Země je odedávna zdrojem energetických zdrojů, ale když si tuto skutečnost uvědomíme, musíme také přiznat, že neobnovitelné zdroje energie nejsou nekonečné. Kvůli vytápění svých domovů lidé již opustili palivové dříví a již nevypalují lesy, téměř eliminovali těžbu uhlí, protože si uvědomovali, že to způsobuje ekologické škody na životním prostředí. Ale produkce ropy a plynu je v plném proudu. Mezitím má naše planeta také obnovitelný zdroj energie – sílu jejích geotermálních vod.
Využití zemského tepla je velmi lákavá představa a nelehký, ale obecně řešitelný úkol. To platí zejména pro regiony, kde geotermální zdroje vycházejí na povrch nebo jsou alespoň na dosah, a to jak z inženýrského, tak ekonomického hlediska. Umístění takových zdrojů však zpravidla sousedí s tektonickými poruchami planety a nachází se v extrémně seismicky nestabilních oblastech.
Existuje několik základních schémat pro stavbu takových elektráren a výběr obvykle závisí na konkrétním zdroji tepla: někde stačí vyvrtat studnu a můžete začít s jejím provozem, jinde je však nutné nejprve vyčistit příchozí nosič energie od pevných částic a škodlivých plynů.
Ale ať už je princip fungování takové stanice jakýkoli, má oproti tepelným elektrárnám a dokonce i proti tepelným jaderným elektrárnám řadu výhod.
Geotermální stanice má pouze jednu nevýhodu: v konečném důsledku jde o její umístění. Vzhledem k tomu, že seismickou aktivitu nelze předvídat, jsou oblasti tektonických poruch krajně nepříznivým místem pro výstavbu a následný provoz elektráren.
Ale výhody jsou četné a nepopiratelné:
S rozvojem společnosti roste i její ekologické povědomí a do popředí se dostávají problémy rozumného environmentálního managementu. Přední ekonomické mocnosti, včetně Ruska, podepisují protokoly o omezení emisí do atmosféry ve snaze snížit škody způsobené skleníkovým efektem a zabránit globálnímu oteplování. Významný vliv na růst znečištění ovzduší mají tepelné elektrárny, které jako palivo k výrobě elektřiny využívají plyn, ropné produkty a zejména uhlí.
S tím, že tepelné elektrárny mají ekologický nedostatek, se nedá nic dělat. Můžete se pokusit snížit emise dokonalejším spalováním paliva, použitím pokročilých filtračních systémů, ale nevyhnete se „obecné“ nevýhodě tepelné energie.
Hlavní otázkou, která v souvislosti s využíváním tepelné energie tedy vyvstává, je, jaké ekologické přínosy geotermální elektrárna má? Použitím vody a páry ohřívané přírodou tyto elektrárny neprodukují žádné emise. Minimalizuje škody způsobené životnímu prostředí a malé rozměry takových stanic. Výhody geotermálních elektráren oproti tepelným jsou tedy nepochybné.
Mezi alternativními zdroji zaujímá významné místo geotermální energie – využívá se tak či onak ve zhruba 80 zemích světa. Ve většině případů k tomu dochází na úrovni výstavby skleníků, bazénů, použití jako nápravy nebo vytápění.
V několika zemích – včetně USA, Islandu, Itálie, Japonska a dalších – byly vybudovány a fungují elektrárny.
Geotermální energie se obecně dělí na dva typy – na petrotermální a hydrotermální. První typ využívá jako zdroj horké horniny. Druhým je podzemní voda.
Pokud spojíte všechna data k tématu do jednoho diagramu, zjistíte, že v 99 % případů se využívá teplo hornin a pouze v 1 % se získává geotermální energie z podzemní vody.
V současnosti svět využívá teplo zemského nitra poměrně široce a hlavně je to energie mělkých vrtů - do 1 km. Pro zajištění elektřiny, tepla nebo teplé vody jsou instalovány spádové výměníky tepla, které pracují s kapalinami s nízkým bodem varu (například freon).
V dnešní době je použití vrtného výměníku nejracionálnějším způsobem výroby tepla. Vypadá to takto: chladicí kapalina cirkuluje v uzavřeném okruhu. Ohřátý stoupá koncentricky sníženým potrubím, odevzdává své teplo, načež se ochlazený pomocí čerpadla přivádí do pláště.
Využití energie zemského nitra je založeno na přírodním jevu – jak se člověk přibližuje k zemskému jádru, zvyšuje se teplota zemské kůry a pláště. Na úrovni 2-3 km od povrchu planety dosahuje více než 100 °C, s každým dalším kilometrem se zvyšuje v průměru o 20 °C. V hloubce 100 km již teplota dosahuje 1300-1500 ºС.
Voda cirkulující ve velkých hloubkách se zahřívá na značné úrovně. V seismicky aktivních oblastech vystupuje na povrch prasklinami v zemské kůře, v klidných oblastech jej lze vynášet pomocí vrtů.
Princip činnosti je stejný: ohřátá voda stoupá vzhůru studnou, vydává teplo a vrací se dolů druhým potrubím. Cyklus je téměř nekonečný a obnovuje se, dokud je v útrobách země teplo.
V některých seismicky aktivních oblastech leží horká voda tak blízko povrchu, že můžete z první ruky vidět, jak geotermální energie funguje. Fotografie z okolí sopky Krafla (Island) ukazuje gejzíry, které přenášejí páru pro tamní geotermální elektrárnu.
Pozornost na alternativní zdroje je dána tím, že zásoby ropy a plynu na planetě nejsou nekonečné a postupně se vyčerpávají. Navíc nejsou dostupné všude a mnoho zemí je závislých na dodávkách z jiných regionů. Mezi další důležité faktory patří negativní dopad jaderné a palivové energie na životní prostředí člověka a volně žijící zvířata.
Velkou výhodou vodní energie je její obnovitelnost a všestrannost: možnost využití pro zásobování vodou a teplem, nebo pro výrobu elektřiny, nebo pro všechny tři účely najednou.
Hlavní je ale geotermální energie, jejíž klady a zápory nezávisí ani tak na lokalitě, jako na peněžence zákazníka.
Mezi výhody tohoto typu energie patří:
Existují však také nevýhody:
Dnes se geotermální zdroje využívají v zemědělství, zahradnictví, vodní a termální kultuře, průmyslu, bydlení a komunálních službách. Několik zemí vybudovalo velké komplexy, které zásobují obyvatelstvo elektřinou. Vývoj nových systémů pokračuje.
Nejčastěji se využití geotermální energie v zemědělství týká vytápění a zavlažování skleníků, skleníků a zařízení pro akva a hydrokulturu. Podobný přístup je používán v několika zemích - Keňa, Izrael, Mexiko, Řecko, Guatemala a Teda.
Podzemní zdroje slouží k zalévání polí, ohřevu půdy, udržování stálé teploty a vlhkosti ve skleníku nebo skleníku.
V listopadu 2014 začala v Keni fungovat v té době největší geotermální elektrárna na světě. Druhá největší je na Islandu – jedná se o Hellisheidi, která odebírá teplo ze zdrojů poblíž sopky Hengidl.
Další země využívající geotermální energii v průmyslovém měřítku: USA, Filipíny, Rusko, Japonsko, Kostarika, Turecko, Nový Zéland atd.
Existují čtyři hlavní schémata pro výrobu energie z geotermálních elektráren:
V roce 2009 tým výzkumníků hledajících využitelné geotermální zdroje dosáhl roztaveného magmatu v hloubce pouhých 2,1 km. Takový zásah do magmatu je velmi vzácný, jde teprve o druhý známý případ (předchozí se vyskytl na Havaji v roce 2007).
Přestože potrubí připojené k magmatu nebylo nikdy připojeno k nedaleké geotermální elektrárně Krafla, vědci dosáhli velmi slibných výsledků. Všechny provozní stanice dosud odebíraly teplo nepřímo, ze zemních hornin nebo podzemní vody.
Jednou z nejperspektivnějších oblastí je soukromý sektor, pro který je geotermální energie skutečnou alternativou k autonomnímu vytápění plynem. Nejzávažnější překážkou je zde i přes relativně levný provoz vysoká počáteční cena zařízení, která je výrazně vyšší než cena instalace „tradičního“ vytápění.
MuoviTech, Geodynamics Ltd, Vaillant, Viessmann, Nibe nabízejí svůj vývoj pro soukromý sektor.
Nesporným lídrem ve využívání geozdrojů jsou Spojené státy americké – v roce 2012 dosáhla produkce energie v této zemi 16,792 milionu megawatthodin. Ve stejném roce dosáhla celková kapacita všech geotermálních stanic ve Spojených státech 3386 MW.
Geotermální elektrárny ve Spojených státech se nacházejí ve státech Kalifornie, Nevada, Utah, Havaj, Oregon, Idaho, Nové Mexiko, Aljaška a Wyoming. Největší skupina továren se nazývá „Gejzíry“ a nachází se poblíž San Francisca.
Dalšími zeměmi v první desítce (stav k roku 2013) jsou kromě Spojených států Filipíny, Indonésie, Itálie, Nový Zéland, Mexiko, Island, Japonsko, Keňa a Turecko. Na Islandu přitom zdroje geotermální energie zajišťují 30 % celkových potřeb země, na Filipínách – 27 % a v USA – méně než 1 %.
Provozní stanice jsou jen začátek, průmysl se teprve začíná rozvíjet. Výzkum v tomto směru pokračuje: průzkum potenciálních ložisek probíhá ve více než 70 zemích a průmyslové využití vodní energie bylo rozvinuto v 60 zemích.
Seismicky aktivní oblasti (jak je vidět na příkladu Islandu) vypadají slibně – stát Kalifornie v USA, Nový Zéland, Japonsko, země Střední Ameriky, Filipíny, Island, Kostarika, Turecko, Keňa. Tyto země mají potenciálně zisková neprozkoumaná ložiska.
V Rusku jsou to Stavropolské území a Dagestán, ostrov Sachalin a Kurilské ostrovy, Kamčatka. V Bělorusku existuje určitý potenciál na jihu země, který zahrnuje města Svetlogorsk, Gomel, Rechitsa, Kalinkovichi a Oktyabrsky.
Na Ukrajině jsou perspektivní Zakarpatská, Nikolajevská, Oděská a Chersonská oblast.
Krymský poloostrov je docela slibný, zejména proto, že většina energie, kterou spotřebuje, se dováží zvenčí.
Jaderná elektrárna(JE) - jaderné zařízení na výrobu energie ve stanovených režimech a podmínkách využití, umístěné na území vymezeném projektem, ve kterém je jaderný reaktor (reaktory) a komplex potřebných systémů, zařízení, zařízení a konstrukcí s k dosažení tohoto účelu jsou využíváni potřební pracovníci
Hlavní výhodou je praktická nezávislost na zdrojích paliva díky malému objemu použitého paliva, např. 54 palivových souborů o celkové hmotnosti 41 tun na energetický blok s reaktorem VVER-1000 za 1-1,5 roku (pro srovnání Troitskaya Jen GRES s kapacitou 2000 MW spálí dvě vlakové soupravy uhlí denně). Náklady na přepravu jaderného paliva jsou na rozdíl od klasického paliva zanedbatelné. V Rusku je to zvláště důležité v evropské části, protože dodávky uhlí ze Sibiře jsou příliš drahé.
Obrovskou výhodou jaderné elektrárny je její relativní čistota prostředí. V tepelných elektrárnách se celkové roční emise škodlivých látek, které zahrnují oxid siřičitý, oxidy dusíku, oxidy uhlíku, uhlovodíky, aldehydy a popílek, na 1000 MW instalovaného výkonu pohybují od cca 13 000 tun za rok při tepelné elektrárně spalující plyn. elektráren a až 165 000 tun ročně v tepelných elektrárnách na práškové uhlí. V jaderných elektrárnách takové emise nejsou. Tepelná elektrárna o výkonu 1000 MW spotřebuje na oxidaci paliva 8 milionů tun kyslíku ročně, zatímco jaderné elektrárny nespotřebovávají kyslík vůbec. Kromě toho uhelná stanice produkuje větší specifické (na jednotku vyrobené elektřiny) únik radioaktivních látek. Uhlí vždy obsahuje přírodní radioaktivní látky, které se při spalování téměř kompletně dostávají do vnějšího prostředí. Přitom měrná aktivita emisí z tepelných elektráren je několikanásobně vyšší než u jaderných elektráren. Jediným faktorem, ve kterém jsou jaderné elektrárny z hlediska životního prostředí horší než tradiční CPP, je tepelné znečištění způsobené vysokou spotřebou procesní vody pro chlazení turbínových kondenzátorů, která je v jaderných elektrárnách o něco vyšší kvůli nižší účinnosti (ne více než 35 %). , ale tento faktor je důležitý pro vodní ekosystémy a moderní jaderné elektrárny mají většinou vlastní uměle vytvořené chladicí nádrže nebo jsou dokonce chlazeny chladicími věžemi. Některé jaderné elektrárny také odebírají část tepla pro potřeby vytápění a zásobování teplou vodou měst, což snižuje neproduktivní tepelné ztráty, existují a perspektivní projekty na využití tepla „navíc“ v energeticko-biologických komplexech (ryby chov, chov ústřic, vytápění skleníků atd.). Kromě toho je v budoucnu možné realizovat projekty kombinující jaderné elektrárny s bloky plynových turbín, a to i jako „nástavby“ ke stávajícím jaderným elektrárnám, které mohou umožnit dosažení účinnosti podobné účinnosti tepelných elektráren.
Pro většinu zemí, včetně Ruska, není výroba elektřiny v jaderných elektrárnách o nic dražší než v elektrárnách na práškové uhlí a zejména v tepelných elektrárnách na plynový olej. Výhoda jaderných elektráren v nákladech na vyrobenou elektřinu je patrná zejména v období tzv. energetických krizí, které začaly na počátku 70. let. Pokles cen ropy automaticky snižuje konkurenceschopnost jaderných elektráren.
Náklady na výstavbu jaderné elektrárny se podle odhadů založených na projektech realizovaných v roce 2000 přibližně rovnají 2 300 USD na kW elektrické energie; toto číslo se může s masovou výstavbou snižovat (u tepelných elektráren na uhlí 1 200 USD, u plynových - 950 dolarů). Odhady nákladů na projekty, které jsou v současné době realizovány, se přibližují k číslu 2 000 USD za kW (o 35 % vyšší než u uhelných elektráren, o 45 % vyšší než u plynových tepelných elektráren).
Hlavní nevýhodou jaderných elektráren jsou vážné následky havárií, pro zamezení kterým jsou jaderné elektrárny vybaveny nejsložitějšími bezpečnostními systémy s vícenásobnými rezervami a redundancí, zajišťujícími vyloučení tavení aktivní zóny i v případě maximálně projektové havárie. (lokální úplné příčné protržení potrubí cirkulačního okruhu reaktoru).
Vážným problémem jaderných elektráren je jejich vyřazení z provozu po vyčerpání zdrojů, podle odhadů může činit až 20 % nákladů na jejich výstavbu.
Z řady technických důvodů je krajně nežádoucí, aby jaderné elektrárny pracovaly v manévrovacích režimech, tedy pokrývajících proměnnou část schématu elektrického zatížení.
Tepelná (parní turbína) elektrárna: Elektrárny, které přeměňují tepelnou energii spalování paliva na elektrickou energii, se nazývají tepelné (parní turbíny). Některé z jejich výhod a nevýhod jsou uvedeny níže.
Výhody 1. Použité palivo je poměrně levné. 2. Vyžadují menší kapitálové investice ve srovnání s jinými elektrárnami. 3. Lze postavit kdekoli bez ohledu na dostupnost paliva. Palivo je možné do místa elektrárny dopravit železniční nebo silniční dopravou. 4. Zabírat menší plochu ve srovnání s vodními elektrárnami. 5. Náklady na výrobu elektřiny jsou nižší než náklady na dieselové elektrárny.
Nedostatky 1. Znečišťují atmosféru, do ovzduší uvolňují velké množství kouře a sazí. 2. Vyšší provozní náklady oproti vodním elektrárnám
Vodní elektrárna (HPP)- elektrárna využívající jako zdroj energie energii proudění vody. Vodní elektrárny se obvykle staví na řekách výstavbou přehrad a nádrží.
Vodní elektrárna Boguchanskaya. 2010 Nejnovější vodní elektrárna v Rusku
Pro efektivní výrobu elektřiny ve vodní elektrárně jsou nutné dva hlavní faktory: zaručená dodávka vody po celý rok a případně velké svahy řeky, kaňonovité typy terénu jsou příznivé pro vodní stavby
Tato energie patří k alternativním zdrojům. V dnešní době stále častěji zmiňují možnosti získávání zdrojů, které nám planeta dává. Dá se říci, že žijeme v éře módy obnovitelné energie. V této oblasti vzniká mnoho technických řešení, plánů a teorií.
Nachází se hluboko v hlubinách země a má vlastnosti obnovy, jinými slovy je nekonečný. Klasické zdroje podle vědců začínají docházet, ropa, uhlí a plyn vysychají.
Geotermální elektrárna Nesjavellir, Island
Proto se můžeme postupně připravit na přijetí nových alternativních metod výroby energie. Pod zemskou kůrou se nachází mocné jádro. Jeho teplota se pohybuje od 3000 do 6000 stupňů. Pohyb litosférických desek demonstruje jeho obrovskou sílu. Projevuje se v podobě sopečného výronu magmatu. K radioaktivnímu rozpadu dochází v hloubkách, což někdy vede k takovým přírodním katastrofám.
Obvykle magma ohřívá povrch, aniž by ho překračovalo. Vznikají tak gejzíry nebo teplé kaluže vody. Tímto způsobem lze fyzikální procesy využít k užitečným účelům pro lidstvo.
Obvykle se dělí na dva druhy: hydrotermální a petrotermální energie. První vzniká v důsledku teplých zdrojů a druhým typem je rozdíl teplot na povrchu a hluboko v zemi. Vysvětlete vlastními slovy, hydrotermální zdroj se skládá z páry a horké vody, zatímco petrotermální zdroj je ukryt hluboko pod zemí.
Mapa potenciálu rozvoje geotermální energie ve světě
Pro petrotermální energii je potřeba vyvrtat dvě studny, jednu naplnit vodou, načež dojde k procesu zapařování, které vystoupí na povrch. Existují tři třídy geotermálních oblastí:
Jsou výborným zdrojem pro konzumaci. Jsou umístěny ve skále v určité hloubce. Podívejme se na klasifikaci podrobněji:
Tyto druhy se skládají z různých chemických složení. V závislosti na tom může být voda použita pro různé účely. Například při výrobě elektřiny, zásobování teplem (tepelné trasy), surovinové základně.
Teplota vody je 50 -60 stupňů, což je optimální pro vytápění a zásobování obytných prostor teplem. Potřeba topných systémů závisí na geografické poloze a klimatických podmínkách. A lidé neustále potřebují zásobování teplou vodou. Pro tento proces jsou konstruovány GTS (geotermální tepelné stanice).
Pokud je pro klasickou výrobu tepelné energie využívána kotelna, která spotřebovává pevné nebo plynné palivo, pak se při této výrobě používá gejzírový zdroj. Technický proces je velmi jednoduchý, stejné komunikace, tepelné trasy a vybavení. Stačí vyvrtat studnu, vyčistit ji od plynů, poté ji poslat s čerpadly do kotelny, kde bude udržován teplotní plán, a poté vstoupí do topného potrubí.
Hlavní rozdíl je v tom, že není potřeba používat kotel na palivo. To výrazně snižuje náklady na tepelnou energii. V zimě dostávají účastníci teplo a teplou vodu a v létě pouze teplou vodu.
Horké prameny a gejzíry slouží jako hlavní složky při výrobě elektřiny. K tomuto účelu se používá několik schémat a staví se speciální elektrárny. Zařízení GTS:
Jak vidíme, hlavním prvkem okruhu je parní konvertor. To vám umožní získat vyčištěnou páru, protože obsahuje kyseliny, které ničí zařízení turbíny. V technologickém cyklu je možné použít smíšené schéma, to znamená, že do procesu je zapojena voda a pára. Kapalina prochází celým stupněm čištění od plynů, stejně jako pára.
Pracovní složka je kapalina s nízkým bodem varu. Termální voda se podílí i na výrobě elektrické energie a slouží jako druhotná surovina.
S jeho pomocí se tvoří pára z nízkovroucího zdroje. GTS s takovým provozním cyklem může být plně automatizován a nevyžaduje personál údržby. Výkonnější stanice využívají dvouokruhový obvod. Tento typ elektrárny umožňuje dosažení výkonu 10 MW. Dvojitá obvodová struktura:
Obrovské zásoby zdrojů jsou mnohonásobně větší než roční spotřeba energie. Ale jen malý zlomek používá lidstvo. Stavba stanic se datuje do roku 1916. V Itálii vznikla první geotermální elektrárna o výkonu 7,5 MW. Průmysl se aktivně rozvíjí v zemích, jako jsou USA, Island, Japonsko, Filipíny a Itálie.
Probíhá aktivní průzkum potenciálních lokalit a pohodlnější metody těžby. Výrobní kapacita rok od roku roste. Pokud vezmeme v úvahu ekonomický ukazatel, pak se náklady na takové odvětví rovnají tepelným elektrárnám na uhlí. Island téměř kompletně pokrývá svůj bytový fond zdrojem GT. 80 % domů využívá k vytápění teplou vodu ze studní. Odborníci z USA tvrdí, že při správném vývoji dokážou geotermální elektrárny vyprodukovat 30x větší roční spotřebu. Pokud mluvíme o potenciálu, 39 zemí světa se bude moci plně zajistit elektřinou, pokud využijí 100 procent zemského podloží.
Japonsko se nachází v jedinečné geografické oblasti spojené s pohybem magmatu. Zemětřesení a sopečné erupce se vyskytují neustále. S takovými přírodními procesy vláda zavádí různé vývojové trendy. Bylo vytvořeno 21 zařízení o celkovém výkonu 540 MW. Probíhají experimenty na získávání tepla ze sopek. 
Jak již bylo zmíněno dříve, GE se používá v různých oblastech. Existují určité výhody a nevýhody. Pojďme se bavit o výhodách:
První faktor je nejzákladnější, vybízí nás ke studiu takového odvětví, protože alternativa k ropě je docela relevantní. Negativní změny na trhu s ropou zhoršují světovou hospodářskou krizi. Při provozu zařízení nedochází na rozdíl od jiných ke znečištění vnějšího prostředí. A samotný cyklus nevyžaduje závislost na zdrojích a jejich přepravě do systému přepravy plynu. Komplex se stará sám o sebe a nezávisí na ostatních. To je obrovské plus pro země s nízkou úrovní nerostných zdrojů. Samozřejmě existují negativní aspekty, pojďme se na ně podívat:
Emise škodlivých plynů jsou velmi nevýznamné a nejsou srovnatelné s jinými průmyslovými odvětvími. Zařízení umožňuje jeho účinné odstranění. Odpad je svážen do země, kde jsou studny opatřeny speciálními cementovými rámy. Tato technika eliminuje možnost kontaminace podzemních vod. Drahé projekty mají tendenci klesat, jak postupují jejich vylepšení. Všechny nedostatky jsou pečlivě studovány a na jejich odstranění se pracuje.
Nashromážděný základ znalostí a praxe se stává základem pro budoucí úspěchy. Je příliš brzy mluvit o úplném nahrazení tradičních zásob, protože tepelné zóny a způsoby těžby energetických zdrojů nebyly plně prozkoumány. Pro rychlejší vývoj je zapotřebí více pozornosti a finančních investic.
Zatímco se společnost seznamuje s možnostmi, jde pomalu kupředu. Podle odborných odhadů se v tomto fondu vyrábí pouze 1 % světové elektřiny. Je možné, že budou vypracovány komplexní programy rozvoje průmyslu na globální úrovni, budou vypracovány mechanismy a prostředky k dosažení cílů. Energie z podloží může vyřešit problém životního prostředí, protože každým rokem se do atmosféry dostává více škodlivých emisí, oceány jsou znečištěné a ozónová vrstva se ztenčuje. Pro rychlý a dynamický rozvoj průmyslu je nutné odstranit hlavní překážky, pak se v mnoha zemích stane strategickým odrazovým můstkem, schopným diktovat podmínky na trhu a zvyšovat úroveň konkurenceschopnosti.
3. Problém
Bibliografie
1. Perspektivy využití zdrojů geotermální energie
Geotermální energie je energie zemského nitra.
Ještě před 150 lety naše planeta využívala výhradně obnovitelné a ekologické zdroje energie: vodní toky řek a mořské přílivy k otáčení vodních kol, vítr k pohonu mlýnů a plachet, palivové dříví, rašelinu a zemědělský odpad k vytápění. Od konce 19. století si však stále rostoucí tempo rychlého průmyslového rozvoje vyžádalo superintenzivní průzkum a vývoj nejprve palivové a poté jaderné energie. To vedlo k rychlému vyčerpání zásob uhlíku a ke stále většímu nebezpečí radioaktivní kontaminace a skleníkového efektu zemské atmosféry. Proto jsme se na prahu tohoto století museli opět obrátit k bezpečným a obnovitelným zdrojům energie: větrné, solární, geotermální, přílivové, biomasové energii flóry a fauny a na jejich základě vytvořit a úspěšně provozovat nové netradiční energetická zařízení: přílivové elektrárny (TPP), větrné elektrárny (WPP), geotermální (GeoTES) a solární (SPP) elektrárny, vlnové elektrárny (WPP), pobřežní elektrárny v plynových polích (CES).
Zatímco úspěchy dosažené při vytváření větrných, solárních a řady dalších typů netradičních energetických zařízení jsou široce zpracovány v časopiseckých publikacích, geotermálním energetickým zařízením a zejména geotermálním elektrárnám není věnována taková pozornost, jakou si právem zaslouží. Vyhlídky na využití tepelné energie Země jsou přitom skutečně neomezené, neboť pod povrchem naší planety, která je obrazně řečeno gigantickým přírodním energetickým kotlem, jsou soustředěny obrovské zásoby tepla a energie, jejichž hlavními zdroji jsou tzv. radioaktivní přeměny probíhající v zemské kůře a plášti, způsobené rozpadem radioaktivních látek.izotopy. Energie těchto zdrojů je tak velká, že ročně posune litosférické vrstvy Země o několik centimetrů, což způsobí kontinentální drift, zemětřesení a sopečné erupce.
Současná poptávka po geotermální energii jako jednom z druhů obnovitelné energie je způsobena: vyčerpáním zásob fosilních paliv a závislostí většiny vyspělých zemí na jejich dovozu (zejména dovozu ropy a zemního plynu), jakož i výrazným negativním vlivem paliva a jaderné energie na lidské životní prostředí a na divokou přírodu. Při využívání geotermální energie by však měly být plně zohledněny její výhody a nevýhody.
Hlavní výhodou geotermální energie je možnost jejího využití ve formě geotermální vody nebo směsi vody a páry (v závislosti na jejich teplotě) pro potřeby dodávky teplé vody a tepla, pro výrobu elektřiny nebo současně pro všechny tři účely , jeho praktická nevyčerpatelnost, úplná nezávislost na podmínkách prostředí, denní a roční době. Využití geotermální energie (spolu s využitím dalších obnovitelných zdrojů energie šetrných k životnímu prostředí) tak může významně přispět k řešení následujících naléhavých problémů:
· Zajištění udržitelných dodávek tepla a elektřiny pro obyvatelstvo v těch oblastech naší planety, kde centralizované zásobování energií chybí nebo je příliš drahé (například v Rusku, na Kamčatce, na Dálném severu atd.).
· Zajištění garantované minimální dodávky energie obyvatelstvu v oblastech nestabilního centralizovaného zásobování energií z důvodu nedostatku elektřiny v energetických soustavách, zamezení škod z havarijních a restriktivních odstávek apod.
· Snížení škodlivých emisí z elektráren v určitých regionech s obtížnými ekologickými podmínkami.
Ve vulkanických oblastech planety se přitom k výrobě elektřiny nejhospodárněji využívá vysokoteplotní teplo, které ohřívá geotermální vodu na teploty přesahující 140 - 150 °C. Podzemní geotermální vody s teplotou nepřesahující 100°C je zpravidla ekonomicky výhodné využít pro zásobování teplem, zásobování teplou vodou a další účely.
Tab. 1.
Hodnota teploty geotermální vody, °С Oblast použití geotermální vody Více než 140 Výroba elektřiny Méně než 100 Systémy vytápění budov a staveb Asi 60 Systémy zásobování teplou vodou Méně než 60 Systémy geotermálního vytápění pro skleníky, geotermální chladicí jednotky atd. .
Jak se geotermální technologie vyvíjejí a zlepšují, jsou revidovány směrem k využívání geotermálních vod při stále nižších teplotách k výrobě elektřiny. V současnosti vyvinutá kombinovaná schémata využití geotermálních zdrojů tak umožňují používat pro výrobu elektřiny chladiva s počátečními teplotami 70 - 80 °C, což je výrazně nižší teplota než teploty doporučené v tabulce (150 °C a výše). V Petrohradském polytechnickém institutu vznikly zejména hydroparní turbíny, jejichž použití na geotermálních elektrárnách umožňuje zvýšit užitečný výkon dvouokruhových systémů (druhý okruh je vodní pára) při teplotě rozmezí 20 - 200 °C v průměru o 22 %.
Efektivita využívání termálních vod se výrazně zvyšuje při komplexním použití. Přitom v různých technologických postupech lze dosáhnout co nejúplnější realizace tepelného potenciálu vody včetně zbytkové a také získat cenné složky obsažené v termální vodě (jód, brom, lithium, cesium, kuchyňská sůl, Glauberova sůl, kyselina boritá a mnoho dalších) pro jejich průmyslové využití.
Hlavní nevýhodou geotermální energie je nutnost reinjektování odpadních vod do podzemní zvodnělé vrstvy. . Také využití geotermální vody nelze považovat za ekologické, protože pára je často doprovázena plynnými emisemi, včetně sirovodíku a radonu – obojí je považováno za nebezpečné. V geotermálních elektrárnách musí pára pohánějící turbínu kondenzovat, což vyžaduje zdroj chladicí vody, stejně jako to vyžadují uhelné nebo jaderné elektrárny. V důsledku vypouštění chladicí i kondenzační horké vody je možné tepelné znečištění prostředí. Navíc tam, kde se ze země odebírá směs vody a páry pro elektrárny s mokrou párou a kde se pro elektrárny s binárním cyklem odebírá horká voda, musí být voda odstraněna. Tato voda může být neobvykle slaná (až 20 % soli) a pak bude nutné ji načerpat do oceánu nebo vstříknout do země. Vypouštění takové vody do řek nebo jezer by mohlo zničit sladkovodní formy života v nich. Geotermální vody často obsahují také značné množství sirovodíku, páchnoucího plynu, který je ve vysokých koncentracích nebezpečný.
V důsledku zavádění nových, levnějších technologií pro vrtání studní a používání účinných metod čištění vody od toxických sloučenin a kovů však kapitálové náklady na sběr tepla z geotermálních vod neustále klesají. Navíc je třeba mít na paměti, že geotermální energie v poslední době výrazně pokročila ve svém rozvoji. Nedávný vývoj tedy ukázal možnost výroby elektřiny při teplotě níže uvedené směsi páry a vody 80º C, což umožňuje mnohem širší využití geotermálních elektráren pro výrobu elektřiny. V souvislosti s tím se očekává, že v zemích s významným geotermálním potenciálem, především ve Spojených státech, se kapacita geotermálních elektráren ve velmi blízké budoucnosti zdvojnásobí.
Ještě působivější je nová, skutečně revoluční technologie výstavby geotermálních elektráren, která se objevila před několika lety, vyvinutá australskou společností Geodynamics Ltd. - tzv. Hot-Dry-Rock technologie, která výrazně zvyšuje účinnost přeměny energie. geotermálních vod na elektřinu. Podstata této technologie je následující.
Donedávna byl hlavní princip fungování všech geotermálních stanic považován za neotřesitelný v termoenergetice, která spočívala ve využití přirozeného uvolňování páry z podzemních zásobníků a zdrojů. Australané se od tohoto principu odchýlili a rozhodli se vytvořit vhodný „gejzír“ sami. K vytvoření takového gejzíru našli australští geofyzikové bod v poušti v jihovýchodní Austrálii, kde tektonika a izolace hornin vytvářejí anomálii, která v oblasti udržuje velmi vysoké teploty po celý rok. Podle australských geologů se žulové horniny nacházející se v hloubce 4,5 km zahřívají až na 270 °C, a proto, pokud je voda čerpána pod vysokým tlakem studnou do takové hloubky, pronikne všude do puklin žhavé žuly a roztáhněte je, současně zahřejte a pak podél další vrtané studny vystoupí na povrch. Poté lze ohřátou vodu snadno shromáždit ve výměníku tepla a z ní získanou energii využít k odpaření další kapaliny s nižším bodem varu, jejíž pára zase pohání parní turbíny. Voda, která vydala geotermální teplo, bude opět nasměrována vrtem do hloubky a cyklus se tak bude opakovat. Schematické schéma výroby elektřiny technologií navrženou australskou společností Geodynamics Ltd. je na obr. 1. Obr.
Rýže. 1.
Tuto technologii samozřejmě nelze realizovat kdekoli, ale pouze tam, kde je žula ležící v hloubce zahřátá na teplotu minimálně 250 - 270 °C. Při použití takové technologie hraje klíčovou roli teplota, její snížení o 50 °C podle vědců zdvojnásobí náklady na elektřinu.
Pro potvrzení předpovědí specialisté z Geodynamics Ltd. Již jsme provedli dva vrty, každý o hloubce 4,5 km, a získali jsme důkazy, že v této hloubce dosahuje teplota požadovaných 270 - 300 °C. V současné době probíhají práce na posouzení celkových zásob geotermální energie na tomto anomálním místě v jižní Austrálii. Podle předběžných propočtů je v tomto anomálním bodě možné získat elektřinu s kapacitou vyšší než 1 GW a náklady na tuto energii budou poloviční než náklady na větrnou energii a 8 až 10krát levnější než solární energie.
ekologický fond geotermální energie
Světový potenciál geotermální energie a perspektivy jejího využití
Skupina odborníků ze Světové asociace geotermální energie, která posuzovala zásoby nízko a vysokoteplotní geotermální energie pro jednotlivé kontinenty, získala následující údaje o potenciálu různých typů geotermálních zdrojů na naší planetě (tab. 2).
Název kontinentuTyp geotermálního zdroje: vysokoteplotní, používá se k výrobě elektřiny, TJ/roknízká teplota, používá se ve formě tepla, TJ/rok (spodní mez) tradiční technologietradiční a binární technologieEvropa18303700>370Asie29705900>320Afrika12202400>2303Severní Amerika 015032120000000 0150 270 Severní Amerika >240Oceánie10502100>110Světový potenciál1120022400>1400
Jak je vidět z tabulky, potenciál zdrojů geotermální energie je prostě obrovský. Používá se však extrémně málo, ale v současnosti se geotermální elektřina rozvíjí zrychleným tempem, v neposlední řadě kvůli prudkému nárůstu cen ropy a plynu. Tomuto rozvoji do značné míry napomáhají vládní programy přijaté v mnoha zemích světa, které podporují tento směr rozvoje geotermální energie.
Při charakterizaci vývoje globálního geotermálního energetického průmyslu jako nedílné součásti obnovitelné energie v dlouhodobém horizontu poznamenáváme následující. Podle prognóz se v roce 2030 očekává mírný pokles (až 12,5 % oproti 13,8 % v roce 2000) podílu obnovitelných zdrojů energie na celosvětové produkci energie. Energie slunce, větru a geotermálních vod se přitom bude vyvíjet zrychleným tempem, ročně se bude zvyšovat v průměru o 4,1 %, nicméně díky „nízkému“ startu se jejich podíl ve struktuře obnovitelných zdrojů bude zůstat nejmenší v roce 2030.
2. Environmentální fondy, jejich účel, druhy
Otázky, které zahrnují ochrana životního prostředí, jsou v dnešní době poměrně relevantní a významné. Jedním z nich je otázka fondů životního prostředí. Efektivita celého procesu na tom přímo závisí, protože dnes může být velmi obtížné něčeho dosáhnout bez určitých investic.
Environmentální fondypředstavují jednotný systém mimorozpočtových veřejných prostředků, který by měl vedle přímého fondu životního prostředí zahrnovat fondy krajské, krajské, místní a republikové. Environmentální fondy jsou zpravidla vytvářeny k řešení nejdůležitějších a naléhavých problémů životního prostředí. Kromě toho jsou nezbytné pro kompenzaci způsobených škod a také v případě obnovy ztrát v přírodním prostředí.
Neméně důležitou otázkou v tomto případě je také to, odkud se berou tyto prostředky, které hrají poměrně důležitou roli v takovém procesu, jako je např ochrana životního prostředí. Environmentální fondy jsou nejčastěji tvořeny z fondů, které pocházejí od organizací, institucí, občanů a podniků, jakož i od právnických občanů a jednotlivců. Zpravidla se jedná o všechny druhy poplatků za vypouštění odpadů, emise škodlivých látek, likvidaci odpadů, ale i další druhy znečištění.
kromě environmentální fondyjsou tvořeny z prostředků z prodeje zabaveného nářadí a vybavení pro rybolov a lov, z částek přijatých z nároků na náhradu pokut a škod za zhoršení životního prostředí, z příjmů v cizí měně od cizích občanů a osob, jakož i z přijatých dividend z bankovních vkladů, vklady jako úroky a ze sdíleného použití prostředků fondu na činnost těchto osob a jejich podniků.
Všechny výše uvedené prostředky musí být zpravidla připsány na zvláštní bankovní účty v určitém poměru. Tedy například na provádění ekologických opatření, které mají spolkový význam, alokují deset procent prostředků, třicet procent pak na realizaci aktivit republikového a regionálního významu. Zbývající částka by měla jít na realizaci ekologických opatření, která mají místní význam.
3. Problém
Určete celkovou roční ekonomickou škodu znečištěním tepelné elektrárny o výtěžnosti 298 t/den uhlí s emisemi: SO 2- 18 kg/t; popílek - 16 kg/den; CO2 - 1,16 t/t.
Čistící účinek je 68%. Specifická škoda znečištěním na jednotku emisí je: pro SO 2= 98 rub/t; ve společnosti CO 2= 186 rub/t; vazby = 76 rub/t.
Vzhledem k tomu:
Q = 298 t/den;
G l. h. =16 kg/den;SO2 = 18 kg/t;
gCO2 = 1,16 t/t
Řešení:
m l. h . =0,016*298*0,68=3,24 t/den
m SO2 =0,018*298*0,68=3,65 t/den
m CO2 =1,16*298*0,68=235,06 t/den
P l. h. =360*3,24*76=88646,4 rublů/rok
P SO2 =360*3,65*98=128772 rublů/rok
P CO2 =360*235,06*186=15739617 rublů/rok
P plný =88646,4+128772+15739617=15 957 035,4 rublů/rok
Odpovědět: celkové roční ekonomické škody způsobené znečištěním z tepelných elektráren jsou 15 957 035,4 rublů ročně.
Bibliografie
1.
http://ustoj.com/Energy_5. htm
.
http://dic. Academy.ru/dic. nsf/dic_economic_law/18098/%D0%AD%D0%9A%D0%9E%D0%9B%D0%9E%D0%93%D0%98%D0%A7%D0%95%D0%A1%D0%9A %D0%98%D0%95
Potřebujete pomoc se studiem tématu?
Naši specialisté vám poradí nebo poskytnou doučovací služby na témata, která vás zajímají.
Odešlete přihlášku uvedením tématu právě teď, abyste se dozvěděli o možnosti konzultace.
