Инструменты пользователя

Инструменты сайта


Боковая панель

2016:03:30:геотермальная-энергетика

Геотермальная энергетика

Геотермальная энергетика – производство тепловой или электрической энергии за счет тепла земных глубин. Эти источники энергии специалисты относят к альтернативным. В районах с активной вулканической деятельностью и многочисленными гейзерами (Камчатка, Курилы, острова Японского архипелага), там, где горячие воды приближены к поверхности земной коры геотермальная энергетика считается экономически эффективной. Коэффициент мощности современных ГеоЭС составляет около 90%, что в разы превышает аналогичный показатель для технологий, использующих другие возобновляемые источники энергии, такие как солнце, ветер или приливы.

Мировой опыт

В последние годы широко используется на Филиппинах, в Исландии, Новой Зеландии, Коста-Рике, США, и Мексике. Для сравнения доля в общей энергетике Филиппин составляет 19%, Мексики – 4%, США – около 1%. Геотермальные электростанции работают почти в 30 странах мира, а их суммарная мощность составляет более 10 тысяч МВт. Исландия, к примеру, получила статус развитой страны с высокими показателями жизни именно по причине перевода своей экономики на геотермальный ресурс. Более 90% теплоснабжения в этой стране основано на геотермальном тепле. Показательным может считаться проект системы геотермального теплообеспечения столицы Исландии, Рейкьявика, удовлетворяющий 99% потребностей города в тепле.

Источники геотермальной энергии

Геотермальная энергия – это физическое тепло глубинных слоев земли, которые характеризуются гораздо большей температурой, чем температура воздуха на поверхности. Носителями подобной энергии могут быть жидкие флюиды в виде воды или пароводяной смеси, а также сухая горная порода, расположенная в соответствующих глубинах. Горячие недра Земли постоянно выпускают на поверхность тепловой поток. Под его воздействием образуется градиент температуры – геотермальная ступень. На сегодняшний день целесообразно и экономически выгодно в получении энергии использование только тепло термальных вод и парогидротермов. При производстве электроэнергии с учетом адекватных технико-экономических затрат температура должна составлять не менее 100 градусов по Цельсию. Мест на Земле с подобными температурами относительно немного. Однако, по подсчетам геологов, только в верхнем трехкилометровом слое Земли содержится свыше 1020 Дж теплоты, пригодной для выработки электроэнергии. Запасы геотермальной энергии в России чрезвычайно велики, по оценкам отдельных специалистов, они в 10–15 раз превышают запасы органического топлива в стране. Такое количество энергии позволяет рассматривать теплоту Земли как альтернативу органическому топливу. И, возможно, в будущем появятся эффективные технологии использования этой тепловой энергии.

Риски для окружающей среды

Определенные риски для окружающей среды связанны с выбросами отработанной воды. Подземные воды могут представлять опасность для здоровья человека в связи с возможным содержанием в них токсичных соединений. Сравнительно невысокий уровень эксплуатации данного вида энергии обусловлен и другими не менее значительными причинами, к которым можно отнести высокую стоимость скважин; сложные условия доставки термальной воды к месту назначения; необходимая обратная закачка отработанной воды; агрессивные коррозийные свойства воды; одноразовость в использовании системами теплоснабжения.

Геотермальная энергетика в России

Свое развитие геотермальная энергетика России начинает с середины 60-х годов. В это время в СССР была образована Северокавказская разведочная экспедиция для бурения и реконструкции нефтегазовых скважин на термальные воды. На Камчатке, на Паратунском месторождении в 1967 году была создана опытно-промышленная геотермальная электростанция мощностью около 500 кВт. Это был первый опыт получения электроэнергии с помощью геотермального тепла в России. Тогда же началась первая в России промышленная выработка электроэнергии на Паужетской геотермальной электростанции. Последняя до сих пор работает, дает самую дешевую на Камчатке электроэнергию.

Мутновская геотермальная электростанция, Камчатка

Развитие геотермальной энергетики на Камчатке в настоящее время идет не столь активно, как этого требует экономика и экологическая обстановка в регионе. На сегодняшний день в России разведано более 70 термальных месторождении, а количество пробуренных скважин превышает 4000. Самыми перспективными в развитии отрасли являются части Курильского, Западно-Сибирского и Северо-Кавказского регионов.

Технологии

В отличие от глубинных термальных вод, используемых по технологии геотермальных циркуляционных систем и расположенных по территории России неравномерно, приповерхностные геотермальные ресурсы рассредоточены практически повсеместно (малоэффективны по ресурсам лишь районы с вечномерзлотными грунтами), в т.ч. по регионам, не имеющим местных источников ископаемого топлива.

Геотермальные электростанции, работающие на сухом пару

Извлечение геотермальной энергии приповерхностного грунта с помощью мелких скважин (из-за небольшой глубины залегания) не требует значительных капиталовложений, обеспечивая, тем не менее, путем нетрадиционного недропользования, широчайший спектр объектов с малым и средним теплопотреблением (от индивидуального жилого дома до многоэтажных зданий и комплексов).

Геотермальные электростанции на парогидротермах

Другим, возможно, перспективным направлением геотермальной энергетики является извлечение энергии, заключенной в твердых горячих породах на глубине 4–6 км (составляет 99% от общих ресурсов подземной тепловой энергии). На этой глубине массивы с температурой 300-400 градусов Цельсия можно встретить лишь вблизи промежуточных очагов некоторых вулканов, но горячие породы с температурой 100–150 °С распространены на этих глубинах почти повсеместно, а с температурой 180-200 градусов Цельсия – на довольно значительной части территории России.

Геотермальные электростанции с бинарным циклом производства электроэнергии

Для эффективной работы циркуляционных систем необходимо иметь в зоне отбора тепла достаточно развитую теплообменную поверхность. Такой поверхностью обладает нередко встречающиеся на указанных выше глубинах пористые пласты и зоны естественной трещиностойкости, проницаемость которых позволяет организовать принудительную фильтрацию теплоносителя с эффективным извлечением энергии горных пород, а также искусственного создания обширной теплообменной поверхности в слабопроницаемых пористых массивах методом гидроразрыва. Недостаток технологии – высокая стоимость сооружения скважин.

Большой популярностью в последнее время пользуются геотермальные системы теплоснабжения, в основе которых лежит работа тепловых насосов. Почти 58% общих мощностей геотермальных тепловых установок составляют теплонасосные агрегаты. Данная технология успешно развивается в Германии, США и Канаде.

Видео: Геотермальные электростанции на Камчатке

Источники:
2016/03/30/геотермальная-энергетика.txt · Последние изменения: 2016/06/02 00:36 — admin