Zemlja je odavno izvor energije, ali, uvažavajući tu činjenicu, moramo priznati i da neobnovljivi izvori energije nisu beskonačni. Radi grijanja svojih domova ljudi su se već odrekli drva za ogrjev i više ne pale šume, gotovo su eliminirali iskopavanje ugljena, shvaćajući da to nanosi ekološku štetu okolišu. Ali proizvodnja nafte i plina je u punom jeku. U međuvremenu, naš planet također ima obnovljiv izvor energije - snagu svojih geotermalnih voda.
Iskorištavanje Zemljine topline vrlo je primamljiva ideja i težak, ali općenito rješiv zadatak. To posebno vrijedi za regije gdje geotermalni izvori izlaze na površinu ili su barem nadohvat ruke, kako s inženjerske tako i s ekonomske točke gledišta. No mjesto takvih izvora u pravilu je u blizini tektonskih grešaka planeta i nalazi se u izrazito seizmički nestabilnim područjima.
Postoji nekoliko osnovnih shema za izgradnju takvih elektrana, a obično izbor ovisi o konkretnom izvoru topline: na nekim mjestima dovoljno je izbušiti bušotinu i započeti s radom, a na drugim je potrebno prvo očistiti dolazni nosač energije od čvrstih čestica i štetnih plinova.
No, bez obzira na princip rada takve stanice, ona ima niz prednosti u odnosu na termoelektrane, pa čak i u odnosu na termonuklearne elektrane.
Geotermalna stanica ima samo jedan nedostatak: u konačnici sve se svodi na njen položaj. S obzirom da se seizmička aktivnost ne može predvidjeti, područja tektonskih rasjeda su izrazito nepovoljno mjesto za izgradnju i kasniji rad elektrana.
Ali prednosti su brojne i neporecive:
S razvojem društva raste i njegova ekološka svijest, a problemi razumnog gospodarenja okolišem izbijaju u prvi plan. Vodeće gospodarske sile, uključujući Rusiju, potpisuju protokole za ograničavanje atmosferskih emisija u nastojanju da smanje štetu od efekta staklenika i spriječe globalno zagrijavanje. Značajan utjecaj na porast onečišćenja zraka imaju termoelektrane koje kao pogonsko gorivo za proizvodnju električne energije koriste plin, naftne derivate i posebice ugljen.
Ne može se ništa učiniti oko činjenice da postoji ekološki nedostatak termoelektrana. Možete pokušati smanjiti emisije potpunijim izgaranjem goriva, upotrebom naprednih sustava filtera, ali ne možete pobjeći od "generičkog" nedostatka toplinske energije.
Stoga je glavno pitanje koje se postavlja u vezi s korištenjem toplinske energije kakve ekološke koristi ima geotermalna elektrana? Koristeći vodu i paru koju grije priroda, ove elektrane ne proizvode nikakve emisije. Minimizira štetu uzrokovanu okolišu i male dimenzije takvih stanica. Dakle, prednosti geotermalnih elektrana u odnosu na termoelektrane su nesumnjive.
Među alternativnim izvorima geotermalna energija zauzima značajno mjesto - koristi se na ovaj ili onaj način u oko 80 zemalja svijeta. U većini slučajeva to se događa na razini izgradnje staklenika, bazena, korištenja kao lijeka ili grijanja.
U nekoliko zemalja – uključujući SAD, Island, Italiju, Japan i druge – izgrađene su i rade elektrane.
Geotermalna energija općenito se dijeli na dvije vrste - petrotermalnu i hidrotermalnu. Prvi tip koristi vruće kamenje kao izvor. Druga je podzemna voda.
Spojite li sve podatke o temi u jedan dijagram, ustanovit ćete da se u 99% slučajeva koristi toplina stijena, a samo u 1% se geotermalna energija izvlači iz podzemnih voda.
U ovom trenutku svijet koristi toplinu zemljine unutrašnjosti prilično široko, a uglavnom je to energija plitkih bunara - do 1 km. Kako bi se osigurala električna energija, toplina ili topla voda, ugrađeni su izmjenjivači topline u bušotinama koji rade na tekućine s niskim vrelištem (primjerice freon).
Danas je korištenje bušotinskog izmjenjivača topline najracionalniji način proizvodnje topline. Izgleda ovako: rashladna tekućina cirkulira u zatvorenom krugu. Zagrijani se diže kroz koncentrično spuštenu cijev, odajući svoju toplinu, nakon čega se, ohlađen, pumpom dovodi u kućište.
Korištenje energije zemljine unutrašnjosti temelji se na prirodnom fenomenu - kako se približavamo Zemljinoj jezgri, temperatura Zemljine kore i plašta raste. Na razini od 2-3 km od površine planeta doseže više od 100 °C, povećavajući se u prosjeku za 20 °C sa svakim sljedećim kilometrom. Na dubini od 100 km temperatura već doseže 1300-1500 ºS.
Voda koja cirkulira na velikim dubinama zagrijava se do značajnih razina. U seizmički aktivnim područjima izbija na površinu kroz pukotine u zemljinoj kori, dok se u mirnijim područjima može izvući bušotinama.
Princip rada je isti: zagrijana voda se diže u bunar, odaje toplinu i vraća se niz drugu cijev. Ciklus je gotovo beskonačan i obnavlja se sve dok ima topline u utrobi zemlje.
U nekim seizmički aktivnim regijama topla voda leži toliko blizu površine da možete iz prve ruke vidjeti kako geotermalna energija radi. Fotografija okoline vulkana Krafla (Island) prikazuje gejzire koji prenose paru za geotermalnu elektranu koja tamo radi.
Pozornost prema alternativnim izvorima je zbog činjenice da rezerve nafte i plina na planetu nisu beskrajne i postupno se iscrpljuju. Osim toga, nisu svugdje dostupni, a mnoge zemlje ovise o opskrbi iz drugih regija. Drugi važni čimbenici uključuju negativan utjecaj nuklearne energije i energije goriva na ljudski okoliš i divlje životinje.
Velika prednost hidroelektrane je njezina obnovljivost i svestranost: mogućnost korištenja za opskrbu vodom i toplinom, ili za proizvodnju električne energije, ili za sve tri namjene odjednom.
Ali glavna stvar je geotermalna energija, čije prednosti i mane ovise ne toliko o lokaciji koliko o novčaniku kupca.
Prednosti ove vrste energije su sljedeće:
Međutim, postoje i nedostaci:
Danas se geotermalni resursi koriste u poljoprivredi, vrtlarstvu, vodenoj i termalnoj kulturi, industriji te stambeno-komunalnim djelatnostima. Nekoliko zemalja izgradilo je velike komplekse koji opskrbljuju stanovništvo električnom energijom. Razvoj novih sustava se nastavlja.
Najčešće se korištenje geotermalne energije u poljoprivredi svodi na grijanje i navodnjavanje plastenika, plastenika te instalacija za akva i hidrokulturu. Sličan pristup koristi se u nekoliko zemalja – Keniji, Izraelu, Meksiku, Grčkoj, Gvatemali i Tedi.
Podzemni izvori koriste se za navodnjavanje polja, zagrijavanje tla, održavanje stalne temperature i vlage u stakleniku ili stakleniku.
U studenom 2014. u Keniji je s radom počela tada najveća geotermalna elektrana na svijetu. Drugi najveći je na Islandu - to je Hellisheidi, koji uzima toplinu iz izvora u blizini vulkana Hengidl.
Ostale zemlje koje koriste geotermalnu energiju u industrijskim razmjerima: SAD, Filipini, Rusija, Japan, Kostarika, Turska, Novi Zeland itd.
Postoje četiri glavne sheme za proizvodnju energije iz geotermalnih elektrana:
Godine 2009. tim istraživača koji je tragao za iskoristivim geotermalnim izvorima došao je do rastopljene magme na dubini od samo 2,1 km. Takav pogodak u magmu vrlo je rijedak; ovo je tek drugi poznati slučaj (prethodni se dogodio na Havajima 2007. godine).
Iako cijev povezana s magmom nikada nije bila povezana s obližnjom geotermalnom elektranom Krafla, znanstvenici su dobili vrlo obećavajuće rezultate. Do sada su sve pogonske stanice uzimale toplinu neizravno, iz zemljanih stijena ili podzemnih voda.
Jedno od najperspektivnijih područja je privatni sektor, za koji je geotermalna energija prava alternativa autonomnom plinskom grijanju. Najozbiljnija prepreka ovdje je što unatoč relativno jeftinom radu, visoka početna cijena opreme, koja je znatno viša od cijene instaliranja "tradicionalnog" grijanja.
MuoviTech, Geodinamika doo, Vaillant, Viessmann, Nibe nude svoje razvoje za privatni sektor.
Neosporni lider u korištenju georesursa su Sjedinjene Države - u 2012. godini proizvodnja energije u ovoj zemlji dosegla je 16,792 milijuna megavat-sati. Iste godine ukupni kapacitet svih geotermalnih stanica u Sjedinjenim Državama dosegnuo je 3386 MW.
Geotermalne elektrane u Sjedinjenim Državama nalaze se u državama Kalifornija, Nevada, Utah, Havaji, Oregon, Idaho, Novi Meksiko, Aljaska i Wyoming. Najveća grupa tvornica zove se “Gejziri” i nalazi se u blizini San Francisca.
Osim SAD-a, ostale zemlje u prvih deset (od 2013.) su Filipini, Indonezija, Italija, Novi Zeland, Meksiko, Island, Japan, Kenija i Turska. Istodobno, na Islandu geotermalni izvori energije osiguravaju 30% ukupnih potreba zemlje, na Filipinima - 27%, au SAD-u - manje od 1%.
Radne stanice tek su početak; industrija se tek počinje razvijati. Istraživanja u tom smjeru su u tijeku: istraživanje potencijalnih nalazišta u tijeku je u više od 70 zemalja, a industrijska uporaba hidroelektrične energije razvijena je u 60 zemalja.
Seizmički aktivna područja (kao što se može vidjeti na primjeru Islanda) izgledaju obećavajuće - država Kalifornija u SAD-u, Novi Zeland, Japan, zemlje Srednje Amerike, Filipini, Island, Kostarika, Turska, Kenija. Ove zemlje imaju potencijalno isplativa neistražena nalazišta.
U Rusiji su to Stavropoljski kraj i Dagestan, otok Sahalin i Kurilsko otočje, Kamčatka. U Bjelorusiji postoji određeni potencijal na jugu zemlje, koji pokriva gradove Svetlogorsk, Gomel, Rechitsa, Kalinkovichi i Oktyabrsky.
U Ukrajini obećavajuće su regije Transcarpathian, Nikolaev, Odessa i Kherson.
Poluotok Krim prilično obećava, pogotovo jer se većina energije koju troši uvozi izvana.
Nuklearna elektrana(NPP) - nuklearno postrojenje za proizvodnju energije u određenim načinima i uvjetima korištenja, smješteno unutar područja definiranog projektom, u kojem se nalazi nuklearni reaktor (reaktori) i kompleks potrebnih sustava, uređaja, opreme i konstrukcija s za postizanje te svrhe koriste se potrebni radnici
Glavna prednost je praktična neovisnost o izvorima goriva zbog malog volumena korištenog goriva, na primjer, 54 gorivnih sklopova ukupne mase 41 tone po pogonskoj jedinici s reaktorom VVER-1000 u 1-1,5 godina (za usporedbu, Troitskaya Samo GRES s kapacitetom od 2000 MW sagorijeva dva vlaka ugljena dnevno). Troškovi transporta nuklearnog goriva su, za razliku od klasičnog goriva, zanemarivi. U Rusiji je to posebno važno u europskom dijelu, jer je dostava ugljena iz Sibira preskupa.
Velika prednost nuklearne elektrane je njezina relativna ekološka čistoća. U termoelektranama ukupne godišnje emisije štetnih tvari, koje uključuju sumporov dioksid, dušikove okside, ugljikove okside, ugljikovodike, aldehide i leteći pepeo, na 1000 MW instalirane snage kreću se od cca 13.000 tona godišnje na plinsku termoelektranu. postrojenja i do 165.000 tona godišnje u termoelektranama na ugljen u prahu. U nuklearnim elektranama takvih emisija nema. Termoelektrana snage 1000 MW troši 8 milijuna tona kisika godišnje za oksidaciju goriva, dok nuklearne elektrane uopće ne troše kisik. Osim toga, termoelektrana na ugljen proizvodi veće specifično (po jedinici proizvedene električne energije) ispuštanje radioaktivnih tvari. Ugljen uvijek sadrži prirodne radioaktivne tvari; kada se ugljen sagorijeva, one gotovo potpuno ulaze u vanjski okoliš. Pritom je specifična aktivnost emisija iz termoelektrana nekoliko puta veća nego iz nuklearnih elektrana. Jedini čimbenik po kojem su nuklearne elektrane inferiorne u ekološkom smislu u odnosu na tradicionalne CPP je toplinsko onečišćenje uzrokovano visokom potrošnjom tehnološke vode za hlađenje kondenzatora turbina, koja je u nuklearnim elektranama nešto veća zbog manje učinkovitosti (ne više od 35%). , ali ovaj faktor je važan za vodene ekosustave, a moderne nuklearne elektrane uglavnom imaju vlastite umjetno stvorene rashladne rezervoare ili se čak hlade rashladnim tornjevima. Također, neke nuklearne elektrane oduzimaju dio topline za potrebe grijanja i tople vode u gradovima, čime se smanjuju neproduktivni gubici topline; postoje i perspektivni projekti za korištenje “ekstra” topline u energetsko-biološkim kompleksima (ribe). uzgoj, uzgoj kamenica, grijanje staklenika itd.). Osim toga, u budućnosti je moguće implementirati projekte koji kombiniraju nuklearne elektrane s plinskim turbinskim jedinicama, uključujući i "dodatke" postojećim nuklearnim elektranama, što može omogućiti postizanje učinkovitosti slične termoelektranama.
Za većinu zemalja, uključujući Rusiju, proizvodnja električne energije u nuklearnim elektranama nije skuplja nego u termoelektranama na ugljen i, posebno, u termoelektranama na plinsko ulje. Prednost nuklearnih elektrana u cijeni proizvedene električne energije posebno dolazi do izražaja tijekom tzv. energetskih kriza koje su započele početkom 70-ih godina. Pad cijena nafte automatski smanjuje konkurentnost nuklearnih elektrana.
Troškovi izgradnje nuklearne elektrane, prema procjenama temeljenim na projektima iz 2000-ih, približno su jednaki 2300 USD po kW električne energije, a masovnijom izgradnjom ta se brojka može smanjiti (za termoelektrane na ugljen 1200 USD, za plin - 950 dolara). Predviđanja za troškove projekata koji se trenutno provode približavaju se brojci od 2000 USD po kW (35% više nego za elektrane na ugljen, 45% više nego za termoelektrane na plin).
Glavni nedostatak nuklearnih elektrana su teške posljedice nesreća, za otklanjanje kojih su nuklearne elektrane opremljene najsloženijim sigurnosnim sustavima s višestrukim rezervama i redundancijom, koji osiguravaju isključenje taljenja jezgre čak iu slučaju najveće projektirane nesreće (lokalno potpuno poprečno puknuće cjevovoda cirkulacijskog kruga reaktora).
Ozbiljan problem za nuklearne elektrane predstavlja njihovo razgrađivanje nakon što im se iscrpi resurs, što prema procjenama može iznositi i do 20% troškova njihove izgradnje.
Iz niza tehničkih razloga krajnje je nepoželjno da nuklearne elektrane rade u manevarskim režimima, odnosno da pokrivaju varijabilni dio rasporeda električnog opterećenja.
Termoelektrana (parna turbina): Elektrane koje pretvaraju toplinsku energiju izgaranja goriva u električnu nazivaju se toplinske (parne turbine). Neke od njihovih prednosti i nedostataka navedene su u nastavku.
Prednosti 1. Gorivo koje se koristi je prilično jeftino. 2. Zahtijevaju manje kapitalnih ulaganja u usporedbi s drugim elektranama. 3. Može se graditi bilo gdje bez obzira na dostupnost goriva. Gorivo se do lokacije elektrane može transportirati željeznicom ili cestovnim prijevozom. 4. Zauzimaju manju površinu u odnosu na hidroelektrane. 5. Trošak proizvodnje električne energije manji je od troška dizelskih elektrana.
Mane 1. Zagađuju atmosferu ispuštajući velike količine dima i čađe u zrak. 2. Veći pogonski troškovi u odnosu na hidroelektrane
Hidroelektrana (HE)- elektrana koja kao energent koristi energiju vodenog toka. Hidroelektrane se obično grade na rijekama izgradnjom brana i akumulacija.
Boguchanskaya hidroelektrana. 2010 Najnovija hidroelektrana u Rusiji
Za učinkovitu proizvodnju električne energije u hidroelektrani potrebna su dva glavna čimbenika: zajamčena opskrba vodom tijekom cijele godine i po mogućnosti veliki nagibi rijeke; kanjonski tipovi terena pogodni su za hidrogradnju
Ova energija spada u alternativne izvore. Danas se sve više spominju mogućnosti dobivanja resursa koje nam planet daje. Možemo reći da živimo u eri mode za obnovljivu energiju. Na ovom području nastaju mnoga tehnička rješenja, planovi i teorije.
Nalazi se duboko u dubini zemlje i ima svojstva obnavljanja, drugim riječima, beskonačan je. Klasični resursi, prema znanstvenicima, počinju ponestajati, nafta, ugljen i plin će presušiti.
Geotermalna elektrana Nesjavellir, Island
Stoga se možemo postupno pripremati za usvajanje novih alternativnih metoda proizvodnje energije. Ispod zemljine kore nalazi se moćna jezgra. Njegova temperatura kreće se od 3000 do 6000 stupnjeva. Kretanje litosfernih ploča pokazuje njegovu ogromnu snagu. Manifestira se u obliku vulkanskog izbijanja magme. Radioaktivni raspad događa se u dubinama, što ponekad uzrokuje takve prirodne katastrofe.
Tipično, magma zagrijava površinu bez da izađe izvan nje. To stvara gejzire ili tople vodene bazene. Na taj se način fizički procesi mogu koristiti u korisne svrhe za čovječanstvo.
Obično se dijeli na dvije vrste: hidrotermalna i petrotermalna energija. Prvi nastaje zbog toplih izvora, a drugi tip je razlika u temperaturama na površini i duboko u zemlji. Objašnjavajući svojim riječima, hidrotermalni izvor se sastoji od pare i tople vode, dok je petrotermalni izvor skriven duboko pod zemljom.
Karta potencijala razvoja geotermalne energije u svijetu
Za petrotermalnu energiju potrebno je izbušiti dvije bušotine, jednu napuniti vodom, nakon čega će doći do procesa parenja koje će izaći na površinu. Postoje tri klase geotermalnih područja:
Izvrstan su izvor za konzumaciju. Nalaze se u stijeni na određenoj dubini. Pogledajmo detaljnije klasifikaciju:
Te se vrste sastoje od različitih kemijskih sastava. Ovisno o tome, voda se može koristiti u razne svrhe. Na primjer, u proizvodnji električne energije, opskrbi toplinom (toplinski putevi), bazi sirovina.
Temperatura vode je 50-60 stupnjeva, što je optimalno za grijanje i toplu opskrbu stambenih prostora. Potreba za sustavima grijanja ovisi o geografskom položaju i klimatskim uvjetima. I ljudi stalno trebaju opskrbu toplom vodom. Za ovaj proces izgrađene su GTS (geotermalne toplinske stanice).
Ako se za klasičnu proizvodnju toplinske energije koristi kotlovnica koja troši kruto ili plinovito gorivo, onda se u ovoj proizvodnji koristi gejzirski izvor. Tehnički proces je vrlo jednostavan, iste komunikacije, toplinske rute i oprema. Dovoljno je izbušiti bunar, očistiti ga od plinova, zatim ga poslati pumpama u kotlovnicu, gdje će se održavati temperaturni raspored, a zatim će ući u glavni grijač.
Glavna razlika je u tome što nema potrebe za korištenjem kotla za gorivo. Time se značajno smanjuju troškovi toplinske energije. Zimi pretplatnici dobivaju toplinsku i toplu vodu, a ljeti samo toplu vodu.
Topli izvori i gejziri služe kao glavne komponente u proizvodnji električne energije. U tu svrhu koristi se nekoliko shema, a grade se posebne elektrane. GTS uređaj:
Kao što vidimo, glavni element kruga je pretvarač pare. To vam omogućuje dobivanje pročišćene pare, jer sadrži kiseline koje uništavaju turbinsku opremu. U tehnološkom ciklusu moguće je koristiti mješovitu shemu, odnosno u procesu su uključeni voda i para. Tekućina prolazi cijeli stupanj pročišćavanja od plinova, baš kao i para.
Radna komponenta je tekućina s niskim vrelištem. Termalna voda također je uključena u proizvodnju električne energije i služi kao sekundarna sirovina.
Uz njegovu pomoć nastaje para iz izvora niskog vrenja. GTS s takvim radnim ciklusom može biti potpuno automatiziran i ne zahtijeva osoblje za održavanje. Snažnije stanice koriste krug s dva kruga. Ovaj tip elektrane omogućuje postizanje snage od 10 MW. Struktura dvostrukog kruga:
Goleme rezerve izvora višestruko su veće od godišnje potrošnje energije. Ali čovječanstvo koristi samo mali dio. Izgradnja kolodvora datira iz 1916. godine. U Italiji je izgrađena prva geotermalna elektrana snage 7,5 MW. Industrija se aktivno razvija u zemljama kao što su SAD, Island, Japan, Filipini i Italija.
U tijeku je aktivno istraživanje potencijalnih lokacija i praktičnijih metoda ekstrakcije. Proizvodni kapacitet raste iz godine u godinu. Ako uzmemo u obzir ekonomski pokazatelj, onda je trošak takve industrije jednak termoelektranama na ugljen. Island gotovo u potpunosti pokriva svoj stambeni fond GT izvorom. 80% kuća za grijanje koristi toplu vodu iz bunara. Stručnjaci iz SAD-a tvrde da uz pravilan razvoj geotermalne elektrane mogu proizvesti 30 puta veću godišnju potrošnju. Ako govorimo o potencijalu, 39 zemalja svijeta moći će se u potpunosti osigurati električnom energijom ako budu koristile 100 posto zemljinog podzemlja.
Japan se nalazi na jedinstvenom geografskom području povezanom s kretanjem magme. Potresi i vulkanske erupcije događaju se stalno. S takvim prirodnim procesima vlada uvodi razne razvoje. Izgrađen je 21 objekt ukupne snage 540 MW. Provode se pokusi izvlačenja topline iz vulkana. 
Kao što je ranije spomenuto, GE se koristi u raznim područjima. Postoje određene prednosti i nedostaci. Razgovarajmo o prednostima:
Prvi faktor je najosnovniji, on nas potiče da proučavamo takvu industriju, budući da je alternativa nafti vrlo relevantna. Negativne promjene na tržištu nafte pogoršavaju svjetsku gospodarsku krizu. Tijekom rada instalacija, vanjski okoliš nije zagađen, za razliku od drugih. A sam ciklus ne zahtijeva ovisnost o resursima i njihovom transportu u plinski transportni sustav. Kompleks osigurava sam sebe i ne ovisi o drugima. To je veliki plus za zemlje s niskom razinom mineralnih resursa. Naravno, postoje negativni aspekti, pogledajmo ih:
Emisije štetnih plinova vrlo su beznačajne i neusporedive s drugim industrijama. Oprema vam omogućuje učinkovito uklanjanje. Otpad se baca u zemlju, gdje su bunari opremljeni posebnim cementnim okvirima. Ova tehnika eliminira mogućnost onečišćenja podzemnih voda. Skupi razvoj ima tendenciju smanjenja kako njihova poboljšanja napreduju. Svi nedostaci se pažljivo proučavaju i radi se na njihovom uklanjanju.
Akumulirana baza znanja i prakse postaje temelj za buduća postignuća. Prerano je govoriti o potpunoj zamjeni tradicionalnih rezervi, jer termalne zone i načini vađenja energetskih resursa nisu u potpunosti proučeni. Za brži razvoj potrebno je više pažnje i financijskih ulaganja.
Dok se društvo upoznaje s mogućnostima, ono polako ide naprijed. Prema procjenama stručnjaka, samo 1% svjetske električne energije proizvede ovaj fond. Moguće je da će se razviti sveobuhvatni programi za razvoj industrije na globalnoj razini, razraditi mehanizmi i sredstva za postizanje ciljeva. Energija podzemlja može riješiti problem zaštite okoliša jer svake godine ima sve više štetnih emisija u atmosferu, zagađuju se oceani, a ozonski omotač postaje tanji. Za brz i dinamičan razvoj industrije potrebno je ukloniti glavne prepreke, tada će ona u mnogim zemljama postati strateška odskočna daska, sposobna diktirati uvjete na tržištu i podizati razinu konkurentnosti.
3. Problem
Bibliografija
1. Perspektive korištenja geotermalnih izvora energije
Geotermalna energija je energija Zemljine unutrašnjosti.
Još prije 150 godina naš je planet koristio isključivo obnovljive i ekološki prihvatljive izvore energije: vodene tokove rijeka i morske oseke za okretanje vodenih kotača, vjetar za pogon mlinova i jedara, ogrjevno drvo, treset i poljoprivredni otpad za grijanje. Međutim, od kraja 19. stoljeća, sve brži tempo brzog industrijskog razvoja zahtijevao je superintenzivno istraživanje i razvoj najprije goriva, a potom i nuklearne energije. To je dovelo do brzog iscrpljivanja zaliha ugljika i sve veće opasnosti od radioaktivne kontaminacije i efekta staklenika zemljine atmosfere. Stoga smo se na pragu ovog stoljeća morali ponovno okrenuti sigurnim i obnovljivim izvorima energije: vjetru, suncu, geotermalnoj energiji, energiji plime i oseke, energiji biomase flore i faune, te na njihovoj osnovi stvarati i uspješno djelovati nove netradicionalne energetske instalacije: elektrane na plimu i oseku (TPP), vjetroelektrane (WPP), geotermalne (GeoTES) i solarne (SPP) elektrane, elektrane na valove (WPP), offshore elektrane na plinskim poljima (CES).
Dok su uspjesi postignuti u stvaranju vjetroelektrana, solarnih i niza drugih tipova netradicionalnih energetskih instalacija naširoko obrađeni u časopisnim publikacijama, geotermalnim instalacijama, a posebno geotermalnim elektranama ne pridaje se pozornost koju s pravom zaslužuju. U međuvremenu, izgledi za korištenje Zemljine toplinske energije doista su neograničeni, budući da su ispod površine našeg planeta, koji je, slikovito rečeno, golemi prirodni energetski kotao, koncentrirane goleme rezerve topline i energije, čiji su glavni izvori radioaktivne transformacije koje se događaju u zemljinoj kori i plaštu uzrokovane raspadom radioaktivnih tvari izotopi. Energija ovih izvora je toliko velika da godišnje pomiče litosferske slojeve Zemlje za nekoliko centimetara, uzrokujući pomicanje kontinenata, potrese i vulkanske erupcije.
Trenutna potražnja za geotermalnom energijom kao jednom od vrsta obnovljivih izvora energije uzrokovana je: iscrpljivanjem rezervi fosilnih goriva i ovisnošću većine razvijenih zemalja o njihovom uvozu (uglavnom uvozu nafte i plina), kao i značajnom negativnom utjecaju goriva i nuklearne energije na čovjekov okoliš i na divlju prirodu. Međutim, pri korištenju geotermalne energije treba u potpunosti uzeti u obzir njezine prednosti i nedostatke.
Glavna prednost geotermalne energije je mogućnost njezinog korištenja u obliku geotermalne vode ili mješavine vode i pare (ovisno o njihovoj temperaturi) za potrebe opskrbe toplom vodom i toplinom, za proizvodnju električne energije ili istovremeno za sve tri namjene. , njegova praktična neiscrpnost, potpuna neovisnost o uvjetima okoline, doba dana i godine. Dakle, korištenje geotermalne energije (uz korištenje drugih ekološki prihvatljivih obnovljivih izvora energije) može dati značajan doprinos rješavanju sljedećih hitnih problema:
· Osiguravanje održive opskrbe toplinom i električnom energijom stanovništva u onim područjima našeg planeta gdje nema centralizirane opskrbe energijom ili je preskupa (na primjer, u Rusiji, Kamčatki, na krajnjem sjeveru itd.).
· Osiguranje zajamčene minimalne opskrbe stanovništva energijom na područjima nestabilne centralizirane opskrbe energijom zbog manjka električne energije u elektroenergetskim sustavima, sprječavanje šteta od interventnih i restriktivnih isključenja i sl.
· Smanjenje štetnih emisija iz elektrana u određenim regijama s teškim ekološkim uvjetima.
Istodobno, u vulkanskim područjima planeta, visokotemperaturna toplina, koja zagrijava geotermalnu vodu na temperature veće od 140 - 150 ° C, najekonomičnije se koristi za proizvodnju električne energije. Podzemne geotermalne vode s temperaturama ne višim od 100°C u pravilu su ekonomski isplative za korištenje za opskrbu toplinom, toplu vodu i druge svrhe.
tab. 1.
Vrijednost temperature geotermalne vode, °S Područje primjene geotermalne vode Više od 140 Proizvodnja električne energije Manje od 100 Sustavi grijanja za zgrade i strukture Oko 60 Sustavi opskrbe toplom vodom Manje od 60 Geotermalni sustavi grijanja za staklenike, geotermalne rashladne jedinice itd. .
Kako se geotermalne tehnologije razvijaju i poboljšavaju, one se revidiraju prema korištenju geotermalnih voda na sve nižim temperaturama za proizvodnju električne energije. Dakle, trenutno razvijene kombinirane sheme za korištenje geotermalnih izvora omogućuju korištenje rashladne tekućine s početnim temperaturama od 70 - 80 ° C za proizvodnju električne energije, što je znatno niže od temperatura preporučenih u tablici (150 ° C i iznad). Konkretno, hidro-parne turbine stvorene su na Politehničkom institutu u Sankt Peterburgu, čija uporaba u geotermalnim elektranama omogućuje povećanje korisne snage dvokružnih sustava (drugi krug je vodena para) u temperaturi rasponu 20 - 200°C u prosjeku za 22%.
Učinkovitost korištenja termalnih voda znatno se povećava kada se koriste na kompleksan način. Istodobno, u različitim tehnološkim procesima moguće je postići najpotpuniju realizaciju toplinskog potencijala vode, uključujući i rezidualne, te dobiti vrijedne komponente sadržane u termalnoj vodi (jod, brom, litij, cezij, kuhinjska sol, Glauberova sol, borna kiselina i mnogi drugi) za njihovu industrijsku upotrebu.
Glavni nedostatak geotermalne energije je potreba ponovnog ubrizgavanja otpadne vode u podzemni vodonosnik. . Također, korištenje geotermalne vode ne može se smatrati ekološki prihvatljivim jer je para često popraćena plinovitim emisijama, uključujući sumporovodik i radon - oba se smatraju opasnima. U geotermalnim postrojenjima, para koja pokreće turbinu mora biti kondenzirana, što zahtijeva izvor vode za hlađenje, baš kao što to zahtijevaju elektrane na ugljen ili nuklearne elektrane. Kao rezultat ispuštanja rashladne i kondenzacijske tople vode moguće je toplinsko onečišćenje okoliša. Osim toga, tamo gdje se mješavina vode i pare izvlači iz zemlje za elektrane na mokru paru, i gdje se topla voda izvlači za postrojenja binarnog ciklusa, voda se mora ukloniti. Ova voda može biti neuobičajeno slana (do 20% soli) i tada će je trebati ispumpati u ocean ili ubrizgati u zemlju. Ispuštanje takve vode u rijeke ili jezera moglo bi uništiti slatkovodne oblike života u njima. Geotermalne vode često također sadrže značajne količine sumporovodika, plina neugodnog mirisa koji je opasan u visokim koncentracijama.
Međutim, zbog uvođenja novih, jeftinijih tehnologija za bušenje bušotina, te korištenja učinkovitih metoda za pročišćavanje vode od toksičnih spojeva i metala, kapitalni troškovi za prikupljanje topline iz geotermalnih voda kontinuirano se smanjuju. Osim toga, treba imati na umu da je geotermalna energija u posljednje vrijeme značajno napredovala u svom razvoju. Stoga su nedavni razvoji pokazali mogućnost proizvodnje električne energije na nižoj temperaturi smjese pare i vode 80º C, što omogućuje znatno šire korištenje geotermalnih elektrana za proizvodnju električne energije. S tim u vezi, očekuje se da će se u zemljama sa značajnim geotermalnim potencijalom, prvenstveno u SAD-u, kapacitet geotermalnih elektrana udvostručiti u vrlo skoroj budućnosti.
Još je impresivnija nova, doista revolucionarna tehnologija izgradnje geotermalnih elektrana koja se pojavila prije nekoliko godina, a razvila ju je australska tvrtka Geodynamics Ltd. - takozvana Hot-Dry-Rock tehnologija, koja značajno povećava učinkovitost pretvorbe energije geotermalne vode u električnu energiju. Suština ove tehnologije je sljedeća.
Donedavno se u termoenergetici nepokolebljivim smatralo glavno načelo rada svih geotermalnih stanica, a to je korištenje prirodnog ispuštanja pare iz podzemnih rezervoara i izvora. Australci su odstupili od ovog načela i odlučili sami stvoriti odgovarajući "gejzir". Kako bi stvorili takav gejzir, australski geofizičari pronašli su točku u pustinji na jugoistoku Australije gdje tektonika i izolacija stijena stvaraju anomaliju koja tijekom cijele godine održava vrlo visoke temperature na tom području. Prema australskim geolozima, granitne stijene koje se nalaze na dubini od 4,5 km zagrijavaju se do 270°C, pa će stoga, ako se voda pod visokim pritiskom pumpa kroz bunar do takve dubine, prodrijeti posvuda u pukotine vrućeg granita i proširiti ih, istovremeno zagrijavajući, a zatim će se uz drugu bušotinu izdići na površinu. Nakon toga se zagrijana voda može lako sakupiti u izmjenjivaču topline, a energija dobivena iz nje iskoristiti za isparavanje druge tekućine s nižim vrelištem, čija će para pokretati parne turbine. Voda koja je dala geotermalnu toplinu ponovno će se usmjeriti kroz bušotinu u dubinu i tako će se ciklus ponoviti. Shematski dijagram proizvodnje električne energije pomoću tehnologije koju je predložila australska tvrtka Geodynamics Ltd. prikazan je na slici 1.
Riža. 1.
Naravno, ova tehnologija se ne može primijeniti bilo gdje, već samo tamo gdje se granit koji leži u dubini zagrijava na temperaturu od najmanje 250 - 270 °C. Kod korištenja takve tehnologije temperatura igra ključnu ulogu, a njezino smanjenje za 50°C, prema znanstvenicima, udvostručit će trošak električne energije.
Kako bi potvrdili prognoze, stručnjaci iz Geodinamike Ltd. Već smo izbušili dvije bušotine, svaka duboke 4,5 km, i dobili dokaze da na toj dubini temperatura doseže željenih 270 - 300°C. Trenutno se radi na procjeni ukupnih rezervi geotermalne energije na ovoj anomalnoj točki u južnoj Australiji. Prema preliminarnim izračunima, na ovoj anomalnoj točki moguće je dobiti električnu energiju kapaciteta većeg od 1 GW, a cijena te energije bit će upola manja od energije vjetra i 8 do 10 puta jeftinija od solarne energije.
geotermalna energija okolišni fond
Svjetski potencijal geotermalne energije i perspektive njezina korištenja
Skupina stručnjaka iz Svjetske udruge za geotermalnu energiju, koja je procijenila rezerve nisko- i visokotemperaturne geotermalne energije za svaki kontinent, dobila je sljedeće podatke o potencijalu različitih vrsta geotermalnih izvora na našem planetu (Tablica 2).
Naziv kontinenta Vrsta geotermalnog izvora: visoka temperatura, koristi se za proizvodnju električne energije, TJ/godina niska temperatura, koristi se u obliku topline, TJ/godina (donja granica) tradicionalne tehnologijetradicionalne i binarne tehnologijeEuropa18303700>370Azija29705900>320Afrika12202400>240Sjeverna Amerika13302700>1 20Latinska Amerika28 005600 >240Oceanija10502100>110Svjetski potencijal1120022400>1400
Kao što je vidljivo iz tablice, potencijal geotermalnih izvora energije je jednostavno ogroman. No, koristi se iznimno malo, ali trenutno se geotermalna električna energija ubrzano razvija, ne samo zbog galopirajućeg povećanja cijene nafte i plina. Ovom razvoju uvelike pridonose državni programi doneseni u mnogim zemljama svijeta koji podržavaju ovaj smjer razvoja geotermalne energije.
Karakterizirajući razvoj globalne geotermalne industrije kao sastavnog dijela obnovljive energije u dugom roku, ističemo sljedeće. Prema predviđanjima, u 2030. godini očekuje se blagi pad (do 12,5% u odnosu na 13,8% u 2000. godini) udjela obnovljivih izvora energije u globalnoj proizvodnji energije. Istovremeno, energija sunca, vjetra i geotermalnih voda razvijat će se ubrzano, povećavajući se godišnje u prosjeku za 4,1%, no zbog „niskog“ starta njihov će se udio u strukturi obnovljivih izvora ostati najmanji u 2030.
2. Ekološki fondovi, njihova namjena, vrste
Pitanja koja uključuju zaštita okoliša, prilično su relevantni i značajni ovih dana. Jedno od njih je i pitanje ekoloških fondova. O tome izravno ovisi učinkovitost cijelog procesa, jer je danas vrlo teško postići nešto bez određenih ulaganja.
Sredstva za zaštitu okolišapredstavljaju jedinstveni sustav izvanproračunskih javnih fondova koji bi, osim neposrednog fonda za zaštitu okoliša, trebao uključivati regionalne, regionalne, lokalne i republičke fondove. Fondovi za zaštitu okoliša, u pravilu, stvoreni su za rješavanje najvažnijih i hitnih ekoloških problema. Osim toga, nužni su za nadoknadu nastale štete, kao iu slučaju obnove gubitaka u prirodnom okolišu.
Također, jednako važno pitanje u ovom slučaju je odakle dolaze ta sredstva, koja igraju vrlo važnu ulogu u takvom procesu kao zaštita okoliša. Najčešće se fondovi za zaštitu okoliša formiraju iz sredstava koja dolaze od organizacija, ustanova, građana i poduzeća, kao i od pravnih građana i pojedinaca. U pravilu su to sve vrste naknada za ispuštanje otpada, emisije štetnih tvari, odlaganje otpada, kao i druge vrste onečišćenja.
osim ekološki fondoviformiraju se iz sredstava od prodaje oduzetog alata i opreme za ribolov i lov, iznosa primljenih po zahtjevima za naknadu novčanih kazni i šteta za narušavanje okoliša, deviznih prihoda od stranih državljana i osoba, kao i od dividendi primljenih na bankovne depozite, depozite kao kamate, te od zajedničkog korištenja sredstava fonda u djelatnosti tih osoba i njihovih poduzeća.
U pravilu, sva navedena sredstva moraju biti uplaćena na posebne bankovne račune u određenom omjeru. Tako, na primjer, na provođenje ekoloških mjera, koji su od saveznog značaja, izdvajaju deset odsto sredstava, a trideset odsto za realizaciju poslova od republičkog i regionalnog značaja. Preostali iznos trebao bi ići za provedbu ekoloških mjera od lokalnog značaja.
3. Problem
Odredite ukupnu godišnju ekonomsku štetu od onečišćenja termoelektrane produktivnosti 298 tona/dan ugljena s emisijom: SO 2- 18 kg/t; leteći pepeo - 16 kg/dan; CO2 - 1,16 t/t.
Učinak čišćenja je 68%. Specifična šteta od onečišćenja po jedinici emisije iznosi: za SO 2=98 rub/t; u CO 2=186 rub/t; obveznice =76 rub/t.
dano:
Q=298 t/dan;
g l. h. =16 kg/dan; SO2 =18 kg/t;
gCO2 =1,16t/t
Riješenje:
m l. h . =0,016*298*0,68=3,24 t/dan
m SO2 =0,018*298*0,68=3,65 t/dan
m CO2 =1,16*298*0,68=235,06 t/dan
P l. h. =360*3,24*76=88646,4 rub/god
P SO2 =360*3,65*98=128772 rub/god
P CO2 =360*235,06*186=15739617 rub/god
P puna =88646,4+128772+15739617=15.957.035,4 rub./god.
Odgovor: ukupna godišnja ekonomska šteta od onečišćenja iz termoelektrana iznosi 15.957.035,4 rubalja godišnje.
Bibliografija
1.
http://ustoj.com/Energy_5. htm
.
http://dic. akademski.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
Trebate pomoć u proučavanju teme?
Naši stručnjaci savjetovat će vam ili pružiti usluge podučavanja o temama koje vas zanimaju.
Pošaljite svoju prijavu naznačite temu upravo sada kako biste saznali o mogućnosti dobivanja konzultacija.
