Venäjälle maapallon lämmön energiasta voi tulla jatkuva, luotettava lähde halvan ja edullisen sähkön ja lämmön tuottamiseen käyttämällä uusia korkealaatuisia, ympäristöystävällisiä tekniikoita sen talteenottamiseen ja toimittamiseen kuluttajille. Tämä on erityisen totta tällä hetkellä

Fossiilisten energian raaka-aineiden rajalliset resurssit

Orgaanisten energiaraaka-aineiden kysyntä on korkea teollistuneissa ja kehitysmaat(USA, Japani, yhdistyneen Euroopan valtiot, Kiina, Intia jne.). Samaan aikaan niiden omat hiilivetyvarat näissä maissa ovat joko riittämättömät tai varatut, ja maa, esimerkiksi Yhdysvallat, ostaa energian raaka-aineita ulkomailta tai kehittää esiintymiä muissa maissa.

Venäjällä, joka on yksi energiavaroiltaan rikkaimmista maista, taloudelliset energiatarpeet tyydytetään edelleen luonnonvarojen käyttömahdollisuuksilla. Fossiilisten hiilivetyjen uuttaminen suolistosta on kuitenkin erittäin nopeaa nopeasti. Jos 1940-1960-luvuilla. Tärkeimmät öljyntuotantoalueet olivat "Toinen Baku" Volgassa ja Cis-Uralissa, sitten 1970-luvulta lähtien ja nykypäivään Länsi-Siperia on ollut tällainen alue. Mutta myös täällä fossiilisten hiilivetyjen tuotanto on vähentynyt merkittävästi. "Kuivan" Cenomanian kaasun aikakausi on ohimenevä. Entinen laajan tuotannon kehittämisen vaihe maakaasu päättyi. Sen louhinta sellaisista jättimäisistä esiintymistä kuin Medvezhye, Urengoyskoye ja Yamburgskoye oli vastaavasti 84, 65 ja 50 prosenttia. Myös kehityksen kannalta suotuisten öljyvarojen osuus pienenee ajan myötä.

Hiilivetypolttoaineiden aktiivisen kulutuksen ansiosta öljyn ja maakaasun maavarat ovat pienentyneet merkittävästi. Nyt niiden päävarastot ovat keskittyneet mannerjalustalle. Ja vaikka raaka-ainepohjaöljy- ja kaasuteollisuus riittää edelleen öljyn ja kaasun tuotantoon Venäjällä vaadituissa määrin, lähitulevaisuudessa se toimitetaan kaikille lisää monimutkaiset kaivos- ja geologiset olosuhteet omaavien esiintymien kehittymisen vuoksi. Samalla hiilivetyjen tuotannon kustannukset kasvavat.

Suurin osa maaperän uusiutumattomista luonnonvaroista käytetään polttoaineena voimalaitokset. Ensinnäkin tämä on 64 %:n osuus polttoainerakenteesta.

Venäjällä 70 % sähköstä tuotetaan lämpövoimalaitoksissa. Maan energiayritykset polttavat vuosittain noin 500 miljoonaa tonnia ns. tonnia sähkön ja lämmön saamiseksi, kun taas lämmön tuotanto kuluttaa 3-4 kertaa enemmän hiilivetypolttoainetta kuin sähkön tuotanto.

Näiden määrien hiilivetyraaka-ainemäärien polttamisesta saatava lämmön määrä vastaa satojen tonnejen ydinpolttoaineen käyttöä - ero on valtava. kuitenkin ydinenergia edellyttää ympäristöturvallisuuden varmistamista (Tšernobylin toistumisen estämiseksi) ja sen suojelemista mahdollisilta terroriteoilta sekä vanhentuneiden ja vanhentuneiden ydinvoimaloiden turvallista ja kallista käytöstäpoistoa. Maailman todetut hyödynnettävissä olevat uraanivarat ovat noin 3 miljoonaa 400 tuhatta tonnia, ja koko edelliseltä ajanjaksolta (vuoteen 2007 asti) louhittiin noin 2 miljoonaa tonnia.

Uusiutuvat energialähteet globaalin energian tulevaisuutena

Kasvatettu viime vuosikymmeninä maailmassa kiinnostus vaihtoehtoisiin uusiutuviin energialähteisiin (RES) ei johdu pelkästään hiilivetypolttoainevarastojen ehtymisestä, vaan myös tarpeesta ratkaista ympäristöasiat. Objektiiviset tekijät (fossiiliset polttoaine- ja uraanivarat sekä muutokset ympäristöön perinteisen tulipalon ja ydinenergian käyttöön liittyvät) ja energian kehityssuuntaukset viittaavat siihen, että siirtyminen uusiin energiantuotantomenetelmiin ja -muotoihin on väistämätöntä. Jo XXI vuosisadan ensimmäisellä puoliskolla. siirtyy kokonaan tai lähes kokonaan epäperinteisiin energialähteisiin.

Mitä nopeammin läpimurto tähän suuntaan tehdään, sitä vähemmän tuskallista se on koko yhteiskunnalle ja hyödyllisempää maalle, jossa ratkaisevia askeleita osoitettuun suuntaan.

Maailmantalous on jo asettanut suunnan siirtymiselle perinteisten ja uusien energialähteiden järkevään yhdistämiseen. Maailman energiankulutus vuonna 2000 oli yli 18 miljardia tonnia polttoaineekvivalenttia. tonnia, ja energiankulutus voi nousta vuoteen 2025 mennessä 30–38 miljardiin tonniin polttoaineekvivalenttia. tonnia, ennustetietojen mukaan vuoteen 2050 mennessä kulutus 60 miljardin tonnin polttoaineekvivalenttitasolla on mahdollista. t. Maailmantalouden kehityksen tyypillinen suuntaus tarkastelujaksolla on fossiilisten polttoaineiden kulutuksen systemaattinen väheneminen ja vastaavasti epäperinteisten polttoaineiden käytön lisääntyminen energialähteitä. Maan lämpöenergia on yksi ensimmäisistä paikoista niiden joukossa.

Tällä hetkellä Venäjän federaation energiaministeriö on hyväksynyt kehitysohjelman ei-perinteistä energiaa, mukaan lukien 30 suuria hankkeita lämpöpumppulaitteistojen (HPU) käyttö, jonka toimintaperiaate perustuu maapallon matalapotentiaalisen lämpöenergian kulutukseen.

Maan lämpö- ja lämpöpumppujen matalapotentiaalinen energia

Maan matalapotentiaalisen lämpöenergian lähteitä ovat auringon säteily ja lämpösäteilyä planeettamme lämmitetty suolisto. Tällä hetkellä tällaisen energian käyttö on yksi dynaamisesti kehittyvistä uusiutuviin energialähteisiin perustuvan energian alueista.

Maan lämpöä voidaan käyttää erilaisia ​​tyyppejä rakennukset ja rakenteet lämmitykseen, käyttövesihuoltoon, ilmastointiin (jäähdytykseen) sekä lämmityspolkuihin talviaika vuotta, jäätymisen esto, kenttien lämmitys avoimilla stadioneilla jne. Englanninkielisessä teknisessä kirjallisuudessa järjestelmiä, jotka hyödyntävät maapallon lämpöä lämmitys- ja ilmastointijärjestelmissä, kutsutaan GHP:ksi - "geothermal heat pumps" (geothermal heat pumps) ). Keski- ja Keski-maiden ilmasto-ominaisuudet Pohjoinen Eurooppa, jotka yhdessä Yhdysvaltojen ja Kanadan kanssa ovat pääasiallisia maapallon heikkolaatuisen lämmön käyttöalueita, määrittävät tämän pääasiassa lämmitystarkoituksiin; ilman jäähdytystä, jopa kesällä, tarvitaan suhteellisen harvoin. Siksi, toisin kuin Yhdysvalloissa, lämpöpumput Euroopan maissa toimivat pääasiassa lämmitystilassa. Yhdysvalloissa niitä käytetään useammin ilmalämmitysjärjestelmissä yhdessä ilmanvaihdon kanssa, mikä mahdollistaa sekä ulkoilman lämmityksen että jäähdytyksen. Euroopan maissa lämpöpumppuja käytetään yleensä vesilämmitysjärjestelmissä. Koska niiden hyötysuhde kasvaa höyrystimen ja lauhduttimen välisen lämpötilaeron pienentyessä, lattialämmitysjärjestelmiä käytetään usein rakennusten lämmittämiseen, joissa kiertää suhteellisen alhaisen lämpötilan (35–40 °C) jäähdytysnestettä.

Järjestelmätyypit maapallon lämmön matalapotentiaalisen energian käyttöön

AT yleinen tapaus Maan lämmön matalapotentiaalisen energian käyttämiseen on olemassa kahdenlaisia ​​järjestelmiä:

- avoimet järjestelmät: matalalaatuisen lämpöenergian lähteenä käytetään pohjavettä, joka syötetään suoraan lämpöpumppuihin;

- suljetut järjestelmät: lämmönvaihtimet sijaitsevat maaperässä; kun niiden läpi kiertää maata alhaisempaa jäähdytysnestettä, lämpöenergia "poistetaan" maasta ja siirretään lämpöpumpun höyrystimeen (tai kun käytetään jäähdytysnestettä, jonka lämpötila on korkeampi kuin maan lämpötila, se jäähdytetään ).

Miinukset avoimet järjestelmät kaivot vaativat huoltoa. Lisäksi tällaisten järjestelmien käyttö ei ole mahdollista kaikilla alueilla. Tärkeimmät maaperän ja pohjaveden vaatimukset ovat seuraavat:

- maaperän riittävä vedenläpäisevyys, mikä mahdollistaa vesivarantojen täydentämisen;

– hyvä kemiallinen koostumus pohjavesi(esim. alhainen rautapitoisuus), jotta vältytään putkistossa ja korroosiolta.

Suljetut järjestelmät maapallon lämmön matalapotentiaalisen energian käyttöön

Suljetut järjestelmät ovat vaaka- ja pystysuuntaisia ​​(kuva 1).

Riisi. 1. Kaavio maalämpöpumppuasennuksesta: a - vaaka

ja b - pystysuuntaiset maalämmönvaihtimet.

Vaakasuora maalämmönvaihdin

Länsi- ja Keski-Euroopan maissa vaakasuuntainen maan lämmönvaihtimet yleensä ne ovat erillisiä putkia, jotka on laskettu suhteellisen tiiviisti ja kytketty toisiinsa sarjaan tai rinnan (kuva 2).

Riisi. 2. Vaakasuuntaiset maalämmönvaihtimet, joissa: a - peräkkäinen ja

b - rinnakkaisliitäntä.

Lämmönpoistoalueen säästämiseksi on kehitetty parempia lämmönvaihtimia, esimerkiksi spiraalin muotoisia lämmönvaihtimia (kuva 3), jotka sijaitsevat vaaka- tai pystysuunnassa. Tämäntyyppiset lämmönvaihtimet ovat yleisiä Yhdysvalloissa.

Muinaisista ajoista lähtien ihmiset ovat tienneet syvyyksissä piilevän jättimäisen energian elementaarisista ilmenemismuodoista maapallo. Ihmiskunnan muistissa on legendoja tuhoisista tulivuorenpurkauksista, jotka vaativat miljoonia ihmishenkiä, muutti tunnistamattomasti monien paikkojen kasvot maapallolla. Jopa suhteellisen pienen tulivuoren purkauksen voima on valtava, se ylittää monta kertaa suurimpien ihmiskäden luomien voimalaitosten tehon. Totuus energian suorasta käytöstä tulivuorenpurkaukset tarpeetonta sanoa: ihmisillä ei vielä ole mahdollisuutta hillitä tätä vastahakoista elementtiä, ja onneksi nämä purkaukset ovat melko harvinaisia ​​tapahtumia. Mutta nämä ovat ilmentymiä maan suolistossa piilevästä energiasta, kun vain pieni osa tästä ehtymättömästä energiasta löytää tien ulos tulivuorten tulta hengittävien tuuletusaukkojen kautta.

Pieni Euroopan maa Islanti ("jään maa" kirjaimellinen käännös) tarjoaa itsensä täysin tomaateilla, omenoilla ja jopa banaaneilla! Lukuisat Islannin kasvihuoneet saavat virtansa maan lämpöä, muut paikallisista lähteistä Islannissa ei käytännössä ole energiaa. Mutta tämä maa on hyvin rikas kuumat lähteet ja kuuluisat geysirit - kuuman veden suihkulähteet, maasta karkaavan kronometrin tarkkuudella. Ja vaikka islantilaisilla ei ole etusijaa maanalaisten lähteiden lämmön käyttämisessä (jopa muinaiset roomalaiset toivat vettä maan alta kuuluisiin kylpylöihin - Caracallan kylpylöihin), tämän pienen alueen asukkaat pohjoinen maa käyttää maanalaista kattilataloa erittäin intensiivisesti. Pääkaupunki Reykjavik, jossa asuu puolet maan väestöstä, lämmitetään vain maanalaisilla lähteillä. Reykjavik on täydellinen lähtökohta Islantiin tutustuminen: täältä voit tehdä mielenkiintoisimpia ja monipuolisia retkiä tämän ainutlaatuisen maan mihin tahansa nurkkaan: geysirejä, tulivuoria, vesiputouksia, ryoliittivuoria, vuonoja ... Kaikkialla Reykjavikissa tunnet PUHTAISTA ENERGIA - lämpöä maasta pursuavien geysirien energiaa, ihanteellisen vihreän kaupungin puhtauden ja avaruuden energiaa, iloisen ja syttyvyyden energiaa yöelämä Reykjavik ympäri vuoden.

Mutta ei vain lämmitykseen, ihmiset saavat energiaa maan syvyyksistä. Kuumia maanalaisia ​​lähteitä käyttävät voimalaitokset ovat olleet toiminnassa jo pitkään. Ensimmäinen tällainen, vielä hyvin pienitehoinen voimalaitos rakennettiin vuonna 1904 pieneen italialaisen Larderellon kaupunkiin, joka on nimetty ranskalaisen insinöörin Larderellin mukaan. Hän jo vuonna 1827 laati hankkeen alueen lukuisten kuumien lähteiden käyttöön. Vähitellen voimalaitoksen kapasiteetti kasvoi, yhä enemmän uusia yksiköitä otettiin käyttöön, uusia kuuman veden lähteitä käytettiin, ja tänään aseman teho on jo saavuttanut vaikuttavan arvon - 360 tuhatta kilowattia. Uudessa-Seelannissa tällainen voimalaitos on Wairakein alueella, sen kapasiteetti on 160 000 kilowattia. Geoterminen laitos, jonka kapasiteetti on 500 000 kilowattia, tuottaa sähköä 120 kilometrin päässä San Franciscosta Yhdysvalloissa.

maalämpö

Muinaisista ajoista lähtien ihmiset ovat tienneet maapallon suolistossa piilevän jättimäisen energian spontaaneista ilmenemismuodoista. Ihmiskunnan muisti säilyttää legendoja katastrofaalisista tulivuorenpurkauksista, jotka vaativat miljoonia ihmishenkiä, muuttivat tunnistamattomasti monien paikkojen ulkonäköä maapallolla. Jopa suhteellisen pienen tulivuoren purkauksen voima on valtava, se ylittää monta kertaa suurimpien ihmiskäden luomien voimalaitosten tehon. Totta, tulivuorenpurkausten energian suorasta käytöstä ei tarvitse puhua - toistaiseksi ihmisillä ei ole mahdollisuutta hillitä tätä vastahakoista elementtiä, ja onneksi nämä purkaukset ovat melko harvinaisia ​​tapahtumia. Mutta nämä ovat ilmentymiä maan suolistossa piilevästä energiasta, kun vain pieni osa tästä ehtymättömästä energiasta löytää tien ulos tulivuorten tulta hengittävien tuuletusaukkojen kautta.

Geysiri on kuuma lähde, joka purkaa vesinsä säännölliseen tai epäsäännölliseen korkeuteen, kuten suihkulähde. Nimi tulee islannin sanasta "kaataa". Geysirien ulkonäkö vaatii tietyn suotuisa ympäristö, joka luotiin vain muutamassa paikassa maan päällä, mikä johtaa niiden melko harvinaiseen esiintymiseen. Lähes 50 % geysiristä sijaitsee Yellowstonen kansallispuistossa (USA). Geysirin toiminta voi pysähtyä suoliston muutosten, maanjäristysten ja muiden tekijöiden vuoksi. Geysirin toiminta johtuu veden kosketuksesta magman kanssa, minkä jälkeen vesi lämpenee nopeasti ja sinkoutuu geotermisen energian vaikutuksesta ylöspäin voimalla. Purkauksen jälkeen geysirissä oleva vesi jäähtyy vähitellen, tihkuu takaisin magmaan ja taas pursuaa. Erilaisten geysirien purkautumistiheys vaihtelee muutamasta minuutista useisiin tunteihin. Suuren energian tarve geysirin toimintaan - pääsyy niiden harvinaisuus. Vulkaanisilla alueilla voi olla kuumia lähteitä, muta tulivuoria, fumaroleja, mutta geysireitä on hyvin vähän. Tosiasia on, että vaikka geysiri muodostuisi tulivuoren toimintapaikalle, myöhemmät purkaukset tuhoavat maan pinnan ja muuttavat sen tilaa, mikä johtaa geysirin katoamiseen.

Maan energia (geoterminen energia) perustuu käyttöön luonnollista lämpöä Maapallo. Maan suolet ovat täynnä valtavaa, lähes ehtymätöntä energianlähdettä. Vuotuinen sisäisen lämmön säteily planeetallamme on 2,8 * 1014 miljardia kWh. Sitä kompensoi jatkuvasti joidenkin maankuoren isotooppien radioaktiivinen hajoaminen.

Geotermisiä energialähteitä voi olla kahta tyyppiä. Ensimmäinen tyyppi on maanalaiset luonnon lämmönkantaja-altaat - kuuma vesi (hydrotermiset lähteet) tai höyry (höyrylämpölähteet) tai höyry-vesi-seos. Pohjimmiltaan nämä ovat suoraan käyttövalmiita "maanalaisia ​​kattiloita", joista vettä tai höyryä voidaan ottaa tavallisilla porarei'illä. Toinen tyyppi on kuumien kivien lämpö. Pumppaamalla vettä tällaisiin horisontteihin voidaan saada myös höyryä tai tulistettua vettä myöhempää käyttöä varten energiatarkoituksiin.

Mutta molemmissa käyttötapauksissa tärkein haittapuoli Ehkäpä geotermisen energian erittäin heikko pitoisuus. Erikoisten geotermisten poikkeamien muodostumispaikoissa, joissa kuumat lähteet tai kivet tulevat suhteellisen lähelle pintaa ja joissa lämpötila kohoaa 30-40 °C jokaista 100 metriä kohden, geotermisen energian pitoisuudet voivat kuitenkin luoda edellytykset sen taloudelliselle käytölle. Veden, höyryn tai höyry-vesi-seoksen lämpötilasta riippuen geotermiset lähteet jaetaan matala- ja keskilämpötilaan (jopa 130 - 150 °C) ja korkeaan lämpötilaan (yli 150 °C). Niiden käytön luonne riippuu suurelta osin lämpötilasta.

Voidaan väittää, että geotermisellä energialla on neljä hyödyllistä ominaisuutta.

Ensinnäkin sen varannot ovat käytännössä ehtymättömät. 70-luvun lopun arvioiden mukaan 10 km:n syvyyteen ne ovat arvoltaan 3,5 tuhatta kertaa suurempia kuin varannot perinteisiä lajeja mineraalipolttoaine.

Toiseksi geoterminen energia on melko yleistä. Sen keskittyminen liittyy pääasiassa aktiivisen seismisen ja vulkaanisen toiminnan vyöhykkeisiin, jotka vievät 1/10 maapallon pinta-alasta. Näillä vyöhykkeillä voidaan erottaa lupaavimpia "geotermisiä alueita", joista esimerkkejä ovat Kalifornia USA:ssa, Uusi-Seelanti, Japani, Islanti, Kamtšatka ja Pohjois-Kaukasus Venäjällä. Vain sisään entinen Neuvostoliitto 1990-luvun alkuun mennessä oli avattu noin 50 maanalaista kuuman veden ja höyryn allasta.

Kolmanneksi geotermisen energian käyttö ei vaadi suuria kustannuksia, koska. sisään Tämä tapaus me puhumme luonnon itsensä luomista jo "käyttövalmiista" energialähteistä.

Lopuksi, neljänneksi, geoterminen energia on ympäristölle täysin vaaratonta eikä saastuta ympäristöä.

Ihminen on pitkään käyttänyt maan sisäisen lämmön energiaa (muistakaamme kuuluisat roomalaiset kylpylät), mutta sen kaupallinen käyttö alkoi vasta vuosisadamme 20-luvulla, kun Italiaan rakennettiin ensimmäiset geosähkövoimalat ja sitten toisissa maissa. 1980-luvun alkuun mennessä maailmassa oli toiminnassa noin 20 tällaista asemaa, joiden kokonaisteho oli 1,5 miljoonaa kW. Suurin niistä on Geysers-asema Yhdysvalloissa (500 tuhatta kW).

Geotermistä energiaa käytetään sähkön tuottamiseen, kotien, kasvihuoneiden lämmitykseen jne. Lämmönsiirtoaineena käytetään kuivaa höyryä, tulistettua vettä tai mitä tahansa lämmönsiirtoainetta, jolla on alhainen kiehumispiste (ammoniakki, freoni jne.).

Teknisten tieteiden tohtori PÄÄLLÄ. Vannon, professori,
akateemikko Venäjän akatemia Teknologiatieteet, Moskova

Viime vuosikymmeninä maailma on pohtinut enemmän suuntaa tehokas käyttö Maan syvän lämmön energia, jonka tarkoituksena on korvata osittain maakaasua, öljyä, hiiltä. Tämä tulee mahdolliseksi alueilla, joilla on korkeat geotermiset parametrit, vaan myös kaikilla alueilla maapallolla porattaessa injektio- ja tuotantokaivoja ja luomalla kiertojärjestelmiä niiden välille.

Viime vuosikymmeninä lisääntynyt kiinnostus vaihtoehtoisia lähteitä energia johtuu hiilivetypolttoainevarantojen ehtymisestä ja tarpeesta ratkaista useita ympäristöongelmia. Objektiiviset tekijät (fossiilisten polttoaineiden ja uraanin varat sekä perinteisen tulipalon ja ydinvoiman aiheuttamat muutokset ympäristössä) antavat mahdollisuuden väittää, että siirtyminen uusiin energiantuotantomenetelmiin ja -muotoihin on väistämätöntä.

Maailmantalous on parhaillaan siirtymässä perinteisten ja uusien energialähteiden järkevään yhdistämiseen. Maan lämpö on yksi ensimmäisistä paikoista niiden joukossa.

Geotermiset energiavarat jaetaan hydrogeologisiin ja petrogeotermiin. Ensimmäisiä niistä edustavat jäähdytysnesteet (ne muodostavat vain 1 % yhteiset resurssit geoterminen energia) - pohjavesi, höyry ja höyry-vesi-seokset. Toinen on kuumissa kivissä oleva geoterminen energia.

Maassamme ja ulkomailla luonnonhöyryn ja geotermisen vesien talteenottoon käytetty suihkulähdetekniikka (self-spill) on yksinkertainen, mutta tehoton. Itsevirtaavien kaivojen alhaisella virtausnopeudella niiden lämmöntuotanto voi kattaa porauksen kustannukset vain pienissä geotermisissä altaissa. korkea lämpötila lämpöpoikkeamien alueilla. Tällaisten kaivojen käyttöikä ei monissa maissa saavuta edes 10 vuotta.

Samalla kokemus vahvistaa, että matalien luonnonhöyryn kerääjien läsnä ollessa geotermisen voimalaitoksen rakentaminen on kannattavin vaihtoehto geotermisen energian hyödyntämiseen. Tällaisten GeoTPP:iden toiminta on osoittanut kilpailukykynsä muuntyyppisiin voimalaitoksiin verrattuna. Siksi geotermisten vesien ja höyryhydrotermien varojen käyttö maassamme Kamtšatkan niemimaalla ja Kuril-ketjun saarilla, alueilla Pohjois-Kaukasus, ja mahdollisesti myös muilla alueilla tarkoituksenmukaisesti ja ajoissa. Mutta höyryesiintymät ovat harvinaisuus, sen tunnetut ja ennustetut varat ovat pieniä. Paljon yleisempiä lämpö- ja sähkövesikertymiä ei aina sijaitse tarpeeksi lähellä kuluttajaa - lämmön syöttökohdetta. Tämä sulkee pois mahdollisuuden laajamittaiseen tehokkaaseen käyttöön.

Usein skaalautumisen torjuntaan liittyvät ongelmat kehittyvät monimutkaiseksi ongelmaksi. Geotermisten, pääsääntöisesti mineralisoituneiden lähteiden käyttö lämmönsiirtoaineena johtaa porausvyöhykkeiden liikakasvuun rautaoksidi-, kalsiumkarbonaatti- ja silikaattimuodostelmilla. Lisäksi eroosio-korroosio- ja hilseilyongelmat vaikuttavat haitallisesti laitteiston toimintaan. Ongelmana on myös mineralisoituneen ja myrkyllisiä epäpuhtauksia sisältävän jäteveden päästö. Siksi yksinkertaisin suihkulähdetekniikka ei voi toimia pohjana geotermisten resurssien laajalle kehittämiselle.

Alustavien arvioiden mukaan alueella Venäjän federaatio Lämpövesien, jonka lämpötila on 40-250 °C, suolapitoisuus 35-200 g/l ja syvyys jopa 3000 m, ennustetaan olevan 21-22 milj. m3/vrk, mikä vastaa 30-40 milj. tonnia vastaavaa polttoainetta. vuonna.

150-250 °C lämpötilan höyry-ilmaseoksen ennustetut varat Kamtšatkan niemimaalla ja Kuriilisaarilla ovat 500 tuhatta m3/vrk. ja lämpövesivarastot, joiden lämpötila on 40-100 ° C - 150 tuhatta m3 / vrk.

Lämpövesivarantoja, joiden virtaama on noin 8 miljoonaa m3/vrk, suolapitoisuus jopa 10 g/l ja lämpötila yli 50 °C, pidetään kehittämisen tärkeimpänä prioriteettina.

Paljon suurempi arvo Tulevaisuuden energia on lämpöenergian, käytännössä ehtymättömien petrogeotermisten resurssien, tuotanto. Tämä geoterminen energia, joka on suljettu kiinteisiin kuumiin kiviin, on 99 % maanalaisen lämpöenergian kokonaisresursseista. Jopa 4-6 km:n syvyydessä 300-400 °C lämpötilaisia ​​massiveja löytyy vain joidenkin tulivuorten välikammioiden läheltä, mutta kuumia kiviä, joiden lämpötila on 100-150 °C, on levinnyt lähes kaikkialle näissä syvyyksissä ja 180-200 °C:n lämpötilassa melko merkittävällä osalla Venäjää.

Miljardien vuosien ajan ydin-, painovoima- ja muut prosessit maan sisällä ovat tuottaneet ja tuottavat edelleen lämpöenergiaa. Osa siitä vapautuu tilaa, ja lämpö kerääntyy suolistoon, ts. lämpöpitoisuus kiinteässä, nestemäisessä ja kaasumaiset faasit maanpäällinen aine ja sitä kutsutaan geotermiseksi energiaksi.

Jatkuva maansisäisen lämmön tuotanto kompensoi sen ulkoisia häviöitä, toimii geotermisen energian kertymisen lähteenä ja määrää sen resurssien uusiutuvan osan. Koko maaperän lämmönpoisto maanpinta kolme kertaa maailman nykyisten voimalaitosten kapasiteetti ja sen arvioidaan olevan 30 TW.

On kuitenkin selvää, että uusiutuvuus merkitsee vain rajallisille luonnonvaroille, ja geotermisen energian kokonaispotentiaali on käytännössä ehtymätön, koska se pitäisi määritellä maapallon käytettävissä olevan lämmön kokonaismääräksi.

Ei ole sattumaa, että viime vuosikymmeninä maailmassa on pohdittu maan syvän lämmön energian tehokkaamman käytön suuntaa maakaasun, öljyn ja hiilen osittainen korvaamiseksi. Tämä tulee mahdolliseksi alueilla, joilla on korkeat geotermiset parametrit, vaan myös kaikilla alueilla maapallolla porattaessa injektio- ja tuotantokaivoja ja luomalla kiertojärjestelmiä niiden välille.

Tietenkin kivien alhaisella lämmönjohtavuudella tehokasta työtä kiertojärjestelmissä on tarpeen olla tai luoda riittävän kehittynyt lämmönvaihtopinta lämmönpoistovyöhykkeelle. Tällaisella pinnalla on huokoiset kerrokset ja luonnollisen murtumiskestävyyden vyöhykkeet, joita esiintyy usein yllä mainituissa syvyyksissä ja joiden läpäisevyys mahdollistaa jäähdytysnesteen pakkosuodatuksen järjestämisen tehokkaalla kivienergian poistamisella sekä keinotekoinen luominen laaja lämmönvaihtopinta vähän läpäisevissä huokoisissa massoissa hydraulisella murtolla (katso kuva).

Tällä hetkellä käytetään hydraulista murtamista öljy- ja kaasuteollisuus keinona lisätä säiliön läpäisevyyttä öljyn talteenoton parantamiseksi kehityksen aikana öljykentät. Nykytekniikan avulla on mahdollista luoda kapea mutta pitkä halkeama tai lyhyt mutta leveä halkeama. Esimerkkejä hydraulisista raoista, joiden raot ovat jopa 2-3 km pitkiä, tunnetaan.

Kotimaisen ajatuksen kiinteiden kivien sisältämien tärkeimpien geotermisten resurssien poistamisesta ilmaisi jo vuonna 1914 K.E. Obrutšev.

Vuonna 1963 Pariisissa perustettiin ensimmäinen GCC ottamaan lämpöä huokoisista muodostumiskivistä Broadcasting Chaos -kompleksin tilojen lämmitystä ja ilmastointia varten. Vuonna 1985 Ranskassa toimi jo 64 GCC:tä, joiden kokonaislämpökapasiteetti oli 450 MW, ja vuotuinen öljynsäästö oli noin 150 000 tonnia. Samana vuonna ensimmäinen tällainen GCC luotiin Neuvostoliitossa Khankalan laaksossa lähellä Groznyn kaupunkia.

Vuonna 1977 USA:n Los Alamos National Laboratoryn projektin mukaan kokeellisen GCC:n testit hydraulisella murtolla lähes läpäisemättömästä massiivista alkoivat Fenton Hillin alueella New Mexicon osavaltiossa. Ruiskutetaan kaivon läpi (injektio) kylmänä raikasta vettä lämmitettiin kivimassalla (185 °C) tapahtuvan lämmönvaihdon vuoksi pystyraossa, jonka pinta-ala on 8000 m2, joka muodostui hydraulisella murtamisella 2,7 km:n syvyydessä. Toisessa kaivossa (tuotanto), joka myös ylitti tämän halkeaman, tulistettua vettä nousi pintaan höyrysuihkun muodossa. Kierrettäessä suljetussa piirissä paineen alaisena, tulistetun veden lämpötila pinnalla saavutti 160-180 °C ja järjestelmän lämpöteho - 4-5 MW. Jäähdytysnestevuotoja ympäröivään massiiviin oli noin 1 % kokonaisvirtauksesta. Mekaanisten ja kemiallisten epäpuhtauksien pitoisuus (enintään 0,2 g/l) vastasi makean veden olosuhteita juomavesi. Hydraulinen murtuma ei vaatinut kiinnitystä ja se pidettiin auki hydrostaattinen paine nesteitä. Siinä kehittyvä vapaa konvektio tarjosi tehokas osallistuminen kuuman kivimassan paljastuman lähes koko pinnan lämmönvaihdossa.

Maanalaisen lämpöenergian talteenotto kuumista läpäisemättömistä kivistä, joka perustuu öljy- ja kaasuteollisuudessa pitkään hallittuihin ja harjoitettuihin kaltevan porauksen ja hydraulisen murtamisen menetelmiin, ei aiheuttanut seisminen aktiivisuus tai muita haitallisia ympäristövaikutuksia.

Vuonna 1983 brittitutkijat toistivat amerikkalaisen kokemuksen luomalla kokeellisen GCC:n graniitin hydraulisella murtamisella Carnwellissa. Samanlaisia ​​teoksia järjestettiin Saksassa, Ruotsissa. Yhdysvalloissa on toteutettu yli 224 maalämpöprojektia. Oletetaan kuitenkin, että geotermiset resurssit voivat tarjota suurimman osan Yhdysvaltojen tulevasta ei-sähköisen lämpöenergian tarpeesta. Japanissa GeoTPP:n kapasiteetti oli vuonna 2000 noin 50 GW.

Tällä hetkellä geotermisten luonnonvarojen tutkimusta ja kartoitusta tehdään 65 maassa. Maailmaan on rakennettu geotermiseen energiaan perustuvia asemia, joiden kokonaiskapasiteetti on noin 10 GW. Yhdistyneet Kansakunnat tukee aktiivisesti geotermisen energian kehittämistä.

Monissa maailman maissa kertynyt kokemus geotermisten jäähdytysnesteiden käytöstä osoittaa, että suotuisissa olosuhteissa ne ovat 2-5 kertaa kannattavampia kuin lämpö- ja ydinvoimalaitokset. Laskelmat osoittavat, että yksi geoterminen kaivo voi korvata 158 tuhatta tonnia hiiltä vuodessa.

Maapallon lämpö on siis ehkä ainoa merkittävä uusiutuva energialähde, jonka järkevä kehittäminen lupaa alentaa energiakustannuksia nykyaikaiseen polttoaineenergiaan verrattuna. Yhtä ehtymättömällä energiapotentiaalilla aurinko- ja lämpöydinlaitokset valitettavasti tulee kalliimmaksi kuin nykyinen polttoaine.

Huolimatta maapallon lämmön kehityksen erittäin pitkästä historiasta, geoterminen teknologia ei ole vielä saavuttanut huippukehitystään. Maan lämpöenergia kehittyy suuria vaikeuksia syvien kaivojen rakentamisen aikana, jotka ovat kanava jäähdytysnesteen tuomiseksi pintaan. Korkean pohjareiän lämpötilan (200-250 °C) vuoksi perinteiset kallionleikkaustyökalut eivät sovellu työskentelyyn sellaisissa olosuhteissa, pora- ja vaippaputkien, sementtilietteiden, poraustekniikan, kaivon kotelon ja viimeistelyn valinnalle on asetettu erityisvaatimuksia. Kotimaiset mittauslaitteet, sarjakäyttöiset varusteet ja laitteet valmistetaan suunnittelussa, joka sallii enintään 150-200 °C lämpötilan. Perinteinen kaivojen syväporaus viivästyy joskus vuosia ja vaatii huomattavia taloudellisia kustannuksia. Päätuotantoomaisuuksissa kaivojen kustannukset ovat 70-90%. Tämä ongelma voidaan ja pitäisi ratkaista vain luomalla edistyksellinen tekniikka geotermisten resurssien pääosan kehittämiseen, ts. energian talteenotto kuumista kivistä.

Venäläisten tutkijoiden ja asiantuntijoiden ryhmämme on käsitellyt maapallon kuumien kivien ehtymättömän, uusiutuvan syvän lämpöenergian louhintaa ja käyttöä Venäjän federaation alueella yli vuoden ajan. Teoksen tarkoituksena on luoda kotimaisen, korkea teknologia tekniset keinot tunkeutua syvälle maankuoren suolistoon. Tällä hetkellä on kehitetty useita muunnelmia poraustyökaluista (BS), joilla ei ole analogeja maailmankäytännössä.

BS:n ensimmäisen version työ liittyy nykyiseen perinteistä tekniikkaa kaivon poraus. Kovan kiven porausnopeus ( keskimääräinen tiheys 2500-3300 kg/m3) 30 m/h asti, kaivon halkaisija 200-500 mm. BS:n toinen versio suorittaa kaivojen porauksen autonomisessa ja automaattisessa tilassa. Laukaisu suoritetaan erityiseltä laukaisu- ja vastaanottoalustalta, josta sen liikettä ohjataan. Tuhat metriä BS:ää kovissa kivissä pystyy ohittamaan muutamassa tunnissa. Kaivon halkaisija 500 - 1000 mm. Uudelleenkäytettävät BS-vaihtoehdot ovat suuria taloudellinen tehokkuus ja valtava potentiaalinen arvo. BS:n tuominen tuotantoon avaa uuden vaiheen kaivojen rakentamisessa ja tarjoaa pääsyn maan ehtymättömiin lämpöenergian lähteisiin.

Lämmönjakelun tarpeisiin kaivojen vaadittu syvyys koko maassa on 3-4,5 tuhatta metriä ja ei ylitä 5-6 tuhatta metriä. Asuntojen ja kunnallisen lämmönsyötön lämmönsiirtimen lämpötila ei ei ylitä 150 °C. Teollisuustiloissa lämpötila ei yleensä ylitä 180-200 °C.

GCC:n perustamisen tarkoituksena on tarjota jatkuvaa, edullista ja halpaa lämpöä Venäjän federaation syrjäisille, vaikeapääsyisille ja kehittymättömille alueille. GCS:n käyttöikä on 25-30 vuotta tai enemmän. Asemien takaisinmaksuaika (ottaen huomioon uusimmat tekniikat poraus) - 3-4 vuotta.

Venäjän federaatioon tulevina vuosina luotava sopiva kapasiteetti geotermisen energian käyttöön muihin kuin sähkötarpeisiin korvaa noin 600 miljoonaa tonnia vastaavaa polttoainetta. Säästöt voivat olla jopa 2 biljoonaa ruplaa.

Vuoteen 2030 asti on mahdollista luoda energiakapasiteettia paloenergian korvaamiseksi jopa 30 %:lla ja vuoteen 2040 mennessä lähes kokonaan eliminoida orgaaniset raaka-aineet polttoaineena Venäjän federaation energiataseesta.

Kirjallisuus

1. Goncharov S.A. Termodynamiikka. Moskova: MGTUim. N.E. Bauman, 2002. 440 s.

2. Dyadkin Yu.D. jne. Geoterminen lämpöfysiikka. Pietari: Nauka, 1993. 255 s.

3. Venäjän polttoaine- ja energiakompleksin mineraalivarasto. Tila ja ennuste / V.K. Branchhugov, E.A. Gavrilov, V.S. Litvinenko ja muut, toim. V.Z. Garipova, E.A. Kozlovsky. M. 2004. 548 s.

4. Novikov G. P. et al. Kaivojen poraus lämpövesiä varten. M.: Nedra, 1986. 229 s.

Maan lämpö. Todennäköiset lähteet sisäinen lämpö

Geotermia- tiede, joka tutkii maapallon lämpökenttää. Maan pinnan keskilämpötila on yleinen trendi laskuun. Kolme miljardia vuotta sitten maan pinnan keskilämpötila oli 71 astetta, nyt se on 17 astetta. Lämmönlähteet (lämpö ) Maan kentät ovat sisäisiä ja ulkoisia prosesseja. Maan lämpö johtuu auringon säteilystä ja on peräisin planeetan suolistosta. Molemmista lähteistä tulevan lämmön arvot ovat kvantitatiivisesti erittäin erilaisia ​​ja niiden rooli planeetan elämässä on erilainen. Maan aurinkolämpö on 99,5 % sen pinnan vastaanottamasta kokonaislämmöstä, ja sisäisen lämmön osuus on 0,5 %. Lisäksi sisäisen lämmön virtaus jakautuu erittäin epätasaisesti maan päälle ja keskittyy pääasiassa vulkanismin ilmentymispaikkoihin.

Ulkoinen lähde on auringon säteilyä . Puolet auringon energiasta imeytyy maankuoren pintaan, kasvillisuuteen ja pintaan läheiseen kerrokseen. Toinen puolisko heijastuu maailmanavaruuteen. Auringonsäteily pitää maan pinnan lämpötilan keskimäärin noin 0 0 C:ssa. Aurinko lämmittää maan pintakerroksen keskimäärin 8 - 30 m syvyyteen, keskisyvyydellä 25 m, auringon lämmön vaikutus lakkaa ja lämpötila muuttuu vakioksi (neutraali kerros). Tämä syvyys on minimaalinen alueilla, joilla on merellinen ilmasto, ja suurin subpolaarisella alueella. Tämän rajan alapuolella on jatkuvan lämpötilan vyö, joka vastaa alueen keskimääräistä vuosilämpötilaa. Joten esimerkiksi Moskovassa maatalouden alueella. akatemia. Timiryazev, 20 metrin syvyydessä lämpötila on pysynyt poikkeuksetta 4,2 o C:ssa vuodesta 1882. Pariisissa 28 metrin syvyydessä lämpömittari on jatkuvasti osoittanut 11,83 o C yli 100 vuoden ajan. vakiolämpötila on syvin siellä missä monivuotinen ( ikirouta. Vakiolämpötilan vyöhykkeen alapuolella on geoterminen vyöhyke, jolle on ominaista maan itsensä tuottama lämpö.

Sisäiset lähteet ovat maan suolet. Maa säteilee avaruuteen lisää lämpöä kuin se saa auringosta. Sisäisiä lähteitä ovat jäännöslämpö planeetan sulamisesta, lämpö lämpöydinreaktiot Maan suolistossa virtaava lämpö, ​​maan painovoiman puristuminen painovoiman vaikutuksesta, kemiallisten reaktioiden ja kiteytysprosessien lämpö jne. (esim. vuorovesikitka). Suolistosta tuleva lämpö tulee pääasiassa liikkuvilta alueilta. Lämpötilan nousu syvyyden myötä liittyy olemassaoloon sisäiset lähteet lämpö - rappeutuminen radioaktiiviset isotoopit– U, Th, K, aineen gravitaatiodifferentiaatio, vuorovesikitka, eksoterminen redox kemialliset reaktiot, muodonmuutos ja vaihesiirrot. Lämpötilan nousunopeus syvyyden myötä määräytyy useiden tekijöiden perusteella - lämmönjohtavuus, kivien läpäisevyys, vulkaanisten kammioiden läheisyys jne.

Vakiolämpötilojen vyöhykkeen alapuolella lämpötila nousee, keskimäärin 1 o per 33 m ( geoterminen vaihe) tai 3 o joka 100 m ( geoterminen gradientti). Nämä arvot ovat maapallon lämpökentän indikaattoreita. On selvää, että nämä arvot ovat keskimääräisiä ja eri suuruusluokkaa eri alueilla tai maapallon vyöhykkeillä. Geoterminen vaihe on erilainen eri kohdissa maapallolla. Esimerkiksi Moskovassa - 38,4 m, Leningradissa - 19,6, Arkangelissa - 10. Joten porattaessa syvä kaivo Kuolan niemimaalla, 12 km:n syvyydessä, lämpötilaksi oletettiin 150 astetta, todellisuudessa se osoittautui noin 220 astetta. Kaivoja porattaessa Pohjois-Kaspianmerellä 3000 metrin syvyyteen lämpötilaksi oletettiin 150 astetta, mutta se osoittautui 108 astetta.

On huomioitava, että alueen ilmasto-ominaisuudet ja vuoden keskilämpötila eivät vaikuta geotermisen portaan arvon muutokseen, syyt ovat seuraavat:

1) tietyn alueen muodostavien kivien erilaisessa lämmönjohtavuudessa. Lämmönjohtavuuden mittauksella tarkoitetaan 1 sekunnissa siirtyneen lämmön määrää kaloreina. 1 cm 2:n osan läpi lämpötilagradientilla 1 o C;

2) kivien radioaktiivisuudessa mitä suurempi lämmönjohtavuus ja radioaktiivisuus, sitä pienempi on geoterminen vaihe;

3) kivien eri esiintymisolosuhteissa ja niiden esiintymisiässä; havainnot ovat osoittaneet, että lämpötila nousee nopeammin laskoksiin kerätyissä kerroksissa, niissä on usein rikkomuksia (halkeamia), joiden kautta lämmön pääsy syvyydestä helpottuu;

4) hahmo pohjavesi: kuuman pohjaveden virrat lämpimät kivet, kylmät - viileät;

5) etäisyys valtamerestä: valtameren lähellä johtuen kivien jäähtymisestä vesimassalla, geoterminen askel on suurempi ja kosketuksessa pienempi.

Geotermisen portaan erityisarvon tunteminen on käytännössä erittäin tärkeää.

1. Tämä on tärkeää kaivoksia suunniteltaessa. Joissakin tapauksissa on tarpeen ryhtyä toimenpiteisiin lämpötilan keinotekoiseksi alentamiseksi syvässä työssä (lämpötila - 50 ° C on raja kuivassa ilmassa ja 40 ° C märässä ilmassa); toisissa on mahdollista työskennellä suurissa syvyyksissä.

2. Hyvin tärkeä on arvio lämpötilaolosuhteista tunneloinnin aikana vuoristoalueilla.

3. Maan sisätilojen geotermisten olosuhteiden tutkiminen mahdollistaa Maan pinnalle nousevien höyryjen ja kuumien lähteiden käytön. Maanalaista lämpöä käytetään esimerkiksi Italiassa, Islannissa; Venäjällä Kamtšatkaan rakennettiin luonnonlämmöllä kokeellinen teollisuusvoimalaitos.

Geotermisen portaan kokoa koskevien tietojen avulla voidaan tehdä joitakin oletuksia maan syvillä vyöhykkeillä olevista lämpötilaolosuhteista. Jos geotermisen portaan keskiarvoksi otetaan 33 m ja oletetaan, että lämpötilan nousu syvyyden myötä tapahtuu tasaisesti, niin 100 km:n syvyydessä lämpötila on 3000 °C. Tämä lämpötila ylittää kaikkien sulamispisteiden Maan päällä tunnetut aineet, joten tällä syvyydellä pitäisi olla sulamassaa . Mutta valtavan 31 000 atm:n paineen vuoksi. Tulikuumennetuilla massoilla ei ole nesteiden ominaisuuksia, mutta niillä on kiinteän kappaleen ominaisuuksia.

Syvyyden myötä geotermisen porrastuksen täytyy ilmeisesti kasvaa merkittävästi. Jos oletetaan, että askel ei muutu syvyyden mukaan, lämpötilan tulisi Maan keskustassa olla noin 200 000 astetta, eikä se voi laskelmien mukaan ylittää 5000 - 10 000 astetta.

Tämä energia kuuluu vaihtoehtoisiin lähteisiin. Nykyään he mainitsevat yhä useammin planeetan meille tarjoamat mahdollisuudet saada resursseja. Voidaan sanoa, että elämme uusiutuvan energian muodin aikakautta. Suuri joukko syntyy teknisiä ratkaisuja, suunnitelmia, teorioita tällä alalla.

Se on syvällä maan suolistossa ja sillä on uudistumisominaisuudet, toisin sanoen se on loputon. Klassiset resurssit ovat tutkijoiden mukaan alkamassa loppua, öljy, hiili ja kaasu loppuvat.

Nesjavellirin geoterminen voimalaitos, Islanti

Näin ollen voidaan vähitellen valmistautua ottamaan käyttöön uusia vaihtoehtoisia energiantuotantomenetelmiä. Alla maankuoren siellä on voimakas ydin. Sen lämpötila vaihtelee 3000 - 6000 astetta. Litosfäärilevyjen liike osoittaa sen valtavan voiman. Se ilmenee magman vulkaanisena löystymisenä. Syvyyksissä tapahtuu radioaktiivista hajoamista, mikä joskus aiheuttaa tällaisia ​​luonnonkatastrofeja.

Yleensä magma lämmittää pintaa ylittämättä sitä. Näin saadaan geysirit tai lämpimät vesialtaat. Näin ollen voidaan käyttää fyysisiä prosesseja sisään oikeisiin tarkoituksiin ihmiskunnan puolesta.

Geotermisten energialähteiden tyypit

Se jaetaan yleensä kahteen tyyppiin: hydroterminen ja petroterminen energia. Ensimmäisen muodostaa lämpimiä lähteitä, ja toinen tyyppi on lämpötilaero maan pinnalla ja syvyyksissä. Omin sanoin: hydroterminen lähde koostuu höyrystä ja kuumasta vedestä, kun taas petroterminen lähde on piilossa syvällä maan alla.

Kartta geotermisen energian kehityspotentiaalista maailmassa

Petrotermisen energian saamiseksi on tarpeen porata kaksi kaivoa, täyttää yksi vedellä, minkä jälkeen tapahtuu huiman prosessi, joka tulee pintaan. Geotermisiä alueita on kolme luokkaa:

• Geoterminen - sijaitsee lähellä mannerlaattoja. Lämpötilagradientti yli 80C/km. Esimerkkinä italialainen Larderellon kunta. Siellä on voimalaitos
• Puolilämpö - lämpötila 40 - 80 C / km. Nämä ovat luonnollisia pohjavesiä, jotka koostuvat murskatuista kivistä. Joissain paikoissa Ranskassa rakennuksia lämmitetään tällä tavalla.
• Normaali - kaltevuus alle 40 C/km. Tällaisten alueiden edustus on yleisintä

Ne ovat erinomainen kulutuksen lähde. He ovat sisällä rock, tietyllä syvyydellä. Katsotaanpa luokittelua tarkemmin:

• Epiterminen - lämpötila 50 - 90 s
• Mesoterminen - 100 - 120 s
• Hypoterminen - yli 200 s

Nämä lajit koostuvat kemiallinen koostumus. Siitä riippuen vettä voidaan käyttää eri tarkoituksiin. Esimerkiksi sähkön tuotannossa, lämmönjakelussa (lämpöreitit), raaka-ainepohjassa.

Video: Geoterminen energia

Lämmönsyöttöprosessi

Veden lämpötila on 50-60 astetta, mikä on optimaalinen asuinalueen lämmitykseen ja kuuman syöttöön. Lämmitysjärjestelmien tarve riippuu maantieteellinen sijainti ja ilmasto-olosuhteet. Ja ihmiset tarvitsevat jatkuvasti kuumaa vettä. Tätä prosessia varten rakennetaan GTS (geotermisiä lämpöasemia).

Jos klassiseen lämpöenergian tuotantoon käytetään kattilataloa, joka kuluttaa kiinteää tai kaasu polttoaine, silloin tässä tuotannossa käytetään geysirlähdettä. Tekninen prosessi hyvin yksinkertainen, sama viestintä, lämpöjohdot ja laitteet. Riittää, kun poraat kaivon, puhdistat sen kaasuista, lähettävät sen sitten kattilahuoneeseen pumpuilla, missä lämpötila-aikataulua ylläpidetään, ja sitten se tulee lämmitysverkkoon.

Suurin ero on, että polttoainekattilaa ei tarvitse käyttää. Tämä vähentää merkittävästi lämpöenergian kustannuksia. Talvella tilaajat saavat lämpöä ja kuumaa vettä ja kesällä vain kuumaa vettä.

Sähköntuotanto

Kuumat lähteet, geysirit ovat pääkomponentteja sähköntuotannossa. Tätä varten käytetään useita järjestelmiä, erityisiä voimalaitoksia rakennetaan. GTS-laite:

• LKV säiliö
• Pumppu
• Kaasun erotin
• Höyryn erotin
• tuottava turbiini
• Kondensaattori
• tehostinpumppu
• Säiliö - jäähdytin

Kuten näet, piirin pääelementti on höyrymuunnin. Tämä mahdollistaa puhdistetun höyryn saamisen, koska se sisältää happoja, jotka tuhoavat turbiinilaitteita. Teknologisessa syklissä on mahdollista käyttää sekajärjestelmää, eli vesi ja höyry ovat mukana prosessissa. Neste käy läpi koko puhdistusvaiheen kaasuista sekä höyrystä.

Piiri binäärilähteellä

Työskentelykomponentti on neste, jolla on alhainen kiehumispiste. Lämpövesi osallistuu myös sähkön tuotantoon ja toimii uusioraaka-aineena.

Sen avulla muodostuu matalalla kiehuvaa lähdehöyryä. GTS, jolla on tällainen työkierto, voidaan täysin automatisoida, eikä se vaadi huoltohenkilöstön läsnäoloa. Tehokkaammat asemat käyttävät kaksipiirijärjestelmää. Tämäntyyppinen voimalaitos mahdollistaa 10 MW:n tehon saavuttamisen. Kaksoispiirin rakenne:

• höyrynkehitin
• Turbiini
• Kondensaattori
• Ejektori
• Syöttöpumppu
• Ekonomisoija
• Höyrystin

Käytännöllinen käyttö

Valtavat lähdevarat ovat monta kertaa suuremmat kuin vuotuinen energiankulutus. Mutta vain pieni osa on ihmiskunnan käytössä. Asemien rakentaminen on peräisin vuodelta 1916. Italiassa luotiin ensimmäinen GeoTPP, jonka kapasiteetti on 7,5 MW. Teollisuus kehittyy aktiivisesti seuraavissa maissa: USA, Islanti, Japani, Filippiinit, Italia.

Potentiaalisten paikkojen aktiivinen etsintä ja kätevämpiä louhintamenetelmiä ovat käynnissä. Tuotantokapasiteetti kasvaa vuosi vuodelta. Jos otamme huomioon taloudellisen indikaattorin, tällaisen teollisuuden kustannukset ovat yhtä suuret kuin hiilivoimaloissa. Islanti kattaa lähes kokonaan kunnallis- ja asuntokannan GT-lähteellä. 80 % kodeista käyttää kuuma vesi kaivoista. Yhdysvaltalaiset asiantuntijat väittävät, että asianmukaisella kehityksellä GeoTPP:t voivat tuottaa 30 kertaa enemmän kuin vuosikulutus. Jos puhumme potentiaalista, niin 39 maailman maata pystyy tarjoamaan itselleen täysin sähkön, jos ne käyttävät maan sisimpää 100-prosenttisesti.