Геотермална енергия
Още от името става ясно, че то представлява топлината на земните недра. Под земната кора има слой магма, който представлява огнена течна силикатна стопилка. Според данните от изследванията енергийният потенциал на тази топлина е много по-висок от енергията на световните запаси от природен газ, както и на петрола. Магма - лава излиза на повърхността. Освен това най-голяма активност се наблюдава в онези слоеве на земята, на които са разположени границите на тектонските плочи, както и където земната кора се характеризира с тънкост. Геотермалната енергия на земята се получава по следния начин: лавата и водните ресурси на планетата влизат в контакт, в резултат на което водата започва рязко да се нагрява. Това води до изригване на гейзер, образуване на така наречените горещи езера и подводни течения. Тоест точно към онези природни явления, чиито свойства активно се използват като неизчерпаем източник на енергия.
Петротермална енергия
В момента топлината на земните недра се използва широко в света и това е главно енергията на плитки кладенци - до 1 км. За да се осигури захранване с електричество, топлина или топла вода, се монтират сондажни топлообменници, работещи на течности с ниска точка на кипене (например фреон).
В днешно време използването на сондажен топлообменник е най-рационалният начин за производство на топлина. Изглежда така: охлаждащата течност циркулира в затворен контур. Нагрятият се издига по концентрично спусната тръба, отделяйки топлината си, след което охладен се изпомпва в корпуса с помощта на помпа.
Използването на енергията на земните недра се основава на природен феномен - с приближаването му до ядрото на Земята температурата на земната кора и мантията се повишава. На ниво 2-3 км от повърхността на планетата достига над 100 ° С, като средно се увеличава с 20 ° С с всеки следващ километър. На дълбочина 100 км температурата достига 1300-1500 ºС.
Изкуствени геотермални извори
Енергията, съдържаща се в земните недра, трябва да се използва разумно. Например има идея за създаване на подземни котли. За да направите това, трябва да пробиете две кладенци с достатъчна дълбочина, които ще бъдат свързани отдолу. Тоест се оказва, че в почти всеки ъгъл на сушата е възможно индустриално да се получи геотермална енергия: през резервоара през един кладенец ще се изпомпва студена вода, а през втория ще се извлича топла вода или пара. Изкуствените източници на топлина ще бъдат полезни и рационални, ако получената топлина осигурява повече енергия. Парата може да бъде насочена към турбинни генератори, които ще генерират електричество.
Разбира се, избраната топлина е само част от наличното в общите резерви. Но трябва да се помни, че дълбоката топлина постоянно ще се попълва поради процесите на радиоактивно разпадане, компресия на скали, разслояване на недрата. Според експерти земната кора акумулира топлина, чието общо количество е 5000 пъти по-голямо от калоричността на всички изкопаеми ресурси на земята като цяло. Оказва се, че времето за работа на такива изкуствено създадени геотермални станции може да бъде неограничено.
Методи за събиране на енергийни ресурси на Земята
Днес има три основни метода за събиране на геотермална енергия: суха пара, гореща вода и двоичен цикъл. Процесът на суха пара директно завърта турбинните задвижвания на генераторите на енергия. Топлата вода влиза отдолу нагоре, след което се пръска в резервоара, за да създаде пара за задвижване на турбините.Тези два метода са най-разпространени, генерирайки стотици мегавати електроенергия в САЩ, Исландия, Европа, Русия и други страни. Но местоположението е ограничено, тъй като тези фабрики работят само в тектонски региони, където е по-лесен достъпът до загрята вода.
С технологията на двоичния цикъл топлата (не непременно гореща) вода се извлича на повърхността и се комбинира с бутан или пентан, които имат ниска точка на кипене. Тази течност се изпомпва през топлообменник, където се изпарява и изпраща през турбина, преди да се върне обратно в системата. Технологията на двоичния цикъл осигурява десетки мегавати електроенергия в САЩ: Калифорния, Невада и Хавайските острови.
Принципът на получаване на енергия
Недостатъци при получаване на геотермална енергия
На ниво полезност геотермалните електроцентрали са скъпи за изграждане и експлоатация. Намирането на подходящо място изисква скъпи проучвания на кладенеца, без гаранция, че ще уцелите продуктивна подземна гореща точка. Анализаторите обаче очакват този капацитет да се удвои почти през следващите шест години.
Освен това райони с висока температура на подземния източник са разположени в райони с активни геоложки вулкани. Тези „горещи точки“ са се образували на границите на тектонските плочи на места, където кората е доста тънка. Тихоокеанският регион често се нарича огнен пръстен за много вулкани с много горещи точки, включително Аляска, Калифорния и Орегон. Невада има стотици горещи точки, покриващи по-голямата част от северната част на САЩ.
Има и други сеизмично активни региони. Земетресенията и движението на магмата позволяват на водата да циркулира. На места водата се издига на повърхността и се появяват естествени горещи извори и гейзери, като например в Камчатка. Водата в гейзерите на Камчатка достига 95 ° C.
Един от проблемите с отворените гейзерни системи е отделянето на някои замърсители на въздуха. Сероводородът е токсичен газ с много разпознаваема миризма на „гнило яйце” - малко количество арсен и минерали, отделяни с пара. Солта също може да създаде екологичен проблем.
В офшорните геотермални електроцентрали значително количество намесваща се сол се натрупва в тръбите. В затворените системи няма емисии и цялата течност, изведена на повърхността, се връща обратно.
Икономическият потенциал на енергийния ресурс
Горещите точки не са единствените места, където може да се намери геотермална енергия. Има постоянно доставяне на използваема топлина за целите на директното отопление навсякъде от 4 метра до няколко километра под повърхността на почти навсякъде по земята. Дори земята във вашия собствен двор или местно училище има икономическия потенциал под формата на топлина, която да се изпомпва във вашия дом или други сгради.
В допълнение има огромно количество топлинна енергия в сухи скални образувания много дълбоко под повърхността (4-10 км).
Използването на нова технология може да разшири геотермалните системи, където хората могат да използват тази топлина, за да генерират електричество в много по-голям мащаб от конвенционалните технологии. Първите демонстрационни проекти на този принцип за производство на електроенергия бяха показани в САЩ и Австралия още през 2013 година.
Ако може да се реализира пълният икономически потенциал на геотермалните ресурси, това ще представлява огромен източник на електроенергия за производствените мощности. Учените предполагат, че конвенционалните геотермални източници имат потенциал от 38 000 MW, което може да произведе 380 милиона MW електричество годишно.
Горещи сухи скали се срещат на дълбочини от 5 до 8 км навсякъде под земята и на по-малки дълбочини на определени места.Достъпът до тези ресурси включва въвеждане на студена вода, циркулираща през горещите скали и отстраняване на нагрята вода. Понастоящем няма търговско приложение за тази технология. Съществуващите технологии все още не позволяват възстановяването на топлинна енергия директно от магмата, много дълбоко, но това е най-мощният ресурс на геотермална енергия.
С комбинацията от енергийни ресурси и тяхната последователност, геотермалната енергия може да играе незаменима роля като по-чиста и по-устойчива енергийна система.
Характеристики на източниците
Източниците, които осигуряват геотермална енергия, са почти невъзможни за пълноценно използване. Те съществуват в повече от 60 страни по света, като по-голямата част от сухоземните вулкани са в Тихоокеанския вулканичен огнен пръстен. Но на практика се оказва, че геотермалните източници в различни региони на света са напълно различни по своите свойства, а именно средна температура, минерализация, газов състав, киселинност и т.н.
Гейзерите са източници на енергия на Земята, чиято особеност е, че те бълват вряща вода на равни интервали. След изригването басейнът се освобождава от водата, на дъното му можете да видите канал, който навлиза дълбоко в земята. Гейзерите се използват като енергийни източници в региони като Камчатка, Исландия, Нова Зеландия и Северна Америка, а самотни гейзери се намират в няколко други области.
Промишленост и жилищно-комунални услуги
През ноември 2014 г. в Кения започна да работи най-голямата геотермална електроцентрала в света по това време. Вторият по големина се намира в Исландия - това е Хелишайд, който взема топлина от източници в близост до вулкана Хенгидл.
Други страни, които използват геотермална енергия в индустриален мащаб: САЩ, Филипини, Русия, Япония, Коста Рика, Турция, Нова Зеландия и др.
Има четири основни схеми за производство на енергия в GeoTPP:
- направо, когато парата се насочва през тръби към турбини, свързани към електрогенератори;
- непряк, подобен на предишния във всичко, с изключение на това, че преди влизане в тръбите парата се почиства от газове;
- двоично - като работна топлина не се използва вода или пара, а друга течност с ниска точка на кипене;
- смесен - подобно на права линия, но след кондензация неразтворените газове се отстраняват от водата.
През 2009 г. екип от изследователи, търсещи експлоатационни геотермални ресурси, достигна разтопена магма с дълбочина само 2,1 км. Подобно попадане в магма е много рядко, това е едва вторият известен случай (предишният се е случил на Хаваите през 2007 г.).
Въпреки че тръбата, свързана с магма, никога не е била свързана с близката геотермална централа Крафла, учените са получили много обещаващи резултати. Досега всички работещи станции приемаха топлина косвено, от земните скали или от подземните води.
Откъде идва енергията?
Неохладената магма се намира много близо до земната повърхност. От него се отделят газове и пари, които се издигат и преминават по пукнатините. Смесвайки се с подпочвените води, те предизвикват нагряването им, самите те се превръщат в гореща вода, в която се разтварят много вещества. Такава вода се изпуска на повърхността на земята под формата на различни геотермални извори: горещи извори, минерални извори, гейзери и т.н. Според учените горещите недра на земята са пещери или камери, свързани с проходи, пукнатини и канали. Те просто са пълни с подпочвени води, а центровете на магма са разположени много близо до тях. По този начин топлинната енергия на земята се формира по естествен начин.
Хидротермална енергия
Водата, циркулираща на големи дълбочини, се загрява до значителни стойности. В сеизмично активни райони той се издига на повърхността по протежение на пукнатини в земната кора; в спокойни райони може да се отстрани с помощта на кладенци.
Принципът на действие е същият: нагрятата вода се издига нагоре по кладенеца, отделя топлина и се връща надолу по втората тръба. Цикълът е практически безкраен и се обновява, докато топлината остава в земните недра.
В някои сеизмично активни региони горещите води лежат толкова близо до повърхността, че можете да видите от първа ръка как работи геотермалната енергия. Снимка на околността на вулкана Крафла (Исландия) показва гейзери, които пропускат пара за геотермалната електроцентрала, работеща там.
Електрическо поле на Земята
В природата има друг алтернативен източник на енергия, който се отличава с възобновяемост, екологосъобразност и лекота на използване. Вярно е, че до този момент този източник се изучава и не се прилага на практика. И така, потенциалната енергия на Земята се крие в нейното електрическо поле. Енергията може да бъде получена по този начин чрез изучаване на основните закони на електростатиката и характеристиките на електрическото поле на Земята. Всъщност нашата планета от електрическа гледна точка е сферичен кондензатор, зареден до 300 000 волта. Вътрешната му сфера има отрицателен заряд, а външната, йоносферата, е положителна. Земната атмосфера е изолатор. Чрез него има постоянен поток от йонни и конвективни токове, които достигат сила от много хиляди ампери. В този случай обаче потенциалната разлика между плочите не намалява.
Това предполага, че в природата има генератор, чиято роля е постоянно да попълва изтичането на заряди от кондензаторните плочи. Ролята на такъв генератор играе магнитното поле на Земята, което се върти заедно с нашата планета в потока на слънчевия вятър. Енергията на магнитното поле на Земята може да бъде получена само чрез свързване на консуматор на енергия към този генератор. За да направите това, трябва да извършите надеждна заземяваща инсталация.
Топлина на Земята
(За края. За началото вижте Наука и живот, № 9, 2013)
Колектор за събиране на термална борна вода в Лардерело (Италия), първата половина на 19 век.
Двигателят и инверторът, използвани в Larderello през 1904 г. в първия експеримент за производство на геотермално електричество.
Схематична диаграма на работата на ТЕЦ.
Принципът на работа на GeoPP на суха пара. Геотермалната пара от производствен кладенец се прекарва директно през парна турбина. Най-простата от съществуващите схеми за работа на GeoPP.
Принципът на работа на GeoPP с индиректна схема. Горещата подземна вода от производствен кладенец се изпомпва в изпарител и получената пара се подава към турбина.
Принципът на работа на двоичен GeoPP. Горещата термална вода взаимодейства с друга течност, която действа като работна течност и има по-ниска точка на кипене.
Схемата на петротермалната система. Системата се основава на използването на температурен градиент между повърхността на земята и нейната вътрешност, където температурата е по-висока.
Схематична схема на хладилник и термопомпа: 1 - кондензатор; 2 - дросел (регулатор на налягането); 3 - изпарител; 4 - компресор.
Mutnovskaya GeoPP в Камчатка. В края на 2011 г. инсталираната мощност на станцията беше 50 MW, но се планира да се увеличи до 80 MW. Снимка на Татяна Коробкова (Изследователска лаборатория за ВЕИ на Географския факултет на Московския държавен университет Ломоносов.)
‹
›
Използването на геотермална енергия има много дълга история. Един от първите известни примери е Италия, място в провинция Тоскана, сега наричано Лардерело, където още в началото на 19 век местните горещи термални води, изляти по естествен път или извлечени от плитки кладенци, са били използвани за енергийни цели.
Тук се използва богата на бор подземна вода за получаване на борна киселина. Първоначално тази киселина се получава чрез изпаряване в железни котли, а обикновените дърва за огрев от близките гори се вземат като гориво, но през 1827 г. Франческо Лардерел създава система, която работи върху топлината на самите води. В същото време енергията на естествените водни пари започва да се използва за работа на сондажни платформи, а в началото на 20-ти век - за отопление на местни къщи и оранжерии. На същото място, в Лардерело, през 1904 г. термалните водни пари се превръщат в енергиен източник за производство на електричество.
Някои други страни последваха примера на Италия в края на 19 и началото на 20 век. Например през 1892 г. термалните води за първи път се използват за локално отопление в САЩ (Бойсе, Айдахо), през 1919 г. в Япония и през 1928 г. в Исландия.
В САЩ първата хидротермална електроцентрала се появи в Калифорния в началото на 30-те години, в Нова Зеландия през 1958 г., в Мексико през 1959 г., в Русия (първата в света бинарна геотермална централа) през 1965 г. ...
Стар принцип за нов източник
Производството на електроенергия изисква по-висока температура на хидроизточника, отколкото за отопление - над 150 ° C. Принципът на работа на геотермална електроцентрала (GeoPP) е подобен на принципа на работа на конвенционална топлоелектрическа централа (ТЕЦ). Всъщност геотермалната електроцентрала е вид термична централа.
В ТЕЦ-овете, като правило, въглищата, газът или мазутът действат като основен източник на енергия, а водната пара служи като работна течност. Горивото, изгаряйки, загрява водата до състоянието на пара, която върти парната турбина и тя генерира електричество.
Разликата между GeoPPs е, че основният източник на енергия тук е топлината на земните недра и работният флуид под формата на пара се подава към лопатките на турбините на електрически генератор в "готов" вид директно от производството добре.
Има три основни схеми за работа на GeoPP: директна, използваща суха (геотермална) пара; непряко, на базата на хидротермална вода, и смесено, или двоично.
Прилагането на тази или онази схема зависи от състоянието на агрегация и температурата на енергийния носител.
Най-простата и следователно първата от усвоените схеми е права линия, при която парата, идваща от кладенеца, преминава директно през турбината. Първият в света GeoPP в Лардерело също работи на суха пара през 1904 г.
GeoPP с косвена схема на работа са най-често срещаните в наше време. Те използват гореща подземна вода, която се изпомпва в изпарител под високо налягане, където част от нея се изпарява и получената пара завърта турбина. В някои случаи са необходими допълнителни устройства и вериги за пречистване на геотермалната вода и пара от агресивни съединения.
Отработената пара навлиза в инжекционния кладенец или се използва за отопление на помещенията - в този случай принципът е същият като при работата на когенерация.
При бинарните GeoPPs горещата термална вода взаимодейства с друга течност, която действа като работна течност с по-ниска точка на кипене. И двете течности се прекарват през топлообменник, където термалната вода изпарява работния флуид, чиято пара върти турбината.
Тази система е затворена, което решава проблема с емисиите в атмосферата. Освен това работещите течности с относително ниска точка на кипене позволяват да се използват не много горещи термални води като основен източник на енергия.
И в трите схеми се използва хидротермален източник, но петротермалната енергия може да се използва и за генериране на електричество (за разликите между хидротермалната и петротермалната енергия вж. Наука и живот, № 9, 2013).
Схематичната диаграма в този случай също е доста проста. Необходимо е да се пробият две взаимосвързани кладенци - инжекционна и производствена. Водата се изпомпва в инжекционния кладенец. На дълбочина той се загрява, след което загрята вода или пара, образувани в резултат на силно нагряване, се подават през производствения кладенец на повърхността. Освен това всичко зависи от това как се използва петротермалната енергия - за отопление или за производство на електричество. Възможен е затворен цикъл с впръскване на отпадна пара и вода обратно в инжекционния кладенец или друг начин за изхвърляне.
Недостатъкът на такава система е очевиден: за да се получи достатъчно висока температура на работната течност е необходимо да се пробиват кладенци на голяма дълбочина.И това са сериозни разходи и риск от значителни топлинни загуби, когато течността се движи нагоре. Следователно петротермалните системи все още са по-малко разпространени от хидротермалните, въпреки че потенциалът на петротермалната енергия е с порядъци по-висок.
В момента Австралия е лидер в създаването на така наречените петротермални циркулационни системи (PCS). Освен това тази посока на геотермалната енергия се развива активно в САЩ, Швейцария, Великобритания и Япония.
Подаръкът на лорд Келвин
Изобретяването през 1852 г. на термопомпа от физика Уилям Томпсън (известен още като лорд Келвин) предоставя на човечеството реална възможност да използва нископотенциалната топлина на горните почвени слоеве. Системата на термопомпата, или, както го нарича Томпсън, умножителят на топлина, се основава на физическия процес на пренос на топлина от околната среда към хладилния агент. Всъщност той използва същия принцип, както при петротермалните системи. Разликата е в източника на топлина, във връзка с който може да възникне терминологичен въпрос: до каква степен термопомпата може да се счита за геотермална система? Факт е, че в горните слоеве, до дълбочини от десетки - стотици метри, скалите и съдържащите се в тях течности се нагряват не от дълбоката топлина на земята, а от слънцето. По този начин именно слънцето в този случай е основният източник на топлина, въпреки че се взема, както в геотермалните системи, от земята.
Работата на термопомпа се основава на забавяне на нагряването и охлаждането на почвата в сравнение с атмосферата, в резултат на което се образува температурен градиент между повърхността и по-дълбоките слоеве, които запазват топлината дори през зимата, подобно на какво се случва във водни тела. Основната цел на термопомпите е отоплението на помещенията. Всъщност това е „хладилник с обратен ход“. Както термопомпата, така и хладилникът взаимодействат с три компонента: вътрешната среда (в първия случай - отопляемото помещение, във втория - хладилната камера на хладилника), външната среда - източника на енергия и хладилния агент (охлаждащата течност) , също така топлоносителят осигурява пренос на топлина или студ.
Вещество с ниска точка на кипене действа като хладилен агент, което му позволява да приема топлина от източник, който има дори относително ниска температура.
В хладилника течният хладилен агент попада в изпарителя през дросел (регулатор на налягането), където поради рязкото намаляване на налягането течността се изпарява. Изпарението е ендотермичен процес, който изисква външно поглъщане на топлина. В резултат на това се взема топлина от вътрешните стени на изпарителя, което осигурява охлаждащ ефект в камерата на хладилника. Освен това, от изпарителя, хладилният агент се засмуква в компресора, където се връща в агрегатно течно състояние. Това е обратен процес, водещ до отделяне на отстранената топлина във външната среда. Като правило се хвърля в стаята и задната част на хладилника е относително топла.
Термопомпата работи по почти същия начин, с тази разлика, че топлината се взима от външната среда и през изпарителя навлиза във вътрешната среда - отоплителната система на помещението.
В истинска термопомпа водата се нагрява, преминавайки по външна верига, поставена в земята или в резервоар и след това постъпва в изпарителя.
В изпарителя топлината се предава във вътрешен кръг, изпълнен с хладилен агент с ниска точка на кипене, който, преминавайки през изпарителя, преминава от течност в газообразно състояние, отнемайки топлината.
Освен това газообразният хладилен агент влиза в компресора, където се компресира до високо налягане и температура и влиза в кондензатора, където се осъществява топлообмен между горещия газ и охлаждащата течност от отоплителната система.
Компресорът изисква електричество, за да работи, но коефициентът на трансформация (съотношението на консумирана и генерирана енергия) в съвременните системи е достатъчно висок, за да осигури тяхната ефективност.
В момента термопомпите се използват широко за отопление на помещения, главно в икономически развитите страни.
Екокоректна енергия
Геотермалната енергия се счита за екологична, което обикновено е вярно. На първо място, той използва възобновяем и практически неизчерпаем ресурс. Геотермалната енергия не изисква големи площи, за разлика от големите водноелектрически централи или вятърни паркове и не замърсява атмосферата, за разлика от въглеводородната енергия. Средно GeoPP заема 400 м2 за 1 GW генерирана електроенергия. Същата цифра за електроцентрала, работеща на въглища, например е 3600 m2. Екологичните предимства на GeoPPs включват и нисък разход на вода - 20 литра прясна вода на 1 kW, докато ТЕЦ и АЕЦ изискват около 1000 литра. Имайте предвид, че това са екологичните показатели на "средния" GeoPP.
Но все пак има отрицателни странични ефекти. Сред тях най-често се разграничават шум, термично замърсяване на атмосферата и химическо замърсяване - вода и почва, както и образуването на твърди отпадъци.
Основният източник на химическо замърсяване на околната среда е самата термална вода (с висока температура и минерализация), която често съдържа големи количества токсични съединения и поради това съществува проблем с изхвърлянето на отпадъчни води и опасни вещества.
Негативните ефекти на геотермалната енергия могат да бъдат проследени на няколко етапа, като се започне с сондажи на кладенци. Тук възникват същите опасности, както при пробиването на всякакви кладенци: разрушаване на почвата и растителната покривка, замърсяване на почвата и подпочвените води.
На етапа на работа на GeoPP проблемите със замърсяването на околната среда продължават. Термичните течности - вода и пара - обикновено съдържат въглероден диоксид (CO2), серен сулфид (H2S), амоняк (NH3), метан (CH4), готварска сол (NaCl), бор (B), арсен (As), живак (Hg ). Когато бъдат пуснати в околната среда, те се превръщат в източници на нейното замърсяване. Освен това агресивната химическа среда може да причини корозионни щети на структурите на GeoTPP.
В същото време емисиите на замърсители в GeoPP са средно по-ниски от тези в ТЕЦ. Например, емисиите на въглероден диоксид за всеки киловатчас генерирана електроенергия са до 380 g в GeoPPs, 1042 g - в ТЕЦ на въглища, 906 g - в мазут и 453 g - в ТЕЦ с газ.
Възниква въпросът: какво да правим с отпадъчните води? При ниска соленост може да се изхвърли в повърхностните води след охлаждане. Друг начин е да се инжектира обратно във водоносния хоризонт чрез инжекционен кладенец, който е предпочитан и се използва предимно днес.
Извличането на термална вода от водоносните хоризонти (както и изпомпването на обикновена вода) може да доведе до слягане и движение на почвата, други деформации на геоложки слоеве и микро земетресения. По правило вероятността от такива явления е ниска, въпреки че са регистрирани отделни случаи (например в GeoPP в Staufen im Breisgau, Германия).
Трябва да се подчертае, че по-голямата част от GeoPP се намират в относително слабо населени райони и в страни от Третия свят, където екологичните изисквания са по-малко строги, отколкото в развитите страни. В допълнение, в момента броят на GeoPP и капацитетът им са сравнително малки. С по-широко развитие на геотермалната енергия рисковете за околната среда могат да се увеличат и умножат.
Колко е енергията на Земята?
Инвестиционните разходи за изграждане на геотермални системи варират в много широки граници - от $ 200 до $ 5000 за 1 kW инсталирана мощност, тоест най-евтините варианти са сравними с разходите за изграждане на ТЕЦ. Те зависят на първо място от условията на поява на термални води, техния състав и дизайна на системата. Пробиване на големи дълбочини, създаване на затворена система с два кладенеца, необходимостта от пречистване на водата може да увеличи многократно разходите.
Например инвестициите в създаването на петротермална циркулационна система (PCS) се изчисляват на 1,6-4 хил. Долара за 1 kW инсталирана мощност, което надвишава разходите за изграждане на атомна електроцентрала и е съпоставимо с разходите за изграждане на вятър и слънчеви електроцентрали.
Очевидното икономическо предимство на GeoTPP е безплатен енергиен носител. За сравнение, в структурата на разходите на действаща ТЕЦ или АЕЦ горивото представлява 50-80% или дори повече, в зависимост от текущите цени на енергията. Оттук и друго предимство на геотермалната система: оперативните разходи са по-стабилни и предвидими, тъй като не зависят от външната конюнктура на цените на енергията. Като цяло експлоатационните разходи на геотермалната централа се оценяват на 2-10 цента (60 копейки - 3 рубли) за 1 kWh произведен капацитет.
Втората по големина (след енергията) (и много значима) разходна позиция е, като правило, заплатите на персонала на завода, които могат коренно да се различават в отделните държави и региони.
Средно разходите за 1 kWh геотермална енергия са сравними с тези за ТЕЦ (в руски условия - около 1 рубла / 1 kWh) и десет пъти по-високи от разходите за производство на електроенергия в водноелектрическите централи (5-10 копейки / 1 kWh).
Част от причината за високата цена се крие във факта, че за разлика от топлинните и хидравличните електроцентрали, GeoTPP има сравнително малък капацитет. Освен това е необходимо да се сравняват системи, разположени в същия регион и при подобни условия. Например в Камчатка, според експерти, 1 кВтч геотермална електроенергия струва 2-3 пъти по-евтино от електроенергията, произведена в местните топлоцентрали.
Индикаторите за икономическа ефективност на геотермалната система зависят например от това дали е необходимо да се изхвърля отпадъчната вода и по какви начини това се прави, дали е възможно комбинирано използване на ресурса. По този начин химичните елементи и съединения, извлечени от термалната вода, могат да осигурят допълнителен доход. Нека си припомним примера с Лардерело: там химическото производство беше основно, а използването на геотермална енергия първоначално беше спомагателно.
Геотермална енергия напред
Геотермалната енергия се развива малко по-различно от вятърната и слънчевата. Понастоящем това зависи в много по-голяма степен от естеството на самия ресурс, който се различава рязко по региони, а най-високите концентрации са обвързани с тесни зони на геотермални аномалии, свързани по правило с области на развитие на тектонски разломи и вулканизъм (виж "Наука и живот" № 9, 2013 г.).
В допълнение, геотермалната енергия е по-малко технологична в сравнение с вятъра и още повече със слънчевата енергия: системите на геотермалните станции са доста прости.
В общата структура на световното производство на електроенергия геотермалният компонент представлява по-малко от 1%, но в някои региони и държави делът му достига 25-30%. Поради връзката с геоложките условия значителна част от капацитета за геотермална енергия е съсредоточена в страните от третия свят, където се отличават три клъстера от най-голямото развитие на индустрията - островите в Югоизточна Азия, Централна Америка и Източна Африка. Първите два региона са включени в тихоокеанския „огнен пояс на Земята“, третият е обвързан с Източноафриканския разлом. Най-вероятно геотермалната енергия ще продължи да се развива в тези пояси. По-далечна перспектива е развитието на петротермална енергия, използваща топлината на земните слоеве, лежащи на дълбочина от няколко километра. Това е почти повсеместен ресурс, но добивът му изисква високи разходи; следователно петротермалната енергия се развива предимно в най-икономически и технологично мощните страни.
Като цяло, като се има предвид повсеместното разпределение на геотермалните ресурси и приемливото ниво на екологична безопасност, има основания да се смята, че геотермалната енергия има добри перспективи за развитие. Особено с нарастващата заплаха от недостиг на традиционни енергийни източници и повишаване на цените за тях.
От Камчатка до Кавказ
В Русия развитието на геотермалната енергия има доста дълга история и на редица позиции сме сред световните лидери, въпреки че делът на геотермалната енергия в общия енергиен баланс на огромна държава все още е незначителен.
Два региона - Камчатка и Северен Кавказ - са се превърнали в пионери и центрове за развитие на геотермалната енергия в Русия и ако в първия случай говорим предимно за електроенергетиката, то във втория - за използването на топлинна енергия на термална вода.
В Северен Кавказ - в Краснодарския край, Чечения, Дагестан - топлината на термалните води за енергийни цели се използва още преди Великата отечествена война. През 80-те и 90-те години развитието на геотермалната енергия в региона по очевидни причини спря и все още не е излязло от състояние на стагнация. Независимо от това, геотермалното водоснабдяване в Северен Кавказ осигурява топлина на около 500 хиляди души, а например град Лабинск в Краснодарския край с население от 60 хиляди души се отоплява напълно от геотермални води.
В Камчатка историята на геотермалната енергия е свързана предимно с изграждането на геотермални електроцентрали. Първата от тях, все още експлоатираща станциите Pauzhetskaya и Paratunskaya, са построени през 1965-1967 г., докато Paratunskaya GeoPP с мощност от 600 kW става първата станция в света с двоичен цикъл. Това е разработката на съветските учени С. С. Кутателадзе и А. М. Розенфелд от Института по термофизика на Сибирския клон на Руската академия на науките, които през 1965 г. получават авторски сертификат за извличане на електричество от вода с температура 70 ° C. По-късно тази технология се превърна в прототип за повече от 400 двоични GeoPP в света.
Капацитетът на Pauzhetskaya GeoPP, пуснат в експлоатация през 1966 г., първоначално беше 5 MW и впоследствие се увеличи до 12 MW. В момента на станцията се изгражда двоичен блок, който ще увеличи капацитета си с още 2,5 MW.
Развитието на геотермалната енергия в СССР и Русия беше затруднено от наличието на традиционни енергийни източници - нефт, газ, въглища, но така и не спря. Към момента най-големите геотермални енергийни съоръжения са ВЕЦ Верхне-Мутновска с общ капацитет от 12 MW енергоблоци, въведени в експлоатация през 1999 г., и Mutnovskaya GeoPP с мощност 50 MW (2002 г.).
Mutnovskaya и Verkhne-Mutnovskaya GeoPPs са уникални обекти не само за Русия, но и в глобален мащаб. Станциите са разположени в подножието на вулкана Мутновски, на надморска височина от 800 метра и работят в екстремни климатични условия, където е зимата 9-10 месеца в годината. Оборудването на Mutnovsky GeoPPs, понастоящем едно от най-модерните в света, е напълно създадено в местни предприятия за енергетика.
В момента делът на заводите в Мутновски в общата структура на енергийното потребление на енергийния център на Централна Камчатка е 40%. През следващите години се планира увеличаване на капацитета.
Отделно трябва да се каже за руските петротермални разработки. Все още нямаме големи DSP, но има модерни технологии за сондиране на големи дълбочини (около 10 км), които също нямат аналози в света. По-нататъшното им развитие ще позволи драстично да намали разходите за създаване на петротермални системи. Разработчиците на тези технологии и проекти са Н. А. Гнатус, М. Д. Хуторской (Геологически институт, РАН), А. С. Некрасов (Институт за икономическо прогнозиране, РАН) и специалисти от Калужката турбинна фабрика. В момента проектът за петротермална циркулационна система в Русия е в експериментален етап.
В Русия има перспективи за геотермална енергия, макар и относително отдалечени: в момента потенциалът е доста голям и позициите на традиционната енергетика са силни. В същото време в редица отдалечени региони на страната използването на геотермална енергия е икономически изгодно и се търси дори и сега. Това са територии с висок геоенергиен потенциал (Чукотка, Камчатка, Курилес - руската част на тихоокеанския „огнен пояс на Земята“, планините на Южен Сибир и Кавказ) и същевременно отдалечени и откъснати от централизираното енергийно снабдяване.
Вероятно през следващите десетилетия геотермалната енергия у нас ще се развива именно в такива региони.
Възобновяеми източници
Тъй като населението на нашата планета нараства непрекъснато, ние се нуждаем от все повече и повече енергия за подкрепа на населението. Енергията, съдържаща се в земните недра, може да бъде много различна. Например има възобновяеми източници: вятърна, слънчева и водна енергия. Те са екологични и затова можете да ги използвате, без да се страхувате да навредят на околната среда.
Енергия на водата
Този метод се използва от много векове. Днес са построени огромен брой язовири, резервоари, в които водата се използва за производство на електричество. Същността на този механизъм е проста: под въздействието на потока на реката колелата на турбините се въртят, съответно енергията на водата се превръща в електрическа енергия.
Днес има голям брой водноелектрически централи, които преобразуват енергията на водния поток в електричество. Особеността на този метод е, че хидроенергийните ресурси се обновяват, съответно такива конструкции имат ниска цена. Ето защо, въпреки факта, че строителството на водноелектрически централи продължава от доста време и самият процес е много скъп, въпреки това тези структури значително превъзхождат енергоемките отрасли.
Енергията на слънцето: модерна и устойчива на бъдещето
Слънчевата енергия се получава чрез слънчеви панели, но съвременните технологии позволяват използването на нови методи за това. Най-голямата слънчева електроцентрала в света е система, построена в пустинята в Калифорния. Изцяло захранва 2000 къщи. Дизайнът работи по следния начин: слънчевите лъчи се отразяват от огледалата, които се изпращат към централния котел с вода. Кипи и се превръща в пара, която задвижва турбината. Тя от своя страна е свързана с електрически генератор. Вятърът може да се използва и като енергия, която Земята ни дава. Вятърът развява платната, върти мелниците. И сега той може да се използва за създаване на устройства, които ще генерират електрическа енергия. Чрез въртене на лопатките на вятърната мелница тя задвижва вала на турбината, който от своя страна е свързан с електрически генератор.
Приложения
Експлоатацията на геотермална енергия датира от 19 век. Първият беше опитът на италианци, живеещи в провинция Тоскана, които използваха топла вода от източници за отопление. С нейна помощ са работили нови сондажни сондажи за кладенци.
Тосканската вода е богата на бор и когато се изпари и се превърне в борна киселина, котлите работят върху топлината на собствените си води. В началото на 20-ти век (1904 г.) тосканците отиват по-далеч и пускат парна електроцентрала. Примерът с италианците се превърна във важен опит за САЩ, Япония, Исландия.
Земеделие и градинарство
Геотермалната енергия се използва в селското стопанство, здравеопазването и домакинствата в 80 страни по света.
Първото нещо, за което е използвана и се използва термалната вода, е отоплението на оранжерии и оранжерии, което прави възможно събирането на зеленчуци, плодове и цветя дори през зимата. Топлата вода също беше полезна за поливане.
Отглеждането на култури в хидропоника се счита за обещаваща посока за земеделските производители.Някои рибовъдни стопанства използват затоплена вода в изкуствени резервоари, за да размножават малки и риби.
Съветваме ви да прочетете: Процедура за изхвърляне на лабораторни химически реактиви
Тези технологии са често срещани в Израел, Кения, Гърция, Мексико.
Промишленост и жилищно-комунални услуги
Преди повече от век горещата термална пара вече е била основата за генериране на електричество. Оттогава тя обслужва промишлеността и комуналните услуги.
В Исландия 80% от жилищата се отопляват с термална вода.
Разработени са три схеми за производство на електроенергия:
- Права линия, използваща водна пара. Най-простото: използва се там, където има директен достъп до геотермални пари.
- Косвен, не използва пара, а вода. Той се подава към изпарителя, превръща се в пара по технически метод и се изпраща към турбинния генератор.
Водата се нуждае от допълнително пречистване, тъй като съдържа агресивни съединения, които могат да разрушат работещите механизми. Отпадъчната, но все още не охладена пара е подходяща за отоплителни нужди.
- Смесен (двоичен). Водата замества горивото, което загрява друга течност с по-висок топлообмен. Тя задвижва турбината.
Двоичната система използва турбина, която се активира от енергията на нагрятата вода.
Хидротермалната енергия се използва от САЩ, Русия, Япония, Нова Зеландия, Турция и други страни.
Геотермални отоплителни системи за дома
Топлоносител, нагрят до +50 - 600C, е подходящ за отопление на жилища, геотермалната енергия отговаря на това изискване. Градовете с население от няколко десетки хиляди души могат да бъдат отоплявани от топлината на земните недра. Като пример: отоплението на град Лабинск, Краснодарска територия, работи на естествено сухоземно гориво.
Схема на геотермална система за отопление на къща
Няма нужда да губите време и енергия за отопление на вода и изграждане на котелно помещение. Охлаждащата течност се взема директно от източника на гейзер. Същата вода е подходяща и за водоснабдяване с топла вода. В първия и втория случай той преминава през необходимото предварително техническо и химическо почистване.
Получената енергия струва два до три пъти по-евтино. Появиха се инсталации за частни къщи. Те са по-скъпи от традиционните котли за гориво, но в процеса на експлоатация те оправдават разходите.
Предимствата и недостатъците на използването на геотермална енергия за отопление на дома.
Вътрешна енергия на Земята
Появи се в резултат на няколко процеса, основните от които са акреция и радиоактивност. Според учените формирането на Земята и нейната маса се е състояло в продължение на няколко милиона години и това се е случило поради формирането на планетезимали. Те се залепиха заедно, съответно масата на Земята ставаше все повече и повече. След като нашата планета започна да има съвременна маса, но все още беше лишена от атмосфера, върху нея безпрепятствено паднаха метеорни и астероидни тела. Този процес се нарича акреция и той доведе до освобождаването на значителна гравитационна енергия. И колкото по-големи тела паднаха на планетата, толкова по-голям обем енергия, съдържащ се в недрата на Земята, беше освободен.
Тази гравитационна диференциация доведе до факта, че веществата започнаха да се разслояват: тежки вещества просто се удавиха, а леките и летливите се изплуваха нагоре. Диференциацията се отрази и на допълнителното освобождаване на гравитационната енергия.
Почти всички основни физични свойства на земната материя зависят от температурата. В зависимост от температурата налягането се променя, при което веществото преминава от твърдо в разтопено състояние. Когато температурата се промени, вискозитетът, електропроводимостта и магнитните свойства на скалите, които изграждат Земята, се променят. За да си представим какво се случва вътре в Земята, определено трябва да знаем нейното топлинно състояние. Все още нямаме възможност директно да измерваме температурите на която и да е дълбочина на Земята. Само първите няколко километра от земната кора са достъпни за нашите измервания.Но можем да определим вътрешната температура на Земята косвено, въз основа на данни за топлинния поток на Земята.
Невъзможността за пряка проверка е, разбира се, много голяма трудност в много науки за земята. Независимо от това, успешното развитие на наблюденията и теориите постепенно приближава нашите знания до истината.
Съвременна наука за термичното състояние и историята на Земята - геотермия Е млада наука. Първото проучване на геотермиката се появява едва в средата на миналия век. Уилям Томсън (лорд Келвин), тогава все още много млад учен, физик, посветил дисертацията си на определянето на възрастта на Земята въз основа на изследването на разпределението и движението на топлината вътре в планетата. Келвин смята, че вътрешната температура на Земята трябва да намалява с течение на времето поради образуването и втвърдяването на планетата от разтопена материя.
Чрез дефиниране термичен градиент - скоростта на нарастване на температурата с дълбочина - в мини и сондажи на различни дълбочини, Келвин стигна до заключението, че от тези данни е възможно да се предположи колко дълго трябва да се охлади Земята и следователно да се определи възрастта на Земята . Според оценката на Келвин температурата в най-близките дълбочини под повърхността се увеличава с 20-40 ° C на всеки хиляда метра дълбочина. Оказа се, че Земята се е охладила до сегашното си състояние само за няколко десетки милиона години. Но това по никакъв начин не е в съгласие с други данни, например с данни за продължителността на много известни геоложки епохи. Дебатът по този въпрос продължи половин век и постави Келвин в опозиция на такива видни еволюционисти като Чарлз Дарвин и Томас Хъксли.
Келвин основава заключенията си на идеята, че Земята първоначално е била в разтопено състояние и постепенно се охлажда. Тази хипотеза доминира от десетилетия. В края на 20 век обаче са направени открития, които коренно променят разбирането за същността на дълбокия топлинен поток на Земята и нейната топлинна история. Открита е радиоактивност, започнаха проучвания на процесите на топлоотделяне по време на радиоактивното разпадане на някои изотопи, направени бяха заключения, че скалите, съставляващи земната кора, съдържат значително количество радиоактивни изотопи.
Директните измервания на топлинния поток на Земята започват сравнително наскоро: първо на континентите - през 1939 г. в дълбоки кладенци в Южна Африка, в дъното на океаните по-късно - от 1954 г., в Атлантическия океан. У нас за първи път топлинният поток беше измерен в дълбоки кладенци в Сочи и Мацеста. През последните години натрупването на експериментално получени данни за топлинните потоци протича доста бързо.
Защо се прави това? И все още ли са необходими нови и нови измерения? Да, много необходими. Сравнението на измерванията на дълбокия топлинен поток, извършени в различни точки на планетата, показва, че загубата на енергия през различни части на повърхността на планетата се случва по различни начини. Това говори за хетерогенността на кората и мантията, дава възможност да се прецени естеството на много процеси, протичащи на различни дълбочини, недостъпни за очите ни под земната повърхност, и дава ключ за изучаване на механизма на развитието на планетата и нейната вътрешна енергия .
Колко топлина губи Земята поради топлинния поток от недрата? Оказва се, че средно тази стойност е малка - около 0,06 вата на квадратен метър повърхност или около 30 трилиона вата над цялата планета. Земята получава енергия от Слънцето около 4 хиляди пъти повече. И, разбира се, именно слънчевата топлина играе основна роля за установяване на температурата на земната повърхност.
Топлината, отделяна от планета през повърхност с размерите на футболно игрище, е приблизително равна на топлината, която могат да произведат триста ватови крушки. Такъв енергиен поток изглежда незначителен, но той излъчва от цялата повърхност на Земята и постоянно! Мощността на целия топлинен поток, идващ от недрата на планетата, е около 30 пъти по-голяма от мощността на всички съвременни електроцентрали в света.
Измерване на дълбочина топлинен поток на Земята процесът не е лесен и отнема много време. Чрез твърдата земна кора топлината се провежда на повърхността проводимо, т.е. чрез разпространението на топлинни вибрации. Следователно количеството преминаваща топлина е равно на продукта температурен градиент (скоростта на нарастване на температурата с дълбочина) върху топлопроводимостта. За да се определи топлинният поток, е наложително да се знаят тези две величини. Градиентът на температурата се измерва с чувствителни устройства - сензори (термистори) в мини или специално пробити кладенци, на дълбочина от няколко десетки до няколкостотин метра. Топлопроводимостта на скалите се определя чрез изследване на проби в лаборатории.
Измерване топлината тече по дъното на океаните свързани със значителни трудности: работата трябва да се извършва под вода на значителни дълбочини. Той обаче има и своите предимства: няма нужда да се пробиват кладенци на дъното на океаните, тъй като утайките обикновено са доста меки и дългата цилиндрична сонда, използвана за измерване на температурата, лесно потъва на няколко метра в меки утайки.
Тези, които се занимават с геотермия, наистина се нуждаят карта на топлинния поток за цялата повърхност на планетата. Точките, в които вече са извършени измерванията на топлинния поток, са изключително неравномерно разпределени по повърхността на Земята. В моретата и океаните измерванията са направени два пъти повече, отколкото на сушата. Северна Америка, Европа и Австралия, океаните в средните ширини са проучени доста пълно. А в други части на земната повърхност измерванията все още са малко или изобщо не са. Независимо от това, настоящият обем от данни за топлинния поток на Земята вече дава възможност за изграждане на обобщени, но доста надеждни карти.
Отделянето на топлина от недрата на Земята към повърхността е неравномерно. В някои райони Земята отделя повече топлина от средната за света, в други отдадената топлина е много по-малка. "Студени петна" се срещат в Източна Европа (Източноевропейска платформа), Канада (Канадски щит), Северна Африка, Австралия, Южна Америка, дълбоководни басейни на Тихия, Индийския и Атлантическия океан. "Топли" и "горещи" точки - зони с повишен топлинен поток - се срещат в регионите на Калифорния, Алпийска Европа, Исландия, Червено море, Източното Тихоокеанско издигане и подводните хребети на средния диапазон на Атлантическия и Индийския океан.
Атомна енергия
Използването на енергията на земята може да се случи по различни начини. Например при изграждането на атомни електроцентрали, когато се отделя топлинна енергия поради разпадането на най-малките частици от материята на атомите. Основното гориво е уранът, който се съдържа в земната кора. Мнозина смятат, че този конкретен метод за получаване на енергия е най-обещаващият, но прилагането му е изпълнено с редица проблеми. Първо, уранът излъчва радиация, която убива всички живи организми. Освен това, ако това вещество навлезе в почвата или атмосферата, тогава ще възникне истинско бедствие, причинено от човека. Все още изпитваме тъжните последици от аварията в атомната електроцентрала в Чернобил. Опасността се крие във факта, че радиоактивните отпадъци могат да застрашават всички живи същества за много, много дълго време, цели хилядолетия.
Първа геотермална електроцентрала
Всички сме свикнали с факта, че преди много години енергията се извличаше от природни ресурси. И така беше, но дори преди това една от първите електроцентрали беше геотермална. Като цяло това е много логично, тъй като техниката работи върху тегленето на пара и използването на пара е по-правилното решение. И всъщност единственият за онова време, без да се брои изгарянето на дърва и въглища.
Още през 1817 г. граф Франсоа дьо Лардерел разработва технология за събиране на естествена пара, която е полезна през ХХ век, когато търсенето на геотермални електроцентрали става много голямо.
Първата действително работеща станция е построена в италианския град Лардерело през 1904 година. Вярно е, че е по-скоро прототип, тъй като може да захранва само 4 крушки, но е работил. Шест години по-късно, през 1910 г., в същия град е построена наистина работеща станция, която може да произвежда енергия, достатъчна за промишлена употреба.
Дори на такива живописни места може да има геотермални електроцентрали.
Експериментални генератори са построени на много места, но Италия е тази, която държи водеща роля до 1958 г. и е единственият индустриален производител на геотермална енергия в света.
Лидерството трябваше да бъде предадено, след като централата Wairakei беше пусната в експлоатация в Нова Зеландия. Това беше първата косвена геотермална електроцентрала. Няколко години по-късно подобни съоръжения се откриват и в други страни, включително САЩ с източници в Калифорния.
Първата геотермална електроцентрала от индиректен тип е построена в СССР през 1967 година. По това време този метод за получаване на енергия започва активно да се развива по целия свят. Особено на места като Аляска, Филипините и Индонезия, които все още са сред лидерите в енергията, произведена по този начин.
Ново време - нови идеи
Разбира се, хората не спират дотук и всяка година се правят все повече опити за намиране на нови начини за получаване на енергия. Ако енергията на топлината на земята се получава съвсем просто, тогава някои методи не са толкова прости. Например като източник на енергия е напълно възможно да се използва биологичен газ, който се получава от гниещи отпадъци. Може да се използва за отопление на дома и отопление на водата.
Все по-често се строят приливни електроцентрали, когато през устията на резервоари се монтират язовири и турбини, които се задвижват съответно от приливи и отливи, се получава електричество.
Изгарянето на боклука, ние получаваме енергия
Друг метод, който вече се използва в Япония, е създаването на инсинератори. Днес те се изграждат в Англия, Италия, Дания, Германия, Франция, Холандия и САЩ, но само в Япония тези предприятия започват да се използват не само по предназначение, но и за производство на електроенергия. Местните фабрики изгарят 2/3 от всички отпадъци, докато фабриките са оборудвани с парни турбини. Съответно те доставят топлина и електричество в околността. Освен това по отношение на разходите е много по-изгодно да се изгради такова предприятие, отколкото да се изгради когенерация.
Перспективата за използване на топлината на Земята, където са концентрирани вулкани, изглежда по-примамлива. В този случай няма да е необходимо да пробивате Земята твърде дълбоко, защото вече на дълбочина 300-500 метра температурата ще бъде най-малко два пъти точката на кипене на водата.
Съществува и такъв метод за производство на електричество като водородна енергия. Водородът - най-простият и лек химичен елемент - може да се счита за идеално гориво, защото той е там, където има вода. Ако изгорите водород, можете да получите вода, която се разлага на кислород и водород. Самият водороден пламък е безвреден, тоест няма да има вреда за околната среда. Особеността на този елемент е, че той има висока калоричност.
Какво предстои?
Разбира се, енергията на магнитното поле на Земята или тази, която се получава в атомните електроцентрали, не може напълно да задоволи всички нужди на човечеството, които нарастват всяка година. Експертите обаче казват, че няма причини за притеснения, тъй като горивните ресурси на планетата все още са достатъчни. Освен това се използват все повече нови източници, екологични и възобновяеми.
Проблемът със замърсяването на околната среда остава и той нараства катастрофално. Количеството вредни емисии излиза извън мащаба, съответно въздухът, който дишаме, е вреден, водата има опасни примеси и почвата постепенно се изчерпва. Ето защо е толкова важно своевременно да се ангажираме с изучаването на такъв феномен като енергията в недрата на Земята, за да търсим начини за намаляване на търсенето на изкопаеми горива и по-активно използване на неконвенционални енергийни източници.
Ограничени ресурси от изкопаеми енергийни суровини
Търсенето на органични енергийни суровини е голямо в индустриално развитите и развиващите се страни (САЩ, Япония, щатите на обединена Европа, Китай, Индия и др.). В същото време собствените им въглеводородни ресурси в тези страни са или недостатъчни, или запазени, а държава, например САЩ, купува енергийни суровини в чужбина или разработва находища в други страни.
В Русия, една от най-богатите държави по отношение на енергийните ресурси, икономическите нужди от енергия все още се задоволяват от възможностите за използване на природните ресурси. Извличането на изкопаеми въглеводороди от недрата обаче протича с много бързи темпове. Ако през 1940-1960-те. Основните райони за производство на петрол са "Втори Баку" в Поволжието и Урал, а след това, започвайки от 70-те години на миналия век и до наши дни, такъв район е Западен Сибир. Но и тук се наблюдава значително намаляване на производството на изкопаеми въглеводороди. Ерата на "сухия" сеномански газ отминава. Предишният етап на екстензивно развитие на производството на природен газ приключи. Добивът му от такива гигантски находища като Medvezhye, Urengoyskoye и Yamburgskoye възлиза съответно на 84, 65 и 50%. Делът на петролните запаси, благоприятни за развитие, също намалява с времето.
Поради активното потребление на въглеводородни горива, сушевите запаси от нефт и природен газ са значително намалени. Сега основните им резерви са концентрирани върху континенталния шелф. И въпреки че ресурсната база на петролната и газовата промишленост все още е достатъчна за добива на нефт и газ в Русия в необходимите обеми, в близко бъдеще тя ще бъде осигурена във все по-голяма степен чрез разработването на находища с труден добив и геоложки условия. Разходите за производство на въглеводородни суровини ще продължат да растат.
Повечето от невъзобновяемите ресурси, извлечени от недрата, се използват като гориво за електроцентрали. На първо място, това е природният газ, делът на който в структурата на горивото е 64%.
В Русия 70% от електроенергията се генерира в ТЕЦ. Енергийните предприятия в страната изгарят около 500 милиона тона горивен еквивалент годишно. т. за да се генерира електричество и топлина, докато за производството на топлина, въглеводородното гориво се консумира 3-4 пъти повече, отколкото за производството на електроенергия.
Количеството топлина, получено от изгарянето на тези обеми въглеводородни суровини, е еквивалентно на използването на стотици тонове ядрено гориво - разликата е огромна. Ядрената енергетика обаче изисква екологична безопасност (за да се изключи повторното възникване на Чернобил) и нейната защита от възможни терористични атаки, както и прилагането на безопасно и скъпо извеждане от експлоатация на остарели и остарели блокове на АЕЦ. Доказаните възстановими запаси от уран в света са около 3 милиона 400 хиляди тона. За целия предходен период (до 2007 г.) са добити около 2 милиона тона.
