Преимущества геотермальной энергии

     Еще издавна человечество отдавала широкое предпочтение возобновляемым и экологически чистым источникам энергии. Морские приливы и водные преграды рек служили двигателем для вращения водяных колес; ветры и ураганы приводили в движение мельницы и ветровые генераторы; дрова, торф, уголь, отходы сельского хозяйства являлись топливом для отопления домов, поддержания комфортного микроклимата в жилых помещениях. Стоит ли спорить о том насколько безграничны и огромны перспективы использования внутреннего тепла, содержащегося в недрах нашей планеты. Достаточно вспомнить такие катастрофические явления, как: землетрясения, извержения вулканов, цунами. Ежегодные сдвиги литосферных плит свидетельствует об
огромной энергии, содержащейся под толщей земной коры. Известно, что в ядре Земли температура составляет более 5000 градусов по Цельсию, поскольку именно в ядре происходят реакции радиоактивных превращений, вызываемые распадом радиоактивных изотопов. Образуемое, вследствие этого, давление время от времени пробивает земную кору и выбрасывает на поверхность несколько десятков, а то и сотен тонн подземных горных пород, так называемых лавовых потоков. При этом выделяется такое количество энергии, способное погубить не только растительность и животную фауну на своем пути, но и стереть с лица земли целые государства, а то и континенты. К сожалению, использовать вулканическую энергию в мирных целях и направлять ее, как говориться по «правильному вектору», человечество пока не научилось. А вот скрытое и на первый взгляд незаметное проявление энергии в недрах Земли, уже довольно давно успешно используется человеком для получения тепловой, а в последнее время и электрической энергии. Как правило, температура грунта с глубиной повышается в среднем на 20°С на 1 км, достигая на уровне 2 – 3 км от поверхности Земли более 100 градусов. На глубине 100 км температурный барьер может достигать даже 1300 – 1500ºС. Человек давно научился добывать данный вид возобновляемой энергии и применять ее для нагрева теплоносителя в системах отопления и горячего водоснабжения и даже преобразовывать геотермальную теплоту в электроэнергию.

    Итак, на основе всего вышесказанного попытаемся сформулировать общее определение геотермальной энергии.

    

Геотермальная энергия (в переводе с иностр. geo- земля, thermy – жар, теплота) – один из видов альтернативной энергии, которая проявляется в виде нагрева каменных пород в мантии и образуется в ядре планеты за счет полураспада радиоактивных изотопов. Иными словами геотермальная энергия содержится во внутренней части нашей планеты: начиная от поверхности Земли и заканчивая центром ядра. Геотермальные источники, наряду с солнечной энергией, занимают особое место в области мировой энергетики. Поскольку такая энергия уже образована самой природой, человеку же остается только черпать ее и использовать в своих целях.

    В сферах человеческой жизнедеятельности геотермальное тепло используется в двух направлениях: для обогрева и горячего водоснабжения жилых, комунально-бытовых, промышленных и административных зданий, а также для выработки электроэнергии соответствующими геотермальными станциями. Очевидно, что при максимально возможном внедрении в энергетическую отрасль геотермального тепла, человечество может полностью отказаться от традиционных способов получения энергии. Вместо сжигания топлива и бесконечных выбросов в атмосферу вредных веществ, достаточно лишь построить и запустить соответствующие станции по добыче, переработке и преобразованию внутренней энергии земли. Это приведет не только к улучшению экологии планеты, но и к сохранению природных топливных ресурсов, которые можно будет использовать только в мелких целях: например для сжигания в двигателях автомобиля или для нужд небольших промышленных предприятий.       

     Добыча геотермальной энергии разнообразна и зависит от способа ее поступления. Иногда из-под земли вырываются струи сухого пара без содержания воды, так называемые паровые гейзеры. Чаще всего на таком месте строят геотермальную станцию, главная задача которой заключается в выработке электрической энергии из таких источников. Высокое давление и температура паровой струи начинает вращать соответствующие турбины, в результате чего и образуется электроэнергия. Технология производства электроэнергии во многом схожа с Гидроэлектростанциями, за исключением того, что вместо сжигания угля или газа для вращения турбины используется бесплатная энергия геотермального источника. В других местах, геотермальные гейзеры помимо пара содержат в себе горячую воду, образуя единую пароводяную смесь. В таком случае, пар искусственным путем отделяется от влаги,  поскольку капельки воды могут повредить паровую турбину и направляется для образования электроэнергии, а горячая вода используется в качестве прямого нагрева теплоносителя для системы отопления и горячего водоснабжения жилых домов.

Схема производства электроэнергии с помощью паровой геотермальной электростанции

     В последние 10-15 лет большим спросом по добыче геотермальной энергии пользуются тепловые насосы. Они представляют из себя сеть трубопроводов и установленный к нему глубинный насос, который опускается в специально пробуренную скважину различной глубины. По трубопроводу пускается холодная вода, которая двигаясь по замкнутому контуру опускается на самую глубину скважины и под воздействием более высокого температурного режима среды, нагревается и подается по обратному трубопроводу к потребителю. Потребителем тепловых насосов могут быть, как открытые, так и закрытые системы теплоснабжения. В первом случае теплая вода подается непосредственно к водоразборным приборам или в систему отопления, а во втором случае она через теплообменник нагревает другую воду.

    В настоящее время запасы геотермальной энергии составляют более 200 ГВт. Геотермальные ресурсы распределены неравномерно, основная часть сосредоточена в районе Тихого океана. Геотермальная энергетика широко развивается во многих государствах в таких как: Япония, Италия, США, Мексика, Филиппины, Россия. Самая мощная геотермальная электростанция находится в США – ГеоТЭС-Хебер. В течении 2005 г с помощью одних геотермальных станций США выработала более 16 млрд кВт*Ч электроэнергии. В 2009 году общая мощность всех ГеоТЭС в США составила порядка 3100 МВт.

Читайте по теме:

Общие сведения о возобновляемых источниках энергии

Тепловые насосы – оптимальный вариант для отопления