Geotermální energie
Již z názvu je zřejmé, že představuje teplo zemského nitra. Pod zemskou kůrou je vrstva magmatu, což je ohnivá tekutá silikátová tavenina. Podle údajů z výzkumu je energetický potenciál tohoto tepla mnohem vyšší než energie světových zásob zemního plynu a ropy. Magma - láva vychází na povrch. Největší aktivita je navíc pozorována v těch vrstvách Země, na nichž jsou umístěny hranice tektonických desek, a také tam, kde je zemská kůra charakterizována tenkostí. Geotermální energie Země se získává následujícím způsobem: láva a vodní zdroje planety přicházejí do styku, v důsledku čehož se voda začíná prudce zahřívat. To vede k erupci gejzíru, tvorbě takzvaných horkých jezer a podvodních proudů. Tedy přesně k těm přírodním úkazům, jejichž vlastnosti se aktivně využívají jako nevyčerpatelný zdroj energie.
Petrotermální energie
V tuto chvíli je teplo zemského interiéru ve světě široce využíváno, a to je hlavně energie mělkých vrtů - až 1 km. Za účelem zajištění dodávky elektřiny, tepla nebo horké vody jsou instalovány výměníky tepla do hloubky pracující na kapaliny s nízkým bodem varu (například freon).
Nyní je použití výměníku tepla pro vrtání nejracionálnějším způsobem výroby tepla. Vypadá to takto: chladicí kapalina cirkuluje v uzavřené smyčce. Vyhřívaná stoupá podél soustředně snížené trubky a vydává své teplo, poté se ochladí a pomocí čerpadla přivádí do pláště.
Využití energie zemského interiéru je založeno na přírodním jevu - jak se přibližuje k jádru Země, teplota zemské kůry a pláště stoupá. Na úrovni 2–3 km od povrchu planety dosahuje více než 100 ° С, v průměru se každým dalším kilometrem zvyšuje o 20 ° С. V hloubce 100 km teplota dosáhne 1300–1500 ° C.
Umělé geotermální prameny
Energie obsažená v útrobách Země musí být využívána moudře. Například existuje nápad vytvořit podzemní kotle. K tomu musíte vyvrtat dvě jamky dostatečné hloubky, které budou připojeny dole. To znamená, že se ukazuje, že téměř v každém rohu země je možné průmyslově získat geotermální energii: studená voda bude čerpána do nádrže přes jednu studnu a horká voda nebo pára bude získávána přes druhou. Umělé zdroje tepla budou prospěšné a racionální, pokud výsledné teplo poskytne více energie. Pára může být směrována do turbínových generátorů, které budou vyrábět elektřinu.
Vybrané teplo je samozřejmě jen zlomkem toho, co je k dispozici v celkových rezervách. Mělo by se však pamatovat na to, že hluboké teplo bude neustále doplňováno v důsledku procesů radioaktivního rozpadu, stlačení hornin, stratifikace útrob. Podle odborníků zemská kůra akumuluje teplo, jehož celkové množství je 5 000krát větší než výhřevnost všech fosilních zdrojů Země jako celku. Ukazuje se, že doba provozu takto uměle vytvořených geotermálních stanic může být neomezená.
Metody sběru energetických zdrojů Země
Dnes existují tři hlavní způsoby těžby geotermální energie: suchá pára, horká voda a binární cyklus. Proces suché páry přímo otáčí turbínové pohony generátorů. Horká voda vstupuje zdola nahoru, poté se stříká do nádrže a vytváří páru pro pohon turbín.Tyto dvě metody jsou nejběžnější a generují stovky megawattů elektřiny ve Spojených státech, na Islandu, v Evropě, Rusku a dalších zemích. Umístění je však omezené, protože tyto továrny fungují pouze v tektonických oblastech, kde je snadnější přístup k ohřáté vodě.
Díky technologii binárního cyklu se na povrch extrahuje teplá (ne nutně horká) voda a kombinuje se s butanem nebo pentanem, který má nízkou teplotu varu. Tato kapalina je čerpána přes tepelný výměník, kde se odpařuje a před recirkulací zpět do systému se posílá přes turbínu. Technologie binárního cyklu poskytuje desítky megawattů elektřiny ve Spojených státech: v Kalifornii, Nevadě a na Havajských ostrovech.
Princip získávání energie
Nevýhody získávání geotermální energie
Na energetické úrovni jsou geotermální elektrárny nákladné budovat a provozovat. Nalezení vhodného místa vyžaduje nákladné průzkumy bez záruky zasažení produktivního podzemního horkého místa. Analytici však očekávají, že se tato kapacita v příštích šesti letech téměř zdvojnásobí.
Kromě toho se oblasti s vysokou teplotou podzemního zdroje nacházejí v oblastech s aktivními geologickými sopkami. Tato „horká místa“ se vytvořila na hranicích tektonických desek v místech, kde je kůra poměrně tenká. Tichomořská oblast je často označována jako ohnivý kruh pro mnoho sopek s mnoha hotspoty, včetně Aljašky, Kalifornie a Oregonu. Nevada má stovky hotspotů pokrývající většinu severu Spojených států.
Existují také další seismicky aktivní regiony. Zemětřesení a pohyb magmatu umožňují cirkulaci vody. Na některých místech stoupá voda na povrch a vyskytují se přírodní horké prameny a gejzíry, například na Kamčatce. Voda v gejzírech Kamčatky dosahuje 95 ° C.
Jedním z problémů otevřených systémů gejzírů je uvolňování určitých látek znečišťujících ovzduší. Sirovodík je toxický plyn s velmi rozeznatelným zápachem „shnilého vejce“ - malé množství arsenu a minerálů uvolňovaných párou. Sůl může také představovat ekologický problém.
V pobřežních geotermálních elektrárnách se v potrubí hromadí značné množství rušivé soli. V uzavřených systémech nedochází k žádným emisím a veškerá kapalina vyvedená na povrch se vrací.
Ekonomický potenciál energetického zdroje
Žhavá místa nejsou jediným místem, kde lze geotermální energii nalézt. K dispozici je stálý přísun použitelného tepla pro účely přímého vytápění kdekoli od 4 metrů do několika kilometrů pod povrchem prakticky kdekoli na Zemi. Dokonce i pozemek ve vaší zahradě nebo místní škole má ekonomický potenciál ve formě tepla, které se čerpá do vašeho domu nebo jiných budov.
Kromě toho existuje obrovské množství tepelné energie v suchých skalních útvarech velmi hluboko pod povrchem (4–10 km).
Použití nové technologie by mohlo rozšířit geotermální systémy, kde by lidé mohli toto teplo využívat k výrobě elektřiny v mnohem větším měřítku než konvenční technologie. První demonstrační projekty tohoto principu výroby elektřiny byly představeny ve Spojených státech a Austrálii již v roce 2013.
Pokud lze realizovat plný ekonomický potenciál geotermálních zdrojů, bude to představovat obrovský zdroj elektřiny pro výrobní zařízení. Vědci naznačují, že konvenční geotermální zdroje mají potenciál 38 000 MW, což může generovat 380 milionů MW elektřiny ročně.
Horké suché kameny se vyskytují v hloubkách 5 až 8 km všude pod zemí a na určitých místech v mělčích hloubkách.Přístup k těmto zdrojům zahrnuje zavedení studené vody cirkulující horkými horninami a odstranění ohřáté vody. V současné době neexistuje žádná komerční aplikace pro tuto technologii. Stávající technologie zatím neumožňují rekuperaci tepelné energie přímo z magmatu, a to velmi hluboce, ale toto je nejsilnější zdroj geotermální energie.
Díky kombinaci energetických zdrojů a jejich konzistenci může geotermální energie hrát nezastupitelnou roli čistšího a udržitelnějšího energetického systému.
Vlastnosti zdrojů
Zdroje, které poskytují geotermální energii, je téměř nemožné plně využít. Existují ve více než 60 zemích světa, přičemž většina suchozemských sopek se nachází v tichomořském vulkanickém kruhu. V praxi se však ukazuje, že geotermální zdroje v různých regionech světa mají zcela odlišné vlastnosti, zejména průměrnou teplotu, mineralizaci, složení plynu, kyselost atd.
Gejzíry jsou zdroje energie na Zemi, jejichž zvláštností je, že chrlí vroucí vodu v pravidelných intervalech. Poté, co došlo k erupci, se bazén zbaví vody, na jeho dně vidíte kanál, který vede hluboko do země. Gejzíry se používají jako zdroje energie v oblastech, jako je Kamčatka, Island, Nový Zéland a Severní Amerika, a osamělé gejzíry se nacházejí v několika dalších oblastech.
Průmysl a bydlení a komunální služby
V listopadu 2014 začala v Keni fungovat největší v té době největší geotermální elektrárna na světě. Druhá největší se nachází na Islandu - to je Hellisheid, který odebírá teplo ze zdrojů poblíž sopky Hengiedl.
Další země, které využívají geotermální energii v průmyslovém měřítku: USA, Filipíny, Rusko, Japonsko, Kostarika, Turecko, Nový Zéland atd.
V GeoTPP existují čtyři hlavní schémata pro výrobu energie:
- rovný, když je pára směrována potrubím do turbín připojených k generátorům energie;
- nepřímý, podobný předchozímu ve všem, kromě toho, že před vstupem do potrubí je pára očištěna od plynů;
- binární - jako pracovní teplo se nepoužívá voda ani pára, ale jiná kapalina s nízkým bodem varu;
- smíšený - podobný přímce, ale po kondenzaci se z vody odstraní nerozpuštěné plyny.
V roce 2009 dosáhl tým vědců, kteří hledali využitelné geotermální zdroje, roztaveného magmatu hlubokého jen 2,1 km (5 mil). Takový pád do magmatu je velmi vzácný, jedná se pouze o druhý známý případ (ten předchozí se objevil na Havaji v roce 2007).
Ačkoli potrubí připojené k magmatu nikdy nebylo připojeno k nedaleké geotermální elektrárně Krafla, vědci dosáhli velmi slibných výsledků. Až dosud všechny operační stanice odebíraly teplo nepřímo, ze zemských hornin nebo z podzemních vod.
Odkud pochází energie?
Nechlazené magma se nachází velmi blízko zemského povrchu. Z ní se uvolňují plyny a páry, které stoupají a procházejí prasklinami. Smícháním s podzemní vodou způsobují jejich zahřívání, samy se mění na horkou vodu, ve které je rozpuštěno mnoho látek. Taková voda se uvolňuje na povrch Země ve formě různých geotermálních pramenů: horkých pramenů, minerálních pramenů, gejzírů atd. Podle vědců jsou horkými útrobami Země jeskyně nebo komory spojené průchody, prasklinami a kanály. Jsou jen naplněny podzemní vodou a centra magmatu se nacházejí velmi blízko nich. Tímto způsobem se tepelná energie Země vytváří přirozeným způsobem.
Hydrotermální energie
Voda cirkulující ve velkých hloubkách se ohřívá na významné hodnoty. V seismicky aktivních oblastech stoupá na povrch podél trhlin v zemské kůře, v klidných oblastech může být odstraněn pomocí studní.
Princip činnosti je stejný: ohřátá voda stoupá do studny, vydává teplo a vrací se dolů druhou trubkou. Cyklus je prakticky nekonečný a obnovuje se, dokud ve vnitřku Země přetrvává teplo.
V některých seismicky aktivních oblastech leží horké vody tak blízko povrchu, že můžete na vlastní oči vidět, jak funguje geotermální energie. Fotografie okolí sopky Krafla (Island) ukazuje gejzíry, které přenášejí páru pro tamní geotermální elektrárnu.
Elektrické pole Země
V přírodě existuje další alternativní zdroj energie, který se vyznačuje obnovitelností, šetrností k životnímu prostředí a snadným použitím. Je pravda, že tento zdroj se dosud jen studuje a v praxi se nepoužívá. Potenciální energie Země je tedy skrytá v jejím elektrickém poli. Energii lze získat tímto způsobem studiem základních zákonů elektrostatiky a charakteristik elektrického pole Země. Ve skutečnosti je naše planeta z elektrického hlediska sférický kondenzátor nabitý až 300 000 voltů. Jeho vnitřní sféra má záporný náboj a vnější, ionosféra, je kladná. Atmosféra Země je izolátor. Prostřednictvím ní dochází k neustálému toku iontových a konvekčních proudů, které dosahují síly mnoha tisíc ampér. Potenciální rozdíl mezi deskami se však v tomto případě nesnižuje.
To naznačuje, že v přírodě existuje generátor, jehož úlohou je neustále doplňovat únik nábojů z desek kondenzátoru. Úlohu takového generátoru hraje magnetické pole Země, rotující s naší planetou v toku slunečního větru. Energii magnetického pole Země lze získat pouhým připojením spotřebiče energie k tomuto generátoru. Chcete-li to provést, musíte provést spolehlivou uzemňovací instalaci.
Teplo Země
(Na konec. Na začátek viz Věda a život, č. 9, 2013)
Sběrač pro sběr termální bórové vody v Larderello (Itálie), první polovina 19. století.
Motor a invertor používané v Larderello v roce 1904 v prvním experimentu k výrobě geotermální elektřiny.
Schematické znázornění provozu tepelné elektrárny.
Princip fungování GeoPP na suché páře. Geotermální pára z produkčního vrtu prochází přímo parní turbínou. Nejjednodušší ze stávajících schémat provozu GeoPP.
Princip fungování GeoPP s nepřímým obvodem. Horká podzemní voda z produkčního vrtu je čerpána do výparníku a výsledná pára je dodávána do turbíny.
Princip fungování binárního GeoPP. Horká termální voda interaguje s jinou kapalinou, která funguje jako pracovní tekutina a má nižší teplotu varu.
Schéma petrothermal systému. Systém je založen na použití teplotního gradientu mezi povrchem Země a jejím podloží, kde je teplota vyšší.
Schéma chladničky a tepelného čerpadla: 1 - kondenzátor; 2 - škrticí klapka (regulátor tlaku); 3 - výparník; 4 - kompresor.
Mutnovskaya GeoPP na Kamčatce. Na konci roku 2011 činil instalovaný výkon stanice 50 MW, plánuje se však její zvýšení na 80 MW. Foto Tatiana Korobková (Výzkumná laboratoř OZE Geografické fakulty Moskevské státní univerzity v Lomonosově.)
‹
›
Využití geotermální energie má velmi dlouhou historii. Jedním z prvních známých příkladů je Itálie, místo v provincii Toskánsko, nyní zvané Larderello, kde se již na počátku 19. století používaly místní horké termální vody, vylévané přirozeně nebo vytěžené z mělkých studní. energetické účely.
K získání kyseliny borité se zde používala podzemní voda bohatá na bór. Zpočátku byla tato kyselina získávána odpařováním v železných kotlích a jako palivo bylo bráno obyčejné palivové dřevo z okolních lesů, ale v roce 1827 vytvořil Francesco Larderel systém, který pracoval na žáru samotných vod. Současně se energie přírodních vodních par začala využívat k provozu vrtných souprav a na počátku 20. století k vytápění místních domů a skleníků. Na stejném místě, v Larderellu, se v roce 1904 stala termální vodní pára zdrojem energie pro výrobu elektřiny.
Některé další země následovaly příklad Itálie na konci 19. a na počátku 20. století. Například v roce 1892 byly termální vody poprvé použity pro místní vytápění ve Spojených státech (Boise, Idaho), v roce 1919 v Japonsku a v roce 1928 na Islandu.
Ve Spojených státech se první hydrotermální elektrárna objevila v Kalifornii na počátku 30. let, na Novém Zélandu v roce 1958, v Mexiku v roce 1959, v Rusku (první binární geotermální elektrárna na světě) v roce 1965 ...
Starý princip na novém zdroji
Výroba elektřiny vyžaduje vyšší teplotu zdroje vody než pro vytápění - více než 150 ° C. Princip fungování geotermální elektrárny (GeoPP) je podobný principu fungování konvenční tepelné elektrárny (TPP). Geotermální elektrárna je ve skutečnosti druh tepelné elektrárny.
U TPP působí zpravidla uhlí, plyn nebo topný olej jako primární zdroj energie a vodní pára slouží jako pracovní tekutina. Palivo, které hoří, ohřívá vodu do stavu páry, která otáčí parní turbínu a vyrábí elektřinu.
Rozdíl mezi GeoPP spočívá v tom, že primárním zdrojem energie je zde teplo zemského interiéru a pracovní kapalina ve formě páry je dodávána na lopatky turbíny elektrického generátoru v „hotové“ formě přímo z výroby studna.
Existují tři hlavní schémata provozu GeoPP: přímé, použití suché (geotermální) páry; nepřímé, založené na hydrotermální vodě, a smíšené nebo binární.
Použití konkrétního schématu závisí na stavu agregace a teplotě nosiče energie.
Nejjednodušší, a proto první ze zvládnutých schémat, je přímka, ve které pára vycházející ze studny prochází přímo turbínou. První GeoPP na světě v Larderello také pracoval v roce 1904 na suchou páru.
GeoPP s nepřímým schématem práce jsou v naší době nejběžnější. Používají horkou podzemní vodu, která se pod vysokým tlakem čerpá do výparníku, kde se její část odpařuje a výsledná pára otáčí turbínou. V některých případech jsou k čištění geotermální vody a páry od agresivních sloučenin nutná další zařízení a obvody.
Vyčerpaná pára vstupuje do studny vstřikování nebo se používá k vytápění prostoru - v tomto případě je princip stejný jako při provozu CHP.
U binárních GeoPP horká termální voda interaguje s jinou kapalinou, která působí jako pracovní tekutina s nižším bodem varu. Obě kapaliny procházejí tepelným výměníkem, kde termální voda odpařuje pracovní tekutinu, jejíž pára otáčí turbínou.
Tento systém je uzavřen, což řeší problém emisí do atmosféry. Pracovní kapaliny s relativně nízkou teplotou varu navíc umožňují používat jako primární zdroj energie ne příliš horké termální vody.
Ve všech třech schématech se využívá hydrotermální zdroj, ale petrotermální energie může být také použita k výrobě elektřiny (rozdíly mezi hydrotermální a petrotermální energií viz Science and Life, č. 9, 2013).
Schematický diagram je v tomto případě také docela jednoduchý. Je nutné vyvrtat dvě vzájemně propojené vrty - injektážní a produkční. Voda je čerpána do vstřikovací studny. V hloubce se zahřívá a poté se produkční studnou přivádí na povrch ohřátá voda nebo pára vytvořená v důsledku silného zahřátí. Dále vše závisí na tom, jak se petrotermální energie využívá - k vytápění nebo k výrobě elektřiny. Uzavřený cyklus je možný se vstřikováním odpadní páry a vody zpět do vstřikovacího vrtu nebo jiným způsobem likvidace.
Nevýhoda takového systému je zřejmá: k dosažení dostatečně vysoké teploty pracovní tekutiny je nutné vrtat vrty do velké hloubky.Jedná se o vážné náklady a riziko významných ztrát tepla, když se kapalina pohybuje nahoru. Proto jsou petrotermální systémy stále méně rozšířené než hydrotermální, i když potenciál petrotermální energie je řádově vyšší.
V současné době je Austrálie lídrem ve vytváření takzvaných petrotermálních cirkulačních systémů (PCS). Tento směr geotermální energie se navíc aktivně rozvíjí v USA, Švýcarsku, Velké Británii a Japonsku.
Dar lorda Kelvina
Vynález tepelného čerpadla v roce 1852 fyzikem Williamem Thompsonem (alias lordem Kelvinem) poskytl lidstvu skutečnou příležitost využít nízkopotenciální teplo horních vrstev půdy. Systém tepelného čerpadla, nebo, jak jej nazval Thompson, multiplikátor tepla, je založen na fyzickém procesu přenosu tepla z prostředí na chladivo. Ve skutečnosti používá stejný princip jako v petrotermálních systémech. Rozdíl je ve zdroji tepla, v souvislosti s nímž může vyvstat terminologická otázka: do jaké míry lze tepelné čerpadlo považovat za geotermální systém? Faktem je, že v horních vrstvách, do hloubek desítek - stovek metrů, se horniny a tekutiny v nich obsažené neohřívají hlubokým žárem Země, ale sluncem. Je to tedy v tomto případě slunce, které je primárním zdrojem tepla, i když je stejně jako v geotermálních systémech odebíráno ze Země.
Práce tepelného čerpadla je založena na zpoždění ohřevu a chlazení půdy ve srovnání s atmosférou, v důsledku čehož se mezi povrchem a hlubšími vrstvami vytváří teplotní gradient, který udržuje teplo i v zimě, podobně jako co se děje ve vodních útvarech. Hlavním účelem tepelných čerpadel je vytápění místností. Ve skutečnosti jde o „reverzní ledničku“. Tepelné čerpadlo i chladnička interagují se třemi složkami: vnitřní prostředí (v prvním případě - vytápěná místnost, ve druhém - chladicí komora chladničky), vnější prostředí - zdroj energie a chladivo (chladivo) , je to také nosič tepla, který zajišťuje přenos tepla nebo chladu.
Látka s nízkým bodem varu působí jako chladivo, což jí umožňuje odebírat teplo ze zdroje, který má dokonce relativně nízkou teplotu.
V chladničce vstupuje kapalné chladivo do výparníku škrticí klapkou (regulátorem tlaku), kde se v důsledku prudkého poklesu tlaku kapalina odpařuje. Odpařování je endotermický proces, který vyžaduje vnější absorpci tepla. Výsledkem je, že teplo je odebíráno z vnitřních stěn výparníku, což zajišťuje chladicí účinek v komoře chladničky. Dále z výparníku je chladivo nasáváno do kompresoru, kde se vrací do kapalného stavu agregace. Jedná se o opačný proces vedoucí k uvolnění odvedeného tepla do vnějšího prostředí. Je zpravidla hozen do místnosti a zadní část chladničky je relativně teplá.
Tepelné čerpadlo pracuje téměř stejným způsobem, s tím rozdílem, že teplo je odebíráno z vnějšího prostředí a prostřednictvím výparníku vstupuje do vnitřního prostředí - do systému vytápění místnosti.
Ve skutečném tepelném čerpadle se voda ohřívá a prochází vnějším okruhem uloženým v zemi nebo v zásobníku a poté vstupuje do výparníku.
Ve výparníku se teplo přenáší do vnitřního okruhu naplněného chladivem s nízkým bodem varu, které při průchodu výparníkem přechází z kapalného do plynného stavu a odvádí teplo.
Dále plynné chladivo vstupuje do kompresoru, kde je stlačeno na vysoký tlak a teplotu, a vstupuje do kondenzátoru, kde dochází k výměně tepla mezi horkým plynem a chladicí kapalinou z topného systému.
Kompresor vyžaduje k provozu elektřinu, avšak transformační poměr (poměr spotřebované a vyrobené energie) v moderních systémech je dostatečně vysoký, aby zajistil jejich účinnost.
V současné době jsou tepelná čerpadla široce používána k vytápění místností, zejména v ekonomicky vyspělých zemích.
Ekologicky správná energie
Geotermální energie je považována za ekologickou, což je obecně pravda. Za prvé využívá obnovitelný a prakticky nevyčerpatelný zdroj. Geotermální energie nevyžaduje velké plochy, na rozdíl od velkých vodních elektráren nebo větrných farem, a neznečišťuje atmosféru, na rozdíl od uhlovodíkové energie. V průměru GeoPP zabírá 400 m2 z hlediska 1 GW vyrobené elektřiny. Například uhelná elektrárna má stejnou hodnotu 3600 m2. Mezi ekologické výhody GeoPP patří také nízká spotřeba vody - 20 litrů čerstvé vody na 1 kW, zatímco TPP a JE vyžadují asi 1000 litrů. Všimněte si, že se jedná o environmentální ukazatele „průměrného“ GeoPP.
Stále však existují negativní vedlejší účinky. Mezi nimi se nejčastěji rozlišuje hluk, tepelné znečištění atmosféry a chemické znečištění - voda a půda, stejně jako tvorba pevného odpadu.
Hlavním zdrojem chemického znečištění životního prostředí je skutečná termální voda (s vysokou teplotou a mineralizací), která často obsahuje velké množství toxických sloučenin, v souvislosti s nimiž existuje problém s likvidací odpadních vod a nebezpečných látek.
Negativní účinky geotermální energie lze vysledovat v několika fázích, počínaje vrtáním studní. Zde vznikají stejná nebezpečí jako při vrtání jakékoli studny: ničení půdy a vegetačního krytu, kontaminace půdy a podzemních vod.
Ve fázi provozu GeoPP přetrvávají problémy znečištění životního prostředí. Tepelné kapaliny - voda a pára - obvykle obsahují oxid uhličitý (CO2), sirovodík (H2S), amoniak (NH3), metan (CH4), kuchyňskou sůl (NaCl), bór (B), arsen (As), rtuť (Hg) ). Po uvolnění do vnějšího prostředí se stávají zdroji jeho znečištění. Agresivní chemické prostředí může navíc způsobit korozivní destrukci struktur GeoTPP.
Zároveň jsou emise znečišťujících látek u GeoPP v průměru nižší než u TPP. Například emise oxidu uhličitého pro každou kilowatthodinu vyrobené elektřiny jsou až 380 g u GeoPP, 1042 g - u uhelných TPP, 906 g - u topného oleje a 453 g - u plynových TPP.
Vyvstává otázka: co dělat s odpadní vodou? S nízkou slaností může být po ochlazení vypouštěn do povrchových vod. Dalším způsobem je pumpovat jej zpět do zvodnělé vrstvy pomocí injektážní studny, která je dnes upřednostňována a převážně používána.
Těžba termální vody z vodonosných vrstev (stejně jako odčerpávání běžné vody) může způsobit pokles a pohyb půdy, další deformace geologických vrstev, mikrozemětřesení. Pravděpodobnost takových jevů je zpravidla malá, i když byly zaznamenány jednotlivé případy (například na GeoPP ve Staufen im Breisgau v Německu).
Je třeba zdůraznit, že většina GeoPP se nachází v relativně řídce osídlených oblastech a v zemích třetího světa, kde jsou environmentální požadavky méně přísné než v rozvinutých zemích. Navíc je v tuto chvíli počet GeoPP a jejich kapacita relativně malá. S rozsáhlejším rozvojem geotermální energie se mohou environmentální rizika zvýšit a znásobit.
Kolik stojí energie Země?
Investiční náklady na stavbu geotermálních systémů se liší ve velmi širokém rozmezí - od 200 do 5 000 USD za 1 kW instalovaného výkonu, to znamená, že nejlevnější možnosti jsou srovnatelné s náklady na výstavbu tepelné elektrárny. Závisí především na podmínkách výskytu termálních vod, jejich složení a konstrukci systému. Vrtání do velkých hloubek, vytváření uzavřeného systému se dvěma studnami, potřeba čištění vody může znásobit náklady.
Například investice do vytvoření systému petrotermální cirkulace (PCS) se odhadují na 1,6–4 tisíce dolarů za 1 kW instalovaného výkonu, což převyšuje náklady na stavbu jaderné elektrárny a je srovnatelné s náklady na stavbu větru a solární elektrárny.
Zjevnou ekonomickou výhodou GeoTPP je bezplatný nosič energie. Pro srovnání, v nákladové struktuře provozovaného TPP nebo NPP představuje palivo 50-80% nebo dokonce více, v závislosti na aktuálních cenách energie. Proto další výhoda geotermálního systému: provozní náklady jsou stabilnější a předvídatelnější, protože nezávisí na vnější konjunktuře cen energie. Obecně se provozní náklady geotermální elektrárny odhadují na 2–10 centů (60 kopecků - 3 rublů) za 1 kWh vyrobené kapacity.
Druhou největší (po energii) (a velmi významnou) výdajovou položkou jsou zpravidla platy zaměstnanců závodu, které se mohou v jednotlivých zemích a regionech radikálně lišit.
V průměru jsou náklady na 1 kWh geotermální energie srovnatelné s náklady na tepelnou elektrárnu (v ruských podmínkách - asi 1 rubl / 1 kWh) a desetkrát vyšší než náklady na výrobu elektřiny ve vodní elektrárně (5 10 kopejek / 1 kWh).
Jedním z důvodů vysokých nákladů je, že na rozdíl od tepelných a hydraulických elektráren má GeoTPP relativně malou kapacitu. Kromě toho je nutné porovnat systémy umístěné ve stejné oblasti a za podobných podmínek. Například na Kamčatce stojí podle odborníků 1 kWh geotermální elektřiny 2–3krát levnější než elektřina vyrobená v místních tepelných elektrárnách.
Ukazatele ekonomické účinnosti geotermálního systému závisí například na tom, zda je nutné nakládat s odpadními vodami a jakým způsobem se to dělá, zda je možné kombinované využití zdroje. Chemické prvky a sloučeniny extrahované z termální vody tak mohou poskytnout další příjem. Připomeňme si příklad Larderella: tam byla primární chemická výroba a využití geotermální energie bylo zpočátku pomocné.
Dopředu geotermální energie
Geotermální energie se vyvíjí poněkud jinak než vítr a sluneční energie. V současné době to v mnohem větší míře závisí na povaze samotného zdroje, který se výrazně liší podle regionu, a nejvyšší koncentrace jsou vázány na úzké zóny geotermálních anomálií, zpravidla spojené s oblastmi vývoje tektonických poruch a vulkanismus (viz „Věda a život“ č. 9, 2013).
Geotermální energie je navíc ve srovnání s větrem méně technologicky kapacitní, a ještě více se solární energií: systémy geotermálních stanic jsou poměrně jednoduché.
V celkové struktuře světové výroby elektřiny tvoří geotermální složka méně než 1%, ale v některých regionech a zemích dosahuje její podíl 25–30%. Vzhledem k vazbě na geologické podmínky je významná část kapacit geotermální energie soustředěna v zemích třetího světa, kde se rozlišují tři klastry největšího rozvoje průmyslu - ostrovy jihovýchodní Asie, Střední Amerika a východní Afrika. První dva regiony jsou zahrnuty do tichomořského „ohnivého pásu Země“, třetí je vázán na východoafrický rozpor. V těchto pásech se s největší pravděpodobností bude i nadále rozvíjet geotermální energie. Vzdálenější vyhlídkou je vývoj petrotermální energie využívající teplo vrstev Země, ležící v hloubce několika kilometrů. Jedná se o téměř všudypřítomný zdroj, ale jeho těžba vyžaduje vysoké náklady; petrotermální energie se proto vyvíjí především v ekonomicky a technologicky nejsilnějších zemích.
Obecně vzhledem k všudypřítomné distribuci geotermálních zdrojů a přijatelné úrovni bezpečnosti životního prostředí existuje důvod se domnívat, že geotermální energie má dobré vyhlídky na rozvoj. Zejména s rostoucí hrozbou nedostatku tradičních energetických zdrojů a růstem jejich cen.
Z Kamčatky na Kavkaz
V Rusku má vývoj geotermální energie poměrně dlouhou historii a na mnoha pozicích patříme ke světovým lídrům, ačkoli podíl geotermální energie na celkové energetické bilanci obrovské země je stále zanedbatelný.
Dva regiony - Kamčatka a Severní Kavkaz - se staly průkopníky a centry rozvoje geotermální energie v Rusku, a pokud v prvním případě mluvíme primárně o elektroenergetice, pak ve druhém - o využívání tepelné energie termální vody.
Na severním Kavkaze - na Krasnodarském území, v Čečensku, Dagestánu - se teplo termálních vod pro energetické účely využívalo ještě před Velkou vlasteneckou válkou. V 80. a 90. letech se vývoj geotermální energie v regionu ze zřejmých důvodů zastavil a dosud se nedostal ze stavu stagnace. Dodávka geotermální vody na severním Kavkaze nicméně poskytuje teplo asi 500 tisícům lidí a například město Labinsk na Krasnodarském území s 60 tisíci obyvateli je geotermální vodou zcela vytápěno.
Na Kamčatce je historie geotermální energie spojena především s výstavbou geotermálních elektráren. První z nich, stále v provozu stanic Pauzhetskaya a Paratunskaya, byla postavena již v letech 1965-1967, zatímco Paratunskaya GeoPP s výkonem 600 kW se stala první stanicí na světě s binárním cyklem. Jednalo se o vývoj sovětských vědců S. S. Kutateladze a A. M. Rosenfelda z Termofyzikálního ústavu sibiřské pobočky Ruské akademie věd, kteří v roce 1965 obdrželi autorské osvědčení pro těžbu elektřiny z vody o teplotě 70 ° C. Tato technologie se později stala prototypem pro více než 400 binárních GeoPP na světě.
Kapacita Pauzhetskaya GeoPP, uvedená do provozu v roce 1966, byla původně 5 MW a následně byla zvýšena na 12 MW. V současné době je na stanici ve výstavbě binární blok, který zvýší kapacitu o dalších 2,5 MW.
Rozvoj geotermální energie v SSSR a Rusku brzdila dostupnost tradičních zdrojů energie - ropa, plyn, uhlí, ale nikdy se nezastavil. Největšími zařízeními geotermální energie v současné době jsou Verkhne-Mutnovskaya GeoPP s celkovou kapacitou 12 MW energetických jednotek, které byly uvedeny do provozu v roce 1999, a Mutnovskaya GeoPP s kapacitou 50 MW (2002).
Mutovskaja a Verkhne-Mutnovskaja GeoPP jsou jedinečné objekty nejen pro Rusko, ale také v globálním měřítku. Stanice se nacházejí na úpatí sopky Mutnovsky, v nadmořské výšce 800 metrů, a fungují v extrémních klimatických podmínkách, kde je zima 9–10 měsíců v roce. Zařízení Mutnovsky GeoPP, které je v současné době jedním z nejmodernějších na světě, je zcela vytvořeno v domácích energetických podnicích.
V současné době je podíl závodů Mutnovskie na celkové struktuře spotřeby energie energetického uzlu Střední Kamčatka 40%. V nadcházejících letech je plánováno zvýšení kapacity.
Samostatně je třeba říci o ruském petrotermickém vývoji. Dosud nemáme velké DSP, ale existují pokročilé technologie pro vrtání do velkých hloubek (asi 10 km), které také nemají na světě obdoby. Jejich další vývoj umožní drasticky snížit náklady na vytváření petrotermických systémů. Vývojáři těchto technologií a projektů jsou N. A. Gnatus, M. D. Khutorskoy (Geologický institut, RAS), A. S. Nekrasov (Institut pro ekonomické prognózy, RAS) a odborníci z Kaluga Turbine Works. Projekt systému petrotermální cirkulace v Rusku je v současné době v experimentální fázi.
V Rusku existují vyhlídky na geotermální energii, i když relativně vzdálené: v současné době je potenciál poměrně velký a pozice tradiční energie jsou silné. Současně je v řadě odlehlých regionů země využití geotermální energie ekonomicky výhodné a je nyní žádané. Jedná se o území s vysokým geoenergetickým potenciálem (Čukotka, Kamčatka, Kuriles - ruská část tichomořského „ohnivého pásu Země“, hory jižní Sibiře a Kavkazu) a zároveň vzdálená a odříznutá od centralizovaného zásobování energií.
Pravděpodobně se v příštích desetiletích bude geotermální energie v naší zemi rozvíjet právě v těchto regionech.
Obnovitelné zdroje
Jak populace naší planety neustále roste, potřebujeme stále více energie na podporu populace. Energie obsažená v útrobách Země může být velmi odlišná. Například existují obnovitelné zdroje: větrná, solární a vodní energie. Jsou šetrné k životnímu prostředí, a proto je můžete použít bez obav z poškození životního prostředí.
Energie vody
Tato metoda se používá po mnoho staletí. Dnes je postaveno obrovské množství přehrad, nádrží, ve kterých se voda používá k výrobě elektřiny. Podstata tohoto mechanismu je jednoduchá: pod vlivem toku řeky se otáčí kola turbín, respektive se energie vody přeměňuje na elektrickou energii.
Dnes existuje velké množství vodních elektráren, které přeměňují energii toku vody na elektřinu. Zvláštností této metody je, že se obnovují vodní zdroje, respektive, tyto struktury mají nízké náklady. To je důvod, proč navzdory skutečnosti, že výstavba vodních elektráren probíhá již dlouhou dobu, a samotný proces je velmi nákladný, přesto tyto struktury výrazně překonávají energeticky náročná průmyslová odvětví.
Energie slunce: moderní a budoucnost
Solární energie se získává pomocí solárních panelů, ale moderní technologie umožňují použití nových metod. Největší solární elektrárna na světě je systém postavený v kalifornské poušti. Plně ovládá 2 000 domů. Návrh funguje následovně: sluneční paprsky se odrážejí od zrcadel, která jsou s vodou přiváděna do centrálního kotle. Vaří se a mění se v páru, která pohání turbínu. Ona je zase připojena k elektrickému generátoru. Vítr lze také použít jako energii, kterou nám Země dává. Vítr fouká plachty, otáčí mlýny. A nyní ji lze použít k vytvoření zařízení, která budou generovat elektrickou energii. Otáčením lopatek větrného mlýna pohání hřídel turbíny, která je zase připojena k elektrickému generátoru.
Aplikace
Využívání geotermální energie sahá až do 19. století. První byla zkušenost Italů žijících v provincii Toskánsko, kteří používali k vytápění teplou vodu. S její pomocí fungovaly nové vrtné soupravy studní.
Toskánská voda je bohatá na bór a po odpaření, které se změnilo na kyselinu boritou, kotle fungovaly na teplo svých vlastních vod. Na začátku 20. století (1904) šli Toskánci dále a spustili parní elektrárnu. Příklad Italů se stal důležitou zkušeností pro USA, Japonsko, Island.
Zemědělství a zahradnictví
Geotermální energie se používá v zemědělství, zdravotnictví a domácnostech v 80 zemích po celém světě.
První věcí, na kterou se termální voda používá a používá, je vytápění skleníků a skleníků, což umožňuje sklízet zeleninu, ovoce a květiny i v zimě. Pro zalévání se také hodila teplá voda.
Pěstování plodin v hydroponii je považováno za slibný směr pro zemědělské producenty.Některé rybí farmy používají ohřátou vodu v umělých nádržích k chovu plůdků a ryb.
Doporučujeme vám přečíst si: Postup při likvidaci laboratorních chemických činidel
Tyto technologie jsou běžné v Izraeli, Keni, Řecku a Mexiku.
Průmysl a bydlení a komunální služby
Před více než stoletím byla horká tepelná pára základem pro výrobu elektřiny. Od té doby slouží průmyslu a veřejným službám.
Na Islandu je 80% obydlí vytápěno termální vodou.
Byly vyvinuty tři schémata výroby elektřiny:
- Přímka pomocí vodní páry. Nejjednodušší: používá se tam, kde existuje přímý přístup ke geotermálním parám.
- Nepřímo, nepoužívá páru, ale vodu. Je přiváděno do výparníku, technickou metodou přeměněno na páru a odesláno do turbínového generátoru.
Voda vyžaduje další čištění, protože obsahuje agresivní sloučeniny, které mohou zničit pracovní mechanismy. Odpadní, ale ještě neochlazená pára je vhodná pro potřeby vytápění.
- Smíšené (binární). Voda nahrazuje palivo, které ohřívá jinou tekutinu s vyšším přenosem tepla. Pohání turbínu.
Binární systém využívá turbínu, která je aktivována energií ohřáté vody.
Hydrotermální energii využívají USA, Rusko, Japonsko, Nový Zéland, Turecko a další země.
Geotermální topné systémy pro domácnost
K vytápění skříně je vhodný tepelný nosič ohřátý na +50 - 600 ° C, geotermální energie tento požadavek splňuje. Města s populací několika desítek tisíc lidí mohou být zahřátá teplem zemského nitra. Jako příklad: vytápění města Labinsk na území Krasnodar běží na přírodní zemní palivo.
Schéma geotermálního systému pro vytápění domu
Není třeba ztrácet čas a energii na ohřev vody a stavbu kotelny. Chladicí kapalina je odebírána přímo ze zdroje gejzírů. Stejná voda je vhodná i pro zásobování teplou vodou. V prvním a druhém případě prochází nezbytným předběžným technickým a chemickým čištěním.
Výsledné náklady na energii jsou dvakrát až třikrát levnější. Objevily se instalace pro soukromé domy. Jsou dražší než tradiční kotle na palivo, ale během provozu zdůvodňují náklady.
Výhody a nevýhody využívání geotermální energie k vytápění domu.
Vnitřní energie Země
Ukázalo se to jako výsledek několika procesů, z nichž hlavní jsou narůstání a radioaktivita. Podle vědců k formování Země a její hmoty došlo během několika milionů let, a to se stalo v důsledku formování planetesimálů. Drželi se spolu, hmota Země se stávala stále více a více. Poté, co naše planeta začala mít moderní hmotu, ale stále byla bez atmosféry, bez překážek na ni spadly meteorické a asteroidové tělesa. Tento proces se přesně nazývá narůstání a vedl k uvolnění významné gravitační energie. A čím větší těla padla na planetu, tím větší bylo uvolněné množství energie obsažené v útrobách Země.
Tato gravitační diferenciace vedla k tomu, že se látky začaly stratifikovat: těžké látky se jednoduše utopily a lehké a těkavé vznášely se. Diferenciace také ovlivnila další uvolňování gravitační energie.
Téměř všechny základní fyzikální vlastnosti zemské hmoty závisí na teplotě. V závislosti na teplotě se mění tlak, při kterém látka přechází z pevného do roztaveného stavu. Při změně teploty se mění viskozita, elektrická vodivost a magnetické vlastnosti hornin, které tvoří Zemi. Abychom si mohli představit, co se děje uvnitř Země, musíme znát její tepelný stav. Zatím nemáme možnost přímo měřit teploty v jakékoli hloubce Země. Pro naše měření je k dispozici pouze prvních několik kilometrů zemské kůry.Můžeme však určit vnitřní teplotu Země nepřímo na základě údajů o tepelném toku Země.
Nemožnost přímého ověření je samozřejmě v mnoha vědách o Zemi velmi velkou obtíž. Úspěšný vývoj pozorování a teorií však naše poznatky postupně přibližuje pravdě.
Moderní věda o tepelném stavu a historii Země - geotermie Je mladá věda. První studie o geotermě se objevila až v polovině minulého století. William Thomson (lord Kelvin), tehdy ještě velmi mladý vědec, fyzik, věnoval svou disertační práci určování stáří Země na základě studia distribuce a pohybu tepla uvnitř planety. Kelvin věřil, že vnitřní teplota Země by se měla v průběhu času snižovat v důsledku formování a tuhnutí planety z roztavené hmoty.
Definováním tepelný gradient - rychlost nárůstu teploty s hloubkou - v dolech a vrtech v různých hloubkách došel Kelvin k závěru, že z těchto údajů lze předpokládat, jak dlouho by se Země měla ochladit, a tedy určit stáří Země . Podle Kelvinova odhadu se teplota v nejbližších hloubkách pod povrchem zvyšuje o 20–40 ° C na každých tisíc metrů hloubky. Ukázalo se, že Země se během několika desítek milionů let ochladila do současného stavu. To však v žádném případě nesouhlasí s jinými údaji, například s údaji o délce trvání mnoha známých geologických epoch. Debata o této otázce pokračovala půl století a postavila Kelvina do opozice vůči tak významným evolucionistům, jako jsou Charles Darwin a Thomas Huxley.
Kelvin založil své závěry na myšlence, že Země byla původně v roztaveném stavu a postupně se ochladila. Tato hypotéza dominovala po celá desetiletí. Na přelomu 20. století však došlo k objevům, které zásadně změnily chápání podstaty hlubokého tepelného toku Země a její tepelné historie. Byla objevena radioaktivita, byly zahájeny studie procesů uvolňování tepla během radioaktivního rozpadu některých izotopů a byly učiněny závěry, že horniny, které tvoří zemskou kůru, obsahují značné množství radioaktivních izotopů.
Přímé měření zemského tepelného toku začalo relativně nedávno: nejprve na kontinentech - v roce 1939 v hlubokých vrtech v Jižní Africe, později na dně oceánů - od roku 1954 v Atlantiku. U nás se poprvé měřil tok tepla v hlubokých vrtech v Soči a Matsestě. V posledních letech probíhá akumulace experimentálně získaných údajů o tepelných tocích poměrně rychle.
Proč se to dělá? A jsou stále potřeba nové a nové dimenze? Ano, velmi potřebné. Porovnání měření hlubokého tepelného toku prováděných na různých místech planety ukazuje, že ke ztrátě energie v různých částech povrchu planety dochází různými způsoby. To hovoří o heterogenitě kůry a pláště, umožňuje posoudit povahu mnoha procesů probíhajících v různých hloubkách nepřístupných našim očím pod zemským povrchem a poskytuje klíč ke studiu mechanismu vývoje planety a její vnitřní energie .
Kolik tepla ztrácí Země v důsledku toku tepla z útrob? Ukazuje se, že v průměru je tato hodnota malá - asi 0,06 wattu na metr čtvereční povrchu nebo asi 30 bilionů wattů na celé planetě. Země přijímá energii ze Slunce asi 4 tisíckrát více. Při stanovení teploty na zemském povrchu hraje samozřejmě hlavní roli sluneční teplo.
Teplo vydávané planetou povrchem o velikosti fotbalového hřiště je přibližně stejné jako teplo, které mohou vyprodukovat tři sta wattové žárovky. Takový tok energie se zdá bezvýznamný, ale koneckonců vyzařuje z celého povrchu Země a neustále! Síla celého tepelného toku vycházejícího z útrob planety je asi 30krát větší než síla všech moderních elektráren na světě.
Měření hloubky tepelný tok Země proces není snadný a časově náročný. Prostřednictvím tvrdé zemské kůry je teplo vedeno na povrch vodivě, tj. Šířením tepelných vibrací. Proto se množství procházejícího tepla rovná produktu teplotní gradient (rychlost nárůstu teploty s hloubkou) na tepelné vodivosti. K určení tepelného toku je nezbytné znát tyto dvě veličiny. Teplotní spád se měří citlivými zařízeními - senzory (termistory) v dolech nebo speciálně vrtaných vrtech v hloubce několika desítek až několika set metrů. Tepelná vodivost hornin se stanoví zkoumáním vzorků v laboratořích.
Měření teplo proudí na dně oceánů spojené se značnými obtížemi: práce musí být prováděny pod vodou ve značných hloubkách. Má to však také své výhody: není třeba vrtat studny na dně oceánů, protože sedimenty jsou obvykle poměrně měkké a dlouhá válcová sonda používaná k měření teploty snadno klesá několik metrů do měkkých sedimentů.
Ti, kdo se zabývají geotermou, to opravdu potřebují mapa tepelného toku pro celý povrch planety. Body, ve kterých již byla měření toku tepla provedena, jsou extrémně nerovnoměrně rozloženy po zemském povrchu. Na mořích a oceánech byla měření prováděna dvakrát tolik než na souši. Severní Amerika, Evropa a Austrálie, oceány ve středních zeměpisných šířkách byly studovány docela úplně. A v jiných částech zemského povrchu je měření stále málo nebo vůbec. Současný objem dat o tepelném toku Země však již umožňuje vytvářet zobecněné, ale poměrně spolehlivé mapy.
Uvolňování tepla z útrob Země na povrch je nerovnoměrné. V některých oblastech Země vydává více tepla, než je globální průměr, v jiných je tepelný výkon mnohem menší. „Chladná místa“ se vyskytují ve východní Evropě (východoevropská platforma), Kanadě (Kanadský štít), severní Africe, Austrálii, Jižní Americe, hlubinných povodích Tichého, Indického a Atlantického oceánu. „Teplá“ a „horká“ místa - oblasti se zvýšeným tepelným tokem - se vyskytují v oblastech Kalifornie, alpské Evropy, na Islandu, v Rudém moři, ve východním Pacifiku a pod vodou na středních hřebenech Atlantického a Indického oceánu.
Atomová energie
K využívání energie Země může docházet různými způsoby. Například při stavbě jaderných elektráren, kdy se uvolňuje tepelná energie v důsledku rozpadu nejmenších částic hmoty atomů. Hlavním palivem je uran, který je obsažen v zemské kůře. Mnoho lidí věří, že tento konkrétní způsob získávání energie je nejslibnější, ale jeho použití je spojeno s řadou problémů. Nejprve uran vyzařuje záření, které ničí všechny živé organismy. Kromě toho, pokud tato látka vstoupí do půdy nebo atmosféry, dojde ke skutečné katastrofě způsobené člověkem. Stále zažíváme smutné následky nehody v černobylské jaderné elektrárně. Nebezpečí spočívá ve skutečnosti, že radioaktivní odpad může ohrožovat vše živé po velmi, velmi dlouhou dobu, celá tisíciletí.
První geotermální elektrárna
Všichni jsme zvyklí na to, že před mnoha lety byla energie získávána z přírodních zdrojů. A tak tomu bylo, ale ještě předtím byla jedna z prvních elektráren geotermální. Obecně je to velmi logické, protože technika fungovala na parní trakci a použití páry bylo správnějším rozhodnutím. A vlastně jediný na tu dobu, nepočítaje spalování dřeva a uhlí.
Již v roce 1817 vyvinul hrabě François de Larderel technologii sběru přírodní páry, která se hodila ve dvacátém století, kdy se velmi zvýšila poptávka po geotermálních elektrárnách.
První skutečně pracovní stanice byla postavena v italském městě Larderello v roce 1904. Je pravda, že to byl spíše prototyp, protože mohl pohánět pouze 4 žárovky, ale fungovalo to. O šest let později, v roce 1910, byla ve stejném městě postavena skutečně funkční stanice, která mohla vyrábět energii dostatečnou pro průmyslové využití.
I na tak malebných místech mohou být geotermální elektrárny.
Experimentální generátory byly postaveny na mnoha místech, ale až do roku 1958 byla na čele Itálie a byla jediným průmyslovým výrobcem geotermální energie na světě.
Vedení se muselo vzdát poté, co byla na Novém Zélandu uvedena do provozu elektrárna Wairakei. Byla to první nepřímá geotermální elektrárna. O několik let později byla podobná zařízení otevřena v dalších zemích, včetně Spojených států se zdroji v Kalifornii.
První geotermální elektrárna nepřímého typu byla postavena v SSSR v roce 1967. V této době se tato metoda získávání energie začala aktivně rozvíjet po celém světě. Zejména na místech, jako je Aljaška, Filipíny a Indonésie, které stále patří mezi lídry v takto vyrobené energii.
Nový čas - nové nápady
Lidé se tím samozřejmě nezastaví a každý rok se objevují další a další pokusy o hledání nových způsobů získávání energie. Pokud je energie tepla Země získána zcela jednoduše, pak některé metody nejsou tak jednoduché. Například jako zdroj energie je docela možné použít biologický plyn, který se získává z hnijícího odpadu. Může být použit k vytápění domů a ohřevu vody.
Stále více se budují přílivové elektrárny, kdy jsou přes ústí nádrží instalovány přehrady a turbíny, které jsou poháněny přílivem a odlivem, přičemž se získává elektřina.
Hořící odpadky, získáváme energii
Další metodou, která se již v Japonsku používá, je vytvoření spaloven. Dnes jsou postaveny v Anglii, Itálii, Dánsku, Německu, Francii, Nizozemsku a Spojených státech, ale pouze v Japonsku se tyto podniky začaly využívat nejen k zamýšlenému účelu, ale také k výrobě elektřiny. Místní továrny spalují 2/3 veškerého odpadu, zatímco továrny jsou vybaveny parními turbínami. V souladu s tím dodávají teplo a elektřinu do okolních oblastí. Zároveň je z hlediska nákladů mnohem výhodnější vybudovat takový podnik, než postavit CHP.
Vyhlídka na využití zemského tepla, kde se koncentrují sopky, vypadá lákavěji. V takovém případě nebudete muset Zemi vrtat příliš hluboko, protože již v hloubce 300–500 metrů bude teplota nejméně dvojnásobkem bodu varu vody.
Existuje také takový způsob výroby elektřiny, jako je vodíková energie. Vodík - nejjednodušší a nejlehčí chemický prvek - lze považovat za ideální palivo, protože se nachází tam, kde je voda. Pokud spalujete vodík, můžete získat vodu, která se rozkládá na kyslík a vodík. Samotný vodíkový plamen je neškodný, to znamená, že nepoškodí životní prostředí. Zvláštností tohoto prvku je, že má vysokou výhřevnost.
Co bude v budoucnosti?
Energie zemského magnetického pole nebo energie získaná v jaderných elektrárnách samozřejmě nemůže plně uspokojit všechny potřeby lidstva, které každým rokem rostou. Odborníci však tvrdí, že neexistují žádné důvody k obavám, protože zdroje paliva na planetě jsou stále dost. Kromě toho se stále více a více využívá ekologických a obnovitelných zdrojů.
Problém znečištění životního prostředí přetrvává a roste katastroficky. Množství škodlivých emisí klesá z rozsahu, vzduch, který dýcháme, je škodlivý, voda má nebezpečné nečistoty a půda se postupně vyčerpává. Proto je tak důležité včas se zapojit do studia fenoménu, jako je energie v útrobách Země, abychom mohli hledat způsoby, jak snížit poptávku po fosilních palivech a aktivněji využívat netradiční zdroje energie.
Omezené zdroje fosilních energetických surovin
Poptávka po surovinách pro organickou energii je velká v průmyslově vyspělých a rozvojových zemích (USA, Japonsko, státy sjednocené Evropy, Čína, Indie atd.). Současně jsou jejich vlastní zdroje uhlovodíků v těchto zemích buď nedostatečné, nebo rezervované, a země, například Spojené státy, nakupuje energetické suroviny v zahraničí nebo vytváří ložiska v jiných zemích.
V Rusku, jedné z nejbohatších zemí z hlediska energetických zdrojů, jsou ekonomické potřeby energie stále uspokojovány možnostmi využití přírodních zdrojů. Těžba fosilních uhlovodíků z podloží však probíhá velmi rychlým tempem. Pokud v 1940-1960s. Hlavními regiony produkujícími ropu byly „Druhé Baku“ v oblasti Volhy a Uralu, od 70. let až do současnosti je takovou oblastí západní Sibiř. I zde však dochází k výraznému poklesu produkce fosilních uhlovodíků. Éra „suchého“ cenomanského plynu pomíjí. Předchozí etapa rozsáhlého rozvoje výroby zemního plynu skončila. Jeho těžba z takových obřích ložisek jako Medvezhye, Urengoyskoye a Yamburgskoye činila 84, 65 a 50%. V průběhu času také klesá podíl ropných rezerv příznivých pro vývoj.
Díky aktivní spotřebě uhlovodíkových paliv se zásoby ropy a zemního plynu na pevnině výrazně snížily. Nyní jsou jejich hlavní zásoby soustředěny na kontinentálním šelfu. A ačkoli je zdrojová základna ropného a plynárenského průmyslu stále dostatečná pro těžbu ropy a zemního plynu v Rusku v požadovaných objemech, v blízké budoucnosti bude zajištěna ve stále větší míře prostřednictvím rozvoje polí s těžkou těžbou geologické podmínky. Zároveň porostou hlavní náklady na výrobu uhlovodíků.
Většina neobnovitelných zdrojů vytěžených z podloží se používá jako palivo pro elektrárny. Nejprve je to zemní plyn, jehož podíl na palivové struktuře je 64%.
V Rusku se 70% elektřiny vyrábí v tepelných elektrárnách. Energetické podniky v zemi ročně spálí přibližně 500 milionů tun ekvivalentu paliva. t. za účelem výroby elektřiny a tepla, zatímco při výrobě tepla se uhlovodíkové palivo spotřebuje 3-4krát více než při výrobě elektřiny.
Množství tepla získaného spalováním těchto objemů uhlovodíkových surovin je ekvivalentní spotřebě stovek tun jaderného paliva - rozdíl je obrovský. Jaderná energie však vyžaduje bezpečnost životního prostředí (aby se vyloučil opakovaný výskyt Černobylu) a její ochrana před možnými teroristickými útoky, jakož i zavedení bezpečného a nákladného vyřazení zastaralých a zastaralých bloků JE z provozu. Osvědčené zpětně získatelné zásoby uranu na světě jsou asi 3 miliony 400 tisíc tun, za celé předchozí období (do roku 2007) byly vytěženy asi 2 miliony tun.
