Geotermisk energi
Redan från namnet är det tydligt att det representerar värmen i jordens inre. Under jordskorpan finns ett lager av magma, som är en eldig flytande silikatsmält. Enligt forskningsdata är energipotentialen för denna värme mycket högre än energin i världens naturgasreserver samt olja. Magma - lava kommer till ytan. Dessutom observeras den största aktiviteten i de lager av jorden på vilka gränserna för tektoniska plattor är belägna, liksom där jordskorpan kännetecknas av tunnhet. Jordens geotermiska energi erhålls på följande sätt: lavan och planetens vattenresurser kommer i kontakt, varigenom vattnet börjar värmas upp kraftigt. Detta leder till en geysers utbrott, bildandet av så kallade heta sjöar och undervattensströmmar. Det är just de naturfenomenen, vars egenskaper aktivt används som en outtömlig energikälla.
Petrotermisk energi
För tillfället används värmen från jordens inre i stor utsträckning i världen, och detta är främst energin i grunda brunnar - upp till 1 km. För att tillhandahålla el-, värme- eller varmvattenförsörjning installeras borrhålsvärmeväxlare som arbetar på vätskor med låg kokpunkt (till exempel freon).
Numera är användningen av en borrhålsvärmeväxlare det mest rationella sättet att producera värme. Det ser ut så här: kylvätskan cirkulerar i en sluten slinga. Den uppvärmda reser sig längs ett koncentriskt sänkt rör och avger värmen, varefter den kyls pumpas in i höljet med hjälp av en pump.
Användningen av energin i jordens inre bygger på ett naturfenomen - när den närmar sig jordens kärna stiger temperaturen i jordskorpan och manteln. På en nivå av 2-3 km från planetens yta når den mer än 100 ° С och ökar i genomsnitt med 20 ° С för varje efterföljande kilometer. På ett djup av 100 km når temperaturen 1300-1500 ºС.
Konstgjorda geotermiska källor
Energin i jordens tarmar måste användas klokt. Det finns till exempel en idé att skapa underjordiska pannor. För att göra detta måste du borra två brunnar med tillräckligt djup som kommer att anslutas längst ner. Det visar sig att det i nästan alla hörn av landet är möjligt att erhålla geotermisk energi industriellt: kallt vatten kommer att pumpas in i reservoaren genom en brunn och varmvatten eller ånga kommer att extraheras genom den andra. Konstgjorda värmekällor är fördelaktiga och rationella om den resulterande värmen ger mer energi. Ånga kan ledas till turbingeneratorer som genererar el.
Naturligtvis är den valda värmen bara en bråkdel av det som finns tillgängligt i de totala reserverna. Men man bör komma ihåg att den djupa värmen ständigt kommer att fyllas på på grund av processerna med radioaktivt förfall, komprimering av stenar, stratifiering av tarmarna. Enligt experter ackumulerar jordskorpan värme, vars totala mängd är 5000 gånger större än värmevärdet av alla jordens fossila resurser som helhet. Det visar sig att driftstiden för sådana artificiellt skapade geotermiska stationer kan vara obegränsad.
Metoder för att samla in jordens energiresurser
Idag finns det tre huvudmetoder för skörd av geotermisk energi: torr ånga, hett vatten och binärcykel. Den torra ångprocessen roterar kraftgeneratorernas turbindrivningar direkt. Varmt vatten kommer in från botten upp och sprutas sedan in i tanken för att skapa ånga för att driva turbinerna.Dessa två metoder är de vanligaste och genererar hundratals megawatt el i USA, Island, Europa, Ryssland och andra länder. Men platsen är begränsad, eftersom dessa fabriker endast fungerar i tektoniska områden där det är lättare att komma åt uppvärmt vatten.
Med den binära cykeltekniken extraheras varmt (inte nödvändigtvis varmt) vatten till ytan och kombineras med butan eller pentan, som har låg kokpunkt. Denna vätska pumpas genom en värmeväxlare där den förångas och skickas genom en turbin innan den återcirkuleras till systemet. Binärcykelteknologi ger tiotals megawatt el i USA: Kalifornien, Nevada och Hawaiiöarna.
Principen för att erhålla energi
Nackdelar med att få geotermisk energi
På nyttighetsnivå är geotermiska kraftverk dyra att bygga och driva. Att hitta en lämplig plats kräver dyra brunnundersökningar utan garanti för att träffa en produktiv underjordisk hot spot. Analytiker förväntar sig dock att denna kapacitet nästan kommer att fördubblas under de kommande sex åren.
Dessutom ligger områden med hög temperatur av den underjordiska källan i områden med aktiva geologiska vulkaner. Dessa "hot spots" har bildats vid gränserna för tektoniska plattor på platser där skorpan är ganska tunn. Stillahavsområdet kallas ofta eldringen för många vulkaner med många hotspots, inklusive Alaska, Kalifornien och Oregon. Nevada har hundratals hotspots som täcker större delen av norra USA.
Det finns också andra seismiskt aktiva regioner. Jordbävningar och magmarörelse gör att vatten kan cirkulera. På vissa ställen stiger vatten upp till ytan och naturliga varma källor och gejsrar förekommer, till exempel i Kamchatka. Vattnet i gejserna i Kamchatka når 95 ° C.
Ett av problemen med öppna geysersystem är utsläpp av vissa luftföroreningar. Vätesulfid är en giftig gas med en mycket igenkännbar "ruttna ägg" -lukt - en liten mängd arsenik och mineraler som frigörs med ånga. Salt kan också utgöra ett miljöproblem.
I geotermiska kraftverk till havs ackumuleras en betydande mängd störande salt i rören. I slutna system finns inga utsläpp och all vätska som förts upp till ytan returneras.
Energiresursens ekonomiska potential
Hot spots är inte de enda platserna där man kan hitta geotermisk energi. Det finns en konstant tillförsel av användbar värme för direktuppvärmning var som helst från 4 meter till flera kilometer under ytan på nästan var som helst på jorden. Även mark i din egen trädgård eller lokala skola har den ekonomiska potentialen i form av värme som ska pumpas in i ditt hem eller andra byggnader.
Dessutom finns det en enorm mängd termisk energi i torra bergformationer mycket djupt under ytan (4-10 km).
Användningen av ny teknik kan utvidga geotermiska system, där människor kan använda denna värme för att generera elektricitet i mycket större skala än konventionell teknik. De första demonstrationsprojekten av denna princip om elproduktion visades i USA och Australien redan 2013.
Om geotermiska resursers fulla ekonomiska potential kan realiseras, kommer detta att utgöra en enorm energikälla för produktionsanläggningar. Forskare föreslår att konventionella geotermiska källor har en potential på 38 000 MW, vilket kan producera 380 miljoner MW el per år.
Heta torra stenar förekommer på 5 till 8 km djup överallt under jord och på grundare djup på vissa platser.Tillgång till dessa resurser innebär införande av kallt vatten som cirkulerar genom de heta stenarna och avlägsnande av uppvärmt vatten. Det finns för närvarande ingen kommersiell applikation för denna teknik. Befintlig teknik tillåter ännu inte återvinning av termisk energi direkt från magma, mycket djupt, men detta är den mest kraftfulla resursen för geotermisk energi.
Med kombinationen av energiresurser och dess konsistens kan geotermisk energi spela en oföränderlig roll som ett renare och mer hållbart energisystem.
Källfunktioner
Källor som ger geotermisk energi är nästan omöjliga att använda i sin helhet. De finns i mer än 60 länder i världen, med majoriteten av landvulkaner i Stilla vulkaniska eldringen. Men i praktiken visar det sig att geotermiska källor i olika regioner i världen är helt olika i sina egenskaper, nämligen medeltemperatur, mineralisering, gaskomposition, surhet och så vidare.
Gejsrar är energikällor på jorden, vars särdrag är att de spruter kokande vatten med jämna mellanrum. Efter att utbrottet har inträffat blir poolen vattenfri, i botten kan du se en kanal som går djupt ner i marken. Gejsrar används som energikällor i regioner som Kamchatka, Island, Nya Zeeland och Nordamerika, och ensamma gejsrar finns i flera andra områden.
Industri och bostäder och kommunala tjänster
I november 2014 började världens största geotermiska kraftverk vid den tiden arbeta i Kenya. Det näst största ligger på Island - det här är Hellisheid, som tar värme från källor nära vulkanen Hengiedl.
Andra länder som använder geotermisk energi i industriell skala: USA, Filippinerna, Ryssland, Japan, Costa Rica, Turkiet, Nya Zeeland, etc.
Det finns fyra huvudscheman för energiproduktion på GeoTPP:
- rak, när ånga leds genom rör till turbiner anslutna till kraftgeneratorer;
- indirekt, liknar den föregående i allt, förutom att ånga rengörs från gaser före rörledningen;
- binär - inte vatten eller ånga används som arbetsvärme, utan en annan vätska med låg kokpunkt;
- blandad - liknar rak linje, men efter kondens avlägsnas olösta gaser från vattnet.
År 2009 nådde ett forskargrupp som letade efter utnyttjbara geotermiska resurser smält magma bara 2,1 km djupt. Sådant fall i magma är mycket sällsynt, detta är bara det andra kända fallet (det föregående inträffade på Hawaii 2007).
Även om röret kopplat till magma aldrig har anslutits till det närliggande Krafla Geotermiska kraftverket, har forskare fått mycket lovande resultat. Fram till nu tog alla driftstationer värme indirekt, från jordens stenar eller från underjordiska vatten.
Varifrån kommer energin?
Okyld magma ligger mycket nära jordytan. Gaser och ångor frigörs från den, som stiger och passerar längs sprickorna. Blandning med grundvatten orsakar uppvärmning, de förvandlas själva till varmt vatten där många ämnen löses upp. Sådant vatten släpps ut på jordens yta i form av olika geotermiska källor: varma källor, mineralkällor, gejsrar och så vidare. Enligt forskare är jordens hettarmar grottor eller kammare som är förbundna med passager, sprickor och kanaler. De är bara fyllda med grundvatten och magmacenter ligger mycket nära dem. På detta sätt bildas jordens termiska energi på ett naturligt sätt.
Hydrotermisk energi
Vatten som cirkulerar på stora djup värms upp till betydande värden. I seismiskt aktiva områden stiger den upp till ytan längs sprickor i jordskorpan. I lugna områden kan den tas bort med brunnar.
Driftsprincipen är densamma: uppvärmt vatten stiger upp i brunnen, avger värme och återvänder ner det andra röret. Cykeln är praktiskt taget oändlig och förnyas så länge värmen förblir i jordens inre.
I vissa seismiskt aktiva regioner ligger heta vatten så nära ytan att du först kan se hur geotermisk energi fungerar. Ett foto av närheten av vulkanen Krafla (Island) visar gejsrar som överför ånga till det geotermiska kraftverket som arbetar där.
Jordens elektriska fält
Det finns en annan alternativ energikälla i naturen, som kännetecknas av förnybarhet, miljövänlighet och användarvänlighet. Det är sant att hittills den här källan bara studeras och inte tillämpas i praktiken. Så jordens potentiella energi är dold i sitt elektriska fält. Energi kan erhållas på detta sätt genom att studera de grundläggande lagarna för elektrostatik och egenskaperna hos jordens elektriska fält. I själva verket är vår planet ur en elektrisk synvinkel en sfärisk kondensator laddad upp till 300 000 volt. Dess inre sfär har en negativ laddning, och den yttre, jonosfären, är positiv. Jordens atmosfär är en isolator. Genom det finns ett konstant flöde av joniska och konvektiva strömmar, som når en kraft på många tusen ampere. Dock minskar inte potentialskillnaden mellan plattorna i detta fall.
Detta antyder att det finns en generator i naturen, vars roll är att ständigt fylla på läckage av laddningar från kondensatorplattorna. Rollen för en sådan generator spelas av jordens magnetfält, som roterar med vår planet i solvindens flöde. Energin i jordens magnetfält kan erhållas bara genom att ansluta en energikonsument till denna generator. För att göra detta måste du utföra en pålitlig jordningsinstallation.
Jordens värme
(För slutet. För början, se Vetenskap och liv, nr 9, 2013)
Samlare för uppsamling av termiskt borvatten i Larderello (Italien), första hälften av 1800-talet.
Motorn och växelriktaren som användes i Larderello 1904 i det första experimentet för att producera geotermisk el.
Schematisk bild av driften av ett värmekraftverk.
Principen för drift av GeoPP på torr ånga. Geotermisk ånga från en produktionsbrunn förs direkt genom en ångturbin. Det enklaste av de befintliga scheman för GeoPP-drift
Principen för drift av en GeoPP med en indirekt krets. Varmt underjordiskt vatten från en produktionsbrunn pumpas in i en förångare och den resulterande ångan tillförs en turbin.
Principen för drift av en binär GeoPP. Varmt termiskt vatten samverkar med en annan vätska som fungerar som en arbetsvätska och har en lägre kokpunkt.
Schemat för det petrotermiska systemet. Systemet är baserat på användningen av en temperaturgradient mellan jordytan och dess undergrund, där temperaturen är högre.
Schematisk bild av ett kylskåp och en värmepump: 1 - kondensor; 2 - gasreglage (tryckregulator); 3 - förångare; 4 - kompressor.
Mutnovskaya GeoPP i Kamchatka. I slutet av 2011 var stationens installerade kapacitet 50 MW, men man planerar att öka den till 80 MW. Foto av Tatiana Korobkova (forskningslaboratorium för RES vid den geografiska fakulteten i Lomonosov Moskvas statsuniversitet.)
‹
›
Användningen av geotermisk energi har en mycket lång historia. Ett av de första kända exemplen är Italien, en plats i provinsen Toscana, nu kallad Larderello, där redan i början av 1800-talet användes det lokala heta termiska vattnet, som hälls ut naturligt eller extraheras från grunda brunnar. energisyfte.
Borrikt underjordiskt vatten användes här för att erhålla borsyra. Ursprungligen erhölls denna syra genom avdunstning i järnpannor och vanlig ved från de närliggande skogarna togs som bränsle, men 1827 skapade Francesco Larderel ett system som fungerade på själva vattnet. Samtidigt började energin från naturlig vattenånga användas för drift av borriggar och i början av 1900-talet - för uppvärmning av lokala hus och växthus. På samma plats i Larderello 1904 blev termisk vattenånga en energikälla för att generera el.
Några andra länder följde Italiens exempel i slutet av 1800-talet och början av 1900-talet. 1892 användes till exempel termiskt vatten först för lokal uppvärmning i USA (Boise, Idaho), 1919 i Japan och 1928 på Island.
I USA uppträdde det första hydrotermiska kraftverket i Kalifornien i början av 1930-talet, i Nya Zeeland 1958, i Mexiko 1959, i Ryssland (världens första binära geotermiska kraftverk) 1965 ...
Gammal princip på en ny källa
Elproduktion kräver en högre temperatur på vattenkällan än för uppvärmning - mer än 150 ° C. Principen för drift av ett geotermiskt kraftverk (GeoPP) liknar driften av ett konventionellt termiskt kraftverk (TPP). I själva verket är ett geotermiskt kraftverk ett slags termiskt kraftverk.
Vid TPP: er fungerar som regel kol, gas eller eldningsolja som den primära energikällan och vattenånga fungerar som arbetsvätska. Bränsle, brinnande, värmer upp vatten till ett ånga, som roterar en ångturbin och genererar elektricitet.
Skillnaden mellan GeoPPs är att den primära energikällan här är jordens inre värme och arbetsvätskan i form av ånga tillförs turbinbladen i en elgenerator i en "färdig" form direkt från produktionen väl.
Det finns tre huvudscheman för GeoPP-drift: direkt, med torr (geotermisk) ånga; indirekt, baserad på hydrotermiskt vatten, och blandad eller binär.
Användningen av ett visst schema beror på aggregationstillståndet och energibärarens temperatur.
Det enklaste och därför det första av de behärskade scheman är den raka linjen, i vilken ånga som kommer från brunnen passerar direkt genom turbinen. Världens första GeoPP i Larderello fungerade också på torr ånga 1904.
GeoPP med ett indirekt arbetsschema är de vanligaste i vår tid. De använder varmt underjordiskt vatten, som pumpas in i en förångare under högt tryck, där en del av det avdunstas och den resulterande ångan roterar en turbin. I vissa fall krävs ytterligare enheter och kretsar för att rena geotermiskt vatten och ånga från aggressiva föreningar.
Den förbrukade ångan kommer in i injektionsbrunnen eller används för uppvärmning av utrymme - i detta fall är principen densamma som vid drift av en kraftvärme.
Vid binära GeoPP samverkar hett termiskt vatten med en annan vätska som fungerar som en arbetsvätska med lägre kokpunkt. Båda vätskorna passerar genom en värmeväxlare, där termiskt vatten avdunstar arbetsvätskan, vars ånga roterar turbinen.
Detta system är stängt, vilket löser problemet med utsläpp till atmosfären. Dessutom gör arbetsvätskor med en relativt låg kokpunkt det möjligt att använda inte särskilt heta termiska vatten som en primär energikälla.
I alla tre scheman utnyttjas en hydrotermisk källa, men petrotermisk energi kan också användas för att generera elektricitet (för skillnaderna mellan hydrotermisk och petrotermisk energi, se Science and Life, nr 9, 2013).
Det schematiska diagrammet i det här fallet är också ganska enkelt. Det är nödvändigt att borra två sammankopplade brunnar - injektions- och produktionsbrunnar. Vatten pumpas in i injektionsbrunnen. På djupet värms det upp och sedan matas uppvärmt vatten eller ånga som bildas som ett resultat av stark uppvärmning genom produktionsbrunnen till ytan. Vidare beror allt på hur petrotermisk energi används - för uppvärmning eller för att generera el. En sluten cykel är möjlig med insprutning av avfallsvatten och vatten tillbaka i injektionsbrunnen eller ett annat sätt att bortskaffas.
Nackdelen med ett sådant system är uppenbart: för att erhålla en tillräckligt hög temperatur av arbetsvätskan måste brunnar borras till ett stort djup.Och detta är allvarliga kostnader och risken för betydande värmeförlust när vätskan rör sig uppåt. Därför är petrotermiska system fortfarande mindre utbredda än hydrotermiska, även om potentialen för petrotermisk energi är storleksordningar högre.
För närvarande är Australien ledande inom skapandet av så kallade petrotermiska cirkulationssystem (PCS). Dessutom utvecklas denna riktning av geotermisk energi aktivt i USA, Schweiz, Storbritannien och Japan.
Lord Kelvins gåva
Uppfinningen 1852 av en värmepump av fysikern William Thompson (aka Lord Kelvin) gav mänskligheten en verklig möjlighet att använda lågpotentialvärmen i de övre jordlagren. Värmepumpsystemet, eller, som Thompson kallade det, värmemultiplikatorn, bygger på den fysiska processen att överföra värme från miljön till köldmediet. I själva verket använder den samma princip som i petrotermiska system. Skillnaden ligger i värmekällan, i samband med vilken en terminologisk fråga kan uppstå: i vilken utsträckning kan en värmepump betraktas som ett geotermiskt system? Faktum är att i de övre lagren upp till tio - hundratals meters djup värms stenarna och vätskorna i dem inte av jordens djupa värme utan av solen. Således är det solen i detta fall som är den primära värmekällan, även om den tas, som i geotermiska system, från jorden.
Arbetet med en värmepump bygger på en fördröjning av uppvärmningen och kylningen av jorden jämfört med atmosfären, vilket resulterar i att en temperaturgradient bildas mellan ytan och djupare lager, som behåller värmen även på vintern, liknar vad som händer i vattendrag. Huvudsyftet med värmepumpar är rymdvärme. Det är faktiskt ett ”omvänd kylskåp”. Både värmepumpen och kylskåpet interagerar med tre komponenter: den inre miljön (i första hand - det uppvärmda rummet, i det andra - kylskåpets kylkammare), den yttre miljön - energikällan och kylmediet (kylvätska) är det också värmebäraren som ger värmeöverföring eller kyla.
Ett ämne med låg kokpunkt fungerar som ett köldmedium, vilket gör att det kan ta värme från en källa som till och med har en relativt låg temperatur.
I kylen kommer det flytande kylmediet in i förångaren genom en gasreglage (tryckregulator), där vätskan avdunstar på grund av en kraftig tryckminskning. Avdunstning är en endoterm process som kräver extern värmeabsorption. Som ett resultat tas värme från förångarens inre väggar, vilket ger en kyleffekt i kylkammaren. Vidare sugs köldmediet från förångaren in i kompressorn, där den återgår till det flytande aggregeringstillståndet. Detta är en omvänd process som leder till att den avlägsnade värmen släpps ut i den yttre miljön. Som regel kastas det in i rummet och kylskåpets baksida är relativt varm.
En värmepump fungerar på ungefär samma sätt, med skillnaden att värme tas från den yttre miljön och genom förångaren kommer in i den inre miljön - rumsuppvärmningssystemet.
I en riktig värmepump värms vatten upp, passerar längs en extern krets, läggs i marken eller i en behållare och kommer sedan in i förångaren.
I förångaren överförs värme till en intern krets fylld med ett köldmedium med låg kokpunkt, som passerar genom förångaren och ändras från en vätska till ett gasformigt tillstånd och tar bort värmen.
Vidare kommer det gasformiga köldmediet in i kompressorn, där det komprimeras till högt tryck och temperatur, och kommer in i kondensorn, där värmeväxling sker mellan den heta gasen och kylmediet från värmesystemet.
Kompressorn kräver el för att fungera, men omvandlingsförhållandet (förhållandet mellan förbrukad och genererad energi) i moderna system är tillräckligt hög för att säkerställa deras effektivitet.
För närvarande används värmepumpar i stor utsträckning för rymduppvärmning, främst i ekonomiskt utvecklade länder.
Ekokorrigerad energi
Geotermisk energi anses vara miljövänlig, vilket i allmänhet är sant. Först och främst använder den en förnybar och praktiskt taget outtömlig resurs. Geotermisk energi kräver inte stora områden, till skillnad från stora vattenkraftverk eller vindkraftverk, och förorenar inte atmosfären, till skillnad från kolvätenergi. I genomsnitt upptar en GeoPP 400 m2 när det gäller 1 GW genererad el. Samma siffra för ett koleldat kraftverk är till exempel 3600 m2. De ekologiska fördelarna med GeoPP inkluderar också låg vattenförbrukning - 20 liter färskvatten per 1 kW, medan TPP och NPP kräver cirka 1000 liter. Observera att detta är miljöindikatorer för den "genomsnittliga" GeoPP.
Men det finns fortfarande negativa biverkningar. Bland dem skiljer sig oftast buller, termisk förorening av atmosfären och kemisk förorening - vatten och jord, samt bildandet av fast avfall.
Huvudkällan för kemisk förorening av miljön är det faktiska termiska vattnet (med hög temperatur och mineralisering), som ofta innehåller stora mängder giftiga föreningar, i samband med vilka det finns ett problem med bortskaffande av avloppsvatten och farliga ämnen.
De negativa effekterna av geotermisk energi kan spåras i flera steg, från och med borrning av brunnar. Här uppstår samma faror som vid borrning av en brunn: förstörelse av marken och vegetationsskyddet, förorening av mark och grundvatten.
Vid driften av GeoPP kvarstår problemen med miljöföroreningar. Termiska vätskor - vatten och ånga - innehåller vanligtvis koldioxid (CO2), svavelsulfid (H2S), ammoniak (NH3), metan (CH4), bordssalt (NaCl), bor (B), arsenik (As), kvicksilver (Hg ). När de släpps ut i miljön blir de källor till dess föroreningar. Dessutom kan en aggressiv kemisk miljö orsaka frätande skador på strukturerna i det geotermiska kraftverket.
Samtidigt är utsläppen av föroreningar vid GeoPP i genomsnitt lägre än vid TPP. Till exempel är koldioxidutsläpp för varje kilowattimme genererad el upp till 380 g vid GeoPP, 1042 g - vid koleldade TPP, 906 g - vid eldningsolja och 453 g - vid gaseldade TPP.
Frågan uppstår: vad ska man göra med avloppsvattnet? Med låg salthalt kan den släppas ut i ytvatten efter kylning. Ett annat sätt är att injicera det tillbaka i akviferen genom en injektionsbrunn, vilket föredras och huvudsakligen används idag.
Extraktion av termiskt vatten från akviferer (såväl som att pumpa ut vanligt vatten) kan orsaka nedsänkning och rörelse av jorden, andra deformationer av geologiska lager och mikrojordbävningar. Sannolikheten för sådana fenomen är som regel liten, även om enskilda fall har registrerats (till exempel vid GeoPP i Staufen im Breisgau i Tyskland).
Det bör betonas att de flesta av GeoPP: erna ligger i relativt glesbefolkade områden och i tredje världsländer, där miljökraven är mindre stränga än i utvecklade länder. Dessutom är för närvarande antalet GeoPP och deras kapacitet relativt små. Med en mer omfattande utveckling av geotermisk energi kan miljörisker öka och föröka sig.
Hur mycket kostar jordens energi?
Investeringskostnader för konstruktion av geotermiska system varierar i ett mycket brett intervall - från $ 200 till $ 5 000 per 1 kW installerad kapacitet, det vill säga de billigaste alternativen kan jämföras med kostnaden för att bygga ett värmekraftverk. De beror först och främst på förhållandena för termiskt vatten, deras sammansättning och systemets utformning. Borrning till stora djup, skapande av ett slutet system med två brunnar, behovet av vattenrening kan multiplicera kostnaden.
Till exempel uppskattas investeringar i skapandet av ett petrotermiskt cirkulationssystem (PCS) till 1,6-4 tusen dollar per 1 kW installerad kapacitet, vilket överstiger kostnaden för att bygga ett kärnkraftverk och kan jämföras med kostnaden för att bygga vind och solkraftverk.
Den uppenbara ekonomiska fördelen med GeoTPP är en fri energibärare. Som jämförelse, i kostnadsstrukturen för en operativ TPP eller NPP, står bränslet för 50-80% eller ännu mer, beroende på aktuella energipriser. Därför en annan fördel med det geotermiska systemet: driftskostnaderna är mer stabila och förutsägbara, eftersom de inte beror på den externa konjunkturen av energipriserna. Generellt uppskattas driftskostnaderna för GeoTPP till 2-10 cent (60 kopeck - 3 rubel) per 1 kWh producerad kapacitet.
Den näst största (efter energibäraren) (och mycket betydande) utgiftsposten är som regel lönerna för anläggningspersonal, som kan variera radikalt mellan länder och regioner.
I genomsnitt är kostnaden för 1 kWh geotermisk energi jämförbar med den för TPP (under ryska förhållanden - cirka 1 rubel / 1 kWh) och tio gånger högre än kostnaden för att producera el vid vattenkraftverk (5-10 kopeck / 1 kWh).
En del av anledningen till de höga kostnaderna ligger i det faktum att till skillnad från termiska och hydrauliska kraftverk har GeoTPP en relativt liten kapacitet. Dessutom är det nödvändigt att jämföra system som ligger i samma region och under liknande förhållanden. Till exempel i Kamchatka, enligt experter, kostar 1 kWh geotermisk el 2-3 gånger billigare än el som produceras vid lokala värmekraftverk.
Indikatorerna för ett geotermiskt systems ekonomiska effektivitet beror till exempel på om det är nödvändigt att bortskaffa avloppsvatten och på vilka sätt det görs, om en kombinerad användning av resursen är möjlig. Således kan kemiska grundämnen och föreningar extraherade från termiskt vatten ge ytterligare intäkter. Låt oss komma ihåg exemplet med Larderello: det var kemisk produktion som var primär där, och användningen av geotermisk energi var ursprungligen hjälp.
Geotermisk energi framåt
Geotermisk energi utvecklas något annorlunda än vind och sol. För närvarande beror det i mycket större utsträckning på naturen på själva resursen, som skiljer sig kraftigt efter region, och de högsta koncentrationerna är bundna till smala zoner med geotermiska anomalier, som i regel förknippas med utvecklingsområden för tektoniska fel. och vulkanism (se "Vetenskap och liv" nr 9, 2013).
Dessutom är geotermisk energi mindre rymlig jämfört med vind, och ännu mer med solenergi: systemen för geotermiska stationer är ganska enkla.
I den övergripande strukturen för världens elproduktion står den geotermiska komponenten för mindre än 1%, men i vissa regioner och länder når andelen 25-30%. På grund av kopplingen till geologiska förhållanden är en betydande del av geotermisk energikapacitet koncentrerad till tredje världsländerna där tre kluster av industrins största utveckling utmärks - öarna Sydostasien, Centralamerika och Östafrika. De två första regionerna ingår i Stilla havet "Jordens eldbälte", den tredje är bunden till den östafrikanska rift. Troligtvis kommer geotermisk energi att fortsätta utvecklas i dessa bälten. Ett mer avlägset perspektiv är utvecklingen av petrotermisk energi med jordskiktens värme som ligger på flera kilometers djup. Detta är en nästan allestädes närvarande resurs, men utvinning av det kräver höga kostnader, därför utvecklas petrotermisk energi främst i de mest ekonomiskt och teknologiskt kraftfulla länderna.
I allmänhet, med tanke på den allestädes närvarande fördelningen av geotermiska resurser och en acceptabel miljösäkerhetsnivå, finns det anledning att tro att geotermisk energi har goda utvecklingsmöjligheter. Speciellt med det växande hotet om brist på traditionella energiresurser och stigande priser för dem.
Från Kamchatka till Kaukasus
I Ryssland har utvecklingen av geotermisk energi en ganska lång historia och i ett antal positioner är vi bland världsledarna, även om andelen geotermisk energi i den totala energibalansen i ett stort land fortfarande är försumbar.
Två regioner - Kamchatka och norra Kaukasus - har blivit pionjärer och centrum för utveckling av geotermisk energi i Ryssland, och om vi i det första fallet främst talar om elkraftindustrin, i det andra - om användningen av termisk energi av termiskt vatten.
I norra Kaukasus - i Krasnodar-området, Tjetjenien, Dagestan - användes värmen från termiskt vatten i energisyfte redan före det stora patriotiska kriget. På 1980- och 1990-talet stannade utvecklingen av geotermisk energi i regionen av uppenbara skäl och har ännu inte kommit fram ur ett tillstånd av stagnation. Ändå ger geotermisk vattenförsörjning i norra Kaukasus cirka 500 tusen människor värme, och till exempel staden Labinsk i Krasnodar-territoriet med en befolkning på 60 tusen människor värms helt upp av geotermiskt vatten.
I Kamchatka är historien om geotermisk energi främst förknippad med byggandet av geotermiska kraftverk. Den första av dem, som fortfarande är Pauzhetskaya- och Paratunskaya-stationer, byggdes 1965-1967, medan Paratunskaya GeoPP med en kapacitet på 600 kW blev den första stationen i världen med en binär cykel. Det var utvecklingen av sovjetiska forskare SS Kutateladze och A.M. Rosenfeld från Institutet för termofysik vid den sibiriska filialen vid Ryska vetenskapsakademien, som 1965 fick ett författarintyg för utvinning av elektricitet från vatten med en temperatur på 70 ° C. Denna teknik blev senare en prototyp för mer än 400 binära GeoPP i världen.
Kapaciteten för Pauzhetskaya GeoPP, som beställdes 1966, var initialt 5 MW och ökade därefter till 12 MW. För närvarande är ett binärt block under uppbyggnad på stationen, vilket kommer att öka kapaciteten med ytterligare 2,5 MW.
Utvecklingen av geotermisk energi i Sovjetunionen och Ryssland hindrades av tillgången på traditionella energikällor - olja, gas, kol, men stoppades aldrig. De största geotermiska anläggningarna för tillfället är Verkhne-Mutnovskaya GeoPP med en total kapacitet på 12 MW kraftenheter, uppdragna 1999, och Mutnovskaya GeoPP med en kapacitet på 50 MW (2002).
Mutnovskaya och Verkhne-Mutnovskaya GeoPPs är unika objekt, inte bara för Ryssland utan också på global skala. Stationerna ligger vid foten av vulkanen Mutnovsky, på en höjd av 800 meter över havet och fungerar under extrema klimatförhållanden, där det är vinter 9-10 månader om året. Utrustningen för Mutnovsky GeoPPs, för närvarande en av de mest moderna i världen, skapas helt på inhemska företag inom kraftteknik.
För närvarande är andelen Mutnovskie-anläggningar i den totala strukturen för energiförbrukning i centrala Kamchatka-energikärnan 40%. En kapacitetsökning planeras under de kommande åren.
Separat borde det sägas om den ryska petrotermiska utvecklingen. Vi har ännu inte stora DSP: er, men det finns avancerad teknik för borrning till stora djup (cirka 10 km), som inte har några analoger i världen. Deras vidareutveckling kommer att göra det möjligt att drastiskt minska kostnaderna för att skapa petrotermiska system. Utvecklarna av dessa tekniker och projekt är N. A. Gnatus, M. D. Khutorskoy (Geological Institute, RAS), A. S. Nekrasov (Institute of Economic Forecasting, RAS) och specialister från Kaluga Turbine Works. Projektet för ett petrotermiskt cirkulationssystem i Ryssland är för närvarande i ett experimentellt skede.
Det finns utsikter för geotermisk energi i Ryssland, om än relativt avlägset: för tillfället är potentialen ganska stor och traditionella energipositioner är starka. Samtidigt är användningen av geotermisk energi i ett antal avlägsna regioner i landet ekonomiskt lönsam och efterfrågad även nu. Dessa är territorier med hög geoenergipotential (Chukotka, Kamchatka, Kuriles - den ryska delen av Stilla havet "Jordens eldbälte", bergen i Sydsibirien och Kaukasus) och samtidigt avlägsna och avskurna från den centraliserade energiförsörjningen.
Under de kommande decennierna kommer troligen geotermisk energi i vårt land att utvecklas just i sådana regioner.
Förnybara källor
När befolkningen på vår planet växer stadigt behöver vi mer och mer energi för att stödja befolkningen. Energin i jordens tarmar kan vara väldigt annorlunda. Det finns till exempel förnybara källor: vind-, sol- och vattenenergi. De är miljövänliga och därför kan du använda dem utan rädsla för att skada miljön.
Energi av vatten
Denna metod har använts i många århundraden. Idag har ett stort antal dammar, reservoarer byggts där vatten används för att generera el. Kärnan i denna mekanism är enkel: under påverkan av flodens flöde roterar turbinernas hjul, respektive, omvandlas vattnets energi till elektrisk energi.
Idag finns det ett stort antal vattenkraftverk som omvandlar energin från vattenflödet till el. Det speciella med denna metod är att vattenkraftresurser förnyas, respektive strukturer har en låg kostnad. Det är därför, trots att byggandet av vattenkraftverk har pågått ganska länge, och själva processen är mycket kostsam, men dessa strukturer överträffar betydligt kraftintensiva industrier.
Solens energi: modern och framtidssäker
Solenergi erhålls med solpaneler, men modern teknik gör det möjligt att använda nya metoder för detta. Världens största solkraftverk är ett system byggt i Kaliforniens öken. Den driver fullt ut 2000 hus. Designen fungerar enligt följande: solens strålar reflekteras från speglarna som skickas till den centrala pannan med vatten. Den kokar och förvandlas till ånga som driver turbinen. Hon är i sin tur ansluten till en elektrisk generator. Vind kan också användas som den energi som jorden ger oss. Vinden blåser seglen, vrider kvarnen. Och nu kan den användas för att skapa enheter som genererar elektrisk energi. Genom att rotera vindkvarnens knivar driver den turbinaxeln, som i sin tur är ansluten till en elektrisk generator.
Applikationer
Utnyttjandet av geotermisk energi går tillbaka till 1800-talet. Den första var upplevelsen av italienare som bodde i provinsen Toscana, som använde varmt vatten från källor för uppvärmning. Med hennes hjälp fungerade borriggar för nya brunnar.
Det toskanska vattnet är rikt på bor och när det avdunstat förvandlats till borsyra, arbetade pannorna på värmen i sitt eget vatten. I början av 1900-talet (1904) gick toskanerna längre och lanserade ett ångkraftverk. Exemplet med italienarna blev en viktig upplevelse för USA, Japan, Island.
Jordbruk och trädgårdsodling
Geotermisk energi används i jordbruk, sjukvård och hushåll i 80 länder runt om i världen.
Det första som termiskt vatten har använts för är att värma upp växthus och växthus, vilket gör det möjligt att skörda grönsaker, frukt och blommor även på vintern. Varmt vatten kom också till nytta för vattning.
Växande grödor inom hydroponics anses vara en lovande riktning för jordbruksproducenter.Vissa fiskodlingar använder uppvärmt vatten i konstgjorda reservoarer för att föda upp yngel och fisk.
Vi rekommenderar att du läser: Procedur för bortskaffande av kemiska laboratoriereagenser
Dessa tekniker är vanliga i Israel, Kenya, Grekland, Mexiko.
Industri och bostäder och kommunala tjänster
För mer än ett sekel sedan var varm termisk ånga redan grunden för att generera el. Sedan dess har det tjänat industri och verktyg.
På Island värms 80% av bostäderna med termiskt vatten.
Tre system för elproduktion har utvecklats:
- Rak linje med vattenånga. Det enklaste: det används där det finns direkt tillgång till geotermiska ångor.
- Indirekt, använder inte ånga utan vatten. Den matas till förångaren, omvandlas till ånga med en teknisk metod och skickas till turbingeneratorn.
Vatten kräver ytterligare rening, eftersom det innehåller aggressiva föreningar som kan förstöra arbetsmekanismerna. Avfall men ännu inte svalnat ånga är lämpligt för värmebehov.
- Blandad (binär). Vatten ersätter bränsle som värmer en annan vätska med högre värmeöverföring. Den driver turbinen.
Det binära systemet använder en turbin som aktiveras av uppvärmt vattens energi.
Hydrotermisk energi används av USA, Ryssland, Japan, Nya Zeeland, Turkiet och andra länder.
Geotermiska värmesystem för hemmet
En värmebärare uppvärmd till +50 - 600C är lämplig för uppvärmning av hus, geotermisk energi uppfyller detta krav. Städer med en befolkning på flera tiotusentals människor kan värmas upp av jordens inre värme. Som ett exempel: uppvärmning av staden Labinsk, Krasnodar-territoriet, körs på naturligt markbränsle.
Diagram över ett geotermiskt system för uppvärmning av ett hus
Inget behov av att slösa tid och energi på att värma upp vatten och bygga ett pannrum. Kylvätskan tas direkt från geyserkällan. Samma vatten är också lämpligt för varmvattenförsörjning. I det första och andra fallet genomgår den nödvändiga preliminära tekniska och kemiska rengöringen.
Den resulterande energin kostar två till tre gånger billigare. Installationer för privata hus dök upp. De är dyrare än traditionella bränslepannor, men under driften motiverar de kostnaderna.
Fördelarna och nackdelarna med att använda geotermisk energi för att värma ett hem.
Jordens inre energi
Det verkade som ett resultat av flera processer, varav de viktigaste är tillväxt och radioaktivitet. Enligt forskare ägde jordformningen och dess massa rum under flera miljoner år, och detta hände på grund av bildandet av planetesimals. De höll ihop, respektive, jordens massa blev mer och mer. Efter att vår planet började ha modern massa men fortfarande saknade atmosfär föll meteoriska och asteroida kroppar på den utan hinder. Denna process kallas exakt ackretion, och den ledde till frisättningen av betydande gravitationell energi. Och ju större kropparna föll på planeten, desto större mängd energi släpptes som finns i jordens tarmar.
Denna gravitationsdifferentiering ledde till att ämnen började stratifiera: tunga ämnen drunknade helt enkelt och lätta och flyktiga ämnen flöt upp. Differentiering påverkade också den ytterligare frisättningen av gravitationsenergi.
Nästan alla grundläggande fysiska egenskaper hos jordens materia beror på temperaturen. Beroende på temperaturen ändras trycket vid vilket ämnet passerar från ett fast till ett smält tillstånd. När temperaturen ändras förändras viskositeten, den elektriska ledningsförmågan och de magnetiska egenskaperna hos de stenar som utgör jorden. För att föreställa oss vad som händer inom jorden måste vi definitivt känna till dess termiska tillstånd. Vi har ännu inte möjlighet att direkt mäta temperaturer på något djup på jorden. Endast de första kilometerna av jordskorpan är tillgängliga för våra mätningar.Men vi kan bestämma jordens inre temperatur indirekt, baserat på data om jordens värmeflöde.
Omöjligheten till direkt verifiering är naturligtvis en mycket stor svårighet i många geovetenskaper. Ändå leder den framgångsrika utvecklingen av observationer och teorier gradvis vår kunskap närmare sanningen.
Modern vetenskap om jordens termiska tillstånd och historia - geotermi Är en ung vetenskap. Den första studien om geotermi uppträdde först i mitten av förra seklet. William Thomson (Lord Kelvin), då fortfarande en mycket ung forskare, fysiker, ägnade sin avhandling till att bestämma jordens ålder baserat på studien av fördelningen och rörelsen av värme på planeten. Kelvin trodde att den inre temperaturen på jorden borde minska över tiden på grund av bildandet och stelningen av planeten från smält materia.
Genom att definiera termisk lutning - temperaturhöjningshastigheten med djupet - i gruvor och borrhål på olika djup kom Kelvin till slutsatsen att utifrån dessa data är det möjligt att anta hur länge jorden ska svalna och därför bestämma jordens ålder . Enligt Kelvins uppskattning ökar temperaturen på närmaste djup under ytan med 20-40 ° C för varje tusen meters djup. Det visade sig att jorden svalnade till sitt nuvarande tillstånd på bara några tiotals miljoner år. Men detta överensstämmer inte på något sätt med andra data, till exempel med data om varaktigheten för många kända geologiska epoker. Debatten om denna fråga fortsatte i ett halvt sekel och satte Kelvin i opposition till sådana framstående evolutionister som Charles Darwin och Thomas Huxley.
Kelvin baserade sina slutsatser på tanken att jorden ursprungligen var i smält tillstånd och svalnade gradvis. Denna hypotes har dominerat i årtionden. Men i början av 1900-talet gjordes upptäckter som i grunden förändrade förståelsen för naturen hos jordens djupa värmeflöde och dess termiska historia. Radioaktivitet upptäcktes, studier av processerna för värmeavgivning under det radioaktiva förfallet av vissa isotoper började, slutsatser drogs att stenarna som utgör jordskorpan innehåller en betydande mängd radioaktiva isotoper.
Direkta mätningar av jordens värmeflöde började relativt nyligen: först på kontinenterna - 1939 i djupa brunnar i Sydafrika, vid botten av haven senare - sedan 1954, i Atlanten. I vårt land mättes värmeflödet för första gången i djupa brunnar i Sotji och Matsesta. Under de senaste åren har ackumuleringen av experimentellt erhållna data om värmeflöden pågått ganska snabbt.
Varför är detta gjort? Och behövs fortfarande nya och nya dimensioner? Ja, mycket behövs. Jämförelse av mätningar av det djupa värmeflöde som utförs vid olika punkter på planeten visar att energiförlusten genom olika delar av planetens yta är annorlunda. Detta talar om heterogeniteten i skorpan och manteln, gör det möjligt att bedöma naturen hos många processer som sker på olika djup som inte är tillgängliga för våra ögon under jordytan och ger en nyckel för att studera mekanismen för planetens utveckling och dess inre energi .
Hur mycket värme tappar jorden på grund av värmeflödet från tarmarna? Det visar sig att detta värde i genomsnitt är litet - cirka 0,06 watt per kvadratmeter yta, eller cirka 30 biljoner watt över hela planeten. Jorden tar emot energi från solen cirka 4 tusen gånger mer. Och naturligtvis är det solvärme som spelar en viktig roll för att fastställa temperaturen på jordytan.
Värmen som frigörs av en planet över en yta som är lika stor som en fotbollsplan är ungefär lika med värmen som kan genereras av tre hundra watt glödlampor. Ett sådant flöde av energi verkar obetydligt, men det kommer från hela jordytan och hela tiden! Kraften i hela värmeflödet som kommer från planetens tarmar är cirka 30 gånger större än kraften hos alla moderna kraftverk i världen.
Djupmätning värmeflöde från jorden processen är svår och tidskrävande. Genom den hårda jordskorpan leds värme till ytan ledande, det vill säga genom förökning av termiska vibrationer. Därför är mängden övergående värme lika med produkten temperaturgradient (temperaturhöjningshastigheten med djupet) på värmeledningsförmåga. För att bestämma värmeflödet är det absolut nödvändigt att känna till dessa två mängder. Temperaturgradienten mäts med känsliga enheter - sensorer (termistorer) i gruvor eller speciellt borrade brunnar, på ett djup av flera tiotals till flera hundra meter. Bergets värmeledningsförmåga bestäms genom att undersöka prover i laboratorier.
Mått värmen strömmar i havets botten förknippade med stora svårigheter: arbete måste utföras under vatten på stora djup. Det har dock också sina fördelar: det finns inget behov av att borra brunnar i havets botten, eftersom sedimenten vanligtvis är ganska mjuka och den långa cylindriska sonden som används för att mäta temperaturen sjunker lätt flera meter i mjuka sediment.
De som är engagerade i geotermi behöver verkligen värmeflödeskarta för hela planetens yta. De punkter vid vilka värmeflöden redan har utförts är extremt ojämnt fördelade över jordytan. På hav och hav har mätningar gjorts dubbelt så mycket som på land. Nordamerika, Europa och Australien, haven på mellersta breddgraderna har studerats ganska fullständigt. Och i andra delar av jordytan är mätningarna fortfarande få eller inte alls. Ändå gör den nuvarande datamängden om värmeflödet på jorden det redan möjligt att bygga allmänna men ganska tillförlitliga kartor.
Utsläppet av värme från jordens tarmar till ytan är ojämnt. I vissa områden avger jorden mer värme än det globala genomsnittet, i andra är värmeeffekten mycket mindre. "Kalla fläckar" förekommer i Östeuropa (Östeuropeisk plattform), Kanada (kanadensisk sköld), Nordafrika, Australien, Sydamerika, djupvattenbassänger i Stilla havet, Indiska och Atlanten. "Varma" och "heta" fläckar - områden med ökat värmeflöde - förekommer i regionerna Kalifornien, Alpineuropa, Island, Röda havet, östra Stillahavsområdet och de undervattensbaserade mellanåsen i Atlanten och Indiska oceanen.
Kärnenergi
Användningen av jordens energi kan ske på olika sätt. Till exempel med byggandet av kärnkraftverk, när termisk energi frigörs på grund av upplösning av de minsta partiklarna av atomer. Huvudbränslet är uran, som finns i jordskorpan. Många tror att denna speciella metod för att erhålla energi är den mest lovande, men dess tillämpning är fylld med ett antal problem. För det första avger uran strålning som dödar alla levande organismer. Dessutom, om detta ämne kommer in i jorden eller atmosfären, kommer en riktig konstgjord katastrof att uppstå. Vi upplever fortfarande de sorgliga konsekvenserna av olyckan vid kärnkraftverket i Tjernobyl. Faran ligger i det faktum att radioaktivt avfall kan hota alla levande saker under mycket, mycket lång tid, hela årtusenden.
Första geotermiska kraftverket
Vi är alla vana vid att energi för många år sedan utvunnits från naturresurser. Och så var det, men även innan det var en av de första kraftverken geotermiska. I allmänhet är detta mycket logiskt, eftersom tekniken fungerade på ångkraft, och att använda ånga var det mer korrekta beslutet. Och faktiskt den enda för den tiden, räknat inte förbränningen av ved och kol.
Redan 1817 utvecklade greve François de Larderel en teknik för att samla upp naturlig ånga, som kom till nytta under 1900-talet, då efterfrågan på geotermiska kraftverk blev mycket hög.
Den första faktiskt arbetsstationen byggdes i den italienska staden Larderello 1904. Det var sant att det var mer en prototyp, eftersom den bara kunde driva 4 glödlampor, men det fungerade. Sex år senare, 1910, byggdes en riktigt fungerande station i samma stad som kunde producera energi tillräckligt för industriellt bruk.
Även på sådana pittoreska platser kan det finnas geotermiska kraftverk.
Experimentella generatorer byggdes på många ställen, men det var Italien som ledde fram till 1958 och var den enda industriella producenten av geotermisk energi i världen.
Ledarskap måste överlämnas efter att Wairakei-kraftverket driftsattes i Nya Zeeland. Det var det första indirekta geotermiska kraftverket. Några år senare öppnade liknande anläggningar i andra länder, inklusive USA med sina källor i Kalifornien.
Det första geotermiska kraftverket av en indirekt typ byggdes i Sovjetunionen 1967. Vid den här tiden började denna metod för att erhålla energi utvecklas aktivt över hela världen. Särskilt på platser som Alaska, Filippinerna och Indonesien, som fortfarande är bland ledarna inom den energi som produceras på detta sätt.
Ny tid - nya idéer
Naturligtvis stannar inte människor där, och varje år görs allt fler försök att hitta nya sätt att få energi. Om energin från jordens värme erhålls helt enkelt, är vissa metoder inte så enkla. Som en energikälla är det till exempel mycket möjligt att använda biologisk gas som erhålls från ruttnande avfall. Den kan användas för att värma upp hus och värma vatten.
I allt högre grad byggs tidvattenkraftverk när dammar och turbiner installeras över mynningarna av reservoarerna, som drivs av ebb respektive flöde, erhålls el.
Brinnande papperskorgen, vi får energi
En annan metod som redan används i Japan är skapandet av förbränningsanläggningar. Idag är de byggda i England, Italien, Danmark, Tyskland, Frankrike, Nederländerna och USA, men bara i Japan började dessa företag användas inte bara för sitt avsedda ändamål utan också för att generera el. Lokala fabriker bränner 2/3 av allt avfall, medan fabrikerna är utrustade med ångturbiner. Följaktligen levererar de värme och el till det omgivande området. Samtidigt, när det gäller kostnader, är det mycket mer lönsamt att bygga ett sådant företag än att bygga en kraftvärme.
Utsikterna att använda jordens värme där vulkaner är koncentrerade ser mer frestande ut. I det här fallet är det inte nödvändigt att borra jorden för djupt, eftersom temperaturen redan på ett djup av 300-500 meter kommer att vara minst två gånger vattenets kokpunkt.
Det finns också en sådan metod för att generera el som vätgas. Väte - det enklaste och lättaste kemiska grundämnet - kan betraktas som ett idealiskt bränsle, eftersom det finns där det finns vatten. Om du bränner väte kan du få vatten som sönderdelas i syre och väte. Själva väteflammen är ofarlig, det vill säga det kommer inte att skada miljön. Det här särdraget hos detta element är att det har ett högt värmevärde.
Vad är i framtiden?
Naturligtvis kan energin från jordens magnetfält eller den som erhålls vid kärnkraftverk inte helt tillgodose alla mänsklighetens behov som växer varje år. Men experter säger att det inte finns några skäl till oro, eftersom planetens bränslresurser fortfarande är tillräckliga. Dessutom används fler och fler nya källor, miljövänliga och förnybara.
Problemet med miljöföroreningar kvarstår och det växer katastrofalt. Mängden skadliga utsläpp går utanför skalan, luften vi andas in är skadlig, vattnet har farliga föroreningar och jorden tappas gradvis ut. Det är därför det är så viktigt att i rätt tid delta i studien av ett sådant fenomen som energi i jordens tarmar, för att leta efter sätt att minska efterfrågan på fossila bränslen och mer aktivt använda okonventionella energikällor.
Begränsade resurser av fossila energiråvaror
Efterfrågan på organiska energiråvaror är stor i industriellt utvecklade länder och utvecklingsländer (USA, Japan, staterna i Förenade Europa, Kina, Indien, etc.). Samtidigt är deras egna kolväteresurser i dessa länder antingen otillräckliga eller reserverade, och ett land, till exempel USA, köper energiråvaror utomlands eller utvecklar fyndigheter i andra länder.
I Ryssland, ett av de rikaste länderna när det gäller energiresurser, tillgodoses fortfarande de ekonomiska behoven av energi genom möjligheterna att använda naturresurser. Utvinningen av fossila kolväten från undergrunden fortsätter dock i mycket snabb takt. Om på 1940-1960-talet. De viktigaste oljeproducerande regionerna var "Second Baku" i Volga- och Ural-regionerna, sedan från 1970-talet och fram till idag är ett sådant område västra Sibirien. Men också här minskar produktionen av fossila kolväten avsevärt. Tiden med "torr" cenomansk gas går över. Det tidigare steget i den omfattande utvecklingen av naturgasproduktionen har upphört. Dess utvinning från sådana gigantiska insättningar som Medvezhye, Urengoyskoye och Yamburgskoye uppgick till 84, 65 respektive 50%. Andelen oljereserver som är gynnsamma för utveckling minskar också över tiden.
På grund av den aktiva förbrukningen av kolvätebränslen har olje- och naturgasreserverna minskat avsevärt. Nu är deras huvudreserver koncentrerade till kontinentalsockeln. Och även om resursbasen för olje- och gasindustrin fortfarande är tillräcklig för produktion av olja och gas i Ryssland i de erforderliga volymerna, kommer den inom en snar framtid att tillhandahållas i allt större utsträckning genom utveckling av fält med svår brytning och geologiska förhållanden. Kostnaden för att producera kolväteråvaror kommer att fortsätta växa.
De flesta av de icke förnybara resurser som utvinns från undergrunden används som bränsle för kraftverk. Först och främst är det naturgas vars andel av bränslestrukturen är 64%.
I Ryssland genereras 70% av elen i värmekraftverk. Landets energiföretag bränner årligen cirka 500 miljoner ton bränsleekvivalenter. t. för att generera elektricitet och värme, medan för värmeproduktion förbrukas kolvätebränsle 3-4 gånger mer än för elproduktion.
Mängden värme som erhålls från förbränningen av dessa volymer kolväteråvaror motsvarar användningen av hundratals ton kärnbränsle - skillnaden är enorm. Kärnkraft kräver emellertid miljösäkerhet (för att utesluta Tjernobyls återkommande) och dess skydd mot eventuella terroristattacker, samt genomförande av säker och kostsam avveckling av föråldrade och föråldrade kärnkraftsenheter. De bevisade utvinningsbara reserverna av uran i världen är cirka 3 miljoner 400 tusen ton. Under hela föregående period (fram till 2007) bryddes cirka 2 miljoner ton.
