Камчатка и Сахалин. В Украине – Закарпатье, Одесская область и Херсон.

Преимущества:

• Внушительные запасы геотермальной энергии. Одним из главных преимуществ геотермальной энергии является то, что при правильной эксплуатации этот источник можно назвать возобновляемым.
• Экономия топлива. Для работы геотермальных электростанций не требуется дополнительных запасов топлива.
• Экологическая чистота. Геотермальные источники и станции, которые их используют, не выделяют вредных веществ. А те вредные вещества, которые могут возникнуть в процессе производства энергии, собираются и перерабатываются (например, нефть или природный газ).
• Самодостаточность. Дополнительное топливо из внешних источников требуется только для первоначального запуска электростанции. После этого геотермальная электростанция может сама обеспечивать себя электроэнергией. Она производится в количестве, достаточном как для снабжения, так и для самообеспечения.
• Экономичность эксплуатации. Станция не требует больших эксплуатационных расходов – только плановое обслуживание, ремонт и профилактика.
• Добавленная стоимость. Если завод расположен на берегу моря, его можно использовать для опреснения воды. Вода дистиллируется путем нагрева и охлаждения паром во время работы геотермальной электростанции. Затем эту воду можно использовать для питья или искусственного орошения.
• Эстетический вид. Геотермальные электростанции не портят ландшафт, не требуют больших участков земли, а современные конструкции даже придают эстетическую завершенность виду.

Ситуация на родине геотермальной энергии

Сама природа сделала Исландию ведущей страной по использованию геотермальных источников энергии. Относительно неглубокая температура воды в стране достаточна для производства энергии, что стало возможным благодаря высокой вулканической активности. В регионе насчитывается около сотни вулканов, а сам остров находится на стыке литосферных плит.

Девять из десяти домов в стране отапливаются горячей водой из подземных источников. Рейкьявик, столица Исландии, перешел на геотермальное отопление с 1943 года, обеспечивая теплом не только жилой сектор, но и промышленные предприятия. Государство почти полностью отказалось от традиционных источников энергии, 25% своих потребностей удовлетворяет за счет геотермальных источников и 70% – за счет гидроэнергии.

Лидерство в этой отрасли позволяет Исландии не только быть самодостаточной в энергетике, но даже экспортировать энергию, производимую геотермальными электростанциями. В последние годы обсуждался проект поставки электроэнергии, вырабатываемой исландскими геотермальными электростанциями, в Великобританию. Британцы, со своей стороны, готовы проложить морской кабель длиной 750 миль. Бюджет проекта оценивается в миллиарды фунтов стерлингов. По расчетам Лондона, проект обеспечит пятую часть потребностей страны в электроэнергии.

Популярность в Азии

В настоящее время геотермальная энергия переживает свое второе рождение в Китае. В этой стране в течение сорока лет этой отраслью пренебрегали. Интерес к ней возрос с приходом к власти лидера страны Си Цзиньпина. Благодаря усилиям Генерального секретаря город Сяньнань уже по праву можно считать мировой столицей зеленой энергетики. За три года правления Цзиньпина геотермальные мощности по всей стране увеличились с 28 МВт до 100 МВт.

План по развитию отрасли был включен в 13-й пятилетний план. Динамичное развитие в этой области в значительной степени стимулируется инженерами из Исландии, которые были приглашены на работу в Китай. По предварительным расчетам, геотермальный потенциал Китая сопоставим с энергией, которую можно получить при сжигании 853 миллиардов тонн угля.

Именно чрезмерное потребление последнего стимулирует попытки найти альтернативные ресурсы, поскольку 66 процентов энергии в стране получают из угля. Ожидается, что реализация геотермальной стратегии займет не более 10 лет. На долю Китая уже приходится 15 процентов мирового производства геотермальной энергии. Китай планирует достичь производства 2 ГВт энергии.

Доля геотермальной энергии в Японии достигает 21 процента. Однако ее развитию активно препятствуют экологические общественные движения, поскольку использование геотермальных источников увеличивает угрозу загрязнения окружающей среды. Впрочем, о вредности геотермальной энергии речь пойдет ниже.

Зарубежные эксперты считают, что эта отрасль имеет большие перспективы в Казахстане. Во многих регионах страны температура подземных вод достигает точки кипения, что, наряду с ростом стоимости традиционной электроэнергии, делает геотермальную энергию привлекательным объектом для инвестиций. Профессор Грэм Норман из Мичиганского университета, посетивший страну, считает, что Казахстан обладает не меньшим потенциалом, чем Турция, где геотермальная энергия развивается за пределами районов с интенсивными горячими источниками.

Недостатки геотермальных электростанций

• Разработка, проектирование и строительство таких электростанций требует значительных инвестиций на начальном этапе.
• часто бывает трудно выбрать подходящее место для строительства электростанции и получить разрешение от местных властей Проблемы выбора подходящего места и получения разрешения от местных властей.
• Эксплуатация электростанций сопровождается уровень шумаи поэтому их не следует строить вблизи жилых районов.
• Воспламеняющиеся и токсичные газыВыбросы, содержащиеся в земной коре, могут выходить на поверхность через действующую скважину. Некоторые современные станции собирают эти выбросы и преобразуют их в топливо, такое как нефть или природный газ.
• Иногда возможно остановка действующего завода. Обычно это происходит из-за естественных процессов в горных породах или чрезмерной закачки воды в скважину.
• Как правило, такие заводы строятся в районах, где геотермальная геотермальная энергия выходит на поверхность. Эти источники напрямую связаны с тектоническими разломами на планете. Поскольку сейсмическую активность трудно предсказать, легко сделать вывод, что такие районы – далеко не идеальное место для строительства и последующей эксплуатации электростанций.

Резюме

В настоящее время геотермальная энергия используется в сельском хозяйстве, садоводстве, промышленности и коммунальном хозяйстве. Она используется для обогрева и орошения теплиц и оранжерей. В жилом секторе геотермальные электростанции способны заменить традиционное производство электроэнергии.

Геотермальная энергия – один из самых популярных альтернативных источников энергии. Они наиболее популярны в США, Канаде и Китае.

Россия обладает обширными высоко- и низкотемпературными геотермальными ресурсами и активно развивает эту область энергетики. Электростанции такого типа в основном используются для обеспечения теплом и отоплением нескольких городов и поселков на Северном Кавказе и Камчатке. Около половины произведенной энергии используется для отопления жилых и промышленных зданий. Треть используется для обогрева теплиц, а 13 процентов – в промышленных целях.

Количество электроэнергии, производимой российскими геотермальными электростанциями, по сравнению с общим мировым производством увеличивается очень незначительно, но постепенно. Одним из наиболее перспективных направлений использования низкотемпературных геотермальных ресурсов является применение тепловых насосов. Этот метод считается наиболее перспективным во многих регионах России, особенно в европейской части России и на Урале.

Только на Камчатке и Курильских островах есть электроэнергия из геотермальных источников.