Геотермальные электростанции — основные плюсы и минусы

Среди альтернативных источников электроэнергии существуют довольно специфические и экзотические способы ее получения. Кроме солнца и ветра в определенных условиях используется внутренние тепловые запасы планеты, для чего созданы геотермальные электростанции (ГеоЭС или ГеоТЭС).

Их работа основывается на энергии пара, поступающего из поземных емкостей, содержащих горячую воду естественного происхождения. Он обеспечивает вращение турбоустановки, соединенной с электрическим генератором.Геотермальные электростанции — основные плюсы и минусы

В результате, после нескольких превращений одних видов энергии в другие, на выходе получается электрический ток, распределяемый среди потребителей.

История развития

О практическом использовании геотермальных источников известно очень давно. Кроме обычного купания, эти природные ресурсы применялись в публичных банях в качестве источника тепла и горячей воды еще в 1-м веке нашей эры.

Позднее, уже в 14-м веке, французы изобрели первую систему общего теплоснабжения, использующую геотермальный потенциал. В промышленности она начала внедряться в 1827 году в Италии, когда под действием пара из вулканических веществ извлекалась борная кислота.

Первая система отопления, основанная только на подземной энергии, разработана в Америке в 1892 году. Затем в 1926 году Исландия стала использовать гейзеры для отопления сначала тепличных сооружений, а впоследствии – и жилых домов.

В 1852 году был изобретен насос для перемещения тепла, а в 1912 году получен патент на его применение в области добычи и извлечения на поверхность подземного пара. На практике эта идея стала реально возможной лишь в 40-х годах 20 века.

Геотермальные электростанции — основные плюсы и минусы

Постепенно дошла очередь и до первой электростанции на подземном тепле, сооруженной в 1960 году в американском штате Калифорния. Ее мощность составила 11 мегаватт, и она стабильно проработала в течение длительного времени.

Однако, несмотря на некоторую популярность, широкого распространения эти установки сразу не получили.

Лишь когда в 1979 году были изобретены полибутиленовые трубы, геотермальная энергия стала значительно эффективнее в области ее практического использования.

В дальнейшем технологии постоянно развивались и в 1967 году в СССР была построена первая станция с двойным рабочим циклом, использующая для получения электричества более низкие температуры, чем обычно. Такая же установка, сооруженная в 2006 году на Аляске, вырабатывает потенциал с использованием воды, нагретой лишь до 57 градусов.

От подземного тепла до электричества

Для добычи геотермальной энергии задействуется естественное тепло, производимое в глубине земных недр. Подобраться к таким источникам на нужное расстояние возможно по специальным шахтам или скважинам.

По мере бурения наблюдается возрастание геотермического градиента на 10С при прохождении точного расстояния в 36 метров. Тепло, извлеченное наверх, представляет собой воду, нагретую почти до кипения или пар.

Полученная этим способом тепловая энергия применяется напрямую в отоплении зданий или при помощи специального оборудования превращается в электроэнергию. Районы, пригодные для получения термальной энергии, есть во многих местах земного шара.

Геотермальные электростанции — основные плюсы и минусы

Проведенные исследования показали, что в центральной точке планеты температура ядра составляет примерно 66500С и выше. Постепенно происходит остывание в среднем темпе в 300-3500С каждый миллиард лет.

В мантии и ядре содержится примерно 98% тепловой энергии, и лишь 2% приходится на слой земной коры. Однако даже эта незначительная доля способна обеспечивать потребности людей в течение длительного времени.

Идеальными местами под геотермальные станции считаются места в районе стыков между континентальными плитами, поскольку толщина коры здесь значительно меньше.

Известно, что с повышением глубины скважины пропорционально возрастает и температура. Однако, существует немало мест, где она поднимается значительно быстрее.

Это участки с высокой сейсмической активностью, проявляющейся при столкновениях или разрывах тектонических плит. Именно здесь намного проще добывать тепловые ресурсы, отличающиеся повышенным геотермическим градиентом.

Такая энергия получается более дешевой из-за сокращения затрат на бурильные и насосные работы.

Иногда вода выходит прямо на поверхность, сразу оказывается нагретой до требуемых параметров, как это случается с гейзерами. Именно в этих точках прежде всего возводятся электроустановки, функционирующие на бесплатной тепловой энергии.

Использование подземного потенциала в реальных условиях

Во многих случаях подземная энергия применяется в двух видах.

  1. Первый вариант – это непосредственная подача тепла в отопительные системы и устройства подогрева горячей воды. Этот способ хорошо зарекомендовал себя в районах высоких широт, в точках, где тектонические плиты смыкаются друг с другом. Вода закачивается в трубы напрямую из глубинных скважин и служит для обогрева объектов.
  2. Второй вариант схематично практически не отличается от первого, только для производства электроэнергии требуется повышенная температура – от 1500С. Это основные преимущества геотермальных электростанций.

В качестве живых примеров можно привести американские штаты Калифорнию и Неваду, где за счет подземного тепла снабжаются энергией большие электростанции.

В Калифорнии на долю подобных установок в общей массе приходится 5%. В Сальвадоре геотермальными источниками производится свыше 30% электричества.

В частных домах этих регионов широко используется экологически чистая и дешевая тепловая энергия.

Геотермальные электростанции — основные плюсы и минусы

Способы получения подземной тепловой энергии:

  • Из сухой породы в разогретом состоянии. В естественные резервуары, состоящие из сухих твердых материалов, под высоким давлением закачивается вода. Она увлажняет поры и трещины, увеличивает имеющиеся разломы, после чего нагревается и становится паром или горячей водой.
  • Магма. Находится под землей в виде расплавленной массы, нагретой до температуры 12000С. Довольно редко она в небольших объемах подходит совсем близко к поверхности и располагается на доступных глубинах. В данный момент возможные методы использования магмы как источника бесплатного тепла разрабатываются лишь в теории и на уровне отдельных экспериментов.
  • Горячие воды. Испытывают постоянное давление, располагаются возле поверхности и содержат в своем составе метан в растворенном виде. В данном варианте электроэнергия производится при помощи не только тепла, но и газа.

Как действуют геотермальные установки

В получении электроэнергии при помощи подземного тепла используются три наиболее распространенных варианта.

  1. Прямая схема, где работает пар в сухом виде;
  2. Непрямая, в которой задействованы свойства водяного пара;
  3. Бинарная (смешанная).

Конкретный вариант зависит от того, в каком состоянии находится геотермальная среда – водяном или паровом. Учитываются и температурные показатели. В своем первоначальном виде электростанции работали по первой схеме, когда добытый пар подается напрямую внутрь турбины.

Однако, чаще всего стал использоваться второй вариант непрямого действия, когда закачка жидкости производится под повышенным давлением в резервуары генераторных агрегатов, установленных на поверхности. В данной схеме отсутствует непосредственный контакт пара, воды и турбин с генераторами.

Каждый способ следует рассмотреть подробнее.

Геотермальные электростанции — основные плюсы и минусы

Многие установки пользуются в своей работе гидротермальным сухим паром (рис. 1). Его движение осуществляется напрямую внутрь турбины, соединенной с электрическим генератором. Горячий пар используется вместо обычных видов твердого и жидкого топлива, поэтому данная технология используется до сих пор, хотя она и несколько устарела.

Более прогрессивным считается вариант на парогидротермах (рис. 2) с непрямым действием. Нагрев гидротермального раствора производится до температуры от 182 градусов и выше.

Он нагнетается в специальный испаритель и под образовавшимся давлением выполняется его быстрое выпаривание. Под влиянием образовавшегося пара турбинный вал приводится в действие.

Жидкость, оставшаяся в емкости, может быть выпарена в другом испарительном устройстве, что дает возможность повысить мощность установки.

Геотермальные электростанции — основные плюсы и минусы

В большинстве районов с горячими источниками тепла температура воды довольно умеренная и не превышает 2000С, а зачастую она значительно ниже. Такая вода применяется в оборудовании с бинарным циклом и оказывается вполне пригодной для выработки электроэнергии.

В данной ситуации принцип работы геотермальной электростанции следующий: помимо воды в системе применяется еще одна, специальная жидкость, с более низкой точкой кипения. Они обе проходят внутри теплообменника, где нагретая подземная вода превращает в пар другую жидкость.

Полученный за счет этого пар, попадает в турбину и начинает вращать лопатки.

Данная система функционирует полностью в замкнутом цикле, поэтому каких-либо ядовитых выбросов в окружающую среду практически нет. Так как вода с умеренной температурой обычно встречается в горячих источниках, то в перспективе большинство электроустановок будет переведено на этот рабочий режим.

Геотермальные электростанции — основные плюсы и минусы

В дальнейшем планируется использовать и другие геотермальные ресурсы. Горячая вода и пар составляют лишь незначительную часть от общих резервов. Практически неиссякаемые энергетические источники будут обеспечены за счет сухих твердых пород и магмы. В данное время ведутся практические разработки, нацеленные на снижение стоимости получения геотермального электричества.

Геотермальные установки в России

На территории Российской Федерации располагается немало районов с активной вулканической деятельностью. В основном, это Дальний Восток, Камчатка, Сахалин и Курильские острова. Именно в этих местах в разное время были построены геотермальные электростанции. Рассмотрим наиболее известные станции.

Паужетская ГеоТЭС

Первая в России электростанция такого типа была построена в 1966 году. Основной целью установки стало обеспечение электричеством населенных пунктов и рыбоперерабатывающих предприятий. Местом расположения был определен западный берег Камчатского полуострова, рядом с селом Паужетка и вулканом Камбальным.

При запуске станция выдавала установленную мощность в 5 мегаватт, а к 2011 году этот показатель был увеличен до 12 МВт. В последнее время ведутся работы по реализации проекта с бинарным энергоблоком, созданным российскими инженерами. Это позволит увеличить мощность станции до 17 МВт и улучшить экологическую обстановку за счет сокращения выбросов отработанных материалов.

Геотермальные электростанции — основные плюсы и минусы

Верхне-Мутновская ГТЭС (опытно-промышленная)

Располагается в юго-восточной части Камчатки непосредственно на вулкане Мутновский. Высота над уровнем моря составляет 780 м. Окончание строительства и ввод в эксплуатацию – 1999 год. Оборудована тремя энергоблоками по 4 мегаватта, общая мощность станции – 12 МВт.

Рядом расположена еще одна, более современная установка, введенная в строй в 2003 году. Показатель установленной мощности – 50 МВт, планируется довести до 80 МВт.

Обслуживание объекта выполняется полностью в автоматическом режиме. За счет обеих станций на Камчатке значительно снизилась зависимость от привозного топлива.

Две геотермальные электростанции производят примерно 30% всей электроэнергии полуострова.

Геотермальные электростанции — основные плюсы и минусы

Станция Океанская

Расположена на Курильском острове Итуруп, введена в строй в 2006 году. Производительность – 2,5 МВт.

Станция Менделеевская

Находится на Курильском острове – Кунашире, неподалеку от вулкана Менделеева. Производительность составляет 3,6 Мвт, после модернизации она возрастет до 7,4 МВт.

Преимущества и недостатки ГТЭС

Несомненными положительными чертами геотермальных установок являются:

  • Работают на возобновляемых источниках энергии на весь период существования планеты.
  • В сравнении с солнцем и ветром подземная энергия отличается повышенной стабильностью.
  • Экологические преимущества и чистота, минимальное негативное влияние на окружающую обстановку.
  • Для функционирования геотермальные электростанции не требуют какого-либо другого топлива.
  • Возможность применения в частном секторе, окупается сравнительно быстро.

Среди минусов наиболее существенными будут такие:

  • Обязательная привязка к конкретной местности с подходящими условиями.
  • При бурении скважин часть газов улетучивается в атмосферу.
  • Вероятность спровоцировать землетрясение из-за нарушений структуры породы.
  • Необходимость больших первоначальных вложений.
Читайте также:  Renault Kaptur (Рено Каптюр): плюсы и минусы автомобиля, особенности эксплуатации

Источник: https://electric-220.ru/news/geotermalnye_ehlektrostancii/2019-03-24-1668

Геотермальная энергия: плюсы и минусы. Геотермальные источники энергии :

Среди альтернативных источников геотермальная энергия занимает значительное место – ее так или иначе используют примерно в 80 странах по всему миру. В большинстве случаев это происходит на уровне строительства теплиц, бассейнов, применения в качестве лечебного средства или отопления.

Геотермальные электростанции — основные плюсы и минусы

В нескольких странах – в том числе США, Исландии, Италии, Японии и других — построены и работают электростанции.

Геотермальная энергия в целом подразделяется на две разновидности – петротермальную и гидротермальную. Первый тип использует как источник горячие горные породы. Второй — подземные воды.

Если свести все данные по теме в одну диаграмму, обнаружится, что в 99% случаев используется тепло пород, и только в 1% геотермальная энергия извлекается из подземных вод.

Петротермальная энергетика

На настоящий момент в мире достаточно широко используется тепло земных недр, причем преимущественно это энергия неглубоких скважин – до 1 км. С целью обеспечения электричеством, теплом или ГВС устанавливаются скважинные теплообменники, работающие на жидкостях с низкой температурой кипения (например, на фреоне).

Сейчас использование скважинного теплообменника является наиболее рациональным способом добычи тепла. Выглядит это так: теплоноситель циркулирует в замкнутом контуре. Нагретый поднимается по концентрично опущенной трубе, отдавая свое тепло, после чего, охлажденный, при помощи насоса подается в обсадную.

В основе использования энергии земных недр лежит природное явление – по мере приближения к ядру Земли растет температура земной коры и мантии. На уровне 2-3 км от поверхности планеты она достигает более 100 °С, в среднем увеличиваясь с каждым последующим километром на 20 °С. На глубине 100 км температура достигает уже 1300–1500 ºС.

Гидротермальная энергетика

Вода, циркулирующая на больших глубинах, нагревается до значительных величин. В сейсмически активных районах она поднимается на поверхность по трещинам в земной коре, в спокойных же регионах ее можно вывести с помощью скважин.

Принцип действия тот же: нагретая вода поднимается по скважине вверх, отдает тепло, и возвращается по второй трубе вниз. Цикл практически бесконечен и возобновляем до тех пор, пока в земных недрах остается тепло.

В некоторых сейсмически активных регионах горячие воды лежат так близко к поверхности, что можно воочию наблюдать, как работает геотермальная энергия. Фото окрестностей вулкана Крафла (Исландия) демонстрирует гейзеры, которые передают пар для действующей там ГеоТЭС.

Геотермальные электростанции — основные плюсы и минусы

Основные черты геотермальной энергетики

Внимание к альтернативным источникам обусловлено тем, что запасы нефти и газа на планете не бесконечны, и постепенно исчерпываются. Кроме того, они есть не везде, и многие страны зависят от поставок из других регионов. Среди иных важных факторов – негативное влияние ядерной и топливной энергетики на среду обитания человека и дикую природу.

  • Большое достоинство ГЭ – возобновляемость и универсальность: возможность использовать для водо- и теплоснабжения, или для выработки электроэнергии, или для всех трех целей сразу.
  • Но главное – это геотермальная энергия, плюсы и минусы которой зависят не столько от местности, сколько от кошелька заказчика.

Геотермальные электростанции — основные плюсы и минусы

Достоинства и недостатки ГЭ

В числе преимуществ этого вида энергии следующие:

  • она возобновляемая и практически неиссякаемая;
  • независима от времени суток, сезона, погоды;
  • универсальна — с ее помощью можно обеспечить водо- и теплоснабжение, а также электричество;
  • геотермальные источники энергии не загрязняют окружающую среду;
  • не вызывают парникового эффекта;
  • станции не занимают много места.

Однако имеются и недостатки:

  • геотермальная энергия не считается полностью безвредной из-за выбросов пара, в составе которого могут быть сероводород, радон и другие вредные примеси;
  • при использовании воды с глубоких горизонтов стоит вопрос ее утилизации после использования – из-за химического состава такую воду нужно сливать либо обратно в глубокие слои, либо в океан;
  • постройка станции относительно дорога – это удорожает и стоимость энергии в итоге.

Сферы применения

На сегодняшний день геотермальные ресурсы используются в сельском хозяйстве, садоводстве, аква- и термокультуре, промышленности, сфере жилищно-коммунальных хозяйств. В нескольких странах построены крупные комплексы, обеспечивающие население электроэнергией. Продолжается разработка новых систем.

Сельское хозяйство и садоводство

Чаще всего использование геотермальной энергии в сельском хозяйстве сводится к обогреву и поливу оранжерей, теплиц, установок аква- и гидрокультуры. Подобный подход применяется в нескольких государствах – Кении, Израиле, Мексике, Греции, Гватемале и Теде.

Геотермальные электростанции — основные плюсы и минусы

Подземные источники применяются для полива полей, обогрева почвы, поддержания постоянной температуры и влажности в оранжерее или теплице.

Промышленность и ЖКХ

В ноябре 2014 года в Кении начала работать крупнейшая на то время геотермальная электростанция мира. Вторая по размерам находится в Исландии – это Хеллишейди, берущая тепло от источников возле вулкана Хенгидль.

Геотермальные электростанции — основные плюсы и минусы

Другие страны, использующие геотермальную энергию в промышленных масштабах: США, Филиппины, Россия, Япония, Коста-Рика, Турция, Новая Зеландия и т. д.

Известны четыре основные схемы добывания энергии на ГеоТЭС:

  • прямая, когда пар направляется по трубам в турбины, соединенные с электрогенераторами;
  • непрямая, аналогичная предыдущей во всем, за исключением того, что перед попаданием в трубы пар очищается от газов;
  • бинарная – в качестве рабочего тепла используется не вода или пар, а другая жидкость, имеющая низкую температуру кипения;
  • смешанная – аналогична прямой, но после конденсации здесь удаляют из воды не растворившиеся газы.

В 2009 году группа исследователей, искавшая пригодные к использованию геотермальные ресурсы, достигла расплавленной магмы всего на глубине 2,1 км. Подобное попадание в магму – большая редкость, это всего второй известный случай (предыдущий произошел на Гавайях в 2007 году).

Хотя соединенная с магмой труба ни разу не подключалась к находящейся неподалеку ГеоТЭС Крафла, ученые получили весьма многообещающие результаты. До сих пор все работающие станции брали тепло опосредованно, из земных пород либо из подземных вод.

Частный сектор

Одна из наиболее перспективных сфер – частный сектор, для которого геотермальная энергия – это реальная альтернатива автономного газового отопления. Самая серьезная преграда здесь – при довольно дешевой эксплуатации высокая начальная стоимость оборудования, которая значительно выше, чем цена установки «традиционного» отопления.

Геотермальные электростанции — основные плюсы и минусы

Свои разработки для частного сектора предлагают компании MuoviTech, Geodynamics Ltd, Vaillant, Viessmann, Nibe.

Страны, использующие тепло планеты

Безусловным лидером в использовании георесурсов является США – в 2012 году выработка энергии в этой стране достигла отметки 16.792 миллиона мегаватт-часов. В том же году, суммарная мощность всех геотермальных станций на территории Штатов достигала 3386 МВт.

ГеоТЭС на территории США расположены в штатах Калифорния, Невада, Юта, Гавайи, Орегон, Айдахо, Нью-Мехико, Аляска и Вайоминг. Самая крупная группа заводов носит название «Гейзеры» и расположена неподалеку от Сан-Франциско.

Геотермальные электростанции — основные плюсы и минусы

Кроме Соединенных Штатов, в первой десятке лидеров (по состоянию на 2013 год) также находятся Филиппины, Индонезия, Италия, Новая Зеландия, Мексика, Исландия, Япония, Кения и Турция. При этом в Исландии геотермальные источники энергии обеспечивают 30% от всей потребности страны, на Филиппинах – 27%, а в США – меньше 1%.

Потенциальные ресурсы

Работающие станции – только начало, отрасль лишь начинает развиваться. Исследования в этом направлении идут постоянно: более чем в 70 странах ведется разведка потенциальных месторождений, в 60 освоено промышленное использование ГЭ.

Перспективными выглядят сейсмически активные районы (как это видно на примере Исландии) – штат Калифорния в США, Новая Зеландия, Япония, страны Центральной Америки, Филиппины, Исландия, Коста-Рика, Турция, Кения. Эти страны имеют потенциально выгодные не исследованные месторождения.

В России это Ставропольский край и Дагестан, остров Сахалин и Курильские о-ва, Камчатка. В Беларуси определенный потенциал есть на юге страны, охватывая города Светлогорск, Гомель, Речица, Калинковичи и Октябрьский.

Источник: https://www.syl.ru/article/173209/new_geotermalnaya-energiya-plyusyi-i-minusyi-geotermalnyie-istochniki-energii

Преимущества и недостатки геотермальной энергии

Сила геотермальных вод Земли — альтернативный источник энергии. Такой метод получения энергии задействуется в регионах, где геотермальные источники выходят на поверхность или располагаются в местах легкой досягаемости.

Перед возведением станции на месте источников периметр оценивают с точки зрения инженерной и экономической целесообразности, а главное — безопасности. Турбины геотермальных станций приводит в движение пар, который выпускают гейзеры и вулканы.

Отсюда следует, что геотермальные источники обычно располагаются в неустойчивых сейсмических зонах, а значит, безопасность — вопрос первостепенной важности.

Геотермальные электростанции — основные плюсы и минусы

Перспективы и преимущества геотермальной энергии

Схема строительства будущей ГеоТЭС, преобразующей энергию геотермальных вод Земли в электричество, зависит от источника, на котором станция будет возведена.

Иногда инженерная задумка сводится к простому бурению скважины, а иногда требуется дополнительное оборудование и технологии для очищения пара от вредных выхлопов или твердых частиц.

Принцип добычи электричества из источников прост: пар поднимается вверх по скважине, приводя турбины в движение, а после возвращается обратно в обсадную.

Геотермальные станции активно используются в промышленных масштабах, сельскохозяйственной деятельности, ЖКХ. С их помощью обогреваются и поливаются оранжереи, теплицы, различные аква-установки.

Подземные источники служат для полива полей или поддержания необходимого уровня влажности для выращивания сельскохозяйственных культур. ГеоТЭС успешно задействуются в ЖКХ, заменяя собой традиционные электростанции. Крупнейшая ГеоТЭС построена в Кении.

Она подает достаточно электричества, чтобы содержать город.

Геотермальные электростанции — основные плюсы и минусы

Геотермальные источники энергии: плюсы и минусы

Главный минус геотермальной энергетики кроется в самом происхождении энергии: станции строятся в сейсмически активных зонах. Проблема в том, что спрогнозировать пробуждение вулкана, землетрясение или движение почв — задача непростая. Возведение станции в таких местах — это всегда риски.

А с учетом того, что строительство ГеоТЭС — дело затратное, возникает вопрос о целесообразности использования силы геотермальных вод Земли. Чтобы обойти риски, для возведения ГеоТЭС выбираются «спокойные» регионы, где последняя сейсмическая активность была замечена лишь в далеком прошлом. Разведка потенциальных месторождений ведется в более чем семидесяти странах.

Например, в России это Ставропольский край, Камчатка, Сахалин. В Украине — Закарпатье, Одесская область, Херсон.

Преимущества:

  • Внушительные запасы геотермальной энергии. Один из главных плюсов геотермальной энергии заключается в том, что при грамотной эксплуатации этот источник можно назвать возобновляемым.
  • Экономия на топливе. ГеоТЭС не нуждается в дополнительных поставках топлива для своего функционирования.
  • Экологичность. Геотермальные источники и станции, их эксплуатирующие, не выбрасывают вредные вещества. А те вредные вещества, которые могут возникать во время добычи энергии, собираются и перерабатываются (например, нефть или природный газ).
  • Самообеспечение. Дополнительное топливо из сторонних источников требуется только для первого запуска станции. В дальнейшем ГеоТЭС может обеспечивать электричеством сама себя. Его вырабатывается достаточно и для поставок, и для самообеспечения.
  • Экономичность эксплуатации. Станция не требует больших трат на свою эксплуатацию — только на плановое техническое обслуживание, ремонт и профилактику.
  • Дополнительная польза. Если электростанция стоит на берегу моря, ее можно задействовать для опреснения воды. Вода дистиллируется за счет нагревания и охлаждения пара в ходе работы ГеоТЭС. В дальнейшем эту воду можно использовать для питься или искусственного орошения земель.
  • Эстетический вид. ГеоТЭС не портят пейзаж, не нуждаются в большом землеотводе, а современные проекты даже добавляют виду эстетической завершенности.
Читайте также:  Стоит ли принимать коллаген — плюсы и минусы препарата

Недостатки:

  • Сложности при утверждении проекта. Проблемы возникают на всех этапах проектирования: поиска подходящего места, тестирования, получения разрешения от властей и местного населения.
  • Остановка работы в любой момент. Сложно предугадать извержение вулкана или землетрясение. Работа станции может остановиться даже из-за естественных изменений в земной коре. Неудачный выбор места для возведения ГеоТЭС тоже не способствует долгой стабильной работе. Еще одна причина остановки — превышение нормы закачки воды в породу.
  • Если не использовать фильтры для выбросов из источника, в окружающую среду могут попасть вредные вещества.

Источник: https://altenergiya.ru/termal/preimushhestva-i-nedostatki-geotermalnoj-energii.html

Плюсы и минусы геотермальной энергии

Геотермальные электростанции — основные плюсы и минусы

По мере того, как мы продолжаем наше исследование жизнеспособных, чистых источников энергии, геотермальная энергия становится следующей в списке. Геотермальная энергия сильно отличается от более известных источников возобновляемой энергии, таких как солнечная энергия и ветер. Вместо того, чтобы использовать силу солнца, он извлекается из внутреннего источника тепла Земли. Электростанции, которые генерируют геотермальное электричество, используют пар, полученный из естественных резервуаров горячей воды, которые можно найти в нескольких милях ниже поверхности Земли. Подумайте об этих водоемах как о горячих источниках, кроме гораздо большего, чем в земле. Горячая вода из этих бассейнов превращается в пар, который вращает турбину. Затем турбина питает генератор, который создает электричество. Существует огромный потенциал для геотермальной помощи в удовлетворении быстро растущих потребностей населения в энергии. Однако, как всегда, есть недостатки, которые необходимо учитывать. Вы можете себе представить, что вытягивание энергии из-под поверхности Земли не так просто, как кажется людям. Возникают осложнения, которые влияют как на окружающую среду, так и на карманы тех, кто использует энергию. Ниже мы обсудим более подробно плюсы и минусы геотермальной энергии. Геотермальная энергия — еще один возобновляемый, преимущественно зеленый источник энергии. Пока существует Земля, будет возможность извлечь из ее внутреннего тепла. В то время как природа геотермальной энергии часто отличает ее от солнца и ветра, есть еще одно примечание — геотермальная энергия более надежна. Солнечная энергия и энергия ветра в основном считаются непредсказуемыми. Вы не всегда можете оценить, сколько энергии может быть произведено в определенный день. Однако с геотермальным, это на самом деле очень предсказуемо. Это лишь некоторые из факторов, влияющих на геотермальную энергию. Давайте теперь рассмотрим эти и более подробно.

1. Возобновляемый.

До тех пор, пока Земля существует, будет использоваться геотермальная энергия. Это ставит его в возобновляемую категорию наряду с солнечной и ветровой, и это будет до тех пор, пока солнце не проглотит нас всего за 5 миллиардов лет. Горячие резервуары, используемые для извлечения геотермальной энергии, являются природными ресурсами на Земле. В отличие от ископаемого топлива, такого как уголь и природный газ, они, естественно, пополняются. Это делает геотермальную не только возобновляемой, но и устойчивой. Существует предостережение, которое мы обсудим в минусах, но по большей части оно в значительной степени считается возобновляемым и устойчивым ресурсом.

2. Более экологична.

Геотермальная энергия чаще всего упоминается как источник зеленой энергии. Это означает, что его воздействие на окружающую среду минимально. Производство геотермальной энергии создает некоторое загрязнение, о чем мы поговорим позже в минусах. Однако его углеродный след довольно крошечный по сравнению с производством энергии на ископаемом топливе. Независимо от того, верите ли вы в глобальное потепление, продвижение геотермальной энергии станет сильным кандидатом в качестве части долгосрочного энергетического решения Земли.

3. Надежность.

В отличие от солнечной и ветровой, геотермальная энергия является очень предсказуемым источником энергии. Геотермальные электростанции имеют мощность, которую можно легко вычислить с высокой степенью точности. Нам не нужно беспокоиться о колебаниях ветра, пасмурных дней или полной темноты. Геотермальная энергия может производиться круглосуточно с минимальным прерыванием. Это очень важный фактор для рассмотрения, и это означает, что геотермальная энергия приемлема для удовлетворения спроса на базовую нагрузку на энергию. Говоря проще, люди нуждаются в определенном количестве энергии в течение дня, и геотермальная может надежно снабжать его без забот.

4. Не требует топлива.

Обычно, когда вы думаете о электростанциях, вы думаете, что нужно много топлива. Не для геотермальной энергии. Подобно солнечной и ветровой, геотермальная энергия производится природой. Он не потребляется, а скорее используется и преобразуется в электричество. Это связано с тем, что он является возобновляемым и устойчивым источником энергии. Это также означает, что нам не нужно беспокоиться о таких мероприятиях, как добыча полезных ископаемых, которые содержат тяжелую цену загрязнения окружающей среды.

5. Дорогостоящий для домовладельцев.

За последние несколько лет наблюдается значительный рост спроса на геотермальное отопление и охлаждение для личных домов. Как возобновляемый и зеленый источник энергии, это оказывается привлекательным вариантом для многих. Хотя это может стоить дорого, затраты, как правило, окупаются через несколько лет. В настоящее время, насколько дороги ваши электрические и газовые счета в течение года? Если вы похожи на большинство, они обычно сильно колеблются в разные сезоны. Геотермальная энергия обеспечивает значительную экономию в годовом исчислении как по стоимости отопления, так и по охлаждению. Опять же, вы просто должны быть готовы сделать авансовые инвестиции.

6. Быстро развивающаяся технология.

Наравне с другими источниками зеленой энергии геотермальная энергия находится на переднем крае разведки. Появляются новые технологии, которые улучшают производство энергии Как вы можете себе представить, люди не имеют большого контроля над тем, где Земля решает скрыть свои водохранилища с горячей водой. Это затрудняет решение проблемы. Эти и пара других являются минусами, о которых мы поговорим более подробно ниже.

1. Конкретная зона.

Вероятно, самым большим недостатком геотермальной энергии является то, что она невероятно специфична для местоположения. У нас действительно нет возможности выбирать, где мы строим геотермальные электростанции, что приводит к довольно неудобным местам, которые навязываются нам. В результате есть только определенные зоны, где геотермальная энергия является опцией. Чаще всего эти зоны находятся далеко от городов и поселков. Это означает, что геотермальная, вероятно, никогда не станет жизнеспособным вариантом для широкомасштабного производства энергии.

2. Экологические побочные эффекты.

В то время как производство геотермальной энергии обычно не выделяет никаких парниковых газов, на поверхности Земли их много, что нельзя игнорировать. Во время процесса рытья эти газы часто выводятся в атмосферу. Да, это, как правило, происходит даже без вмешательства человека, но выбросы, как было показано, выше в непосредственной близости от геотермальных источников. В целом загрязнение, создаваемое геотермальными электростанциями, сегодня считается низким по сравнению с традиционными заводами, работающими на ископаемом топливе. Несмотря на то, что эти экологические побочные эффекты считаются минусом, они практически не влияют на источники энергии, которые мы используем сегодня.

3. Землетрясения.

Да, вы это правильно поняли. Геотермальная энергия стала печально известной для запуска землетрясений. В любое время, когда вы имеете дело с тяжелым рытьем глубоко под поверхностью Земли, есть потенциал изменить его структуру. Это может привести к тектоническим сдвигам, достаточно большим, чтобы вызвать землетрясения. По большей части эти землетрясения не опасны из-за расположения большинства геотермальных электростанций. Тем не менее, любой тип стихийного бедствия обычно сопровождается потенциальными опасными для жизни случаями. Другие источники энергии вообще не имеют этой проблемы, что может стать большим препятствием для сторонников геотермальной энергетики.

4. Высокие первоначальные затраты.

С геотермальными, есть высокие ценовые метки, которые необходимо учитывать. Во-первых, это стоимость строительства коммерческой электростанции. Подобно ядерному, они могут быть очень дорогими. Вы можете себе представить, что отверстия в нескольких милях на поверхности Земли могут быть довольно дорогостоящими и трудоемкими. Несчастная реальность заключается в том, что геотермальная энергия изо всех сил пытается конкурировать с другими методами производства энергии. Несмотря на то, что вы сэкономите деньги, используя его в долгосрочной перспективе, высокие первоначальные издержки являются основным сдерживающим фактором. Как и ветер, большинству пользователей геотермальной энергии предоставляются значительные субсидии для использования источника энергии. Пока технология не улучшится, это, вероятно, останется в силе, по крайней мере, в течение следующих нескольких лет.

5. Проблемы с устойчивостью.

По большей части геотермальная энергия считается устойчивым источником энергии. Вот почему мы перечислили его в разделе плюсов. Мы производим геотермальную энергию, принимая горячую воду из резервуаров Земли. Эти резервуары пополняются, когда дождевая вода спускается с поверхности. Теоретически, если мы будем использовать жидкость с более высокой скоростью, чем она будет заменена, то мы в конечном итоге истощаем поставку. Это просто означает, что геотермальная энергия должна эффективно управляться. К настоящему времени, надеюсь, ясно, что долгосрочный план удовлетворения энергетических потребностей Земли не является показом одного человека. Это будет комбинация различных возобновляемых, чистых и зеленых источников энергии, которые мы можем использовать для будущих поколений. Геотермальная энергия, без сомнения, является одним из тех источников энергии, которые необходимо учитывать. Помимо того, что он является возобновляемым и в основном устойчивым, он также очень надежный, не требует топлива и имеет сильный потенциал для домовладельцев. Недостатки геотермальной энергии включают в себя высокие первоначальные инвестиции, высокую удельную энергию и некоторые потенциально опасные побочные эффекты окружающей среды, включая землетрясения.

Геотермальные электростанции — основные плюсы и минусы

Источник: http://energyhall.blogspot.com/2018/09/blog-post_28.html

Плюсы и минусы геотермальной электростанции

Геотермальные электростанции — основные плюсы и минусы

Человечество не одно тысячелетие стремится найти неиссякаемый источник энергии.Но пока он не был найден, приходится пользоваться чем есть.Очень часто люди обращают внимание на альтернативные источники энергии.

Одним из видов таких источников является геотермальная энергия недр земли, которую можно использовать как тепловую, так и электрическую, посредством ее преобразования на геотермальных электростанциях (ГеоЭС).

Какие плюсы и минусы геотермальной электростанции?

Можно выявить определенные плюсы и минусы геотермальной электростанции. При использовании такой энергии уровень воздействия на окружающую среду намного меньший, чем при использовании традиционных источников энергии – так, уровень выбросов углекислого газа в атмосферу, а именно он является главным парниковым газом, снижается в десятки раз.

Читайте также:  Хендай Элантра (Hundai Ellantra): плюсы и минусы автомобиля

К сожалению, такое тепло недр, точнее те источники, которые мы можем использовать, очень рассеяны. Существует официальная классификация источников геотермальной энергии в зависимости от вида этого источника. Таким образом, выделяют:

  • источники сухого пара. Тут вода находится в парообразном состоянии. Такие источники довольно редки, но легко разрабатываются. Именно они занимают большую часть в числе все геотермальных источников;
  • источники влажного пара: тут кроме пара, присутствует еще и вода в жидком состоянии. Такие источники более частые, но и проблем с ними больше: необходимо защищать все оборудование от коррозии и заботиться об утилизации пересоленных вод;
  • источники геотермальной воды. Тут, как правило, содержится одна горячая вода. Образуются в пустотах пород при нагревании подземных вод теплом недр;
  • горячие горные породы, которые нагреваются магмой. Их потенциал самый значимый;
  • магма как источник тепла – расплавленные горные породы. Их температура может достигать и 13000С.

Плюсы и минусы геотермальной электростанции можно использовать и себе во благо

Тепло от перечисленных источников можно использовать в качестве тепла, либо перерабатывать с помощью ГеоЭС в электричество. Работает такая электростанция по принципу обычной тепловой.

Пар вращает лопасти турбины, которая соединена с электрогенератором – вследствие этого образуется электричество. Некоторые ГеоЭС перед направлением пара в турбину очищают его от газов, которые смогут вызвать коррозию оборудования.

Возможен еще вариант, когда после конденсации газа в воду из нее удаляю не растворившиеся в ней газы.

Сегодня использование геотермальной энергии становится все более популярным. Ей нашли применение для использования в теплицах, для подогрева бассейнов и даже в лечебных целях. Уже 25 стран мира имеют у себя ГеоЭС, а еще около 80 – тем или иным образом использую геотермальное тепло.

Источник: http://remontdekor.com/praktichnye_sovety/plyusy-i-minusy-geotermalnoj-elektrostancii.html

Геотермальные электростанции: плюсы и минусы выработки электроэнергии ГеоТЭС

Термальная энергия планеты используется напрямую или преобразуется в электрическую. Это возобновляемый ресурс, перспективный для развития альтернативной энергетики.

Геотермальные электростанции строятся в районах дремлющих вулканов, где сталкиваются или разрываются тектонические плиты.

Тепло Земли прорывается ближе к поверхности в виде пара при соединении разогретой магмы и водных залежей.

По расчетам специалистов геотермальной энергетики, доступная тепловая энергия планеты способна обеспечить потребности населения. Активное освоение термических ресурсов началось в середине прошлого века.

Пар, поступающий из гейзеров, улавливают и направляют для обогрева жилого сектора, тепличных хозяйств. Укладывают трубопроводы, по которым вода горячих источников устремляется в города и поселки. Часть энергии паровые турбины перерабатывают в электричество.

Пока КПД ГеоЭС 7-10%, но технологии совершенствуются. Освоение терморесурсов планеты продолжается.

Геотермальные электростанции или что такое геотермальная энергия?

Горячий гейзер – природный геотермальный источник. Их на Земле немного. Пар научились добывать из глубин бурением скважин. Каждые 36 метров температура геологических отложений повышается на один градус. В 60 странах, расположенных в районе тихоокеанского вулканического кольца и на Дальнем Востоке, уже используют термальную энергию.

Авторское право на создание первой электростанции подобного рода принадлежит Пьеро Джинори Конти. Он в 1904 году провел испытания генератора: подключил к нему 4 лампочки. В 1911 году в городе Лардерелло итальянской провинции Пиза начала работать станция, которая сейчас производит 10% мирового объема геотермального электричества.

Принцип работы геотермальных электростанций

Чтобы направить пар на лопасти турбины, его необходимо добыть из-под земли. В основе принципа работы геотермальных электростанций лежит метод закачки воды в рабочую скважину. Жидкость нагревается в теплых пластах до насыщенного пара, который с силой вырывается на поверхность.

Для генерации электроэнергии применяют 3 основных метода:

  • сухой пар: геотермальные ресурсы воздействуют на турбину;
  • насыщенные газовые среды высокой влажности взаимодействуют с генератором.
  • комбинированный сочетает обе технологии.

Советуем почитать:  Переработка и утилизация опавших листьев

Прямой метод

Используется гидротермальный пар, вырывающийся из земли по питающей скважине. Он приводит турбину генератора в движение. Отработанная жидкость закачивается в твердые земные пласты. Происходит загрязнение термальных слоев.

Непрямой метод

Перегретые гидротермальные ресурсы из скважины поступают в испаритель, где тепло геотермальной воды выпаривает избыточную влагу из теплоносителя. Пар из испарителя под давлением поступает на лопасти турбины, заставляет их вращаться. Электростанции на парогидротермах второго поколения, более мощные и надежные: система испаритель–турбина замкнутая.

Смешанный бинарный метод

Современные геотермальные электростанции по принципу работы схожи с генераторными установками второго поколения.

Только разогретая землей вода проходит через теплообменник, заполненный теплоносителем. Устройство передает тепло земли воздушной смеси, вращающей генератор.

При такой технологии используют менее разогретые термальные воды, увеличивается теплоотдача, снижаются энергетические потери.

Преимущества и недостатки ГТЭС

В будущем планируется развитие геотермальных электростанций, их преимущества и недостатки очевидны. Сначала о хорошем:

  • геотермальные воды – возобновляемый и неисчерпаемый ресурс;
  • генератор не зависит от внешних источников топлива;
  • у геотермальной электростанции имеются экологические преимущества: она не загрязняет атмосферу, не разрушает экосистему;
  • природное тепло Земли превосходит по потенциалу органическое топливо;
  • электростанции работают автономно, только при запуске турбину требуется дизтопливо для работы насоса;
  • исключено влияние погодных факторов;
  • установки компактные, ремонтоспособные, не требуют больших экономических затрат;
  • низкая себестоимость используемых ресурсов;
  • при создании ГТЭС не предусмотрены санитарные зоны, окружающую территорию можно использовать для других целей, например, выращивания с/х продукции в теплицах;
  • минимальный штат обслуживающего персонала;
  • используя для генерации пара морскую воду по открытому циклу, можно использовать генераторные установки как опреснители для получения питьевой воды.

Недостатки геотермальных электростанций:

  • длительный и финансово затратный этап изыскательских работ;
  • станции строят в сейсмически нестабильных районах, высок риск аварий во время землетрясений;
  • термальные воды в некоторых районах содержат горючие сопутствующие газы, природные углеводороды, повышается пожароопасность;
  • работа генераторов связана с повышением уровня шума, вибрацией, влияющей на животных и птиц.

Геотермальные электростанции в России

Сейсмически активные районы находятся на Дальнем Востоке и в районах Северного Кавказа. Развитие геотермальных электростанций в России ограничено территориально, применение тепловых насосов возможно на Урале и Алтае. Сейчас в основном тепло Земли используется для обогрева жилого фонда, с/х тепличных комплексов. Только 13% перерабатывается в электричество.

Советуем почитать:  Сбор, хранение и утилизация отходов группы Б

Паужетская ГеоЭС

Находится на западном берегу Камчатки рядом с вулканом Камбальным. Открытие Паужетской геотермальной электростанции состоялось в 1966 году. Она создавалась для нужд жителей Паужетка, генерировала всего 5 мегаватт. Постепенно расширялась, теперь мощность 17 мегаватт.

Улучшены очистные сооружения первой геотермальной электростанции России, второй турбоагрегат мощностью 6 МВт построен в 1980-м, второй – в 2006-м. Принцип работы геотермальной установки основан на прямом использовании пара. Достраивается бинарный блок комбинированного типа.

Верхне-Мутновская опытно-промышленная ГеоЭС

Работает изолированно от РАО ЕЭС, расположена в южной части Камчатки у подножия вулкана Мутновский. Инициатор строительства станции – АО «Наука». На площадке происходит разделение выкачиваемой смеси на пар (он подается на турбины) и воду (ее закачивают в горные пласты). Суммарная мощность блоков, обслуживающих две скважины – 12 мегаватт.

Мутновская ГеоЭС

Самая крупная станция Камчатки с прямым использованием пара. Расположена у одноименной сопки, завязана с Верхне-Мутновской станцией в единый энергетический комплекс, производят 1/3 потребностей Камчатки. Два блока мощностью 25 МВт достигли максимальной производительности в 2002 году.

Океанская ГеоЭС

До введения объекта на Итурупе были только дизельные генераторы. С пуском ГеоЭС Океанская годовая экономия дизтоплива составила около 4 тысяч тонн. Общая мощность двух модулей «Туман-2А» – 2,5 МВт. Электростанция проработала до марта 2013, после этого работает только один модуль на неполную мощность.

Менделеевская ГеоТЭС

Построена у подножия одноименного вулкана на острове Кунашир. Проектная мощность – 3,6 мегаватт. Из четырех скважин одна вышла из строя, забита серой после подвижек земной коры. В ближайшее время планируется модернизация электростанции, повышение производства электричества в два раза.

Геотермальные станции в мире

В Топе 15 стран, использующих термальную энергию, Россия занимает 13 место. Лидируют страны, где много сейсмоактивных зон. Список открывает США, ГеоЭС и гелиотермические электростанции вырабатывают в год 2687 МВт, 03% от потребляемой мощности. Это:

  • 22 электростанции комплекса «The Geysers» (на плато гейзеров)в Калифорнии, номинальная годовая мощность 1517 мегаватт, обеспечивает 60% потребности северного побережья штата;
  • 10 геоблоков в долине Империал, выработка «Imperial Valley Geothermal Area» составляет 570 мегаватт;
  • электростанция «Navy 1 Geothermal Area» на 235 МВт в Неваде у озера Чайна Лейк, создана для нужд военной базы.

Советуем почитать:  Классификация и методы очистки сточных вод

Вторую строчку в рейтинге занимают Филиппины. Объем вырабатываемой энергии – 1969,7 МВт, это 27% всего производства. «Тиви» – первая электростанция, построена в 1982 году, сейчас выдает 330,0 мегаватт. «Макилинг-Банахау» начала работу в 1984 году, достигла мощности 458,0 МВт.

В Индонезии по оценкам экспертов сосредоточено 40% мирового потенциала, оценивается в 24 ГВт. Страна сделала экономический рывок в последние годы, 3,7% (это 1092 МВт) вырабатываемого электричества производят ГеоЭС. Самые крупные расположены на Суматре. Продолжается расширение блока Sarulla Unit. У первой очереди производительность 220 МВт, у второй – 110 мегаватт, строится третья.

Рядом расположена электростанция «Sorik Marapi Modular» (110 МВт), в провинции Лампунг достраивается «Ulubulu Unit» на 320,8 МВт. На острове Ява только одна геотермостанция – «Karaha Bodas» (30 МВт).

Мексика незначительно отстает от Индонезии, производит 998 МВт в год, это 3% потребления, основной вклад делает «Cerro Prieto Geothermal Power Station» (720 МВт). Остальные геостанции страны небольшие.

Хотя по общему производству Новая Зеландия уступает Италии и Японии, в ней расположена одна из крупных ГеоЭС – «Ngatamariki» (110 МВт), она вырабатывает 1/5 часть геотермической энергии. Общий объем производства страны около 500 мегаватт, 10% от потребления.

В Исландии геотермальные скважины используют с 1030 года. В 1976 году появилась ГеоЭС «Svartsengi Geo» (80 МВт). «Hellisheidi Power Station» (300 МВт) в 2011 году входила в пятерку самых крупных геотермических электростанций мира. Есть еще два блока: «Nesjavellir» (120 МВт) и «Reykjanes», (100 МВт). Суммарная мощность геоэнергетики – более 600 МВт в год.

В Топ 15-ти стран, имеющих ГеоЭС, также входят Сальвадор, Коста Рика, Кения, Никарагуа, Папуа Новая Гвинея, Гватемала.

Будущее геотермального электричества

Паровые и геотермальные источники – лишь часть георесурсов. Тепло твердых пород пока не утилизируется. Ведется разработка по увеличению КПД существующих блоков, снижению себестоимости строительства. Реализуются грандиозные проекты в Америке, Индонезии. Упор делается на электростанции с бинарным циклом. Ведутся изыскательские работы в Африке, Австралии.

Источник: https://bezotxodov.ru/bez-rubriki/geotermalnye-jelektrostancii

Ссылка на основную публикацию