XIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2021

Геотермальная энергетика

Ограниченность природных ресурсов, экологические проблемы вызванные строительством атомных и гидроэлектростанций заставляют человека задуматься об активном использовании новых, альтернативных источников энергии, среди которых геотермальная энергия занимает значительное место.

Ее название переводится как «тепло Земли». Для строительства ГеоЭС идеально подходят регионы, где наблюдается высокая и устойчивая сейсмическая активность, где природное тепло расположено на относительно небольшой глубине.

В таких районах территории изобилуют горячими источниками, вода которых прогревается до высокой температуры, благодаря активности вулкана, здесь можно встретить большое количество гейзеров. Но и в регионах, где отсутствует сейсмическая активность, возможно использование новых видов энергии.

В земной коре есть пласты, температура которых достигает 100 градусов Цельсия. Здесь для получения пара и нагревания воды до состояния кипятка, используемого для выработки электрической энергии, скважина заполняется водой. Такой метод позволяет использовать энергию ГеоЭС практически повсеместно.

 

Геотермальные ресурсы: виды

Сегодня геоэнергетический потенциал планеты представлен в трех видах: * Месторождения пароводородных смесей, используемых для производства энергии с помощью классической системы с турбинными генераторами, находятся в регионах горообразования, на разломах земной коры.

- Используемые для выработки электроэнергии бинарными станциями теплоэнергетические воды (температура 8-12 градусов).

- Воды субтермальные (температура от 40 до 70 градусов), используемые для обеспечения поставки горячей воды, в системах отопления.

Методы альтернативного производства электричества

Плюсы геотермальных ЭС позволяют использовать их в качестве нового источника энергии. Сегодня известны три метода использования ресурсов земной коры с целью обеспечения потребителей необходимым количеством электрической энергии.

1. Прямой метод предполагает использование сухого пара. Его действие заставляет работать турбину и генератор, производящий электричество.

2. В основе непрямого метода лежит применение водяного пара. В испаритель закачивается специальный состав гидротермального раствора. Процесс испарения опускает давление, что заставляет турбину работать. Данный метод широко используется, обеспечивая бесперебойную работу генераторов, установленных на поверхности. Источником энергии являются подземные воды, нагретые до температуры 180 градусов.

3. Бинарный (смешанный) способ предполагает использование вспомогательной жидкости и гидротермальной воды. В результате реакции воды с жидкостью при низкой точке кипения вырабатывается большое количество пара, запускающего турбину. На следующем этапе вырабатываемый при нагревании жидкостей пар проходит процесс конденсации, возвращается в емкости теплообменника и используется для последующих нагревов. Такая замкнутая система полностью исключает негативное влияние ГеоЭС на окружающую среду.

 

ГеоЭС: плюсы и минусы

Возведение современных ЭС, источником энергии для которых является тепло Земли, имеет как положительные стороны, так инедостатки.

К преимуществам данного источника энергии относятся:

- Строительство ГеоЭС позволяет сократить расходы. Такие станции обходятся без дополнительных источников топлива, поставляемых извне, а значит, есть реальная возможность экономить на их доставке.

- Бесспорным плюсом геотермальной энергии является ее безопасность. Работа станций исключает токсические выбросы, не несет угрозу окружающей среде.

- Для работы ЭС используется вырабатываемая ею электроэнергия.

- Содержание ГеоЭС не требует высоких финансовых трат. Для ее бесперебойного функционирования необходимо регулярное проведение профилактических осмотров, технического обслуживания.

- Сохранение пейзажа при строительстве станции нетронутым.

- Строительство ГеоЭС на морском побережье, на берегу океана, позволяют проводить опреснение морской воды.

 

Геотермальные станции имеют ряд недостатков

Подобрать место для строительства ГеоЭС, получить разрешительные документы у местных властей, а также согласие местных жителей часто становится сложной задачей; изменения в структуре земной коры могут привести к остановке уже работающей станции; причиной проблем в работе станции, вырабатывающей электрическую энергию, может стать и неверно выбранное место для строительства, избыточное количество воды, закачанной через скважину в породу.

 

Применение

Сегодня ресурсы, вырабатываемые ГеоЭС, нашли широкое применение в сфере сельского хозяйства. Вырабатываемое тепло, электрическая энергия используются садоводческими компаниями для обогрева теплиц, поддержания в оранжереях постоянной температуры, обеспечения установок для полива достаточным количеством воды. Это позволяет существенно снизить себестоимость производимой продукции, увеличить размер получаемой прибыли.

Используемое для частного сектора геотермальное отопление, также имеет свои плюсы. Для небольших хозяйств, находящихся в частном владении, такой современный источник энергии является реальной возможностью сократить расходы на оплату дорогостоящего газового отопления, устанавливая более экономные системы. Однако их минусом может стать высокая стоимость необходимого оборудования. Геотермальная энергетика становится более востребованной.

Самой крупной является электростанция в Кении, строительство которой было окончено в 2014 году. Вторая по величине ЭС, использующая тепло источников, работает в Исландии.

Перспективы развития

При интенсивном использовании природных ресурсов, запасы в недрах скоро будут исчерпаны полностью. Используя нефть, газ, уголь, человечество рискует очень скоро из-за недостатка природных запасов прийти к глобальному кризису. Поэтому многие ученые всерьез задумываются о том, как внедрить альтернативные методы. В результате проведенных исследований, ученые давно знают, что планета внутри горячая.

Для получения максимальной пользы от этого сегодня строятся ГеоЭС. Сегодня их не так много, но по мере того, как природные ресурсы будут истощаться, их количество будет увеличиваться.

Как отрасль, геотермальная энергетика находится только в самом начале своего пути развития. Первые станции были построены в середине минувшего столетия. Сегодня в этом направлении не прекращаются исследования. Перспективными для развития строительства ГеоЭС считаются регионы с высокой сейсмической активностью.

Многие страны Центральной Америки, Исландия и Новая Зеландия, где наблюдается сейсмическая активность, Филиппины, другие регионы обладают высоким потенциалом для исследования месторождений и строительства здесь ЭС.

В России такими регионами с высокими перспективами развития этого направления современной энергетики являются Сахалин, Курилы. Существующие тенденции позволяют сделать вывод, что такой способ имеет хорошие перспективы для развития. Вырабатываемая энергия широко используется «малыми» формами хозяйств для автономного обеспечения теплом, электроэнергией небольших коммунальных хозяйств.

Из-за сложности разработки месторождений, бурения скважин, ожидать, что она быстро вытеснит привычные виды энергии не стоит. На сегодня доля энергии, получаемой за счет разработки геотермальных ресурсов, составляет не более 0,5 процентов от общего объема вырабатываемой. Однако эта отрасль имеет высокие перспективы. Запасы тепла, сосредоточенные в земной коре на глубине от 3 до 5 километров, способны обеспечить нужды человечества в энергии на много тысячелетий вперед.

Список использованных источников

1. https://bezotxodov.ru/jekologija/geotermalnaja-jenergija

2. https://invlab.ru/texnologii/alternativnaya-energiya/

3. https://zen.yandex.ru/media/ecoenergetics/

Код для цитирования: Скопировать