Перспективными выглядят сейсмически активные районы (как в Исландии) – Калифорния в США, Новая Зеландия, Япония, страны Центральной Америки, Филиппины, Исландия, Коста-Рика, Турция, Кения. В этих странах есть потенциально жизнеспособные, неразведанные месторождения.
Преимущества и недостатки геотермальной энергии с первого взгляда
В недрах земли есть нетронутые сокровища, которые уже давно известны и безопасно эксплуатируются человеком. Мы все знаем о полезных ископаемых, активно используем в повседневной жизни газ, нефть и уголь, носим с собой предметы из серебра, золота и драгоценных камней, 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, которое ежегодно выходит 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 генератора 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 для нас способам получения энергии. В связи со стремительным ростом потребления энергии, ограниченностью невозобновляемых ресурсов природы и экологическими проблемами человечество уже давно задумывается об использовании 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.
Работа такой электростанции основана на закачке воды под землю через специальную скважину, называемую всасывающей или нагнетательной. Нагретая магмой вода превращается в пар, который через вторую скважину, называемую рабочей или производственной, поступает на лопасти турбины, соединенные с осью генератора.
Виды геотермальной энергии
Геотермальная энергия может поступать из теплых источников, поднимающихся из глубины на поверхность (гидротермальная энергия), или из разницы температур на поверхности и на глубине (петротермальная энергия). Геотермальные электростанции обычно используют первый вариант, как наиболее эффективный. Они строятся в местах, где есть термальные источники (термальные регионы), и очень эффективно вырабатывают электроэнергию. Например, в Исландии, где имеются многочисленные вулканические зоны и, соответственно, доступные термальные источники, геотермальные электростанции вырабатывают более 30% всей энергии.
В отличие от геотермальных электростанций, современные геотермальные системы отопления в основном основаны на петротермальной энергии, то есть используют в своей работе разницу температур между поверхностью земли и глубиной. Геотермальные тепловые насосы сконструированы таким образом, что не требуют особо глубоких скважин и могут производить достаточно тепловой энергии для обогрева домов, используя разницу температур всего в несколько градусов.
В период резкого роста цен на энергоносители геотермальные тепловые насосы для отопления частных домов и бунгало становятся особенно популярными. Использование такого оборудования позволяет домовладельцам не только достичь энергетической автономии, но и значительно сэкономить на обслуживании дома, особенно в отопительный сезон.
Геотермальные системы отопления
Несомненным преимуществом геотермальных систем отопления является то, что они могут работать практически в любом месте, независимо от уровня солнечного света или силы ветра. Им требуется лишь довольно небольшая разница температур между поверхностью и глубиной земли, которая достигается с помощью довольно неглубокой скважины. Кроме того, они не подвержены тем же ограничениям, что ветряные и солнечные генераторы энергии.
Ветряные турбины, например, требуют определенного уровня установки, отсутствия ветровых препятствий вокруг них, регулярного технического обслуживания и шумной работы, а также достаточно высокого магнитного поля. Геотермальная система отопления практически не требует обслуживания, может работать до ста лет, может работать от разницы температур в земле и на поверхности или от разницы температур в грунтовых водах или водоемах и так далее, и есть системы, которые очень компактны в установке и не требуют больших площадей.
Геотермальный тепловой насос работает по тому же принципу, что и обычный кондиционер или холодильник, только в обратном направлении: если работа кондиционера заключается в сборе тепловой энергии в помещении и передаче ее во внешнюю среду, то геотермальный тепловой насос, напротив, собирает тепловую энергию во внешней среде и передает ее в помещение. Теплообменник расположен под землей или под водой (ниже точки замерзания), внутри него циркулирует теплоноситель (обычно низкокипящая жидкость, но в некоторых системах используется вода), теплоноситель нагревается окружающей средой и передает тепловую энергию внутреннему контуру насоса, который нагревает воду или антифриз в отопительном оборудовании (в трубах, радиаторах).
Геотермальные источники энергии: преимущества и недостатки
Основным недостатком геотермальной энергии является само 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. Учитывая, что строительство геотермальной электростанции стоит дорого, возникает вопрос, стоит ли использовать энергию геотермальных вод Земли. Чтобы избежать рисков, геотермальные электростанции выбираются для строительства 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 это 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 вырабатывается в количестве, достаточном как для снабжения, так и для самообеспечения.
- Экономичность эксплуатации. Электростанция не требует больших эксплуатационных расходов – только плановое обслуживание, ремонт и профилактика.
- Добавленная стоимость. Если электростанция расположена на берегу моря, ее 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.
- Эстетичный внешний вид. Геотермальные электростанции не портят ландшафт, не требуют больших участков земли, а современные конструкции даже придают эстетическую завершенность виду.
Недостатки геотермальных электростанций
- Разработка, проектирование и строительство таких электростанций требует Значительных первоначальных инвестиций.
- Часто бывает трудно выбрать подходящее место для электростанции и получить разрешение от местных властей. от местных властей.
- Работа электростанций сопровождается уровень шумапоэтому не рекомендуется строить их вблизи жилых районов.
- Легковоспламеняющиеся и токсичные газысодержащиеся в земной коре, могут просачиваться на поверхность через действующую скважину. Некоторые современные электростанции улавливают эти выбросы и преобразуют их в топливо, например, в нефть или природный газ.
- Иногда возможно остановить действующую электростанцию. Обычно это происходит из-за естественных процессов в горных породах или чрезмерной закачки воды в скважину.
- Как правило, такие станции строятся в районах, где геотермальные геотермальная энергия выходит на поверхность. Эти источники напрямую связаны с тектоническими разломами на планете. Учитывая сложность прогнозирования сейсмической активности, легко сделать вывод, что такие районы являются далеко не самыми благоприятными местами для строительства и последующей эксплуатации электростанций.
Выводы
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 традиционные электростанции.
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 этот энергетический сектор. Электростанции этого 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 помещений. Треть используется для обогрева теплиц, а 13 процентов – в промышленных целях.
Объем электроэнергии, производимой российскими геотермальными электростанциями, очень мал по сравнению со средним мировым показателем. Оно ничтожно мало, но постепенно увеличивается. Одним из наиболее перспективных направлений использования низкотемпературных геотермальных ресурсов являются тепловые насосы. Этот метод считается наиболее перспективным во многих регионах России, особенно в ее европейской части и на Урале.
Электроэнергия из геотермальных источников вырабатывается только на Камчатке и Курильских островах.