Energie geotermală
Deja din nume este clar că reprezintă căldura interiorului pământului. Sub scoarța terestră este un strat de magmă, care este un topit de silicat lichid de foc. Potrivit datelor cercetărilor, potențialul energetic al acestei călduri este mult mai mare decât energia rezervelor mondiale de gaze naturale, precum și a petrolului. Magma - lava iese la suprafață. Mai mult, cea mai mare activitate se observă în acele straturi ale pământului pe care se află limitele plăcilor tectonice, precum și în cazul în care scoarța terestră se caracterizează prin subțire. Energia geotermală a pământului se obține în felul următor: lava și resursele de apă ale planetei intră în contact, drept urmare apa începe să se încălzească brusc. Acest lucru duce la erupția unui gheizer, la formarea așa-numitelor lacuri fierbinți și a curenților subacvatici. Adică tocmai acelor fenomene naturale, ale căror proprietăți sunt utilizate în mod activ ca sursă de energie inepuizabilă.
Eficiența unei centrale geotermale
De fapt, nu se poate spune că centralele geotermale sunt foarte eficiente, deoarece eficiența lor este de doar 7-10%. Acest lucru este foarte mic în comparație cu instalațiile în care energia este extrasă din combustibilul ars. De aceea nu puteți săpați o gaură, să puneți o țeavă în ea și să mergeți la odihnă. Sistemul trebuie să fie extrem de eficient și să utilizeze cicluri multiple pentru o productivitate mai mare, altfel energia primită nici măcar nu va fi suficientă pentru a acționa pompele folosite pentru a furniza fluid la suprafață.
Cheia succesului centralelor geotermale, în comparație cu cea eoliană și solară, este consistența lor. Sunt capabili să lucreze 24/7 la aceeași intensitate, folosind mai puțină energie pentru a lucra decât produc la ieșire. Un plus suplimentar este posibilitatea de a obține căldură utilizată pentru încălzirea caselor și a obiectelor din zona cea mai apropiată. Și pentru toate acestea, nu este nevoie să ardeți combustibil scump.
Izvoare geotermale artificiale
Energia conținută în măruntaiele pământului trebuie folosită cu înțelepciune. De exemplu, există o idee pentru a crea cazane subterane. Pentru a face acest lucru, trebuie să găuriți două puțuri cu adâncime suficientă, care vor fi conectate în partea de jos. Adică, se dovedește că în aproape orice colț al terenului este posibilă obținerea energiei geotermale în mod industrial: apa rece va fi pompată în rezervor printr-un puț, iar apa fierbinte sau aburul va fi extras prin cel de-al doilea. Sursele artificiale de căldură vor fi benefice și raționale dacă căldura rezultată furnizează mai multă energie. Aburul poate fi direcționat către generatoarele de turbine, care vor genera electricitate.
Desigur, căldura selectată este doar o fracțiune din ceea ce este disponibil în rezervele totale. Dar trebuie amintit că căldura profundă se va reface în mod constant datorită proceselor de degradare radioactivă, comprimării rocilor, stratificării intestinelor. Potrivit experților, scoarța terestră acumulează căldură, a cărei cantitate totală este de 5.000 de ori mai mare decât puterea calorică a tuturor resurselor fosile ale pământului în ansamblu. Se pare că timpul de funcționare al unor astfel de stații geotermale create artificial poate fi nelimitat.
Distribuția globală a energiei geotermale
Grosimea scoarței terestre, dependența temperaturii straturilor sale interioare de adâncime și, în consecință, disponibilitatea energiei geotermale în diferite regiuni ale planetei variază foarte mult.
Deasupra granițelor plăcilor litosferice, în regiunile muntoase și pe coastele oceanelor, sursele de energie geotermală sunt mult mai accesibile. În literatură există multe hărți, diagrame și figuri care ilustrează această denivelare.
Un indicator numeric al disponibilității energiei geotermale poate fi gradientul creșterii temperaturii mediului în funcție de adâncime. Conform acestui indicator, regiunile Pământului pot fi împărțite în mai multe categorii:
- Geotermal, situat în apropierea limitelor plăcilor continentale. Gradient de temperatură peste 80 ° C / km. Exemple sunt comuna Larderello situată în provincia italiană Pisa, unde este construită prima centrală geotermală din lume, zone cu gheizeruri fierbinți în Islanda, Kamchatka, Valea Gheizerelor din Parcul Național Yellowstone din America.
- Semi-termic cu un gradient de temperatură de 40-80 ° C / km. Unele părți ale Franței pot servi drept exemplu. Comun, cu un gradient de temperatură mai mic de 40 ° C / km - cea mai mare parte a suprafeței Pământului.
Distribuția regiunilor cu o apariție ridicată a straturilor de temperatură înaltă ale scoarței pe suprafața Pământului determină în mare măsură concentrația în anumite regiuni ale întreprinderilor industriale care utilizează căldură naturală. Deci, pe lângă Islanda deja menționată și Japonia industrializată, o mare parte din astfel de întreprinderi se află în Filipine.
În Rusia, pe lângă coasta de Est a Sahalinului și a Insulelor Kuril, zonele cu activitate geotermală mai mare pot fi aproape complet identificate cu regiuni muntoase de-a lungul granițelor sudice ale țării, în Caucaz și Siberia de Est.
Caracteristicile surselor
Sursele care furnizează energie geotermală sunt aproape imposibil de utilizat în totalitate. Ele există în mai mult de 60 de țări ale lumii, cu majoritatea vulcanilor de pe uscat din inelul de foc vulcanic din Pacific. Dar, în practică, se dovedește că sursele geotermale din diferite regiuni ale lumii sunt complet diferite prin proprietățile lor, și anume, temperatura medie, mineralizarea, compoziția gazelor, aciditatea și așa mai departe.
Gheizerele sunt surse de energie pe Pământ, a căror particularitate este că aruncă apă clocotită la intervale regulate. După ce a avut loc erupția, piscina devine liberă de apă, în partea de jos a acesteia puteți vedea un canal care merge adânc în pământ. Gheizerele sunt utilizate ca surse de energie în regiuni precum Kamchatka, Islanda, Noua Zeelandă și America de Nord, iar gheizerele solitare se găsesc în alte câteva zone.
Perspectivele centralelor geotermale
La mai bine de o sută de ani de la prima demonstrație a posibilităților de utilizare a energiei geotermale, stațiile care funcționează cu acest „combustibil” sunt promițătoare și de neînlocuit pentru unele regiuni. În Rusia, de exemplu, aproape toate stațiile sunt situate în Kamchatka. În Statele Unite, vorbim despre California și, în Germania, despre unele regiuni alpine.
Țările sunt lideri în producția de energie din surse geotermale.
Cei cinci lideri în ceea ce privește volumul de energie produs de centralele geotermale includ SUA, Indonezia, Filipine, Italia și Noua Zeelandă. Este ușor de văzut că acestea sunt țări cu niveluri complet diferite de dezvoltare. Se pare că energia geotermală este disponibilă pentru toată lumea și toată lumea este interesată de ea. Pe măsură ce tehnologia avansează, crește eficiența instalațiilor și scade aprovizionarea cu surse de energie neregenerabile, energia geotermală va deveni din ce în ce mai solicitată.
Pentru cei care sunt îngrijorați de temperatura planetei, trebuie spus că la o temperatură din centrul Pământului de cel puțin 6800 de grade Celsius, se răcește cu doar 300-500 de grade într-un miliard de ani. Cred că nu este nevoie să vă faceți griji cu privire la acest lucru.
De unde vine energia?
Magma răcită este situată foarte aproape de suprafața pământului. Din el sunt eliberate gaze și vapori, care se ridică și trec de-a lungul fisurilor. Amestecându-se cu apele subterane, le provoacă încălzirea, ele însele se transformă în apă fierbinte, în care se dizolvă multe substanțe.O astfel de apă este eliberată pe suprafața pământului sub formă de diferite izvoare 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, fisuri și canale. Sunt doar umplute cu apă subterană, iar centrele de magmă sunt situate foarte aproape de ele. În acest fel, energia termică a pământului se formează într-un mod natural.
Încălzire geotermală acasă
Schema de încălzire geotermală
În primul rând, trebuie să înțelegeți principiile de obținere a energiei termice. Ele se bazează pe creșterea temperaturii pe măsură ce mergeți mai adânc în pământ. La prima vedere, creșterea gradului de încălzire este nesemnificativă. Dar, datorită apariției noilor tehnologii, încălzirea unei case folosind căldura pământului a devenit o realitate.
Principala condiție pentru organizarea încălzirii geotermale este o temperatură de cel puțin 6 ° C. Acest lucru este tipic pentru straturile medii și adânci de sol și corpuri de apă. Acestea din urmă sunt foarte dependente de indicatorul de temperatură extern, prin urmare sunt extrem de rare. Cum este practic posibil să organizăm încălzirea unei case cu energia pământului?
Pentru a face acest lucru, este necesar să se realizeze 3 circuite umplute cu lichide cu diferite caracteristici tehnice:
- Exterior... Mai des circulă în el antigel. Încălzirea sa la o temperatură nu mai mică de 6 ° С are loc din cauza energiei pământului;
- Pompa de caldura... Fără ea, încălzirea din energia pământului este imposibilă. Purtătorul de căldură din circuitul extern cu ajutorul unui schimbător de căldură își transferă energia către agentul frigorific. Temperatura sa de evaporare este mai mică de 6 ° C. După aceea, intră în compresor, unde, după comprimare, temperatura crește la 70 ° C;
- Contur interior... O schemă similară este utilizată pentru a transfera căldura din agentul frigorific comprimat în apa din sistemul de depășire. Astfel, încălzirea din intestinele pământului are loc la un cost minim.
În ciuda avantajelor evidente, astfel de sisteme sunt rare. Acest lucru se datorează costurilor ridicate pentru achiziționarea de echipamente și organizării circuitului extern pentru aportul de căldură.
Cel mai bine este să încredințați profesioniștilor calculul încălzirii de la căldura pământului. Eficiența întregului sistem va depinde de corectitudinea calculelor.
Câmpul electric al Pământului
Există o altă sursă de energie alternativă în natură, care se distinge prin regenerabilitate, prietenie cu mediul și ușurința utilizării. Este adevărat, până în prezent această sursă este doar studiată și nu aplicată în practică. Deci, energia potențială a Pământului este ascunsă în câmpul său electric. Energia poate fi obținută în acest mod prin studierea 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. Atmosfera Pământului este un izolator. Prin el există un flux constant de curenți ionici și convectivi, care ating o forță de multe mii de amperi. Cu toate acestea, diferența de potențial între plăci nu scade în acest caz.
Acest lucru sugerează că există un generator în natură, al cărui rol este să umple în mod constant scurgerile de sarcini de pe plăcile condensatorului. Rolul unui astfel de generator este jucat de câmpul magnetic al Pământului, care se rotește odată 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 efectuați o instalare de împământare fiabilă.
Cum este util?
Pământul este un simbol al lumii materiale. Dintre toate elementele, pământul este cel mai apropiat de om. Este o forță revigorantă, un centru și un sprijin pentru toate viețuitoarele. Ea dă viață, hrănește, păstrează, are grijă de oameni.
Energia Pământului este îndreptată spre hrănirea tuturor părților corpului la nivel molecular. Vă permite să restabiliți echilibrul interior, să simțiți o legătură cu familia și să primiți sprijin de la aceasta.Oferă unei persoane o calitate de bază - durabilitate.
Acesta joacă un rol important în menținerea sănătății, în normalizarea sferelor materiale, spirituale și sexuale ale vieții. Cu ajutorul energiei pământești, puteți dezvolta calități precum capacitatea de reacție, mila, bunătatea, armonia, calmul.
Lipsa de energie din pământ duce o persoană la o stare deprimată și nervoasă. Bucuria vieții dispare, stabilitatea și stabilitatea dispar. Planurile se prăbușesc, problemele încep în sfera sexuală și în domeniul finanțelor.
Energia pământului este necesară în special femeilor. Oferă abilitatea de a experimenta bucuria de a te simți în corpul tău, de mișcări, de la relațiile sexuale.
Împământarea oferă putere energetică, vă permite să acționați pe baza nevoilor interne. Energia pământească ajută o femeie să rezolve problemele materiale, să rămână o mamă și soție înțelepte, grijulii și iubitoare.
Surse regenerabile
Pe măsură ce populația planetei noastre crește constant, avem nevoie de tot mai multă energie pentru a sprijini populația. Energia conținută în intestinele pământului poate fi foarte diferită. De exemplu, există surse regenerabile: energia eoliană, solară și apă. Sunt ecologice și, prin urmare, le puteți folosi fără teama de a provoca daune mediului.
Energie termică și pompe de căldură de pe Pământ
Sursele de energie cu potențial scăzut ale căldurii Pământului sunt radiația solară și radiația termică din intestinele încălzite ale planetei noastre. În prezent, utilizarea unei astfel de energie este una dintre cele mai dinamice domenii de energie bazate pe surse regenerabile de energie.
Căldura Pământului poate fi utilizată în diferite tipuri de clădiri și structuri pentru încălzire, alimentare cu apă caldă, aer condiționat (răcire), precum și pentru încălzirea căilor în sezonul de iarnă, prevenind înghețarea, încălzirea câmpurilor în stadioane deschise etc. utilizarea căldurii Pământului în sistemele de alimentare cu căldură și aer condiționat sunt desemnate ca GHP - „pompe de căldură geotermale” (pompe de căldură geotermale). Caracteristicile climatice ale țărilor din Europa Centrală și de Nord, care, împreună cu SUA și Canada, sunt principalele regiuni pentru utilizarea căldurii cu potențial scăzut a Pământului, o determină în principal în scopuri de încălzire; răcirea aerului chiar și vara este relativ rară. Prin urmare, spre deosebire de SUA, pompele de căldură din țările europene funcționează în principal în modul de încălzire. În Statele Unite, acestea sunt mai des utilizate în sistemele de încălzire a aerului combinate cu ventilația, care vă permite atât să încălziți, cât și să răciți aerul exterior. În țările europene, pompele de căldură sunt utilizate în mod obișnuit în sistemele de încălzire a apei calde. Deoarece eficiența acestora crește odată cu scăderea diferenței de temperatură dintre evaporator și condensator, sistemele de încălzire prin pardoseală sunt adesea utilizate pentru încălzirea clădirilor, în care un lichid de răcire circulă la o temperatură relativ scăzută (35-40 ° C).
Energia apei
Această metodă a fost folosită de mai multe secole. Astăzi, au fost construite un număr imens de baraje, rezervoare, în care apa este utilizată pentru a genera electricitate. Esența acestui mecanism este simplă: sub influența curgerii râului, roțile turbinelor se rotesc, respectiv energia apei este transformată în energie electrică.
Astăzi există un număr mare de centrale hidroelectrice care transformă energia fluxului de apă în electricitate. Particularitatea acestei metode este că resursele hidroenergetice sunt reînnoite, respectiv, astfel de structuri au un cost redus. De aceea, în ciuda faptului că construcția centralelor hidroelectrice se desfășoară de destul de mult timp, iar procesul în sine este foarte costisitor, cu toate acestea, aceste structuri depășesc semnificativ industriile cu consum intensiv de energie.
Puterea vulcanilor: modul în care căldura pământului oferă oamenilor energie
Știm cu toții foarte bine că energia alternativă este mai sigură pentru mediu decât energia tradițională. Știm că sursele sale sunt Soarele, vântul, mareele, biomasa. Cu toate acestea, în lumea informațională modernă, se acordă puțină atenție unei alte surse de energie alternativă - vulcanii. În parte, succesele pe acest front nu sunt atât de semnificative.
Dar dacă am învăța să folosim puterea vulcanilor cu cel puțin 50%, nu am avea nevoie nici de gaz, nici de petrol pentru a obține lumină și căldură. Faptul este că vulcanii pot oferi oamenilor o cantitate de energie care depășește energia din rezervele mondiale de gaze și petrol cu un factor de mii.
De unde vine energia vulcanilor?
Într-o oarecare măsură, planeta noastră poate fi comparată cu un ou: mai întâi există o „coajă dură” numită litosferă, apoi „proteină vâscoasă” - mantaua și un „gălbenuș” dens (probabil) - miezul.
Grosimea „cojii dure” pe uscat și în ocean variază: în primul caz, ajunge la 50-70 km, în al doilea, poate fi de 5-20 km. Întreaga litosferă este împărțită în blocuri, care împreună seamănă cu un mozaic tăiat de defecte și fisuri - oamenii de știință numesc astfel de blocuri plăci litosferice.
Foto: geographyofrussia.com/ Structura internă a Pământului
În ceea ce privește mantaua, este foarte fierbinte, temperatura sa variază de la câteva sute la câteva mii de grade: cu cât este mai aproape de miez, cu atât este mai mare temperatura și, în consecință, cu cât este mai aproape de litosferă, cu atât este mai mică. Diferența de temperatură este motivul pentru care substanțele din manta sunt amestecate: masele mai reci scad, iar cele fierbinți cresc. Deși manta este încălzită la temperaturi ridicate, nu este lichidă, ci, așa cum am spus mai sus, vâscoasă datorită presiunii puternice din interiorul Pământului.
Blocurile „cochiliei noastre dure” se află pe manta, scufundându-se ușor în ea sub greutatea greutății lor. Când masa mantalei încălzite se ridică la suprafață, aceasta începe să se deplaseze sub plăcile „mozaic” litosferice, forțându-le să o urmeze involuntar.
Dacă în același timp o parte a unei plăci este presată de sus de un alt bloc litosferic, atunci această parte se scufundă treptat din ce în ce mai adânc în manta și se topește, ca urmare a cărei lichid magmă
- roci topite cu vapori de apă și gaze.
Deoarece magma este mai ușoară decât rocile din jur, începe să se ridice încet în sus și să se acumuleze în camere de magmă de-a lungul liniilor de coliziune ale plăcilor. Temperatura sa în acest moment este de aproximativ 900-1200 ° C.
Foto: shilchik.livejournal.com/ Când magma ajunge la suprafață, se răcește, pierde gaze și devine lavă
Comportamentul magmei aprinse în astfel de camere poate fi comparat într-o oarecare măsură cu aluatul de drojdie: magma crește în volum, ocupă tot spațiul liber și se ridică din adâncimi de-a lungul fisurilor, încercând să se elibereze (dacă magma este bogată în aluminiu și siliciu , se poate solidifica chiar în crustă și poate forma roci ignee profunde). Pe măsură ce aluatul ridică capacul vasului și curge peste margine, așa magma se ridică și apoi străpunge coaja pământului în cele mai slabe locuri și iese la suprafață. Așa au loc erupțiile.
Când roca se topește adânc sub pământ, în cursul reacțiilor chimice și al dezintegrării radioactive a elementelor, se eliberează căldură care, la fel ca magma, se ridică la sol și se stinge. Densitatea fluxului de căldură scade pe măsură ce se apropie de suprafață.
Căldura din intestinele pământului este de interes pentru mulți cercetători, deoarece cu ajutorul său este posibil să le oferi oamenilor energie pentru o cantitate uriașă de timp. Acest tip de energie în știință se numește geotermal.
Cum încearcă omul să îmblânzească energia vulcanilor
Fluxul de căldură care ajunge la suprafață în majoritatea zonelor planetei este mic: puterea sa este de aproximativ 0,06 wați pe metru pătrat, sau ceva de aproximativ 355 Wh / m2 pe an. Oamenii de știință atribuie acest lucru unei structuri geologice speciale și, eventual, unei conductivități termice scăzute a rocilor pe o mare parte a Pământului. Dar dacă aceste fluxuri de căldură se sting prin fisuri și defecte, precum și vulcanii existenți în zonele cu activitate vulcanică și seismică crescută a planetei, ele sunt, de regulă, de sute de ori mai puternice decât de obicei, deoarece o "coajă mai puțin groasă" „este întâlnit pe drumul lor și, în consecință, spray-ul termic nu este la fel de puternic. Atât erupțiile în sine, cât și apele subterane fierbinți aduc la suprafață fluxurile de căldură, uneori acest lucru apare sub formă de abur (apele se află la adâncimi la care putem ajunge, unde sunt încălzite de magmă, de obicei până la o stare de abur).
Astfel de zone active atrag atenția geologilor din întreaga lume și aici, lângă vulcani, sunt construite stații geotermale speciale pentru a îmblânzi căldura subterană și a genera electricitate și energie din aceasta pentru încălzirea caselor.
Foto: elementy.ru/ Principiul de funcționare al unei centrale geotermale pe abur uscat
Așa cum am spus mai devreme, cu cât este mai aproape de miezul planetei, cu atât temperatura devine mai mare, ceea ce înseamnă că puterea fluxului de căldură crește. De exemplu, în camera magmatică, care este situată la o adâncime de puțin peste 5 kilometri sub vulcanul Avachinsky din Kamchatka, s-a acumulat aproximativ 7 x 10 (până la puterea a 14-a) kcal / km3 de căldură, ceea ce ar furniza energie pentru sute de mii de case.
Prin urmare, atunci când construiesc centrale geotermale, inginerii încearcă să foreze puțuri cât mai adânc posibil, acest lucru vă permite să ajungeți la temperaturi mai ridicate și să obțineți fluxuri de căldură mai puternice sub formă de abur uscat și umed sau apă fierbinte, care apoi într-un „finisat” se duc la evaporatoare sau turbine, apoi la generatoare.
În timpul forării, temperatura crește cu fiecare kilometru cu o medie de 20-30 ° C și, în funcție de structura geologică, în diferite regiuni ale Pământului, rata de creștere a temperaturii poate diferi.
Interesant este că apa fierbinte cu o temperatură de 20-30 până la 100 ° C este potrivită pentru încălzirea spațiului și de la 150 ° C pentru generarea de energie electrică.
În acest moment, cele mai adânci fântâni geotermale pe care oamenii au reușit să le foreze au o lungime de doar 2-4 km. Datorită acestora și a centralelor geotermale, de exemplu, în Rusia și Statele Unite, în 2010, a fost posibil să se obțină o putere instalată de puțin peste 80 MW și, respectiv, 3086 MW. Interesant este că o centrală nucleară convențională produce în medie 1000-2000 MW pe an.
În prezent, sunt luate în considerare proiecte care permit tăierea găurilor de până la 5 kilometri adâncime direct în vulcani și extragerea energiei din magmă (amintiți-vă că temperatura la o astfel de adâncime în camerele magmatice poate ajunge la 900-1200 ° C). Experimentele arată că astăzi există produse de construcție care pot fi utilizate cu succes în camerele de magmă, în special, aliajele Inconel 718 și 310 rezistente la căldură (pot fi utilizate până la 980 ° C).
Foto: gazeta.ru/ Forarea unei fântâni geotermale în Islanda
În 2000, în Islanda a fost lansat proiectul de forare profundă din Islanda. Nouă ani mai târziu, în timp ce forau primul puț, specialiștii au reușit să ajungă la camera magmatică la o adâncime de 2 kilometri și să creeze cel mai fierbinte flux geotermal la 450 ° C.
În 2020, Islanda a început să foreze un al doilea puț la o adâncime de 5 kilometri folosind platforma de foraj Tor (numită după zeul scandinav al tunetului și furtunii). Lucrările au continuat pe peninsula Reykjanes și s-au încheiat un an mai târziu. Cu această instalație, islandezii au reușit să pătrundă 4659 metri în straturi de apă adâncă în contact cu magma și să primească un debit de 427 ° C.
La o astfel de adâncime, apa se află într-o stare supercritică (adică nu se comportă ca un lichid sau un gaz), poate stoca o cantitate imensă de căldură și poate produce de câteva ori mai multă energie decât aburul uscat și umed sau apa fierbinte subterană. .
Potrivit unor oameni de știință, această fântână este capabilă să furnizeze până la 50 MW de energie, adică de 10 ori puterea unei fântâni geotermale convenționale și să ofere energie cu încă 50 de mii de case.
Proiecte geotermale în Rusia și SUA
Islanda nu este singura țară din lume care folosește energie vulcanică. Izvoarele geotermale sunt dezvoltate în Italia, Japonia, Mexic, Rusia, SUA, Hawaii, țările africane, adică în acele locuri unde există activitate vulcanică și seismică.
Există 5 centrale geotermale în Rusia, situate în principal în Kamchatka. Cel mai puternic dintre ei este Mutnovskaya. În 2020, puterea sa instalată a fost de 50 MW.
Cu toate acestea, aceasta este doar o mică parte; Rusia practic nu își folosește potențialul în această zonă. Potrivit cercetărilor oamenilor de știință, țara noastră are de 10 ori mai multe resurse geotermale decât rezervele de petrol și gaze. Doar în detrimentul unei forme geotermale de energie, Rusia ar putea să-și satisfacă pe deplin „apetitul energetic”. Dar, din motive economice și tehnice, acest lucru nu se poate face. Astăzi, ponderea energiei geotermale în sectorul energetic total al țării rămâne neglijabilă.
În Statele Unite, lucrurile stau mult mai bine. Acolo se dezvoltă energia geotermală. De exemplu, la 116 kilometri de San Francisco, la granița județelor Lake California și Sonoma, doar un grup de centrale geotermale (în total sunt 22) este capabil să primească o putere instalată de până la 1.520 MW pe an.
Companiile americane sunt liderii mondiali în industria energiei geotermale, chiar dacă acest sector a început recent să apară în Statele Unite. Potrivit Departamentului de Comerț al SUA, exporturile de energie geotermală din această țară sunt mai mari decât importurile (aceeași situație este cu tehnologiile pentru acest tip de energie).
Probleme cu extragerea energiei din intestinele Pământului
Energia geotermală aparține unor surse ecologice, iar centralele electrice speciale pentru producția sa nu necesită suprafețe uriașe (în medie, o stație ocupă 400 de metri pătrați pe 1 GW de energie generată).
Cu toate acestea, are încă unele dezavantaje ecologice. În special, formarea deșeurilor solide, o anumită poluare chimică a apei și a solului, precum și poluarea termică a atmosferei.
Principala sursă de poluare chimică o reprezintă apele fierbinți subacvatice, care conțin destul de des o cantitate mare de compuși toxici, ceea ce la rândul său creează o problemă pentru eliminarea apelor uzate.
Sau, de exemplu, puțuri de foraj. În timpul acestui proces, apare același pericol ca la forarea unei fântâni convenționale: solul și acoperișul de vegetație sunt distruse.
Foto: wikipedia.org/ Pană de gaz de la vulcanul Augustin în 2006, situată pe insula cu același nume lângă Alaska
De asemenea, aburul implicat în funcționarea centralelor geotermale poate conține amoniac, dioxid de carbon și alte substanțe și, atunci când este eliberat în atmosferă, poate deveni o sursă de poluare a acestuia.
Este adevărat, aceste emisii sunt mult mai mici decât la centralele termice. Dacă comparăm cu emisiile de dioxid de carbon, atunci pe kWh de energie electrică generată, acestea se ridică la 380 g la o stație geotermală față de 1042 pentru cărbune și 453 g pentru gaz.
Problema apelor uzate a primit deja o soluție simplă. Cu o salinitate scăzută după răcire, apa este pompată înapoi în acvifer printr-un puț de injecție fără a afecta natura, care este utilizată în prezent.
Energia geotermală în viitor în Rusia
Vulcanii sunt o sursă uriașă de energie sub nasul nostru, care este suficient pentru toți cei interesați.Pentru a stăpâni căldura interiorului Pământului, trebuie să învățăm cum să forăm puțuri adânci și să transferăm căldura subterană la suprafață fără probleme. Va fi dificil să faci acest lucru fără investiții, asistență reciprocă a statelor și introducerea de idei inovatoare.
Natura ne oferă rezerve uriașe de căldură subterană - o sursă alternativă de energie care poate fi folosită în beneficiul omului și nu în detrimentul planetei și, din păcate, ignorăm acest dar din două motive simple: lăcomia și lipsa de dorință de a lua responsabilitatea pentru ceea ce facem cu mediul.
Ai găsit o eroare? Selectați o bucată de text și apăsați Ctrl + Enter.
+3
0
Energia soarelui: modernă și rezistentă la viitor
Energia solară se obține folosind panouri solare, dar tehnologia modernă vă permite să utilizați noi metode pentru aceasta. Cea mai mare centrală solară din lume este un sistem construit în deșertul din California. El alimentează pe deplin 2.000 de case. Proiectarea funcționează după cum urmează: razele soarelui sunt reflectate de oglinzi, care sunt trimise la cazanul central cu apă. Fierbe și se transformă în abur care acționează turbina. La rândul ei, ea este conectată la un generator electric. Vântul poate fi folosit și ca energie pe care ne-o dă Pământul. Vântul suflă pânzele, întoarce morile. Și acum poate fi folosit pentru a crea dispozitive care vor genera energie electrică. Prin rotirea lamelor morii de vânt, acesta acționează arborele turbinei, care, la rândul său, este conectat la un generator electric.
Aplicații
Exploatarea energiei geotermale datează din secolul al XIX-lea. Prima a fost experiența italienilor care locuiau în provincia Toscana, care au folosit apă caldă din surse pentru încălzire. Cu ajutorul ei, au funcționat noi platforme de foraj.
Apa toscană este bogată în bor și, atunci când este evaporată, s-a transformat în acid boric, cazanele funcționând la căldura propriilor ape. La începutul secolului XX (1904), toscanii au mers mai departe și au lansat o centrală cu abur. Exemplul italienilor a devenit o experiență importantă pentru SUA, Japonia, Islanda.
Agricultură și horticultură
Energia geotermală este utilizată în agricultură, asistență medicală și gospodării în 80 de țări din întreaga lume.
Primul lucru pentru care a fost și se folosește apa termală este încălzirea serelor și a serelor, ceea ce face posibilă recoltarea legumelor, fructelor și florilor chiar și iarna. De asemenea, apa caldă a fost utilă pentru udare.
Cultivarea culturilor în hidroponie este considerată o direcție promițătoare pentru producătorii agricoli. Unele ferme piscicole folosesc apă încălzită în rezervoare artificiale pentru creșterea puilor și a peștilor.
Vă sfătuim să citiți: Care este cel mai bun mod de a arunca un pom de Crăciun?
Aceste tehnologii sunt comune în Israel, Kenya, Grecia, Mexic.
Industrie și locuințe și servicii comunale
Cu mai bine de un secol în urmă, aburul termic fierbinte era deja baza pentru generarea de energie electrică. De atunci, a servit industria și utilitățile.
În Islanda, 80% din locuințe sunt încălzite cu apă termală.
Au fost dezvoltate trei scheme de producere a energiei electrice:
- Linie dreaptă folosind vapori de apă. Cel mai simplu: este utilizat acolo unde există acces direct la vaporii geotermali.
- Indirect, nu folosește abur, ci apă. Este alimentat la evaporator, transformat în abur printr-o metodă tehnică și trimis la generatorul de turbină.
Apa necesită o purificare suplimentară, deoarece conține compuși agresivi care pot distruge mecanismele de lucru. Deșeurile, dar aburul care nu este încă răcit, sunt potrivite pentru necesitățile de încălzire.
- Mixt (binar). Apa înlocuiește combustibilul, care încălzește un alt fluid cu un transfer de căldură mai mare. Conduce turbina.
Sistemul binar folosește o turbină, care este activată de energia apei încălzite.
Energia hidrotermală este utilizată de SUA, Rusia, Japonia, Noua Zeelandă, Turcia și alte țări.
Sisteme de încălzire geotermală pentru casă
Un purtător de căldură încălzit la +50 - 600C este potrivit pentru încălzirea carcasei, energia geotermală îndeplinește această cerință. Orașele cu o populație de câteva zeci de mii de oameni pot fi încălzite de căldura din interiorul pământului. De exemplu: încălzirea orașului Labinsk, teritoriul Krasnodar, funcționează cu combustibil natural terestru.
Schema unui sistem geotermal pentru încălzirea unei case
Nu este nevoie să pierdeți timp și energie pentru încălzirea apei și construirea unei camere de încălzire. Lichidul de răcire este luat direct de la sursa de gheizer. Aceeași apă este potrivită și pentru alimentarea cu apă caldă. În primul și al doilea caz, este supus curățării tehnice și chimice preliminare necesare.
Energia rezultată costă de două până la trei ori mai ieftin. Au apărut instalații pentru case private. Sunt mai scumpe decât cazanele cu combustibil tradițional, dar în procesul de funcționare justifică costurile.
Avantajele și dezavantajele utilizării energiei geotermale pentru încălzirea unei case.
Energia interioară a Pământului
A apărut ca urmare a mai multor procese, dintre care principalele sunt acreția 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 datorită formării planetesimalelor. S-au lipit împreună, respectiv, masa Pământului a devenit din ce în ce mai mult. După ce planeta noastră a început să aibă masă modernă, dar era încă lipsită de atmosferă, corpurile meteorice și de asteroizi au căzut pe ea fără obstacole. Acest proces se numește acreție și a condus la eliberarea de energie gravitațională semnificativă. Și cu cât corpurile au căzut mai mari pe planetă, cu atât este mai mare cantitatea de energie eliberată, conținută în intestinele Pământului.
Această diferențiere gravitațională a dus la faptul că substanțele au început să se stratifice: substanțele grele pur și simplu s-au înecat, iar cele ușoare și volatile pluteau în sus. Diferențierea a afectat și eliberarea suplimentară de energie gravitațională.
Energie Atomică
Utilizarea energiei pământului se poate întâmpla în moduri diferite. De exemplu, odată cu construirea centralelor nucleare, când energia termică este eliberată din cauza dezintegrării celor mai mici particule de materie ale atomilor. Principalul combustibil este uraniul, care este conținut în scoarța terestră. Mulți cred că această metodă specială de obținere a energiei este cea mai promițătoare, dar aplicarea sa este plină de 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 apărea un adevărat dezastru provocat de om. Încă trăim consecințele triste ale accidentului de la centrala nucleară de la Cernobâl. Pericolul constă în faptul că deșeurile radioactive pot amenința toate ființele vii pentru o perioadă foarte, foarte lungă, de milenii întregi.
Energie chimica
Prin
Energia chimică este stocată în legături între atomi.
Energia chimică este o formă energie potențială care este stocată în legături între atomi ca urmare a forțelor de atracție dintre ele.
În timpul unei reacții chimice, unul sau mai mulți compuși numiți reactivi sunt transformați în alți compuși numiți produse. Aceste transformări se datorează ruperii sau formării legăturilor chimice care determină modificări ale energiei chimice.
Energia este eliberată atunci când legăturile sunt rupte în timpul reacțiilor chimice. Aceasta este ceea ce se numește reacție exotermă... De exemplu, mașinile folosesc energia chimică a benzinei pentru a genera energie termică care este utilizată pentru a conduce mașina. La fel, alimentele stochează energia chimică pe care o folosim de către ființele vii pentru a funcționa.
Când se fac conexiuni, este necesară energie; aceasta reacție endotermică... Fotosinteza este o reacție endotermică, a cărei energie provine de la soare.
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 foarte posibil să se utilizeze gaz biologic, care se obține din deșeurile putrezite. Poate fi folosit pentru a încălzi casele și a încălzi apa.
Din ce în ce mai mult, se construiesc centrale electrice cu maree, atunci când barajele și turbinele sunt instalate peste gurile rezervoarelor, care sunt acționate de flux și flux, respectiv, se obține electricitate.
Stații solare spațiale.
În fiecare oră pământul primește atât de multă energie solară, mai mult decât pământenii o folosesc într-un an întreg. O modalitate de a valorifica această energie este de a construi ferme solare gigantice care vor colecta o parte din radiația solară de înaltă intensitate, neîntreruptă.
Oglinzi uriașe vor reflecta razele soarelui asupra colectoarelor mai mici. Această energie va fi apoi transmisă pe pământ folosind microunde sau fascicule laser.
Unul dintre motivele pentru care acest proiect se află în stadiul de idee este costul său enorm. Cu toate acestea, poate deveni o realitate nu cu mult timp în urmă datorită dezvoltării tehnologiilor de gel și a scăderii costului transportului de mărfuri în spațiu.
Arderea gunoiului, obținem energie
O altă metodă, care este deja utilizată în Japonia, este crearea de incineratoare. Astăzi sunt construite în Anglia, Italia, Danemarca, Germania, Franța, Țările de Jos și Statele Unite, dar numai în Japonia aceste întreprinderi au început să fie utilizate nu numai pentru scopul propus, ci și pentru generarea de energie electrică. Fabricile locale ard 2/3 din toate deșeurile, în timp ce fabricile sunt echipate cu turbine cu abur. În consecință, furnizează căldură și electricitate zonelor înconjurătoare. În același timp, în ceea ce privește costurile, este mult mai profitabil să construiești o astfel de întreprindere decât să construiești o cogenerare.
Perspectiva utilizării căldurii Pământului acolo unde vulcanii sunt concentrați pare mai tentantă. În acest caz, nu este necesar să forăm Pământul prea adânc, deoarece deja la o adâncime de 300-500 de metri temperatura va fi de cel puțin două ori punctul de fierbere al apei.
Există, de asemenea, o astfel de metodă de generare a energiei electrice ca energia hidrogenului. Hidrogenul - cel mai simplu și mai ușor element chimic - poate fi considerat un combustibil ideal, deoarece se găsește acolo unde există apă. Dacă arzi hidrogen, poți obține apă, care se descompune în oxigen și hidrogen. Flacăra de hidrogen în sine este inofensivă, adică nu va exista niciun rău mediului. Particularitatea acestui element este că are o putere calorică ridicată.
Țările care folosesc căldura planetei
Liderul incontestabil în utilizarea resurselor geo este SUA - în 2012, producția de energie în această țară a ajuns la 16.792 milioane megawatt-oră. În același an, capacitatea totală a tuturor centralelor geotermale din Statele Unite a ajuns la 3386 MW.
Centralele geotermale din Statele Unite sunt situate în statele California, Nevada, Utah, Hawaii, Oregon, Idaho, New Mexico, Alaska și Wyoming. Cel mai mare grup de fabrici se numește „Geysers” și se află lângă San Francisco.
Pe lângă Statele Unite, Filipine, Indonezia, Italia, Noua Zeelandă, Mexic, Islanda, Japonia, Kenya și Turcia sunt, de asemenea, printre primii zece lideri (începând cu 2013). În același timp, în Islanda, sursele de energie geotermală asigură 30% din cererea totală a țării, în Filipine - 27%, iar în Statele Unite - mai puțin de 1%.
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 motive de îngrijorare, deoarece resursele de combustibil ale planetei sunt încă suficiente. Mai mult, sunt utilizate din ce în ce mai multe surse noi, ecologice și regenerabile.
Problema poluării mediului rămâne și crește catastrofal. Cantitatea de emisii dăunătoare scade, respectiv, aerul pe care îl respirăm este dăunător, apa are impurități periculoase și solul se epuizează treptat. De aceea este atât de important să se studieze în timp util un astfel de fenomen precum energia din intestinele Pământului pentru a căuta modalități de a reduce cererea de combustibil fosil și de a utiliza mai activ surse de energie neconvenționale.
Cum să obțineți energia geotermală și unde este utilizată
Cea mai naturală modalitate de utilizare a energiei geotermale este utilizarea acesteia pentru încălzire. Principiul de funcționare și echipamentul unei astfel de stații termice rămân practic neschimbate, diferența constă în absența sau puterea redusă a cazanului pentru încălzirea apei și necesitatea purificării chimice a apei termale, care conține adesea impurități active, înainte de a fi direcționată în conductele de încălzire. Deci, în țara noastră din teritoriul Krasnodar există un sat întreg (Mostovskoy), încălzit exclusiv din surse geotermale.
La o temperatură suficient de ridicată a apei termice, aceasta poate fi utilizată pentru a genera electricitate pe principiul centralelor termice. În cel mai simplu caz, aburul generat direct din sursa termică este alimentat către turbină. Dacă temperatura apei termice este prea scăzută pentru formarea intensivă a aburului care rotește turbina, aceasta este încălzită suplimentar.
Dacă temperatura apei termale este insuficientă pentru evaporarea intensivă, se poate aplica și așa-numitul principiu binar: apa termală fierbinte este utilizată pentru încălzirea și evaporarea unui alt lichid cu un punct de fierbere scăzut, cum ar fi freonul, care formează aburul de lucru care roteste turbina. Acest principiu este întruchipat în Rusia într-o instalație experimentală, care face parte din complexul geotermal din Kamchatka.
