Pre Rusko sa energia zemského tepla môže stať stálym a spoľahlivým zdrojom poskytovania lacnej a cenovo dostupnej elektriny a tepla pomocou nových vysokých, ekologických technológií na jeho ťažbu a dodávku spotrebiteľovi. To platí najmä v súčasnosti

Obmedzené zdroje fosílnych energetických surovín

Dopyt po organických energetických surovinách je vysoký v industrializovaných a rozvojové krajiny(USA, Japonsko, štáty zjednotenej Európy, Čína, India atď.). Zároveň sú ich vlastné zdroje uhľovodíkov v týchto krajinách buď nedostatočné, alebo rezervované a krajina, napríklad Spojené štáty americké, nakupuje energetické suroviny v zahraničí alebo rozvíja ložiská v iných krajinách.

V Rusku, jednej z energeticky najbohatších krajín, sú ekonomické potreby energie stále uspokojované možnosťami využívania prírodných zdrojov. Ťažba fosílnych uhľovodíkov z čriev je však veľmi rýchlo. Ak v rokoch 1940-1960. hlavnými regiónmi produkujúcimi ropu boli „Druhé Baku“ na Volge a Cis-Urale, potom od 70. rokov 20. storočia až do súčasnosti Západná Sibír. Ale aj tu dochádza k výraznému poklesu produkcie fosílnych uhľovodíkov. Éra „suchého“ cenomanského plynu sa končí. Bývalá etapa rozsiahleho rozvoja výroby zemný plyn sa skončilo. Jeho ťažba z takých obrovských ložísk ako Medvezhye, Urengoyskoye a Yamburgskoye predstavovala 84, 65 a 50%. Špecifická hmotnosť Zásoby ropy priaznivé pre rozvoj časom tiež klesajú.

V dôsledku aktívnej spotreby uhľovodíkových palív sa výrazne znížili zásoby ropy a zemného plynu na pevnine. Teraz sa sústreďujú ich hlavné rezervy kontinentálny šelf. A hoci surovinová základňa ropného a plynárenského priemyslu stále postačuje na ťažbu ropy a plynu v Rusku v r požadované objemy, v najbližšom období bude zabezpečovať všetko in viac v dôsledku vývoja ložísk so zložitými banskými a geologickými podmienkami. Zároveň budú rásť náklady na výrobu uhľovodíkov.

Väčšina neobnoviteľných zdrojov vyťažených z podložia sa využíva ako palivo pre elektrárne. V prvom rade ide o podiel, ktorý v štruktúre paliva predstavuje 64 %.

V Rusku sa 70 % elektriny vyrába v tepelných elektrárňach. Energetické podniky v krajine ročne spália asi 500 miliónov ton c.e. ton za účelom získania elektriny a tepla, pričom na výrobu tepla sa spotrebuje 3-4 krát viac uhľovodíkového paliva ako na výrobu elektriny.

Množstvo tepla získaného spaľovaním týchto objemov uhľovodíkových surovín sa rovná použitiu stoviek ton jadrového paliva – rozdiel je obrovský. Avšak jadrová energia vyžaduje zabezpečenie environmentálna bezpečnosť(aby sa zabránilo opakovaniu Černobyľu) a ochránili ho pred možnými teroristickými útokmi, ako aj bezpečným a nákladným vyraďovaním zastaraných a opotrebovaných jadrových blokov. Preukázané vyťažiteľné zásoby uránu vo svete sú asi 3 milióny 400 tisíc ton.Za celé predchádzajúce obdobie (do roku 2007) sa vyťažili asi 2 milióny ton.

OZE ako budúcnosť globálnej energetiky

Vychovaný v posledné desaťročia vo svete je záujem o alternatívne obnoviteľné zdroje energie (OZE) spôsobený nielen vyčerpávaním zásob uhľovodíkových palív, ale aj potrebou riešiť otázky životného prostredia. Objektívne faktory (zásoby fosílnych palív a uránu, ako aj zmeny v životné prostredie spojené s využívaním tradičnej požiarnej a jadrovej energie) a trendy rozvoja energetiky naznačujú, že prechod na nové metódy a formy výroby energie je nevyhnutný. Už v prvej polovici XXI storočia. dôjde k úplnému alebo takmer úplnému prechodu na netradičné zdroje energie.

Čím skôr sa v tomto smere podarí prelomiť, tým menej bolestné to bude pre celú spoločnosť a prínosnejšie pre krajinu, kde rozhodné kroky v naznačenom smere.

Svetová ekonomika už nastavila kurz prechodu na racionálnu kombináciu tradičných a nových zdrojov energie. Spotreba energie vo svete do roku 2000 predstavovala viac ako 18 miliárd ton ekvivalentu paliva. ton a spotreba energie sa do roku 2025 môže zvýšiť na 30 – 38 miliárd ton ekvivalentu paliva. ton, podľa prognózovaných údajov je do roku 2050 možná spotreba na úrovni 60 miliárd ton ekvivalentu paliva. t.. Charakteristickým trendom vo vývoji svetovej ekonomiky v sledovanom období je systematický pokles spotreby fosílnych palív a tomu zodpovedajúci nárast využívania netradičných energetické zdroje. Tepelná energia Zeme medzi nimi zaujíma jedno z prvých miest.

V súčasnosti Ministerstvo energetiky Ruskej federácie prijalo program rozvoja netradičná energia vrátane 30 veľkých projektov využitie inštalácií tepelných čerpadiel (HPU), ktorých princíp činnosti je založený na spotrebe nízkopotenciálnej tepelnej energie Zeme.

Nízkopotenciálna energia zemského tepla a tepelných čerpadiel

Zdroje energie nízkej kvality zemské teplo je slnečné žiarenie a tepelné žiarenie vyhriatych útrob našej planéty. V súčasnosti je využívanie takejto energie jednou z najdynamickejšie sa rozvíjajúcich oblastí energetiky založenej na obnoviteľných zdrojoch energie.

Teplo zeme sa dá využiť v rôzne druhy budovy a stavby na vykurovanie, zásobovanie teplou vodou, klimatizáciu (chladenie), ako aj na vykurovacie trasy v zimný čas ročník, prevencia námrazy, vyhrievanie ihrísk na vonkajších štadiónoch a pod. V anglickom jazyku technickú literatúru systémy, ktoré využívajú zemské teplo vo vykurovacích a klimatizačných systémoch, sa označujú ako GHP – „geotermálne tepelné čerpadlá“ (geotermálne tepelné čerpadlá). Klimatické charakteristiky krajín strednej a Severná Európa, ktoré sú spolu s USA a Kanadou hlavnými oblasťami využitia nízkokvalitného tepla Zeme, to určujú najmä na vykurovacie účely; chladenie vzduchom aj v letné obdobie sa vyžaduje pomerne zriedka. Preto na rozdiel od USA tepelné čerpadlá v európske krajiny pracovať hlavne v režime vykurovania. V USA sa častejšie používajú v systémoch ohrevu vzduchu v kombinácii s ventiláciou, ktorá umožňuje ohrev aj chladenie vonkajšieho vzduchu. V európskych krajinách sa tepelné čerpadlá zvyčajne používajú v systémoch ohrevu vody. Keďže ich účinnosť stúpa so znižovaním teplotného rozdielu medzi výparníkom a kondenzátorom, na vykurovanie budov sa často používajú podlahové vykurovacie systémy, v ktorých cirkuluje chladivo s relatívne nízkou teplotou (35–40 °C).

Typy systémov na využitie nízkopotenciálnej energie zemského tepla

Vo všeobecnosti možno rozlíšiť dva typy systémov na využitie nízkopotenciálnej energie zemského tepla:

- otvorené systémy: ako zdroj nekvalitnej tepelnej energie sa využíva podzemná voda, ktorá je dodávaná priamo do tepelných čerpadiel;

- uzavreté systémy: výmenníky tepla sú umiestnené v pôdnom masíve; keď cez ne cirkuluje chladivo s teplotou nižšou ako zem, tepelná energia sa „odoberá“ zo zeme a prenáša sa do výparníka tepelného čerpadla (alebo pri použití chladiva s vyššou teplotou voči zemi sa ochladzuje ).

Nevýhody otvorených systémov spočívajú v tom, že studne vyžadujú údržbu. Navyše použitie takýchto systémov nie je možné vo všetkých oblastiach. Hlavné požiadavky na pôdu a podzemnú vodu sú nasledovné:

- dostatočná vodná priepustnosť pôdy umožňujúca doplnenie zásob vody;

– dobrá chémia podzemnej vody (napr. nízky obsah železa), aby sa predišlo problémom s vodným kameňom v potrubí a koróziou.

Uzavreté systémy na využitie nízkopotenciálnej energie zemského tepla

Uzavreté systémy sú horizontálne a vertikálne (obrázok 1).

Ryža. 1. Schéma inštalácie geotermálneho tepelného čerpadla s: a - horizontálnou

a b - vertikálne zemné výmenníky tepla.

Horizontálny zemný výmenník tepla

V krajinách západnej a strednej Európe horizontálne zemné výmenníky tepla sú zvyčajne samostatné potrubia uložené pomerne tesne a navzájom spojené sériovo alebo paralelne (obr. 2).

Ryža. 2. Horizontálne zemné výmenníky tepla s: a - sekvenčnými a

b - paralelné pripojenie.

Aby sa ušetrila oblasť miesta, kde sa teplo odvádza, boli vyvinuté vylepšené typy výmenníkov tepla, napríklad výmenníky tepla vo forme špirály (obr. 3), umiestnené horizontálne alebo vertikálne. Táto forma výmenníkov tepla je bežná v USA.

2. Tepelný režim Zeme

Zem je chladné vesmírne teleso. Povrchová teplota závisí najmä od tepla dodávaného zvonku. 95% tepla vrchnej vrstvy Zeme je externé (slnečné) teplo a len 5 % tepla interné , ktorý pochádza z útrob Zeme a zahŕňa viacero zdrojov energie. V útrobách Zeme sa teplota zvyšuje s hĺbkou od 1300 o C (v hornom plášti) po 3700 o C (v strede jadra).

vonkajšie teplo. Teplo prichádza na povrch Zeme najmä zo Slnka. Každý štvorcový centimeter povrchu dostane asi 2 kalórie tepla do jednej minúty. Táto hodnota sa nazýva slnečná konštanta a definuje Celkom teplo prichádzajúce na Zem zo slnka. Za rok to predstavuje 2,26 10 21 kalórií. Hĺbka prieniku slnečného tepla do útrob Zeme závisí najmä od množstva tepla, ktoré dopadá na jednotku plochy, a od tepelnej vodivosti. skaly. Maximálna hĺbka, do ktorej preniká vonkajšie teplo, je 200 m v oceánoch a asi 40 m na súši.

vnútorné teplo. S hĺbkou dochádza k zvýšeniu teploty, ktorá sa na rôznych územiach vyskytuje veľmi nerovnomerne. Zvýšenie teploty sa riadi adiabatickým zákonom a závisí od stlačenia látky pod tlakom, keď výmena tepla s okolím nie je možná.

Hlavné zdroje tepla vo vnútri Zeme:

Teplo uvoľnené pri rádioaktívnom rozpade prvkov.

Zvyškové teplo, ktoré zostalo pri formovaní Zeme.

Gravitačné teplo uvoľnené pri stláčaní Zeme a rozložení hustoty hmoty.

Teplo generované chemickými reakciami prebiehajúcimi v hlbinách zemskej kôry.

Teplo uvoľnené slapovým trením Zeme.

Existujú 3 teplotné zóny:

ja- zóna s premenlivou teplotou . Zmena teploty je určená klímou oblasti. Denné výkyvy prakticky vymiznú v hĺbke asi 1,5 m a ročné výkyvy v hĺbkach 20 ... 30 m Ia - mraziaca zóna.

II - zóna konštantnej teploty nachádza sa v hĺbkach 15…40 m, v závislosti od regiónu.

III - horúcu zónu .

Teplotný režim hornín v útrobách zemskej kôry sa zvyčajne vyjadruje geotermálnym gradientom a geotermálnym krokom.

Množstvo nárastu teploty na každých 100 m hĺbky sa nazýva geotermálny gradient. V Afrike na poli Witwatersrand je 1,5 °C, v Japonsku (Echigo) - 2,9 °C, v r. Južná Austrália- 10,9 °С, v Kazachstane (Samarinda) - 6,3 °С, o hod. polostrov Kola- 0,65 °С.

Ryža. 3. Teplotné zóny v zemská kôra: I - zóna s premenlivou teplotou, Iа - zóna mrazu; II - zóna konštantných teplôt; III - zóna zvýšenia teploty.

Hĺbka, v ktorej teplota stúpne o 1 stupeň, sa nazýva geotermálny krok.Číselné hodnoty geotermálneho kroku nie sú konštantné nielen v rôznych zemepisných šírkach, ale ani v rôznych hĺbkach toho istého bodu v regióne. Hodnota geotermálneho kroku sa pohybuje od 1,5 do 250 m V Archangeľsku je to 10 m, v Moskve - 38,4 m av Pyatigorsku - 1,5 m.Teoreticky je priemerná hodnota tohto kroku 33 m.

Vo studni navŕtanej v Moskve do hĺbky 1630 m bola teplota dna 41 °C a v bani navŕtanej v Donbase do hĺbky 1545 m bola teplota 56,3 °C. Najvyššia teplota bola zaznamenaná v USA vo vrte s hĺbkou 7136 m, kde je rovných 224 °C. Nárast teploty s hĺbkou treba brať do úvahy pri navrhovaní hlbokých konštrukcií.Podľa výpočtov by v hĺbke 400 km mala teplota dosahovať 1400...1700 °C. Najvyššie teploty (okolo 5000 °C) boli dosiahnuté pre zemské jadro.

Pojem „geotermálna energia“ pochádza z Grécke slovo pozemné (geo) a termálne (termálne). V skutočnosti, geotermálna energia pochádza zo samotnej Zeme. Teplo zo zemského jadra, ktorého priemerná teplota je 3600 stupňov Celzia, je vyžarované smerom k povrchu planéty.

Vyhrievacie pramene a gejzíry v podzemí v hĺbkach niekoľkých kilometrov je možné realizovať pomocou špeciálnych vrtov, cez ktoré horúca voda (alebo para z nej) vyteká na povrch, kde sa dá využiť priamo ako teplo alebo nepriamo na výrobu elektriny zapnutím rotujúcich turbín. .

Keďže voda pod zemským povrchom sa neustále dopĺňa a jadro Zeme bude naďalej relatívne generovať teplo ľudský život v konečnom dôsledku geotermálna energia čisté a obnoviteľné.

Metódy zberu energetických zdrojov Zeme

Dnes existujú tri hlavné spôsoby získavania geotermálnej energie: suchá para, horúca voda a binárny cyklus. Proces suchej pary priamo poháňa turbínové pohony generátorov energie. Horúca voda vstupuje zdola nahor, potom sa strieka do nádrže, aby vytvorila paru na pohon turbín. Tieto dve metódy sú najbežnejšie, generujú stovky megawattov elektriny v USA, na Islande, v Európe, Rusku a ďalších krajinách. Ale umiestnenie je obmedzené, pretože tieto rastliny fungujú iba v tektonických oblastiach, kde je ľahší prístup k ohriatej vode.

Pomocou technológie binárneho cyklu je teplá (nie nevyhnutne horúca) voda extrahovaná na povrch a kombinovaná s butánom alebo pentánom, ktoré nízka teplota vriaci. Táto kvapalina sa čerpá cez výmenník tepla, kde sa vyparuje a vedie cez turbínu a potom sa recirkuluje späť do systému. Technológia binárneho cyklu poskytuje desiatky megawattov elektriny v USA: Kalifornia, Nevada a Havajské ostrovy.

Princíp získavania energie

Nevýhody získavania geotermálnej energie

Na úrovni služieb je výstavba a prevádzka geotermálnych elektrární nákladná. Nájdenie vhodného miesta si vyžaduje nákladný prieskum vrtov bez záruky zasiahnutia produktívneho podzemia horúce miesto. Analytici však očakávajú, že sa táto kapacita v priebehu nasledujúcich šiestich rokov takmer zdvojnásobí.

Okrem toho sa oblasti s vysokou teplotou podzemného zdroja nachádzajú v oblastiach s aktívnymi geologickými a chemickými sopkami. Tieto „horúce miesta“ sa vytvorili na hraniciach tektonické dosky na miestach, kde je kôra dostatočne tenká. Tichomoria, často označovaný ako ohnivý kruh pre mnohé sopky, kde je veľa hotspotov, vrátane tých na Aljaške, Kalifornii a Oregone. Nevada pokrýva stovky hotspotov najviac severnej časti USA.

Existujú aj iné seizmicky aktívne oblasti. Zemetrasenia a pohyb magmy umožňujú cirkuláciu vody. Na niektorých miestach voda vystupuje na povrch a vznikajú prírodné horúce pramene a gejzíry, ako napríklad na Kamčatke. Voda v gejzíroch Kamčatky dosahuje 95°C.

Jeden z problémov otvorený systém gejzírov je uvoľňovanie niektorých látok znečisťujúcich ovzdušie. Sírovodík – toxický plyn s veľmi rozpoznateľným zápachom „zhnitého vajca“ – nie veľký počet arzén a minerály uvoľnené parou. Soľ môže tiež predstavovať environmentálny problém.

V pobrežných geotermálnych elektrárňach sa v potrubiach hromadí značné množstvo rušivej soli. AT uzavreté systémy nevznikajú žiadne emisie a všetka kvapalina vynesená na povrch sa vracia späť.

Ekonomický potenciál energetického zdroja

seizmicky aktívne body niesu jediné miesta kde môžete nájsť geotermálnu energiu. V hĺbkach od 4 metrov do niekoľkých kilometrov pod povrchom prakticky kdekoľvek na zemi je stály prísun využiteľného tepla na účely priameho vykurovania. Dokonca aj pozemok vo vašom vlastnom dvore alebo vo vnútri miestna škola má ekonomický potenciál vo forme tepla na uvoľnenie do domu alebo iných budov.

Okrem toho existuje veľké množstvo tepelná energia v suchých skalných útvaroch veľmi hlboko pod povrchom (4 - 10 km).

Použitie Nová technológia by mohla rozšíriť geotermálne systémy, kde ľudia môžu využívať toto teplo na výrobu elektriny v oveľa väčšom rozsahu ako konvenčné technológie. Prvé demonštračné projekty tohto princípu výroby elektriny sa v Spojených štátoch a Austrálii ukázali už v roku 2013.

Ak sa podarí realizovať plný ekonomický potenciál geotermálnych zdrojov, budú predstavovať obrovský zdroj elektriny pre výrobné kapacity. Vedci predpokladajú, že konvenčné geotermálne zdroje majú potenciál 38 000 MW, čo dokáže vyrobiť 380 miliónov MW elektriny ročne.

Horúce suché horniny sa vyskytujú v hĺbkach 5 až 8 km všade pod zemou a v menších hĺbkach určité miesta. Prístup k týmto zdrojom zahŕňa zavedenie studenej vody cirkulujúcej cez horúce horniny a odstránenie ohriatej vody. V súčasnosti neexistuje žiadna komerčná aplikácia tejto technológie. Existujúce technológie zatiaľ neumožňujú získavanie tepelnej energie priamo z magmy, veľmi hlboko, ale toto je najsilnejší zdroj geotermálnej energie.

Vďaka kombinácii energetických zdrojov a ich konzistencie môže geotermálna energia zohrávať nenahraditeľnú úlohu ako čistejší a udržateľnejší energetický systém.

Stavby geotermálnych elektrární

geotermálnej energie je čisté a trvalé teplo zo Zeme. Skvelé zdroje sú v dosahu niekoľkých kilometrov pod zemským povrchom a ešte hlbšie, až vysoká teplota roztavená hornina nazývaná magma. Ale ako je opísané vyššie, ľudia ešte nedosiahli magmu.

Tri návrhy geotermálnych elektrární

Technológia aplikácie je určená zdrojom. Ak voda pochádza zo studne ako para, môže sa použiť priamo. Ak je horúca voda dostatočne vysoká, musí prejsť cez výmenník tepla.

Prvý vrt na výrobu elektriny bol vyvŕtaný pred rokom 1924. Viac hlboké studne boli vŕtané v 50. rokoch 20. storočia, ale skutočný vývoj sa odohráva v 70. a 80. rokoch 20. storočia.

Priame využitie geotermálneho tepla

geotermálne pramene možno použiť aj priamo na vykurovacie účely. Horúca voda sa používa na vykurovanie budov, pestovanie rastlín v skleníkoch, sušenie rýb a plodín, zlepšenie produkcie oleja, pomoc pri priemyselných procesoch, ako sú pasterizátory mlieka, a ohrievanie vody na rybích farmách. V USA, Klamath Falls, Oregon a Boise, Idaho, využívajú geotermálnu vodu na vykurovanie domov a budov už viac ako storočie. Na východné pobrežie, mesto Warm Springs vo Virgínii získava teplo priamo z pramenitej vody pomocou tepelných zdrojov v jednom z miestnych letovísk.

Na Islande je prakticky každá budova v krajine vykurovaná horúcou pramenitou vodou. V skutočnosti Island získava viac ako 50 percent svojej primárnej energie z geotermálnych zdrojov. Napríklad v Reykjavíku (118 000 obyvateľov) sa horúca voda prepravuje 25 kilometrov po dopravníku a obyvatelia ju využívajú na vykurovanie a prírodné potreby.

Nový Zéland, získava 10 % elektriny dodatočne. je nedostatočne rozvinutá, napriek prítomnosti termálnych vôd.

Táto energia patrí medzi alternatívne zdroje. V súčasnosti sa čoraz častejšie spomínajú možnosti získavania zdrojov, ktoré nám planéta dáva. Dá sa povedať, že žijeme v ére módy obnoviteľnej energie. V tejto oblasti vzniká množstvo technických riešení, plánov, teórií.

Je hlboko v útrobách zeme a má vlastnosti obnovy, inými slovami, je nekonečná. Klasické zdroje podľa vedcov začínajú dochádzať, dôjde ropa, uhlie, plyn.

Geotermálna elektráreň Nesjavellir, Island

Preto sa možno postupne pripraviť na prijatie nových alternatívnych spôsobov výroby energie. Pod zemskou kôrou je silné jadro. Jeho teplota sa pohybuje od 3000 do 6000 stupňov. sťahovanie litosférických platní demonštruje to ohromná sila. Prejavuje sa vo forme sopečného šľahnutia magmy. Deje sa to v hĺbke rádioaktívny rozpad ktoré niekedy spôsobujú takéto prírodné katastrofy.

Magma zvyčajne ohrieva povrch bez toho, aby ho prekročila. Takto sa získavajú gejzíry alebo teplé bazény s vodou. Tak možno použiť fyzikálnych procesov v správne účely pre ľudstvo.

Druhy zdrojov geotermálnej energie

Zvyčajne sa delí na dva typy: hydrotermálnu a petrotermálnu energiu. Prvý je tvorený teplé pramene, a druhým typom je teplotný rozdiel na povrchu a v hĺbke zeme. Vlastnými slovami povedané, hydrotermálny prameň je tvorený parou a horúcou vodou, zatiaľ čo petrotermálny prameň je ukrytý hlboko pod zemou.

Mapa potenciálu rozvoja geotermálnej energie vo svete

Pre petrotermálnu energiu je potrebné vyvŕtať dve studne, jednu naplniť vodou, potom dôjde k prudkému stúpaniu, ktoré vypláva na povrch. Existujú tri triedy geotermálnych oblastí:

• Geotermálna - nachádza sa v blízkosti kontinentálnych dosiek. Teplotný gradient nad 80C/km. Ako príklad možno uviesť taliansku obec Larderello. Je tam elektráreň
• Polotepelná - teplota 40 - 80 C / km. Ide o prírodné vodonosné vrstvy pozostávajúce z drvených hornín. Na niektorých miestach vo Francúzsku sú budovy vykurované týmto spôsobom.
• Normálne - stúpanie menej ako 40 C/km. Zastúpenie takýchto oblastí je najčastejšie

Sú výborným zdrojom na konzumáciu. Sú v skale, v určitej hĺbke. Pozrime sa bližšie na klasifikáciu:

• Epitermálna - teplota od 50 do 90 s
• Mezotermálne - 100 - 120 s
• Hypotermálna - viac ako 200 s

Tieto druhy sa skladajú z chemické zloženie. V závislosti od toho môže byť voda použitá na rôzne účely. Napríklad pri výrobe elektriny, zásobovaní teplom (tepelné trasy), surovinovej základni.

Video: Geotermálna energia

Proces dodávky tepla

Teplota vody je 50 - 60 stupňov, čo je optimálne na vykurovanie a zásobovanie teplou obytnou oblasťou. Potreba vykurovacích systémov závisí od geografická poloha a klimatické podmienky. A ľudia neustále potrebujú dodávky teplej vody. Pre tento proces sa budujú GTS (geotermálne termálne stanice).

Ak pre klasickej výroby tepelnú energiu využíva kotolňa, ktorá spotrebúva pevné resp plynové palivo, potom je pri tejto výrobe použitý gejzírový zdroj. Technický proces veľmi jednoduché, rovnaké komunikácie, tepelné vedenia a zariadenia. Stačí vyvŕtať studňu, vyčistiť ju od plynov, potom ju poslať do kotolne s čerpadlami, kde sa bude udržiavať teplotný harmonogram, a potom vstúpi do vykurovacieho potrubia.

Hlavným rozdielom je, že nie je potrebné používať palivový kotol. To výrazne znižuje náklady na tepelnú energiu. V zime odberatelia dostávajú teplo a teplú vodu av lete iba teplú vodu.

Vytváranie energie

Horúce pramene, gejzíry sú hlavnými komponentmi pri výrobe elektriny. Na tento účel sa používa niekoľko schém, budujú sa špeciálne elektrárne. Zariadenie GTS:

• zásobník TÚV
• Pumpa
• Odlučovač plynu
• Odlučovač pary
• generátorová turbína
• Kondenzátor
• prečerpávač
• Nádrž - chladič

Ako vidíte, hlavným prvkom okruhu je parný konvertor. To umožňuje získať vyčistenú paru, pretože obsahuje kyseliny, ktoré ničia zariadenie turbíny. V technologickom cykle je možné použiť zmiešanú schému, to znamená, že do procesu je zapojená voda a para. Kvapalina prechádza celým stupňom čistenia od plynov, ako aj pary.

Obvod s binárnym zdrojom

Pracovnou zložkou je kvapalina s nízkou teplotou varu. Termálna voda podieľa sa aj na výrobe elektriny a slúži ako druhotná surovina.

S jeho pomocou sa vytvára nízkovriaca zdrojová para. GTS s takýmto cyklom práce môžu byť plne automatizované a nevyžadujú prítomnosť personálu údržby. Výkonnejšie stanice používajú dvojokruhovú schému. Tento typ elektrárne umožňuje dosiahnuť výkon 10 MW. Štruktúra dvojitého okruhu:

• parný generátor
• Turbína
• Kondenzátor
• Vyhadzovač
• Napájacie čerpadlo
• Ekonomizér
• Výparník

Praktické využitie

Obrovské zásoby zdrojov sú mnohonásobne väčšie ako ročná spotreba energie. Ale len malý zlomok používa ľudstvo. Výstavba staníc sa datuje od roku 1916. V Taliansku vznikol prvý GeoTPP s výkonom 7,5 MW. Priemysel sa aktívne rozvíja v krajinách ako: USA, Island, Japonsko, Filipíny, Taliansko.

Prebieha aktívny prieskum potenciálnych lokalít a pohodlnejšie metódy ťažby. Výrobná kapacita z roka na rok rastie. Ak vezmeme do úvahy ekonomický ukazovateľ, potom sa náklady na takéto odvetvie rovnajú tepelným elektrárňam spaľujúcim uhlie. Island takmer úplne pokrýva komunálny a bytový fond zdrojom GT. 80% domácností používa horúca voda zo studní. Odborníci z USA tvrdia, že pri správnom vývoji dokážu GeoTPP vyprodukovať 30-krát viac, ako je ročná spotreba. Ak hovoríme o potenciáli, tak 39 krajín sveta sa bude vedieť plne zabezpečiť elektrinou, ak budú využívať útroby zeme na 100 percent.

S rozvojom a formovaním spoločnosti začalo ľudstvo hľadať stále modernejšie a zároveň hospodárnejšie spôsoby získavania energie. Na to sa dnes stavajú rôzne stanice, no zároveň sa hojne využíva energia obsiahnutá v útrobách zeme. Aká je? Skúsme na to prísť.

geotermálnej energie

Už z názvu je jasné, že predstavuje teplo zemského vnútra. Pod zemskou kôrou sa nachádza vrstva magmy, čo je ohnivo-kvapalná silikátová tavenina. Podľa výskumných údajov je energetický potenciál tohto tepla oveľa vyšší ako energia svetových zásob zemného plynu, ako aj ropy. Magma vychádza na povrch – láva. A najaktívnejší pozorované v tých vrstvách zeme, na ktorých sa nachádzajú hranice tektonických platní, ako aj tam, kde sa zemská kôra vyznačuje tenkosťou. Geotermálna energia zeme sa získava takto: láva a vodné zdroje Planéty sa zrazia, čo spôsobí dramatické zahriatie vody. To vedie k erupcii gejzíru, vzniku takzvaných horúcich jazier a spodných prúdov. Teda práve tie prírodné javy, ktorých vlastnosti sa aktívne využívajú ako energie.

Umelé geotermálne zdroje

Energiu obsiahnutú v útrobách zeme treba využívať rozumne. Existuje napríklad myšlienka vytvoriť podzemné kotly. K tomu je potrebné vyvŕtať dve studne dostatočnej hĺbky, ktoré budú v spodnej časti spojené. To znamená, že sa ukazuje, že takmer v každom rohu krajiny môžete získať geotermálnu energiu. priemyselným spôsobom: cez jednu jamku sa vstrekne studená voda do zásobníka a cez druhý sa odoberá horúca voda alebo para. umelé zdroje teplo bude ziskové a racionálne, ak bude výsledné teplo dávať viac energie. Para sa môže posielať do turbínových generátorov, ktoré budú vyrábať elektrinu.

Samozrejme, odobraté teplo je len zlomkom toho, čo je v ňom k dispozícii všeobecné rezervy. Malo by sa však pamätať na to, že hlboké teplo sa bude neustále dopĺňať v dôsledku procesov stláčania hornín, stratifikácie čriev. Zemská kôra podľa odborníkov akumuluje teplo, ktorého celkové množstvo je 5000-krát väčšie kalorická hodnota všetky fosílne zdroje zeme ako celku. Ukazuje sa, že prevádzková doba takýchto umelo vytvorených geotermálnych staníc môže byť neobmedzená.

Funkcie zdroja

Zdroje, ktoré umožňujú získavať geotermálnu energiu, sa takmer nedajú plne využiť. Existujú vo viac ako 60 krajinách sveta, pričom najväčší počet pozemských sopiek je na území tichomorského sopečného ohnivého kruhu. Ale v praxi sa ukazuje, že geotermálne zdroje v rôznych regiónoch svety sú úplne odlišné svojimi vlastnosťami, a to priemernou teplotou, mineralizáciou, zloženie plynu, kyslosť a pod.

Gejzíry sú zdroje energie na Zemi, ktorých črtou je, že sú určité intervaly chrliť vriacu vodu. Po erupcii sa bazén zbaví vody, na jeho dne je vidieť kanál, ktorý siaha hlboko do zeme. Gejzíry ako zdroje energie sa využívajú v regiónoch ako Kamčatka, Island, Nový Zéland a Severná Amerika a jednotlivé gejzíry sa nachádzajú aj v niektorých iných oblastiach.

Odkiaľ pochádza energia?

Celkom blízko zemského povrchu sa nachádza neochladená magma. Uvoľňujú sa z nej plyny a pary, ktoré stúpajú a prechádzajú cez trhliny. Miešanie s podzemnej vody, spôsobujú ich zahrievanie, samy sa menia na horúcu vodu, v ktorej je rozpustených veľa látok. Takáto voda sa vypúšťa na povrch zeme vo forme rôznych geotermálnych zdrojov: horúcich prameňov, minerálnych prameňov, gejzírov atď. Podľa vedcov sú horúce útroby zeme jaskyne alebo komory spojené chodbami, trhlinami a kanálmi. Sú len naplnené podzemnou vodou a veľmi blízko nich sú magmatické komory. Týmto prirodzeným spôsobom vzniká tepelná energia zeme.

Elektrické pole Zeme

V prírode je aj iná alternatívny zdroj energie, ktorá je obnoviteľná, šetrná k životnému prostrediu, ľahko sa používa. Pravda, tento prameň bol zatiaľ len študovaný a v praxi neaplikovaný. takze potenciálna energia Zem leží v jej elektrickom poli. Energiu môžete získať týmto spôsobom na základe štúdia základných zákonov elektrostatiky a vlastností elektrické pole Zem. V skutočnosti je naša planéta z elektrického hľadiska guľový kondenzátor nabitý až na 300 000 voltov. Jeho vnútorná sféra má záporný náboj a vonkajšia - ionosféra - je pozitívna. je izolant. Cez ňu neustále prúdi iónové a konvekčné prúdy, ktoré dosahujú sily mnoho tisíc ampérov. Potenciálny rozdiel medzi doskami sa však v tomto prípade neznižuje.

To naznačuje, že v prírode existuje generátor, ktorého úlohou je neustále dopĺňať únik nábojov z dosiek kondenzátora. Magnetické pole Zeme funguje ako taký generátor, ktorý rotuje spolu s našou planétou v prúde slnečný vietor. Energiu magnetického poľa Zeme je možné získať práve pripojením spotrebiča energie k tomuto generátoru. Aby ste to dosiahli, musíte nainštalovať spoľahlivé uzemnenie.

Obnoviteľné zdroje

Keďže populácia našej planéty neustále rastie, potrebujeme čoraz viac energie na zabezpečenie obyvateľstva. Energia obsiahnutá v útrobách zeme môže byť veľmi odlišná. Ide napríklad o obnoviteľné zdroje: veternú, slnečnú a vodnú energiu. Sú šetrné k životnému prostrediu, a preto ich môžete používať bez obáv z poškodenia životného prostredia.

vodnej energie

Táto metóda sa používa už mnoho storočí. Dnes je vybudovaných obrovské množstvo priehrad a nádrží, v ktorých sa voda využíva na výrobu elektrickej energie. Podstata tohto mechanizmu je jednoduchá: pod vplyvom toku rieky sa kolesá turbín otáčajú, respektíve sa energia vody premieňa na elektrickú energiu.

Dnes existuje veľké množstvo vodných elektrární, ktoré premieňajú energiu prúdu vody na elektrickú energiu. Zvláštnosťou tejto metódy je, že je obnoviteľná, respektíve, takéto návrhy majú nízke náklady. Preto aj napriek tomu, že výstavba vodných elektrární trvá pomerne dlho a samotný proces je veľmi nákladný, tieto zariadenia výrazne prekonávajú energeticky náročné odvetvia.

Solárna energia: moderná a perspektívna

Slnečná energia sa získava pomocou solárne panely, ale moderné technológie umožňujú na to použiť nové metódy. Najväčší systém na svete je vybudovaný v kalifornskej púšti. Plne zabezpečuje energiu pre 2000 domácností. Dizajn funguje nasledovne: slnečné lúče sa odrážajú od zrkadiel, ktoré sú posielané do centrálneho kotla s vodou. Vrie a mení sa na paru, ktorá roztáča turbínu. Ten je zase pripojený k elektrickému generátoru. Vietor sa dá využiť aj ako energia, ktorú nám dáva Zem. Vietor fúka do plachiet, otáča veterné mlyny. A teraz s jeho pomocou môžete vytvárať zariadenia, ktoré budú generovať elektrická energia. Otáčaním lopatiek veterného mlyna poháňa hriadeľ turbíny, ktorý je zase spojený s elektrickým generátorom.

Vnútorná energia Zeme

Objavil sa v dôsledku niekoľkých procesov, z ktorých hlavné sú narastanie a rádioaktivita. Podľa vedcov vznik Zeme a jej hmoty prebiehal niekoľko miliónov rokov a stalo sa tak vďaka vzniku planetezimál. Držali sa spolu, respektíve hmota Zeme bola čoraz väčšia. Potom, čo naša planéta začala mať modernú hmotnosť, no stále bez atmosféry, na ňu bez prekážok dopadali telesá meteorov a asteroidov. Tento proces sa nazýva len narastanie a viedlo k tomu, že značné množstvo gravitačnej energie. A väčšie telesá zasiahli planétu, viac uvoľnil energiu obsiahnutú v útrobách Zeme.

Táto gravitačná diferenciácia viedla k tomu, že sa látky začali oddeľovať: ťažké látky jednoducho klesali, zatiaľ čo ľahké a prchavé látky sa vznášali nahor. Diferenciácia ovplyvnila aj dodatočné uvoľnenie gravitačnej energie.

Atómová energia

Využívanie zemskej energie môže prebiehať rôznymi spôsobmi. Napríklad stavaním jadrové elektrárne keď sa v dôsledku rozpadu uvoľňuje tepelná energia najmenšie častice hmota atómov. Hlavným palivom je urán, ktorý je obsiahnutý v zemskej kôre. Mnohí veria, že tento spôsob získavania energie je najsľubnejší, no jeho používanie je spojené s množstvom problémov. Po prvé, urán vyžaruje žiarenie, ktoré zabíja všetky živé organizmy. Okrem toho, ak táto látka vstúpi do pôdy alebo atmosféry, bude existovať skutočná technologická katastrofa. Smutné následky nehody na Černobyľská jadrová elektráreň zažívame dodnes. Nebezpečenstvo spočíva v tom, že rádioaktívny odpad môže veľmi, veľmi ohroziť všetko živé dlho po tisícročia.

Nový čas – nové nápady

Samozrejme, ľudia sa tam nezastavia a každý rok sa objavuje stále viac a viac pokusov nájsť nové spôsoby, ako získať energiu. Ak sa energia zemského tepla získa celkom jednoducho, potom niektoré metódy nie sú také jednoduché. Napríklad ako zdroj energie je celkom možné použiť biologický plyn, ktorý sa získava pri rozklade odpadu. Môže byť použitý na vykurovanie rodinných domov a ohrev vody.

Čoraz častejšie sa stavajú, keď sa priehrady a turbíny inštalujú cez ústie nádrží, ktoré sú poháňané prílivmi a odlivmi, respektíve sa získava elektrina.

Spálením odpadu získavame energiu

Ďalšou metódou, ktorá sa už v Japonsku používa, je tvorba spaľovne odpadu. Dnes sú postavené v Anglicku, Taliansku, Dánsku, Nemecku, Francúzsku, Holandsku a USA, ale iba v Japonsku sa tieto podniky začali používať nielen na zamýšľaný účel, ale aj na výrobu elektriny. V miestnych továrňach sa spália 2/3 všetkého odpadu, pričom továrne sú vybavené parnými turbínami. V súlade s tým dodávajú teplo a elektrinu do blízkych oblastí. Zároveň z hľadiska nákladov je vybudovanie takéhoto podniku oveľa výnosnejšie ako výstavba tepelnej elektrárne.

Lákavejšia je perspektíva využitia zemského tepla tam, kde sa sústreďujú sopky. V tomto prípade nebude potrebné vŕtať Zem príliš hlboko, pretože už v hĺbke 300 - 500 metrov bude teplota najmenej dvakrát vyššia ako bod varu vody.

Existuje aj taký spôsob výroby elektriny, ako je vodík - najjednoduchší a najjednoduchší chemický prvok- možno považovať za ideálne palivo, pretože je tam, kde je voda. Ak spálite vodík, môžete získať vodu, ktorá sa rozkladá na kyslík a vodík. Samotný vodíkový plameň je neškodný, to znamená, že nepoškodí životné prostredie. Zvláštnosťou tohto prvku je, že má vysokú výhrevnosť.

Čo je v budúcnosti?

Samozrejme energiu magnetické pole Pozemok alebo ten, ktorý je prijatý na jadrové elektrárne, nedokáže plne uspokojiť všetky potreby ľudstva, ktoré každým rokom narastajú. Odborníci však tvrdia, že nie je dôvod na obavy, pretože palivové zdroje planéta je dosť. Navyše sa používa stále viac nových zdrojov, ktoré sú šetrné k životnému prostrediu a obnoviteľné.

Problém znečistenia životného prostredia pretrváva a narastá katastrofálne rýchlo. Množstvo škodlivých emisií klesá, respektíve vzduch, ktorý dýchame, je škodlivý, voda obsahuje nebezpečné nečistoty a pôda sa postupne vyčerpáva. Preto je také dôležité včas študovať taký fenomén, akým je energia v útrobách Zeme, aby sme hľadali spôsoby, ako znížiť potrebu fosílnych palív a aktívnejšie využívať netradičné zdroje energie.