Mūsų šalyje daug angliavandenilių, geoterminė energija yra specialus egzotiškas šaltinis, kuris šiandieninėje padėtyje yra mažai tikėtina konkuruoti su naftos ir dujų. Nepaisant to, ši alternatyvios energijos rūšis gali būti naudojama beveik visur ir gana efektyviai.

Geoterminė energija yra žemiškojo podirvio šiluma. Jis gaminamas gylyje ir patenka į žemės paviršių įvairiomis formomis ir skirtingu intensyvumu.

Viršutinio dirvožemio sluoksnių temperatūra priklauso nuo išorinių (egzogeninių) veiksnių - saulės apšvietimo ir oro temperatūros. Vasarą ir dieną dirvožemis šildomas iki tam tikrų gylių, o žiemą ir naktį atvėsinama po oro temperatūros pasikeitimo ir šiek tiek vėlavimo su gyliu. Dienos oro temperatūros svyravimų poveikis baigiasi gylyje nuo vienetų iki kelių dešimčių centimetrų. Sezoniniai virpesiai užfiksuoja gilesnius dirvožemio sluoksnius - iki dešimties metrų.

Kai kuriuose gylyje - nuo dešimčių iki šimtų metrų - dirvožemio temperatūra yra pastovi, lygi vidutinei metinei oro temperatūrai žemės paviršiuje. Tai lengva įsitikinti, kad nusileidžiant į gana giliai urvas.

Kai vidutinė metinė oro temperatūra šioje srityje yra mažesnė už nulį, tai pasireiškia kaip amžina (tiksliau, ilgalaikis) permafrost. Rytų Sibire, galia, tai yra, storio, ištisus metus gedėjo dirvožemis pasiekia 200-300 m vietų.

Su tam tikru gyliu (už kiekvieną žemėlapio tašką), saulės ir atmosferos poveikis silpnina tiek, kad endogeniniai (vidiniai) veiksniai išeina pirmoje vietoje, o sausumos podirvyje atsiranda iš vidaus, todėl prasideda temperatūra su gyliu prasideda augti.

Šildymas gilių sluoksnių žemė suriša daugiausia su radioaktyviųjų elementų ten, nors kiti šilumos šaltiniai yra vadinami, pavyzdžiui, fizikinių-cheminių, tektoninių procesų giliuose sluoksniuose žemės pluta ir mantija. Bet kas sukėlė, uolų temperatūra ir susijusios skystos ir dujinės medžiagos su gylio auga. Kalnakasiai susiduria su šiuo reiškiniu - giliai kasyklose visada yra karšta. 1 km gylyje, trisdešimt laipsnių šiluma yra normalus reiškinys, ir giliau temperatūra yra dar didesnė.

Žemės podirvio šiluminis srautas, pasiekiantis žemės paviršių, yra maža - vidutiniškai jo galia yra 0,03-0,05 W / m 2, arba apie 350 W · B / m 2 per metus. Atsižvelgiant į šilumos srautą nuo saulės ir šildomo oro šildymo fone, tai yra nepastebima vertė: saulė suteikia kiekvienam kvadratiniam metrui žemės paviršiui apie 4000 kWh kasmet, tai yra, 10 000 kartų daugiau (žinoma, tai yra Vidutinis, su didžiuliu sklaidos tarp poliarinių ir pusiaujo platumos ir priklausomai nuo kitų klimato ir oro veiksnių).

Šilumos srauto nuo žarnyno iki paviršiaus daugumos planetos paviršiaus yra susijęs su mažu uolų šiluminiu laidumu ir geologinės struktūros ypatumu. Tačiau yra išimčių - vietos, kur šilumos srautas yra puikus. Tai visų pirma yra tektoninių gedimų zonos, padidėjęs seisminis aktyvumas ir ugnikalniai, kur žemės gylio energija suranda produkciją. Tokioms zonoms būdingos litosferos šiluminės anomalijos yra būdingos, čia šilumos srautas, pasiekiantis žemės paviršių, gali būti kartais ir netgi pavedimams, kurie yra galingesni "paprasti". Didelis šilumos kiekis į paviršių šiose zonose išnyksta ugnikalnių ir karšto vandens šaltinių.

Tokios sritys yra palankios geoterminės energijos kūrimui. Rusijoje, visų pirma, Kamčatka, Kuril Salos ir Kaukazas.

Tuo pačiu metu geoterminės energijos plėtra yra įmanoma beveik visur, nes temperatūros padidėjimas su gyliu - reiškinys yra visuotinis, o užduotis yra "kasybos" šilumą iš žarnyno, kaip mineralinės žaliavos gaminamos iš ten.

Vidutiniškai temperatūra su gyliu auga 2,5-3 ° C temperatūroje už kiekvieną 100 m. Temperatūros skirtumo santykis tarp dviejų taškų, esančių skirtinguose gyliuose, į aptikimo skirtumą tarp jų vadinama geoterminiu gradientu.

Atvirkštinė vertė yra geoterminė scenos arba gylio intervalas, ant kurio temperatūra pakyla 1 ° C temperatūroje.

Kuo aukštesnis gradientas ir, atitinkamai, žemiau scenos, tuo arčiau žemės gelmių šiluma ateina į paviršių ir perspektyvios šios srities geoterminės energijos plėtrai.

Įvairiose srityse, priklausomai nuo geologinės struktūros ir kitų regioninių ir vietinių sąlygų, temperatūros augimo norma su gyliu gali staiga skirtis. Dėl žemės skalėje, geoterminių gradientų grafikų svyravimai ir žingsniai siekia 25 kartus. Pavyzdžiui, Oregone (JAV), gradientas yra 150 ° C už 1 km, o Pietų Afrikoje - 6 ° C yra už 1 km.

Kyla klausimas, kas yra didelių gylių temperatūra - 5, 10 km ir daugiau? Išsaugant tendenciją, temperatūra 10 km gylio turi būti maždaug 250-300 ° C temperatūroje. Tai daugiau ar mažiau patvirtinta tiesioginėmis pastabomis ultra giliai šulinių, nors vaizdas yra žymiai sudėtingesnis linijinei temperatūrai didėja.

Pavyzdžiui, Kola Ultra-giliai gerai išgręžta į Baltijos krištolo skydą, temperatūra iki 3 km gylio per 10 ° C / 1 km greičiu, o geoterminis gradientas tampa 2-2,5 karto daugiau. 7 km gylyje, 120 ° C temperatūra buvo užfiksuota, 10 km - 180 ° C, ir 12 km - 220 ° C.

Kitas pavyzdys yra šiaurinėje kaspiani, kuriame yra 500 m gylis, užregistruojama 42 ° C temperatūra, 1,5 km - 70 ° C, 2 km - 80 ° C, 3 km - 108 ° C.

Daroma prielaida, kad geoterminis gradientas sumažėja nuo 20-30 km gylio: 100 km gylyje, apskaičiuota temperatūra apie 1300-1500 ° C temperatūroje, esant 400 km - 1600 ° C temperatūrai, žemės šerdyje (Gylis daugiau nei 6000 km) - 4000-5000 ° C.

Gyliuose iki 10-12 km, temperatūra matuojama gręžiniais; Ten, kur jie nėra, tai lemia netiesioginiai požymiai, taip pat didesni gyliai. Tokie netiesioginiai požymiai gali būti seisminių bangų praėjimo pobūdis arba arimo lavos temperatūra.

Tačiau geoterminės energijos tikslais duomenys apie temperatūrą daugiau nei 10 km gylyje dar nebuvo praktiški.

Keletą kilometrų gylyje daug šilumos, bet kaip jį pakelti? Kartais pati gamta išsprendžia šią problemą su natūralaus aušinimo skysčio - šildomais šiluminiais vandenimis pagalba su vaizdu į paviršių arba mažinant gylį, prieinamą mums. Kai kuriais atvejais vanduo į pašildymo gylį iki garo būklės.

Nėra griežtos "šiluminių vandenų" sąvokos apibrėžimo. Kaip taisyklė, po jais reiškia karštą požeminį vandenį skystoje būsenoje arba garo pavidalu, įskaitant žemės paviršių, kurio temperatūra viršija 20 ° C, tai paprastai yra didesnė už oro temperatūrą.

Požeminio vandens šiluma, garų, garinimo mišiniai yra hidroterminė energija. Atitinkamai energija, pagrįsta jo naudojimu, vadinama hidroterminiu.

Labiau sunku susidoroti su šilumos gamyba, tiesiogiai sausos roko - petroterminės energijos, ypač nuo pakankamai aukštos temperatūros, paprastai prasideda nuo kelių kilometrų gylio.

Rusijoje petroterminės energijos potencialas yra šimtas kartų didesnis nei hidroterminės, atitinkamai, 3500 ir 35 trilijonus tradicinių kuro tonų. Tai gana natūralu - žemės gelmių šiluma yra visur, o šiluminiai vandenys yra vietoje. Tačiau dėl akivaizdžių techninių sunkumų gauti šilumos ir elektros energijos, didžioji dalis šiluminių vandenų šiuo metu naudojami.

Vandens temperatūra 20-30 iki 100 ° C tinka šildymui, temperatūrai nuo 150 ° C ir didesnių - ir generuoti elektros energiją geoterminės elektrinės.

Apskritai, geoterminiai ištekliai Rusijoje, kalbant apie įprastą kurą arba bet kurį kitą energijos matavimo vienetą maždaug 10 kartų didesnis nei organinių degalų atsargų.

Teoriškai, tik geoterminė energija gali būti visiškai patenkinti šalies energijos poreikius. Beveik šiuo metu, didžioji dalis jos teritorijos, tai yra neįmanoma dėl techninių ir ekonominių sumetimais.

Pasaulyje geoterminės energijos naudojimas dažniausiai yra susijęs su Islandija - šalimi, esančioje šiaurinėje Atlanto asortimento dalyje, išskirtinai aktyvios tektoninės ir ugnikalnių zonoje. Tikriausiai visi prisimena galingą ugnikalnio eyyafyatlayokudą ( Eyjafjallajökull.) 2010 m.

Būtent dėl \u200b\u200btokių geologinių specifikų Islandija turi didžiulius geoterminės energijos rezervus, įskaitant karštus šaltinius, atsirandančius dėl žemės paviršiaus ir netgi geizerių pavidalu.

Islandijoje šiuo metu daugiau nei 60% visų suvartojamų energijos yra paimti iš žemės. Įskaitant geoterminius šaltinius, užtikrinamas 90% šildymo ir 30% elektros energijos gamybos. Mes pridedame, kad likusios elektros energijos šalyje yra pagamintas ant hidroelektrinės, taip pat naudojant atsinaujinančios energijos šaltinį, todėl Islandija atrodo kaip tam tikras pasaulio aplinkos standartas.

"Taming" geoterminės energijos 20-ajame amžiuje buvo pastebimai padėjo ekonomiškai. Iki praėjusio šimtmečio vidurio ji buvo labai neturtinga šalis, dabar pirmiausia užima pasaulį prie įdiegtos gebėjimų ir geoterminės energijos gamybos vienam gyventojui ir yra dešimt geriausių geoterminės galios gebėjimų vertės augalai. Tačiau jos gyventojai yra tik 300 tūkst. Žmonių, kurie supaprastina perėjimo prie ekologiškų energijos šaltinių užduotį: būtinybė paprastai yra maža.

Be Islandijos, didelė geoterminės energijos bendrajai elektros energijos gamybos balanso dalis pateikiama Naujosios Zelandijos ir Pietryčių Azijos (Filipinų ir Indonezijos), Centrinės Amerikos ir Rytų Afrikos teritorijoje, kurios teritorija taip pat būdinga didelė seisminis ir vulkaninis aktyvumas. Šioms šalims, atsižvelgiant į dabartinį vystymosi ir poreikių lygį, geoterminė energija daro didelį indėlį į socialinę ir ekonominę plėtrą.

Geoterminės energijos naudojimas turi labai ilgą istoriją. Vienas iš pirmųjų žinomų pavyzdžių yra Italija, Toskanos provincijos vieta, dabar vadinama Larderllo, kur dar ne XIX a. Pradžioje vietiniai karšto šiluminiai vandenys, pilami natūraliai arba išgaunami nuo ne trumpų šulinių, buvo naudojami energijos tikslais .

Vanduo iš požeminių šaltinių, turtingų boro, buvo naudojamas boro rūgšties paruošimui. Iš pradžių ši rūgštis buvo gauta garavimo metodu geležies katiluose, o kuras paėmė paprastą malką iš artimiausių miškų, tačiau 1827 m. Francesco Larderel (Francesco Larderel) sukūrė pačių vandenų šilumą. Tuo pačiu metu natūralaus vandens garų energija pradėjo naudoti gręžimo mašinoms ir XX a. Pradžioje - ir vietinių namų ir šiltnamių šildymui. Toje pačioje vietoje Larderllo, 1904 m. Šiluminis vanduo garų tapo energijos šaltiniu.

Italijos pavyzdyje XIX a. Pabaigoje kai kurios kitos šalys sekė. Pavyzdžiui, 1892 m. Šiluminiai vandenys pirmą kartą buvo naudojami vietiniam šildymui Jungtinėse Amerikos Valstijose (Boise, Idaho), 1919 m. Japonijoje, 1928 m. Islandijoje.

JAV pirmoji elektrinė, veikianti hidroterminei energijai, atsirado Kalifornijoje 1930 m. Pradžioje, Naujojoje Zelandijoje - 1958 m. Meksikoje - 1959 m. Rusijoje (pirmieji dvejetainiai geoes dvejetainiai) - 1965 m.

Senas principas naujame šaltinyje

Elektros energijos gamybai reikia aukštesnės hidrologo operatoriaus temperatūros nei šildymui, daugiau nei 150 ° C. Geoterminės elektrinės (geoes) veikimo principas yra panašus į įprastinio šiluminės elektrinės (TPP) veikimo principą. Tiesą sakant, geoterminė elektrinė yra TPP tipas.

TPP į pirminio energijos šaltinio vaidmenį, kaip taisyklė, anglis, dujų ar mazuto, ir darbinio skysčio tarnauja vandens garų. Kuras, deginimas, šildo vandenį į garo būseną, kuri sukasi garo turbiną ir sukuria elektros energiją.

Skirtumas tarp Geoes yra tai, kad pagrindinis energijos šaltinis čia yra žemiškųjų dubentų šiluma ir darbo skystis poros forma patenka į elektrinio generatoriaus turbinos ašmenis į "baigė" formą tiesiai iš kasybos.

Yra trys pagrindinės darbo geoes schemos: tiesiai, naudojant sausą (geoterminį) garą; Netiesioginė, remiantis hidroterminiu vandeniu ir mišriu arba dvejetainiu.

Vienos ar kitos schemos naudojimas priklauso nuo bendros būklės ir energijos vežėjo temperatūros.

Paprasčiausias ir todėl pirmoji iš išsivysčiusių schemų yra tiesi, kai garai iš šulinio yra praleidžiami tiesiogiai per turbiną. Dirbant sausoje poroje dirbo ir pirmieji Geoes pasaulyje Larderllo 1904 m.

Geoes su netiesiogine darbo schema mūsų metu labiausiai paplitęs. Jie naudoja karštą požeminį vandenį, kuris yra švirkščiamas aukštu slėgiu į garintuvą, kur jo dalis išgaruojama, ir gautas garas sukasi turbiną. Kai kuriais atvejais, papildomi įrenginiai ir kontūrai reikalingi geoterminio vandens valymui ir garams iš agresyvių junginių.

Panaudota pora patenka į išleidimą, yra naudojama patalpų šildymui - šiuo atveju principas yra toks pat, kaip ir CHP veikimas.

Dvejetainiuose geojimuose, karšto terminis vanduo sąveikauja su kitu skysčiu, kuris atlieka darbinio skysčio funkciją su apatiniu virimo temperatūros tašku. Abu skysčiai perduodami per šilumokaitį, kur šiluminis vanduo išgaruoja darbinį skystį, kurios poros pasukia turbiną.

Ši sistema yra uždaryta, o tai išsprendžia išmetamųjų teršalų problemas į atmosferą. Be to, darbiniai skysčiai su palyginti maža virimo temperatūra leidžia naudoti kaip pirminį energijos šaltinį, o ne labai karštus šiluminius vandenis.

Visose trijose schemose valdomas hidroterminis šaltinis, tačiau petroterminė energija gali būti naudojama elektros energijos gamybai.

Ši byla schema taip pat yra gana paprasta. Būtina gręžti du šulinius, susijusius tarp jų šulinių - injekcijos ir veikimo. Vandens siurbkite vandenį į išleidimą. Tuo gylyje jis yra šildomas, tada vandens šilumos arba garų sukauptų šulinių, susidarančių dėl stipraus šildymo rezultatas tiekiamas į paviršių. Be to, viskas priklauso nuo to, kaip panaudota petroterminė energija - šildymui arba elektros gamybai. Uždaras ciklas yra įmanoma atsisiųsti praleistą garą ir vandenį atgal į išleidimą gerai arba kitą perdirbimo metodą.

Tokios sistemos trūkumas yra akivaizdus: norint gauti pakankamai aukštą darbo skysčio temperatūrą, šuliniai turi būti gręžti į didelį gylį. Ir tai yra rimtos išlaidos ir didelių šilumos nuostolių rizika, kai skystis juda. Todėl petroterminės sistemos yra mažiau paplitę, palyginti su hidroterminiu, nors bekoterminės energijos potencialas iki pirmiau nurodytų užsakymų.

Šiuo metu lyderis kuriant vadinamąsias petrotermal cirkuliacines sistemas (PCS) yra Australija. Be to, ši geoterminės energijos kryptis aktyviai vystosi Jungtinėse Valstijose, Šveicarijoje, Didžiojoje Britanijoje, Japonijoje.

Dovanų Viešpats Kelvin.

Išradimas 1852 m. Iki šiluminio siurblio fiziko William Thompson (jis - Viešpats Kelvinas), jeigu žmonija yra tikroji galimybė naudoti žemos brangakmenio viršutinių sluoksnių dirvožemio. Šilumos siurblio sistema, arba, kaip jį pavadino "Tompson", šilumos daugiklis yra pagrįstas fiziniu šilumos perdavimu nuo aplinkos iki šaldymo. Tiesą sakant, jis naudoja tą patį principą kaip ir petroterminėse sistemose. Skirtumas yra šilumos šaltinis, su kuriuo gali būti terminologinis klausimas: kiek šilumos siurblys gali būti laikoma tiksliai geotermine sistema? Faktas yra tai, kad viršutiniuose sluoksniuose iki dešimties šimtų metrų gylio, veislės ir jų esantys skysčiai yra šildomi ne giliai žemės šilumui, bet saulei. Taigi šioje byloje yra saulė - pagrindinis šilumos šaltinis, nors jis yra uždarytas, kaip ir geoterminėse sistemose nuo žemės.

Šilumos siurblio veikimas grindžiamas pašildymo ir aušinimo dirvožemiu, palyginti su atmosfera, atsiradusio temperatūros gradientas yra suformuotas tarp paviršiaus ir gilesnių sluoksnių, kurie saugo šilumą net žiemą, kaip ir žiemą Tai atsitinka rezervuaruose. Pagrindinis šilumos siurblių tikslas yra šildyti patalpas. Iš esmės tai yra priešingai. "Šaldytuvas". Ir šilumos siurblys ir šaldytuvas sąveikauja su trimis komponentais: vidinė terpė (pirmojoje byloje - šildomas kambarys, antrasis - aušinama šaldytuvo kamera), išorinė aplinka - energijos šaltinis ir šaldytuvas (šaltnešis) , yra aušinimo skystis, kuris užtikrina šilumos perdavimą arba šilumos nešiklį.

Į šaldymo vaidmenį, yra medžiaga su maža virimo temperatūra, kuri leidžia jį pasirinkti šilumą iš šaltinio, turintys net santykinai žemos temperatūros.

Šaldytuve skystas šaltnešis per droselį (slėgio reguliatorius) patenka į garintuvą, kur dėl staigaus slėgio sumažėjimo skysčio garuoja. Garavimas yra endoterminis procesas, kuriam reikia šilumos įsisavinimo iš išorės. Kaip rezultatas, šiluma iš vidinių sienų garintuvo yra uždarytas, o tai yra aušinimo efektas šaldytuvo kameroje. Be to, šaltnešis yra paduotas iš garintuvo į kompresorių, kur jis grįžta į skystą bendrą būseną. Tai yra atvirkštinis procesas, vedantis į apdorotą šilumą į išorinę aplinką. Paprastai ji yra išmesta į kambarį, o šaldytuvo galinė siena yra palyginti šilta.

Šilumos siurblys veikia beveik taip pat, su skirtumu, kad šiluma yra uždaryta iš išorinės aplinkos ir per garintuvą patenka į vidinę terpę - šildymo kambarį sistema.

Nekilnojamojo šilumos siurblys, vanduo šildomas perduodant išilgai išorinį kontūrą, išdėstytą žemėje ar vandenyje, toliau įeina į garintuvą.

Garintuve, šiluma perduodama į vidinę grandinę, pripildytą maža verdančiu šaltnešiu, kuris, einantis per garintuvą, juda iš skystos būklės į dujinę, šilumą.

Be to, dujinis šaldiklis patenka į kompresorių, kur jis yra suspaustas iki aukšto slėgio ir temperatūros, ir įeina į kondensatorių, kur šilumos mainai atsiranda tarp karšto dujų ir šilumos nešiklio iš šildymo sistemos.

Elektra reikalinga kompresoriui, transformacijos koeficientas (suvartotos ir sukurtos energijos santykis) šiuolaikinėse sistemose yra pakankamai aukštas, kad būtų užtikrintas jų veiksmingumas.

Šiuo metu šilumos siurbliai yra gana plačiai naudojami patalpų šildymui, daugiausia ekonomiškai išsivysčiusiose šalyse.

Ekocorgetologinė energija

Geoterminė energija laikoma ekologiška, kuri paprastai yra teisinga. Visų pirma, ji naudoja atsinaujinančius ir praktiškai neišsenkančius išteklius. Geoterminė energija nereikalauja didelių plotų, skirtingai nuo didelių hidroelektrinių ar vėjo jėgainių, ir neapima atmosferos, skirtingai nei angliavandenilių energija. Vidutiniškai geoes užima 400 m 2 pagal 1 GW elektros energijos. Tas pats rodiklis anglies TPP yra 3600 m 2. GEO reikmenų nauda aplinkai taip pat apima mažą vandens suvartojimą - 20 litrų gėlo vandens už 1 kW, o TPP ir NPP reikia apie 1000 litrų. Atkreipkite dėmesį, kad tai yra "vidutinio" geoes aplinkos rodikliai.

Tačiau neigiamas šalutinis poveikis vis dar yra prieinamas. Tarp jų dažniausiai išsiskiria triukšmu, šiluminės atmosferos ir cheminės medžiagos ir dirvožemio terminiu ir dirvožemiu, taip pat kietųjų atliekų susidarymu.

Pagrindinis cheminės terpės šaltinis iš tikrųjų yra šiluminis vanduo (su aukšta temperatūra ir mineralizacija), dažnai turinčiose toksiškų junginių kiekį, todėl yra nuotekų ir pavojingų medžiagų šalinimo problema.

Neigiamas geoterminės energijos poveikis gali būti atsekamas keliais etapais, pradedant gręžimo šuliniais. Čia yra tie patys pavojai, kaip gręžiant bet kokį šulinį: dirvožemio ir daržovių dangos, dirvožemio taršos ir požeminio vandens sunaikinimas.

Veikimo etape yra išsaugoti geoes ir aplinkos taršos problemos. Šiluminiai skysčiai - vanduo ir garo - paprastai yra anglies dioksido (CO 2), sieros sulfido (H 2 s), amoniako (NH 3), metano (CH 4), virėjas druska (NaCl), arseno (kaip ), gyvsidabris (HG). Kai emisijos į išorinę aplinką jie tampa jos taršos šaltiniais. Be to, agresyvi cheminė aplinka gali sukelti geotes struktūrų korozijos sunaikinimą.

Tuo pačiu metu teršalų išmetimas į geoesas yra vidutiniškai mažesnis nei TPP. Pavyzdžiui, anglies dioksido emisija kiekvienai kilovatvalandės elektros energijai yra iki 380 g vienai Geoes, 1042 g - ant anglies TPP, 906 g - ant mazuto ir 453 g - Dujų TPP.

Kyla klausimas: ką daryti su panaudoto vandens? Su maža mineralizacija, po aušinimo metu jis gali būti nukreiptas į paviršinį vandenį. Kitas būdas yra pumpuoti jį atgal į vandeningesnį sluoksnį per injekciją, kuri yra pageidautina ir dažniausiai taikoma šiuo metu.

Šiluminio vandens kasyba iš vandeningųjų sluoksnių (taip pat paprasto vandens pakartotinio reiškimo) gali sukelti išankstinį apmokėjimą ir dirvožemio judėjimą, kitas geologinių sluoksnių deformacijas, mikrodellex. Tokių reiškinių tikimybė paprastai yra maža, nors individualūs atvejai yra fiksuoti (pavyzdžiui, ant Geopes Paufen-Im-Bryceau Vokietijoje).

Reikėtų pabrėžti, kad dauguma Geoes yra palyginti su palyginti nesilaikintos teritorijose ir trečiosiose pasaulio šalyse, kur aplinkosaugos reikalavimai yra mažiau sunkūs nei išsivysčiusiose šalyse. Be to, tuo metu, kai geoes skaičius ir jų talpa yra palyginti maža. Su didesniu geoterminės energijos kūrimu, pavojus aplinkai gali padidėti ir daugintis.

Kiek yra žemės energija?

Investicinės išlaidos geoterminių sistemų statybos skiriasi labai platų - nuo 200 iki $ 5000 už 1 kW įrengtų pajėgumų, tai yra, pigiausios galimybės yra panašios į statybos TPP sąnaudos. Jie visų pirma priklauso nuo šiluminių vandenų vietos, jų sudėties, sistemos dizaino sąlygų. Gręžimas Didesnį gylį, uždaros sistemos sukūrimas su dviem šuliniais, vandens valymo poreikis gali pakartotinai padidinti išlaidas.

Pavyzdžiui, investicijos į benoterminės cirkuliacijos sistemos (PCS) kūrimo yra apskaičiuota 1,6-4 tūkstančių dolerių už 1 kW įrengtų pajėgumų, kuris viršija pastato branduolinės elektrinės išlaidas ir panašus į pastato vėjo ir saulės išlaidas išlaidas elektrinės.

Akivaizdus geografų ekonominis pranašumas yra laisva energija. Palyginimui, sąnaudų struktūroje darbo TPP arba AE degalų sudaro 50-80% ar daugiau, priklausomai nuo dabartinių energijos kainų. Taigi kitas geoterminės sistemos privalumas: išlaidos veikimo metu yra stabilesni ir nuspėjami, nes jie nepriklauso nuo išorinio energijos kainų nagrinėjimo. Apskritai, geotes veiklos sąnaudos yra 2-10 centų (60 Kop.-3 rublių) už 1 kWh pagamintos galios.

Antrasis dydis po energijos tiekimo vežėjo (ir labai svarbus) išlaidų sąnaudos yra kaip taisyklė, stoties darbuotojų atlyginimas, kuris iš esmės gali skirtis šalyse ir regionuose.

Vidutiniškai 1 kWh geoterminės energijos kaina yra panaši į TPP (Rusijos sąlygomis - apie 1 RUB. / 1 \u200b\u200bkWh) ir dešimt kartų didesnė už elektros energijos gamybos sąnaudas hidroelektrinėse (5-10) Kopeikai / 1 kWh h).

Iš dalies didelės kainos priežastis yra ta, kad skirtingai nuo šilumos ir hidraulinių elektrinių, geotes turi palyginti mažą galią. Be to, būtina palyginti sistemas, kurios yra viename regione ir panašiomis sąlygomis. Taigi, pavyzdžiui, Kamchatka, pasak ekspertų, 1 kWh geoterminės elektros energijos kainuoja 2-3 kartus pigiau nei elektros energijos TPP.

Geoterminės sistemos ekonominio efektyvumo rodikliai priklauso nuo to, ar būtina išmesti panaudotą vandenį ir kokiais metodais tai daroma, ar įmanoma derinamas išteklių naudojimas. Taigi cheminiai elementai ir iš šiluminio vandens išgautos junginiai gali suteikti papildomų pajamų. Prisiminkite Larderllo pavyzdį: pirminė buvo tiksliai cheminė gamyba, o geoterminės energijos naudojimas iš pradžių buvo papildomas.

Geoterminės energijos pirmyn

Geoterminė energija vystosi šiek tiek skiriasi nuo vėjo ir saulėtos. Šiuo metu tai yra žymiai labiau priklausoma nuo paties išteklių pobūdžio, kuris smarkiai skiriasi nuo regionų, o didžiausios koncentracijos yra susietos su siauromis geoterminių anomalijų zonomis, kaip taisyklė, su tektoninių gedimų ir ugnikalnių plėtros sritimis. .

Be to, geoterminė energija yra mažiau technologiškai talpina nei vėjo malūnas, ypač su saulės energija: geoterminės stotys sistemos yra gana paprastos.

Bendroje pasaulio elektros energijos gamybos struktūroje geoterminė komponentas sudaro mažiau nei 1%, tačiau kai kuriuose regionuose ir šalyse jos dalis pasiekia 25-30%. Atsižvelgiant į privalomą geologines sąlygas, didelė geoterminio energijos pajėgumo dalis yra sutelkta į trečiojo pasaulio šalių, kuriose išskiriamos trys didžiausios pramonės šakos salų - Pietryčių Azijos salos, Centrinė Amerika ir Rytų Afrika. Pirmieji du regionai yra įtraukti į Ramiojo vandenyno "Gaisro diržą žemės", trečioji yra susieta su Rytų Afrikos Rift. Su didžiausia geoterminės energijos tikimybe ir toliau vystysis šiuose diržuose. Daugiau tolima perspektyva yra petroterminės energijos kūrimas, kuris naudoja žemės sluoksnių šilumą, esančią kelių kilometrų gylyje. Tai yra beveik dažniausiai bendras išteklius, tačiau jo gavyba reikalauja didelių išlaidų, todėl petroterminė energija pirmiausia vystosi ekonomiškai ir technologiškai galingiausiomis šalimis.

Apskritai, atsižvelgiant į plačiai paplitusių geoterminių išteklių sklaidą ir priimtiną aplinkos saugos lygį, yra pagrindo manyti, kad geoterminė energija turi gerų vystymosi perspektyvų. Ypač didinant tradicinių energijos deficito grėsmę ir kainų padidėjimą.

Nuo Kamčatkos iki Kaukazo

Rusijoje geoterminės energijos kūrimas turi gana ilgą istoriją, o daugelyje pozicijų mes esame tarp pasaulio lyderių, nors bendroje didžiulės šalies energijos balanse, geoterminės energijos dalis vis dar yra nežymiai maža.

Du regionai - Kamčatka ir Šiaurės Kaukazo buvo pionieriai ir generlinės energijos vystymosi centrai Rusijoje, ir jei pirmiausia kalbame pirmiausia apie elektros energijos pramonę, tada antrajame - dėl šiluminės vandens šilumos energijos naudojimo.

Šiaurės Kaukaze - Krasnodaro teritorijoje, Čečėnijoje, Dagestan - šilumos vandenų šiluma Energijos tikslais buvo naudojamas prieš didelį patriotinį karą. 1980-aisiais ir dešimtajame dešimtmetyje geoterminės energijos plėtra regione dėl akivaizdžių priežasčių buvo sustojo ir kol atsirado stagnacijos statusas. Nepaisant to, geoterminio vandens tiekimas Šiaurės Kaukaze suteikia apie 500 tūkstančių žmonių šilumą, ir, pavyzdžiui, Labinsko miestas Krasnodaro teritorijoje su 60 tūkst. Žmonių populiacija yra visiškai šildoma dėl geoterminių vandenų.

Kamchatka geoterminės energijos istorija pirmiausia siejama su geoes statyba. Pirmasis iš jų vis dar dirba Pujet ir ParantaNsko stotys, buvo pastatyta 1965-1967 m., O parantano geo ECPP su 600 kW pajėgumu tapo pirmojoje pasaulio stotyje su dvejetainiu ciklu. Tai buvo sovietų mokslininkų plėtra S. S. Kutateladze ir A. M. Rosenfeld iš Rusijos mokslų akademijos Sibiro filialo šiluminės fizikos instituto, kuris gavo autoriaus elektros energijos sertifikatą nuo vandens iš 70 ° C 1965 m. Ši technologija vėliau tapo daugiau nei 400 dvejetainių geoes pasaulyje prototipas.

1966 m. Vadovaujamos Pozzės Geo ESP galia buvo iš pradžių buvo 5 MW ir vėliau buvo padidinta iki 12 MW. Šiuo metu stotis yra dvejetainio bloko statyba, kuri padidins savo pajėgumus dar 2,5 MW.

Geoterminės energijos plėtra SSRS ir Rusijoje trukdė tradicinių energijos išteklių - naftos, dujų, anglių, bet niekada nustoja. Didžiausi geoterminės energijos objektai - viršutinės mutnovskaja GEA su bendra galia galia 12 MW, užsakyta 1999 metais, ir mutnovskaya geo-mw mutovskaya geoce (2002).

"Mutnovskaya" ir "Verkhne-Mutnovskaya" geoes - unikalūs objektai ne tik Rusijai, bet ir pasauliniu mastu. Stotys yra Volcano Mutnovskio pėdos, esant 800 metrų virš jūros lygio aukštyje, ir dirba ekstremaliomis klimato sąlygomis, kur po 9-10 mėnesių žiemą. "Mutnov Geoes" įranga, tuo metu, kai viena iš moderniausių pasaulyje yra visiškai sukurta vidaus įmonėse energetikos inžinerijos.

Šiuo metu "Mutnov" stočių dalis bendroje centrinio-Kamchatka energijos mazgo energijos suvartojimo struktūroje yra 40%. Per ateinančius metus planuojama padidinti galią.

Atskirai reikėtų pasakyti apie Rusijos petroterminius pokyčius. Dar nėra didelių kompiuterių, tačiau daugiau gylio yra didelių gręžimo technologijų (apie 10 km), kuri taip pat neturi analogų pasaulyje. Jų tolesnė plėtra gerokai sumažins petroterminių sistemų kūrimo išlaidas. Duomenų kūrėjų technologijos ir projektai - N. A. Gnata, M. D. Khutorskaya (Rusijos mokslų akademijos geologijos institutas), A. S. Nekrasovas (Rusijos mokslų akademijos nacionalinio ekonominio prognozavimo institutas) ir Kalugos turbinų gamyklos specialistai. Dabar Rusijos petroterminės cirkuliacijos sistemos projektas yra eksperimentiniame etape.

Geoterminės energijos perspektyvos Rusijoje yra, nors santykinai nuimamas: šiuo metu potencialas yra gana didelis ir tradicinės energijos pozicijos. Tuo pačiu metu, daugelyje atokių šalies vietovių, geoterminės energijos naudojimas yra ekonomiškai pelningas ir paklausa dabar. Tai teritorija su dideliu geo-energijos potencialu (Chukotka, Kamchatka, kiules - Rusijos dalis Ramiojo vandenyno "ugnies diržo žemės", pietų Sibiro ir Kaukazo kalnai) ir tuo pačiu metu nuotoliniu būdu ir nutraukė nuo centralizuoto energijos tiekimas.

Per ateinančius dešimtmečius geoterminė energija mūsų šalyje plėtos tokiuose regionuose mūsų šalyje.

JUOS. Kapitonov

Branduolinė šilumos žemė

Žemės šiluma

Žemė yra gana šildomas kūnas ir yra šilumos šaltinis. Jis yra šildomas, visų pirma, dėl saulės spinduliuotės absorbuojamas. Tačiau žemė turi savo šiluminę šaltinį, panašią į šilumą, gautą iš Saulės. Manoma, kad ši energinga žemės energija turi šią kilmę. Žemė kilo apie 4,5 milijardų metų po saulės formavimo nuo sukasi aplink jį ir sandarinimo protoplanetinio dujų dulkių diską. Ankstyvuoju jos formavimo etapu šildomas žemės medžiagą palyginti lėtai gravitacinio suspaudimo sąskaita. Taip pat buvo atliktas didelis vaidmuo šiluminės pusiausvyros žemės, energijos, kuri buvo išleista mažų kosminių kūnų rudenį buvo paleistas. Todėl jaunoji žemė buvo išlydyta. Atvėsinta, ji palaipsniui atėjo į savo dabartinę būseną su tvirtu paviršiumi, kurio dalis yra padengta vandenynais ir jūrų vandenimis. Šis kieto išorinis sluoksnis vadinamas Žemė Kore. Ir vidutiniškai jo storis yra apie 40 km, o po vandenynais - 5-10 km pagal vandenynų vandenyse. Gilesnis žemės sluoksnis mania.Taip pat susideda iš kietos medžiagos. Jis tęsiasi iki beveik 3000 km gylio ir jame yra pagrindinė žemės medžiagos dalis. Galiausiai vidinė dalis yra jos core.. Jį sudaro du sluoksniai - išoriniai ir vidiniai. Išorinis branduolystai yra išlydyto geležies ir nikelio sluoksnis 4500-6500 k storiui 2000-2500 km. Vidinis branduolys 1000-1500 km spindulys šildomas iki 4000-5000 k kieto geležies-nikelio lydinio, kurio tankis yra apie 14 g / cm 3, kuris atsirado su dideliu (beveik 4 milijonų barų) slėgio.
Be vidinės žemės šilumos, kuris gavo savo paveldėjimą nuo anksčiausio karšto jo formavimo etapo, o kurio skaičius turėtų sumažėti su laiku, yra dar vienas, - ilgalaikis su radioaktyviu branduolio smėliu su dideliu pusinės onine - pirmiausia, 232, 235 u, 238 u ir 40 k. Žemė. Minėti branduoliai laikomi plutos ir mantijos. Jų skilimas sukelia tiek išorinius ir vidinius žemės sluoksnius.
Dalis didžiulės šilumos, esančios žemės viduje nuolat ateina į jo paviršių labai didelio masto ugnikalnio procesų. Žinomas šilumos srautas, atsirandantis dėl žemės gelmių per paviršių. Jis yra (47 ± 2) · 10 12 vatų, o tai yra lygiavertė šilumai, kuri gali sukelti 50 tūkstančių atominių elektrinių (vidutinė galia vienos atominės elektrinės yra apie 10 9 vatų). Yra klausimas, ar radioaktyvioji energija yra žaidžiama visame Žemės šiluminiame biudžete ir jei žaidžia, ką? Atsakymas į šiuos klausimus ilgą laiką išliko nežinoma. Šiuo metu yra galimybių atsakyti į šiuos klausimus. Pagrindinis vaidmuo čia priklauso neutrinui (antineurino), kuris gimė radioaktyviųjų sėklų, kurios yra žemės medžiagos dalis, procesuose ir kurie buvo vadinami geo-Neutrino..

Geo-Neutrino.

Geo-Neutrino. - Tai yra neutrino ar antineurino pavadinimas, kuris yra išmetamas dėl branduolio, esančio po žemės paviršiuje, beta dalimi. Akivaizdu, kad dėl precedento neturinčio įsiskverbimo gebėjimų, jų registracija (ir tik jie) sausumos neutriniu detektoriais gali suteikti objektyvią informaciją apie radioaktyviųjų skilimo procesus, kurie atsiranda giliai žemėje. Tokio skilimo pavyzdys yra branduolio 228 RA β --- rapad, kuris yra ilgalaikio branduolio nutekėjimo produktas 232 (žr. Lentelę):

Core 228 RA pusmečio (t 1/2) yra 5,75 metų, išleistas energija yra apie 46 keV. "Antineurino" energijos spektras yra nuolatinis su viršutinės ribos arti į besimokančios energijos.
Nuklei 232, 235 U, 238 U yra nuosekliųjų iš eilės grandinės, kurios sudaro vadinamąją radioaktyviosios eilės. Tokiose grandinėse, α-lawy yra sumaišyti su β-simboliais, nes su α-dykuma, galutiniai branduoliai perkeliami nuo β-stabilumo linijos iki branduolio ploto perkrautas neutronais. Po nuoseklių iš eilės grandinės kiekvienos eilutės pabaigoje, stabilūs branduoliai yra suformuoti su artimais arba lygiais magiškais skaičiais pagal protonų ir neutronų skaičių (Z = 82, N.\u003d 126). Tokios ribinės šerdys yra stabilūs švino arba bismuto izotopai. Taigi skilimas t 1/2 yra baigtas dvigubo stebuklingo branduolio 208 PB susidarymu ir šešiais alfa, permatomi keturiais β simboliais (grandinėje 238 u → 206 Pb, aštuoni α- ir šeši β - - - - - - - ir šeši β - - - skilimas; grandinėje 235 u → 207 pb Septyni α- ir keturių β --- turtas). Taigi, energijos spektro antineurino iš kiekvienos radioaktyviosios serijos yra dalinių spektrų įvedimas iš atskirų β --- atstovų, kurie yra šios serijos dalis. "Antininino Spectra" susidarė 232-osios, 235 u, 238 u, 40 K, pavaizduotos Fig. 1. 40 k dezintegracija yra vienas β - platintojas (žr. Lentelę). Didžiausia energija (iki 3,26 MEV) antineurino pasiekiama dezintegracijoje
214 BI → 214 PO, kuris yra radioaktyviųjų serijos nuoroda 238 U. Bendra energija, išleista per visus nuosėdų nuorodas 232 → 208 PB yra 42,65 MEV. Radioaktyviosioms eilutėms 235 u ir 238 u, šioms energijoms, atitinkamai 46.39 ir 51,69 MEV. Dezintegracija išleista energija
40 K → 40 ca, yra 1,31 MEV.

Charakteristikos branduolių 232, 235 u, 238 u, 40 k

Core.	Dalintis% Mišinyje. \\ T Izotopai	Branduolių skaičius yra susijęs. branduoliai.	T 1/2, Milijardo metų	Pirmosios nuorodos skilimas
232.	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

GEO-neutrinos srauto vertinimas, pagamintas remiantis branduolio 232-ojo, 235 U, 238 u, 40 k, esančio žemės medžiagos sudėtyje, sukelia apie 10 6 cm vertę -2 sec -1. Registruodamiesi šiais geografiniais neutrinais, galite gauti informacijos apie radioaktyviosios šilumos vaidmenį visoje žemės šilumos pusiausvyroje ir patikrinti mūsų idėjas apie ilgalaikių radioizotopų turinį pasaulyje.

Fig. 1. Antininko energijos spektrai nuo šerdies žlugimo

232, 235 U, 238 u, 40 k, normalizuotas iki vieno iš tėvų branduolio

Reakcija naudojama elektroniniam antineurino registre

P → E + + N, (1)

kurioje buvo atidaryta ši dalelė. Šios reakcijos riba yra 1,8 MEV. Todėl tik GEO-neutrinos susidaro gedimo grandinės pradedant nuo branduolių 232 ir 238 u gali būti užregistruota pirmiau minėtoje reakcijoje. Aptariamos reakcijos veiksmingas skerspjūvis yra labai mažas: σ ≈ 10 -43 cm 2. Iš to išplaukia, kad neutrino detektorius su jautria tūrio 1 m 3 bus užregistruoti ne daugiau kaip keletą įvykių per metus. Akivaizdu, kad reikalingi geo-neutrinų srautų fiksavimas, reikalingas didelės apimties neutrino detektoriai, esantys požeminėse laboratorijose, kad būtų užtikrinta didžiausia apsauga nuo fono. Idėja naudoti detektorių, skirtų geo-neutrinų tyrimui, skirtas studijuoti saulės ir reaktorių neutrinų tyrimui, kilę 1998 m. Šiuo metu yra du neutrino didelio masto detektorius naudojant skystą scintiliatorių ir tinka užduoties sprendimui. Tai yra neutrinio Kamlando eksperimentų (Japonijos,) ir Borekso (Italijos) detektoriai. Žemiau yra borexino detektoriaus prietaisas ir rezultatai, gauti ant šio detektoriaus dėl geo-neutrino registracijos.

Borexino detektorius ir geo-neutrino registracija

Neutrino detektorius Borsino yra įsikūręs centrinėje Italijoje požeminėje laboratorijoje po "Gran Sasso kalnų asortimeniu, kurio kalnų viršūnių aukštis pasiekia 2,9 km (2 pav.).

Fig. 2. Neutrynės laboratorijos schema pagal Gran Sasso kalnų asortimentą (Centrinė Italija)

"Borsecino" yra nepažymėtas masinis detektorius, kurio aktyvi aplinka yra
280 tonų organinio skysčio scintiliatoriaus. Jie yra užpildyti nailono sferiniu laivu, kurio skersmuo yra 8,5 m (3 pav.). Scintillator yra pseudocumol (C 9 H 12) su perkėlimo spektru pridedant rro (1,5 g / l). Šviesą iš scintiliatoriaus yra sumontuotas 2212 aštuonioliktųjų fotomultipliatorių (FEU) dedamas ant nerūdijančio plieno (SNA) sfera.

Fig. 3. Detektoriaus detektoriaus Borsino schema

Nailono laivas su pseudocumol yra vidinis detektorius, kurio užduotis yra įtraukta į neutrino registraciją (antineurino). Vidaus detektoriui supa dvi koncentrinės buferinės zonos, apsaugančios nuo išorinės gama kvantinės ir neutronų. Vidinė zona yra užpildyta su neine priemone, susidedanti iš 900 tonų pseudocumol su dimetilftalato priedais, kurie yra užgesinti su scintiliacija. Išorinė zona yra ant SNA viršuje ir yra vandens cherenkovo \u200b\u200bdetektorius, kuriame yra 2 000 tonų supercount vandens ir pjovimo signalai iš iš išorės. Kiekvienai vidaus detektoriaus sąveikai nustatoma energija ir laikas. Detektoriaus kalibravimas naudojant įvairius radioaktyviųjų šaltinius leido labai tiksliai nustatyti jo energijos mastą ir šviesos signalo atkūrimo laipsnį.
Borsecino yra labai didelio spinduliuotės grynumo detektorius. Visos medžiagos išlaikė griežtą pasirinkimą, o scintiliatorius buvo išgrynintas, siekiant padidinti vidinį foną. Dėl didelio Borsino spinduliuotės grynumo yra puikus detektorius, skirtas užregistruoti antineuriną.
Reakcijoje (1), poztronas suteikia tiesioginį signalą, po to neutronų areštas su vandenilio šerdimi, kuri sukelia γ-Quantum su 2.22 MEV energija, sukuriant signalą, sulaikytą į pirmąjį. Borsecino neutronų surinkimo laikas yra apie 260 μs. Momentiniai ir uždelsti signalai koreliuoja erdvėje ir laiku, suteikiant tikslią E įvykio pripažinimą E.
Reakcijos slenkstis (1) yra 1,806 MEV ir, kaip galima matyti iš Fig. 1, visi geo-neutrinos nuo 40 k ir 235 u yra mažesnis už šią ribą ir tik dalis geo-neutrino, kylančių nuo krizės 232 ir 238 u gali būti užregistruotas.
Borsino detektorius pirmą kartą registruotų signalų iš Geo-Neutrinos 2010 m. Ir neseniai paskelbė naujus rezultatus pagal pastabas per 2056 dienas nuo 2007 m. Gruodžio mėn. Iki 2015 m. Gruodžio mėn. Žemiau pateikiame duomenis ir diskusijų rezultatus pagal straipsnį.
Dėl eksperimentinių duomenų analizės buvo nustatyti 77 kandidatai elektroniniam antineturinui, kurie išlaikė visus atrankos kriterijus. Fonas nuo įvykių imituojant e buvo įvertintas pagal dydį. Taigi signalo / fono santykis buvo ≈100.
Pagrindinis fono šaltinis buvo reaktorius Antineurino. Borsecino situacija buvo gana palanki, nes nėra branduolinių reaktorių netoli laboratorijos. Be to, reaktorius Antineurino yra energingesnis, palyginti su geografiniais neutrinais, kurie leido atskirti šiuos antineurino pagal signalo vertę iš pozitionro. GEO-neutrinos indėlių ir reaktoriaus antineurino indėlių analizės rezultatai iki bendrojo registruotų įvykių skaičiaus rodomi Fig. 4. Registruotų geografinių neutrinų skaičius, pateiktas pagal šią analizę (4 pav. Jis atitinka tamsesnę sritį), lygi . Atsižvelgiant į geografinės neutrino spektro analizę, dvi grupės yra matomos - mažiau energingos, intensyvesnės ir energingesnės, mažiau intensyvios. Šios aprašytų tyrimų grupės yra susijusios su skilimas, atitinkamai, torio ir urano.
Analizuojama aptarta, torio ir urano masių santykis žemės esmėje
m (th) / m (u) \u003d 3.9 (šioje lentelėje ši vertė ≈3.8). Nurodytas skaičius atspindi santykinį šių cheminių elementų turinį chondritams - labiausiai paplitusios meteoritų grupės (daugiau nei 90% meteoritų, nukritėjus į žemę, priklauso šiai grupei). Manoma, kad chondritų sudėtis, išskyrus lengvąsias dujas (vandenilis ir heliumas) pakartoja saulės sistemos ir protoplanetinio disko sudėtį, iš kurios buvo suformuota žemė.

Fig. 4. Spektras šviesos derlius iš positrų vienetais fotoelektronų skaičius kandidačių renginių antineurino (eksperimentiniai taškai). Tamsinta sritis yra geo-neutrino indėlis. Kieta linija yra reaktoriaus antineurino indėlis.

2. Terminis žemės režimas

Žemė yra šaltas kosminis kūnas. Paviršiaus temperatūra daugiausia priklauso nuo iš išorės. 95% viršutinio žemės sluoksnio šilumos yra lauko (saulės) šiluma ir tik 5% - šiluma buitinis. \\ T kuris ateina iš žemės žarnyno ir apima keletą energijos šaltinių. Žemės žarnyne temperatūra padidėja 1300 ° C gylyje (viršutiniame mantijoje) iki 3700 ° C (branduolio centre).

Lauko šiluma. Šiluma ateina ant žemės paviršiaus daugiausia nuo Saulės. Kiekvienas kvadratinis centimetras paviršiaus gauna apie 2 kalorijų šilumą vieną minutę. Ši vertė vadinama saulės konstanta ir nustato bendrą šilumos kiekį į žemę nuo saulės. Per metus tai yra 2,26 · 10 21 kalorijų vertė. Saulės šilumos įsiskverbimo į Žemės podirvį gylis priklauso nuo šilumos, kuri patenka į vieneto plotą paviršių, ir nuo uolų šilumos laidumo. Didžiausias gylis, ant kurio išorinis šilumos prasiskverbiasi yra 200 m vandenynuose, ant žemės - apie 40 m.

Vidinė šiluma. Su gyliu pastebimas temperatūros padidėjimas, kuris atsiranda labai netolygiai įvairiose teritorijose. Temperatūra padidėja adiabatinėje teisėje ir priklauso nuo medžiagos suspaudimo slėgio, kai šilumos mainai su aplinka yra neįmanoma.

Pagrindiniai šilumos šaltiniai žemėje:

Šiluma, išleista radioaktyviųjų elementų skilimo metu.

Likutinė šiluma, išsaugota nuo žemės susidarymo.

Gravitacinė šiluma, išleista žemės suspaudimo metu ir medžiagos pasiskirstymu pagal tankį.

Šiluma, atrinkta dėl cheminių reakcijų atsiranda žemės plutos gylyje.

Šiluma, išleista žemės trinties žemės.

Trys temperatūros zonos išskiria:

I - kintamos temperatūros zona . Temperatūros kaita nustatoma pagal teritorijos klimatą. Kasdienis svyravimai praktiškai išnyks apie 1,5 m gylį, o metinis 20 ... 30 m. Ia gylis - užšalimo zona.

II - nuolatinės temperatūros sritis Nuo 15 ... 40 m gylio, priklausomai nuo regiono.

III - temperatūros augimo zona .

Akmenų temperatūros režimas žemės plutos gyliuose yra pagaminti išreikšti geoterminį gradientą ir geoterminį žingsnį.

Temperatūros dydis didėja už kiekvieną 100 m gylio geoterminis gradientas.. Afrikoje "WitherRand" lauke jis yra 1,5 ° C, Japonijoje (Echigo) - 2,9 ° C, Pietų Australijoje - 10,9 ° C, Kazachstane (SAMARINDA) - 6,3 ° C, Kolos pusiasalyje - 0,65 ° C.

Fig. 3. Žemės plutos temperatūros zonos: I - kintamos temperatūros zona, Ia - užšalimo zona; II - pastovios temperatūros zona; III - Temperatūros padidinimo zona.

Gylis, kuriuo temperatūra pakyla 1 laipsniu, vadinamas geoterminis žingsnis.Geoterminio etapo skaitmeninės vertės yra nenuoseklūs ne tik skirtingose \u200b\u200bplatumose, bet ir skirtinguose tos pačios srities taško gelmėse. Geoterminio etapo dydis svyruoja nuo 1,5 iki 250 m. Arkhangelske jis yra lygus 10 m, Maskvoje - 38,4 m, ir Pyatigorsk - 1,5 m. Teoriškai, vidutinė šio etapo vertė yra 33 m.

Gerai išgręžtoje Maskvoje iki 1630 m gylio, skerdimo temperatūra buvo 41 ° C, o kasykloje, praėjusiame donbase iki 1545 m gylio, temperatūra pasirodė esanti 56,3 ° C. Aukščiausia temperatūra yra fiksuota JAV gerai gylio 7136 m, kur jis yra lygus 224 ° C temperatūroje. Temperatūros padidėjimas su gyliu turėtų būti laikomas projektuojant giliai žemyn struktūras pagal skaičiavimus, esant 400 km gylyje, temperatūra turėtų siekti 1400 ... 1700 ° C. Aukščiausia temperatūra (apie 5000 ° C) gaunami žemės šerdies.

Ši energija reiškia alternatyvius šaltinius. Šiandien vis dažniau paminėti galimybes gauti išteklius, kuriuos planeta suteikia mums. Galime pasakyti, kad gyvename atsinaujinančios energijos mados eroje. Sukuriami įvairi techniniai sprendimai, planai, teorijos šioje srityje.

Jis yra giliai į jūrą ir turi atnaujinimo savybes, kitaip tariant, jis yra begalinis. Klasikiniai ištekliai, anot mokslininkų, pradeda baigti, naftos, anglis, dujos baigsis.

Nesavelžis Geotes, Islandija

Todėl galima palaipsniui pasirengti priimti naujus alternatyvius energijos gavybos metodus. Pagal Žemės plutą yra galinga šerdis. Jos temperatūra svyruoja nuo 3000 iki 6000 laipsnių. Litosferos plokščių judėjimas demonstruoja savo didžiulę jėgą. Jis pasireiškia "Magma" ugnikalnių purslų forma. Gyliuose yra radioaktyvus skilimas, kad kartais skatina tokius natūralius kataklizmus.

Paprastai, Magma šildo paviršių, nesikreipiant į savo ribas. Taigi geinsers arba šilto vandens baseinai. Taigi galima naudoti fizinius procesus, reikalingus žmonėms.

Geoterminės energijos šaltinių tipai

Paprastai jis yra padalintas į dviejų tipų: hidroterminę ir petroterminę energiją. Pirmasis yra suformuotas dėl šiltų šaltinių, o antrasis tipas yra temperatūros skirtumas ant paviršiaus ir žemės gelmių. Paaiškinant savo žodžiais, hidroterminis šaltinis susideda iš garo ir karšto vandens, o petroterminis yra paslėptas giliai po dirvožemiu.

Geoterminės energijos plėtros potencialo žemėlapis pasaulyje

Dėl petroterminės energijos turi būti išdžiovinti du šuliniai, vienas užpildyti vandeniu, po kurio atsiras guaro procesas, kuris ateis į paviršių. Yra trys geoterminių rajonų pažymėjimai:

• Geoterminė - esanti netoli kontinentinės plokštės. Temperatūros gradientas yra daugiau nei 80C / km. Kaip pavyzdys, Italijos bendruomenė Larderlo. Yra elektrinė
• HALFURMAL - temperatūra 40 - 80 s / km. Tai yra natūralūs vandeningieji sluoksniai, susidedantys iš susmulkintų uolų. Kai kuriose vietose Prancūzija šildoma tokiu pastato būdu
• Normalus - gradientas yra mažesnis nei 40 s / km. Dažniausiai yra tokių rajonų atstovavimas

Jie yra puikus vartojimo šaltinis. Jie yra roko, tam tikru gyliu. Apsvarstykite klasifikaciją išsamiau:

• Epitelmal - temperatūra nuo 50 iki 90 s
• Mesotermal - 100 - 120 s
• Hipoterminė - daugiau nei 200 s

Šios rūšys susideda iš kitos cheminės sudėties. Priklausomai nuo jo, galite naudoti vandenį įvairiems tikslams. Pavyzdžiui, elektros energijos gamyboje, šilumos tiekimui (terminiai takeliai), žaliavų bazė.

Vaizdo įrašas: geoterminė energija

Šilumos tiekimo procesas

Vandens temperatūra yra 50 -60 laipsnių, yra optimalus šildymui ir karštam gyvenamojo masyvo tiekimui. Šildymo sistemų poreikis priklauso nuo geografinės vietos ir klimato sąlygų. Ir karšto vandens poreikiams, žmonėms reikia nuolat. Dėl šio proceso, GTS (geoterminės šiluminės stotys) yra pastatytas.

Jei katilinė, kuri sunaudoja kietą ar dujų degalų naudojama klasikinei šiluminės energijos gamybai, šiam gamybai naudojama geizerio šaltinis. Techninis procesas yra labai paprastas, tie patys ryšiai, terminiai greitkeliai ir įranga. Pakanka gerai išgręžti, išvalyti jį nuo dujų, tada siųsti siurblius į katilinę, kur bus išlaikytas temperatūros grafikas, ir po to pateks į šildymo pramonę.

Pagrindinis skirtumas yra tas, kad nereikia naudoti kuro katilo. Tai žymiai sumažina šiluminės energijos sąnaudas. Žiemą abonentai gauna šiltą ir karšto vandens tiekimą, o vasarą tik karšto karšto vandens.

Elektros energijos gamyba

Hot Springs, geizers tarnauja kaip pagrindiniai komponentai elektros energijos gamybai. Tam taikomos kelios schemos, pastatytos specialios elektrinės. GTS įrenginys:

• Tank gvs.
• Pump
• Dujų separatorius
• Parosatorius
• Generacinė turbina
• Kondensatorius
• Padidinti siurblį
• Bakas - aušintuvas

Kaip matome pagrindinį schemos elementą, garo keitiklis yra. Tai leidžia gauti išgrynintą garą, nes jame yra rūgščių, sunaikinančių turbinų įrangą. Galima naudoti mišrią grandinę technologiniame cikle, tai yra, vanduo ir garai yra susiję su procesu. Skystis perduoda visą gryninimo fazę nuo dujų, taip pat garo.

Schema su dvejetainiu šaltiniu

Darbo komponentas yra mažo virimo temperatūros skystis. Terminis vanduo taip pat dalyvauja elektros energijos gamyboje ir tarnauja kaip antriniai žaliavos.

Su savo pagalba yra suformuota mažo virimo šaltinio pora. GTS su tokiu darbo ciklu gali būti visiškai automatizuotas, o ne reikalauti paslaugų personalo prieinamumo. Galingesnės stotys naudoja dviejų grandinės diagramą. Šis elektrinės tipas leidžia jums eiti į 10 MW galią. Dvigubos grandinės struktūra:

• Garų generatorius
• Turbina
• Kondensatorius
• Ežektorius
• Maistingas siurblys
• Ekonomizer
• Garintuvas

Praktinis naudojimas

Didžiulis išteklių ištekliai yra daug kartų pranašesnis už metinį energijos suvartojimą. Tačiau tik maža dalis naudoja žmonija. 1916 m. Stocijų statyba. Italijoje buvo sukurta pirmoji 7,5 MW geotes. Pramonė aktyviai vystosi tokiose šalyse kaip JAV, Islandija, Japonija, Filipinai, Italija.

Vyksta aktyvaus potencialių vietų ir patogesnių kasybos metodų tyrimas. Nuo metų iki metų gamybos pajėgumai auga. Jei atsižvelgsite į ekonominį rodiklį, tokios pramonės kaina yra lygi anglies TPP. Islandija beveik visiškai apima Savivaldybės gyvenamąjį fondą GT šaltinio. 80% šildymo namų naudoja karštą vandenį iš šulinių. Ekspertai iš Jungtinių Valstijų teigia, kad su tinkamu vystymosi, geotes gali gaminti 30 kartų daugiau metinio vartojimo. Jei kalbame apie potencialą, tada 39 pasaulio šalių galės visiškai suteikti elektros energiją, jei 100 proc. Naudokite žemės žemę.

Rusijai žemės šilumos šiluma gali būti nuolatinis, patikimas šaltinis, teikiantis pigias ir prieinamą elektros energiją ir šilumą, kai naudojate naujus aukštus, ekologiškus technologijas savo gavybai ir tiekimui vartotojui. Šiuo metu tai ypač svarbu

Riboti ištekliai iškastinio energijos žaliavų

Ekologiškų energijos žaliavų poreikiai yra dideli pramoninėse ir besivystančiose šalyse (JAV, Japonijoje, Jungtinių Europa, Kinija, Indija ir kt.). Tuo pačiu metu, pačių angliavandenilių ištekliai šiose šalyse yra nepakankami arba rezervuoti, o šalis, pavyzdžiui, JAV perka energijos žaliavas užsienyje arba plėtoja indėlius kitose šalyse.

Rusijoje viena iš turtingiausių šalių energijos išteklių ekonominiai energijos poreikiai vis dar yra patenkinti naudojant natūralius fosilies galimybes. Tačiau iškastines angliavandenilių žaliavų gavyba iš žarnyno atsiranda labai spartesniu tempu. Jei 1940-1960 m. Pagrindinės naftos gamybos sritys buvo "antrasis Baku" Volgos regione ir išankstiniame urale, nuo aštuntojo dešimtmečio ir į šį regioną yra Vakarų Sibiras. Tačiau čia yra didelė iškastinio angliavandenilių gamyba. Jis eina į praeities "sausų" genechan dujų erą. Buvęs didelės gamtinių dujų gamybos plėtros etapas priartėjo prie pabaigos. Ištraukite jį nuo tokių gigantų indėlių, kaip Lokės, Urengoy ir Yamburg, atitinkamai 84, 65 ir 50%. Taip pat sumažinama plėtros palankių naftos atsargų dalis.

Dėl aktyvaus angliavandenilių kuro vartojimo, naftos ir gamtinių dujų atsargų žemėje žymiai sumažėjo. Dabar jų pagrindiniai atsargos yra sutelktos į kontinentinę lentyną. Ir nors naftos ir dujų pramonės žaliavų bazė vis dar yra pakankama naftos ir dujų gamybai Rusijoje, esant reikiamoms apimtims, artimiausioje ateityje bus užtikrinta vis labiau dėl indėlių kūrimo sudėtingose \u200b\u200bkasybos ir geologinėse sąlygose. . Didėja angliavandenilių žaliavų gamybos sąnaudos.

Dauguma neatsinaujinančių išteklių išgauti iš žarnyno yra naudojami kaip kuro energijos įrenginiams. Visų pirma, tai yra dalis, kurios degalų struktūroje yra 64%.

Rusijoje 70% elektros energijos gamina TPP. Šalies energetikos įmonės kasmet deginamos apie 500 mln. Tonų. t. Norint gauti elektros ir šilumą, o angliavandenilių kuras yra 3-4 kartus daugiau išleidžiamų elektros energijos gamybai.

Šilumos kiekis, gaunamas nuo angliavandenilių žaliavų apimčių degimo yra lygiavertis šimtų tonų branduolinio kuro naudojimui - skirtumas yra didžiulis. Tačiau branduolinė energija reikalauja aplinkos saugos (pašalinti Černobylio pasikartojimą) ir apsaugą nuo galimų teroristinių aktų, taip pat saugaus ir brangaus išvados įgyvendinimas nuo pasenusių ir praleido savo laiką NPP galios vienetui. Įrodytas atsiperkamas urano rezervatas pasaulyje yra apie 3 mln. 400 tūkst. Tonų. Per visą ankstesnį laikotarpį (iki 2007 m.) Jis sukūrė apie 2 mln. Tonų.

Rezervas kaip pasaulio energijos ateitis

Pastaraisiais dešimtmečiais į pasaulio susidomėjimą alternatyvių atsinaujinančių energijos šaltinių (atsinaujinančių) yra sukelia ne tik angliavandenilių degalų atsargų išnaudojimą, bet ir poreikį išspręsti aplinkos problemas. Objektyvūs veiksniai (iškastinio kuro ir urano rezervai, taip pat aplinkosaugos pokyčiai, susiję su tradicinės ugnies ir branduolinės energijos naudojimu) ir energijos plėtros tendencijos rodo, kad perėjimas prie naujų metodų ir energijos formų yra neišvengiama. Jau XXI amžiaus pirmojoje pusėje. Bus baigtas arba beveik visiškas perėjimas prie netradicinių energijos šaltinių.

Kuo greičiau proveržis yra atliekamas šia kryptimi, tuo mažiau skausminga ji bus visai visuomenei ir pelningiau šalyje, kurioje bus leista lemiamų veiksmų nurodyta kryptimi.

Dabar pasaulio ekonomika jau ėmėsi perėjimo prie racionalaus tradicinių ir naujų energijos šaltinių derinio. Energijos suvartojimas pasaulyje iki 2000 m. Sudarė daugiau nei 18 mlrd. Tonų. t., Energijos suvartojimas iki 2025 m. Gali padidėti iki 30-38 mlrd. Tonų. T., pagal prognozes iki 2050 m. Vartojimas yra įmanomas 60 milijardų tonų lygiu. t. Burinės pasaulinės ekonomikos plėtros tendencijos per nagrinėjamąjį laikotarpį yra sistemingas ekologinio kuro vartojimo sumažėjimas ir atitinkamas netradicinių energijos išteklių naudojimo padidėjimas. Šiluminė energija žemės užima vieną iš jų viena iš pirmųjų vietų.

Šiuo metu Rusijos Federacijos Energetikos ministerija priėmė netradicinės energijos plėtros programą, įskaitant 30 pagrindinių šilumos siurblių įrenginių (TNU) naudojimo projektų, kurių eksploatavimo principas grindžiamas vartojimu mažos žemės šilumos energija.

Žemos potencialios žemės šilumos energijos ir šilumos siurbliai

Žemės šilumos šilumos šaltiniai yra saulės spinduliuotė ir mūsų planetos pašildytų podirvių šiluminė spinduliuotė. Šiuo metu tokios energijos naudojimas yra viena iš dinamiškiausių besivystančių energijos krypčių, pagrįstų atsinaujinančiu.

Žemės šiluma gali būti naudojama įvairių tipų pastatų ir struktūrų šildymui, karšto vandens tiekimo, oro kondicionavimo (aušinimo), taip pat šildymo takelius žiemos sezono metu, užkirsti kelią apledėjimo, šildymo laukai atvirose stadionuose ir tt Angliškai kalbančioje techninėje literatūros sistemoje šiluma, naudojanti šilumos tiekimo ir oro kondicionavimo sistemų šilumą, yra nurodyta kaip GHP - "geoterminiai šilumos siurbliai" (geoterminiai šilumos siurbliai). Centrinės ir Šiaurės Europos šalių klimato charakteristikos, kurios kartu su Jungtinėmis Amerikos Valstijomis ir Kanada yra pagrindinės mažos brangios žemės šilumos naudojimo sritys, tai lemia daugiausia šildymo reikmėms; Oro aušinimas net vasaros laikotarpiu reikalingas gana retai. Todėl, skirtingai nuo Jungtinių Amerikos Valstijų, Europos šalių šiluminiai siurbliai daugiausia dirba šildymui. JAV, jie dažniau naudojami ore šildymo sistemose kartu su ventiliacija, kuri leidžia tiek šildyti ir atvėsti išorinį orą. Europos šalyse šiluminiai siurbliai paprastai naudojami vandens šildymo sistemose. Kadangi jų veiksmingumas padidėja su garintuvo ir kondensatoriaus temperatūros sumažėjimą, dažnai pastatų šildymui, grindų šildymo sistemos yra naudojamos, kai aušintuvas yra palyginti žemos temperatūros (35-40 proc. C).

Sistemų tipai, skirti naudoti žemos tikslumo energijos šilumos energiją

Apskritai galima išskirti du žemos energijos energijos naudojimo būdus:

- Atviros sistemos: dirvožemio vandenys naudojami kaip mažos brangios šiluminės energijos šaltinis, tiekiamas tiesiai į šilumos siurblius;

- Uždaros sistemos: šilumokaičiai yra dirvožemio masyvo; Cirkuliuojant aušinimo skystį su nuleista temperatūra, šilumos energijos temperatūra iš dirvožemio ir perduoda jį į šilumos siurblio garintuvą (arba naudojant aušinimo skystį su padidėjimu, palyginti su dirvožemio temperatūra yra aušinimas).

Trūkumai atvirose sistemose yra tai, kad šulinėliai reikalauja priežiūros. Be to, tokių sistemų naudojimas visose vietose neįmanoma. Pagrindiniai dirvožemio ir požeminio vandens reikalavimai yra tokie:

- pakankamas dirvožemio pralaidumas, leidžiantis papildyti vandens rezervais;

- gera cheminė požeminio vandens sudėtis (pvz., Žemas geležis), leidžiantis išvengti problemų, susijusių su indėlių formavimu ant vamzdžių ir korozijos sienų.

Uždaros sistemos, skirtos naudoti žemos energijos šilumos energiją

Uždaros sistemos yra horizontalios ir vertikalios (1 pav.).

Fig. 1. Geoterminio šilumos siurblio montavimo schema C: A - horizontaliai

ir B - vertikalūs dirvožemio šilumokaičiai.

Horizontalus dirvožemio šilumokaitis

Vakarų ir Vidurio Europos šalyse horizontalūs dirvožemio šilumokaičiai paprastai yra atskiri vamzdžiai, kurie yra gana įtemptos ir tarpusavyje tarpusavyje tarpusavyje ir lygiagrečiai (2 pav.).

Fig. 2. Horizontalūs dirvožemio šilumokaičiai C: A - iš eilės ir

b - lygiagrečiai junginys.

Norėdami išsaugoti svetainės sritį, kur gaminamas šildymo įrenginys, buvo sukurti patobulintos šilumokaičių tipai, pvz., Šilumokaičiai, esantys Helix forma (3 pav.), Įsikūręs horizontaliai arba vertikaliai. Tokia šilumokaičių forma yra platinama Jungtinėse Valstijose.