Geotermisk energi
Allerede fra navnet er det klart at det representerer varmen fra jordens indre. Under jordskorpen er det et lag med magma, som er en brennende flytende silikatsmelt. I følge forskningsdata er energipotensialet til denne varmen mye høyere enn energien til verdens reserver av naturgass, så vel som olje. Magma - lava kommer til overflaten. Videre observeres den største aktiviteten i de jordlagene som grensene for tektoniske plater er plassert på, så vel som der jordskorpen er preget av tynnhet. Jordens geotermiske energi oppnås på følgende måte: lava og planetens vannressurser kommer i kontakt, som et resultat av at vannet begynner å varme opp kraftig. Dette fører til utbrudd av en geysir, dannelsen av de såkalte varme innsjøene og undervannsstrømmene. Det vil si, nettopp til de naturlige fenomenene, hvis egenskaper brukes aktivt som en uuttømmelig energikilde.
Petrotermisk energi
For øyeblikket blir varmen fra jordens indre mye brukt i verden, og dette er hovedsakelig energien til grunne brønner - opptil 1 km. For å levere strøm, varme eller varmtvannsforsyning er varmevekslere i borehull som opererer på væsker med lavt kokepunkt (for eksempel freon) installert.
Nå er bruken av en borehullsvarmeveksler den mest rasjonelle måten å produsere varme på. Det ser slik ut: kjølevæsken sirkulerer i en lukket sløyfe. Den oppvarmede stiger langs et konsentrisk senket rør og gir fra seg varmen, hvoretter den, avkjølt, mates inn i foringen ved hjelp av en pumpe.
Bruken av energien i jordens indre er basert på et naturlig fenomen - når den nærmer seg jordens kjerne, stiger temperaturen i jordskorpen og kappen. På et nivå på 2-3 km fra overflaten av planeten når den mer enn 100 ° С, og øker i gjennomsnitt med 20 ° С for hver påfølgende kilometer. På en dybde på 100 km når temperaturen 1300–1500 ºС.
Kunstige geotermiske kilder
Energien i jordens tarm må brukes med omhu. For eksempel er det en idé å lage underjordiske kjeler. For å gjøre dette må du bore to brønner med tilstrekkelig dybde, som vil bli koblet til i bunnen. Det vil si at det viser seg at i nesten ethvert hjørne av landet er det mulig å skaffe geotermisk energi industrielt: kaldt vann vil pumpes inn i reservoaret gjennom en brønn, og varmt vann eller damp vil bli ekstrahert gjennom den andre. Kunstige varmekilder vil være gunstige og rasjonelle hvis den resulterende varmen gir mer energi. Damp kan ledes til turbingeneratorer, som vil generere strøm.
Selvfølgelig er den valgte varmen bare en brøkdel av det som er tilgjengelig i de totale reservene. Men det bør huskes at den dype varmen vil bli kontinuerlig etterfylt på grunn av prosessene med radioaktivt forfall, kompresjon av bergarter, stratifisering av tarmene. I følge eksperter akkumulerer jordskorpen varme, hvis totale mengde er 5000 ganger større enn brennverdien til alle jordens fossile ressurser. Det viser seg at driftstiden til slike kunstig opprettet geotermiske stasjoner kan være ubegrenset.
Metoder for å samle jordens energiressurser
I dag er det tre hovedmetoder for høsting av geotermisk energi: tørr damp, varmt vann og binær syklus. Tørrdamp-prosessen roterer turbinedriftene til kraftgeneratorene direkte. Varmt vann kommer inn fra bunnen og sprayes deretter opp i tanken for å skape damp for å drive turbinene.Disse to metodene er de vanligste, og genererer hundrevis av megawatt strøm i USA, Island, Europa, Russland og andre land. Men plasseringen er begrenset, siden disse fabrikkene bare opererer i tektoniske områder der det er lettere å få tilgang til oppvarmet vann.
Med den binære syklusteknologien ekstraheres varmt (ikke nødvendigvis varmt) vann til overflaten og kombineres med butan eller pentan, som har et lavt kokepunkt. Denne væsken pumpes gjennom en varmeveksler der den fordampes og sendes gjennom en turbin før den resirkuleres tilbake til systemet. Binær syklusteknologi gir titalls megawatt strøm i USA: California, Nevada og Hawaii-øyene.
Prinsippet om å skaffe energi
Ulemper ved å få jordvarme
På et bruksnivå er geotermiske kraftverk dyre å bygge og drive. Å finne et passende sted krever dyre brønnundersøkelser uten garanti for å treffe et produktivt underjordisk hot spot. Imidlertid forventer analytikere at denne kapasiteten nesten vil dobles i løpet av de neste seks årene.
I tillegg er områder med høy temperatur av den underjordiske kilden lokalisert i områder med aktive geologiske vulkaner. Disse "hot spots" har dannet seg ved grensene til tektoniske plater på steder der skorpen er ganske tynn. Stillehavsregionen blir ofte referert til som ildringen for mange vulkaner med mange hotspots, inkludert Alaska, California og Oregon. Nevada har hundrevis av hotspots som dekker det meste av det nordlige USA.
Det er også andre seismisk aktive regioner. Jordskjelv og magmabevegelse tillater vann å sirkulere. Noen steder stiger vann opp til overflaten og naturlige varme kilder og geysirer forekommer, som i Kamchatka. Vannet i geysirene til Kamchatka når 95 ° C.
Et av problemene med åpne geysersystemer er utslipp av visse luftforurensende stoffer. Hydrogensulfid er en giftig gass med en veldig gjenkjennelig "råtten egg" -lukt - en liten mengde arsen og mineraler som frigjøres med damp. Salt kan også utgjøre et miljøproblem.
I geotermiske kraftverk til havs akkumuleres en betydelig mengde forstyrrende salt i rør. I lukkede systemer er det ingen utslipp, og all væske som føres til overflaten returneres.
Energiressursens økonomiske potensial
Hot spots er ikke de eneste stedene hvor man kan finne geotermisk energi. Det er en konstant tilførsel av brukbar varme til direkte oppvarmingsformål hvor som helst fra 4 meter til flere kilometer under overflaten til praktisk talt hvor som helst på jorden. Selv land i din egen hage eller lokale skole har det økonomiske potensialet i form av varme som skal pumpes ut i hjemmet ditt eller andre bygninger.
I tillegg er det en enorm mengde termisk energi i tørre bergformasjoner veldig dypt under overflaten (4-10 km).
Bruk av ny teknologi kan utvide geotermiske systemer, der mennesker kan bruke denne varmen til å generere elektrisitet i mye større skala enn konvensjonelle teknologier. De første demonstrasjonsprosjektene med dette prinsippet om å produsere elektrisitet ble vist i USA og Australia tilbake i 2013.
Hvis det totale økonomiske potensialet til geotermiske ressurser kan realiseres, vil dette utgjøre en enorm strømkilde for produksjonsanlegg. Forskere antyder at konvensjonelle geotermiske kilder har et potensial på 38.000 MW, som kan generere 380 millioner MW elektrisitet per år.
Varme tørre bergarter forekommer på dybder på 5 til 8 km overalt under jorden og på grunnere dybder på visse steder.Tilgang til disse ressursene innebærer innføring av kaldt vann som sirkulerer gjennom varme bergarter og fjerning av oppvarmet vann. Det er for øyeblikket ingen kommersiell applikasjon for denne teknologien. Eksisterende teknologier tillater ennå ikke utvinning av termisk energi direkte fra magma, veldig dypt, men dette er den kraftigste ressursen til geotermisk energi.
Med kombinasjonen av energiressurser og dens konsistens, kan geotermisk energi spille en uerstattelig rolle som et renere, mer bærekraftig energisystem.
Funksjoner av kilder
Kilder som gir geotermisk energi er nesten umulig å bruke i sin helhet. De eksisterer i mer enn 60 land i verden, med flertallet av landbaserte vulkaner i Stillehavets vulkanske ildring. Men i praksis viser det seg at geotermiske kilder i forskjellige regioner i verden er helt forskjellige i sine egenskaper, nemlig gjennomsnittstemperatur, mineralisering, gasssammensetning, surhet og så videre.
Geysirer er energikilder på jorden, som er særegen at de spyr ut kokende vann med jevne mellomrom. Etter at utbruddet har skjedd, blir bassenget vannfritt, i bunnen kan du se en kanal som går dypt ned i bakken. Geysirer brukes som energikilder i regioner som Kamchatka, Island, New Zealand og Nord-Amerika, og ensomme geysirer finnes i flere andre områder.
Industri og bolig og fellestjenester
I november 2014 begynte det største geotermiske kraftverket i verden den gang å operere i Kenya. Den nest største ligger på Island - dette er Hellisheid, som tar varme fra kilder i nærheten av Hengiedl-vulkanen.
Andre land som bruker geotermisk energi i industriell skala: USA, Filippinene, Russland, Japan, Costa Rica, Tyrkia, New Zealand, etc.
Det er fire hovedordninger for energiproduksjon ved GeoTPP:
- rett når damp ledes gjennom rør til turbiner koblet til kraftgeneratorer;
- indirekte, lik den forrige i alt, bortsett fra at damp blir renset for gasser før du kommer inn i rørene;
- binær - ikke vann eller damp brukes som arbeidsvarmen, men en annen væske med lavt kokepunkt;
- blandet - ligner på rett linje, men etter kondens blir uoppløste gasser fjernet fra vannet.
I 2009 nådde et team av forskere som lette etter utnyttbare geotermiske ressurser, smeltet magma bare 2,1 km (5 mi) dypt. Slike fall i magma er veldig sjeldne, dette er bare det andre kjente tilfellet (det forrige skjedde på Hawaii i 2007).
Selv om røret som er koblet til magma aldri har vært koblet til det nærliggende Krafla Geotermiske kraftverket, har forskere mottatt svært lovende resultater. Inntil nå tok alle operasjonsstasjoner varme indirekte, fra jordarter eller fra underjordiske farvann.
Hvor kommer energien fra?
Ukjølt magma ligger veldig nær jordoverflaten. Gasser og damp frigjøres fra den, som stiger og går langs sprekkene. Blanding med grunnvann forårsaker oppvarming, de blir selv til varmt vann der mange stoffer er oppløst. Slike vann slippes ut på jordoverflaten i form av forskjellige geotermiske kilder: varme kilder, mineralkilder, geysirer og så videre. Ifølge forskere er jordens varme tarm huler eller kamre forbundet med passasjer, sprekker og kanaler. De er bare fylt med grunnvann, og magmasentre ligger veldig nær dem. På denne måten blir jordens termiske energi dannet på en naturlig måte.
Hydrotermisk energi
Vann som sirkulerer på store dyp oppvarmes til betydelige verdier. I seismisk aktive områder stiger den til overflaten langs sprekker i jordskorpen, i rolige regioner kan den fjernes ved hjelp av brønner.
Operasjonsprinsippet er det samme: oppvarmet vann stiger opp i brønnen, avgir varme og returnerer nedover det andre røret. Syklusen er praktisk talt uendelig og fornyes så lenge varmen forblir i jordens indre.
I noen seismisk aktive regioner ligger varmt vann så nær overflaten at du kan se på førstehånd hvordan jordvarme fungerer. Et bilde av nærheten av vulkanen Krafla (Island) viser geysirer som overfører damp til det geotermiske kraftverket som opererer der.
Elektrisk felt på jorden
Det er en annen alternativ energikilde i naturen, som preges av fornybarhet, miljøvennlighet og brukervennlighet. Det er sant at denne kilden til nå bare blir studert og ikke brukt i praksis. Så jordens potensielle energi er skjult i sitt elektriske felt. Energi kan fås på denne måten ved å studere de grunnleggende lovene for elektrostatikk og egenskapene til jordens elektriske felt. Faktisk er planeten vår fra et elektrisk synspunkt en sfærisk kondensator ladet opp til 300 000 volt. Den indre sfæren har en negativ ladning, og den ytre, ionosfæren, er positiv. Jordens atmosfære er en isolator. Gjennom det er det en konstant strøm av ioniske og konvektive strømmer, som når en styrke på mange tusen ampere. Imidlertid reduseres potensialforskjellen mellom platene ikke i dette tilfellet.
Dette antyder at det er en generator i naturen, hvis rolle er å kontinuerlig fylle opp lekkasje av ladninger fra kondensatorplatene. Rollen til en slik generator spilles av jordens magnetfelt, som roterer med planeten vår i solvindens strøm. Energien til jordens magnetfelt kan oppnås bare ved å koble en energiforbruker til denne generatoren. For å gjøre dette må du utføre en pålitelig jordingsinstallasjon.
Jordens varme
(For slutten. For begynnelsen, se Science and Life, No. 9, 2013)
Samler for oppsamling av termisk borvann i Larderello (Italia), første halvdel av 1800-tallet.
Motoren og omformeren som ble brukt på Larderello i 1904 i det første eksperimentet for å produsere geotermisk elektrisitet.
Skjematisk diagram over driften av et termisk kraftverk.
Prinsippet om drift av GeoPP på tørr damp. Geotermisk damp fra en produksjonsbrønn føres direkte gjennom en dampturbin. Den enkleste av eksisterende ordninger for GeoPP-drift.
Prinsippet om drift av en GeoPP med en indirekte krets. Varmt underjordisk vann fra en produksjonsbrønn pumpes inn i en fordamper, og den resulterende dampen tilføres en turbin.
Prinsippet om drift av en binær GeoPP. Varmt termisk vann samhandler med en annen væske som fungerer som arbeidsfluid og har et lavere kokepunkt.
Skjemaet for det petrotermiske systemet. Systemet er basert på bruk av en temperaturgradient mellom jordoverflaten og undergrunnen, der temperaturen er høyere.
Skjematisk diagram over kjøleskap og varmepumpe: 1 - kondensator; 2 - gasspjeld (trykkregulator); 3 - fordamper; 4 - kompressor.
Mutnovskaya GeoPP i Kamtsjatka. Ved utgangen av 2011 var stasjonens installerte kapasitet 50 MW, men det er planlagt å øke den til 80 MW. Foto av Tatiana Korobkova (forskningslaboratorium for RES ved det geografiske fakultetet i Lomonosov Moskva statsuniversitet.)
‹
›
Bruk av geotermisk energi har en veldig lang historie. Et av de første kjente eksemplene er Italia, et sted i provinsen Toscana, nå kalt Larderello, der det så tidlig som på begynnelsen av 1800-tallet ble brukt det varme varme vannet, helt ut eller utvunnet fra grunne brønner. energiformål.
Borholdig underjordisk vann ble brukt her for å skaffe borsyre. Opprinnelig ble denne syren oppnådd ved fordampning i jernkjeler, og vanlig ved fra de nærliggende skogene ble tatt som drivstoff, men i 1827 opprettet Francesco Larderel et system som fungerte på selve vannet. Samtidig begynte energien fra naturlig vanndamp å bli brukt til drift av borerigger, og på begynnelsen av 1900-tallet - til oppvarming av lokale hus og drivhus. På samme sted i Larderello, i 1904, ble termisk vanndamp en energikilde for å generere elektrisitet.
Noen andre land fulgte eksemplet med Italia på slutten av 1800-tallet og begynnelsen av 1900-tallet. For eksempel ble termisk vann i 1892 først brukt til lokal oppvarming i USA (Boise, Idaho), i 1919 i Japan og i 1928 på Island.
I USA dukket det første hydrotermiske kraftverket opp i California på begynnelsen av 1930-tallet, i New Zealand i 1958, i Mexico i 1959, i Russland (verdens første binære geotermiske kraftverk) i 1965 ...
Gammelt prinsipp på en ny kilde
Elektrisitetsproduksjon krever en høyere temperatur på hydrokilden enn for oppvarming - mer enn 150 ° C. Prinsippet om drift av et geotermisk kraftverk (GeoPP) ligner driftsprinsippet for et konvensjonelt termisk kraftverk (TPP). Faktisk er et geotermisk kraftverk et slags termisk kraftverk.
Ved TPP fungerer som regel kull, gass eller fyringsolje som den primære energikilden, og vanndamp fungerer som arbeidsfluidet. Drivstoff, brenning, varmer opp vann til damptilstanden, som roterer dampturbinen, og den genererer strøm.
Forskjellen mellom GeoPPs er at den primære energikilden her er varmen fra jordens indre og arbeidsfluidet i form av damp tilføres turbinbladene til en elektrisk generator i en "ferdig" form direkte fra produksjonen vi vil.
Det er tre hovedskjemaer for GeoPP-drift: direkte, bruk av tørr (geotermisk) damp; indirekte, basert på hydrotermisk vann, og blandet, eller binært.
Bruken av et bestemt skjema avhenger av aggregasjonstilstanden og temperaturen til energibæreren.
Den enkleste og derfor den første av mestringsplanene er den rette linjen, der dampen som kommer fra brønnen føres direkte gjennom turbinen. Verdens første GeoPP i Larderello opererte også på tørr damp i 1904.
GeoPP-er med en indirekte arbeidsordning er de vanligste i vår tid. De bruker varmt underjordisk vann, som pumpes inn i en fordamper under høyt trykk, hvor en del av det blir fordampet, og den resulterende dampen roterer en turbin. I noen tilfeller er det nødvendig med tilleggsutstyr og kretsløp for å rense geotermisk vann og damp fra aggressive forbindelser.
Den brukte dampen kommer inn i injeksjonsbrønnen eller brukes til romoppvarming - i dette tilfellet er prinsippet det samme som under drift av en kraftvarmepumpe.
På binære GeoPPs samhandler varmt termisk vann med en annen væske som fungerer som en arbeidsfluid med et lavere kokepunkt. Begge væskene ledes gjennom en varmeveksler, der termisk vann fordamper arbeidsfluidet, hvis damp roterer turbinen.
Dette systemet er lukket, som løser problemet med utslipp til atmosfæren. I tillegg gjør arbeidsfluider med et relativt lavt kokepunkt det mulig å bruke ikke veldig varmt termisk vann som en primær energikilde.
I alle tre ordningene blir en hydrotermisk kilde utnyttet, men petrotermisk energi kan også brukes til å generere elektrisitet (for forskjellene mellom hydrotermisk og petrotermisk energi, se Science and Life, nr. 9, 2013).
Skjematisk diagram i dette tilfellet er også ganske enkelt. Det er nødvendig å bore to sammenkoblede brønner - injeksjons- og produksjonsbrønner. Vann pumpes inn i injeksjonsbrønnen. På dybden varmes det opp, og deretter blir oppvarmet vann eller damp dannet som et resultat av sterk oppvarming matet gjennom produksjonsbrønnen til overflaten. Videre avhenger alt av hvordan petrotermisk energi brukes - til oppvarming eller til å generere elektrisitet. En lukket syklus er mulig med injeksjon av avfallsdamp og vann tilbake i injeksjonsbrønnen eller en annen måte å avhende.
Ulempen med et slikt system er åpenbar: for å oppnå en tilstrekkelig høy temperatur av arbeidsfluidet er det nødvendig å bore brønner til stor dybde.Og dette er alvorlige kostnader og risikoen for betydelig varmetap når væsken beveger seg oppover. Derfor er petrotermiske systemer fortsatt mindre utbredt enn hydrotermiske, selv om potensialet for petrotermisk energi er størrelsesorden høyere.
For tiden er Australia ledende i etableringen av de såkalte petrothermal sirkulasjonssystemene (PCS). I tillegg utvikler denne retningen av geotermisk energi seg aktivt i USA, Sveits, Storbritannia og Japan.
Lord Kelvins gave
Oppfinnelsen i 1852 av en varmepumpe av fysikeren William Thompson (aka Lord Kelvin) ga menneskeheten en reell mulighet til å bruke lavpotensialvarmen til de øvre jordlagene. Varmepumpesystemet, eller, som Thompson kalte det, varmemultiplikatoren, er basert på den fysiske prosessen med å overføre varme fra miljøet til kjølemediet. Faktisk bruker det samme prinsipp som i petrotermiske systemer. Forskjellen er i varmekilden, i forbindelse med hvilket et terminologisk spørsmål kan oppstå: i hvilken grad kan en varmepumpe betraktes som et geotermisk system? Fakta er at i de øvre lagene, til dybder på titalls hundre meter, blir bergartene og væskene i dem oppvarmet ikke av jordens dype varme, men av solen. Dermed er det solen i dette tilfellet som er den primære varmekilden, selv om den blir tatt, som i geotermiske systemer, fra jorden.
Arbeidet til en varmepumpe er basert på en forsinkelse i oppvarming og avkjøling av jorden sammenlignet med atmosfæren, som et resultat av at det dannes en temperaturgradient mellom overflaten og dypere lag, som holder på varmen selv om vinteren, i likhet med hva som skjer i vannforekomster. Hovedformålet med varmepumper er romoppvarming. Faktisk er det et "omvendt kjøleskap". Både varmepumpen og kjøleskapet samhandler med tre komponenter: det indre miljøet (i første omgang - det oppvarmede rommet, i det andre - kjølekammeret i kjøleskapet), det ytre miljøet - energikilden og kjølemediet (kjølevæske) , det er også varmebæreren som gir varmeoverføring eller kulde.
Et stoff med lavt kokepunkt fungerer som et kjølemiddel, som gjør det mulig å ta varme fra en kilde som til og med har relativt lav temperatur.
I kjøleskapet kommer det flytende kjølemediet inn i fordamperen gjennom en gass (trykkregulator), der væsken fordamper på grunn av en kraftig reduksjon i trykk. Fordamping er en endoterm prosess som krever ekstern varmeabsorpsjon. Som et resultat blir det tatt varme fra fordamperens indre vegger, noe som gir en kjøleeffekt i kjøleskapet. Videre, fra fordamperen, suges kjølemediet inn i kompressoren, hvor det går tilbake til den flytende tilstanden til aggregering. Dette er en omvendt prosess som fører til frigjøring av fjernet varme i det ytre miljøet. Som regel kastes den inn i rommet og baksiden av kjøleskapet er relativt varm.
En varmepumpe fungerer på omtrent samme måte, med den forskjellen at varme blir hentet fra det ytre miljøet og gjennom fordamperen kommer inn i det indre miljøet - romoppvarmingssystemet.
I en ekte varmepumpe varmes det opp vann, passerer langs en ekstern krets, legges i bakken eller i et reservoar, og går deretter inn i fordamperen.
I fordamperen overføres varme til en intern krets fylt med et kjølemiddel med et lavt kokepunkt, som passerer gjennom fordamperen og skifter fra væske til gass, og tar varmen bort.
Videre kommer det gassformige kjølemediet inn i kompressoren, hvor det komprimeres til høyt trykk og temperatur, og kommer inn i kondensatoren, hvor varmeutveksling finner sted mellom den varme gassen og kjølevæsken fra varmesystemet.
Kompressoren krever elektrisitet for å fungere, men transformasjonsforholdet (forholdet mellom forbrukt og generert energi) i moderne systemer er høyt nok til å sikre effektiviteten.
For tiden brukes varmepumper mye til romoppvarming, hovedsakelig i økonomisk utviklede land.
Miljøkorrekt energi
Geotermisk energi betraktes som miljøvennlig, noe som generelt er sant. Først og fremst bruker den en fornybar og praktisk talt utømmelig ressurs. Geotermisk energi krever ikke store områder, i motsetning til store vannkraftverk eller vindparker, og forurenser ikke atmosfæren, i motsetning til hydrokarbonenergi. I gjennomsnitt opptar en GeoPP 400 m2 når det gjelder 1 GW generert elektrisitet. Samme tall for et kullkraftverk er for eksempel 3600 m2. De økologiske fordelene med GeoPP inkluderer også lavt vannforbruk - 20 liter ferskvann per 1 kW, mens TPP og NPP krever ca 1000 liter. Merk at dette er miljøindikatorer for den "gjennomsnittlige" GeoPP.
Men det er fortsatt negative bivirkninger. Blant dem skilles støy, termisk forurensning av atmosfæren og kjemisk forurensning - vann og jord, samt dannelse av fast avfall.
Hovedkilden til kjemisk forurensning av miljøet er det faktiske termiske vannet (med høy temperatur og mineralisering), som ofte inneholder store mengder giftige forbindelser, i forbindelse med hvilke det er et problem med avhending av spillvann og farlige stoffer.
De negative effektene av geotermisk energi kan spores på flere trinn, med utgangspunkt i boring av brønner. Her oppstår de samme farene som ved boring av en brønn: ødeleggelse av jord og vegetasjonsdekke, forurensning av jord og grunnvann.
På scenen med GeoPP-operasjonen vedvarer problemene med miljøforurensning. Termiske væsker - vann og damp - inneholder vanligvis karbondioksid (CO2), svovelsulfid (H2S), ammoniakk (NH3), metan (CH4), bordsalt (NaCl), bor (B), arsen (As), kvikksølv (Hg ). Når de slippes ut i det ytre miljøet, blir de kilder til forurensning. I tillegg kan et aggressivt kjemisk miljø føre til etsende ødeleggelse av strukturene til GeoTPP.
Samtidig er utslipp av forurensende stoffer ved GeoPP i gjennomsnitt lavere enn ved TPP. For eksempel er karbondioksidutslipp for hver kilowatt-time generert elektrisitet opptil 380 g ved GeoPP, 1.042 g - ved kullfyrte TPP, 906 g - ved fyringsolje og 453 g - ved gassfyrte TPP.
Spørsmålet oppstår: hva skal jeg gjøre med avløpsvannet? Med lav saltinnhold, etter avkjøling, kan den slippes ut i overflatevann. En annen måte er å pumpe den tilbake i akviferen gjennom en injeksjonsbrønn, som er foretrukket og hovedsakelig brukt i dag.
Ekstraksjon av termisk vann fra akviferer (så vel som å pumpe ut vanlig vann) kan forårsake nedsenking og bevegelse av jorda, andre deformasjoner av geologiske lag, mikrojordskjelv. Sannsynligheten for slike fenomener er som regel liten, selv om det er registrert enkeltsaker (for eksempel på GeoPP i Staufen im Breisgau i Tyskland).
Det skal understrekes at de fleste av GeoPP-ene ligger i relativt tynt befolkede områder og i tredjeverdensland, der miljøkravene er mindre strenge enn i de utviklede landene. I tillegg er for øyeblikket antall GeoPP og kapasiteten deres relativt liten. Med en mer omfattende utvikling av geotermisk energi kan miljørisiko øke og formere seg.
Hvor mye er jordens energi?
Investeringskostnader for bygging av geotermiske systemer varierer i et veldig bredt spekter - fra $ 200 til $ 5000 per 1 kW installert kapasitet, det vil si at de billigste alternativene kan sammenlignes med kostnadene for å bygge et termisk kraftverk. De avhenger først og fremst av forholdene for forekomst av termisk vann, deres sammensetning og utformingen av systemet. Ved å bore til store dyp, skape et lukket system med to brønner, kan behovet for vannrensing multiplisere kostnadene.
For eksempel er investeringer i etableringen av et petrotermisk sirkulasjonssystem (PCS) estimert til 1,6-4 tusen dollar per 1 kW installert kapasitet, som overstiger kostnadene for å bygge et atomkraftverk og kan sammenlignes med kostnadene for å bygge vind og solkraftverk.
Den åpenbare økonomiske fordelen med GeoTPP er en gratis energibærer. Til sammenligning utgjør drivstoff 50-80% eller enda mer i kostnadsstrukturen til en drifts-TPP eller NPP, avhengig av dagens energipriser. Derfor en annen fordel med det geotermiske systemet: driftskostnadene er mer stabile og forutsigbare, siden de ikke er avhengige av den eksterne konjunkturen av energipriser. Generelt anslås driftskostnadene til det geotermiske kraftverket til 2-10 cent (60 kopek - 3 rubler) per 1 kWh produsert kapasitet.
Den nest største (etter energi) (og veldig betydningsfulle) utgiftsposten er som regel lønnene til anleggspersonell, som kan variere radikalt mellom land og regioner.
I gjennomsnitt er kostnaden på 1 kWh geotermisk energi sammenlignbar med kostnadene for et termisk kraftverk (i russiske forhold - ca 1 rubel / 1 kWh) og ti ganger høyere enn kostnaden for å produsere elektrisitet ved et vannkraftverk (5- 10 kopekk / 1 kWh).
En del av årsaken til de høye kostnadene er at i motsetning til termiske og hydrauliske kraftverk har GeoTPP relativt liten kapasitet. I tillegg er det nødvendig å sammenligne systemer som ligger i samme region og under lignende forhold. For eksempel i Kamchatka, ifølge eksperter, koster 1 kWh geotermisk elektrisitet 2-3 ganger billigere enn strøm produsert ved lokale termiske kraftverk.
Indikatorer for den økonomiske effektiviteten til et geotermisk system avhenger for eksempel av om det er nødvendig å avhende avløpsvann og på hvilke måter det gjøres, om det er mulig å bruke ressursen sammen. Dermed kan kjemiske elementer og forbindelser ekstrahert fra termisk vann gi ekstra inntekt. La oss huske eksemplet på Larderello: det var kjemisk produksjon som var primær der, og bruken av geotermisk energi var opprinnelig hjelp.
Geotermisk energi fremover
Geotermisk energi utvikler seg noe annerledes enn vind og sol. For tiden avhenger det i mye større grad av naturen til selve ressursen, som skiller seg skarpt etter region, og de høyeste konsentrasjonene er knyttet til smale soner med geotermiske anomalier, som regel knyttet til utviklingsområder for tektoniske feil. og vulkanisme (se "Science and Life" nr. 9, 2013).
I tillegg er geotermisk energi mindre romslig sammenlignet med vind, og enda mer med solenergi: systemene til geotermiske stasjoner er ganske enkle.
I den totale strukturen for verdensproduksjon utgjør den geotermiske komponenten mindre enn 1%, men i noen regioner og land når andelen 25-30%. På grunn av tilknytningen til geologiske forhold er en betydelig del av kapasiteten til geotermisk energi konsentrert i landene i den tredje verden, der tre klynger av industriens største utvikling skilles ut - øyene Sørøst-Asia, Mellom-Amerika og Øst-Afrika. De to første regionene er inkludert i Stillehavet "Jordens brannbelte", den tredje er knyttet til den østafrikanske kløften. Mest sannsynlig vil geotermisk energi fortsette å utvikle seg i disse beltene. Et mer fjernt utsyn er utviklingen av petrotermisk energi, ved hjelp av varmen fra jordlagene, som ligger på en dybde på flere kilometer. Dette er en nesten allestedsnærværende ressurs, men utvinning av dette krever høye kostnader; petrotermisk energi utvikler seg derfor primært i de mest økonomisk og teknologisk kraftige landene.
Generelt sett, gitt den allestedsnærværende fordelingen av geotermiske ressurser og et akseptabelt nivå av miljøsikkerhet, er det grunn til å tro at geotermisk energi har gode utviklingsmuligheter. Spesielt med den økende trusselen om mangel på tradisjonelle energiressurser og økende priser på dem.
Fra Kamchatka til Kaukasus
I Russland har utviklingen av geotermisk energi en ganske lang historie, og i en rekke stillinger er vi blant verdens ledere, selv om andelen geotermisk energi i den totale energibalansen i et stort land fremdeles er ubetydelig.
To regioner - Kamchatka og Nord-Kaukasus - har blitt pionerer og sentre for utvikling av geotermisk energi i Russland, og hvis vi i det første tilfellet først og fremst snakker om elkraftindustrien, så i det andre - om bruk av termisk energi av termisk vann.
I Nord-Kaukasus - i Krasnodar-området, Tsjetsjenia, Dagestan - ble varmen fra termisk vann til energiformål brukt allerede før den store patriotiske krigen. På 1980- og 1990-tallet stoppet utviklingen av geotermisk energi i regionen av åpenbare årsaker og har ennå ikke kommet ut av en tilstand av stagnasjon. Ikke desto mindre gir geotermisk vannforsyning i Nord-Kaukasus varme til rundt 500 tusen mennesker, og for eksempel byen Labinsk i Krasnodar-territoriet med en befolkning på 60 tusen mennesker blir fullstendig oppvarmet av geotermisk vann.
I Kamchatka er historien om geotermisk energi først og fremst knyttet til bygging av geotermiske kraftverk. Den første av dem, som fortsatt driver Pauzhetskaya og Paratunskaya-stasjoner, ble bygget tilbake i 1965-1967, mens Paratunskaya GeoPP med en kapasitet på 600 kW ble den første stasjonen i verden med en binær syklus. Det var utviklingen av sovjetiske forskere SS Kutateladze og A.M. Rosenfeld fra Institute of Thermophysics of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, som i 1965 mottok et forfatterattest for utvinning av elektrisitet fra vann med en temperatur på 70 ° C. Denne teknologien ble senere en prototype for mer enn 400 binære GeoPPer i verden.
Kapasiteten til Pauzhetskaya GeoPP, bestilt i 1966, var i utgangspunktet 5 MW og ble deretter økt til 12 MW. For tiden er en binær blokk under bygging på stasjonen, noe som vil øke kapasiteten med ytterligere 2,5 MW.
Utviklingen av geotermisk energi i Sovjetunionen og Russland ble hemmet av tilgjengeligheten av tradisjonelle energikilder - olje, gass, kull, men stoppet aldri. De største anleggene for geotermisk energi for øyeblikket er Verkhne-Mutnovskaya GeoPP med en total kapasitet på 12 MW kraftenheter, bestilt i 1999, og Mutnovskaya GeoPP med en kapasitet på 50 MW (2002).
Mutnovskaya og Verkhne-Mutnovskaya GeoPPs er unike objekter, ikke bare for Russland, men også på global skala. Stasjonene ligger ved foten av vulkanen Mutnovsky, i en høyde av 800 meter over havet, og fungerer under ekstreme klimatiske forhold, der det er vinter 9-10 måneder i året. Utstyret til Mutnovsky GeoPPs, for tiden et av de mest moderne i verden, er fullstendig opprettet på innenlandske virksomheter innen kraftteknikk.
For tiden er andelen av Mutnovskie-anleggene i den totale strukturen for energiforbruk i det sentrale Kamchatka energihubben 40%. En kapasitetsøkning er planlagt i årene som kommer.
Separat skal det sies om russisk petrotermisk utvikling. Vi har ikke store DSP-er ennå, men det finnes avanserte teknologier for boring til store dybder (ca. 10 km), som heller ikke har noen analoger i verden. Deres videre utvikling vil gjøre det mulig å drastisk redusere kostnadene ved å lage petrotermiske systemer. Utviklerne av disse teknologiene og prosjektene er N. A. Gnatus, M. D. Khutorskoy (Geological Institute, RAS), A. S. Nekrasov (Institute of Economic Forecasting, RAS) og spesialister fra Kaluga Turbine Works. Prosjektet for et petrotermisk sirkulasjonssystem i Russland er for tiden på et eksperimentelt stadium.
Det er utsikter for geotermisk energi i Russland, om enn relativt fjernt: for øyeblikket er potensialet ganske stort og posisjonene til tradisjonell energi er sterke. Samtidig er bruk av geotermisk energi lønnsom i en rekke fjerntliggende regioner i landet økonomisk lønnsom og er etterspurt selv nå. Dette er territorier med høyt geoenergetisk potensial (Chukotka, Kamchatka, Kuriles - den russiske delen av Stillehavet "Jordens brannbelte", fjellene i Sør-Sibir og Kaukasus) og samtidig fjernt og avskåret fra den sentraliserte energiforsyningen.
I de kommende tiårene vil sannsynligvis geotermisk energi i vårt land utvikle seg nettopp i slike regioner.
Fornybare ressurser
Etter hvert som befolkningen på planeten vår vokser jevnt, trenger vi mer og mer energi for å støtte befolkningen. Energien i jordens tarm kan være veldig forskjellig. For eksempel er det fornybare kilder: vind-, sol- og vannenergi. De er miljøvennlige, og derfor kan du bruke dem uten frykt for å skade miljøet.
Energi av vann
Denne metoden har blitt brukt i mange århundrer. I dag er det bygd et stort antall dammer, reservoarer der vann brukes til å generere strøm. Essensen av denne mekanismen er enkel: Under innflytelse av elvenes strømning roterer hjulene på turbinene henholdsvis, vannets energi blir omgjort til elektrisk energi.
I dag er det et stort antall vannkraftverk som omdanner energien fra vannstrømmen til elektrisitet. Det særegne ved denne metoden er at vannkraftressurser fornyes, henholdsvis, slike strukturer har lave kostnader. Det er derfor, til tross for at byggingen av vannkraftverk har pågått i ganske lang tid, og selve prosessen er veldig kostbar, men disse konstruksjonene overgår imidlertid kraftkrevende næringer.
Solens energi: moderne og fremtidssikker
Solenergi oppnås ved hjelp av solcellepaneler, men moderne teknologier tillater bruk av nye metoder for dette. Verdens største solkraftverk er et system bygget i California-ørkenen. Den driver fullt ut 2000 hus. Designet fungerer som følger: solstrålene reflekteres fra speilene som sendes til sentralkjelen med vann. Det koker og blir til damp som driver turbinen. Hun er i sin tur koblet til en elektrisk generator. Vind kan også brukes som energien Jorden gir oss. Vinden blåser seilene, snur møllene. Og nå kan den brukes til å lage enheter som vil generere elektrisk energi. Ved å rotere vindmøllebladene driver den turbinakselen, som igjen er koblet til en elektrisk generator.
applikasjoner
Utnyttelsen av geotermisk energi dateres tilbake til 1800-tallet. Den første var opplevelsen av italienere som bodde i provinsen Toscana, som brukte varmt vann til oppvarming. Med hennes hjelp fungerte nye borerigger.
Toskansk vann er rikt på bor, og når det blir fordampet, forvandlet det til borsyre, kjeler kjeler på varmen i sitt eget vann. På begynnelsen av 1900-tallet (1904) gikk toskanerne lenger og lanserte et dampkraftverk. Eksemplet på italienerne ble en viktig opplevelse for USA, Japan, Island.
Landbruk og hagebruk
Geotermisk energi brukes i jordbruk, helsetjenester og husholdninger i 80 land rundt om i verden.
Det første termisk vann har vært og brukes til er oppvarming av drivhus og drivhus, noe som gjør det mulig å høste grønnsaker, frukt og blomster selv om vinteren. Varmt vann kom også godt med for vanning.
Voksende avlinger i vannkraft anses som en lovende retning for landbruksprodusenter.Noen oppdrettsanlegg bruker oppvarmet vann i kunstige reservoarer for avl av yngel og fisk.
Vi anbefaler deg å lese: Fremgangsmåte for avhending av kjemiske reagenser i laboratoriet
Disse teknologiene er vanlige i Israel, Kenya, Hellas, Mexico.
Industri og bolig og fellestjenester
For mer enn hundre år siden var varm termisk damp allerede grunnlaget for å produsere elektrisitet. Siden den gang har det tjent industri og verktøy.
På Island blir 80% av boligene oppvarmet av termisk vann.
Tre ordninger for strømproduksjon er utviklet:
- Rett linje med vanndamp. Det enkleste: det brukes der det er direkte tilgang til geotermiske damper.
- Indirekte, bruker ikke damp, men vann. Den mates til fordamperen, konverteres til damp etter en teknisk metode og sendes til turbingeneratoren.
Vann krever ytterligere rensing, fordi det inneholder aggressive forbindelser som kan ødelegge arbeidsmekanismene. Avfall, men ennå ikke avkjølt damp, er egnet for oppvarmingsbehov.
- Blandet (binær). Vann erstatter drivstoff, som varmer opp en annen væske med høyere varmeoverføring. Den driver turbinen.
Det binære systemet benytter en turbin som aktiveres av oppvarmet vann.
Hydrotermisk energi brukes av USA, Russland, Japan, New Zealand, Tyrkia og andre land.
Geotermiske varmesystemer for hjemmet
En varmebærer oppvarmet til +50 - 600C er egnet for oppvarming av hus, geotermisk energi oppfyller dette kravet. Byer med en befolkning på flere titusenvis av mennesker kan bli oppvarmet av varmen fra jordens indre. Som et eksempel: oppvarming av byen Labinsk, Krasnodar Territory, kjører på naturlig jordbasert drivstoff.
Diagram over et geotermisk system for oppvarming av et hus
Det er ikke nødvendig å kaste bort tid og energi på oppvarming av vann og å bygge et fyrrom. Kjølevæsken hentes direkte fra geyserkilden. Det samme vannet er også egnet for varmtvannsforsyning. I første og andre tilfeller gjennomgår det den nødvendige foreløpige tekniske og kjemiske rengjøringen.
Den resulterende energien koster to til tre ganger billigere. Installasjoner for private hus dukket opp. De er dyrere enn tradisjonelle drivstoffkjeler, men i drift er det rettferdiggjørelse av kostnadene.
Fordelene og ulempene ved å bruke geotermisk energi til å varme opp et hjem.
Jordens indre energi
Det dukket opp som et resultat av flere prosesser, hvorav de viktigste er tilvekst og radioaktivitet. Ifølge forskere skjedde dannelsen av jorden og dens masse over flere millioner år, og dette skjedde på grunn av dannelsen av planetesimaler. De holdt seg sammen, henholdsvis, jordens masse ble mer og mer. Etter at planeten vår begynte å ha moderne masse, men fortsatt var blottet for atmosfære, falt meteoriske og asteroide kropper på den uten hindring. Denne prosessen kalles nøyaktig tilvekst, og den førte til frigjøring av betydelig gravitasjonsenergi. Og jo større kroppene falt på planeten, jo større mengde energi frigitt, inneholdt i jordens tarm.
Denne gravitasjonsdifferensieringen førte til at stoffene begynte å stratifisere: tunge stoffer druknet ganske enkelt, og lette og flyktige stoffer fløt opp. Differensiering påvirket også den ekstra frigjøringen av gravitasjonsenergi.
Nesten alle de grunnleggende fysiske egenskapene til jordens materie avhenger av temperaturen. Avhengig av temperaturen, endres trykket der stoffet passerer fra fast til smeltet tilstand. Når temperaturen endres, endres viskositeten, den elektriske ledningsevnen og magnetiske egenskapene til bergartene som utgjør jorden. For å forestille oss hva som skjer inne på jorden, må vi definitivt vite dens termiske tilstand. Vi har ennå ikke muligheten til å måle temperaturer direkte på noen dybder på jorden. Bare de første kilometerne av jordskorpen er tilgjengelige for våre målinger.Men vi kan bestemme jordens indre temperatur indirekte, basert på data om jordens varmestrøm.
Umuligheten av direkte verifisering er selvfølgelig en veldig stor vanskelighetsgrad i mange geovitenskaper. Likevel bringer vellykket utvikling av observasjoner og teorier vår kunnskap gradvis nærmere sannheten.
Moderne vitenskap om jordens termiske tilstand og historie - geotermi Er en ung vitenskap. Den første studien om geotermi dukket opp først i midten av forrige århundre. William Thomson (Lord Kelvin), da fortsatt en veldig ung forsker, fysiker, viet sin avhandling til å bestemme jordens alder basert på studiet av fordelingen og bevegelsen av varme på planeten. Kelvin mente at den indre temperaturen på jorden skulle synke over tid på grunn av dannelsen og størkningen av planeten fra smeltet materiale.
Ved å definere termisk gradient - hastigheten på økning i temperatur med dybde - i gruver og borehull på forskjellige dybder, kom Kelvin til den konklusjonen at ut fra disse dataene er det mulig å anta hvor lenge jorden skal kjøle seg ned, og derfor bestemme jordens alder . I følge Kelvins estimat øker temperaturen på nærmeste dybde under overflaten med 20-40 ° C for hver tusen meters dybde. Det viste seg at jorden avkjølte seg til sin nåværende tilstand på bare noen få titalls millioner år. Men dette stemmer ikke på noen måte overens med andre data, for eksempel med data om varigheten av mange kjente geologiske epoker. Debatten om denne saken fortsatte i et halvt århundre og satte Kelvin i opposisjon mot slike fremtredende evolusjonister som Charles Darwin og Thomas Huxley.
Kelvin baserte sine konklusjoner på ideen om at jorden opprinnelig var i smeltet tilstand og gradvis avkjølt. Denne hypotesen har dominert i flere tiår. På begynnelsen av 1900-tallet ble det imidlertid gjort funn som fundamentalt endret forståelsen av naturen til den dype varmestrømmen på jorden og dens termiske historie. Radioaktivitet ble oppdaget, studier av prosessene med varmeutslipp under det radioaktive forfallet av noen isotoper begynte, konklusjoner ble trukket om at bergartene som utgjør jordskorpen inneholder en betydelig mengde radioaktive isotoper.
Direkte målinger av jordens varmestrøm begynte relativt nylig: først på kontinentene - i 1939 i dype brønner i Sør-Afrika, på bunnen av havene senere - siden 1954, i Atlanterhavet. I vårt land ble varmestrømmen for første gang målt i dype brønner i Sotsji og Matsesta. De siste årene har opphopningen av eksperimentelt innhentede data om varmestrømning gått ganske raskt.
Hvorfor blir dette gjort? Og er det fortsatt behov for nye og nye dimensjoner? Ja, veldig sårt tiltrengt. Sammenligning av målinger av den dype varmestrømmen utført på forskjellige punkter på planeten viser at tapet av energi gjennom forskjellige deler av planetens overflate er forskjellig. Dette indikerer heterogeniteten til skorpen og kappen, gjør det mulig å bedømme naturen til mange prosesser som forekommer på forskjellige dybder som er utilgjengelige for øynene våre under jordoverflaten, og gir en nøkkel til å studere mekanismen for planets utvikling og dens indre energi.
Hvor mye varme mister jorden på grunn av varmestrømmen fra tarmene? Det viser seg at denne verdien i gjennomsnitt er liten - omtrent 0,06 watt per kvadratmeter overflate, eller omtrent 30 billioner watt over hele planeten. Jorden mottar energi fra solen omtrent 4 tusen ganger mer. Og selvfølgelig er det solvarme som spiller en viktig rolle i å etablere temperaturen på jordoverflaten.
Varmen som frigjøres av en planet over en overflate på størrelse med en fotballbane er omtrent lik varmen som kan genereres av tre hundre watt lyspærer. En slik strøm av energi virker ubetydelig, men den kommer fra hele jordoverflaten og hele tiden! Kraften til hele varmestrømmen som kommer fra tarmene på planeten er omtrent 30 ganger større enn kraften til alle moderne kraftverk i verden.
Dybdemåling varmestrøm fra jorden prosessen er ikke lett og tidkrevende. Gjennom den harde jordskorpen ledes varme til overflaten ledende, det vil si gjennom forplantning av termiske vibrasjoner. Derfor er mengden passerende varme lik produktet temperaturgradient (hastigheten på økning i temperatur med dybde) på varmeledningsevne. For å bestemme varmestrømmen er det viktig å kjenne til disse to mengdene. Temperaturgradienten måles med følsomme enheter - sensorer (termistorer) i gruver eller spesialborede brønner, på en dybde på flere titalls til flere hundre meter. Den termiske ledningsevnen til bergarter bestemmes ved å undersøke prøver i laboratorier.
Mål varmen strømmer i bunnen av havene forbundet med betydelige vanskeligheter: arbeid må gjøres under vann på betydelige dyp. Imidlertid har det også sine fordeler: det er ikke nødvendig å bore brønner i bunnen av havene, fordi sedimentene vanligvis er ganske myke og den lange sylindriske sonden som brukes til å måle temperaturen, synker lett flere meter i myke sedimenter.
De som driver med geotermi trenger virkelig varmestrømskart for hele overflaten av planeten. Punktene hvor varmestrømningsmålingene allerede er utført, er ekstremt ujevnt fordelt over jordoverflaten. På havet og havene har det blitt gjort målinger dobbelt så mye som på land. Nord-Amerika, Europa og Australia, havene på de midterste breddegradene har blitt studert ganske fullstendig. Og i andre deler av jordoverflaten er målingene fremdeles få eller slett ikke. Likevel gjør det nåværende volumet av data om jordens varmestrøm det allerede mulig å bygge generelle, men ganske pålitelige kart.
Utslipp av varme fra jordens tarm til overflaten er ujevn. I noen områder avgir jorden mer varme enn det globale gjennomsnittet, i andre er varmeeffekten mye mindre. "Cold spots" forekommer i Øst-Europa (Østeuropeisk plattform), Canada (Canadian Shield), Nord-Afrika, Australia, Sør-Amerika, dypvannsbassenger i Stillehavet, India og Atlanterhavet. "Varme" og "varme" flekker - områder med økt varmestrøm - forekommer i regionene i California, Alpine Europa, Island, Rødehavet, Øst-Stillehavet Rise, og de midterste ryggene under Atlanterhavet og det indiske hav.
Atomenergi
Bruk av jordens energi kan skje på forskjellige måter. For eksempel med bygging av kjernekraftverk, når termisk energi frigjøres på grunn av oppløsningen av de minste partiklene av atomer. Hovedbrenselet er uran, som er inneholdt i jordskorpen. Mange mener at denne metoden for å skaffe energi er den mest lovende, men anvendelsen er fylt med en rekke problemer. For det første avgir uran stråling som dreper alle levende organismer. I tillegg, hvis dette stoffet kommer inn i jorden eller atmosfæren, vil det oppstå en virkelig menneskeskapt katastrofe. Vi opplever fremdeles de triste konsekvensene av ulykken i Tsjernobyl kjernekraftverk. Faren ligger i at radioaktivt avfall kan true alle levende ting i veldig, veldig lang tid, hele årtusener.
Første geotermiske kraftverk
Vi er alle vant til at det for mange år siden ble utvunnet energi fra naturressursene. Og slik var det, men allerede før det var et av de første kraftverkene geotermisk. Generelt er dette veldig logisk, siden teknikken arbeidet med damptrekk, og bruk av damp var den mer riktige avgjørelsen. Og faktisk den eneste for den tiden, uten å telle forbrenning av tre og kull.
Tilbake i 1817 utviklet grev François de Larderel en teknologi for oppsamling av naturlig damp, som kom godt med i det tjuende århundre, da etterspørselen etter geotermiske kraftverk ble veldig stor.
Den første faktisk arbeidsstasjonen ble bygget i den italienske byen Larderello i 1904. Riktignok var det mer en prototype, siden den bare kunne drive 4 pærer, men det fungerte. Seks år senere, i 1910, ble det bygget en virkelig fungerende stasjon i samme by, som kunne produsere energi tilstrekkelig til industriell bruk.
Selv på slike pittoreske steder kan det være geotermiske kraftverk.
Eksperimentelle generatorer ble bygget mange steder, men det var Italia som hadde ledelsen frem til 1958 og var den eneste industrielle produsenten av geotermisk energi i verden.
Ledelse måtte overgis etter at Wairakei kraftverk ble satt i drift i New Zealand. Det var det første indirekte geotermiske kraftverket. Noen år senere åpnet lignende anlegg i andre land, inkludert USA med kilder i California.
Det første geotermiske kraftverket av en indirekte type ble bygget i Sovjetunionen i 1967. På denne tiden begynte denne metoden for å skaffe energi å utvikle seg aktivt over hele verden. Spesielt på steder som Alaska, Filippinene og Indonesia, som fremdeles er blant de ledende innen energien som produseres på denne måten.
Ny tid - nye ideer
Selvfølgelig stopper ikke folk der, og hvert år blir det gjort flere og flere forsøk på å finne nye måter å skaffe energi på. Hvis energien til jordens varme oppnås ganske enkelt, så er noen metoder ikke så enkle. For eksempel, som en energikilde, er det fullt mulig å bruke biologisk gass, som er hentet fra råtnende avfall. Den kan brukes til oppvarming av hjemmet og oppvarming av vann.
I økende grad bygges tidevannskraftverk når demninger og turbiner installeres over munningene til reservoarene, som drives av henholdsvis ebb og strøm, er det oppnådd strøm.
Brenning av søppel, vi får energi
En annen metode, som allerede er i bruk i Japan, er å lage forbrenningsovner. I dag er de bygget i England, Italia, Danmark, Tyskland, Frankrike, Nederland og USA, men bare i Japan begynte disse virksomhetene å bli brukt ikke bare til sitt tiltenkte formål, men også til å produsere elektrisitet. Lokale fabrikker brenner 2/3 av alt avfall, mens fabrikkene er utstyrt med dampturbiner. Følgelig leverer de varme og strøm til området rundt. På samme tid, når det gjelder kostnader, er det mye mer lønnsomt å bygge en slik virksomhet enn å bygge en kraftvarme.
Utsiktene til å bruke jordvarmen der vulkaner er konsentrert, ser mer fristende ut. I dette tilfellet trenger du ikke å bore jorden for dypt, siden temperaturen på en temperatur på 300-500 meter allerede vil være minst det dobbelte av vannets kokepunkt.
Det er også en slik metode for å generere elektrisitet som hydrogenenergi. Hydrogen - det enkleste og letteste kjemiske elementet - kan betraktes som et ideelt drivstoff, fordi det finnes der det er vann. Hvis du brenner hydrogen, kan du få vann som spaltes til oksygen og hydrogen. Selve hydrogenflammen er ufarlig, det vil si at det ikke vil skade miljøet. Det spesielle ved dette elementet er at det har høy brennverdi.
Hva er i fremtiden?
Naturligvis kan energien til jordens magnetfelt eller den som oppnås ved kjernekraftverk ikke tilfredsstille alle menneskers behov som vokser hvert år. Eksperter sier imidlertid at det ikke er grunner til bekymringer, siden planetens drivstoffressurser fortsatt er nok. Videre brukes flere og flere nye kilder, miljøvennlige og fornybare.
Problemet med miljøforurensning gjenstår, og det vokser katastrofalt. Mengden skadelige utslipp går henholdsvis utenfor skalaen, luften vi puster inn er skadelig, vannet har farlige urenheter, og jorden blir gradvis utarmet. Det er derfor det er så viktig å i god tid delta i studiet av et slikt fenomen som energi i jordens tarm, for å lete etter måter å redusere etterspørselen etter fossilt brensel og mer aktivt bruke ukonvensjonelle energikilder.
Begrensede ressurser av fossile energiråvarer
Etterspørselen etter organiske energiråvarer er stor i industrielt utviklede land og utviklingsland (USA, Japan, statene i det forente Europa, Kina, India osv.). Samtidig er deres egne hydrokarbonressurser i disse landene enten utilstrekkelige eller reservert, og et land, for eksempel USA, kjøper energiråvarer i utlandet eller utvikler forekomster i andre land.
I Russland, et av de rikeste landene når det gjelder energiressurser, blir de økonomiske behovene for energi fremdeles tilfredsstilt av mulighetene for å bruke naturressurser. Utvinningen av fossile hydrokarboner fra undergrunnen går imidlertid i et veldig raskt tempo. Hvis i 1940-1960-årene. De viktigste oljeproduserende regionene var "Second Baku" i Volga- og Ural-regionene, og fra 1970-tallet og frem til i dag er et slikt område Vest-Sibir. Men også her er det en betydelig nedgang i produksjonen av fossile hydrokarboner. Tiden med "tørr" cenomansk gass går over. Den forrige fasen av omfattende utvikling av naturgassproduksjon har kommet til en slutt. Dens utvinning fra gigantiske forekomster som Medvezhye, Urengoyskoye og Yamburgskoye utgjorde henholdsvis 84, 65 og 50%. Andelen av oljereserver som er gunstige for utvikling avtar også over tid.
På grunn av det aktive forbruket av hydrokarbondrivstoff, har olje- og naturgassreservene på land redusert betydelig. Nå er hovedreservene konsentrert på kontinentalsokkelen. Og selv om råvarebasen til olje- og gassindustrien fremdeles er tilstrekkelig for produksjon av olje og gass i Russland i de nødvendige volumene, vil den i nær fremtid bli gitt i stadig større grad gjennom utvikling av felt med vanskelig gruvedrift og geologiske forhold. Kostnadene ved å produsere hydrokarbonråvarer vil fortsette å vokse.
Det meste av ikke-fornybare ressurser utvunnet fra undergrunnen brukes som drivstoff til kraftverk. Først og fremst er det naturgass, hvis andel av drivstoffstrukturen er 64%.
I Russland produseres 70% av strømmen ved termiske kraftverk. Landets energibedrifter brenner omtrent 500 millioner tonn drivstoffekvivalenter årlig. t. for å generere elektrisitet og varme, mens det til varmeproduksjon forbrukes hydrokarbondrivstoff 3-4 ganger mer enn for generering av elektrisitet.
Mengden varme som oppnås ved forbrenning av disse volumene av hydrokarbonråvarer tilsvarer bruken av hundrevis av tonn kjernefysisk drivstoff - forskjellen er enorm. Imidlertid krever kjernekraft miljøsikkerhet (for å utelukke gjentagelse av Tsjernobyl) og dens beskyttelse mot mulige terrorangrep, samt implementering av sikker og kostbar avvikling av utdaterte NPP-kraftenheter. De påviste utvinnbare reservene av uran i verden er omtrent 3 millioner 400 tusen tonn. For hele forrige periode (frem til 2007) ble det utvunnet cirka 2 millioner tonn.
