Geotermisk energi
Allerede fra navnet er det klart, at det repræsenterer varmen fra jordens indre. Under jordskorpen er der et lag af magma, som er en brændende flydende silikatsmelt. Ifølge forskningsdata er energipotentialet for denne varme meget højere end energien i verdens reserver af naturgas såvel som olie. Magma - lava kommer til overfladen. Desuden observeres den største aktivitet i de jordlag, hvor grænserne for tektoniske plader er placeret, såvel som hvor jordskorpen er kendetegnet ved tyndhed. Jordens geotermiske energi opnås på følgende måde: lava og planetens vandressourcer kommer i kontakt, hvilket resulterer i, at vandet begynder at varme op kraftigt. Dette fører til udbruddet af en gejser, dannelsen af de såkaldte varme søer og undervandsstrømme. Det vil sige netop de naturlige fænomener, hvis egenskaber aktivt bruges som en uudtømmelig energikilde.
Petrotermisk energi
I øjeblikket bruges varmen fra jordens indre meget i verden, og dette er hovedsageligt energien fra lavvandede brønde - op til 1 km. For at levere strøm, varme eller varmt vandforsyning er der installeret varmevekslere nede i hullet, der fungerer på væsker med lavt kogepunkt (for eksempel freon).
Nu er brugen af en borehulsvarmeveksler den mest rationelle måde at producere varme på. Det ser sådan ud: kølemidlet cirkulerer i en lukket sløjfe. Den opvarmede stiger op langs et koncentrisk sænket rør og afgiver varmen, hvorefter den afkøles pumpes ind i huset ved hjælp af en pumpe.
Anvendelsen af energien i jordens indre er baseret på et naturligt fænomen - når det nærmer sig jordens kerne, stiger temperaturen i jordskorpen og kappen. På et niveau på 2-3 km fra overfladen af planeten når den mere end 100 ° С og stiger i gennemsnit med 20 ° С med hver efterfølgende kilometer. I en dybde på 100 km når temperaturen 1300-1500 ºС.
Kunstige geotermiske kilder
Energien indeholdt i jordens tarm skal bruges klogt. For eksempel er der en idé om at skabe underjordiske kedler. For at gøre dette skal du bore to brønde med tilstrækkelig dybde, som forbindes i bunden. Det viser sig, at det i næsten ethvert hjørne af landet er muligt at opnå geotermisk energi industrielt: koldt vand pumpes ind i reservoiret gennem en brønd, og varmt vand eller damp ekstraheres gennem den anden. Kunstige varmekilder vil være gavnlige og rationelle, hvis den genererede varme giver mere energi. Dampen kan ledes til turbinegeneratorer, som genererer elektricitet.
Naturligvis er den valgte varme kun en brøkdel af det, der er tilgængeligt i de samlede reserver. Men det skal huskes, at den dybe varme konstant genopfyldes på grund af processerne med radioaktivt henfald, komprimering af klipper, stratificering af tarmene. Ifølge eksperter akkumulerer jordskorpen varme, hvis samlede mængde er 5000 gange større end brændværdien af alle jordens fossile ressourcer som helhed. Det viser sig, at driftstiden for sådanne kunstigt oprettede geotermiske stationer kan være ubegrænset.
Metoder til opsamling af jordens energiressourcer
I dag er der tre hovedmetoder til høst af geotermisk energi: tør damp, varmt vand og binær cyklus. Tør dampprocessen roterer direkte generatorens turbinedrev. Varmt vand kommer nedefra og op og sprøjtes derefter ind i tanken for at skabe damp til at drive møllerne.Disse to metoder er de mest almindelige og genererer hundredvis af megawatt elektricitet i USA, Island, Europa, Rusland og andre lande. Men placeringen er begrænset, da disse fabrikker kun fungerer i tektoniske regioner, hvor det er lettere at få adgang til opvarmet vand.
Med den binære cyklusteknologi ekstraheres varmt (ikke nødvendigvis varmt) vand til overfladen og kombineres med butan eller pentan, som har et lavt kogepunkt. Denne væske pumpes gennem en varmeveksler, hvor den fordampes og sendes gennem en turbine, før den recirkuleres tilbage til systemet. Binær cyklusteknologi leverer snesevis af megawatt elektricitet i USA: Californien, Nevada og Hawaii-øerne.
Princippet om at opnå energi
Ulemper ved at få geotermisk energi
På forsyningsniveau er geotermiske kraftværker dyre at bygge og drive. At finde en passende placering kræver dyre brøndundersøgelser uden garanti for at ramme et produktivt underjordisk hotspot. Imidlertid forventer analytikere, at denne kapacitet næsten fordobles i løbet af de næste seks år.
Derudover er områder med høj temperatur underjordisk kilde placeret i områder med aktive geologiske vulkaner. Disse "hot spots" er dannet ved grænserne for tektoniske plader på steder, hvor skorpen er ret tynd. Stillehavsområdet kaldes ofte ildringen for mange vulkaner med mange hotspots, herunder Alaska, Californien og Oregon. Nevada har hundredvis af hotspots, der dækker det meste af det nordlige USA.
Der er også andre seismisk aktive regioner. Jordskælv og magmabevægelse tillader vand at cirkulere. Nogle steder stiger vand op til overfladen, og naturlige varme kilder og gejsere forekommer, såsom i Kamchatka. Vandet i gejsere i Kamchatka når 95 ° C.
Et af problemerne med åbne geysersystemer er frigivelsen af visse luftforurenende stoffer. Hydrogensulfid er en giftig gas med en meget genkendelig "råddent æg" -lugt - en lille mængde arsen og mineraler frigivet med damp. Salt kan også udgøre et miljøproblem.
I geotermiske kraftværker placeret offshore akkumuleres en betydelig mængde forstyrrende salt i rørene. I lukkede systemer er der ingen emissioner, og al væske, der bringes til overfladen, returneres.
Energiressourceens økonomiske potentiale
Hotspots er ikke de eneste steder, hvor geotermisk energi kan findes. Der er en konstant tilførsel af brugbar varme til direkte opvarmningsformål hvor som helst fra 4 meter til flere kilometer under overfladen på næsten hvor som helst på jorden. Selv jord i din egen baghave eller lokale skole har det økonomiske potentiale i form af varme, der pumpes ud i dit hjem eller andre bygninger.
Derudover er der en enorm mængde termisk energi i tørre klippeformationer meget dybt under overfladen (4-10 km).
Brug af ny teknologi kan udvide geotermiske systemer, hvor mennesker kan bruge denne varme til at generere elektricitet i meget større skala end konventionelle teknologier. De første demonstrationsprojekter af dette princip om elproduktion blev vist i USA og Australien tilbage i 2013.
Hvis geotermiske ressourcers fulde økonomiske potentiale kan realiseres, vil dette udgøre en enorm strømkilde til produktionsfaciliteter. Forskere antyder, at konventionelle geotermiske kilder har et potentiale på 38.000 MW, hvilket kan generere 380 millioner MW elektricitet om året.
Varme tørre klipper forekommer i dybder på 5 til 8 km overalt under jorden og på lavere dybder visse steder.Adgang til disse ressourcer indebærer introduktion af koldt vand, der cirkulerer gennem de varme klipper, og fjernelse af opvarmet vand. Der er i øjeblikket ingen kommerciel applikation til denne teknologi. Eksisterende teknologier tillader endnu ikke at genvinde termisk energi direkte fra magma, meget dybt, men dette er den mest kraftfulde ressource af geotermisk energi.
Med kombinationen af energiressourcer og dens konsistens kan geotermisk energi spille en uerstattelig rolle som et renere og mere bæredygtigt energisystem.
Funktioner af kilder
Kilder, der leverer geotermisk energi, er næsten umulige at bruge fuldt ud. De findes i mere end 60 lande i verden med størstedelen af landvulkaner i Stillehavets vulkanske ildring. Men i praksis viser det sig, at geotermiske kilder i forskellige regioner i verden er helt forskellige i deres egenskaber, nemlig gennemsnitstemperatur, mineralisering, gassammensætning, surhed og så videre.
Gejsere er energikilder på Jorden, hvis ejendommelighed er, at de spyder kogende vand med jævne mellemrum. Når udbruddet er sket, bliver poolen fri for vand, i bunden kan du se en kanal, der går dybt ned i jorden. Gejsere bruges som energikilder i regioner som Kamchatka, Island, New Zealand og Nordamerika, og ensomme gejsere findes i flere andre områder.
Industri og boliger og kommunale tjenester
I november 2014 startede det største geotermiske kraftværk i verden på det tidspunkt i Kenya. Den næststørste ligger i Island - dette er Hellisheidi, der tager varme fra kilder nær Hengiedl-vulkanen.
Andre lande, der bruger geotermisk energi i industriel målestok: USA, Filippinerne, Rusland, Japan, Costa Rica, Tyrkiet, New Zealand osv.
Der er fire hovedordninger til generering af energi ved GeoTPP:
- lige, når damp ledes gennem rør til turbiner forbundet med elgeneratorer
- indirekte, svarende til den foregående i alt, bortset fra at dampen renses for gasser, inden den kommer ind i rørene;
- binær - ikke vand eller damp bruges som arbejdsvarmen, men en anden væske med lavt kogepunkt;
- blandet - svarer til lige linje, men efter kondens fjernes uopløste gasser fra vandet.
I 2009 nåede et team af forskere, der søgte efter udnyttelige geotermiske ressourcer, smeltet magma kun 2,1 km (1,2 miles) under overfladen. Sådan falder i magma er meget sjældent, dette er kun det andet kendte tilfælde (det forrige skete på Hawaii i 2007).
Selvom røret forbundet med magma aldrig har været forbundet med det nærliggende Krafla Geotermiske kraftværk, har forskere modtaget meget lovende resultater. Indtil nu tog alle driftsstationer varme indirekte fra jordklipper eller fra underjordiske farvande.
Hvor kommer energien fra?
Ukølet magma er placeret meget tæt på jordens overflade. Gasser og dampe frigøres fra den, som stiger og passerer langs revnerne. Blanding med grundvand forårsager opvarmning, de bliver selv til varmt vand, hvor mange stoffer opløses. Sådant vand frigives til jordens overflade i form af forskellige geotermiske kilder: varme kilder, mineralskilder, gejsere osv. Ifølge forskere er jordens varme tarme huler eller kamre forbundet med passager, revner og kanaler. De er bare fyldt med grundvand, og magma-centre ligger meget tæt på dem. Sådan dannes jordens varmeenergi naturligt.
Hydrotermisk energi
Vand, der cirkulerer på store dybder, opvarmes til betydelige værdier. I seismisk aktive områder stiger den til overfladen langs revner i jordskorpen, i rolige regioner kan den fjernes ved hjælp af brønde.
Driftsprincippet er det samme: opvarmet vand stiger op i brønden, afgiver varme og vender tilbage ned i det andet rør. Cyklussen er praktisk talt uendelig og fornyes, så længe varmen forbliver i jordens indre.
I nogle seismisk aktive regioner ligger varmt vand så tæt på overfladen, at du på første hånd kan se, hvordan geotermisk energi fungerer. Et foto af nærheden af Krafla-vulkanen (Island) viser gejsere, der transmitterer damp til det geotermiske kraftværk, der fungerer der.
Jordens elektriske felt
Der er en anden alternativ energikilde i naturen, som er kendetegnet ved fornybarhed, miljøvenlighed og brugervenlighed. Sandt nok, indtil nu undersøges denne kilde kun og anvendes ikke i praksis. Så jordens potentielle energi er skjult i dens elektriske felt. Energi kan opnås på denne måde ved at studere de grundlæggende love for elektrostatik og egenskaberne ved Jordens elektriske felt. Faktisk er vores planet fra et elektrisk synspunkt en sfærisk kondensator, der er opladet op til 300.000 volt. Dens indre kugle har en negativ ladning, og den ydre, ionosfæren, er positiv. Jordens atmosfære er en isolator. Gennem den er der en konstant strøm af ioniske og konvektive strømme, der når en kraft på mange tusinde ampere. Imidlertid mindskes potentialforskellen mellem pladerne ikke i dette tilfælde.
Dette antyder, at der er en generator i naturen, hvis rolle konstant er at genopfylde lækagen af ladninger fra kondensatorpladerne. En sådan generators rolle spilles af Jordens magnetfelt, der roterer med vores planet i solvindens strøm. Energien fra Jordens magnetfelt kan opnås ved blot at forbinde en energiforbruger til denne generator. For at gøre dette skal du udføre en pålidelig jordforbindelse.
Jordens varme
(For slutningen. For begyndelsen, se Videnskab og liv, nr. 9, 2013)
Samler til opsamling af termisk borvand i Larderello (Italien), første halvdel af det 19. århundrede.
Motoren og inverteren, der blev brugt på Larderello i 1904 i det første eksperiment til at producere geotermisk elektricitet.
Skematisk diagram over driften af et termisk kraftværk.
Princippet om drift af GeoPP på tør damp. Geotermisk damp fra en produktionsbrønd ledes direkte gennem en dampturbine. Den enkleste af de eksisterende ordninger for GeoPP-drift.
Princippet om drift af en GeoPP med et indirekte kredsløb. Varmt underjordisk vand fra en produktionsbrønd pumpes ind i en fordamper, og den resulterende damp tilføres en turbine.
Princippet om drift af en binær GeoPP. Varmt termisk vand interagerer med en anden væske, der fungerer som en arbejdsfluid og har et lavere kogepunkt.
Ordning for det petrotermiske system. Systemet er baseret på brugen af en temperaturgradient mellem jordoverfladen og dens undergrund, hvor temperaturen er højere.
Skematisk diagram over køleskab og varmepumpe: 1 - kondensator; 2 - gashåndtag (trykregulator); 3 - fordamper; 4 - kompressor.
Mutnovskaya GeoPP i Kamchatka. Ved udgangen af 2011 var stationens installerede kapacitet 50 MW, men det er planlagt at øge den til 80 MW. Foto af Tatiana Korobkova (Forskningslaboratorium for RES ved det geografiske fakultet i Lomonosov Moskva State University.)
‹
›
Anvendelsen af geotermisk energi har en meget lang historie. Et af de første kendte eksempler er Italien, et sted i provinsen Toscana, nu kaldet Larderello, hvor der allerede i begyndelsen af det 19. århundrede blev brugt det lokale varme termiske vand, der blev hældt ud naturligt eller ekstraheret fra lavvandede brønde til energiformål.
Bor-rig underjordisk vand blev brugt her til at opnå borsyre. Oprindeligt blev denne syre opnået ved fordampning i jernkedler, og almindeligt brænde fra de nærliggende skove blev taget som brændstof, men i 1827 skabte Francesco Larderel et system, der arbejdede på selve vandets varme. På samme tid begyndte energien af naturlig vanddamp at blive brugt til drift af borerigge og i begyndelsen af det 20. århundrede - til opvarmning af lokale huse og drivhuse. På samme sted i Larderello i 1904 blev termisk vanddamp en energikilde til produktion af elektricitet.
Nogle andre lande fulgte Italiens eksempel i slutningen af det 19. og det tidlige 20. århundrede. For eksempel blev termisk vand i 1892 først brugt til lokal opvarmning i USA (Boise, Idaho), i 1919 i Japan og i 1928 på Island.
I USA optrådte det første hydrotermiske kraftværk i Californien i begyndelsen af 1930'erne, i New Zealand i 1958, i Mexico i 1959, i Rusland (verdens første binære geotermiske kraftværk) i 1965 ...
Gammelt princip om en ny kilde
Elproduktion kræver en højere temperatur af hydrokilden end til opvarmning - mere end 150 ° C. Princippet om drift af et geotermisk kraftværk (GeoPP) svarer til driftsprincippet for et konventionelt termisk kraftværk (TPP). Faktisk er et geotermisk kraftværk et slags termisk kraftværk.
På TPP'er fungerer kul, gas eller brændselsolie som den primære energikilde, og vanddamp fungerer som arbejdsfluidet. Brændstof, brændende, varmer vand op til damptilstanden, som roterer dampturbinen, og den genererer elektricitet.
Forskellen mellem GeoPP'er er, at den primære energikilde her er varmen fra jordens indre, og arbejdsfluidet i form af damp tilføres turbinebladene til en elektrisk generator i en "færdiglavet" form direkte fra produktionen godt.
Der er tre hovedplaner for GeoPP-drift: direkte, brug af tør (geotermisk) damp; indirekte, baseret på hydrotermisk vand og blandet eller binært.
Anvendelsen af et bestemt skema afhænger af tilstanden for sammenlægning og temperaturen på energibæreren.
Den enkleste og derfor den første af de mestrerede ordninger er den lige linje, hvor dampen fra brønden ledes direkte gennem turbinen. Verdens første GeoPP i Larderello fungerede også på tør damp i 1904.
GeoPP'er med en indirekte arbejdsplan er de mest almindelige i vores tid. De bruger varmt underjordisk vand, der pumpes ind i en fordamper under højt tryk, hvor en del af det fordampes, og den resulterende damp roterer en turbine. I nogle tilfælde kræves yderligere enheder og kredsløb for at rense geotermisk vand og damp fra aggressive forbindelser.
Den brugte damp kommer ind i injektionsbrønden eller bruges til rumopvarmning - i dette tilfælde er princippet det samme som ved driften af en kraftvarmeværk.
På binære GeoPP'er interagerer varmt termisk vand med en anden væske, der fungerer som en arbejdsfluid med et lavere kogepunkt. Begge væsker ledes gennem en varmeveksler, hvor termisk vand fordamper arbejdsfluidet, hvis damp roterer turbinen.
Dette system er lukket, hvilket løser problemet med emissioner til atmosfæren. Derudover gør arbejdsvæsker med et relativt lavt kogepunkt det muligt at bruge ikke meget varmt termisk vand som en primær energikilde.
I alle tre ordninger udnyttes en hydrotermisk kilde, men petrotermisk energi kan også bruges til at generere elektricitet (for forskellene mellem hydrotermisk og petrotermisk energi, se Science and Life, nr. 9, 2013).
Det skematiske diagram i dette tilfælde er også ret simpelt. Det er nødvendigt at bore to sammenkoblede brønde - injektion og produktion. Vand pumpes ind i injektionsbrønden. I dybden opvarmes det, hvorefter opvarmet vand eller damp dannet som et resultat af stærk opvarmning føres gennem produktionsbrønden til overfladen. Yderligere afhænger det hele af, hvordan petrotermisk energi bruges - til opvarmning eller til generering af elektricitet. En lukket cyklus er mulig med indsprøjtning af affaldsdamp og vand tilbage i injektionsbrønden eller en anden måde til bortskaffelse.
Ulempen ved et sådant system er åbenbar: For at opnå en tilstrækkelig høj temperatur af arbejdsfluidet er det nødvendigt at bore brønde til en stor dybde.Og det er alvorlige omkostninger og risikoen for betydeligt varmetab, når væsken bevæger sig opad. Derfor er petrotermiske systemer stadig mindre udbredt end hydrotermiske, skønt potentialet ved petrotermisk energi er størrelsesorden højere.
I øjeblikket er Australien førende inden for skabelsen af de såkaldte petrotermiske cirkulationssystemer (PCS). Derudover udvikler denne retning af geotermisk energi sig aktivt i USA, Schweiz, Storbritannien og Japan.
Lord Kelvins gave
Opfindelsen af en varmepumpe af fysikeren William Thompson (alias Lord Kelvin) i 1852 gav menneskeheden en reel mulighed for at bruge lavpotentialevarmen fra de øverste jordlag. Varmepumpesystemet, eller, som Thompson kaldte det, varmemultiplikatoren, er baseret på den fysiske proces med at overføre varme fra miljøet til kølemidlet. Faktisk bruger det samme princip som i petrotermiske systemer. Forskellen ligger i varmekilden, i forbindelse med hvilket et terminologisk spørgsmål kan opstå: i hvilket omfang kan en varmepumpe betragtes som et geotermisk system? Faktum er, at i de øverste lag til dybder på ti - hundreder af meter opvarmes klipperne og væskerne i dem ikke af jordens dybe varme, men af solen. Således er det solen i dette tilfælde, der er den primære varmekilde, selvom den, som i geotermiske systemer, tages fra jorden.
Arbejdet med en varmepumpe er baseret på en forsinkelse i opvarmning og afkøling af jorden sammenlignet med atmosfæren, hvilket resulterer i, at der dannes en temperaturgradient mellem overfladen og dybere lag, som holder på varmen selv om vinteren, svarende til hvad der sker i vandområder. Hovedformålet med varmepumper er rumopvarmning. Faktisk er det et ”omvendt køleskab”. Både varmepumpen og køleskabet interagerer med tre komponenter: det indre miljø (i første omgang - det opvarmede rum, i det andet - køleskabet i køleskabet), det ydre miljø - energikilden og kølemidlet (kølemiddel) , er det også varmebæreren, der giver varmeoverførsel eller kulde.
Et stof med et lavt kogepunkt fungerer som et kølemiddel, som gør det muligt at tage varme fra en kilde, der endda har en relativt lav temperatur.
I køleskabet kommer det flydende kølemiddel ind i fordamperen gennem en gashåndtag (trykregulator), hvor væsken fordamper på grund af et kraftigt fald i tryk. Fordampning er en endoterm proces, der kræver ekstern varmeabsorption. Som et resultat tages der varme fra fordamperens indvendige vægge, hvilket giver en køleeffekt i køleskabskammeret. Yderligere suges kølemidlet fra fordamperen ind i kompressoren, hvor det vender tilbage til den flydende aggregeringstilstand. Dette er en omvendt proces, der fører til frigivelse af fjernet varme i det eksterne miljø. Som regel smides det ind i rummet, og bagsiden af køleskabet er relativt varmt.
En varmepumpe fungerer stort set på samme måde med den forskel, at varmen tages fra det ydre miljø og gennem fordamperen kommer ind i det indre miljø - rumvarmesystemet.
I en rigtig varmepumpe opvarmes vand, passerer gennem et eksternt kredsløb, lægges i jorden eller i et reservoir og kommer derefter ind i fordamperen.
I fordamperen overføres varme til et internt kredsløb fyldt med et kølemiddel med et lavt kogepunkt, der, der passerer gennem fordamperen, skifter fra en væske til en gasformig tilstand og fjerner varmen.
Yderligere kommer det gasformige kølemiddel ind i kompressoren, hvor det komprimeres til højt tryk og temperatur, og kommer ind i kondensatoren, hvor varmeveksling finder sted mellem den varme gas og kølemidlet fra varmesystemet.
Kompressoren kræver elektricitet til at fungere, men transformationsforholdet (forholdet mellem forbrugt og genereret energi) i moderne systemer er højt nok til at sikre deres effektivitet.
I øjeblikket anvendes varmepumper i vid udstrækning til rumopvarmning, hovedsageligt i økonomisk udviklede lande.
Miljøkorrekt energi
Geotermisk energi betragtes som miljøvenlig, hvilket generelt er sandt. Først og fremmest bruger den en vedvarende og praktisk talt uudtømmelig ressource. Geotermisk energi kræver ikke store områder i modsætning til store vandkraftværker eller vindmølleparker og forurener ikke atmosfæren i modsætning til kulbrinteenergi. I gennemsnit optager en GeoPP 400 m2 i form af 1 GW genereret elektricitet. Det samme tal for et kulfyret kraftværk er for eksempel 3600 m2. De økologiske fordele ved GeoPP'er inkluderer også lavt vandforbrug - 20 liter ferskvand pr. 1 kW, mens TPP'er og NPP'er kræver ca. 1000 liter. Bemærk, at dette er miljøindikatorerne for det "gennemsnitlige" GeoPP.
Men der er stadig negative bivirkninger. Blandt dem skelnes der ofte støj, termisk forurening af atmosfæren og kemisk forurening - vand og jord samt dannelse af fast affald.
Hovedkilden til kemisk forurening af miljøet er det faktiske termiske vand (med høj temperatur og mineralisering), som ofte indeholder store mængder giftige forbindelser, i forbindelse med hvilke der er et problem med bortskaffelse af spildevand og farlige stoffer.
De negative virkninger af geotermisk energi kan spores i flere faser, begyndende med boring af brønde. Her opstår de samme farer som ved boring af enhver brønd: ødelæggelse af jord og vegetationsdækning, forurening af jord og grundvand.
På driften af GeoPP fortsætter problemerne med miljøforurening. Termiske væsker - vand og damp - indeholder normalt kuldioxid (CO2), svovlsulfid (H2S), ammoniak (NH3), methan (CH4), bordsalt (NaCl), bor (B), arsen (As), kviksølv (Hg ). Når de frigives i det ydre miljø, bliver de kilder til dets forurening. Derudover kan et aggressivt kemisk miljø forårsage korrosionsskader på strukturerne i det geotermiske kraftværk.
Samtidig er emissioner af forurenende stoffer ved GeoPP'er i gennemsnit lavere end ved TPP'er. For eksempel er kuldioxidemissioner for hver kilowatt-time genereret elektricitet op til 380 g ved GeoPP'er, 1.042 g - ved kulfyrede TPP'er, 906 g - ved brændselsolie og 453 g - ved gasfyrede TPP'er.
Spørgsmålet opstår: hvad skal man gøre med spildevandet? Med lav saltholdighed kan det udledes i overfladevand efter afkøling. En anden måde er at pumpe den tilbage i akviferen gennem en injektionsbrønd, som foretrækkes og overvejende anvendes i dag.
Ekstraktion af termisk vand fra akviferer (såvel som pumpning af almindeligt vand) kan forårsage nedsænkning og bevægelse af jorden, andre deformationer af geologiske lag, mikrojordskælv. Sandsynligheden for sådanne fænomener er som regel lille, selvom der er registreret individuelle tilfælde (for eksempel på GeoPP i Staufen im Breisgau i Tyskland).
Det skal understreges, at de fleste GeoPP'er er placeret i relativt tyndt befolkede områder og i tredjelandes lande, hvor miljøkravene er mindre strenge end i de udviklede lande. Derudover er antallet af GeoPP'er og deres kapacitet i øjeblikket relativt lille. Med en mere omfattende udvikling af geotermisk energi kan miljømæssige risici øges og formere sig.
Hvor meget koster Jordens energi?
Investeringsomkostninger til opførelse af geotermiske systemer varierer i en meget bred vifte - fra $ 200 til $ 5.000 pr. 1 kW installeret kapacitet, det vil sige, de billigste muligheder kan sammenlignes med omkostningerne ved at bygge et termisk kraftværk. De afhænger først og fremmest af betingelserne for termisk vand, deres sammensætning og systemets udformning. Boring til store dybder, hvilket skaber et lukket system med to brønde, behovet for vandrensning kan øge omkostningsmanifolden.
For eksempel anslås investeringer i oprettelse af et petrotermisk cirkulationssystem (PCS) til 1,6-4 tusind dollars pr. 1 kW installeret kapacitet, hvilket overstiger omkostningerne ved opførelse af et atomkraftværk og kan sammenlignes med omkostningerne ved at bygge vind og solenergianlæg.
Den åbenlyse økonomiske fordel ved GeoTPP er en gratis energibærer. Til sammenligning udgør brændstof 50-80% eller endnu mere i omkostningsstrukturen for en operativ TPP eller NPP afhængigt af aktuelle energipriser. Derfor er en anden fordel ved det geotermiske system: driftsomkostningerne er mere stabile og forudsigelige, da de ikke afhænger af den eksterne konjunktur af energipriserne. Generelt anslås driftsomkostningerne til GeoTPP til 2-10 cent (60 kopek - 3 rubler) pr. 1 kWh produceret kapacitet.
Den næststørste (efter energibærer) (og meget betydningsfulde) udgiftspost er som regel lønningerne til anlægspersonale, som kan variere radikalt på tværs af lande og regioner.
I gennemsnit er prisen på 1 kWh geotermisk energi sammenlignelig med prisen for et termisk kraftværk (under russiske forhold - ca. 1 rubel / 1 kWh) og ti gange højere end omkostningerne ved elproduktion ved et vandkraftværk (5- 10 kopecks / 1 kWh).
En del af årsagen til de høje omkostninger er, at i modsætning til termiske og hydrauliske kraftværker har GeoTPP en relativt lille kapacitet. Derudover er det nødvendigt at sammenligne systemer i samme region og under lignende forhold. For eksempel i Kamchatka koster ifølge eksperter 1 kWh geotermisk elektricitet 2-3 gange mindre end elektricitet produceret på lokale termiske kraftværker.
Indikatorerne for et geotermisk systems økonomiske effektivitet afhænger for eksempel af, om det er nødvendigt at bortskaffe spildevand, og på hvilke måder det gøres, om en kombineret anvendelse af ressourcen er mulig. Således kan kemiske grundstoffer og forbindelser ekstraheret fra termisk vand give yderligere indtægter. Lad os huske eksemplet med Larderello: det var kemisk produktion, der var primær der, og brugen af geotermisk energi var oprindeligt en hjælpeproduktion.
Geotermisk energi fremad
Geotermisk energi udvikler sig noget anderledes end vind og sol. På nuværende tidspunkt afhænger det i meget større grad af selve ressourcens natur, som adskiller sig kraftigt efter region, og de højeste koncentrationer er bundet til smalle zoner med geotermiske anomalier, som regel forbundet med udviklingsområder for tektoniske fejl og vulkanisme (se "Videnskab og liv" nr. 9, 2013).
Derudover er geotermisk energi mindre teknologisk sammenlignet med vind og endnu mere med solenergi: Systemerne på geotermiske stationer er ret enkle.
I den samlede struktur for verdens elproduktion tegner den geotermiske komponent sig for mindre end 1%, men i nogle regioner og lande når andelen 25-30%. På grund af forbindelsen til geologiske forhold er en væsentlig del af geotermisk kapacitet koncentreret i lande i den tredje verden, hvor tre klynger af branchens største udvikling skiller sig ud - øerne Sydøstasien, Mellemamerika og Østafrika. De to første regioner er inkluderet i Stillehavets "Jordens ildbælte", den tredje er bundet til den østafrikanske kløft. Mest sandsynligt vil geotermisk energi fortsætte med at udvikle sig i disse bælter. Et mere fjernt udsyn er udviklingen af petrotermisk energi ved hjælp af varmen fra jordlagene, der ligger på flere kilometer dybde. Dette er en næsten allestedsnærværende ressource, men dens udvinding kræver høje omkostninger; derfor udvikler petrotermisk energi primært i de mest økonomisk og teknologisk stærke lande.
I betragtning af den allestedsnærværende fordeling af geotermiske ressourcer og et acceptabelt niveau for miljøsikkerhed er der generelt grund til at tro, at geotermisk energi har gode udviklingsmuligheder. Især med den voksende trussel om mangel på traditionelle energikilder og stigende priser på dem.
Fra Kamchatka til Kaukasus
I Rusland har udviklingen af geotermisk energi en ret lang historie, og i en række positioner er vi blandt verdens førende, skønt andelen af geotermisk energi i den samlede energibalance i et kæmpe land stadig er ubetydelig.
To regioner - Kamchatka og Nordkaukasus - er blevet pionerer og centre for udvikling af geotermisk energi i Rusland, og hvis vi i det første tilfælde primært taler om elindustrien, så i det andet - om brugen af termisk energi af termisk vand.
I det nordlige Kaukasus - i Krasnodar-territoriet, Tjetjenien, Dagestan - blev varmen fra termisk vand til energiformål brugt allerede før den store patriotiske krig. I 1980'erne og 1990'erne stoppede udviklingen af geotermisk energi i regionen af åbenlyse grunde og er endnu ikke kommet ud af en tilstand af stagnation. Ikke desto mindre leverer geotermisk vandforsyning i det nordlige Kaukasus varme til omkring 500 tusind mennesker, og for eksempel byen Labinsk i Krasnodar-territoriet med en befolkning på 60 tusind mennesker opvarmes fuldstændigt af geotermisk vand.
I Kamchatka er geotermisk historie primært forbundet med opførelsen af geotermiske kraftværker. Den første af dem, der stadig fungerer Pauzhetskaya og Paratunskaya stationer, blev bygget tilbage i 1965-1967, mens Paratunskaya GeoPP med en kapacitet på 600 kW blev den første station i verden med en binær cyklus. Det var udviklingen af sovjetiske forskere SS Kutateladze og A.M. Rosenfeld fra Institut for Termofysik fra SB RAS, der i 1965 modtog et forfattercertifikat til udvinding af elektricitet fra vand med en temperatur på 70 ° C. Denne teknologi blev senere en prototype for mere end 400 binære GeoPP'er i verden.
Kapaciteten af Pauzhetskaya GeoPP, bestilt i 1966, var oprindeligt 5 MW og steg derefter til 12 MW. I øjeblikket er en binær blok under opførelse på stationen, hvilket vil øge dens kapacitet med yderligere 2,5 MW.
Udviklingen af geotermisk energi i Sovjetunionen og Rusland blev hæmmet af tilgængeligheden af traditionelle energikilder - olie, gas, kul, men stoppede aldrig. De største geotermiske anlæg i øjeblikket er Verkhne-Mutnovskaya GeoPP med en samlet kapacitet på 12 MW kraftenheder, bestilt i 1999, og Mutnovskaya GeoPP med en kapacitet på 50 MW (2002).
Mutnovskaya og Verkhne-Mutnovskaya GeoPPs er unikke objekter ikke kun for Rusland, men også på en global skala. Stationerne er placeret ved foden af vulkanen Mutnovsky i en højde af 800 meter over havets overflade og fungerer under ekstreme klimatiske forhold, hvor det er vinter 9-10 måneder om året. Udstyret fra Mutnovsky GeoPPs, der i øjeblikket er et af de mest moderne i verden, oprettes fuldstændigt på indenlandske virksomheder inden for kraftteknik.
På nuværende tidspunkt er andelen af Mutnovskie-anlæg i den samlede struktur af energiforbruget i det centrale Kamchatka energihub 40%. Der planlægges en kapacitetsforøgelse i de kommende år.
Separat skal det siges om den russiske petrotermiske udvikling. Vi har endnu ikke store DSP'er, men der er avancerede teknologier til boring til store dybder (ca. 10 km), som heller ikke har nogen analoger i verden. Deres videre udvikling vil gøre det muligt drastisk at reducere omkostningerne ved oprettelse af petrotermiske systemer. Udviklerne af disse teknologier og projekter er N. A. Gnatus, M. D. Khutorskoy (Geological Institute, RAS), A. S. Nekrasov (Institute of Economic Forecasting, RAS) og specialister fra Kaluga Turbine Works. Projektet for et petrotermisk cirkulationssystem i Rusland er i øjeblikket på et eksperimentelt stadium.
Der er udsigter til geotermisk energi i Rusland, om end relativt fjernt: i øjeblikket er potentialet ret stort, og positionerne for traditionel energi er stærke. Samtidig er anvendelsen af geotermisk energi rentabel i en række fjerntliggende regioner i landet og er efterspurgt nu. Disse er områder med højt geoenergetisk potentiale (Chukotka, Kamchatka, Kuriles - den russiske del af Stillehavet "Jordens ildbælte", bjergene i Sydsibirien og Kaukasus) og på samme tid fjernt og afskåret fra den centraliserede energiforsyning.
I de kommende årtier vil sandsynligvis geotermisk energi i vores land udvikle sig netop i sådanne regioner.
Vedvarende kilder
Efterhånden som befolkningen på vores planet vokser støt, har vi brug for mere og mere energi til at støtte befolkningen. Energien i jordens tarm kan være meget forskellig. For eksempel er der vedvarende kilder: vind-, sol- og vandenergi. De er miljøvenlige, og derfor kan du bruge dem uden frygt for at skade miljøet.
Vandens energi
Denne metode er blevet brugt i mange århundreder. I dag er der bygget et stort antal dæmninger, reservoirer, hvor vand bruges til at generere elektricitet. Essensen af denne mekanisme er enkel: Under indflydelse af strømmen af floden roterer turbinernes hjul henholdsvis, omdannes vandets energi til elektrisk energi.
I dag er der et stort antal vandkraftværker, der omdanner energien fra strømmen af vand til elektricitet. Det særegne ved denne metode er, at vandkraftressourcer fornyes, henholdsvis sådanne strukturer har lave omkostninger. Det er grunden til, på trods af at opførelsen af vandkraftværker har foregået i ganske lang tid, og selve processen er meget kostbar, ikke desto mindre overgår disse strukturer betydeligt de kraftintensive industrier.
Solens energi: moderne og fremtidssikker
Solenergi opnås ved hjælp af solpaneler, men moderne teknologier tillader anvendelse af nye metoder til dette. Verdens største solkraftværk er et system bygget i Californiens ørken. Det styrker fuldt ud 2.000 huse. Designet fungerer som følger: solens stråler reflekteres fra spejle, der sendes til den centrale kedel med vand. Det koger og bliver til damp, der driver turbinen. Hun er tilsluttet til en elektrisk generator. Vind kan også bruges som den energi, som Jorden giver os. Vinden blæser sejlene, drejer møllerne. Og nu kan den bruges til at skabe enheder, der genererer elektrisk energi. Ved at dreje vindmøllebladene driver den turbineakslen, som igen er forbundet til en elektrisk generator.
Ansøgninger
Udnyttelsen af geotermisk energi går tilbage til det 19. århundrede. Den første var oplevelsen af italienere, der boede i provinsen Toscana, der brugte varmt vand fra kilder til opvarmning. Med hendes hjælp arbejdede nye borerigge.
Det toscanske vand er rig på bor, og når det er fordampet, forvandles det til borsyre, kedlerne kører på varmen fra deres eget vand. I begyndelsen af det 20. århundrede (1904) gik toscanerne længere og lancerede et dampkraftværk. Eksemplet med italienerne blev en vigtig oplevelse for USA, Japan, Island.
Landbrug og havebrug
Geotermisk energi anvendes i landbrug, sundhedspleje og husholdninger i 80 lande rundt om i verden.
Det første, termisk vand har været og bruges til, er opvarmning af drivhuse og drivhuse, hvilket gør det muligt at høste grøntsager, frugter og blomster selv om vinteren. Varmt vand kom også godt med til vanding.
Dyrkning af afgrøder i hydroponics betragtes som en lovende retning for landbrugsproducenter.Nogle fiskebedrifter bruger opvarmet vand i kunstige reservoirer til opdræt af yngel og fisk.
Vi anbefaler dig at læse: Fremgangsmåde til bortskaffelse af kemiske laboratoriereagenser
Disse teknologier er almindelige i Israel, Kenya, Grækenland, Mexico.
Industri og boliger og kommunale tjenester
For mere end et århundrede siden var varm termisk damp allerede grundlaget for produktion af elektricitet. Siden da har det tjent industri og forsyningsselskaber.
På Island opvarmes 80% af boliger med termisk vand.
Der er udviklet tre ordninger for elproduktion:
- Ret linje med vanddamp. Det enkleste: det bruges, hvor der er direkte adgang til geotermiske dampe.
- Indirekte, bruger ikke damp, men vand. Den fødes til fordamperen, omdannes til damp ved en teknisk metode og sendes til turbinegeneratoren.
Vand kræver yderligere rensning, fordi det indeholder aggressive forbindelser, der kan ødelægge arbejdsmekanismerne. Affald, men endnu ikke afkølet damp, er velegnet til opvarmningsbehov.
- Blandet (binært). Vand erstatter brændstof, som opvarmer en anden væske med højere varmeoverførsel. Den driver turbinen.
Det binære system anvender en turbine, som aktiveres af energien fra opvarmet vand.
USA, Rusland, Japan, New Zealand, Tyrkiet og andre lande bruger hydrotermisk energi.
Geotermiske varmeanlæg til hjemmet
En varmebærer opvarmet til +50 - 600C er velegnet til opvarmning af boliger, geotermisk energi opfylder dette krav. Byer med en befolkning på flere titusinder af mennesker kan opvarmes af varmen fra jordens indre. Som et eksempel: opvarmning af byen Labinsk, Krasnodar Territory, kører på naturligt jordbaseret brændstof.
Diagram over et geotermisk system til opvarmning af et hus
Der er ikke behov for at spilde tid og energi på opvarmning af vand og bygning af et fyrrum. Kølemidlet tages direkte fra gejserkilden. Det samme vand er også velegnet til varmt vandforsyning. I første og andet tilfælde gennemgår den den nødvendige indledende tekniske og kemiske rengøring.
Den resulterende energi koster to til tre gange billigere. Installationer til private huse dukkede op. De er dyrere end traditionelle brændstofkedler, men under driften retfærdiggør de omkostningerne.
Fordele og ulemper ved at bruge geotermisk energi til opvarmning af et hjem.
Jordens indre energi
Det syntes som et resultat af flere processer, hvoraf de vigtigste er tilvækst og radioaktivitet. Ifølge forskere fandt dannelsen af jorden og dens masse sted over flere millioner år, og dette skete på grund af dannelsen af planetesimaler. De holdt sammen, henholdsvis, jordens masse blev mere og mere. Efter at vores planet begyndte at have moderne masse, men stadig var blottet for atmosfære, faldt meteoriske og asteroide kroppe på den uden hindring. Denne proces kaldes nøjagtigt tilvækst, og den førte til frigivelsen af betydelig tyngdekraftenergi. Og jo større ligene rammer planeten, jo større frigøres mængden af energi indeholdt i jordens tarm.
Denne gravitationsdifferentiering førte til, at stoffer begyndte at stratificere: tunge stoffer druknede simpelthen, og lette og flygtige stoffer svømmede op. Differentiering påvirkede også den ekstra frigivelse af tyngdekraftenergi.
Næsten alle de grundlæggende fysiske egenskaber ved jordens stof afhænger af temperaturen. Afhængigt af temperaturen ændres trykket, hvor stoffet passerer fra et faststof til en smeltet tilstand. Når temperaturen ændres, ændres viskositeten, den elektriske ledningsevne og de magnetiske egenskaber af de klipper, der udgør Jorden. For at forestille os, hvad der sker inde på jorden, skal vi kende dens termiske tilstand. Vi har endnu ikke mulighed for direkte at måle temperaturer på nogen dybde på jorden. Kun de første få kilometer af jordskorpen er tilgængelige for vores målinger.Men vi kan bestemme den indre temperatur på jorden indirekte baseret på data om jordens varmestrøm.
Umuligheden af direkte verifikation er naturligvis en meget stor vanskelighed i mange jordvidenskaber. Ikke desto mindre bringer den vellykkede udvikling af observationer og teorier gradvist vores viden tættere på sandheden.
Moderne videnskab om Jordens termiske tilstand og historie - geotermi Er en ung videnskab. Den første undersøgelse af geotermi dukkede først op i midten af det sidste århundrede. William Thomson (Lord Kelvin), så stadig en meget ung videnskabsmand, fysiker, dedikerede sin afhandling til at bestemme Jordens alder baseret på studiet af fordelingen og bevægelsen af varme på planeten. Kelvin mente, at jordens indre temperatur skulle falde over tid på grund af dannelsen og størkningen af planeten fra smeltet stof.
Ved at definere termisk gradient - temperaturstigningshastigheden med dybden - i miner og borehuller i forskellige dybder kom Kelvin til den konklusion, at det ud fra disse data er muligt at antage, hvor længe Jorden skal køle ned, og derfor bestemme Jordens alder . Ifølge Kelvins estimat stiger temperaturen på de nærmeste dybder under overfladen med 20-40 ° C for hvert tusind meters dybde. Det viste sig, at Jorden afkøledes til sin nuværende tilstand på få ti millioner af år. Men dette stemmer ikke overens med andre data, for eksempel med data om varigheden af mange kendte geologiske epoker. Debatten om dette emne fortsatte i et halvt århundrede og satte Kelvin i opposition til sådanne fremtrædende evolutionister som Charles Darwin og Thomas Huxley.
Kelvin baserede sine konklusioner på ideen om, at Jorden oprindeligt var i smeltet tilstand og gradvis afkølet. Denne hypotese har domineret i årtier. Men ved begyndelsen af det 20. århundrede blev der opdaget opdagelser, der fundamentalt ændrede forståelsen af naturen af Jordens dybe varmestrøm og dens termiske historie. Radioaktivitet blev opdaget, undersøgelser af processerne for frigivelse af varme under det radioaktive henfald af nogle isotoper begyndte, der blev draget konklusioner om, at klipperne, der udgør jordskorpen, indeholder en betydelig mængde radioaktive isotoper.
Direkte målinger af jordens varmestrøm begyndte relativt for nylig: først på kontinenterne - i 1939 i dybe brønde i Sydafrika, i bunden af havene senere - siden 1954 i Atlanterhavet. I vores land blev varmestrømmen for første gang målt i dybe brønde i Sochi og Matsesta. I de senere år forløber akkumuleringen af eksperimentelt opnåede data om varmestrømme ret hurtigt.
Hvorfor er dette gjort? Og er der stadig brug for nye og nye dimensioner? Ja, meget tiltrængt. Sammenligning af målinger af den dybe varmestrøm udført på forskellige punkter på planeten viser, at tabet af energi gennem forskellige dele af planetens overflade er forskelligt. Dette indikerer heterogeniteten af skorpen og kappen, gør det muligt at bedømme karakteren af mange processer, der forekommer på forskellige dybder, der ikke er tilgængelige for vores øjne under jordoverfladen, og giver en nøgle til at studere mekanismen for planetens udvikling og dens indre energi.
Hvor meget varme mister jorden på grund af varmestrømmen fra tarmene? Det viser sig, at denne værdi i gennemsnit er lille - ca. 0,06 watt pr. Kvadratmeter overflade eller ca. 30 billioner watt over hele planeten. Jorden modtager energi fra solen omkring 4 tusind gange mere. Og selvfølgelig er det solvarme, der spiller en vigtig rolle i at fastlægge temperaturen på jordens overflade.
Varmen frigivet af en planet over en overflade på størrelse med en fodboldbane er omtrent lig med varmen, der kan genereres af tre hundrede watt pærer. En sådan strøm af energi virker ubetydelig, men den kommer fra hele jordoverfladen og konstant! Kraften fra hele varmestrømmen, der kommer fra planetens tarm, er ca. 30 gange større end kraften fra alle moderne kraftværker i verden.
Dybdemåling varmestrøm fra jorden processen er ikke let og tidskrævende. Gennem den hårde jordskorpe ledes varmen til overfladen ledende, dvs. gennem formeringen af termiske vibrationer. Derfor er mængden af passerende varme lig med produktet temperaturgradient (stigningshastigheden i temperatur med dybde) på varmeledningsevne. For at bestemme varmestrømmen er det bydende nødvendigt at kende disse to størrelser. Temperaturgradienten måles med følsomme enheder - sensorer (termistorer) i miner eller specielt borede brønde i en dybde på flere tiere til flere hundrede meter. Klodens termiske ledningsevne bestemmes ved at undersøge prøver i laboratorier.
Måling varmen strømmer i bunden af havene forbundet med betydelige vanskeligheder: der skal arbejdes under vand på betydelige dybder. Det har imidlertid også sine fordele: det er ikke nødvendigt at bore brønde i bunden af havene, fordi sedimenterne normalt er ret bløde, og den lange cylindriske sonde, der bruges til at måle temperaturen, synker let flere meter ned i bløde sedimenter.
De, der beskæftiger sig med geotermi, har virkelig brug for det kort over varmestrøm for hele overfladen af planeten. De punkter, hvor varmestrømsmålingerne allerede er udført, er ekstremt ujævnt fordelt over jordens overflade. På havene og havene er der foretaget målinger dobbelt så meget som på land. Nordamerika, Europa og Australien, havene i mellembreddegraderne er blevet undersøgt ganske fuldt ud. Og i andre dele af jordens overflade er målingerne stadig få eller slet ikke. Ikke desto mindre gør den nuværende mængde data om jordens varmestrøm det allerede muligt at opbygge generelle, men ret pålidelige kort.
Frigivelsen af varme fra tarmene på jorden til overfladen er ujævn. I nogle områder afgiver Jorden mere varme end det globale gennemsnit, i andre er varmeydelsen meget mindre. "Kolde pletter" forekommer i Østeuropa (Østeuropæisk platform), Canada (canadisk skjold), Nordafrika, Australien, Sydamerika, dybe vandbassiner i Stillehavet, det indiske og Atlanterhavet. "Varme" og "varme" pletter - områder med øget varmestrøm - forekommer i regionerne Californien, det alpine Europa, Island, Det Røde Hav, det østlige Stillehavsstigning og de midterste højderygge under Atlanterhavet og det Indiske Ocean.
Atomenergi
Brug af jordens energi kan ske på forskellige måder. For eksempel med opførelsen af atomkraftværker, når termisk energi frigives på grund af opløsning af de mindste partikler af atomer. Hovedbrændstoffet er uran, som er indeholdt i jordskorpen. Mange mener, at denne særlige metode til at opnå energi er den mest lovende, men dens anvendelse er fyldt med en række problemer. For det første udsender uran stråling, der dræber alle levende organismer. Derudover, hvis dette stof kommer ind i jorden eller atmosfæren, vil der opstå en reel menneskeskabt katastrofe. Vi oplever stadig de triste konsekvenser af ulykken ved kernekraftværket i Tjernobyl. Faren ligger i, at radioaktivt affald kan true alle levende ting i meget, meget lang tid i hele årtusinder.
Første geotermiske kraftværk
Vi er alle vant til, at der for mange år siden blev udvundet energi fra naturressourcerne. Og sådan var det, men selv før det var et af de første kraftværker geotermisk. Generelt er dette meget logisk, da teknikken arbejdede på damptrækkraft, og brug af damp var den mere korrekte beslutning. Og faktisk den eneste for den tid, medregnet ikke afbrænding af træ og kul.
Tilbage i 1817 udviklede grev François de Larderel en teknologi til opsamling af naturlig damp, som kom godt med i det tyvende århundrede, da efterspørgslen efter geotermiske kraftværker blev meget høj.
Den første faktisk arbejdsstation blev bygget i den italienske by Larderello i 1904. Sandt nok var det mere en prototype, da den kun kunne drive 4 pærer, men det fungerede. Seks år senere, i 1910, blev der bygget en virkelig fungerende station i samme by, som kunne producere energi nok til industriel brug.
Selv på sådanne maleriske steder kan der være geotermiske kraftværker.
Eksperimentelle generatorer blev bygget mange steder, men det var Italien, der havde føringen indtil 1958 og var den eneste industrielle producent af geotermisk energi i verden.
Lederskab måtte overgives, efter at Wairakei-kraftværket blev bestilt i New Zealand. Det var det første indirekte geotermiske kraftværk. Et par år senere åbnede lignende faciliteter i andre lande, herunder USA med sine kilder i Californien.
Det første geotermiske kraftværk af en indirekte type blev bygget i Sovjetunionen i 1967. På dette tidspunkt begyndte denne metode til at opnå energi aktivt at udvikle sig over hele verden. Især på steder som Alaska, Filippinerne og Indonesien, som stadig er blandt de førende inden for den energi, der produceres på denne måde.
Ny tid - nye ideer
Selvfølgelig stopper folk ikke der, og hvert år gøres der flere og flere forsøg på at finde nye måder at få energi på. Hvis energien fra jordens varme opnås ganske enkelt, så er nogle metoder ikke så enkle. For eksempel er det som en energikilde meget muligt at bruge biologisk gas, der opnås ved rådnende affald. Det kan bruges til opvarmning i hjemmet og vandopvarmning.
I stigende grad bygges tidevandskraftværker, når dæmninger og vindmøller installeres over mundingen af reservoirer, der drives af henholdsvis ebbe og strøm, opnås elektricitet.
Brændende affald får vi energi
En anden metode, som allerede anvendes i Japan, er oprettelsen af forbrændingsanlæg. I dag er de bygget i England, Italien, Danmark, Tyskland, Frankrig, Holland og USA, men kun i Japan begyndte disse virksomheder at blive brugt ikke kun til deres tilsigtede formål, men også til at generere elektricitet. Lokale fabrikker brænder 2/3 af alt affald, mens fabrikkerne er udstyret med dampturbiner. Derfor leverer de varme og elektricitet til det omkringliggende område. På samme tid er det meget mere rentabelt med hensyn til omkostninger at opbygge en sådan virksomhed end at opbygge en kraftvarmeproduktion.
Udsigten til at bruge Jordens varme, hvor vulkaner er koncentreret, ser mere fristende ud. I dette tilfælde behøver du ikke bore jorden for dybt, da temperaturen allerede i en dybde på 300-500 meter vil være mindst det dobbelte af vandets kogepunkt.
Der er også en sådan metode til at generere elektricitet som brintenergi. Brint - det enkleste og letteste kemiske element - kan betragtes som et ideelt brændstof, fordi det findes, hvor der er vand. Hvis du forbrænder brint, kan du få vand, der nedbrydes til ilt og brint. Selve hydrogenflammen er harmløs, det vil sige, der vil ikke være nogen skade for miljøet. Det særlige ved dette element er, at det har en høj brændværdi.
Hvad er der i fremtiden?
Naturligvis kan energien fra Jordens magnetfelt eller det, der opnås ved kernekraftværker, ikke fuldt ud tilfredsstille alle menneskers behov, som vokser hvert år. Eksperter siger imidlertid, at der ikke er nogen grund til bekymring, da planetens brændstofressourcer stadig er nok. Desuden anvendes flere og flere nye kilder, miljøvenlige og vedvarende.
Problemet med miljøforurening er stadig, og det vokser katastrofalt. Mængden af skadelige emissioner går henholdsvis fra skalaen, den luft, vi indånder, er skadelig, vandet har farlige urenheder, og jorden udtømmes gradvist. Derfor er det så vigtigt tidligt at engagere sig i undersøgelsen af et sådant fænomen som energi i jordens tarm for at lede efter måder at reducere efterspørgslen efter fossilt brændstof og mere aktivt bruge ukonventionelle energikilder.
Begrænsede ressourcer af fossile energiråmaterialer
Efterspørgslen efter organiske energiråmaterialer er stor i industrielt udviklede lande og udviklingslande (USA, Japan, staterne i det forenede Europa, Kina, Indien osv.). Samtidig er deres egne kulbrinteressourcer i disse lande enten utilstrækkelige eller reserverede, og et land, for eksempel USA, køber energiråvarer i udlandet eller udvikler forekomster i andre lande.
I Rusland, et af de rigeste lande med hensyn til energiressourcer, er de økonomiske behov for energi stadig opfyldt af mulighederne for at bruge naturressourcer. Udvindingen af fossile kulbrinter fra undergrunden forløber imidlertid i et meget hurtigt tempo. Hvis i 1940-1960'erne. De vigtigste olieproducerende regioner var "Anden Baku" i Volga- og Ural-regionerne, og derefter fra 1970'erne og frem til i dag er et sådant område det vestlige Sibirien. Men også her er der et markant fald i produktionen af fossile kulbrinter. Tiden med "tør" cenomansk gas er ved at gå væk. Den forrige fase af den omfattende udvikling af naturgasproduktionen er afsluttet. Dens udvinding fra sådanne gigantiske forekomster som Medvezhye, Urengoyskoye og Yamburgskoye udgjorde henholdsvis 84, 65 og 50%. Andelen af oliereserver, der er gunstige for udvikling, falder også over tid.
På grund af det aktive forbrug af kulbrintebrændstoffer er landets olie- og naturgasreserver faldet betydeligt. Nu er deres vigtigste reserver koncentreret på kontinentalsoklen. Og selvom råstofbasen i olie- og gasindustrien stadig er tilstrækkelig til produktion af olie og gas i Rusland i de krævede mængder, vil den i den nærmeste fremtid blive leveret i stadig større grad gennem udvikling af felter med vanskelig minedrift og geologiske forhold. Omkostningerne ved produktion af kulbrinteråvarer vil fortsat vokse.
De fleste af de ikke-vedvarende ressourcer, der udvindes fra undergrunden, bruges som brændstof til kraftværker. Først og fremmest er det naturgas, hvis andel af brændstofstrukturen er 64%.
I Rusland genereres 70% af elektriciteten ved termiske kraftværker. Landets energivirksomheder forbrænder årligt omkring 500 millioner tons brændstofækvivalent. t. for at generere elektricitet og varme, mens der til varmeproduktion forbruges kulbrintbrændstof 3-4 gange mere end til produktion af elektricitet.
Mængden af varme opnået ved forbrændingen af disse mængder kulbrinteråmaterialer svarer til brugen af hundreder af tons nukleart brændsel - forskellen er enorm. Atomkraft kræver dog miljøsikkerhed (for at udelukke Tjernobyls gentagelse) og dets beskyttelse mod mulige terrorangreb samt implementering af sikker og dyr nedlukning af forældede og forældede NPP-kraftenheder. De dokumenterede inddrivelige reserver af uran i verden er omkring 3 millioner 400 tusind ton. I hele den foregående periode (frem til 2007) blev der udvundet omkring 2 millioner ton.
