Энергосберегающие технологии Системы теплоснабжения Развитие нетрадиционной энергетики Устройство ветроэлектрической установки Солнечные коллекторы Активные гелиосистемы отопления зданий. Геотермальная энергия

Энергосберегающие технологии Развитие нетрадиционной энергетики

Геотермальная энергия

В Турции (г. Анталия) с 24 по 30 апреля 2005 г. с большим успехом прошел Всемирный геотермальный конгресс WOC-2005 под девизом «Геотермальная энергия: локальная, возобновляемая, экологически чистая». В этом форуме приняло участие более 1 400 специалистов из 81 страны шести континентов, было представлено более 700 научных докладов. Во время конгресса работала выставка последних достижений в области геотермии, где было представлено более 45 ведущих компаний мира.

Темпы роста объемов и расширения спектра использования геотермальных ресурсов за последние 5 лет свидетельствуют о том, что геотермальные энергетические технологии во многих странах становятся основной составляющей в энергетическом балансе, и роль геотермии в мировой энергетике неуклонно растет. Оценки показывают, что мировой потенциал изученных на сегодня геотермальных запасов составляет 0,2 ТВт электрической и 4,4 ТВт тепловой мощности. 

Конгресс продемонстрировал значительный прогресс и масштабные перспективы в развитии мировой геотермальной энергетики к началу 2005 г. Геотермальные электрические станции (ГеоЭС) работают в 24 странах мира; суммарная установленная мощность ГеоЭС достигла 8 910,7 МВт (см. таблицу 4.1); годовая выработка электроэнергии на ГеоЭС в 2004 г. составила 56 798 ГВт ч.

Мировым лидером по установленной электрической мощности ГеоЭС являются США – 2 544 МВт, на втором месте находятся Филиппины – 1 931, на третьем – Мексика – 953, далее – Индонезия – 797, Италия – 790, Япония – 535, Новая Зеландия – 435, Исландия – 202 МВт. Следует отметить, что наиболее значительный прирост установленной мощности ГеоЭС за последние 5 лет отмечен в России (244 %), Франции (275 %) и Кении (182 %) (см. таблицу 4.1).

За последние 5 лет в США построено ГеоЭС общей электрической мощностью 316, в Индонезии – 207, в Мексике – 198 МВт.

С 2000 г. в 19 странах наблюдается активность в проведении исследований геотермальных полей и бурении новых скважин: всего 290 суммарной длиной 560 км и средней глубиной 1 900 м. В последние годы в число стран, производящих электроэнергию на геотермальных ресурсах, причем на основе создания бинарных ГеоЭС, использующих низкопотенциальное геотермальное тепло, вошли Германия, Австрия и Папуа (Новая Гвинея). Проведенные расчеты распределения мирового энергетического потенциала геотермальных источников от его температуры позволили сделать вывод о том, что примерно 70 % этого потенциала приходится на месторождения с температурой флюида менее 130 º.

Издавна люди знают о стихийных проявлениях гигантской энергии, таящейся в недрах земного шара. Память человечества хранит предания о катастрофических извержениях вулканов, унесших миллионы человеческих жизней, неузнаваемо изменивших облик многих мест на Земле. Мощность извержения даже сравнительно небольшого вулкана колоссальна, она многократно превышает мощность самых крупных энергетических установок, созданных руками человека. Правда, о непосредственном использовании энергии вулканических извержений говорить не приходится - нет пока у людей возможностей обуздать эту непокорную стихию, да и, к счастью, извержения эти достаточно редки. Но это – проявления энергии, таящейся в земных недрах, когда лишь крохотная доля этой неисчерпаемой энергии находит выход через огнедышащие жерла вулканов.

Энергетика земли (геотермальная энергетика) базируется на использовании природной теплоты Земли. Недра Земли таят в себе колоссальный, практически неисчерпаемый источник энергии. Оно постоянно компенсируется радиоактивным распадом некоторых изотопов в земной коре.

 Таблица 4.1

Динамика изменения установленной мощности ГеоЭС в мире

Страна

Установленная

мощность, МВт

Рост мощности

за 2000-2005 гг.

1995 г.

2000г.

2005г.

МВт

%

Австрия

0

0

1

1

Новые

ГеоЭС

Kитай

29

24

28

-1

Коста-Рика

55

143

163

20

14

Сальвадор

105

161

151

- 10

Эфиопия

0

7

7

0

Франция

4

4

15

11

275

Гепмания

0

0

0.2

0.2

Новые

ГеоЭС

Гватемала

0

33

33

0

Исландия

50

170

202

32

19

Индонезия

310

5 МО

797

207

35

Италия

632

785

790

5

1

Япония

414

547

535

-12

Кения

45

45

127

82

182

Мексика

753

755

953

198

16

Новая Зеландия

286

437

435

-2

Никарагуа

35

70

77

7

10

Папуа

Новая Гвинея

0

0

6

6

Новые

ГеоЭС

Филиппины

1227

1909

1931

22

1

Португалия

5

16

16

0

Россия

11

23

79

56

244

Таиланд

0,3

0,3

0,3

0

Турция

20

20

20

0

США

2817

2544

.116

Всего

6 798,5

7 972,5

8 910,7

938.2

12


Источники геотермальной энергии могут быть двух типов. Первый тип – это подземные бассейны естественных теплоносителей – горячей воды с низкой температурой кипения (аммиак, фреон и т.п.) (гидротермальные источники), или пара (паротермальные источники), или пароводяной смеси. По существу, это непосредственно готовые к использованию «подземные котлы», откуда воду или пар можно добыть с помощью обычных буровых скважин. Второй тип – это тепло горячих горных пород. Закачивая в такие горизонты воду, можно также получить пар или перегретую воду для дальнейшего использования в энергетических целях.

Но в обоих вариантах использования главный недостаток заключается, пожалуй, в очень слабой концентрации геотермальной энергии. Впрочем, в местах образования своеобразных геотермических аномалий, где горячие источники или породы подходят сравнительно близко к поверхности и где при погружении вглубь на каждые 100 м температура повышается на 30-40 °С, концентрации геотермальной энергии могут создавать условия и для хозяйственного её использования. В зависимости от температуры воды, пара или пароводяной смеси геотермальные источники подразделяются на низко- и среднетемпературные (с температурой до 130-150 ° С) и высокотемпературные (свыше 150°). От температуры во многом зависит характер их использования.

Можно утверждать, что геотермальная энергия имеет четыре выгодных отличительных черты.

Во-первых, её запасы практически неисчерпаемы. По оценкам конца 70-х годов до глубины 10 км они составляют такую величину, которая в 3,5 тыс. раз превышает запасы традиционных видов минерального топлива.

Во-вторых, геотермальная энергия довольно широко распространена. Концентрация её связана в основном с поясами активной сейсмической и вулканической деятельности, которые занимают 1/10 площади Земли. В пределах этих поясов можно выделить отдельные наиболее перспективные «геотермальные районы», примерами которых могут служить Калифорния в США, Новая Зеландия, Япония, Исландия, Камчатка, Северный Кавказ в России. Только в бывшем СССР к началу 90-х гг. было открыто около 50 подземных бассейнов горячей воды и пара.

В-третьих, использование геотермальной энергии не требует больших издержек, т.к. в данном случае речь идет об уже «готовых к употреблению», созданных самой природой источниках энергии.

Наконец, в-четвертых, геотермальная энергия в экологическом отношении совершенно безвредна и не загрязняет окружающую среду.

Человек издавна использует энергию внутреннего тепла Земли (вспомним хотя бы знаменитые Римские бани), но её коммерческое использование началось только в 20-х гг. нашего века со строительством первых ГеоЭС в Италии, а затем и в других странах. К началу 80-х гг. в мире действовало около 20 таких станций общей мощностью 1,5 млн кВт. Самая крупная из них - станция Гейзере в США (500 тыс. кВт).

Геотермальную энергию используют для выработки электроэнергии, обогрева жилья, теплиц и т. п. В качестве теплоносителя используют сухой пар, перегретую воду или какой-либо теплоноситель с низкой температурой кипения (аммиак, фреон и т. п.).

Гидротермальные системы К категории гидротермальных конвективных систем относят подземные бассейны пара или горячей воды, которые выходят на поверхность земли, образуя гейзеры, сернистые грязевые озера и фумаролы. Образование таких систем связано с наличием источника теплоты горячей или расплавленной скальной породы, расположенной относительно близко к поверхности земли. Над этой зоной высокотемпературной скальной породы находится формация из проницаемой горной породы, содержащая воду, которая поднимается вверх в результате ее подстилающей горячей породы.

Геотермальная энергия – энергия будущего Пейзаж графства Корнуолл, расположенного на юго-западе Англии, известен не только своей первозданной, ничем не испорченной красотой. Здесь нетрудно разыскать специалистов по натуральным, экологически безопасным, но тем не менее высокоэффективным энергетическим системам, которые еще не получили широкого распространения. Но очень скоро применение этих систем станет таким же обычным делом, как сегодня использование бензина для приведения автомобилей в движение

Геотермальное теплоснабжение В последние годы в мире отмечается значительный рост мощностей геотермального теплоснабжения. Системы геотермального централизованного теплоснабжения в основном применяются в Европе (лидеры — Франция и Испания), а также в Китае, Японии и Турции. В США преобладают системы геотермального отопления отдельных домов.


Проектирование активных систем солнечного горячего водоснабжения