Pentru Rusia, energia termică a Pământului poate deveni o sursă constantă și fiabilă de furnizare a energiei electrice și căldurii ieftine și accesibile, folosind noi tehnologii înalte, ecologice, pentru extracția și furnizarea acesteia către consumator. Acest lucru este valabil mai ales în acest moment

Resurse limitate de materii prime de energie fosilă

Cererea de materii prime de energie organică este mare în țările industrializate și în curs de dezvoltare (SUA, Japonia, statele Europei unite, China, India etc.). În același timp, resursele proprii de hidrocarburi din aceste țări sunt fie insuficiente, fie rezervate, iar o țară, de exemplu, Statele Unite, cumpără materii prime energetice din străinătate sau dezvoltă zăcăminte în alte țări.

În Rusia, una dintre cele mai bogate țări din punct de vedere al resurselor energetice, nevoile economice de energie sunt încă satisfăcute de posibilitățile de utilizare a resurselor naturale. Cu toate acestea, extracția hidrocarburilor fosile din subsol are loc într-un ritm foarte rapid. Dacă în anii 1940-1960. Principalele regiuni producătoare de petrol au fost „Al Doilea Baku” din Volga și Cis-Urals, apoi, începând cu anii 1970, și până în prezent, Siberia de Vest a fost o astfel de zonă. Dar chiar și aici există o scădere semnificativă a producției de hidrocarburi fosile. Epoca gazului „uscat” cenomanian trece. Etapa anterioară de dezvoltare extinsă a producției de gaze naturale a ajuns la sfârșit. Extracția sa din zăcăminte uriașe precum Medvezhye, Urengoyskoye și Yamburgskoye s-a ridicat la 84, 65 și, respectiv, 50%. De-a lungul timpului scade și proporția rezervelor de petrol favorabile dezvoltării.

Datorită consumului activ de hidrocarburi, rezervele de petrol și gaze naturale au fost reduse semnificativ. Acum principalele lor rezerve sunt concentrate pe platforma continentală. Și deși baza de materie primă a industriei de petrol și gaze este încă suficientă pentru extracția de petrol și gaze din Rusia în volumele necesare, în viitorul apropiat va fi asigurată într-o măsură din ce în ce mai mare prin dezvoltarea câmpurilor cu minerit și complex complex. conditii geologice. În același timp, costul producției de hidrocarburi va crește.

Majoritatea resurselor neregenerabile extrase din subsol sunt folosite drept combustibil pentru centralele electrice. În primul rând, aceasta este ponderea căreia în structura combustibilului este de 64%.

În Rusia, 70% din energie electrică este generată de centrale termice. Întreprinderile energetice ale țării ard anual circa 500 de milioane de tone de ec. tone pentru a obține energie electrică și căldură, în timp ce producția de căldură consumă de 3-4 ori mai mult combustibil de hidrocarburi decât generarea de energie electrică.

Cantitatea de căldură obținută din arderea acestor volume de materii prime hidrocarburi este echivalentă cu utilizarea a sute de tone de combustibil nuclear - diferența este uriașă. Cu toate acestea, energia nucleară necesită asigurarea siguranței mediului (pentru a preveni repetarea Cernobîlului) și protejarea acestuia de posibile atacuri teroriste, precum și dezafectarea în siguranță și costisitoare a unităților nucleare învechite și uzate. Rezervele dovedite recuperabile de uraniu din lume sunt de aproximativ 3 milioane 400 mii tone.Pentru toată perioada anterioară (până în 2007), au fost exploatate aproximativ 2 milioane de tone.

SRE ca viitorul energiei globale

Interesul crescut în lume în ultimele decenii pentru sursele alternative de energie regenerabilă (SRE) este cauzat nu numai de epuizarea rezervelor de combustibili de hidrocarburi, ci și de necesitatea rezolvării problemelor de mediu. Factorii obiectivi (rezervele de combustibili fosili și de uraniu, precum și schimbările de mediu asociate cu utilizarea focului tradițional și a energiei nucleare) și tendințele de dezvoltare energetică sugerează că trecerea la noi metode și forme de producere a energiei este inevitabilă. Deja în prima jumătate a secolului XXI. va avea loc o tranziție completă sau aproape completă către surse de energie netradiționale.

Cu cât se face mai repede o descoperire în această direcție, cu atât va fi mai puțin dureros pentru întreaga societate și cu atât mai benefic pentru țară, unde se vor face pași decisivi în această direcție.

Economia mondială a stabilit deja un curs pentru tranziția către o combinație rațională de surse de energie tradiționale și noi. Consumul de energie în lume până în 2000 se ridica la peste 18 miliarde de tone echivalent combustibil. tone, iar consumul de energie până în 2025 poate crește la 30-38 de miliarde de tone echivalent combustibil. tone, conform datelor de prognoză, până în 2050 este posibil un consum la nivelul de 60 de miliarde de tone echivalent combustibil. t. O tendință caracteristică în dezvoltarea economiei mondiale în perioada analizată este o scădere sistematică a consumului de combustibili fosili și o creștere corespunzătoare a utilizării resurselor energetice netradiționale. Energia termică a Pământului ocupă unul dintre primele locuri între ele.

În prezent, Ministerul Energiei al Federației Ruse a adoptat un program de dezvoltare a energiei netradiționale, inclusiv 30 de proiecte mari pentru utilizarea unităților pompe de căldură (HPU), al căror principiu de funcționare se bazează pe consumul de energie termică cu potențial scăzut a Pământului.

Energie cu potențial scăzut a pompelor de căldură și căldură ale Pământului

Sursele de energie cu potențial scăzut a căldurii Pământului sunt radiația solară și radiația termică a intestinelor încălzite ale planetei noastre. În prezent, utilizarea unei astfel de energie este una dintre cele mai dinamice domenii de dezvoltare a energiei bazate pe surse regenerabile de energie.

Căldura Pământului poate fi folosită în diverse tipuri de clădiri și structuri pentru încălzire, alimentare cu apă caldă, aer condiționat (răcire), precum și pentru încălzirea pistelor în sezonul de iarnă, prevenirea înghețului, încălzirea câmpurilor pe stadioane deschise etc. În literatura tehnică în limba engleză a sistemului care utilizează căldura Pământului în sistemele de încălzire și aer condiționat sunt denumite GHP - „pompe de căldură geotermale” (pompe de căldură geotermale). Caracteristicile climatice ale țărilor din Europa Centrală și de Nord, care, împreună cu Statele Unite și Canada, sunt principalele zone de utilizare a căldurii de slabă calitate a Pământului, determină acest lucru în principal pentru încălzire; răcirea aerului, chiar și vara, este relativ rar necesară. Prin urmare, spre deosebire de SUA, pompele de căldură din țările europene funcționează în principal în regim de încălzire. În SUA, ele sunt mai des folosite în sistemele de încălzire cu aer combinate cu ventilația, ceea ce permite atât încălzirea, cât și răcirea aerului exterior. În țările europene, pompele de căldură sunt de obicei folosite în sistemele de încălzire a apei. Deoarece eficiența lor crește pe măsură ce diferența de temperatură dintre evaporator și condensator scade, sistemele de încălzire prin pardoseală sunt adesea folosite pentru încălzirea clădirilor, în care circulă un lichid de răcire cu o temperatură relativ scăzută (35–40 ° C).

Tipuri de sisteme pentru utilizarea energiei cu potențial scăzut a căldurii Pământului

În cazul general, se pot distinge două tipuri de sisteme pentru utilizarea energiei cu potențial scăzut a căldurii Pământului:

- sisteme deschise: ca sursă de energie termică de calitate scăzută se utilizează apa subterană, care este alimentată direct pompelor de căldură;

- sisteme închise: schimbătoarele de căldură sunt amplasate în masivul solului; atunci când prin ele circulă un lichid de răcire cu o temperatură mai mică decât solul, energia termică este „decupată” de la sol și transferată în evaporatorul pompei de căldură (sau când se folosește un lichid de răcire cu o temperatură mai mare față de sol, acesta este răcit ).

Dezavantajele sistemelor deschise sunt că puțurile necesită întreținere. În plus, utilizarea unor astfel de sisteme nu este posibilă în toate domeniile. Principalele cerințe pentru sol și apele subterane sunt următoarele:

- permeabilitate suficientă la apă a solului, permițând completarea rezervelor de apă;

– chimie bună a apelor subterane (de exemplu, conținut scăzut de fier) ​​pentru a evita depunerile în țevi și problemele de coroziune.

Sisteme închise pentru utilizarea energiei cu potențial scăzut a căldurii Pământului

Sistemele închise sunt orizontale și verticale (Figura 1).

Orez. 1. Schema unei instalatii de pompa de caldura geotermala cu: a - orizontala

și b - schimbătoare de căldură la sol verticale.

Schimbător de căldură la sol orizontal

În țările din Europa de Vest și Centrală, schimbătoarele de căldură la sol orizontale sunt de obicei conducte separate, așezate relativ strâns și conectate între ele în serie sau în paralel (Fig. 2).

Orez. 2. Schimbătoare de căldură la sol orizontale cu: a - secvenţiale şi

b - conexiune paralelă.

Pentru a salva zona locului unde căldura este îndepărtată, au fost dezvoltate tipuri îmbunătățite de schimbătoare de căldură, de exemplu, schimbătoare de căldură sub formă de spirală (Fig. 3), situate orizontal sau vertical. Această formă de schimbătoare de căldură este comună în SUA.

2. Regimul termic al Pământului

Pământul este un corp cosmic rece. Temperatura suprafeței depinde în principal de căldura furnizată din exterior. 95% din căldura stratului superior al Pământului este extern căldură (solară) și doar 5% căldură intern , care provine din intestinele Pământului și include mai multe surse de energie. În intestinele Pământului, temperatura crește odată cu adâncimea de la 1300 o C (în mantaua superioară) la 3700 o C (în centrul nucleului).

căldură externă. Căldura vine la suprafața Pământului în principal de la Soare. Fiecare centimetru pătrat de suprafață primește aproximativ 2 calorii de căldură într-un minut. Această valoare este numită constantă solară și determină cantitatea totală de căldură care vine pe Pământ de la Soare. Pentru un an, se ridică la 2,26 10 21 calorii. Adâncimea de pătrundere a căldurii solare în intestinele Pământului depinde în principal de cantitatea de căldură care cade pe unitatea de suprafață și de conductivitatea termică a rocilor. Adâncimea maximă la care pătrunde căldura externă este de 200 m în oceane și de aproximativ 40 m pe uscat.

căldură interioară. Odată cu adâncimea, are loc o creștere a temperaturii, care are loc foarte neuniform în diferite teritorii. Creșterea temperaturii urmează o lege adiabatică și depinde de comprimarea substanței sub presiune atunci când schimbul de căldură cu mediul este imposibil.

Principalele surse de căldură din interiorul Pământului:

Căldura eliberată în timpul dezintegrarii radioactive a elementelor.

Căldura reziduală rămasă de la formarea Pământului.

Căldura gravitațională eliberată în timpul comprimării Pământului și distribuția materiei în densitate.

Căldura generată de reacțiile chimice care au loc în adâncurile scoarței terestre.

Căldura eliberată de frecarea mareelor ​​a Pământului.

Există 3 zone de temperatură:

eu- zona de temperatura variabila . Schimbarea temperaturii este determinată de clima zonei. Fluctuațiile zilnice se sting practic la o adâncime de aproximativ 1,5 m, iar fluctuațiile anuale la adâncimi de 20 ... 30 m. Ia - zona de inghet.

II - zona de temperatura constanta situat la adâncimi de 15…40 m, în funcție de regiune.

III - zona fierbinte .

Regimul de temperatură al rocilor din intestinele scoarței terestre este de obicei exprimat printr-un gradient geotermal și o treaptă geotermală.

Se numește cantitatea de creștere a temperaturii pentru fiecare 100 m de adâncime gradient geotermal. În Africa, la câmpul Witwatersrand, este de 1,5 °С, în Japonia (Echigo) - 2,9 °С, în Australia de Sud - 10,9 °С, în Kazahstan (Samarinda) - 6,3 °С, pe Peninsula Kola - 0,65 °С .

Orez. 3. Zone de temperatura din scoarta terestra: I - zona de temperaturi variabile, Ia - zona de inghet; II - zona de temperaturi constante; III - zona de creștere a temperaturii.

Se numește adâncimea la care temperatura crește cu 1 grad pas geotermal. Valorile numerice ale etapei geotermale nu sunt constante nu numai la diferite latitudini, ci și la diferite adâncimi ale aceluiași punct din regiune. Valoarea treptei geotermale variază de la 1,5 la 250 m. În Arhangelsk este de 10 m, la Moscova - 38,4 m, iar în Pyatigorsk - 1,5 m. Teoretic, valoarea medie a acestui pas este de 33 m.

Într-o sondă forată la Moscova la o adâncime de 1.630 m, temperatura în fundul găurii a fost de 41 °C, iar într-o mină forată în Donbass la o adâncime de 1.545 m, temperatura a fost de 56,3 °C. Cea mai mare temperatură a fost înregistrată în SUA într-o fântână cu adâncimea de 7136 m, unde este egală cu 224 °C. Creșterea temperaturii cu adâncimea trebuie luată în considerare la proiectarea structurilor adânci.După calcule, la o adâncime de 400 km temperatura ar trebui să ajungă la 1400...1700 °C. Cele mai ridicate temperaturi (aproximativ 5000 °C) au fost obținute pentru nucleul Pământului.

Termenul „energie geotermală” provine din cuvintele grecești pământ (geo) și termică (termă). De fapt, energia geotermală vine de la pământ însuși. Căldura din miezul pământului, a cărei temperatură medie este de 3600 de grade Celsius, este radiată spre suprafața planetei.

Încălzirea izvoarelor și gheizerelor în subteran la adâncimi de câțiva kilometri poate fi efectuată folosind puțuri speciale prin care apa caldă (sau aburul de la aceasta) curge la suprafață, unde poate fi folosită direct ca căldură sau indirect pentru a genera electricitate prin pornirea rotativă. turbine.

Deoarece apa de sub suprafața pământului este reîncărcată în mod constant, iar miezul pământului va continua să genereze căldură în raport cu viața umană pe termen nelimitat, energia geotermală va fi în cele din urmă curat și regenerabil.

Metode de colectare a resurselor energetice ale Pământului

Astăzi, există trei metode principale de recoltare a energiei geotermale: abur uscat, apă caldă și ciclu binar. Procesul de abur uscat antrenează direct antrenările turbinei generatoarelor de energie. Apa fierbinte intră de jos în sus, apoi pulverizată în rezervor pentru a crea abur care să conducă turbinele. Aceste două metode sunt cele mai comune, generând sute de megawați de energie electrică în SUA, Islanda, Europa, Rusia și alte țări. Însă locația este limitată, deoarece aceste centrale funcționează doar în regiunile tectonice unde este mai ușor accesul la apă încălzită.

Cu tehnologia cu ciclu binar, apa caldă (nu neapărat fierbinte) este extrasă la suprafață și combinată cu butan sau pentan, care are un punct de fierbere scăzut. Acest lichid este pompat printr-un schimbător de căldură, unde se evaporă și este trimis printr-o turbină înainte de a fi recirculat înapoi în sistem. Tehnologia ciclului binar oferă zeci de megawați de energie electrică în SUA: California, Nevada și Insulele Hawaii.

Principiul obținerii energiei

Dezavantajele obținerii energiei geotermale

La nivel de utilitate, centralele geotermale sunt costisitoare de construit și de exploatat. Găsirea unei locații adecvate necesită sondaje costisitoare de puțuri, fără nicio garanție a atingerii unui hotspot subteran productiv. Cu toate acestea, analiştii se aşteaptă ca această capacitate să se dubleze aproape în următorii şase ani.

În plus, zonele cu o temperatură ridicată a unei surse subterane sunt situate în zone cu vulcani geologici și chimici activi. Aceste „puncte fierbinți” s-au format la granițele plăcilor tectonice în locurile în care crusta este destul de subțire. Pacificul este adesea menționat ca inelul de foc pentru mulți vulcani unde există multe puncte fierbinți, inclusiv cele din Alaska, California și Oregon. Nevada are sute de puncte fierbinți care acoperă cea mai mare parte a nordului SUA.

Există și alte zone active din punct de vedere seismic. Cutremurele și mișcarea magmei permit apei să circule. În unele locuri apa se ridică la suprafață și apar izvoare termale naturale și gheizere, cum ar fi în Kamchatka. Apa din gheizerele din Kamchatka atinge 95°C.

Una dintre problemele sistemelor de gheizere deschise este eliberarea anumitor poluanți din aer. Hidrogen sulfurat - un gaz toxic cu un miros de „ou putred” foarte recunoscut - cantități mici de arsen și minerale eliberate cu abur. Sarea poate reprezenta, de asemenea, o problemă de mediu.

La centralele geotermale offshore, o cantitate semnificativă de sare interferentă se acumulează în conducte. În sistemele închise, nu există emisii și tot lichidul adus la suprafață este returnat.

Potențialul economic al resursei energetice

Punctele active din punct de vedere seismic nu sunt singurele locuri unde poate fi găsită energia geotermală. Există o sursă constantă de căldură utilizabilă pentru încălzire directă la adâncimi de la 4 metri până la câțiva kilometri sub suprafață, practic oriunde pe pământ. Chiar și terenul din curtea proprie sau de la o școală locală are potențialul economic de a furniza căldură unei locuințe sau altor clădiri.

În plus, există o cantitate uriașă de energie termică în formațiunile de rocă uscată foarte adânci sub suprafață (4 - 10 km).

Utilizarea noii tehnologii ar putea extinde sistemele geotermale în care oamenii pot folosi acea căldură pentru a genera electricitate la o scară mult mai mare decât tehnologia convențională. Primele proiecte demonstrative ale acestui principiu de generare a energiei electrice sunt prezentate în Statele Unite și Australia încă din 2013.

Dacă se poate realiza întregul potențial economic al resurselor geotermale, aceasta va reprezenta o sursă uriașă de energie electrică pentru capacitatea de producție. Oamenii de știință sugerează că sursele geotermale convenționale au un potențial de 38.000 MW, care pot produce 380 milioane MW de energie electrică pe an.

Rocile uscate fierbinți apar la adâncimi de 5 până la 8 km peste tot sub pământ și la adâncimi mai mici în anumite locuri. Accesul la aceste resurse presupune introducerea apei reci care circulă prin roci fierbinți și îndepărtarea apei încălzite. În prezent, nu există nicio aplicație comercială a acestei tehnologii. Tehnologiile existente nu permit încă recuperarea energiei termice direct din magmă, foarte adâncă, dar aceasta este cea mai puternică resursă de energie geotermală.

Prin combinarea resurselor energetice și consistența acesteia, energia geotermală poate juca un rol indispensabil ca sistem energetic mai curat și mai durabil.

Constructii de centrale geotermale

Energia geotermală este căldură curată și durabilă de la Pământ. Resursele mai mari variază de la câțiva kilometri sub suprafața pământului și chiar mai adânc, până la rocă topită la temperatură înaltă numită magmă. Dar, așa cum este descris mai sus, oamenii nu au ajuns încă în magmă.

Trei proiecte de centrale geotermale

Tehnologia de aplicare este determinată de resursă. Dacă apa provine din fântână sub formă de abur, poate fi folosită direct. Dacă apa fierbinte este suficient de mare, trebuie să treacă prin schimbătorul de căldură.

Prima sondă pentru generarea de energie a fost forată înainte de 1924. Puțuri mai adânci au fost forate în anii 1950, dar dezvoltarea reală are loc în anii 1970 și 1980.

Utilizarea directă a căldurii geotermale

Sursele geotermale pot fi, de asemenea, utilizate direct în scopuri de încălzire. Apa fierbinte este folosită pentru a încălzi clădirile, pentru a cultiva plante în sere, pentru a usca peștele și culturile, pentru a îmbunătăți producția de ulei, pentru a ajuta procesele industriale precum pasteurizatoarele de lapte și pentru a încălzi apa în fermele de pește. În SUA, Klamath Falls, Oregon și Boise, Idaho au folosit apă geotermală pentru a încălzi casele și clădirile de peste un secol. Pe coasta de est, orașul Warm Springs, Virginia primește căldură direct din apa de izvor folosind surse de căldură la una dintre stațiunile locale.

În Islanda, aproape fiecare clădire din țară este încălzită cu apă caldă de izvor. De fapt, Islanda obține mai mult de 50% din energia primară din surse geotermale. În Reykjavik, de exemplu (118.000 de locuitori), apa caldă este transportată pe 25 de kilometri de-a lungul unui transportor, iar locuitorii o folosesc pentru încălzire și nevoi naturale.

Noua Zeelandă primește 10% din electricitate suplimentară. este subdezvoltată, în ciuda prezenței apelor termale.

Această energie aparține surselor alternative. În zilele noastre, din ce în ce mai des se menționează posibilitățile de obținere a resurselor pe care ni le oferă planeta. Putem spune că trăim într-o eră a modei energiei regenerabile. Se creează o mulțime de soluții tehnice, planuri, teorii în acest domeniu.

Este adânc în măruntaiele pământului și are proprietăți de reînnoire, cu alte cuvinte este nesfârșit. Resursele clasice, conform oamenilor de știință, încep să se epuizeze, petrolul, cărbunele, gazul se vor epuiza.

Centrala geotermală Nesjavellir, Islanda

Prin urmare, se poate pregăti treptat să adopte noi metode alternative de producere a energiei. Sub scoarța terestră se află un nucleu puternic. Temperatura sa variază de la 3000 la 6000 de grade. Mișcarea plăcilor litosferice demonstrează puterea sa extraordinară. Se manifestă sub formă de stropire vulcanică a magmei. În adâncuri, are loc dezintegrarea radioactivă, provocând uneori astfel de dezastre naturale.

De obicei, magma încălzește suprafața fără a o depăși. Așa se obțin gheizere sau bazine calde de apă. În acest fel, procesele fizice pot fi folosite în scopurile potrivite pentru umanitate.

Tipuri de surse de energie geotermală

De obicei este împărțită în două tipuri: energie hidrotermală și energie petrotermală. Primul se formează din cauza surselor de căldură, iar al doilea tip este diferența de temperatură la suprafață și în adâncurile pământului. Pentru a spune cu propriile cuvinte, un izvor hidrotermal este alcătuit din abur și apă caldă, în timp ce un izvor petrotermal este ascuns adânc în subteran.

Harta potențialului de dezvoltare a energiei geotermale în lume

Pentru energia petrotermală, este necesar să forați două puțuri, să umpleți unul cu apă, după care va avea loc un proces de înălțare, care va ieși la suprafață. Există trei clase de zone geotermale:

• Geotermal - situat în apropierea plăcilor continentale. Gradient de temperatură peste 80C/km. De exemplu, comuna italiană Larderello. Există o centrală electrică
• Semitermic - temperatura 40 - 80 C/km. Acestea sunt acvifere naturale, formate din roci zdrobite. În unele locuri din Franța, clădirile sunt încălzite în acest fel.
• Normal - panta mai mica de 40 C/km. Reprezentarea unor astfel de zone este cea mai comună

Sunt o sursă excelentă de consum. Sunt în stâncă, la o anumită adâncime. Să aruncăm o privire mai atentă asupra clasificării:

• Epitermal - temperatura de la 50 la 90 s
• Mezotermic - 100 - 120 s
• Hipotermică - mai mult de 200 s

Aceste specii sunt compuse din diferite compoziții chimice. În funcție de ea, apa poate fi folosită în diverse scopuri. De exemplu, în producția de energie electrică, furnizarea de căldură (trasee termice), bază de materii prime.

Video: Energie geotermală

Procesul de alimentare cu căldură

Temperatura apei este de 50 -60 de grade, ceea ce este optim pentru încălzirea și alimentarea cu căldură a unei zone rezidențiale. Necesitatea sistemelor de încălzire depinde de locația geografică și de condițiile climatice. Și oamenii au nevoie în mod constant de nevoile de alimentare cu apă caldă. Pentru acest proces se construiesc GTS (stații termice geotermale).

Dacă pentru producția clasică de energie termică se folosește o boiler care consumă combustibil solid sau gazos, atunci în această producție se folosește o sursă de gheizere. Procesul tehnic este foarte simplu, aceleași comunicații, rute termice și echipamente. Este suficient să forați un puț, să îl curățați de gaze, apoi să îl trimiteți în camera cazanului cu pompe, unde se va menține programul de temperatură, iar apoi va intra în magistrala de încălzire.

Principala diferență este că nu este nevoie să folosiți un cazan cu combustibil. Acest lucru reduce semnificativ costul energiei termice. Iarna, abonații beneficiază de căldură și apă caldă, iar vara doar de apă caldă.

Generarea de energie electrică

Izvoarele termale, gheizerele sunt principalele componente în producerea energiei electrice. Pentru aceasta se folosesc mai multe scheme, se construiesc centrale electrice speciale. Dispozitiv GTS:

• Rezervor ACM
• Pompa
• Separator de gaze
• Separator de abur
• turbina generatoare
• Condensator
• pompa de rapel
• Rezervor - răcitor

După cum puteți vedea, elementul principal al circuitului este un convertor de abur. Acest lucru face posibilă obținerea de abur purificat, deoarece conține acizi care distrug echipamentele turbinei. Este posibil să se utilizeze o schemă mixtă în ciclul tehnologic, adică apa și aburul sunt implicate în proces. Lichidul trece prin întreaga etapă de purificare din gaze, precum și prin abur.

Circuit cu sursă binară

Componenta de lucru este un lichid cu un punct de fierbere scăzut. Apa termală este, de asemenea, implicată în producerea de energie electrică și servește ca materie primă secundară.

Cu ajutorul lui, se formează abur sursă cu punct de fierbere scăzut. GTS cu un astfel de ciclu de lucru poate fi complet automatizat și nu necesită prezența personalului de întreținere. Stațiile mai puternice folosesc o schemă cu două circuite. Acest tip de centrala permite atingerea unei puteri de 10 MW. Structura dublu circuit:

• generator de aburi
• Turbină
• Condensator
• Ejector
• Pompe de alimentare
• Economizor
• Evaporator

Uz practic

Rezervele uriașe de surse sunt de multe ori mai mari decât consumul anual de energie. Dar doar o mică parte este folosită de omenire. Construcția stațiilor datează din 1916. În Italia, a fost creat primul GeoTPP cu o capacitate de 7,5 MW. Industria se dezvoltă activ în țări precum: SUA, Islanda, Japonia, Filipine, Italia.

Explorarea activă a site-urilor potențiale și metode mai convenabile de extracție sunt în curs de desfășurare. Capacitatea de producție crește de la an la an. Dacă luăm în considerare indicatorul economic, atunci costul unei astfel de industrii este egal cu centralele termice pe cărbune. Islanda acoperă aproape în întregime fondul comunal și de locuințe cu o sursă GT. 80% din locuinte folosesc apa calda din fantani pentru incalzire. Experții din SUA susțin că, cu o dezvoltare adecvată, GeoTPP-urile pot produce de 30 de ori mai mult decât consumul anual. Dacă vorbim despre potențial, atunci 39 de țări ale lumii se vor putea asigura pe deplin cu energie electrică dacă folosesc intestinele pământului la 100 la sută.

Odată cu dezvoltarea și formarea societății, omenirea a început să caute modalități din ce în ce mai moderne și în același timp economice de a obține energie. Pentru aceasta, astăzi se construiesc diverse stații, dar, în același timp, energia conținută în măruntaiele pământului este utilizată pe scară largă. Cum este ea? Să încercăm să ne dăm seama.

energie geotermală

Deja din nume este clar că reprezintă căldura din interiorul pământului. Sub scoarța terestră se află un strat de magmă, care este o topitură de silicat lichid de foc. Potrivit datelor cercetării, potențialul energetic al acestei călduri este mult mai mare decât energia rezervelor mondiale de gaze naturale, precum și a petrolului. Magma iese la suprafață - lavă. Mai mult, cea mai mare activitate se observă în acele straturi ale pământului pe care sunt situate limitele plăcilor tectonice, precum și acolo unde scoarța terestră este caracterizată prin subțire. Energia geotermală a pământului se obține astfel: lava și resursele de apă ale planetei sunt în contact, drept urmare apa începe să se încălzească brusc. Acest lucru duce la erupția gheizerului, formarea așa-numitelor lacuri fierbinți și a curenților subterane. Adică tocmai acele fenomene ale naturii, ale căror proprietăți sunt folosite activ ca energii.

Surse geotermale artificiale

Energia conținută în măruntaiele pământului trebuie folosită cu înțelepciune. De exemplu, există o idee de a crea cazane subterane. Pentru a face acest lucru, trebuie să forați două puțuri de adâncime suficientă, care vor fi conectate în partea de jos. Adică, se dovedește că energia geotermală poate fi obținută industrial în aproape orice colț al pământului: apa rece va fi pompată în rezervor printr-o fântână, iar apa caldă sau aburul va fi extras prin al doilea. Sursele de căldură artificială vor fi benefice și raționale dacă căldura rezultată va oferi mai multă energie. Aburul poate fi trimis la turbine generatoare care vor genera electricitate.

Desigur, căldura extrasă este doar o fracțiune din ceea ce este disponibil în rezervele totale. Dar trebuie amintit că căldura profundă va fi reîncărcată în mod constant datorită proceselor de comprimare a rocilor, stratificarea intestinelor. Potrivit experților, scoarța terestră acumulează căldură, a cărei cantitate totală este de 5.000 de ori mai mare decât puterea calorică a tuturor interioarelor fosile ale pământului în ansamblu. Se pare că timpul de funcționare a unor astfel de stații geotermale create artificial poate fi nelimitat.

Caracteristici sursă

Sursele care fac posibilă obținerea energiei geotermale sunt aproape imposibil de utilizat pe deplin. Ele există în peste 60 de țări ale lumii, cu cel mai mare număr de vulcani terestre pe teritoriul inelului de foc vulcanic al Pacificului. Dar, în practică, se dovedește că sursele geotermale din diferite regiuni ale lumii sunt complet diferite în ceea ce privește proprietățile lor, și anume, temperatura medie, salinitatea, compoziția gazului, aciditatea și așa mai departe.

Gheizerele sunt surse de energie pe Pământ, ale căror particularități sunt că aruncă apă clocotită la anumite intervale. După erupție, bazinul se eliberează de apă, în fundul ei se observă un canal care pătrunde adânc în pământ. Gheizerele sunt folosite ca surse de energie în regiuni precum Kamchatka, Islanda, Noua Zeelandă și America de Nord, iar gheizerele individuale se găsesc în alte câteva zone.

De unde vine energia?

Magma nerăcită este situată foarte aproape de suprafața pământului. Din el se eliberează gaze și vapori care se ridică și trec prin fisuri. Amestecându-se cu apele subterane, le fac să se încălzească, ele însele se transformă în apă fierbinte, în care se dizolvă multe substanțe. O astfel de apă este eliberată la suprafața pământului sub formă de diferite surse geotermale: izvoare termale, izvoare minerale, gheizere și așa mai departe. Potrivit oamenilor de știință, intestinele fierbinți ale pământului sunt peșteri sau camere conectate prin pasaje, crăpături și canale. Sunt doar umplute cu apă subterană și foarte aproape de ele sunt camere de magmă. În acest mod natural se formează energia termică a pământului.

Câmpul electric al Pământului

Există o altă sursă alternativă de energie în natură, care este regenerabilă, ecologică și ușor de utilizat. Adevărat, până acum această sursă a fost doar studiată și nu aplicată în practică. Deci, energia potențială a Pământului se află în câmpul său electric. Este posibil să se obțină energie în acest mod pe baza studiului legilor de bază ale electrostaticii și a caracteristicilor câmpului electric al Pământului. De fapt, planeta noastră din punct de vedere electric este un condensator sferic încărcat până la 300.000 de volți. Sfera sa interioară are o sarcină negativă, iar cea exterioară - ionosfera - este pozitivă. este un izolator. Prin el are loc un flux constant de curenți ionici și convectivi, care ating puteri de multe mii de amperi. Cu toate acestea, diferența de potențial dintre plăci nu scade în acest caz.

Acest lucru sugerează că în natură există un generator, al cărui rol este de a completa în mod constant scurgerea sarcinilor de pe plăcile condensatorului. Rolul unui astfel de generator este jucat de câmpul magnetic al Pământului, care se rotește împreună cu planeta noastră în fluxul vântului solar. Energia câmpului magnetic al Pământului poate fi obținută doar prin conectarea unui consumator de energie la acest generator. Pentru a face acest lucru, trebuie să instalați un pământ de încredere.

Surse regenerabile

Pe măsură ce populația planetei noastre crește constant, avem nevoie din ce în ce mai multă energie pentru a asigura populația. Energia conținută în intestinele pământului poate fi foarte diferită. De exemplu, există surse regenerabile: energie eoliană, solară și apă. Sunt prietenoase cu mediul și, prin urmare, le puteți folosi fără teama de a dăuna mediului.

energia apei

Această metodă a fost folosită de multe secole. Astăzi au fost construite un număr imens de baraje și rezervoare, în care apa este folosită pentru a genera energie electrică. Esența acestui mecanism este simplă: sub influența debitului râului, roțile turbinelor se rotesc, respectiv, energia apei este transformată în energie electrică.

Astăzi, există un număr mare de centrale hidroelectrice care transformă energia debitului de apă în energie electrică. Particularitatea acestei metode este că este regenerabilă, respectiv, astfel de modele au un cost scăzut. De aceea, în ciuda faptului că construcția hidrocentralelor durează destul de mult timp, iar procesul în sine este foarte costisitor, cu toate acestea, aceste instalații depășesc semnificativ industriile intensive în energie electrică.

Energia solară: modernă și promițătoare

Energia solară se obține cu ajutorul panourilor solare, dar tehnologiile moderne permit utilizarea unor noi metode pentru aceasta. Cel mai mare sistem din lume este construit în deșertul California. Oferă energie pentru 2.000 de case. Designul funcționează astfel: razele soarelui sunt reflectate de oglinzi, care sunt trimise la centrala cu apă. Fierbe și se transformă în abur, care transformă turbina. Acesta, la rândul său, este conectat la un generator electric. Vântul poate fi folosit și ca energie pe care ne-o dă Pământul. Vântul bate pânzele, întoarce morile de vânt. Și acum, cu ajutorul lui, puteți crea dispozitive care vor genera energie electrică. Prin rotirea palelor morii de vânt, antrenează arborele turbinei, care, la rândul său, este conectat la un generator electric.

Energia internă a Pământului

A apărut ca urmare a mai multor procese, dintre care principalele sunt acumularea și radioactivitatea. Potrivit oamenilor de știință, formarea Pământului și a masei sale a avut loc pe parcursul a câteva milioane de ani, iar acest lucru s-a întâmplat din cauza formării planetezimale. S-au lipit împreună, respectiv, masa Pământului a devenit din ce în ce mai mare. După ce planeta noastră a început să aibă o masă modernă, dar era încă lipsită de atmosferă, corpuri meteorice și de asteroizi au căzut pe ea fără piedici. Acest proces se numește doar acumulare și a dus la faptul că a fost eliberată o energie gravitațională semnificativă. Și cu cât corpurile mai mari au lovit planeta, cu atât cantitatea de energie conținută în intestinele Pământului a fost eliberată mai mare.

Această diferențiere gravitațională a dus la faptul că substanțele au început să se separe: substanțele grele pur și simplu s-au scufundat, în timp ce substanțele ușoare și volatile au plutit în sus. Diferențierea a afectat și eliberarea suplimentară de energie gravitațională.

Energie Atomică

Utilizarea energiei pământului poate avea loc în moduri diferite. De exemplu, cu ajutorul construcției de centrale nucleare, atunci când energia termică este eliberată din cauza dezintegrarii celor mai mici particule de materie atomică. Combustibilul principal este uraniul, care este conținut în scoarța terestră. Mulți cred că această metodă de obținere a energiei este cea mai promițătoare, dar utilizarea ei este asociată cu o serie de probleme. În primul rând, uraniul emite radiații care ucid toate organismele vii. În plus, dacă această substanță intră în sol sau atmosferă, atunci va avea loc un adevărat dezastru provocat de om. Ne confruntăm până astăzi cu consecințele triste ale accidentului de la centrala nucleară de la Cernobîl. Pericolul constă în faptul că deșeurile radioactive pot amenința toate viețuitoarele pentru o perioadă foarte, foarte lungă, de milenii.

Timp nou - idei noi

Desigur, oamenii nu se opresc aici și în fiecare an se fac tot mai multe încercări de a găsi noi modalități de a obține energie. Dacă energia căldurii pământului este obținută destul de simplu, atunci unele metode nu sunt atât de simple. De exemplu, ca sursă de energie, este destul de posibil să se utilizeze gazul biologic, care se obține în timpul descompunerii deșeurilor. Poate fi folosit pentru încălzirea caselor și încălzirea apei.

Din ce în ce mai mult, acestea sunt construite atunci când se instalează baraje și turbine peste gurile rezervoarelor, care sunt antrenate de fluxuri și reflux, respectiv, se obține energie electrică.

Arzând gunoiul, primim energie

O altă metodă care este deja folosită în Japonia este crearea de incineratoare. Astăzi sunt construite în Anglia, Italia, Danemarca, Germania, Franța, Țările de Jos și SUA, dar numai în Japonia aceste întreprinderi au început să fie folosite nu numai pentru scopul lor, ci și pentru generarea de energie electrică. La fabricile locale, 2/3 din tot gunoiul este arse, în timp ce fabricile sunt dotate cu turbine cu abur. În consecință, ei furnizează căldură și electricitate zonelor din apropiere. În același timp, din punct de vedere al costurilor, construirea unei astfel de întreprinderi este mult mai profitabilă decât construirea unei centrale termice.

Mai tentantă este perspectiva utilizării căldurii Pământului acolo unde sunt concentrați vulcanii. În acest caz, nu va fi necesar să forați Pământul prea adânc, deoarece deja la o adâncime de 300-500 de metri temperatura va fi de cel puțin două ori mai mare decât punctul de fierbere al apei.

Există și o astfel de modalitate de a genera energie electrică, deoarece Hidrogenul - cel mai simplu și mai ușor element chimic - poate fi considerat un combustibil ideal, deoarece este acolo unde există apă. Dacă ardeți hidrogen, puteți obține apă, care se descompune în oxigen și hidrogen. Flacăra de hidrogen în sine este inofensivă, adică nu va fi nici un rău pentru mediu. Particularitatea acestui element este că are o putere calorică ridicată.

Ce este în viitor?

Desigur, energia câmpului magnetic al Pământului sau cea care se obține la centralele nucleare nu poate satisface pe deplin toate nevoile omenirii, care cresc în fiecare an. Cu toate acestea, experții spun că nu există niciun motiv de îngrijorare, deoarece resursele de combustibil ale planetei sunt încă suficiente. Mai mult, sunt folosite tot mai multe surse noi, ecologice și regenerabile.

Problema poluării mediului rămâne și crește catastrofal de repede. Cantitatea de emisii nocive iese din scară, respectiv aerul pe care îl respirăm este nociv, apa are impurități periculoase, iar solul se epuizează treptat. De aceea, este atât de important să studiem în timp util un astfel de fenomen precum energia din intestinele Pământului pentru a căuta modalități de a reduce nevoia de combustibili fosili și de a folosi mai activ sursele de energie netradiționale.