U našoj zemlji bogato ugljovodonike, geotermalna energija je poseban egzotični resurs, koji se u današnjem stanju poslova malo vjerovatno može nadmetati saljem i gasom. Ipak, ova alternativna vrsta energije može se koristiti gotovo svuda i prilično efikasno.

Geotermalna energija je toplina zemaljskog podzemlja. Proizvodi se u dubinama i ulazi u površinu Zemlje u različite oblike i s različitim intenzitetom.

Temperatura gornjih slojeva tla uglavnom ovisi o vanjskim (egzogenim) faktorima - sunčevom svjetlu i temperaturi zraka. Ljeti i dan tlo se zagrijava na određene dubine, a zimi i noću se hladi nakon promjene temperature zraka i uz malo kašnjenja uz dubinu. Učinak dnevnih fluktuacija temperature zraka završava se na dubinama od jedinica do nekoliko desetina centimetara. Sezonske oscilacije hvataju dublje slojeve tla - do desetak metara.

Na neku dubinu - od desetina do stotine metara - temperatura tla čuva se konstantna, jednaka prosječnom godišnjoj temperaturi zraka na površini zemlje. Lako je osigurati da se spušta u prilično duboku pećinu.

Kada je prosječna godišnja temperatura zraka u ovom području ispod nule, očituje se kao vječni (preciznije, dugoročno) permafrost. U istočnom Sibiru, to jest, debljina, cijenjeno tužno tlo dostiže mjesta od 200 do 300 m.

Sa nekom dubinom (za svaku točku na mapi), efekt sunca i atmosfere toliko slabi da se endogeni (interni) faktori izlaze na prvom mjestu, a zemaljski podsvrd se javlja iznutra, tako da temperatura s dubinom počinje Raste.

Zagrijavanje dubokih slojeva Zemlje veže se uglavnom s propadanjem radioaktivnih elemenata, iako se nazivaju drugi izvori topline, poput fizikalo-hemijskih, tektonskih procesa u dubokim slojevima Zemljine kore i plašt. Ali sve što je uzrokovano, temperatura stijena i pridružene tečnosti i gasovitih tvari s dubinom raste. Rudari su suočeni s ovim fenomenom - u dubokim minama uvijek su vruće. Na dubini od 1 km, trideset stepena toplina je normalna pojava, a dublje je temperatura još veća.

Termalni tok zemaljskog podzemnog podružnica, dostigao površinu zemlje, malen je - u prosjeku je njena snaga 0,03-0,05 W / m 2 ili oko 350 W · B / M 2 godišnje. Uz pozadinu toplotnog toka iz sunca i grijanog zraka zagrijano je, ovo je neprimjetna vrijednost: Sunce daje svaku četvornu metar Zemljine površine oko 4.000 kWh svake godine, odnosno 10.000 puta više (naravno, naravno, Prosječno, s ogromnim rasipanjem između polarnih i ekvatorijalnih širina i ovisno o ostalim klimatskim i vremenskim faktorima).

Beznačajnost toplotnog fluksa iz creva na površinu na većini planete povezana je s niskom toplotnom provodljivošću stijena i osobinama geološke strukture. Ali postoje izuzeci - mjesta na kojima je toplotni tok sjajan. Ovo je, prije svega, zone tektonskih grešaka, povećana seizmička aktivnost i vulkanizam, gdje energija Zemljine dubine nalazi izlaz. Za takve zone, termičke abnormalnosti litosfere su karakteristične, ovdje se toplotnoj fluks, dostižući površinu zemlje, čak i čak i za naređenja snažnim "običnim". Ogromna količina topline na površinu u tim zonama stavlja erupciju vulkana i izvora tople vode.

Takva su područja najpovoljnija za razvoj geotermalne energije. U Rusiji je, iznad svega Kamčatka, otoka Kuril i Kavkaz.

Istovremeno, razvoj geotermalne energije mogući je gotovo svugdje, jer je porast temperature s dubinom - fenomen sveprisutni, a zadatak je "rudar" toplina iz creva, baš kao što se iz crijeva proizvode iz creva, baš kao što se iz creva proizvode mineralne sirovine tamo.

U prosjeku, temperatura s dubinom raste za 2,5-3 ° C za svakih 100 m. Omjer temperaturne razlike između dvije točke koja leži na različitim dubinama, na razliku otkrivanja između njih naziva se geotermalni gradijent.

Inverzna vrijednost je geotermalna faza ili interval dubine, na kojem temperatura raste za 1 ° C.

Što je veći gradijent i, u skladu s tim, ispod pozornice, bliži toplinu dubine zemlje dolazi na površinu i više obećavajući ovo područje za razvoj geotermalne energije.

U različitim oblastima, ovisno o geološkoj strukturi i drugim regionalnim i lokalnim uvjetima, stopa rasta temperature s dubinom može se naglo vacirati. Na skali zemljišta, oscilacije veličine geotermalnih gradijenata i stepenica dosežu 25 puta. Na primjer, u Oregonu (SAD) gradijent je 150 ° C po 1 km, a u Južnoj Africi - 6 ° C je 1 km.

Pitanje je, koja je temperatura na velikim dubinama - 5, 10 km i još mnogo toga? Kada se tendencija sačuva, temperatura na dubini od 10 km trebala bi biti prosječno oko 250-300 ° C. To je manje ili više potvrđeno izravnim zapažanjima u ultra dubokim bunarima, iako je slika znatno složenija za raste linearne temperature.

Na primjer, u Kola ultra duboko dobro izbušena na baltičkom kristalnom štitu, temperatura do dubine od 3 km promjene brzine od 10 ° C / 1 km, a zatim geotermalni gradijent postaje 2-2,5 puta više. Na dubini od 7 km zabilježeno je temperatura od 120 ° C, 10 km - 180 ° C i 12 km - 220 ° C.

Drugi primer je dobro položen na severu Caspiani, gde je na dubini od 500 m, registrovana je temperatura od 42 ° C, 1,5 km - 70 ° C, 2 km - 80 ° C, 3 km - 108 ° C.

Pretpostavlja se da geotermalni gradijent smanjuje od dubine od 20-30 KM: na dubini od 100 km, procijenjene temperature oko 1300-1500 ° C, na dubini od 400 km - 1600 ° C, u jezgri zemlje (dubina veća od 6000 km) - 4000-5000 ° C.

Na dubini do 10-12 km, temperatura se mjeri kroz bušotine; Tamo, gdje nisu, određeni su indirektnim znakovima kao i na većim dubinama. Takvi indirektni znakovi mogu biti priroda prolaska seizmičkih talasa ili temperaturu oranja lave.

Međutim, za potrebe geotermalne energije, podaci o temperaturama na dubinama više od 10 KM još nisu bili praktični interes.

Na dubinama od nekoliko kilometara puno vrućine, ali kako ga podići? Ponekad priroda sama riješi ovaj problem uz pomoć prirodne rashladne tečnosti - grijane termalne vode s pogledom na površinu ili dovršavaju dubinu. U nekim su slučajevima voda u dubini zagrevanja do stanja pare.

Ne postoji stroga definicija koncepta "termalnih voda". U pravilu pod njima podrazumijeva vruću podzemnu vodu u tečnom stanju ili u obliku pare, uključujući površinu zemlje sa temperaturom iznad 20 ° C, odnosno više od temperature zraka.

Toplina podzemne vode, pare, pare smjese je hidrotermalna energija. U skladu s tim, energija na temelju njene upotrebe naziva se hidrotermalno.

Teže je nositi se sa proizvodnjom toplote direktno suhog stijena - petrotermalna energija, posebno od dovoljno visokih temperatura, u pravilu, počnite dubine od nekoliko kilometara.

U Rusiji je potencijal petrotermalne energije stotinu puta veći od hidrotermalnog, odnosno 3500 i 35 biliona tona konvencionalnog goriva. Prilično je prirodno - toplina dubine zemlje je svuda, a termalne vode nalaze se na lokalnoj razini. Međutim, zbog očiglednih tehničkih poteškoća za dobivanje topline i električne energije, većina dijela termičkih voda trenutno se koristi.

Temperatura vode od 20-30 do 100 ° C pogodna je za grijanje, temperaturu od 150 ° C i veće - i za proizvodnju električne energije u geotermalnim elektranama.

Općenito, geotermalni resursi u Rusiji u pogledu konvencionalnog goriva ili bilo koje druge jedinice za mjerenje energije otprilike 10 puta veće od organskih rezervi goriva.

Teoretski, samo geotermalnom energijom moglo bi u potpunosti zadovoljiti energetske potrebe zemlje. Skoro u ovom trenutku, većina njezine teritorije, nepravedivo je za tehnička i ekonomska razmatranja.

U svijetu se koristi geotermalna energija najčešće povezana sa Islandom - zemlja koja se nalazi na sjevernom kraju srednjeg asortimana, u izuzetno aktivnom tektonskom i vulkanskom području. Vjerovatno svi se sjećaju snažnu erupciju vulkanskog eyyafyatlayokuda ( Eyjafjallajökull.) u 2010. godini.

Zahvaljujući takvim geološkim specifičnostima, Island ima ogromne rezerve geotermalne energije, uključujući vruće izvore koji se pojavljuju na površini zemlje, pa čak i čeljusti u obliku gejzara.

U Islandu, trenutno više od 60% svih potrošenih energije uzima se sa zemlje. Uključujući zbog geotermalnih izvora, osigurano je 90% grijanja i 30% proizvodnje električne energije. Dodajemo da se ostatak električne energije u zemlji vrši na hidroenergetskoj postrojenju, koji također koristi obnovljivi izvor energije, pa Island izgleda kao određeni svjetski ekološki standard.

"Ukrotivanje" geotermalne energije u 20. stoljeću primjetno je pokazao Island u ekonomski. Do sredine prošlog stoljeća bila je vrlo loša zemlja, sada se nalaze prva na svijetu na instaliranom kapacitetu i proizvodnju geotermalne energije po glavi stanovnika i u prvih deset u apsolutnoj vrijednosti instaliranog kapaciteta geotermalne snage biljke. Međutim, njegovo stanovništvo je samo 300 hiljada ljudi, što pojednostavljuje zadatak prijelaza na ekološki prihvatljive izvore energije: potreba za to je uglavnom mala.

Pored Islanda, visok udio geotermalne energije u općoj ravnoteži proizvodnje električne energije nalaze se na Novom Zelandu i ostrvu na državama jugoistočne Azije (Filipini i Indonezija), Srednjoj Americi i istočnoj Africi, čiji je teritorij i visoko seizmička i vulkanska aktivnost. Za ove zemlje, sa svojim trenutnim nivoom razvoja i potreba geotermalna energija čini značajan doprinos društveno-ekonomskom razvoju.

Upotreba geotermalne energije ima vrlo dugu istoriju. Jedan od prvih poznatih primjera je Italija, mjesto u provinciji Toskana, sada naziva se Larderllo, gdje se na početku lokalnih tople termalnih voda XIX vijeka, prirodno ili minirano iz ne-kratkih bušotina, koriste u energetske svrhe .

Ovdje se koristi voda iz podzemnih izvora bogata boronom za pripremu borićske kiseline. U početku je ova kiselina dobivena metodom isparavanja u željeznim kotlovima, a kao što je gorivo uzelo običnu ogrebotu od najbližih šuma, ali 1827. godine, Francesco Larderel (Francesco Larderel) stvorio je sistem samim sustavom na toplini. Istovremeno, energija prirodne vodene pare počela je koristiti za rad bušenja, a početkom 20. stoljeća - i za zagrijavanje lokalnih kuća i staklenika. Na istom mjestu, u Larderllo, 1904., termalna voda je postala energetski izvor za primanje električne energije.

U primjeru Italije na kraju XIX vijeka, slijedile su neke druge zemlje. Na primjer, 1892. godine, termalne vode su se prvo koristile za lokalno grijanje u Sjedinjenim Državama (Boise, Idaho), 1919. godine u Japanu, 1928. godine na Islandu.

U SAD-u, u Kaliforniji pojavila se prva elektrana na hidrotermalnu energiju u Kaliforniji početkom 1930-ih, na Novom Zelandu - 1958. u Meksiku - 1959. godine u Rusiji (prvi binarni binarni) - 1965. godine.

Stari princip na novom izvoru

Proizvodnja električne energije zahtijeva veću temperaturu hidroističkog operatera nego za grijanje, više od 150 ° C. Princip rada geotermalne elektrane (gee) sličan je principu rada konvencionalne termoelektrane (TE). U stvari, geotermalna elektrana je vrsta TE.

TE u ulozi primarnog izvora energije u pravilu, ugljen, plin ili gorivo, a radna tekućina služi vodenoj paru. Gorivo, paljenje, zagrijava vodu u stanje pare koje rotira paru turbinu i stvara električnu energiju.

Razlika između geona je da je primarni izvor energije ovdje vrućina zemaljskih vrtloga i radna tekućina u obliku par ulaze u oštrice električne turbine generatora u "Gotovo" obrazac izravno iz bušotine.

Postoje tri glavne geme radnog društva: ravno, koristeći suhu (geotermalnu) paru; Indirektno, zasnovan na hidrotermalnoj vodi, mešovitoj ili binarnom.

Upotreba jedne ili druge sheme ovisi o agregatnom stanju i temperaturi nosača energije.

Najljepša i stoga su prvi razvijeni sheme ravno, u kojem paru koja dolazi iz bunara preskoči direktno preko turbine. Na suvom paru radili su i prvi geoes na svijetu u Larderllo 1904. godine.

Geoes sa indirektnim šema rada u naše vrijeme najčešće. Oni koriste vruću podzemnu vodu, koja se ubrizgava pod visokim pritiskom u isparivač, gdje se dio ispari, a rezultirajuća parom rotira turbinu. U nekim su slučajevima dodatni uređaji i konture potrebni za čišćenje geotermalne vode i pare iz agresivnih spojeva.

Potrošeni par ulazi u pražnjenje dobro se koristi za grijanje prostorija - u ovom slučaju princip je isti kao operacija CHP-a.

Na binarnim društvima vruća termalna voda djeluje s drugom tekućinom koja vrši funkciju radne tekućine sa donjom tačkom ključanja. Obje tečnosti se prenose kroz izmjenjivač topline, gdje termalna voda isparava radna tekućina, od kojih se parovi okreću turbinu.

Ovaj sistem je zatvoren, koji rješava probleme emisije u atmosferu. Pored toga, radne tekućine s relativno niskom tačkom ključanja omogućavaju vam da koristite kao primarni izvor energije i ne baš vruće termalne vode.

U sve tri sheme upravlja se hidrotermalni izvor, ali petrotermalna energija može se koristiti za proizvodnju električne energije.

Shematski dijagram u ovom slučaju je takođe prilično jednostavan. Potrebno je izbušiti dva bunara povezana između njihovih bunara - ubrizgavanja i operativnih. Voda pumpa vodu dobro u praznicu. Na dubini se zagrijava, tada se toplina vode ili bunari generiraju parom formirani kao rezultat snažnog grijanja isporučuje se na površinu. Nadalje, sve ovisi o tome kako se koristi petrotermalna energija - za grijanje ili za proizvodnju električne energije. Zatvoreni ciklus moguć je s preuzimanjem potrošene pare i vode natrag do pražnjenja dobro ili u drugu metodu recikliranja.

Nedostatak takvog sistema je očigledan: Da biste dobili dovoljno visoke temperature radne tekućine, bunari se moraju izbušene u veliku dubinu. A to su ozbiljni troškovi i rizik od značajnog gubitka topline kada se tečnost kreće prema gore. Stoga su petroteramski sustavi rjeđi u odnosu na hidrotermalnu, iako potencijal iz petrothermanske energije za naređenje gore.

Trenutno lider u stvaranju takozvanih sustava za krug u petrotermalnim (PC-ima) je Australija. Pored toga, ovaj smjer geotermalne energije aktivno se razvija u Sjedinjenim Državama, Švicarskoj, Velikoj Britaniji, Japanu.

Poklon Lord Kelvin

Izum 1852. godine termičkom pumpom fizika William Thompson (HE - Lord Kelvin) pružio je čovječanstvu stvarna mogućnost korištenja niske topline gornjih slojeva tla. Sistem toplotne pumpe ili, kao što je Tompson nazvao, toplotni multiplikator temelji se na fizičkom procesu prenošenja topline iz okoliša u rashladno sredstvo. U stvari, koristi isti princip kao u petroteramskim sistemima. Razlika je u izvoru topline, u vezi s kojom može doći do terminološkog pitanja: Koliko se toplotna pumpa može razmotriti tačno geotermalni sistem? Činjenica je da u gornjim slojevima, do dubine u desetinama stotina metara, pasmine i tekućine sadržane u njima zagrijavaju se ne dubokom toplinom zemlje, već sunce. Dakle, sunce je u ovom slučaju - primarni izvor topline, iako je zatvoren, kao u geotermalnim sistemima, sa zemlje.

Rad toplotne pumpe zasnovan je na kašnjenju zagrijavanja i hlađenja tla u odnosu na atmosferu, kao rezultat čija se gradijent temperature formira između površinskih i dubljih slojeva, koji zadržavaju toplinu čak i zimi, baš kao i zimi To se događa u rezervoarima. Glavna svrha toplotnih pumpi je zagrijavanje prostorija. U suštini, ovo je hladnjak naprotiv. " I toplotna pumpa, a hladnjak komunicira s tri komponente: unutrašnji medij (u prvom slučaju - grijana soba, u drugom - hladno hladnjaču), vanjsko okruženje - izvor energije i rashladnog sredstva (rashladno sredstvo (rashladno sredstvo) , je li rashladno sredstvo, koji pruža premještanje topline ili prijevoz topline.

U ulozi rashladnog sredstva postoji tvar sa niskom tačkom ključanja, što omogućava odabir topline iz izvora, ima čak i relativno nisku temperaturu.

U hladnjaku, tečni rashladno sredstvo kroz prigušnicu (regulator pritiska) ulazi u isparivač, gdje je zbog oštrog smanjenja pritiska, tečnost isparava. Isparavanje je endotermični proces koji zahtijeva apsorpciju topline izvana. Kao rezultat toga, toplina iz unutrašnjih zidova isparivača je zatvorena, koja pruža efekt hlađenja u hladnjaču. Zatim, rashladno sredstvo je od isparivača za kompresor jamčeno, gdje se vraća u stanje tečnog agregata. Ovo je obrnuti proces koji vodi do emisije tretirane topline u vanjsko okruženje. U pravilu je bačen u sobu, a zadnji zid hladnjaka relativno je topao.

Toplinska pumpa radi gotovo na isti način, sa razlikom da je toplina zatvorena od vanjskog okruženja i kroz isparivač ulazi u unutrašnji medij - sustav zagrevanja sobe.

U pravoj toplotnoj pumpi, voda se zagrijava prolazeći vanjske konture položene u zemlju ili vodu, dodatno ulazi u isparivač.

U isparivaču se toplina prenosi na unutarnji krug ispunjen niskim klipnim rashladnim sredstvom koji prolaze kroz isparivač, prelazi iz tečnog stanja u gasovito, uzimajući toplinu.

Dalje, gasoviti rashladno sredstvo ulazi u kompresor, gdje se komprimira do visokog pritiska i temperature i ulazi u kondenzator, gdje se mjenjač topline pojavljuje između vrućeg plina i prijevoznika topline iz sustava grijanja.

Za kompresor je potreban električnu energiju, koeficijent transformacije (omjer potrošene i generirane energije) u savremenim sistemima je dovoljno visok da osigura njihovu efikasnost.

Trenutno se toplotne pumpe prilično široko koriste za prostorije grijanje, uglavnom u ekonomski razvijenim zemljama.

Ekokorgetska energija

Geotermalna energija se smatra ekološki prihvatljivim, što je uglavnom fer. Prije svega, koristi obnovljivi i praktički neiscrpni resurs. Geotermalna energija ne zahtijeva velike površine, za razliku od velikih hidroelektrana ili vjetroelektrana, te ne zagađuju atmosferu, za razliku od energije ugljikovodika. U prosjeku, Geoes zauzimaju 400 m 2 u smislu od 1 GW električne energije proizvedene. Isti pokazatelj za ugalj TE, na primjer, iznosi 3600 m 2. Okolišne prednosti Geo zaliha također uključuju i malu potrošnju vode - 20 litara slatke vode po 1 kW, dok za TE i NPP-ove zahtijevaju oko 1000 litara. Imajte na umu da su to pokazatelji zaštite okoliša "prosječnih" gea.

Ali negativne nuspojave su i dalje dostupni. Među njima se najčešće razlikuju bukom, toplinskom zagađenjem atmosfere i hemijskom - vodom i tlom, kao i formiranje čvrstog otpada.

Glavni izvor hemijskog zagađenja srednjeg je zapravo termalna voda (sa visokom temperaturom i mineralizacijom), često sa velikim količinama toksičnih spojeva, pa stoga postoji problem odlaganja otpadnih voda i opasnih tvari.

Negativni efekti geotermalne energije mogu se pratiti u nekoliko faza, počevši od bunara za bušenje. Ovdje postoje iste opasnosti kao i pri bušenju bilo koje dobro: uništavanje tla i povrća, zagađenje tla i podzemne vode.

U fazi rada, uštede su gee i problemi sa zagađenjem okoline. Termičke tekućine - voda i parna - obično sadrže ugljični dioksid (CO 2), sumporni sulfid (H 2 S), amonijak (NH 3), metan (CH 4), Bor (B), Arsen (B), Arsen (B), Arsen (B), Arsen ), Merkur (HG). Kada emisije u vanjsko okruženje postaju izvori svog zagađenja. Pored toga, agresivno hemijsko okruženje može prouzrokovati koroziju uništavanja geote strukture.

Istovremeno, emisije zagađivača na geoecima u prosjeku su niže nego na TE. Na primjer, emisija ugljičnog dioksida za svaki kilovat-sat generirane električne energije je do 380 g po Grobi, 1042 g - na TE ugljilo, 906 g - na lož ulje i 453 g - na plinskom zavoju.

Postavlja se pitanje: Šta učiniti sa potrošenom vodom? Sa niskom mineralizacijom, može se spustiti u površinske vode nakon hlađenja. Drugi način je da ga pumpate u vodonosniku kroz dobro ubrizgavanje, što je poželjno i uglavnom se primjenjuje trenutno.

Rudarstvo termalne vode iz vodonosnika (kao i ponovno pojavljivanje obične vode) može prouzrokovati unaprijed plaćeni i kretanje tla, ostale deformacije geoloških slojeva, mikrodelleks. Vjerojatnost takvih pojava obično je mala, iako su pojedinačni slučajevi fiksni (na primjer, na geopima u Paufen-im-Bryceau u Njemačkoj).

Treba naglasiti da se većina geoeta nalazi na relativno neumpačenim teritorijama i u zemljama trećeg svijeta, gdje su ekološki zahtjevi manje teški u odnosu na razvijene zemlje. Pored toga, u ovom trenutku broj gomila i njihov kapacitet je relativno mali. Sa velikim razvojem geotermalne energije, rizici okoliša mogu se povećati i množiti.

Koliko košta energija zemlje?

Troškovi investicija za izgradnju geotermalnih sistema variraju u vrlo širokom rasponu - od 200 do 5.000 dolara po 1 kW instaliranog kapaciteta, odnosno na najjeftinije opcije su uporedive sa troškovima izgradnje TE. Prije svega ovise o uvjetima lokacije termalnih voda, njihovog sastava, dizajna sistema. Bušenje za veću dubinu, stvaranje zatvorenog sistema sa dva bunara, potreba za pročišćavanjem vode može više puta povećati troškove.

Na primjer, ulaganja u stvaranje petroteramnog cirkulacijskog sustava (PC-a) procjenjuju se na 1,6-4 hiljade dolara po 1 kW instaliranog kapaciteta, što premašuje troškove izgradnje nuklearne elektrane i uporediv sa troškovima izgradnje vjetra i solarne cijene elektrane.

Očigledna ekonomska prednost geota je besplatna energija. Za usporedbu, u strukturi radnog TE ili NPP-a na teret za gorivo za 50-80% ili više, ovisno o trenutnim cijenama energije. Otuda još jedna prednost geotermalnog sistema: Troškovi tokom rada su stabilniji i predvidljiviji, jer ne ovise o vanjskom razmatranju cijena energije. Općenito, operativni troškovi geota procjenjuju se na 2-10 centi (60 KOP.-3 rubalja) na 1 kWh proizvedene električne energije.

Druga veličina nakon nosača energije (i vrlo značajna) troškovi troškova u pravilu je plata osoblja stanice koja se može radikalno razlikovati u zemljama i regijama.

U prosjeku je trošak od 1 kWh geotermalne energije uporediv s tim za TE (u ruskim uvjetima - oko 1 rub. / 1 \u200b\u200bkWh) i deset puta veći od troškova proizvodnje električne energije na hidroelektranama (5-10 Kopecks / 1 kWh h).

Djelomično razlog visokih troškova je taj što za razliku od toplotnih i hidrauličkih elektrana, geote ima relativno malu snagu. Pored toga, potrebno je usporediti sisteme koji su u jednoj regiji i pod sličnim uvjetima. Dakle, na primjer, u Kamchatku, prema stručnjacima, 1 kWh geotermalnog električne energije košta 2-3 puta jeftinije od električne energije proizvedene na lokalnim TE.

Pokazatelji ekonomske efikasnosti geotermalnog sistema ovise, na primjer, da li je potrebno odlagati potrošenu vodu i koje metode to se vrši je li moguće korištenje resursa. Dakle, hemijski elementi i spojevi izvučeni iz termalne vode mogu dati dodatni prihod. Podsjetimo na primjer Larderllo: Primarno je postojalo precizno hemijska proizvodnja, a korištenje geotermalne energije izvorno je bila pomoćna pomoćna.

Prosledi geotermalne energije

Geotermalna energija se razvija pomalo drugačije od vjetra i sunčanog. Trenutno je značajno više ovisi o prirodi samog resursa, što se oštro razlikuje od regija, a najveće koncentracije su vezane za uske zone geotermalnih anomalija povezanih, u pravilu sa područjima razvoja tektonskih grešaka i vulkanizma .

Pored toga, geotermalna energija je manje tehnološki kaparma od vjetrenjača, a posebno sa solarne energije: geotermalni sustavi stanica su prilično jednostavni.

U ukupnoj strukturi svetske proizvodnje električne energije, geotermalna komponenta čini manje od 1%, ali u nekim regijama i zemljama njen udio doseže 25-30%. Zbog obvezavanja do geoloških uvjeta, značajan dio geotermalnog energetskog kapaciteta koncentriran je u zemljama Trećeg svijeta, gdje se razlikuju tri klastera najvećeg razvoja industrije - otoka jugoistočne Azije, Srednje Amerike i Istočne Afrike. Prve dvije regije uključene su u pacifik "vatrogasni pojas zemlje", treći je vezan za Istočni afrički razbuk. S najvećom verovatnoćom geotermalne energije i dalje će se razviti u tim pojasevima. Udaljenost udaljenije perspektiva je razvoj petroteramelne energije koja koristi toplinu kopnenih slojeva koji leže na dubini od nekoliko kilometara. Gotovo je uobičajeni resurs, ali njegova ekstrakcija zahtijeva visoke troškove, tako da se petroteramna energija razvija prvenstveno u ekonomski i tehnološki moćnim zemljama.

Općenito, uzimajući u obzir široku širenje geotermalnih resursa i prihvatljiv nivo zaštite okoliša, postoji razlog da pretpostavimo da geotermalna energija ima dobre izglede za razvoj. Pogotovo prilikom povećanja prijetnje tradicionalnim energetskim deficitom i povećanja cijena na njima.

Od Kamchatke do kavkaza

U Rusiji, razvoj geotermalne energije ima prilično dugu povijest, a za više pozicija mi smo među svjetskim liderima, iako u općoj energetskoj ravnoteži velike zemlje, udio geotermalne energije i dalje je neznatno malo.

Dvije regije - Kamchatka i Severni Kavkaz bili su pioniri i centri razvoja geotermalne energije u Rusiji, a ako u prvom slučaju razgovaramo prvenstveno o elektroenergetskoj industriji, a zatim u sekundi - u korištenju toplotne toplotne energije.

Na sjeveru Kavkaza - na krasnodarskoj teritoriji, Čečenija, Dagestan - toplina termalnih voda za energetske svrhe korištena je prije velikog patriotskog rata. U 1980-ima i 1990-ima, razvojem geotermalne energije u regiji iz očiglednih razloga zaustavljen je i dok se ne izlazi status stagnacije. Ipak, Geotermalna vodosnabdijevanje na sjevernom Kavkazu pruža toplinu od oko 500 hiljada ljudi, a na primjer, grad Labinsk na krasnodarskom području sa 60 hiljada ljudi u potpunosti se zagrijava zbog geotermalnih voda.

U Kamchatki, povijest geotermalne energije povezana je prvenstveno izgradnjom geola. Prvi od njih, još uvijek rade pujet i parantunske stanice, izgrađeni su 1965-1967, dok je Paranothan Geo ECPP kapaciteta 600 kW postao prva stanica na svijetu s binarnim ciklusom. To je bio razvod sovjetskog naučnika S. S. Kutateladze i A. M. Rosenfeld iz Instituta za termičku fiziku sibirske podružnice Ruske akademije nauka, koji je primio autorov sertifikat o električnoj energiji iz vode od 70 ° C 1965. godine. Ova tehnologija je nakon toga postala prototip za više od 400 binarnih gee na svijetu.

Moć Pozheti Geo ESP naručena 1966. godine bila je prvobitno 5 MW i nakon toga je povećana na 12 MW. Trenutno je stanica izgradnja binarnog bloka, koja će povećati svoj kapacitet za još 2,5 MW.

Razvoj geotermalne energije u SSSR i Rusiji ometao je dostupnost tradicionalnih energetskih resursa - nafte, plina, uglja, ali nikad prestala. Najveći predmeti geotermalne energije - Gornji-Mutnuvska bujja s ukupnom snagom električnih jedinica od 12 MW, naručena 1999. godine, a Mutnovskaya Geo-MW Mutovskaya Geoce (2002).

Mutnavskaya i Verkhne-Mutnovskaya Geoes - jedinstveni objekti ne samo za Rusiju, već i na globalnoj razini. Stanice se nalaze u podnožju vulkan Mutnovskog, na nadmorskoj visini od 800 metara nadmorske visine i rade u ekstremnim klimatskim uvjetima, gdje 9-10 mjeseci u godini zimi. Oprema Mutnu Geoes, u ovom trenutku, jedna od najmodernijih na svijetu u potpunosti je stvorena u domaćim preduzećima za energetike.

Trenutno udio Munnove stanice u ukupnoj strukturi potrošnje energije Central-Kamchatka Energy čvora iznosi 40%. U narednim godinama se planira povećati moć.

Odvojeno, treba reći o ruskim petrothermalnim razvojem. Još nema velikih računara, ali postoje napredne tehnologije bušenja za veću dubinu (oko 10 km), što takođe nema analoge na svijetu. Njihov daljnji razvoj značajno će smanjiti troškove stvaranja petrothermalnih sistema. Programeri podataka i projekti - N. A. Gnatus, M. D. Khutorskaya (Geološki institut Ruske akademije nauka), A. S. Nekrasov (Institut za nacionalno ekonomsko prognoziranje Ruske akademije nauka) i specijalista postrojenja za turbine Kaluga. Sada je projekt petroteramnog cirkulacijskog sustava u Rusiji u eksperimentalnoj fazi.

Izgledi za geotermalnu energiju u Rusiji su, iako su relativno uklonjivi: Trenutno je potencijal prilično visok i položaji tradicionalne energije. Istovremeno, u velikom broju udaljenih područja zemlje, upotreba geotermalne energije ekonomski je profitabilna i u potražnji sada. To je teritorija sa visokim geoenergetskim potencijalom (Chukotka, Kamčatka, Kuriles - ruski dio Pacifičkog "vatrenog pojasa zemlje", planine južnog Sibira i kavkaza) i istovremeno daljinski i odsječene od centraliziranog Snabdevanje energijom.

U narednim decenijama geotermalna energija u našoj zemlji razvijaće se u takvim regijama u našoj zemlji.

Njih. Kapitonov

Nuklearna toplotna zemlja

Zemlja vrućina

Zemlja je prilično grijano tijelo i izvor je toplote. Prije svega se zagrijava, zbog solarnog zračenja apsorbiranog. Ali zemlja ima svoj termički resurs uporediv sa toplinom dobivenom od Sunca. Vjeruje se da ova energična energija Zemlje ima sljedeće porijeklo. Zemlja je nastala prije 4,5 milijardi godina nakon formiranja sunca iz rotiranja oko njega i zaptivač protoplanetičkog diska za prašinu plina. U ranoj fazi svoje formiranja zagrijala je Zemljinu supstancu na štetu relativno spore gravitacijske kompresije. Igrao je i veliku ulogu u toplotnoj ravnoteži Zemlje, odigrana je energija koja je puštena tokom pada malih svemirskih tijela. Stoga je mlada zemlja molten. Hlađeno, postepeno je došlo do njegove trenutne države sa čvrstom površinom, od kojih je značajan dio prekriven okeanskim i morskim vodama. Ovaj čvrsti vanjski sloj se zove zemlja Kore I u prosjeku je njegova debljina oko 40 km, a pod okeanske vode - 5-10 km pod okeanske vode. Dublji sloj zemlje zvani mantiaTakođe se sastoji od čvrste supstance. Prostire se na dubinu od gotovo 3000 km, a sadrži glavni dio tvari zemlje. Napokon je unutrašnji dio zemlje jezgro. Sastoji se od dva sloja - vanjska i unutarnja. Vanjski kernelovo je sloj rastopljenog željeza i nikla na temperaturi od 4500-6500 K s debljinom od 2000-2500 km. Unutrašnji kernel Polumjer od 1000-1500 KM zagrijavan je na temperaturu od 4000-5000 K pulo od željeza nikle sa gustoćom od oko 14 g / cm 3, koja se pojavila ogromnom (gotovo 4 miliona bara) pritiska.
Pored unutrašnjeg toplina zemlje, koji je nasljedstvo dobio od najranijeg vruće faze svojih formiranja, a broj koji treba s vremenom treba smanjiti, postoji još jedan, - dugoročan je povezan s radioaktivnim propadanjem jezgara Sa velikim poluživotom - prije svega, 232 th, 235 u, 238 u i 40 K. Energija koja je dodijeljena u tim propadanjima - njihov dio čini gotovo 99% zemlje radioaktivne energije - neprestano nadopunjuje termalne rezerve Zemlja. Gore navedene jezgre čuvaju se u kore i mantsu. Njihov propadanje vodi za grijanje i vanjskih i unutrašnjih slojeva zemlje.
Dio ogromne topline sadržane unutar zemlje stalno dolazi na površinu u vrlo velikim vulkanskim procesima. Poznat je protok topline koji proizlazi iz dubine zemlje kroz svoju površinu. To je (47 ± 2) · 10 12 vata, što je ekvivalentno vrućini koje može stvoriti 50 tisuća nuklearnih elektrana (prosječna snaga jedne nuklearne elektrane je oko 10 9 vata). Postoji pitanje, da li se radioaktivna energija reprodukuje u punom toplotnom budžetu zemlje i ako se igra, šta? Odgovor na ta pitanja već dugo je nepoznat. Trenutno postoje mogućnosti za odgovor na ova pitanja. Ključna uloga ovdje pripada neutrinu (Antineutrino), koja se rađaju u procesima radioaktivnog propadanja jezgara koji su dio tvari zemlje i koji su zvani geo-neutrino.

Geo-neutrino

Geo-neutrino - Ovo je kombinirano ime Neutrino ili Antineutrino, koji se emitiraju kao rezultat beta propadanja jezgra koji se nalazi pod zemljom površine. Očigledno je da zbog neviđenih prodornih sposobnosti, registracija njih (i samo njih) zemaljskim neutrinskim detektorima mogu dati objektivne informacije o procesima radioaktivnog propadanja koji se javljaju duboko u zemlji. Primjer takvog propadanja je β --- rapa kernel 228 RA, koji je proizvod α-propadanje dugovenog jezgra 232 th (vidi tablicu):

Poluživot (T 1/2) jezgre 228 RA iznosi 5,75 godina, otklanja energije je oko 46 Kev. Energetski spektar antinetrino kontinuiran je s gornjom granicom u blizini ishodeće energije.
Dezintegracija jezgre 232, 235 u, 238 u su lanci uzastopnih propadanja koji čine tzv radioaktivni redovi. U takvim lancima α-propadanje su pomiješani sa β-znakovima, jer se sa α-propadaju, završni jezgra pomaknuti su iz linije β-stabilnosti do nuklearnog područja preopterećenih neutronima. Nakon lanca uzastopnih propadanja na kraju svakog reda, stabilne jezgre formiraju se sa bliskim ili jednakim čarobnim brojevima po broju protona i neutrona (Z = 82, N.\u003d 126). Takve konačne jezgre su stabilne olova ili bizmuta izotopi. Dakle, propadanje T 1/2 završava se formiranjem dva puta čarobnog kernela 208 PB, a šest α-propadanja, koji prelaze četiri β-lika (u lancu 238 u → 206 Pb, osam α- i šest β - - - - - - - i šest β - - - propadanja; u lancu 235 u → 207 pb sedam α- i četiri β ---- imovina). Dakle, energetski spektar antinetrino iz svake radioaktivne serije je nametanje djelomičnog spektra iz pojedinih β ----- - predstavnika koji su dio ove serije. Antinerno spektra formirana u propadanjima 232 TH, 235 u, 238 u, 40 k, prikazane su na slici. 1. Dezintegracija od 40 k je jedan β --- distributer (vidi tablicu). Najviša energija (do 3,26 MeV) Antinetrino postiže se u raspadu
214 BI → 214 PO, što je veza radioaktivne serije 238 U. Ukupna energija koja se oslobađa tokom prolaska svih raspadačkih veza reda 232. → 208 Pb je 42,65 MEV. Za radioaktivne redove 235 u i 238 u, ove energije, odnosno 46,39 i 51,69 Mev. Energija puštena u raspadu
40 K → 40 CA, je 1,31 Mev.

Karakteristike jezgra 232 TH, 235 u, 238 u, 40 k

Jezgro	Udio u% U smjesi Isotopes	Broj kernela odnosi se. Nuclei si.	T 1/2, milijardu godina	Prve veze propadanje
232 TH.	100	0.0335	14.0
235 U.	0.7204	6.48 · 10 -5	0.704
238 U.	99.2742	0.00893	4.47
40 K.	0.0117	0.440	1.25

Procjena protoka geo-neutrinosa, napravljena na osnovu kolapsa jezgre 232 TH, 235 u, 238 u, 40 k sadržana u sastavu tvari zemlje dovodi do vrijednosti od oko 10 cm -2 SEC -1. Registracijom ovih geo-neutrinosa možete dobiti informacije o ulozi radioaktivne toplote u cijelom toplotnom bilansu Zemlje i provjeriti naše ideje o sadržaju dugovječnih radioizotopa u svijetu.

Sl. 1. Energetski spektar antinetrino iz kolapsa jezgre

232, 235 u, 238 u, 40 k, normalizirano je na jedan propadanje roditeljskog jezgra

Reakcija se koristi za registraciju elektronskog antinetrino

P → E + N, (1)

u kojoj je ta čestica zapravo otvorena. Prag ove reakcije je 1,8 MEV. Stoga se u gornjoj reakciji mogu snimiti samo geo-neutrini u lancima propadanja koji počinju s jezgrama 232. i 238 u. Efektivni presjek reakcije raspravljanog je izuzetno mali: Σ ≈ 10 -43 cm 2. Iz toga slijedi da će netrino detektor osjetljive zapremine 1 m 3 registrirati ne više od nekoliko događaja godišnje. Očito je da su za samouvjerene fiksiranje tokova geo-neutrina, potrebni su neutrinski detektori velike količine koji se nalazi u podzemnim laboratorijama za maksimalnu zaštitu od pozadine. Ideja za korištenje detektora namijenjenih za proučavanje geo-neutrina, dizajniranih za proučavanje solarnih i reaktorskih neutrina, nastalih 1998. godine. Trenutno postoje dva neutrino detektora velikih razmjera pomoću tečnog scintilatora i pogodan za rješavanje zadatka. To su neutrinski detektori eksperimenata Kamland (Japan,) i Borexino (Italija,). Ispod je uređaj detektor boreksino i rezultati dobiveni na ovom detektoru o registraciji geo-neutrina.

Detektor boreksina i geo-neutrino Registracija

Neutrino detektor Borsino nalazi se u središnjoj Italiji u podzemnoj laboratoriji pod planinskim lancem Gran Sasso, visine planinskih vrhova od kojih doseže 2,9 km (Sl. 2).

Sl. 2. Shema neutrinske laboratorije pod planinskim lancem Gran Sasso (Središnja Italija)

Borsecino je ne označen masivni detektor, a aktivno okruženje od kojih je
280 tona organskog tečnog scintilatora. Napunjeni su najlonskim sfernim posudom s promjerom 8,5 m (Sl. 3). Scintilator je pseudokumol (C 9 H 12) s pomicanjem pomicanja dodavanjem RRO (1,5 g / l). Svetlost sa Scintillatora sastavljena je za 2212 osam-modnih fotomultiplikatora (feu) postavljenog na sferu nehrđajućeg čelika (SNA).

Sl. 3. Shema detektora detektora Borsino

Najlonska posuda sa pseudokumolom je interni detektor, čiji je zadatak uključen u registraciju neutrina (Antineutrino). Unutarnji detektor okružen je sa dva koncentrična zona međuspremnika koji su ga štitili od vanjske gama kvante i neutrona. Unutarnja zona ispunjena je nepridruženim medijima koja se sastoji od 900 tona pseudokumola s aditivima dimetilftalata koji su udaljeni scintilacijom. Vanjska zona nalazi se na vrhu SNRE i detektor vode na vodi, a sadrži 2.000 tona superkontrola vode i rezanja signala od muona izvana. Za svaku interakciju koja se dogodila u domaćem detektoru, određuje se energija i vrijeme. Kalibracija detektora pomoću različitih radioaktivnih izvora omogućila je vrlo precizno odrediti njegovu energetsku ljestvicu i stupanj obnovljivosti svjetlosnog signala.
Borsecino je detektor vrlo visoke čistoće zračenja. Svi materijali su položili strogi izbor, a scintilator je pročišćen kako bi se maksimizirala unutrašnja pozadina. Zbog velike radijacijske čistoće Borsino-a je odličan detektor za registraciju antinetrino.
U reakciji (1), Positron daje trenutni signal, nakon čega slijedi neutronski napad s hidrogenom jezgrom, što dovodi do izgleda γ-kvantnog sa energijom 2,22 MeV-a, stvarajući signal pritvoren u odnosu na prvo. U Borsecinu vrijeme za snimanje neutrona je oko 260 μs. Instant i odloženi signali koreliraju u prostoru i na vrijeme, pružajući precizno priznavanje događaja uzrokovanog E.
Prag reakcije (1) je 1.806 MEV i, kao što se može vidjeti sa Sl. 1, svi geo-neutrini iz raspada od 40 k i 235 u su ispod ovog praga, a samo je dio geo-neutrino koji proizlaze u propadanjima 232 th i 238 u mogu se registrirati.
Borsino detektor prvi put je registrovani signali iz Geo-Neutrinosa u 2010. i nedavno objavljivali nove rezultate na osnovu zapažanja u roku od 2056 dana od decembra 2007. do marta 2015. godine. U nastavku dajemo podatke i rezultate njihove rasprave na osnovu članka.
Kao rezultat analize eksperimentalnih podataka identificirano je 77 kandidata za elektroničku antinetrino, što je prošlo sve kriterije za odabir. Pozadina iz događaja koji oponaša e ocijenjena je po veličini. Dakle, omjer signala / pozadine bio je ≈100.
Glavni izvor pozadine bio je reaktor antinetrino. Za Borsecino je situacija bila sasvim povoljna, jer nema nuklearnih reaktora u blizini laboratorija. Pored toga, reaktor antinetrino je energičnije u odnosu na geo-neutrine, što je omogućilo da odvojite ove antinetrino vrijednosti signala iz pozitrona. Rezultati analize depozita geo-neutrina i reaktora Antinetrino do ukupnog broja registrovanih događaja iz E prikazani su na slici. 4. Broj registrovanih geo-neutrina koji se daje ovom analizom (na slici 4 odgovara zamračenom području), jednako . U rezultirajućoj analizi spektra geo-neutrina, dvije su grupe vidljive - manje energične, intenzivnije i energičnije, manje intenzivne. Ove grupe opisanih studija povezane su s propadatima, odnosno, torijumom i uranijumom.
U analizi se razgovaralo omjer mase torija i urana u suštini zemlje
m (th) / m (u) \u003d 3.9 (u tablici ova vrijednost ≈3.8). Navedena figura odražava relativni sadržaj ovih hemijskih elemenata u hondritima - najčešća grupa meteoritica (više od 90% meteoritica koja pada na Zemlju pripada ovoj grupi). Vjeruje se da sastav hondrma s izuzetkom lakih plinova (vodonik i helijuma) ponavlja sastav solarne sustave i protoplanetarni disk, iz koje je formirana zemlja.

Sl. 4. Spektar prinosa svjetlosti iz Positrona u jedinicama broja fotoelektrona za događaje kandidata u Antinetrinu (eksperimentalni bodovi). Zamračeno područje je doprinos geo-neutrinu. Čvrsta linija je doprinos reaktora antinetrino.

2. Termalni mod Zemlje

Zemlja je hladno kosmičko tijelo. Površinska temperatura ovisi uglavnom na toplinu koja dolazi izvana. 95% vrućine gornjeg sloja zemlje je vanjski (solarna) toplina, a samo 5% - toplota domaći koja dolazi iz creva zemlje i uključuje nekoliko izvora energije. U crevima zemlje temperatura se povećava sa dubinom od 1300 ° C (u gornjem plaštu) do 3700 o C (u sredini jezgre).

Vanjska toplota. Toplina dolazi na površinu zemlje uglavnom od Sunca. Svaki kvadratni centimetar površine nanosi oko 2 kalorija za jednu minutu. Ova vrijednost se zove solarna konstanta i određuje ukupnu količinu topline koja ulazi u zemlju sa Sunca. Za godinu je vrijednost 2,26 · 10 21 kalorija. Dubina prodora solarne toplote u podzemlju Zemlje uglavnom ovisi o količini topline koja padne po jedinici površine, i iz toplinske provodljivosti stijena. Maksimalna dubina na kojoj vanjska toplina prodire je 200 m u okeanima, na kopnu - oko 40 m.

Unutrašnja toplina. Sa dubinom se primijeti porast temperature, koji se javlja vrlo neravnomjerno na raznim teritorijama. Temperatura se povećava u adiabatskom zakonu i ovisi o kompresiji tvari pod pritiskom kada je nemoguća razmjena toplote s okolišem.

Glavni izvori vrućine unutar zemlje:

Toplina puštena tokom radioaktivnog propadanja elemenata.

Preostala toplina, sačuvana od formiranja zemlje.

Gravitaciona toplina objavljena tokom kompresije zemlje i distribucije tvari gustoće.

Toplina, uzorkovana zbog kemijskih reakcija javlja se u dubinama Zemljine kore.

Toplina koja se oslobađa za vrijeme plimnog trenja zemlje.

Tri temperaturne zone razlikuju:

Ja - zona promjenjivih temperatura . Promjena temperature određuje se klimom područja. Dnevne fluktuacije praktično su izblijedjele na dubini od oko 1,5 m, a godišnje na dubini od 20 ... 30 m. IA - zona smrzavanja.

II - područje stalne temperature Na dubini od 15 ... 40 m, ovisno o regiji.

III - zona rasta temperature .

Temperaturni režim stijena u dubini zemljine kore vrši se za izražavanje geotermalnog gradijenta i geotermalnog koraka.

Veličina temperature povećava se za svakih 100 m dubinskih zvanih geotermalni gradijent. U Africi na polju Wonderrand, u Japanu je 1,5 ° C, u Japanu (Echigo) - 2.9 ° C, u Južnoj Australiji - 10.9 ° C, u Kazahstanu (Samarinda) - 6.3 ° C, na poluotoku Kola - 0,65 ° C.

Sl. 3. Temperaturne zone u zemljinoj kore: I - zona promjenjivih temperatura, IA - zona smrzavanja; II - zona stalnih temperatura; III - Zona povećanja temperature.

Dubina na kojoj se temperatura raste za 1 stepen, naziva se geotermalni korak.Numeričke vrijednosti geotermalne faze nisu u skladu ne samo na različitim širinama, već i na različite dubine iste tačke područja. Veličina geotermalne faze varira od 1,5 do 250 m. U Arkhangelsk je jednak 10 m u Moskvi - 38,4 m, a u Pyatigorsk - 1,5 m. Teoretski, prosječna vrijednost ovog koraka je 33 m.

U dobrom izbušenom u Moskvi do dubine 1630 m, temperatura u klanju bila je 41 ° C, a u rudniku je prolazila u donbasu do dubine 1545 m, temperatura se pokazala 56,3 ° C. Najveća temperatura je fiksirana u SAD-u u dobroj dubini od 7136 m, gdje je jednak 224 ° C. Povećanje temperature s dubinom treba uzeti u obzir prilikom dizajniranja dubokih struktura za spuštanje prema proračunima, na dubini od 400 km, temperatura bi trebala dostići 1400 ... 1700 ° C. Najviši temperature (oko 5000 ° C) dobivaju se za kopnenu jezgru.

Ova energija se odnosi na alternativne izvore. Danas sve češće spominju mogućnosti pribavljanja resursa koje nam planeta daje. Možemo reći da živimo u doba mode za obnovljivu energiju. Stvorene su različite tehničke rješenja, planovi, teorije u ovom području.

Duboko je u Zemlje i ima svojstva obnove, drugim riječima koji je beskonačan. Klasični resursi, prema naučnicima, počinju završiti, naftu, ugljen, plin ponestane.

Nesavellir Geotes, Island

Stoga je moguće postepeno pripremiti za usvajanje novih alternativnih metoda rudarstva energije. Pod zemljom kore je moćna jezgra. Njegova temperatura se kreće od 3000 do 6000 stepeni. Kretanje litosferskih ploča pokazuje svoju ogromnu silu. Manifestuje se u obliku vulkanskog prskanja magme. U dubini postoji radioaktivni propad koji ponekad ohrabruje takve prirodne kataklizme.

Obično magma zagrijava površinu bez prelaska svojih granica. Dakle, nabavite gejzere ili tople bazene. Stoga je moguće koristiti fizičke procese u potrebne svrhe za čovječanstvo.

Vrste izvora geotermalne energije

Obično se podijeli u dvije vrste: hidrotermalna i petrotermalna energija. Prvi se formira zbog toplog izvora, a druga vrsta je temperaturne razlike na površini i u dubini zemlje. Objašnjenje vlastitim riječima, hidrotermalni izvor sastoji se od pare i tople vode, a petrotermalno je skriveno duboko ispod tla.

Mapa potencijala za razvoj geotermalne energije na svijetu

Za petrotermalnu energiju moraju se sušiti dva bunara, jedna da napuni vodom, nakon čega će doći do procesa guar, što će doći na površinu. Postoje tri ocjene geotermalnih okruga:

• Geotermal - nalazi se u blizini kontinentalnih tanjira. Gradijent temperature je više od 80c / km. Kao primjer, talijanska komuna Larderla. Postoji elektrana
• Halfurmal - temperatura 40 - 80 S / km. Ovo su prirodni vodonosnici koji se sastoje od zdrobljenih stijena. Na nekim mjestima, Francuska se zagreva na ovaj način izgradnje
• Normalno - gradijent manje od 40 S / km. Zastupljenost takvih okruga je najčešće

Oni su odličan izvor za potrošnju. Oni su u stijeni, na određenoj dubini. Razmotrimo klasifikaciju detaljnije:

• Epitelmal - temperatura od 50 do 90 s
• Mesotermal - 100 - 120 s
• Hipotermalni - više od 200 s

Ove vrste se sastoje od različitog hemijskog sastava. Ovisno o tome, možete koristiti vodu u različite svrhe. Na primjer, u proizvodnji električne energije, opskrbe topline (termičkim zapisima), baza sirovina.

Video: geotermalna energija

Proces opskrbe topline

Temperatura vode je 50 -60 stepeni, optimalna je za grijanje i vruću opskrbu stambenim nizom. Potreba za sustavima grijanja ovisi o geografskoj lokaciji i klimatskim uvjetima. I u potrebama PTV-a, ljudi trebaju stalno. Za ovaj proces su izgrađeni GTS (geotermalne termičke stanice).

Ako se kotlovnica koja troši čvrsta ili plinsko gorivo koristi se za klasičnu proizvodnju toplotne energije, tada se za ovu proizvodnju koristi izvor gejzira. Tehnički proces je vrlo jednostavan, iste komunikacije, termičke autoceste i oprema. Dovoljno je izbušiti bunar, očistiti ga iz gasova, a zatim pošaljite pumpe u kotlovnicu, gdje će se održavati raspored temperature, a nakon što će ući u toplotnu industriju.

Glavna razlika je u tome što nema potrebe koristiti kotao za gorivo. To značajno smanjuje troškove toplotne energije. Zimi pretplatnici postaju toplu i toplu vodu, a u ljetnom samo DHW-u.

Generacija električne energije

Vrući izvori, gejzeri služe kao glavne komponente u proizvodnji električne energije. Za to se primjenjuje nekoliko shema, izgrađene su posebne elektrane. GTS uređaj:

• Cisterna GVS.
• Pumpa
• Separator za plin
• Parosparator
• Generiranje turbine
• Kondenzator
• Pumpa za podizanje
• Cisterna - hladnjak

Kao što vidimo glavni element šeme, pretvarač za paru je. To omogućava dobivanje pročišćene pare, jer sadrži kiseline koje uništavaju opremu turbina. Moguće je koristiti mješoviti krug u tehnološkom ciklusu, odnosno, voda i parom su uključeni u proces. Tečnost prolazi čitavu fazu pročišćavanja iz plinova, kao i pare.

Shema sa binarnim izvorom

Radna komponenta je mala tekućina ključanja. Termalna voda također sudjeluje u proizvodnji električne energije i služi kao sekundarne sirovine.

Uz svoju pomoć se formira par izvora slabog kuhanja. GTS s takvim ciklusom poslova može se u potpunosti automatizirati i ne zahtijevati dostupnost servisnog osoblja. Snažniji stanice koriste dva kruga dijagram. Ova vrsta elektrane omogućava vam da idete na snagu od 10 MW. Dvokrevetna struktura:

• Generator pare
• Turbina
• Kondenzator
• Izbacivač
• Hranljiva pumpa
• Ekonomizer
• Isparivač

Praktična upotreba

Ogromne zalihe izvora mnogo su puta superiornije od godišnje potrošnje energije. Ali samo mali udio koristi čovječanstvo. Izgradnja stanica od 1916. godine. U Italiji je stvorena prvih 7,5 MW geotesa. Industrija se aktivno razvija u zemljama kao što su SAD, Island, Japan, Filipini, Italija.

U toku su aktivna studija potencijalnih mjesta i praktičniji metode rudarstva. Iz godine u godinu proizvodni kapacitet raste. Ako uzmite u obzir ekonomski pokazatelj, troškovi takve industrije jednaki su ugljenom TE. Island gotovo u potpunosti pokriva općinski livinski fond GT izvora. 80% grijaćih kuća koristi topla voda iz bunara. Stručnjaci iz Sjedinjenih Država tvrde da sa pravilnim razvojem geote mogu proizvesti 30 puta više godišnje potrošnje. Ako govorimo o potencijalu, tada će 39 zemalja svijeta moći u potpunosti osigurati električnu energiju ako 100 posto koristi zemlju Zemlje.

Za Rusiju, toplina Zemljine toplote može biti trajni, pouzdan izvor pružanja jeftinog i pristupačnog električne energije i toplote kada se koristi nove visoko, ekološke tehnologije za njegovu ekstrakciju i opskrbu potrošača. Trenutno je ovo posebno relevantno

Ograničeni resursi sirovina za fosilne energije

Potrebe za organskim energetskim sirovinama su velike u industrijaliziranim i zemljama u razvoju (SAD, Japan, države Ujedinjene Evrope, Kine, Indije itd.). Istovremeno, vlastiti izvori ugljikovodika u tim zemljama su ili nedovoljni ili rezervirani, a zemlja, na primjer, SAD kupuju energetske sirovine u inostranstvu ili razvija depozite u drugim zemljama.

U Rusiji je jedna od najbogatijih zemalja u energetskim resursima zemalja, ekonomske potrebe za energijom još uvijek zadovoljena mogućnostima korištenja prirodnih fosila. Međutim, vađenje sirovina fosilnih ugljikovodika iz crijeva događa se u vrlo brzom tempu. Ako je 1940-1960. Glavna područja koja proizvode ulje bile su "drugi baku" u Volgi regionu i pred-ural, zatim, od 1970-ih, a do danas, takva regiona je zapadni Sibir. Ali ovdje je značajno smanjenje proizvodnje fosilnih ugljovodonika. Ulazi u prošlu eru "suvog" genehhanskog plina. Nekadašnja faza opsežnog razvoja proizvodnje prirodnog plina pristupila je završetku. Izvlačenje ga iz takvih divova, kao medvjeda, Urengoy i Yamburg, respektivno, 84, 65 i 50%. Udio rezervi nafte povoljnim za razvoj također je smanjen.

Zbog aktivne potrošnje ugljikovodičnih goriva, rezerve za ulje i prirodne pline na zemljištu su se značajno opale. Sada su njihove glavne rezerve fokusirane na kontinentalnu policu. Iako je baza sirovine nafte i gasnog industrije još uvijek dovoljna za proizvodnju nafte i plina u rusiju u neophodnim količinama, u bliskoj budućnosti će se osigurati sve više zbog razvoja depozita sa složenim rudarstvom i geološkim uvjetima . Troškovi proizvodnje sirovina ugljikovodika rasti će.

Većina ne-obnovljivih izvora minirana iz crijeva koristi se kao gorivo za energetske instalacije. Prije svega, to je udio u kojem je u strukturi goriva 64%.

U Rusiji 70% električne energije proizvodi TE. Energetska preduzeća zemlje spašavaju se godišnje oko 500 miliona tona. t. Da bi se dobila električna energija i toplina, dok je ugljikovodička goriva 3-4 puta više potrošena na generaciju električne energije.

Količina topline dobivena iz sagorijevanja nazvanih količina ugljikovodičnih sirovina ekvivalentna je upotrebi stotina tona nuklearnog goriva - razlika je ogromna. Međutim, nuklearna energija zahtijeva sigurnost okoliša (za uklanjanje ponavljanja na Černobil) i zaštitu od njenih terorističkih djela, kao i provedbu sigurnog i skupog zaključka iz eksploatacije zastarjele i provela vrijeme za NPP jedinice za napajanje. Dokazane obnovljive rezerve urana u svijetu su oko 3 miliona 400 hiljada tona. Za cijeli prethodni period (do 2007.) proizvelo je oko 2 miliona tona.

Rezervirajte kao budućnost svjetske energije

Istražive u posljednjeg desetljeća u svjetskom interesu za alternativne obnovljive izvore energije (obnovljivi) uzrokovani su ne samo iscrpljivanje rezervi goriva ugljikovodika, već i potrebe za rješavanjem problema okoline. Objektivni faktori (rezerve fosilnog goriva i urana, kao i promjene okoliša povezane sa korištenjem tradicionalne požarne i nuklearne energije) i trendove energetskog razvoja, sugeriraju da je tranzicija na nove metode i oblike energije neizbježno. Već u prvoj polovini XXI veka. Potpuno ili gotovo kompletno prelazak na netradicionalne izvore energije pojavit će se.

Što se prije čini u tom pravcu, to će manje bolno biti za cijelo društvo i profitabilnije za zemlju u kojoj će biti izvršeni koraci u određenom smjeru.

Svetska ekonomija sada je već preuzela tečaj za prelazak na racionalnu kombinaciju tradicionalnih i novih izvora energije. Potrošnja energije u svijetu do 2000. godine iznosila je više od 18 milijardi tona. t. i potrošnja energije do 2025. može se povećati na 30-38 milijardi tona. T. Prema prognozama, do 2050. godine, potrošnja je moguća na nivou od 60 milijardi tona. t. Karakteristični trendovi u razvoju globalne ekonomije u razdoblju koji su pregledni su sistematski pad potrošnje organskog goriva i odgovarajućeg povećanja korištenja netradicionalnih energetskih resursa. Toplinska energija zemlje zauzima jednu od njih jedno od prvih mjesta.

Trenutno je Ministarstvo energetike Ruske Federacije usvojilo program za razvoj netradicionalne energije, uključujući 30 glavnih projekata za upotrebu instalacija toplinske pumpe (TNU), čiji je princip rada zasnovan na potrošnji Jeftina toplotna energija zemlje.

Niska potencijalna zemljana toplinska energija i toplotne pumpe

Izvori energije niske snage vrućine zemlje su solarno zračenje i toplotno zračenje zagrijanih podzemnih podloga naše planete. Trenutno upotreba takve energije jedna je od najdinamičnijeg razvoja energetskih uputa zasnovanih na obnovljivom obliku.

Toplina zemlje može se koristiti u raznim vrstama zgrada i struktura za grijanje, toplu vodu, klima uređaj (hlađenje), kao i za grijanje u zimskoj sezoni, sprječavaju glazure, polja za grijanje na otvorenim stadionima itd. U tehničkom literaturu engleskog jezika koji koristi toplinu koja koristi toplinu u sustavu topline i klimatizacijskim sustavima označene su kao GHP - "Geotermalne toplotne pumpe" (geotermalne toplotne pumpe). Klimatske karakteristike zemalja centralne i sjeverne Europe, koje su, zajedno sa Sjedinjenim Državama i Kanadom, glavna područja korištenja niske topline zemlje, to uglavnom određuju za potrebe grijanja; Zračno hlađenje čak i u ljetnom periodu potrebno je relativno rijetko. Stoga, za razliku od Sjedinjenih Država, termičke pumpe u evropskim zemljama rade uglavnom u grijanju. U SAD se češće koriste u sistemima grijanja u zraku u kombinaciji sa ventilacijom, što omogućava da se i zagrijavaju i hlade vanjski zrak. U evropskim zemljama termalne pumpe se obično koriste u sistemima grijanja na vodu. Budući da se njihova efikasnost povećava s smanjenjem razlike u temperaturi isparivača i kondenzatora, često za grijanje zgrada, sustavi podnožja za grijanje koriste se u kojem je rashladno sredstvo za grejanje relativno niske temperature (35-40 po c).

Vrste sistema za korištenje energije niske precizne topline zemlje

Općenito, mogu se razlikovati dvije vrste upotrebe energije sa malim snagama:

- Otvoreni sustavi: Tlo vode se koriste kao izvor niske temperatorske energije, isporučuju se direktno u toplinske pumpe;

- zatvoreni sustavi: izmjenjivači topline nalaze se u nizu tla; Prilikom cirkuliranja rashladne tečnosti s spuštenom temperaturom, temperaturom toplotne energije iz tla i prenošenjem na isparivač toplotne pumpe (ili kada se koristi rashladno sredstvo s povećanim u odnosu na temperaturu tla).

Protiv otvorenih sistema su da bunari zahtijevaju održavanje. Pored toga, upotreba takvih sistema nije moguća u svim lokalitetima. Glavni zahtjevi za tlo i podzemne vode su sljedeći:

- dovoljna propusnost vode tla, koja vam omogućava da se nadoknadite rezervovima vode;

- Dobar hemijski sastav podzemnih voda (na primjer, nisko željezo), što omogućava izbjegavanje problema povezanih s formiranjem depozita na zidovima cijevi i korozijom.

Zatvoreni sustavi za korištenje energije niske snage vrućine zemlje

Zatvoreni sustavi su vodoravni i vertikalni (Sl. 1).

Sl. 1. Shema geotermalne instalacije toplotne pumpe C: A - vodoravno

i b - vertikalni izmjenjivači topline tla.

Vodoravni izmjenjivač topline tla

U zemljama zapadne i srednje Europe, vodoravni izmjenjivači topline tla obično su odvojene cijevi, koje su relativno učvrsne i međusobno povezane između sebe i paralelno (Sl. 2).

Sl. 2. Vodoravni izmjenjivači topline tla C: A - uzastopno i

b - Paralelni spoj.

Da biste sačuvali područje lokacije na kojem se proizvodi grijaće jedinice, razvijene su poboljšane vrste izmjenjivača topline, na primjer, izmjenjivači topline u obliku spirale (Sl. 3), smještene vodoravno ili okomito. Takav oblik izmjenjivača topline distribuira se u Sjedinjenim Državama.