I vores land rig på kulbrinter er geotermisk energi en særlig eksotisk ressource, som i dagens situation er usandsynligt, at de konkurrerer med olie og gas. Ikke desto mindre kan denne alternative type energi bruges næsten overalt og ret effektivt.

Geotermisk energi er den jordiske undergrundens varme. Det fremstilles i dybder og kommer ind i jordens overflade i forskellige former og med forskellig intensitet.

Temperaturen af \u200b\u200bjordens øverste lag afhænger hovedsageligt af eksterne (eksogene) faktorer - solbelysning og lufttemperatur. Om sommeren og dagen opvarmes jorden til bestemte dybder, og om vinteren og om natten afkøles efter ændringen i lufttemperaturen og med en vis forsinkelse, der vokser med dybde. Virkningen af \u200b\u200bdaglige lufttemperaturfluktuationer slutter i dybder fra enheder til flere tiere centimeter. Sæsonmæssige oscillationer fanger dybere jordlag - op til dusin meter.

På en dybde - fra TENS til hundredvis af meter - holdes jordens temperatur konstant, svarende til den gennemsnitlige årlige lufttemperatur på jordens overflade. Det er nemt at sørge for, at nedadgående i en temmelig dyb hule.

Når den gennemsnitlige årlige lufttemperatur på dette område er under nul, manifesteres den som en evig (mere præcist en langsigtet) permafrost. I det østlige Sibirien, magt, det vil sige tykkelsen, rækker året rundt om jordne jord 200-300 m pladser.

Med en del dybde (for hvert punkt på kortet) svækker solens effekt og atmosfæren så meget, at endogene (interne) faktorer kommer ud i første omgang, og den jordbaserede undergrund forekommer indefra, så temperaturen med dybde begynder til dyrke.

Afslutning af jordens dybe lag binder hovedsageligt med forfaldet af radioaktive elementer der, selvom andre varmekilder kaldes, såsom fysisk-kemiske, tektoniske processer i de dybe lag af jordens skorpe og mantel. Men uanset forårsaget, vokser temperaturen af \u200b\u200bklipper og de tilhørende væske- og gasformige stoffer med dybde. Minearbejdere står over for dette fænomen - i dybe miner er altid varme. På en dybde på 1 km er tredive grad varme et normalt fænomen, og dybere er temperaturen endnu højere.

Den termiske strøm af jordiske undergrunden, der når jordens overflade, er lille - i gennemsnit er dens kraft 0,03-0,05 W / m2 eller ca. 350 W · b / m2 om året. På baggrund af varmestrømmen fra solen og opvarmet luft opvarmet, er dette en umærkelig værdi: Solen giver hver kvadratmeter af jordoverfladen omkring 4.000 kWh hvert år, det vil sige 10.000 gange mere (selvfølgelig er det på gennemsnit med en stor spredning mellem polar og ækvatorial breddegrader og afhængigt af andre klimatiske og vejrfaktorer).

Opsigelsen af \u200b\u200bvarmefluxen fra tarmene til overfladen på det meste af planeten er forbundet med den lave termiske ledningsevne af klipper og de særlige forhold i den geologiske struktur. Men der er undtagelser - steder hvor varmefluxen er stor. Dette er først og fremmest de zoner af tektoniske fejl, øget seismisk aktivitet og vulkanisme, hvor jordens dybde følger udgangen. For sådanne zoner er termiske abnormiteter af lithosfæren karakteristiske, her varmefluxen, når jordens overflade, kan være til tider og endog for ordrer mere magtfulde "almindelige". En stor mængde varme til overfladen i disse zoner sætter udbrud af vulkaner og varmtvandskilder.

Sådanne områder er mest gunstige for udviklingen af \u200b\u200bgeotermisk energi. I Rusland er det frem for alt Kamchatka, Kuriløer og Kaukasus.

Samtidig er udviklingen af \u200b\u200bgeotermisk energi næsten overalt, da stigningen i temperaturen med en dybde - fænomenet er allestedsnærværende, og opgaven er at "minedrift" varme fra tarmene, ligesom mineralråvarer fremstilles af der.

I gennemsnit vokser temperaturen med dybde med 2,5-3 ° C for hver 100 m. Forholdet mellem temperaturforskellen mellem to punkter, der ligger på forskellige dybder, til detektionsforskellen mellem dem kaldes en geotermisk gradient.

Den inverse værdi er et geotermisk stadium eller dybdeintervallet, hvor temperaturen stiger med 1 ° C.

Jo højere gradienten og i overensstemmelse hermed under scenen, jo tættere på dybden af \u200b\u200bjordens dybder kommer til overfladen og jo mere lovende dette område til udvikling af geotermisk energi.

På forskellige områder, afhængigt af den geologiske struktur og andre regionale og lokale forhold, kan temperaturvæksten med dybde variere brat. På omfanget af jord kommer oscillationerne af størrelsen af \u200b\u200bgeotermiske gradienter og trin 25 gange. For eksempel i Oregon (USA) er gradienten 150 ° C pr. 1 km, og i Sydafrika - 6 ° C ligger 1 km væk.

Spørgsmålet er, hvad er temperaturen på store dybder - 5, 10 km og mere? Når tendensen er sparet, skal temperaturen på en dybde på 10 km være et gennemsnit på ca. 250-300 ° C. Dette bekræftes mere eller mindre ved direkte observationer i ultra-dybe brønde, selvom billedet er betydeligt mere kompliceret til lineær temperaturstigninger.

For eksempel i Kola Ultra-dybe brøndboret i det baltiske krystalskærm, ændres temperaturen til en dybde på 3 km med en hastighed på 10 ° C / 1 km, og derefter bliver den geotermiske gradient 2-2,5 gange mere. På en dybde på 7 km blev temperaturen på 120 ° C registreret, 10 km - 180 ° C og 12 km - 220 ° C.

Et andet eksempel er en godt lagt i det nordlige caspiani, hvor der i en dybde på 500 m registreres en temperatur på 42 ° C, 1,5 km - 70 ° C, 2 km - 80 ° C, 3 km - 108 ° C.

Det antages, at den geotermiske gradient falder fra dybden på 20-30 km: på en dybde på 100 km, estimerede temperaturer omkring 1300-1500 ° C, på en dybde på 400 km - 1600 ° C, i kernen på jorden (dybde på mere end 6000 km) - 4000-5000 ° C.

Ved dybder op til 10-12 km måles temperaturen gennem borehuller; Der, hvor de ikke er, bestemmes det af indirekte tegn såvel som på større dybder. Sådanne indirekte tegn kan være karakteren af \u200b\u200bpassagen af \u200b\u200bseismiske bølger eller temperaturen af \u200b\u200bpløjet lava.

Med henblik på geotermisk energi har data om temperaturer i dybder på mere end 10 km endnu ikke været praktisk interesse.

På dybder af et par kilometer meget varme, men hvordan man hæver det? Nogle gange løser naturen selv dette problem ved hjælp af et naturligt kølevæskeopvarmede termiske farvande med udsigt over overfladen eller sænkning af dybden, der er tilgængelig for os. I nogle tilfælde vand i dybden af \u200b\u200bopvarmning op til dampens tilstand.

Der er ingen streng definition af begrebet "termiske farvande". Som regel indebærer under dem et varmt underjordisk vand i en flydende tilstand eller i form af en damp, herunder jordens overflade med en temperatur over 20 ° C, det vil sige som regel højere end lufttemperaturen.

Varme af grundvand, damp, dampende blandinger er hydrotermisk energi. Følgelig kaldes energi baseret på dets anvendelse hydrotermisk.

Det er vanskeligere at håndtere produktionen af \u200b\u200bvarme direkte tørrock-petrotermisk energi, især da tilstrækkeligt høje temperaturer som regel begynder med dybder på flere kilometer.

I Rusland er potentialet i Petrotermal Energy hundrede gange højere end det for hydrotermiske, henholdsvis 3500 og 35 billioner tons konventionelt brændstof. Det er ret naturligt - varme af jordens dybder er overalt, og det termiske farvande findes lokalt. På grund af de oplagte tekniske vanskeligheder med at opnå varme og elektricitet anvendes størstedelen af \u200b\u200btermiske farvande i øjeblikket.

Vandtemperatur på 20-30 til 100 ° C er egnet til opvarmning, temperatur fra 150 ° C og højere - og for at generere elektricitet ved geotermiske kraftværker.

Generelt, geotermiske ressourcer i Rusland med hensyn til konventionelt brændstof eller enhver anden energimålingsenhed ca. 10 gange højere end økologiske brændstofreserver.

Teoretisk kan kun af geotermisk energi fuldt ud opfylde landets energibehov. Næsten i øjeblikket er det for det meste af sit territorium umuligt for tekniske og økonomiske overvejelser.

I verden er brugen af \u200b\u200bgeotermisk energi oftest forbundet med Island - et land, der ligger i den nordlige ende af det midterlantiske område, i en usædvanlig aktiv tektonisk og vulkansk zone. Sandsynligvis husker alle den kraftige udbrud af den vulkanske eyyafyatlayokud ( Eyjafjallajökull.) i 2010 år.

Det er takket være sådanne geologiske specifikationer, Island har store reserver af geotermisk energi, herunder varme kilder, der kommer på jordens overflade og endda springvand i form af gejsere.

På Island tages der i øjeblikket mere end 60% af al energiforbrug fra jorden. Herunder på grund af geotermiske kilder sikres 90% af opvarmning og 30% af elproduktionen. Vi tilføjer, at resten af \u200b\u200bel i landet er lavet på vandkraftværket, der også bruger en vedvarende energikilde, så Island ligner en bestemt verdens miljøstandard.

"Taming" af geotermisk energi i det 20. århundrede blev mærkbart hjulpet af Island i økonomisk. Indtil midten af \u200b\u200bdet sidste århundrede var hun et meget fattigt land, nu rækker først i verden på den installerede kapacitet og produktion af geotermisk energi pr. Indbygger og er i top ti i den absolutte værdi af den installerede kapacitet af geotermisk kraft planter. Imidlertid er dens befolkning kun 300 tusind mennesker, hvilket forenkler overgangen til overgangen til miljøvenlige energikilder: Behovet for det er generelt lille.

Ud over Island findes den høje andel af geotermisk energi i den generelle balance mellem elproduktion i New Zealand og Island Stater i Sydøstasien (Filippinerne og Indonesien), Mellemamerika og Østafrika, hvis område også er præget af højt seismisk og vulkansk aktivitet. For disse lande, med deres nuværende udviklingsniveau og behov, yder geotermisk energi et væsentligt bidrag til socioøkonomisk udvikling.

Brugen af \u200b\u200bgeotermisk energi har en meget lang historie. Et af de første kendte eksempler er Italien, stedet i provinsen Toscana, nu kaldet Larderllo, hvor ellers i begyndelsen af \u200b\u200bXIX århundrede lokale varme termiske farvande hældte naturligt eller mined fra ikke-korte brønde, blev brugt i energiformål .

Vand fra underjordiske kilder Rig i Bor blev brugt her til fremstilling af borsyre. Indledningsvis blev denne syre opnået ved fordampningsmetode i jernkedler, og da brændstof tog almindelig brænde fra de nærmeste skove, men i 1827 skabte Francesco Larderel (Francesco Larrel) et system, der arbejdede på vandenes varme. Samtidig begyndte energien i den naturlige vanddamp at blive brugt til drift af borerigger og i begyndelsen af \u200b\u200bdet 20. århundrede - og til opvarmning af lokale huse og drivhuse. På samme sted blev termisk vanddamp i Larderllo i 1904 en energikilde til at modtage elektricitet.

I eksemplet på Italien i slutningen af \u200b\u200bXIX århundrede fulgte nogle andre lande. For eksempel i 1892 blev termiske farvande først anvendt til lokal opvarmning i USA (Boise, Idaho), i 1919 i Japan, i 1928 på Island.

I USA blev det første kraftværk, der opererer på hydrotermisk energi, i Californien i begyndelsen af \u200b\u200b1930'erne, i New Zealand - i 1958, i Mexico - i 1959, i Rusland (de første binære geoer binære) - i 1965.

Gamle princip på en ny kilde

Elektricitetsgenerering kræver en højere temperatur på hydroistiske operatør end til opvarmning, mere end 150 ° C. Princippet om drift af det geotermiske kraftværk (Geoes) svarer til princippet om drift af et konventionelt termisk kraftværk (TPP). Faktisk er den geotermiske kraftværk en type TPP.

TPP'en i den primære energikilde er som regel kul, gas eller brændselsolie, og arbejdsvæsken tjener vanddamp. Brændstof, brændende, opvarmer vand til en dampstat, der roterer en dampturbine, og det genererer elektricitet.

Forskellen mellem geoerne er, at den primære energikilde her er varmen af \u200b\u200bjordiske bowrs, og arbejdsvæsken i form af et par går ind i bladene i den elektriske generator turbine i den "færdige" form direkte fra minedriftbrønden.

Der er tre hovedordninger af arbejdsgange: lige ved hjælp af tørt (geotermisk) damp; Indirekte, baseret på hydrotermisk vand og blandet eller binær.

Anvendelsen af \u200b\u200ben eller anden ordning afhænger af aggregeret tilstand og temperaturen på energibæreren.

Den mest enkle og derfor den første af de udviklede ordninger er lige, hvor damp, der kommer fra brønden, springes over direkte gennem turbinen. På det tørre par arbejdede og de første geoer i verden i Larderllo i 1904.

Geoer med indirekte arbejdsordning i vores tid den mest almindelige. De bruger varmt underjordisk vand, som injiceres under højt tryk i fordamperen, hvor en del af den inddampes, og den resulterende damp roterer turbinen. I nogle tilfælde kræves der yderligere enheder og konturer til rengøring af geotermisk vand og damp fra aggressive forbindelser.

Det tilbragte par går ind i udløbsbrønden, bruges enten til at opvarme lokalerne - i dette tilfælde er princippet det samme som driften af \u200b\u200bkraftvarmentet.

På binære geoer interagerer varmt termisk vand med en anden væske, der udfører funktionen af \u200b\u200barbejdsfluidet med et nedre kogepunkt. Begge væsker ledes gennem varmeveksleren, hvor termisk vand fordampes arbejdsfluidet, hvis par roterer turbinen.

Dette system er lukket, hvilket løser problemerne med emissioner i atmosfæren. Derudover giver arbejdsvæsker med et relativt lavt kogepunkt dig mulighed for at bruge som en primær energikilde og ikke meget varme termiske farvande.

I alle tre ordninger betjenes en hydrotermisk kilde, men petrotermisk energi kan bruges til at producere elektricitet.

Det skematiske diagram i dette tilfælde er også ret simpelt. Det er nødvendigt at bore to brønde forbundet mellem deres brønde - injektion og operationel. Vandpumper vand ind i udløbsbrønden. På dybden opvarmes den, så vandvarmen eller de dampgenererede brønde dannet som et resultat af stærk opvarmning tilføres til overfladen. Endvidere afhænger det alt for, hvordan petrotermisk energi anvendes - til opvarmning eller til produktion af elektricitet. En lukket cyklus er mulig med at downloade den brugte damp og vand tilbage til udløbsbrønden eller en anden genbrugsmetode.

Manglen på et sådant system er indlysende: For at opnå en tilstrækkelig høj temperatur af arbejdsfluidet skal brøndene bores til en stor dybde. Og det er de alvorlige omkostninger og risikoen for signifikant varmetab, når væsken bevæger sig op. Derfor er petrotermiske systemer mindre almindelige i forhold til hydrotermisk, selvom potentialet for petrotermisk energi til ordrer ovenfor.

I øjeblikket er førende inden for oprettelsen af \u200b\u200bde såkaldte Petrotermale Cirkulationssystemer (PCS) Australien. Derudover udvikler denne retning af geotermisk energi aktivt i USA, Schweiz, Storbritannien, Japan.

Gave Lord Kelvin.

Opfindelsen gav i 1852 af den termiske pumpe af Physico William Thompson (han - Lord Kelvin) menneskeheden den reelle mulighed for at bruge lav dyrebar varme af de øverste lag af jorden. Varmepumpesystemet, eller som Tompson kaldte det, er varmemultiplikatoren baseret på den fysiske proces med at overføre varme fra miljøet til kølemidlet. Faktisk bruger den det samme princip som i petrotermiske systemer. Forskellen er i varmekilden, i forbindelse med hvilken der kan være et terminologisk spørgsmål: Hvor meget kan varmepumpen betragtes som nøjagtigt det geotermiske system? Faktum er, at i de øverste lag til dybderne i tiere hundredvis af meter opvarmes racerne og væskerne i dem ikke ved jordens dybe varme, men solen. Således er det solen i dette tilfælde - den primære kilde til varme, selv om den er lukket, som i geotermiske systemer, fra jorden.

Operationen af \u200b\u200bvarmepumpen er baseret på forsinkelsen af \u200b\u200bopvarmning og afkøling af jorden sammenlignet med atmosfæren, som et resultat af hvilken temperaturgradienten dannes mellem overfladen og dybere lag, som bevarer varme selv om vinteren, ligesom Det sker i reservoirer. Hovedformålet med varmepumper er opvarmning af lokalerne. I det væsentlige er dette et køleskab tværtimod. " Og varmepumpen, og køleskabet interagerer med de tre komponenter: det indre medium (i det første tilfælde - opvarmet rum, i det andet - det afkølede køleskabskammer), det ydre miljø - energikilden og kølemidlet (kølemiddel) , er kølemidlet, som giver varmeoverførsel eller varmebærer kold.

I kølemiddelets rolle er der et stof med et lavt kogepunkt, som gør det muligt at vælge varme fra en kilde, der har endnu en relativt lav temperatur.

I køleskabet kommer det flydende kølemiddel gennem choke (trykregulator) ind i fordamperen, hvor på grund af et skarpt fald i tryk fordamper væsken. Fordampning er en endotermisk proces, der kræver absorption af varme udefra. Som et resultat lukkes varme fra fordamperens indvendige vægge, som tilvejebringer en køleeffekt i køleskabskammeret. Dernæst er kølemidlet værdsat fra fordamperen til kompressoren, hvor den vender tilbage til den flydende aggregerede tilstand. Dette er den omvendte proces, der fører til emission af behandlet varme ind i det ydre miljø. Som regel kastes den ind i rummet, og køleskabets bagvæg er relativt varm.

Varmepumpen arbejder næsten på samme måde, med forskellen, at varmen er lukket fra det ydre miljø, og gennem fordamperen kommer ind i det indre medium - systemet med opvarmning af rummet.

I den reelle varmepumpe opvarmes vand ved at passere langs en ekstern kontur, der ligger i jorden eller vandet, går videre ind i fordamperen.

I fordamperen overføres varme til det indre kredsløb fyldt med et lavt kogende kølemiddel, som, der passerer gennem fordamperen, bevæger sig fra en flydende tilstand til en gasformig, tager varme.

Derefter kommer det gasformige kølemiddel ind i kompressoren, hvor den komprimeres til højt tryk og temperatur og kommer ind i kondensatoren, hvor varmeveksling forekommer mellem den varme gas og varmebæreren fra varmesystemet.

Elektricitet er påkrævet for kompressoren, transformationskoefficienten (forholdet mellem forbrugt og genereret energi) i moderne systemer er høj nok til at sikre deres effektivitet.

I øjeblikket er varmepumper ganske udbredt til lokaler opvarmning, hovedsagelig i økonomisk udviklede lande.

Ekocorgetisk energi

Geotermisk energi betragtes som miljøvenlig, hvilket generelt er retfærdigt. Først og fremmest bruger den en vedvarende og praktisk talt uudtømmelig ressource. Geotermisk energi kræver ikke store områder, i modsætning til store vandkraftværker eller vindmølleparker, og forurener ikke atmosfæren, i modsætning til kulbrinte energi. I gennemsnit indtager Geoes 400 m 2 med hensyn til 1 GW elektricitet genereret. Den samme indikator for kul TPP, for eksempel, er 3600 m 2. Miljømæssige fordele ved geo forsyninger omfatter også lavt vandforbrug - 20 liter ferskvand pr. 1 kW, mens for TPP og NPP'er kræver ca. 1000 liter. Bemærk, at disse er miljøindikatorer for de "gennemsnitlige" geoer.

Men negative bivirkninger er stadig tilgængelige. Blandt dem er der oftest kendetegnet ved støj, termisk forurening af atmosfæren og kemikaliet - vand og jord, såvel som dannelsen af \u200b\u200bfast affald.

Den vigtigste kilde til kemisk forurening af mediet er faktisk termisk vand (med høj temperatur og mineralisering), der ofte indeholder store mængder toksiske forbindelser, og derfor er der et problem med bortskaffelse af spildevand og farlige stoffer.

De negative virkninger af geotermisk energi kan spores i flere faser, der begynder med borebrønde. Her er der de samme farer som ved boring af enhver brønd: ødelæggelsen af \u200b\u200bjord og vegetabilsk dækning, jordforurening og grundvand.

På driftsstadiet gemmes geoer og miljøforureningsproblemer. Termiske væsker - vand og damp - indeholder normalt kuldioxid (CO 2), svovlsulfid (H2S), ammoniak (NH3), methan (CH4), kogesalt (NaCl), Bor (B), Arsen (AS som ), Kviksølv (Hg). Når emissionerne i det eksterne miljø bliver kilder til forurening. Derudover kan et aggressivt kemisk miljø forårsage korrosions ødelæggelse af geotes strukturer.

Samtidig er emissioner af forurenende stoffer på geoer i gennemsnit lavere end på TPP. Kuldioxidemissioner for hver kilowatt-time af genereret elektricitet er for eksempel op til 380 g pr. Geoer, 1042 g - på kul TPPS, 906 g - på brændselsolie og 453 g - på gas TPP'er.

Spørgsmålet opstår: Hvad skal man gøre med brugt vand? Med lav mineralisering kan den blive droppet i overfladevand efter afkøling. En anden måde er at pumpe den tilbage i akvifer gennem injektionsbrønden, hvilket er foretrukket og hovedsagelig anvendt i øjeblikket.

Minedriften af \u200b\u200btermisk vand fra akviferer (såvel som opstigningen af \u200b\u200balmindeligt vand) kan forårsage forudbetalt og bevægelse af jorden, andre deformationer af geologiske lag, Microdellex. Sandsynligheden for sådanne fænomener er sædvanligvis lille, selv om individuelle tilfælde er fastsat (for eksempel på geopes i Paufen-im-Bryceau i Tyskland).

Det skal understreges, at de fleste af geoerne er beliggende på forholdsvis incronceret territorier og i tredje verdenslande, hvor miljøkrav er mindre hårdt end i udviklede lande. Derudover er antallet af geoer og deres kapacitet i øjeblikket relativt lille. Med en mere omfattende udvikling af geotermisk energi kan miljørisici øges og formere sig.

Hvor meget er jordens energi?

Investeringsomkostninger til opførelse af geotermiske systemer varierer i en meget bred vifte - fra 200 til $ 5.000 pr. 1 kW installeret kapacitet, det vil sige, at de billigste muligheder kan sammenlignes med omkostningerne ved konstruktion af TPP. De afhænger først og fremmest betingelserne for placeringen af \u200b\u200btermiske farvande, deres sammensætning, systemdesign. Boring i større dybde, oprettelsen af \u200b\u200bet lukket system med to brønde, kan behovet for vandrensning gentagne gange øge omkostningerne.

Eksempelvis estimeres investeringer i oprettelsen af \u200b\u200bet petrotermisk cirkulationssystem (PCS) til 1,6-4 tusind dollars pr. 1 kW installeret kapacitet, hvilket overstiger omkostningerne ved at opbygge et atomkraftværk og sammenlignelige med omkostningerne ved opbygning af vind og sol kraftværker.

Den åbenlyse økonomiske fordel ved geotes er en fri energi. Til sammenligning, i omkostningsstrukturen for en fungerende TPP eller NPP på brændstof tegner sig for 50-80% eller mere afhængigt af de nuværende energipriser. Derfor er en anden fordel ved det geotermiske system: omkostninger under drift er mere stabile og forudsigelige, da de ikke afhænger af den eksterne overvejelse af energipriserne. Generelt estimeres de operationelle omkostninger ved geoter til 2-10 cent (60 kop-3 rubler) pr. 1 kWh af den producerede effekt.

Den anden i størrelse efter energibæreren (og meget signifikant) udgifterne til udgifter er som regel lønnen til stationspersonalet, som kan variere radikalt i lande og regioner.

I gennemsnit er omkostningerne på 1 kWh af geotermisk energi sammenlignelig med det for TPP'er (i russiske forhold - ca. 1 gnidning. / 1 \u200b\u200bkWh) og ti gange højere end omkostningerne ved elproduktion på vandkraftværker (5-10 KOPECKS / 1 KWH H).

Dels grunden til den høje pris er, at geotes i modsætning til termiske og hydrauliske kraftværker har en relativt lille effekt. Derudover er det nødvendigt at sammenligne systemer, der er i en region og under lignende forhold. Således, for eksempel i Kamchatka, ifølge eksperter, koster 1 kWh geotermisk elektricitet 2-3 gange billigere end elektricitet produceret på lokale TPP'er.

Indikatorer for den geotermiske systems økonomiske effektivitet afhænger for eksempel, om det er nødvendigt at bortskaffe brugt vand, og hvilke metoder dette sker, om den kombinerede anvendelse af ressourcen er mulig. Således kan kemiske elementer og forbindelser ekstraheret fra termisk vand give en ekstra indkomst. Husk eksemplet på Larderllo: Den primære der var netop kemisk produktion, og brugen af \u200b\u200bgeotermisk energi oprindeligt var hjælpeprogrammet.

Fremad af geotermisk energi

Geotermisk energi udvikler sig noget anderledes end vind og solrige. I øjeblikket er det betydeligt mere afhængigt af selve ressourcens art, som er stærkt forskellig fra regionerne, og de største koncentrationer er bundet til snævre zoner af geotermiske uregelmæssigheder, som regel, med områder med udvikling af tektoniske fejl og vulkanisme .

Derudover er geotermisk energi mindre teknologisk rummeligt end en vindmølle og især med solenergi: Geotermiske stationssystemer er ret enkle.

I den samlede struktur af verdens elproduktion tegner den geotermiske komponent for mindre end 1%, men i nogle regioner og lande når dens andel 25-30%. På grund af bindingen til geologiske forhold er en væsentlig del af den geotermiske energikapacitet koncentreret i landene i den tredje verden, hvor tre klynger af den største udvikling af industrien - øer i Sydøstasien, Mellemamerika og Østafrika skelnes. De to første regioner er inkluderet i Pacific "ildbæltet på jorden", den tredje er bundet til den østafrikanske rift. Med den største sandsynlighed for geotermisk energi og vil videreudvikle i disse bælter. Et fjernt perspektiv er udviklingen af \u200b\u200bpetrotermisk energi, der bruger varmelagets varme, der ligger på en dybde på flere kilometer. Det er næsten en almindeligt fælles ressource, men dens udvinding kræver høje omkostninger, så petrotermisk energi udvikles primært i de mest økonomisk og teknologisk stærke lande.

Generelt under hensyntagen til den udbredte spredning af geotermiske ressourcer og et acceptabelt niveau af miljøsikkerhed er der grund til at antage, at geotermisk energi har gode udviklingsudsigter. Især når man øger truslen om traditionelle energiunderskud og prisstigninger på dem.

Fra Kamchatka til Kaukasus

I Rusland har udviklingen af \u200b\u200bgeotermisk energi en ret lang historie, og for en række stillinger er vi blandt verdensledere, selvom den generelle energibalance i et stort land, er andelen af \u200b\u200bgeotermisk energi stadig ubetydeligt lille.

To regioner - Kamchatka og Nordkaukasus var pionerer og centre for udvikling af geotermisk energi i Rusland, og hvis vi i det første tilfælde taler primært om el-industrien, så i den anden - om brugen af \u200b\u200btermisk vand-termisk energi.

I Nordkaukasus - i Krasnodar Territory, Tjetjenien, Dagestan - var varmevandet til energibesparelser brugt før den store patriotiske krig. I 1980'erne og 1990'erne blev udviklingen af \u200b\u200bgeotermisk energi i regionen af \u200b\u200bindlysende grunde stoppet, og indtil stagnationens status kom ud. Ikke desto mindre giver geotermisk vandforsyning i Nordkaukasus en varme på ca. 500 tusind mennesker, og for eksempel er byen Labinsk i Krasnodar Territory med en befolkning på 60 tusind mennesker helt opvarmet på grund af geotermiske farvande.

I Kamchatka er historien om geotermisk energi primært forbundet med opførelsen af \u200b\u200bgeoer. Den første af dem, der stadig arbejder Pujet og Parantunsk-stationerne, blev bygget tilbage i 1965-1967, mens Paranthan Geo ECPP med en kapacitet på 600 kW blev den første station i verden med en binær cyklus. Det var udviklingen af \u200b\u200bsovjetiske forskere S. S. Kutateladze og A. M. Rosenfeld fra Institut for Termisk Fysik i den sibiriske gren af \u200b\u200bdet russiske videnskabsakademi, der modtog forfatterens elektricitetscertifikat fra vand fra 70 ° C i 1965. Denne teknologi blev efterfølgende en prototype for mere end 400 binære geoer i verden.

POZHETI GEO ESO ESP-bestilt i 1966 var oprindeligt 5 MW og blev efterfølgende øget til 12 MW. I øjeblikket er stationen opførelsen af \u200b\u200ben binær blok, hvilket vil øge sin kapacitet til en anden 2,5 MW.

Udviklingen af \u200b\u200bgeotermisk energi i Sovjetunionen og Rusland blev hæmmet af tilgængeligheden af \u200b\u200btraditionelle energiressourcer - olie, gas, kul, men aldrig stoppet. De største genstande af geotermisk energi - Upper-Mutnovskaya Geas med den samlede kraft af kraftenheder på 12 MW, bestilt i 1999 og Mutnovskaya Geo-MW Mutovskaya Geoce (2002).

Mutnovskaya og Verkhne-Mutnovskaya Geoes - unikke genstande ikke kun for Rusland, men også på globalt plan. Stationerne er placeret ved foden af \u200b\u200bVolcano Mutnovsky, i en højde af 800 meter over havets overflade og arbejder i ekstreme klimatiske forhold, hvor 9-10 måneder i år vinteren. Udstyret i Mutnov Geoes, i øjeblikket er en af \u200b\u200bde mest moderne i verden fuldt ud skabt på indenlandske virksomheder af energiteknik.

I øjeblikket er andelen af \u200b\u200bmutnov stationer i den samlede struktur af energiforbruget af Central-Kamchatka Energy Node 40%. I de kommende år er det planlagt at øge magten.

Separat bør det siges om russiske petrotermiske udviklinger. Der er endnu ingen store pc'er, men der er avancerede boreteknologier i større dybde (ca. 10 km), som også ikke har nogen analoger i verden. Deres videre udvikling vil betydeligt reducere omkostningerne ved at skabe petrotermiske systemer. Dataudviklere Technologies og Projekter - N. A. Gnatus, M. D. Khutorskaya (Geologisk Institut for Det Russiske Videnskabsakademi), A. S. Nekrasov (Institut for National Economic Prognous of the Russian Academy of Sciences) og specialister fra Kaluga Turbine Plant. Nu er projektet af et petrotermisk cirkulationssystem i Rusland på forsøgsstadiet.

Udsigterne for geotermisk energi i Rusland er, selv om det er relativt aftagelige: I øjeblikket er potentialet ret højt og stillingen af \u200b\u200btraditionel energi. På samme tid, i en række fjerntliggende områder i landet, er brugen af \u200b\u200bgeotermisk energi økonomisk rentabel og efterspørgslen nu. Det er et territorium med højt geografisk potentiale (Chukotka, Kamchatka, Kuriles - den russiske del af Jordens Stillehavs "Fiery Bælte", Southern Sibirias bjerge og Kaukasus) og på samme tid fjernbetjening og afskåret fra centraliseret energiforsyning.

I de kommende årtier vil geotermisk energi i vores land udvikle sig i sådanne regioner i vores land.

DEM. Kapitonov.

Nuklear varme jord

Jordvarme

Jorden er en forholdsvis opvarmet krop og er en kilde til varme. Det opvarmes først og fremmest på grund af solstrålingen absorberet af den. Men jorden har sin egen termiske ressource, der kan sammenlignes med den varme, der er opnået fra solen. Det antages, at denne Energetiske Energi af jorden har den følgende oprindelse. Jorden opstod omkring 4,5 milliarder år siden efter dannelsen af \u200b\u200bsolen fra en roterende omkring den og en tætning af protoplanetisk gasstøvskive. I det tidlige stadium af sin dannelse opvarmede jordens stof på bekostning af en relativt langsom gravitationskompression. Også spillede en stor rolle i jordens termiske balance, den energi, der blev frigivet i løbet af de små rumlegemer, blev spillet. Derfor var den unge jord smeltet. Afkølet, det kom gradvist til sin nuværende tilstand med en solid overflade, hvoraf en væsentlig del er dækket af oceaniske og marine farvande. Dette faste ydre lag kaldes earth Kore. Og i gennemsnit er tykkelsen omkring 40 km, og under oceaniske farvande - 5-10 km under oceaniske farvande. Dybere lag af jord kaldet mantia.Består også af et fast stof. Det strækker sig til en dybde på næsten 3000 km, og den indeholder hoveddelen af \u200b\u200bjordens substans. Endelig er jordens indre del hende core.. Den består af to lag - eksternt og internt. Ekstern kernedette er et lag af smeltet jern og nikkel ved en temperatur på 4500-6500 K med en tykkelse på 2000-2500 km. Indre kerne En radius på 1000-1500 km opvarmes til en temperatur på 4000-5000 K fast jern-nikkel legering med en densitet på ca. 14 g / cm3, der opstod med et stort (næsten 4 millioner bar) tryk.
Ud over jordens indre varme, der fik sin arv fra det tidligste varme stadium af dens formation, og hvoraf antallet skulle falde med tiden, er der en anden, - et langsigtet forbundet med de radioaktive forfald af kernerne Med en stor halveringstid - først og fremmest 232., 235 U, 238 U og 40 K. Energi, der er allokeret i disse henfald - tegner deres aktiekonto for næsten 99% af jordens radioaktive energi - konstant genopføler de termiske reserver af Jorden. Ovennævnte kerner holdes i skorpe og mantel. Deres henfald fører til opvarmning af både eksterne og indre lag på jorden.
En del af den enorme varme indeholdt i jorden kommer konstant på overfladen i meget store vulkanske processer. Varmeflowet som følge af jordens dybder gennem dens overflade er kendt. Det er (47 ± 2) · 10 12 watt, hvilket svarer til varme, der kan generere 50 tusind atomkraftværker (den gennemsnitlige effekt af et atomkraftværk er omkring 10 9 watt). Der er et spørgsmål, om den radioaktive energi spilles i jordens fulde termiske budget, og hvis spiller, hvad? Svaret på disse spørgsmål er forblevet ukendt i lang tid. I øjeblikket er der muligheder for at besvare disse spørgsmål. Hovedrollen her tilhører Neutrino (Antineutrino), som er født i processerne i det radioaktive henfald af kernerne, der er en del af jordens substans, og som blev kaldt geo-neutrino..

Geo-Neutrino.

Geo-Neutrino. - Dette er det kombinerede navn af neutrino eller antineutrino, som udsendes som følge af beta-forfaldet af kernerne, der ligger under jordens overflade. Det er indlysende, at registrering af dem på grund af en hidtil uset gennemtrængende evne (og kun dem) af jordbaserede neutindetektorer kan give objektive oplysninger om processerne med radioaktivt henfald, der forekommer dybt inde i jorden. Et eksempel på et sådant henfald er β-rapadet af kernen 228 RA, som er produktet a-forfald af den langlivede kerner 232 TH (se tabel):

Halveringstiden (T 1/2) af kernen 228 RA er 5,75 år gammel, den udgivne energi er omkring 46 kev. Energispektret af Antineutrino er kontinuerligt med den øvre grænse tæt på den skyldige energi.
Disintegration af kernen 232 Th, 235 U, 238 U er kæder af på hinanden følgende nedfald, der danner den såkaldte radioaktive rækker. I sådanne kæder blandes a-nedfald med β-tegn, da de endelige kerner skiftes fra β-stabilitetslinjen til kernen, der overbelastes med neutroner. Efter kæden af \u200b\u200bpå hinanden følgende nedfald i slutningen af \u200b\u200bhver række er stabile kerner dannet med tætte eller lige magiske tal ved antallet af protoner og neutroner (z = 82, N.\u003d 126). Sådanne endelige kerner er stabile bly- eller vismuthisotoper. Så forfaldet T 1/2 er afsluttet ved dannelsen af \u200b\u200bto gange den magiske kernel 208 Pb, og seks a-nedfald, der er knyttet af fire β-tegn (i en kæde 238 U → 206 pb, otte a- og seks β - - - - - - - - - - og seks β - - - henfalder; i kæden 235 U → 207 pb syv α- og fire β --- Asset). Således er energispektret af antineutrino fra hver radioaktive serie pålæggelsen af \u200b\u200bpartielle spektre fra individuelle β-repræsentanter, der er en del af denne serie. Antinerino spektre dannet i forfald 232 TH, 235 U, 238 U, 40 K, er vist i fig. 1. Disintegration på 40 K er en enkelt β-distributør (se tabel). Den højeste energi (op til 3,26 MeV) antineutrino opnås i desintegration
214 BI → 214 PO, som er linket i den radioaktive serie 238 U. Den samlede energi, der frigives under passagen af \u200b\u200balle forfaldsforbindelser i rækken 232 TH → 208 PB, er 42,65 meV. For radioaktive rækker 235 U og 238 U, disse energier, henholdsvis 46,39 og 51,69 MeV. Energi frigivet i desintegration
40 K → 40 CA, er 1,31 MeV.

Karakteristika for kerner 232 th, 235 U, 238 U, 40 K

Core.	Del i% I blandingen Isotopes.	Antal kerner vedrører. nuclei si.	T 1/2, milliarder år gammel	Første links. henfald
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

Vurdering af strømmen af \u200b\u200bgeo-neutrinoer, der er fremstillet på basis af kernekernens sammenbrud 232 U, 235 U, 40 K indeholdt i sammensætningen af \u200b\u200bjordens substans, fører til en værdi på ca. 10 6 cm -2 SEC -1. Ved at registrere disse geo-neutrinoer kan du få oplysninger om rollen som radioaktiv varme i hele jordbalancen på jorden og kontrollere vores ideer om indholdet af langlivede radioisotoper i kloden.

Fig. 1. Energibespektre af antineutrino fra kernens sammenbrud

232 th, 235 U, 238 U, 40 K, normaliseret til et forfald af forældrenes kerne

Reaktionen bruges til at registrere elektronisk antineutrino

P → e + + n, (1)

hvor denne partikel faktisk blev åbnet. Tærsklen for denne reaktion er 1,8 meV. Derfor kan kun geo-neutrinoer, der danner i nedfaldskæder, begyndende med kerner 232 og 238, registreres i ovennævnte reaktion. Det effektive tværsnit af den diskuterede reaktion er ekstremt lille: Σ ≈ 10 -43 cm 2. Det følger heraf, at neutrino detektoren med et følsomt volumen på 1 m 3 vil registrere ikke mere end et par hændelser om året. Det er indlysende, at for sikker fixering af flowerne af geo-neutrinoer er neutrino detektorer af et stort volumen nødvendige, placeret i underjordiske laboratorier for maksimal beskyttelse mod baggrunden. Tanken om at bruge detektorer, der er beregnet til studiet af geo-neutrinoer, der er designet til at studere sol- og reaktor neutrinos, stammede i 1998. I øjeblikket er der to neutrino storskala detektor ved hjælp af en flydende scintillator og egnet til at løse opgaven. Disse er neutrine detektorer af Kamland eksperimenter (Japan,) og Borexino (Italien,). Nedenfor er anordningen af \u200b\u200bborexino detektoren og de opnåede resultater på denne detektor på registreringen af \u200b\u200bgeo-neutrino.

Borexino detektor og geo-neutrino registrering

Neutrino Detector Borsino ligger i det centrale Italien i det underjordiske laboratorium under bjergkammeret på Gran Sasso, hvor højden af \u200b\u200bbjergtoppene, hvoraf de når 2,9 km (fig. 2).

Fig. 2. Ordning af neutrin laboratoriet under bjergkæden Gran Sasso (Central Italien)

Borsecino er en ikke-markeret massiv detektor, hvis aktive miljø er
280 tons organisk flydende scintillator. De er fyldt med en nylon sfærisk fartøj med en diameter på 8,5 m (figur 3). Scintillatoren er pseudocumol (C9H12) med et skiftende spektrum ved tilsætning af RRO (1,5 g / l). Lyset fra scintillatoren er samlet af 2212 otte-fashioned fotomultiplikatorer (FEU) placeret på rustfrit stål (SNA).

Fig. 3. Skema af detektordetektoren Borsino

Nylonbeholderen med pseudocumol er en intern detektor, hvis opgave er inkluderet i neutrinopregistreringen (Antineutrino). Den indre detektor er omgivet af to koncentriske bufferzoner, der beskytter den mod ekstern gamma-kvanta og neutroner. Den indre zone er fyldt med et ikke-associeret medium bestående af 900 tons pseudocumol med dimethylphthalatadditiver, der quenches med scintillation. Den ydre zone er placeret oven på SNA og er en vand cherenkov detektor indeholdende 2.000 tons supercount vand og skære signaler fra muoner, der går ind udefra. For hver interaktion, der forekommer i den indenlandske detektor, bestemmes energi og tid. Kalibrering af detektoren ved hjælp af forskellige radioaktive kilder gjorde det muligt at præcist bestemme dens energikala og graden af \u200b\u200breproducerbarhed af lyssignalet.
Borsecino er en detektor af meget høj stråling renhed. Alle materialer passerede et stramt udvalg, og scintillatoren blev oprenset for at maksimere den indre baggrund. På grund af den høje stråling renhed af Borsino er en fremragende detektor for at registrere Antineutrino.
I reaktionen (1) giver positronen et øjeblikkeligt signal efterfulgt af et neutronbeslag med en hydrogenkern, som fører til udseendet af et y-kvantum med en energi på 2,22 meV, hvilket skaber et signal, der er tilbageholdt i forhold til den første. I Borsecino er neutronfangsttiden ca. 260 μs. Øjeblikkelige og forsinkede signaler korrelerer i rum og i tide, hvilket giver nøjagtig anerkendelse af en begivenhed forårsaget af E.
Reaktionsgrænsen (1) er 1,806 MeV, og som det fremgår af fig. 1, alle geo-neutrinoer fra nedbrydningen af \u200b\u200b40 K og 235 U er under denne tærskel, og kun en del af geo-neutrinoen, der opstår i nedbrændingen 232 og 238, kan du registreres.
Borsino detektoren for første gang registrerede signaler fra Geo-Neutrinos i 2010 og nyligt offentliggjorde nye resultater baseret på observationer inden for 2056 dage fra december 2007 til marts 2015. Nedenfor giver vi dataene og resultaterne af deres diskussion baseret på artikel.
Som et resultat af analysen af \u200b\u200beksperimentelle data blev 77 kandidater til elektronisk antineutrino identificeret, som har bestået alle udvælgelseskriterierne. Baggrund fra begivenheder, der efterligner E blev evalueret af størrelsen. Således var signal / baggrundsforholdet ≈100.
Den vigtigste kilde til baggrunden var reaktor Antineutrino. For Borsecino var situationen ganske gunstig, da der ikke er nukleare reaktorer i nærheden af \u200b\u200blaboratoriet. Derudover er reaktor Antineutrino mere energisk sammenlignet med geo-neutrinoer, som gjorde det muligt at adskille disse antineutrino ved værdien af \u200b\u200bsignalet fra positronen. Resultaterne af analysen af \u200b\u200baflejringer af geo-neutrinoer og reaktor Antineutrino til det totale antal registrerede hændelser fra E er vist i fig. 4. Antallet af registrerede geo-neutrinoer givet ved denne analyse (i figur 4 svarer det til det mørkede område), lige . I den resulterende analyse af spektret af geo-neutrino er to grupper synlige - mindre kraftige, mere intense og mere energiske, mindre intense. Disse grupper af de beskrevne undersøgelser er forbundet med henfald, henholdsvis thorium og uran.
I analysen diskuteret forholdet mellem masserne af thorium og uran i jordens stof
m (th) / m (u) \u003d 3.9 (i tabellen denne værdi ≈3.8). Den angivne figur afspejler det relative indhold af disse kemiske elementer i Chondrites - den mest almindelige gruppe af meteoritter (mere end 90% af meteoritterne, der henhører under jorden, tilhører denne gruppe). Det antages, at sammensætningen af \u200b\u200bchondritter med undtagelse af lette gasser (hydrogen og helium) gentager sammensætningen af \u200b\u200bsolsystemet og den protoplanetære disk, hvorfra jorden blev dannet.

Fig. 4. Spektrum af lyset udbytte fra positroner i enheder af antallet af fotoelektroner til kandidathændelser i Antineutrino (eksperimentelle punkter). Det mørkede område er Geo-neutrinos bidrag. Den faste linje er bidraget fra reaktor Antineutrino.

2. Termisk jordfunktion

Jorden er en kold kosmisk krop. Overfladetemperaturen afhænger hovedsageligt af varmen, der kommer udefra. 95% af varmen af \u200b\u200bdet øverste lag af jorden er udendørs (sol) varme, og kun 5% - varme indendørs som kommer fra jordens tarm og indeholder flere energikilder. I jordens tarm stiger temperaturen med en dybde på 1300 ° C (i den øvre mantel) til 3700 o C (i midten af \u200b\u200bkernen).

Udendørs varme. Varmen kommer på jordens overflade, hovedsagelig fra solen. Hver kvadratcentimeter af overfladen modtager ca. 2 kalorieformen i et minut. Denne værdi kaldes solar Constant. og bestemmer den samlede mængde varme, der kommer ind i jorden fra solen. For året er det værdien på 2,26 · 10 21 kalorier. Dybden af \u200b\u200bpenetrationen af \u200b\u200bsolvarme i jordens undergrunden afhænger hovedsageligt af mængden af \u200b\u200bvarme, der falder pr. Enhedsområde på overfladen og fra klippernes termiske ledningsevne. Den maksimale dybde, på hvilken den eksterne varme trænger ind på, er 200 m i oceanerne på land - ca. 40 m.

Indre varme. Med en dybde observeres en temperaturstigning, som forekommer meget ujævnt i forskellige territorier. Temperaturen øges i adiabatikloven og afhænger af komprimeringen af \u200b\u200bstoffet under tryk, når varmeveksling med miljøet er umuligt.

De vigtigste kilder til varme inde i jorden:

Varmen frigives under de radioaktive forfald af elementerne.

Resterende varme, konserveret siden jordens dannelse.

Gravitationsvarme frigivet under jordens kompression og fordelingen af \u200b\u200bstoffet ved densitet.

Varme, samplet på grund af kemiske reaktioner forekommer i jordens skorpe.

Varmen, der frigives under jordens tidevandsfriktion.

Tre temperaturzoner skelner:

I - zone af variable temperaturer . Temperaturændring bestemmes af klimaet i området. Daglige udsving er praktisk taget falmede på en dybde på ca. 1,5 m, og den årlige på dybden af \u200b\u200b20 ... 30 m. Ia - zone af frysning.

II - område af permanent temperatur På dybder på 15 ... 40 m afhængigt af regionen.

III - temperatur vækst zone .

Temperaturregimet for klipper i dybden af \u200b\u200bjordens skorpe er lavet til at udtrykke den geotermiske gradient og det geotermiske trin.

Størrelsen af \u200b\u200btemperaturen øges for hver 100 m af dybder kaldet geotermisk gradient.. I Afrika på Heatersrand-feltet er det 1,5 ° C i Japan (Ekigo) - 2,9 ° C i South Australia - 10,9 ° C, i Kasakhstan (Samarinda) - 6,3 ° C på Kola-halvøen - 0,65 ° C.

Fig. 3. Temperaturzoner i jordens skorpe: I - Zone af variable temperaturer, IA - Frysning Zone; II - Zone med konstante temperaturer III - Temperaturforøgelseszone.

Dybde, hvor temperaturen stiger med 1 grad, kaldet geotermisk trin.De numeriske værdier af det geotermiske stadium er ikke kun inkonsekvent på forskellige breddegrader, men også på forskellige dybder af samme punkt i området. Størrelsen af \u200b\u200bdet geotermiske stadium varierer fra 1,5 til 250 m. I Arkhangelsk er det lig med 10 m, i Moskva - 38,4 m og i Pyatigorsk - 1,5 m. Teoretisk er gennemsnitsværdien af \u200b\u200bdette trin 33 m.

I den brøndborede i Moskva til en dybde på 1630 m var temperaturen i slagtningen 41 ° C, og i en min, der blev passeret i Donbass til en dybde på 1545 m, viste temperaturen ud til at være 56,3 ° C. Den højeste temperatur er fastgjort i USA i en brønddybde på 7136 m, hvor den er lig med 224 ° C. Stigningen i temperaturen med dybde bør overvejes ved udformning af dybe downttit-strukturer ifølge beregninger, på en dybde på 400 km, skal temperaturen nå 1400 ... 1700 ° C. De højeste temperaturer (ca. 5000 ° C) opnås for landkernen.

Denne energi refererer til alternative kilder. I dag nævner mere og oftere mulighederne for at opnå ressourcer, som planeten giver os. Vi kan sige, at vi bor i ERA af mode for vedvarende energi. En række tekniske løsninger skabes, planer, teorier på dette område.

Det er dybt i Earthband og har egenskaberne for fornyelse, med andre ord er han uendelig. Klassiske ressourcer, ifølge forskere, begynder at afslutte, olie, kul, gas løber ud.

Nesavellir Geotes, Island

Derfor er det muligt gradvist at forberede sig på at vedtage nye alternative metoder til energiminedrift. Under jordens skorpe er en stærk kerne. Dens temperatur varierer fra 3000 til 6000 grader. Bevægelsen af \u200b\u200blithosfæriske plader demonstrerer dens enorme kraft. Det manifesteres i form af en vulkansk sprøjtning af magma. I dybden er der et radioaktivt henfald, der undertiden tilskynder sådanne naturlige katastrofer.

Normalt opvarmer magma overfladen uden at gå ud over dens grænser. Så få gejsere eller varme vandpuljer. Det er således muligt at anvende fysiske processer til de nødvendige formål for menneskeheden.

Typer af kilder til geotermisk energi

Det er normalt opdelt i to typer: hydrotermisk og petrotermisk energi. Den første er dannet på grund af varme kilder, og den anden type er temperaturforskellen på overfladen og i jordens dybder. Forklarer i dine egne ord består den hydrotermiske kilde af damp og varmt vand, og Petrotermal er skjult dybt under jorden.

Kort over potentialet for udvikling af geotermisk energi i verden

For petrotermisk energi skal to brønde tørres, en til at fylde med vand, hvorefter guarens proces vil forekomme, hvilket kommer til overfladen. Der er tre kvaliteter af geotermiske distrikter:

• Geotermisk - beliggende nær kontinentale plader. Temperaturgradienten er mere end 80c / km. Som et eksempel, den italienske kommune af Larderlo. Der er en kraftværk
• Halfurmal - temperatur 40 - 80 s / km. Disse er naturlige akviferer bestående af knuste klipper. På nogle steder opvarmes Frankrig på denne måde at bygge på
• Normal - gradient mindre end 40 s / km. Repræsentation af sådanne distrikter er den mest almindelige

De er en fremragende kilde til forbrug. De er i rock, på en bestemt dybde. Lad os overveje klassifikationen mere detaljeret:

• Epithelmal - temperatur fra 50 til 90 s
• Mesotermal - 100 - 120 S
• Hypotermisk - mere end 200 s

Disse arter består af en anden kemisk sammensætning. Afhængigt af det kan du bruge vand til forskellige formål. For eksempel i produktion af elektricitet, varmeforsyning (termiske spor), råmaterialer base.

VIDEO: Geotermisk energi

Varmeforsyningsprocessen

Temperaturen af \u200b\u200bvandet er 50 -60 grader, er optimal til opvarmning og varm forsyning af boliger. Behovet for varmesystemer afhænger af geografisk placering og klimatiske forhold. Og i DHW's behov har folk nødt til at konstant. Til denne proces er GTS (geotermiske termiske stationer) bygget.

Hvis et kedelrum, der bruger fast eller gasbrændstof, anvendes til den klassiske produktion af termisk energi, anvendes en geyserkilde til denne produktion. Den tekniske proces er meget enkel, samme kommunikation, termiske motorveje og udstyr. Det er nok at bore en brønd, rengør det fra gassen og derefter sende pumper til kedelrummet, hvor temperaturplanen vil blive opretholdt, og efter at den kommer ind i varmeindustrien.

Hovedforskellen er, at der ikke er behov for at bruge brændstofkedlen. Dette reducerer betydeligt omkostningerne ved termisk energi. Om vinteren får abonnenter varm og varmt vandforsyning, og om sommeren kun varmtvand.

Power Generation.

Hot Springs, Geysers tjener som hovedkomponenter i produktion af elektricitet. Til dette anvendes flere ordninger, der bygges specielle kraftværker. GTS-enhed:

• Tank GVS.
• Pumpe
• Gasseparator.
• Parosparator.
• Generering turbine.
• Kondensator.
• Hæve pumpe.
• Tank - køler

Når vi ser hovedelementet i ordningen, er dampkonverteren. Dette gør det muligt at opnå renset damp, da den indeholder syrer, der ødelægger udstyret af turbiner. Det er muligt at anvende et blandet kredsløb i en teknologisk cyklus, det vil sige vand og damp er involveret i processen. Væsken passerer hele rensningsfasen fra gasser, såvel som damp.

Ordning med binær kilde

Arbejdskomponenten er et lavt kogepunkts væske. Termisk vand deltager også i produktion af elektricitet og tjener som sekundære råmaterialer.

Med sin hjælp dannes et par lavkogende kilde. GTS med en sådan jobcyklus kan være fuldt automatiseret og ikke at kræve tilgængelighed af servicepersonale. Mere kraftfulde stationer bruger et to-kredsløbsdiagram. Denne type kraftværk giver dig mulighed for at gå til kraften på 10 MW. Dobbeltkredsløbsstruktur:

• Dampgenerator.
• Turbine
• Kondensator.
• Ejektor.
• Nærende pumpe
• Økonomizer.
• Fordamper

Praktisk brug

Kæmpe lagre af kilder er mange gange bedre end det årlige energiforbrug. Men kun en lille andel bruges af menneskeheden. Konstruktion af stationer dateret 1916. I Italien blev de første 7,5 MW geoter oprettet. Industrien udvikler sig aktivt i lande som USA, Island, Japan, Filippinerne, Italien.

Aktiv undersøgelse af potentielle steder og mere bekvemme minedriftsmetoder er i gang. Fra år til år vokser produktionskapaciteten. Hvis du tager hensyn til den økonomiske indikator, er omkostningerne ved en sådan industri lig med kulet TPP. Island dækker næsten fuldstændigt den kommunale levende fond af GT-Source. 80% af varmehuse bruger varmt vand fra brønde. Eksperter fra USA hævder, at med en korrekt udvikling kan geotes producere 30 gange mere årligt forbrug. Hvis vi taler om potentialet, vil 39 lande i verden være i stand til fuldt ud at give elektricitet, hvis 100 procent bruger jordens jord.

For Rusland kan varmens varme varme være en permanent og pålidelig kilde til at levere billig og overkommelig elektricitet og varme, når du bruger nye høje, miljøvenlige teknologier til udvinding og forsyning til forbrugeren. I øjeblikket er dette særligt relevant

Begrænsede ressourcer af fossile energi råvarer

Behovet for organisk energi råmaterialer er store i industrialiserede og udviklingslande (USA, Japan, Staterne i United Europe, Kina, Indien osv.). Samtidig er de egne kulbrinterressourcer i disse lande enten utilstrækkelige eller reserverede, og landet, for eksempel USA køber energi råmaterialer i udlandet eller udvikler indskud i andre lande.

I Rusland er et af de rigeste lande i landets energiressourcer stadig tilfreds med mulighederne for at bruge naturlige fossiler. Ekstraktionen af \u200b\u200bfossile carbonhydridråvarer fra tarmene forekommer imidlertid i et meget hurtigt tempo. Hvis i 1940-1960s. De vigtigste olieproducerende områder var "anden Baku" i Volga-regionen og præ-uralen, da siden 1970'erne og til nutiden er en sådan region Western Sibirien. Men her er der en signifikant reduktion i produktionen af \u200b\u200bfossile carbonhydrider. Det går ind i den tidligere æra af "tør" genechan gas. Den tidligere fase af omfattende udvikling af naturgasproduktionen nærmede sig færdiggørelsen. Udvinding af det fra sådanne giganter, som henholdsvis en bearish, urengoy og yamburg, 84, 65 og 50%. Andelen af \u200b\u200boliereserver, der er gunstige for udvikling, reduceres også.

På grund af det aktive forbrug af carbonhydridbrændstof faldt olie- og naturgasreserver på land betydeligt. Nu er deres største reserver fokuseret på kontinentalsoklen. Og selv om råmaterialets bund af olie- og gasindustrien stadig er tilstrækkelig til at producere olie og gas i Rusland i de nødvendige mængder, vil det i den nærmeste fremtid blive sikret for at blive mere og mere på grund af udviklingen af \u200b\u200bindlån med komplekse minedrift og geologiske forhold . Omkostningerne ved at producere kulbrinte råmaterialer vil vokse.

De fleste af de ikke-vedvarende ressourcer fra tarmene bruges som brændstof til energiinstallationer. Først og fremmest er det en andel af, at brændstofstrukturen er 64%.

I Rusland produceres 70% af elektriciteten af \u200b\u200bTPP. Energirektorer i landet forbrændes årligt omkring 500 millioner tons. t. For at opnå el og varme, mens carbonhydridbrændstof er 3-4 gange mere brugt på generering af elektricitet.

Mængden af \u200b\u200bvarme opnået ved forbrænding af de navngivne volumener af carbonhydridråvarer svarer til brugen af \u200b\u200bhundredvis af tonsvis af nukleart brændsel - forskellen er enorm. Kerneenergi kræver dog miljøsikkerhed (for at eliminere Tjernobyl-gentagelse) og beskyttelse af det fra mulige terrorhandlinger samt gennemførelsen af \u200b\u200bden sikre og dyre konklusion fra udnyttelsen af \u200b\u200bforældet og tilbragte sin tid til NPP-power-enheder. De dokumenterede genindvindbare uranreserver i verden er omkring 3 millioner 400 tusind tons. For hele tidligere periode (indtil 2007) producerede den omkring 2 millioner tons.

Reserve som fremtiden for verdensenergi

Undersøgt i de seneste årtier i verdensinteressen i alternative vedvarende energikilder (vedvarende) forårsages ikke kun for udtømning af kulbrintebrændstofreserver, men også behovet for at løse miljøproblemer. Objektive faktorer (reserver af fossilt brændsel og uran samt miljøforandringer i forbindelse med brugen af \u200b\u200btraditionel brand og atomkraft) og energitudviklingsudviklingen tyder på, at overgangen til nye metoder og energiformer er uundgåelig. Allerede i første halvdel af XXI århundrede. En komplet eller næsten fuldstændig overgang til ikke-traditionelle energikilder vil forekomme.

Jo før gennembrud er lavet i denne retning, jo mindre smertefuldt vil det være for hele samfundet og mere rentabelt for det land, hvor der vil blive truffet afgørende skridt i den angivne retning.

Verdensøkonomien har nu allerede taget et kursus for overgangen til en rationel kombination af traditionelle og nye energikilder. Energiforbrug i verden i 2000 udgjorde mere end 18 milliarder tons. t., og energiforbruget inden 2025 kan stige til 30-38 mia. Tons. T., ifølge prognoser, inden 2050, er forbruget muligt på niveauet 60 mia. Tons. t. De karakteristiske tendenser i udviklingen af \u200b\u200bden globale økonomi i den betragtede periode er et systematisk fald i forbruget af organisk brændstof og den tilsvarende stigning i brugen af \u200b\u200bikke-traditionelle energiressourcer. Termisk energi i jorden indtager et af dem et af de første steder.

I øjeblikket vedtog Den Russiske Føderations ministerium for energi et program til udvikling af ikke-traditionel energi, herunder 30 store projekter til brug af varmepumpeanlæg (TNU), hvis principper er baseret på forbruget af lavpris varmeenergi af jorden.

Lav potentiel jordvarme energi og varmepumper

Kilder til lavkraftenergi i jordets varme er solstråling og termisk stråling af forvarmede underlag i vores planet. I øjeblikket er brugen af \u200b\u200ben sådan energi en af \u200b\u200bde mest dynamisk udvikling af energiretninger baseret på vedvarende.

Jordens varme kan bruges i forskellige typer bygninger og strukturer til opvarmning, varmt vandforsyning, klimaanlæg (køling) samt til opvarmning af spor i vintersæsonen, forhindrer glasur, opvarmning felter i åbne stadioner mv. I engelsktalende teknisk litteratursystem er varmen, der udnytter varmen i varmeforsyning og klimaanlæg, som GHP - "geotermiske varmepumper" (geotermiske varmepumper). De klimatiske egenskaber ved landene i Central- og Nordeuropa, som sammen med USA og Canada er de vigtigste områder af brugen af \u200b\u200bjordbundne varme af jorden, bestemmer dette hovedsagelig til opvarmning; Luftkøling selv i sommerperioden kræves relativt sjældent. Derfor arbejder termiske pumper i de europæiske lande i modsætning til USA primært i opvarmning. I USA bruges de oftere i luftbårne varmesystemer kombineret med ventilation, hvilket gør det muligt for både at varme og afkøle den ydre luft. I europæiske lande anvendes termiske pumper normalt i vandvarmesystemer. Da deres effektivitet stiger med et fald i forskellen i fordamperens temperatur, og kondensatoren, ofte til opvarmning af bygninger, anvendes gulvvarmeanlæg, hvor kølevæsken er relativt lave temperaturer (35-40 pr. C).

Typer af systemer til brug af lavpræcisionsenergien i jordets varme

Generelt kan to typer brug af jordkraftenergi af jorden skelnes mellem:

- Åbne systemer: Jordfarvande anvendes som en kilde til lav ædløs termisk energi, der leveres direkte til varmepumper;

- LUKKET SYSTEMER: Varmevekslere er placeret i en jordgruppe; Når du cirkulerer kølemidlet med en sænket temperatur, er temperaturen af \u200b\u200bvarmeenergi fra jorden og overfører den til fordamperen af \u200b\u200bvarmepumpen (eller ved anvendelse af kølemidlet med en forøget i forhold til jordtemperaturen afkøling).

Ulemper ved åbne systemer er, at brønde kræver vedligeholdelse. Derudover er brugen af \u200b\u200bsådanne systemer ikke mulig i alle lokaliteter. Hovedkravene til jord og grundvand er som følger:

- tilstrækkelig vandpermeabilitet af jorden, så du kan genopfyldes med vandreserver

- en god kemisk sammensætning af grundvand (for eksempel lavt jern), som gør det muligt at undgå problemer forbundet med dannelsen af \u200b\u200baflejringer på vægge af rør og korrosion.

Lukkede systemer til brug af lavkraftenergien af \u200b\u200bhjemmet på jorden

Lukkede systemer er vandrette og lodrette (fig. 1).

Fig. 1. Ordning af geotermisk varmepumpe Installation C: A - Horisontal

og B - lodrette jordvarmevekslere.

Vandret jordvarmeveksler

I landene i det vestlige og Centraleuropa er vandrette jordhøjderbyttere sædvanligvis separate rør, som er relativt tætte og sammenkoblede mellem sig selv og parallelt (fig. 2).

Fig. 2. Horisontale jordvarmevekslere C: A - på hinanden følgende og

b - Parallelforbindelse.

For at gemme området på stedet, hvor varmeenhed fremstilles, blev forbedrede typer af varmevekslere udviklet, for eksempel varmevekslere i form af en helix (figur 3), der er placeret vandret eller lodret. En sådan form for varmevekslere fordeles i USA.