Альтернативные источники энергии и энергосбережение - [77]

Рис. 5.18.Схема извлечения приливной энергии

Глава 6 ИСПОЛЬЗУЕМ ГЕОТЕРМАЛЬНУЮ ЭНЕРГИЮ ЗЕМЛИ

6.1. Знакомимся с геотермальной энергетикой

Достоинства и недостатки

 Определение.

Геотермальная энергетика — производство электроэнергии, а также тепловой энергии за счет энергии, содержащейся в недрах Земли.

Востребованность геотермальной энергии обусловлена такими факторами:

♦ истощением запасов органического топлива;

♦ зависимостью большинства развитых стран от импорта топлива (в основном импорта нефти и газа);

♦ существенным отрицательным влиянием топливной и ядерной энергетики на среду обитания человека и на дикую природу.

Все же, применяя геотермальную энергию, следует в полной мере учитывать ее достоинства и недостатки.

Источники геотермальной энергии по классификации Международного энергетического агентства делятся на 5 типов:

♦ месторождения геотермального, сухого пара— сравнительно легко разрабатываются, но довольно редки; тем не менее, половина всех действующих в мире ГеоТЭС использует тепло этих источников;

♦ источники влажного пара (смеси горячей воды и пара) — встречаются чаще, но при их освоении приходится решать вопросы предотвращения коррозии оборудования ГеоТЭС и загрязнения окружающей среды (удаление конденсата из-за высокой степени его засоленности);

♦ месторождения геотермальной воды (содержат горячую воду или пар и воду) — представляют собой так называемые геотермальные резервуары, которые образуются в результате наполнения подземных полостей водой атмосферных осадков, нагреваемой близко лежащей магмой;

♦ сухие горячие скальные породы, разогретые магмой (на глубине 2 км и более) — их запасы энергии наиболее велики;

♦ магма, представляющая собой нагретые до 1300 °C расплавленные горные породы.

Главным достоинством геотермальной энергии является возможность ее использования в виде геотермальной воды или смеси воды и пара (в зависимости от их температуры):

♦ для нужд горячего водо- и теплоснабжения;

♦ для выработки электроэнергии либо одновременно для всех трех целей.

Кроме того следует отметить:

♦ ее практическую неиссякаемость;

♦ полную независимость от условий окружающей среды, времени суток и года.

Тем самым использование геотермальной энергии (наряду с использованием других экологически чистых возобновляемых источников энергии) может внести существенный вклад в решение следующих неотложных проблем.

♦ Обеспечение устойчивого тепло- и электроснабжения населения в тех зонах нашей планеты, где централизованное энергоснабжение отсутствует или обходится слишком дорого (например, в России на Камчатке, в районах Крайнего Севера и т. п.).

♦ Обеспечение гарантированного минимума энергоснабжения населения в зонах неустойчивого централизованного энергоснабжения из-за дефицита электроэнергии в энергосистемах, предотвращение ущерба от аварийных и ограничительных отключений и т. п.

♦ Снижение вредных выбросов от энергоустановок в отдельных регионах со сложной экологической обстановкой.

При этом в вулканических регионах планеты высокотемпературное тепло, нагревающее геотермальную воду до значений температур, превышающих 140–150 °C, экономически наиболее выгодно использовать для выработки электроэнергии.

Подземные геотермальные воды со значениями температур, не превышающими 100 °C, как правило, экономически выгодно использовать для нужд теплоснабжения, горячего водоснабжения и для других целей (www.vashdom.ru).

Область применения геотермальной воды при ее температуре, °С:

♦ выработка электроэнергии… более 140 °C;

♦ системы отопления зданий и сооружений… менее 100 °C;

♦ системы горячего водоснабжения… 60 °C;

♦ системы геотермального теплоснабжения теплиц… менее 60 °C;

♦ геотермальные холодильные установки менее… 60 °C.

 Примечание.

Значительно повышается эффективность применения термальных вод при их комплексном использовании.

Также получить содержащиеся в термальной воде ценные компоненты (йод, бром, литий, цезий, кухонная соль, глауберова соль, борная кислота и многие другие) для их промышленного использования.

Преимуществом геотермальной энергетики является ее практически полная безопасность для окружающей среды. Количество СО₂, выделяемого при производстве 1 кВт электроэнергии из высокотемпературных геотермальных источников, составляет от 13 до 380 г (например, для угля он равен 1042 г на 1 кВт/ч).

Недостатки геотермальной энергии:

♦ необходимость обратной закачки отработанной воды в подземный водоносный горизонт.

♦ высокая минерализация термальных вод большинства месторождений

♦ наличие в воде токсичных соединений и металлов.

 Внимание.

Эти недостатки, в большинстве случаев, исключает возможность сброса этих вод в расположенные на поверхности природные водные системы.

Отмеченные выше недостатки геотермальной энергии приводят к тому, что для практического использования теплоты геотермальных вод необходимы значительные капитальные затраты:

♦ на бурение скважин;

♦ обратную закачку отработанной геотермальной воды;

♦ на создание коррозийно-стойкого теплотехнического оборудования.

Говоря о недостатках, следует отметить, что тепло Земли очень «рассеянно», и в большинстве районов мира человеком может использоваться с выгодой только очень небольшая часть энергии. Из них пригодные для использования геотермальные ресурсы составляют около 1 % общей теплоемкости верхней 10-километровой толщи земной коры.