Геотермальные ресурсы

Геотермальные ресурсы — это… Что такое Геотермальные ресурсы?

Геотермальные ресурсы

        (a. geothermal resources; н. geothermale Reserven, Geothermalressoursen; ф. ressorces geothermales; и. recursos geotermicos) — запасы глубинного тепла Земли, эксплуатация к-рых экономически целесообразна совр. техн. средствами. Потенциальная доля Г. р. в общем топливно-энергетич. балансе промышленно развитых капиталистич.

стран (Италии, США, Японии) оценивается в 5-10% (1980). С совершенствованием техники и технологии эксплуатации этот процент может быть увеличен до 50% и более.        
Различают гидрогеотермальные ресурсы (термальные воды), заключённые в естеств. подземных коллекторах, и петрогеотермальные ресурсы, аккумулированные в блоках нагретых (до 350°С и более) практически безводных (т.

н. сухих) г. п. Технология извлечения петрогеотермальных ресурсов основана на создании искусств. циркуляционных систем (т.н. тепловых котлов). Практич. значение имеют гидрогеотермальные ресурсы, устойчивый режим к-рых, относит. простота добычи (см.

Гидрогеотермальное месторождение) и значительные площади распространения позволили использовать эти воды для теплоснабжения (при t от 40 до 100-150°С) и выработки электроэнергии (150-300°С). Гидрогеотермальные ресурсы приурочены к трещинным водонапорным системам, развитым в р-нах совр. вулканизма и в складчатых областях, испытавших воздействие новейших тектонич.

движений; пластовым водонапорным системам, расположенным в депрессионных зонах, выполненных мощными толщами осадочных отложений мезозойского и кайнозойского возрастов. Трещинные водонапорные системы развиты локально в крупных зонах тектонич. разломов. В СССР наибольшее значение имеют пластовые гидрогеотермальные ресурсы и в меньшей степени трещинные.

Перспективные р-ны пластовых Г. р. — Западно-Сибирская, Скифская, Туранская эпиплатформенные артезианские области; Куринский, Рионский, Ферганский, Джаркентский, Северо-Сахалинский и ряд др. более мелких межгорн. артезианских бассейнов. В этих р-нах залегания глубина вод 1500-5000 м, t 40-200°С, минерализация 1-150 г/л.

Р-ны развития трещинных термальных вод; Камчатка и Курильские о-ва, где продуктивные зоны вскрыты на глубинах 500-2000 м, температура вод изменяется от 40 до 200-300°С, минерализация 10-20 г/л; Байкальский рифт, Тянь-Шань, Памир, Кавказ, где глубина вод 500-1000 м, t 40-100°С, минерализация 1-2 г/л.

        В СССР общие запасы тепловой энергии в водах с минерализацией до 35 г/л (при насосной эксплуатации скважин и коэфф. полезного использования теплового потенциала 0,5) оценены в 850-1200 млн. ГДж/год, что эквивалентно сжиганию 30-40 млн.

т условного топлива; при эксплуатации методом поддержания пластовых давлений путём обратной закачки использованных термальных вод экономия топлива может составить 130-140 млрд. т в год. В СССР геотермальная энергия используется для теплоснабжения и горячего водоснабжения гг. Грозный, Махачкала, Черкесск, Зугдиди, Тбилиси; для теплоснабжения тепличных комбинатов в Грузии, на Сев.

Кавказе, Камчатке; для выработки электроэнергии (Паужетская геотермальная электростанция на Камчатке мощностью св. 10 МВт) и др.        

За рубежом используются гидрогеотермальные ресурсы, сосредоточенные в р-нах совр. или недавнего вулканизма, где воды имеют t 200-300°С и могут непосредственно использоваться для выработки электроэнергии.

К таким р-нам относятся Тоскана в Италии (м-ние Лардерелло), Калифорния в США (м-ние Большие гейзеры), в Новой Зеландии (м-ние Уайракей), в Японии — о-ва Хоккайдо, Кюсю, Хонсю (м-ния Атагава, Отака, Мацукава), Нижняя Калифорния в Мексике (м-ние Серро-Прието); область Ауачапан в Сальвадоре, м-ния на Ю. и С. Исландии и др. Глубина скважин в этих р-нах в основном до 1500 м, редко более. На базе выведенного подземного пара и пароводяных смесей построены ГеоТЭС, самые крупные в мире — на м-нии Большие Гейзеры общей мощностью до 900 МВт.        

Перспектива увеличения Г. р. связана с открытием новых м-ний, искусственным их стимулированием, усовершенствованием методов произ-ва электроэнергии. Напр., в США за счёт этого предполагается повысить суммарную мощность ГеоТЭС к 1990 до 35 ГДж, к 2000 — до 75 ГДж. При использовании гидротермальных ресурсов за счёт коррозионной активности вод происходит хим. и тепловое загрязнение окружающей среды. С целью охраны среды термальные воды после их использования закачивают обратно в продуктивные пласты (трещинные зоны). Борьба с коррозионным воздействием естеств. теплоносителей на оборудование, приборы, конструкц. материалы решается на стадии эксплуатации конкретных м-ний путём добавок хим. реагентов в теплоноситель, предварит. дегазации, а также подбором соответствующих коррозионно- устойчивых металлов и покрытий. Литература: Изучение и использование глубинного тепла Земли, М., 1973; Ресурсы термальных вод СССР, М., 1975; Геотермальная энергия. Ресурсы, разработка, использование, пер. с англ., М., 1975; Берман Э., Геотермальная энергия, пер. с англ., М., 1978. Б. Ф. Маврицкий.

Горная энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. Под редакцией Е. А. Козловского. 1984—1991.

Источник: https://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_geolog/1252/%D0%93%D0%B5%D0%BE%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%BC%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D1%8B%D0%B5

Геотермальные ресурсы

Геотермальные ресурсы

Запасы глубинного тепла Земли относятся к геотермальным ресурсам. Геотермальная энергия земных недр образуется в результате расщепления радионуклидов.

Россия обеспечена этим видом ресурсов, энергия которых превышает весь потенциал органического топлива на порядок. В общем балансе теплоснабжения России тепло Земли может составить 10%. В стране разведано 66 геотермальных месторождений, пробурено более 4 тыс. скважин для использования геотермальных ресурсов.

Перспективными в отношении освоения являются Камчатско-Курильский, Западно-Сибирский, Северо-Кавказский регионы.

Геотермальные месторождения Северного Кавказа хорошо изучены. Они залегают на глубине от 300 до 5000 м и имеют температуру до 180 градусов. Термальные воды этого региона образуют многослойные артезианские бассейны.

Разведанные геотермальные месторождения Краснодарского края имеют тепловой потенциал, превышающий 3800 ГДж в год. В теплоснабжающих системах края используется только 5% этого потенциала.

  • Курсовая работа 480 руб.
  • Реферат 230 руб.
  • Контрольная работа 220 руб.

Термальные месторождения Западно-Сибирской плиты относятся к перспективным для прямого использования. Прямое использование термальных вод предполагает отопление жилых зданий, теплиц, выращивание рыбы, грибов и др.

Определение 1

Геотермальные ресурсы – постоянно обновляемый и экологически чистый источник энергии.

Вблизи поверхности Земли вода нагревается до температуры кипения и в виде водяного пара может подаваться на турбины для выработки электрического тока.

Специалисты подразделяют геотермальные ресурсы на гидротермальные и петротермальные. Данный вид ресурсов в России исследован давно, ещё в 1983 г. существовал «Атлас ресурсов термальных вод СССР». Атлас включал карту потенциальных термальных ресурсов страны.

Термальные воды в зависимости от условий теплового питания делятся на две группы:

  1. Термальные воды, которые нагреваются в региональном тепловом поле. К ним относятся в основном пластовые подземные воды крупных артезианских бассейнов;
  2. Термальные воды, формирующиеся в аномальных геотермических условиях, воздействие на которые оказывают вулканические процессы. Это порово-пластовые, трещинно-пластовые, трещинно-жильные, связанные с системами вулкано-тектонических депрессий.

Лидерами по использованию внутреннего тепла Земли являются США, но и Россия в этом вопросе не стоит в стороне, потому что геотермальная энергетика относится к перспективным отраслям хозяйства.

Электростанции, использующие внутреннее тепло Земли, располагаются в районах с вулканической деятельностью.

Объясняется это тем, что вулканическая лава при соприкосновении с водными ресурсами сильно их нагревает и в местах разломов горячая вода выходит на поверхность, образуя гейзеры, геотермальные озера, подводные течения. При отсутствии открытых источников, термальную воду извлекают с помощью бурения скважин.

Геотермальные электростанции непрямого типа, работающие на термальных ресурсах, получили наибольшее распространение. Электростанции смешанного типа являются в экологическом плане более чистыми. Несмотря на наличие богатых запасов геотермальных ресурсов масштабы его использования в России весьма скромны.

Опыт использования геотермального тепла в стране был осуществлен в 1967 г. На Паратунском месторождении Камчатки создали опытно-промышленную геотермальную электростанцию. Её мощность была около 500 кВт.

В это же время первая промышленная выработка электроэнергии в стране началась на Паужетской ГеоЭС, дающая Камчатке самую дешевую электроэнергию. Но, в условиях современной рыночной экономики, цена на мазут резко поднялась и себестоимость некогда дешевой электроэнергии выросла.

Несмотря на наличие геотермальных ресурсов, развитие геотермальной энергетики на Камчатке идет не совсем активно, чего требует экономика региона и экологическая обстановка.

Геотермальная энергетика имеет свои преимущества:

  • Такой тип электростанций можно использовать в течение всего года и в разных климатических условиях с коэффициентом использования более 90%;
  • Себестоимость электрической энергии, по сравнению с другими типами электростанций в принципиальном плане, должна быть ниже;
  • Отсутствие вредных выбросов, включая выбросы углекислого газа;
  • Не требуют значительного технического обслуживания.

В России построено пять электростанций, использующих геотермальные ресурсы.

Проблема обеспечения электричеством северных, малообжитых территорий страны для которых централизованное энергообеспечение неприемлемо в экономическом плане, во многом может быть разрешена развитием геотермальной энергетики.

Геотермальные электростанции России

Первая российская геотермальная электростанция была построена в 1966 г и получила название Паужетская. Цель её создания заключалась в необходимости обеспечения электроэнергией жилых поселков и предприятий по переработке рыбы. Свое название электростанция получила по имени села на западном побережье Камчатки, где находятся вулканы Камбальный и Кошелев.

Мощность Паужетской ГеоЭС на момент пуска составляла 5 МВт. С введением бинарного энергоблока мощность электростанции увеличится до 17 МВт. Электростанция сбрасывает геотермальные воды в большом количестве в нерестовую реку Озерная. Температура воды доходит до 120 градусов, что, безусловно, ухудшает экологию реки. Кроме этого идут потери теплового потенциала геотермального носителя.

Опытно-Промышленная Верхне-Мутновская ГеоЭС, расположена на высоте 780 м. над уровнем моря, на юго-востоке Камчатки. В эксплуатацию была введена в 1999 г с проектной мощностью 12 МВт.

Вблизи вулкана Мутновский, в 120 км от Петропавловск-Камчатского находится электростанция, самая большая в регионе. Это Мутновская ГеоЭС. В строй действующих вошла в 2003 г с установленной мощностью 50 МВт.

Электростанция имеет автоматизированное обслуживание. Пар, температура которого 250 градусов, приводит в движение турбины ГеоЭС. Поступает он с глубины 300 м.

Вода, сконденсированная из пара, отапливает соседний населенный пункт.

Океанская ГеоТЭС была введена в строй в 2006 г. Построена она на острове Итуруп Курильской гряды Сахалинской области. В настоящее время эта электростанция законсервирована из-за череды аварий, произошедших в 2013 г.

На Курильской гряде, на острове Кунашир, расположена у подножья вулкана Менделеева, ещё одна ГеоТЭС – Менделеевская. Строительство электростанции началось в 1993 г. Задача электростанции обеспечить Южно-Курильск теплом и электричеством. В рамках федеральной программы идет модернизация электростанции по увеличению мощности.

Все геотермальные источники энергии Камчатки обеспечивают её потребности на 25% от общего энергопотребления.

В развитии геотермальной энергетики есть свои отрицательные стороны:

  • В выбросах пара есть вредные вещества, попадающие в воздух;
  • Вода, использованная с глубоких горизонтов, должна быть утилизирована;
  • Строительство ГеоЭС достаточно дорогостоящее;
  • Высокие цены на установки и низкий выход энергии;
  • Потенциал теплоносителя низкий;
  • Нетранспортабельность продукта;
  • Значительные трудности складирования.

Таким образом, в зависимости от типа и возможностей использования геотермальной энергии, в России выделяется три гидроэнергетические зоны:

  1. «Горячие точки» – Камчатка и Курильские острова;
  2. Зона Северного Кавказа и зона, прилегающая к озеру Байкал;
  3. Зона, охватывающая 2/3 России. Это потенциально обширная территория с возможностью использования низкопотенциальной энергии при помощи тепловых насосов.

Замечание 1

Ученые России решили многие важные проблемы с использованием геотермальных ресурсов. Страна имеет патенты и авторские разработки, имеет сохранившийся научный потенциал. Дело остается только за тем, чтобы всё это использовать на благо страны и её народа. Без инвестиций, как и без внимания правительства к этому вопросу, тоже не обойтись.

Источник: https://spravochnick.ru/geografiya/geotermalnye_resursy/

Плюсы и минусы геотермальной энергетики

Геотермальные ресурсы

Кто не мечтает хотя бы раз в жизни найти клад. И мало кто подозревает, что драгоценные ресурсы находятся прямо у нас под ногами. Мы владеем величайшим богатством – геотермальной энергией.

Вы видели когда-нибудь гейзер?

Геотермальная энергия – тепло, исходящее из земли, это естественный, возобновляемый ресурс для производства электричества. Тепло Земли по объемам неисчерпаемо, оно в миллионы раз превышает все энергетические ресурсы вместе взятые.

Даже 1% энергии Земли заменяет не одну сотню электрических станций. Осталось только научиться использовать ее.

Геотермальная энергия – одна из самых перспективных в мире.

Геотермальные источники энергии

Геотермальная энергетика не изобретена человеком. Тепловой энергией наделен сам земной шар с момента возникновения планеты.

Нередко нагретые от природы подземные водоемы располагаются очень близко к поверхности. В таком случае геотермальное тепло визуально определяется невооруженным глазом. Это извергающаяся лава вулканов, геотермальные источники – гейзеры.

Преимущества геотермальной энергии в том, что запасы такого тепла в 10 раз превышают запасы органических ископаемых, основного топлива планеты.

Особенности использования геотермальной энергии

В теории неисчерпаемых ресурсов энергии планеты хватит на нужды человеческой цивилизации. Но на практике мы встречаем проблемы с добычей и переработкой геотермальной энергии. Так первоначальные вложения составляют от 200 до 5000 долларов на 1КВт мощности.

Плюсом считается бесплатный теплоноситель. Для сравнения на ТЭС и АЭС затраты на энергопотребление составляют от 50 до 80%.

Плюсы геотермальной энергииНедостатки геотермальной энергии
Неисчерпаемость источникаТребуется бурить скважины глубиной до нескольких километров. Не во всех регионах это целесообразно.
Автономность в любое время года, суток, при любых погодно-климатических условиях и других факторах внешней средыБольшие теплопотери при добыче и транспортировке.
Эффективность. Коэффициент использования установленной мощности (КИУМ) – 80%Легкость добычи в районах вулканических извержений и гейзерных месторождениях, где горячая вода залегает на поверхности.
Не требуются большие площади, как при строительстве гидроэлектростанций.Присутствие токсических и радиоактивных примесей.
Не загрязняют атмосферу.Невозможность сбросов отработанных отходов в наземные водоемы.
Низкое водопотребление по сравнение с ГЭС и ТЭС, АЭС. 20 л на 1 Квт. В других – до 1000 л.Обратная закачка воды – технически сложна и энергозатратна.
Разработка и техническая эксплуатация скважин провоцируют землетрясения.
Тепло-, шумо- и химическое воздействие на окружающую среду. Накопление твердых опасных отходов.

Геотермальная энергетика: откуда берется энергия?

Применение геотермальной энергии отталкивается от исходной температуры. Теплоноситель, нагретый естественным образом до +30 – +1000С пригоден для отопления без дополнительной трансформации. Вода, пар высокой температуры применяются для выработки электричества.

Советуем почитать:  Стадии и процессы жизненного цикла продукции

Принцип работы термальной электростанции похож на устройство ТЭС. Рабочим элементом в обоих случаях служит нагретый пар. А вот методы нагрева различаются. На теплоэлектростанциях воду в пар превращают, используя для нагрева уголь, мазут или природный газ. Термальные установки и теплоноситель берут уже готовым.

Петротермальная энергетика

Верхние слои почвы прогреваются или промерзают естественным образом под воздействием солнечного тепла или при его отсутствии. Играют роль и другие внешние факторы.

Чуть глубже температура держится на одном уровне независимо от солнечной активности. Это ощущали многие, кто спускался в пещеры или подземелья.

Основную роль начинает играть раскаленное земное ядро. Геотермальная энергетика основана на увеличении температуры Земли по мере погружения внутрь. Температура в среднем увеличивается на 2,5 0С каждые 100 метров. В горнодобывающих шахтах жарко, температура держится в пределах 300С.

В цифрах это выглядит следующим образом:

  • на глубине 5 км t=1250C;
  • 10 км t=2500C;
  • 100 км t=15000C;
  • 400 км t=16000C;
  • 600 км (ядро земли) t=50000C.

Суть петротермальной энергетики:

Чтобы получить тепло из недр земли бурят две скважины. В одну закачивают воду.

Под воздействием температуры она испаряется, пар перетекает во вторую скважину, из которой извлекается уже в виде электроэнергии.

При кажущейся простоте геотермальная энергетика остро ставит проблему рентабельности. Сложность заключается в подъеме глубинного тепла на поверхность и использовании отработанной воды.

Гидротермальная энергетика

Иногда проблему добычи геотермальной энергии решает сама природа. Нагретые вода или пар – естественный теплоноситель – выходят на поверхность или залегают на небольшой глубине. При этом их температура хоть не на много, но выше окружающего воздуха.

Это и есть геотермальная энергия. Она пригодна для отопления, но встречается в природе реже чем петротермальная, которая присутствует везде, но добывать ее гораздо труднее.

Ресурсы гидротермальной энергии в 100 раз ниже. Соответственно, 35 и 3500 триллионов тонн топлива.

Сферы применения

Эксплуатация геотермальной энергии началась еще в XIX веке. Первым был опыт итальянцев, живущих в провинции Тоскана, которые использовали теплую воду источников для отопления. С ее же помощью работали установки бурения новых скважин.

Тосканская вода богата бором и при выпаривании превращалась в борную кислоту, бойлеры работали на тепле собственных вод. В начале XX века (1904 год) тосканцы пошли дальше и запустили электростанцию, работающую на водяном паре. Пример итальянцев стал важным опытом для США, Японии, Исландии.

Сельское хозяйство и садоводство

Геотермальная энергия используется в сельском хозяйстве, в здравоохранении и быту в 80 странах мира.

Первое, для чего применяли и применяют термальную воду, это обогрев теплиц и оранжерей, что дает возможность получать урожай овощей, фруктов и цветов даже зимой. Теплая вода пригодилась и при поливе.

Перспективным направлением у сельхозпроизводителей считается выращивание сельскохозяйственных культур на гидропонике. Некоторые рыбхозяйства используют подогретую воду в искусственных водоемах, для разведения мальков и рыбы.

Эти технологии распространены в Израиле, Кении, Греции, Мексике.

Промышленность и ЖКХ

Больше века назад горячий термальный пар уже был основой для выработки электричества. С тех пор он служит промышленности и коммунальному хозяйству.

В Исландии 80% жилья отапливаются термальной водой.

Разработано три схемы производства электричества:

  1. Прямая, использующая водяной пар.
    Самая простая: применяется там, где есть прямой доступ к геотермальным парам.
  2. Непрямая, использует не пар, а воду.
    Она подается в испаритель, преобразуется в пар техническим методом и направляется в турбогенератор.

Вода требует дополнительной очистки, потому что содержит агрессивные соединения, способные разрушить рабочие механизмы. Отработанный, но еще не остывший пар пригоден для нужд отопления.

  1. Смешанная (бинарная).
    Вода заменяет топливо, которое подогревает другую жидкость с более высокой теплоотдачей. Она приводит в действие турбину.

В бинарной системе задействована турбина, которая активируется энергией нагретой воды.

Используют гидротепловую энергетику США, Россия, Япония, Новая Зеландия, Турция и другие страны.

Геотермальные системы отопления для дома

Для отопления жилья пригоден носитель тепла, нагретый до +50 – 600С, таким требованием соответствует геотермальная энергия. Города с населением в несколько десятков тысяч человек могут отапливаться теплом земных недр. В качестве примера: отопление города Лабинск Краснодарского края работает на естественном земном топливе.

Схема геотермальной системы для отопления дома

Не нужно тратить силы и время на подогрев воды и строить котельную. Теплоноситель берут напрямую из гейзерного источника. Эта же вода подходит и для горячего водоснабжения. В первом и во втором случае она проходит необходимую предварительную техническую и химическую очистку.

Полученная энергия обходится вдвое-втрое дешевле. Появились установки для частных домов. Стоят они дороже, чем традиционные топливные котлы, но в процессе эксплуатации оправдывают затраты.

Преимущества и недостатки использования геотермальной энергии для отопления дома.

Крупнейшие производители геотермальной энергии

В использовании геотермальная энергия по объемам уступает другим разрабатываемым восполняемым энергетическим ресурсам. Но там, где иные полезные ископаемые отсутствуют или нет возможности их использовать, при поддержке государственных программ она получила основное развитие.

Геотермальная энергетика распространена в странах Юго-Восточной Азии, Восточной Африки и Центральной Америки.

Однако страны, использующие геотермальную энергию, есть в разных частях света.

  • В Европе – Исландия, Италия, Франция, Литва.
  • В Америке – США, Мексика, Никарагуа, Коста-Рика.
  • В Азии – Япония, Китай, Филиппины, Индонезия, Таджикистан.
  • В Африке – Кения.
  • В Австралии – Новая Зеландия.

Энергию горячих источников дают вулканизированные территории Земли. Это Камчатка и Курилы, Японские и Филиппинские острова, горные системы Кордильер и Анд.

Крупнейший на сегодня страна-производитель, которая обладает запасами геотермальной энергии, это Соединенные Штаты Америки. В Штатах построено 77 ГеоТЭС. За короткое время с момента разработок и начала эксплуатации страна стала экспортером энергии и самих технологий.

Знаменитая и самая мощная группа термальных электростанций (22 штуки) называется «Гейзерс», находится она в 100 километрах севернее Сан-Франциско. Другие промышленные энергетические зоны построены в Неваде и Калифорнии.

В Филиппинах треть электроэнергетики подземная. 3 позиция в мире принадлежит Мексике.

Освоение перспективных технологий в этом разделе энергетичекой отрасли связывают с Исландией. На ее территории почти 3 десятка действующих и потухших вулканов, что и обуславливает специализацию энергопроизводства.

Геотермальная энергия в Исландии составляет 25-30% от производимой. Энергетика страны пользуется горячими гейзерными источниками, которые здесь представлены в изобилии. Так главный город государства Рейкьявик обслуживается электростанцией такого принципа действия, а всего их в государстве пять.

Исландия – эталон экологического устройства жизни на планете, так как основную часть энергии берет из Земли, а в остальном использует возобновляемую энергию воды.

Кроме этого прирученное тепло земли помогло Исландии за короткое время из экономически отсталой страны превратиться в стабильное процветающее государство.

Перспективы освоения геотермальных ресурсов в России

Геотермальную энергетику в России использовали с середины прошлого века. Первая паровая геотермальная электростанция заработала еще в 1967 году на Камчатке (Паратунская ГеоТЭС). Камчатка для России – передовой край подобных разработок. 40% электроэнергии, производимой на Камчатке, это результат преобразования подземного тепла. Ее потенциал оценен в 5000 МВт.

Использование геотермальной энергии в России промышленным способом практикуют на 20 месторождениях. Всего их разведано 56.

Самые известные территории месторождений:

  • Камчатка;
  • Ставропольский край;
  • Краснодарский край;
  • Дагестанская республика;
  • Карачаево-Черкесская республика.

Большие запасы открыты на Кавказе: Ингушетия, Чечня, Осетия, Кабардино-Балкария, Закавказье. В Кавказском регионе используется тепловая энергия подземных вод. На Камчатке строятся геоэлектростанции.

В России тепло земных недр имеет серьезную конкуренцию – месторождения нефти, газа, каменного угля, а также лесные угодья.

Геотермальные электростанции прекрасная альтернатива традиционным методам получения энергии.

Геотермальная энергетика и дальше будет развиваться в регионах, относящихся к «огненному поясу Земли». А в будущем передовые страны направят энергопотребление в сторону освоения петротермального ресурса, который теоретически можно использовать в любой точке планеты.

Геотермальная энергия имеет прямую географическую зависимость и концентрируется в зонах с тектоническими трещинами горных массивов и сейсмической активностью. Поэтому в общей массе энергетики ее доля составляет всего лишь 1%, а в некоторых регионах повышается до 25-30%.

Технологически производство геотермальной энергии намного проще, чем выработка ветряной и солнечной электроэнергии. Дальше она будет распространяться и расти, так как имеет высокие показатели доступности и экологичности. Это при том, что альтернативные источники традиционной энергии неуклонно дорожают, рано или поздно будут исчерпаны и просто не останется иного выхода.

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

Мегаватты под ногами. геотермальные источники энергии

Геотермальные ресурсы
sh: 1: —format=html: not found

ТЕПЛИЦЫ, БАССЕЙНЫ, РЕКРЕАЦИОННЫЕ ЦЕНТРЫ, СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ И ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ЗДАНИЙ — ВОТ ТОЛЬКО САМЫЙ КРАТКИЙ ПЕРЕЧЕНЬ МЕСТ, ГДЕ ПРИРУЧЕННАЯ ГЕОТЕРМАЛЬНАЯ ЭНЕРГИЯ РАБОТАЕТ НА БЛАГО ЛЮДЕЙ.

ЕЕ ИСТОЧНИК ЛЕЖИТ В БУКВАЛЬНОМ СМЫСЛЕ ПОД НОГАМИ: УЖЕ НА ГЛУБИНЕ ДВУХ-ТРЕХ КИЛОМЕТРОВ ПОД ПОВЕРХНОСТЬЮ ЗЕМЛИ ТЕМПЕРАТУРА ДОСТИГАЕТ СТА ГРАДУСОВ ПО ЦЕЛЬСИЮ, С КАЖДЫМ НОВЫМ КИЛОМЕТРОМ УВЕЛИЧИВАЯСЬ ЕЩЕ НА ДВАДЦАТЬ ГРАДУСОВ.

УЧИТЫВАЯ СИМПАТИИ СОВРЕМЕННОЙ ЦИВИЛИЗАЦИИ К ПРИРОДНЫМ УГЛЕВОДОРОДАМ, ГЕОТЕРМАЛЬНУЮ ЭНЕРГИЮ ПРИНЯТО ОТНОСИТЬ К ЧИСЛУ АЛЬТЕРНАТИВНЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ. ВО ВСЯКОМ СЛУЧАЕ, ПОКА.

Запасы природных углеводородов на планете не бесконечны и к тому же распределены весьма неравномерно. Кроме того, влияние топливной энергетики на экосистему отдельных стран и планеты в целом с каждым годом вызывает у человечества все большую тревогу.

Поэтому энергия земных недр наряду с энергией ветра, воды и солнца рассматривается научным сообществом как возобновляемый и более того, практически бесконечный ресурс.Но недра недрам рознь. Геотермальную энергию можно разделить на петротермальную и гидротермальную. В первом случае ее источником выступают подземные породы, во втором — воды, находящиеся под землей.

Как правило, извлечение петротермальной энергии выглядит следующим образом. В относительно неглубокую, до километра, скважину устанавливается теплообменник, работающий на жидкости с низкой температурой кипения — например, на фреоне. Такой теплоноситель циркулирует в замкнутом контуре.

Сперва, нагретый, он по концентрической трубе поднимается вверх — а затем, отдав тепло, охлажденный, опускается вниз. И так до бесконечности — или, во всяком случае, в течение весьма долгого времени.

Специалисты в области петротермальной энергетики отводят на непрерывную эксплуатацию такого рода систем период времени от 30 до 100 лет, после чего подземные элементы нуждаются в ремонте или замене. Чем глубже скважина — тем эффективнее система. На глубине ста километров ниже поверхности земли температура достигает уже полутора тысяч градусов. Однако таких скважин люди пока не бурили ни в каких целях, ограничиваясь максимальной их глубиной в считанные километры.

С гидротермальной энергией — еще проще: никакой теплоноситель здесь не нужен. Подземные воды поднимаются на поверхность с помощью системы труб, а затем, отдав тепловую энергию, возвращаются назад. В сейсмически активных зонах горячая вода сама поднимается на поверхность по трещинам в земной коре — и людям в этом случае остается лишь воспользоваться ее энергией.

Последнее очень характерно, например, для Исландии, где энергией горячих источников отапливаются дома и даже подогреваются тротуары — а многочисленные гейзеры в окрестностях вулкана Крафла передают пар для одной из местных геотермальных теплоэлектростанций.

Впрочем, подразделение энергии недр на петротермальную и гидротермальную — несколько упрощенное; на самом деле классификация геотермальных источников более сложная.

Классификация геотермальных источников Международным энергетическим агентством:1. Месторождения геотермального сухого пара. Редко встречаются, но наиболее легко разрабатываются. Эту энергию использует 50% действующих ГеоТЭС.2.

 Источники влажного пара (смеси горячей воды и пара). Встречаются чаще. проблема при разработке — коррозия оборудования ГеоТЭС и экологическая небезупречность из-за необходимости удаления засоленного конденсата.3. Месторождения геотермальной воды (горячая вода либо пар + вода).

Подземные резервуары, образовавшиеся вследствие наполнения пустот атмосферными осадками, нагреваемыми близко лежащей магмой.4. Сухие горячие скальные породы, разогретые магмой. Глубина залегания — от 2 километров и более. Эти запасы наиболее велики.

5.

 Собственно магма – расплавленные горные породы, нагретые до 1300°С.

Впрочем, Исландия — это страна, пример использования энергии недр которой лежит в буквальном смысле на поверхности. В целом же число стран, использующих петротермальную или гидротермальную энергию, в мире уверенно приближается к восьми десяткам. В некоторых из них — США, Японии, Кении, России и других — действуют геотермальные электростанции.

В целом получение энергии подземных недр — вещь не дешевая, особенно на этапе строительства энергосистемы. Это несколько ограничивает использование подобных систем для частного сектора, куда традиционное газовое отопление провести намного дешевле.

Однако последующая эксплуатация способна окупить даже самую дорогостоящую конструкцию такого типа за счет фактически дармовых тепла, воды и электричества.

Из других достоинств геотермальной энергетики нужно назвать ее независимость от климатических, погодных условий и сезона — а также ее сравнительно высокую экологичность: никаким парниковым эффектом она не чревата.

В то же время здесь есть и недостаток: гидротермальные воды в некоторых местах планеты могут содержать сероводород, радон и другие небезвредные примеси, что ограничивает их использование как источника водоснабжения (но не тепла).

Но это, скорее, исключение: в большинстве стран геотермальные воды вполне безопасны и используются в агропромышленном секторе, промышленности, здравоохранении и курортном комплексе — и, конечно же, в жилищно-коммунальном хозяйстве. Среди таких стран — Израиль, Филиппины, Греция, Кения, Россия, Мексика, Гватемала, Индонезия, Коста-Рика, Турция, Новая Зеландия. Что касается именно сельского хозяйства, здесь подземные воды чаще всего применяют для поддержания постоянной температуры и влажности в теплицах, для полива полей и подогрева почвы.

Геотермальные электростанции работают по-разному, в зависимости от условий местности, в которой они расположены – или, точнее, от особенностей источника энергии недр, который они используют. Например, в Исландии пар непосредственно направляется по трубам в турбины, соединенные с электрогенераторами. В других условиях пар необходимо сперва очистить от газов.

В третьих — используются не вода и не пар, а жидкий теплоноситель с низкой температурой кипения, о чем уже было сказано выше. Известны два случая попадания на глубине чуть более двух километров непосредственно в слой расплавленной магмы — в Исландии и на Гавайях. И хотя ее энергия для работы геотермальных электростанций пока не использовалась, потенциал этого ресурса огромен.

Магма способна обеспечить потребности человечества в энергии на многие тысячи лет.

Более шестидесяти стран мира используют энергию недр в промышленных масштабах; еще в семидесяти странах ведется исследование ее месторождений.

Двигателем инноваций в сфере геотермальной энергетики в мире считаются США — даже при том, что в самой стране потребность в энергии за счет этого ресурса покрывается лишь на один процент. Крупнейшая геотермальная электростанция Америки «Гейзеры» расположена в Калифорнии; есть и другие аналогичные объекты, действующие в штатах Невада, Юта, Гавайи, Орегон, Айдахо, Нью-Мехико, Аляска и Вайоминг.

Среди предприятий, предлагающих инновационные решения для обеспечения энергией недр городов и поселков — MuoviTech, Geodynamics Ltd, Vaillant, Viessmann, Nibe и ряда других, — традиционно много компаний именно из США.

Что касается России, наиболее перспективными регионами для развития геотермальной энергетики в нашей стране выступают Дальний Восток (включая Камчатку и Курильские острова) и Северный Кавказ.

Если в европейской части России термальные воды залегают на глубине более двух километров, позволяя использовать их энергию лишь точечно, для теплоснабжения отдельных объектов (группа коттеджей, школа, высотный дом), — то в Краснодарском или Ставропольском крае разработку этого ресурса можно вести почти в любой точке, используя энергию подземных вод температурой от 70 до 126 градусов по Цельсию. Еще более перспективным регионом юга страны в этом смысле является Дагестан, где почти треть жилого фонда республики снабжается водой и теплом за счет местных геотермальных источников. Причем, по оценкам экспертов, добыча и использование энергии недр в этом регионе могут быть увеличены более чем вдвое. Велик потенциал использования геотермальной энергии и в других северокавказских республиках.

Что касается центральной России, здесь термальные воды залегают на глубине более двух километров, позволяя использовать их энергию лишь точечно, для теплоснабжения отдельных объектов — коттеджа, школы или даже высотного здания. В «Сколково» и на базе региональных площадок, занимающихся внедрением инноваций (например, в Мордовии), создаются проекты энергоэффективных «умных» домов, теплоснабжение которых осуществляется целиком за счет геотермальных источников энергии. Впрочем, создание автономных геотермальных циркуляционных систем мощностью 0,1–0,4 киловатта для тепло- и энергообеспечения отдельно стоящих объектов — тема особого разговора, которой мы сегодня касаться не будем. Но обязательно рассмотрим этот вопрос в одном из будущих номеров нашего журнала.

Крупнейшая в мире геотермальная электростанция находится в Кении; ее ввод в эксплуатацию состоялся совсем недавно — в 2014 году. Вторая по мощности на планете — исландская Хеллишейди, работающая на тепле источников в окрестностях вулкана Хенгидль. В целом в Исландии геотермальные источники покрывают потребность страны в энергии почти на треть.

На Филиппинах — немногим меньше: здесь этот показатель составляет 27 процентов.

Эксперты считают, что потенциал геотермальных источников в России в разы превышает объем запасов природных углеводородов.

Одного разведанного в России гидротермального ресурса с температурой воды от 40 до 200 градусов Цельсия с глубиной залегания до 3500 метров достаточно для того, чтобы обеспечивать выработку 14 миллионов кубометров горячей воды ежедневно. Однако потенциал — одно, а его реализация — нечто другое.

Только на Камчатке, в самом «геотермальном» регионе страны, чьи недра способны обеспечивать энергией электростанции мощностью 250–350 киловатт, имеющийся ресурс используется лишь на 25 процентов от возможного.

Аналогичная ситуация — на Курильских островах, чьи геотермальные ресурсы позволяют работать электростанциям мощностью до 230 мегаватт, способным покрыть все местные потребности в электроэнергии, тепле и горячей воде. На острове Кунашир работает геотермальная электростанция мощностью 2,6 мегаватта.

Вырабатываемая ей энергия используется для тепло- и электроснабжения Южно-Курильска. В планах — строительство на острове еще нескольких аналогичных станций, совокупной мощностью до 17 мегаватт. На островах Итуруп и Парамушир также разведаны значительные объемы петротермальных и гидротермальных ресурсов.

Из других регионов страны, помимо Юга и Дальнего Востока, нужно отметить и самый западный из всех субъектов федерации — Калининградскую область.

Здесь разведано крупное геотермальное месторождение с температурой 105-120 градусов Цельсия, которое делает рентабельным строительство электростанции мощностью 4 мегаватта, способной обеспечивать электричеством и теплом город Светлый.

Хотя взрыв интереса к альтернативным источникам энергии во всем мире произошел в начале нынешнего века, для России геотермальная энергетика не является чем-то принципиально новым. Первая ГеоТЭС в стране была построена более полувека назад — в 1966 году на Камчатке, на Паужетском месторождении для снабжения электричеством местных поселков и рыбоперерабатывающих предприятий. В частности, Озерновский рыбокомбинат смог сохранить рентабельность в непростых экономических условиях именно благодаря использованию энергии, получаемой ГеоТЭС от местных горячих источников.
Всего же в России разведано около полусотни геотермальных месторождений. И если использование других альтернативных источников энергии в нашей стране зачастую ограничено географическими и природными факторами (солнечная энергия — тем, что большая часть территории лежит в умеренных и крайних широтах, энергия приливов — замерзающими морями и океанами и так далее), то использование энергии недр — как гидротермальной, так и петротермальной — является в этом смысле наиболее перспективным направлением развития.

Источник: https://zen.yandex.com/media/id/5afabbe9256d5c10df008539/megavatty-pod-nogami-geotermalnye-istochniki-energii-5dbab2e2e4fff000adda422c?from=feed&rid=11905907.526.1574299345387.66186&integration=site_mobile&place=layout

ГЕОТЕРМА́ЛЬНЫЕ РЕСУ́РСЫ

Геотермальные ресурсы

ГЕОТЕРМА́ЛЬНЫЕ РЕСУ́РСЫ, за­па­сы глу­бин­но­го те­п­ла Зем­ли, экс­плуа­та­ция ко­то­рых эко­но­ми­че­ски це­ле­со­об­раз­на совр. тех­нич. сред­ст­ва­ми. По­тен­ци­аль­ная до­ля Г. р. в об­щем то­п­лив­но-энер­гетич. ба­лан­се мо­жет дос­ти­гать 5–10%.

Раз­ли­ча­ют гид­ро­гео­тер­маль­ные ре­сур­сы (ре­сур­сы гео­тер­маль­ных вод), за­клю­чён­ные в ес­те­ст­вен­ных под­зем­ных кол­лек­то­рах, и пет­ро­ге­о­тер­маль­ные ре­сур­сы, ак­ку­му­ли­ро­ван­ные в бло­ках на­гре­тых (до 350 °C и бо­лее), прак­ти­че­ски без­вод­ных (т. н. су­хих) гор­ных по­род.

Тех­но­ло­гия из­вле­че­ния пет­ро­ге­о­тер­маль­ных ре­сур­сов ос­но­ва­на на соз­да­нии ис­кусств. цир­ку­ля­ци­он­ных сис­тем (т. н. те­п­ло­вых кот­лов).

Гид­ро­гео­тер­маль­ные ре­сур­сы экс­плуа­ти­ру­ют при по­мо­щи сква­жин с при­ме­не­ни­ем фон­тан­но­го и на­сос­но­го спо­со­бов, а так­же ме­то­да под­дер­жа­ния пла­сто­вых дав­ле­ний (ППД) – пу­тём об­рат­ной за­кач­ки в пласт от­ра­ботан­ных гео­тер­маль­ных вод. Прак­тич.

зна­че­ние име­ют гид­ро­гео­тер­маль­ные ре­сур­сы, ус­той­чи­вый ре­жим ко­то­рых, от­но­си­тель­ная про­сто­та до­бы­чи и зна­чит. пло­ща­ди рас­про­стра­не­ния по­зво­ли­ли ис­поль­зо­вать эти во­ды для те­п­ло­снаб­же­ния (при темп-ре от 40 °C до 100–150 °C) и вы­ра­бот­ки элек­тро­энер­гии (100–300 °C).

На ба­зе вы­ве­ден­но­го под­зем­но­го па­ра и па­ро­во­дя­ных сме­сей стро­ят гео­тер­маль­ные элек­тро­стан­ции (Гео­ТЭС).

Гид­ро­гео­тер­маль­ные ре­сур­сы при­уро­че­ны к пла­сто­вым во­до­на­пор­ным сис­те­мам, рас­по­ло­жен­ным в де­прес­си­он­ных зо­нах, вы­пол­нен­ных мощ­ны­ми тол­ща­ми оса­доч­ных от­ло­же­ний ме­зо­зой­ско­го и кай­но­зой­ско­го воз­рас­тов, и к тре­щин­ным водо­на­пор­ным сис­те­мам, раз­ви­тым в рай­онах со­вре­мен­но­го и мо­ло­до­го вул­ка­низ­ма и в склад­ча­тых об­лас­тях, ис­пы­тав­ших воз­дей­ст­вие но­вей­ших тек­то­нич. дви­же­ний. Тре­щин­ные во­до­на­пор­ные сис­те­мы рас­по­ло­же­ны ло­каль­но в круп­ных зо­нах тек­то­нич. раз­ло­мов.

В Рос­сии наи­боль­шее зна­че­ние име­ют пла­сто­вые гид­ро­гео­тер­маль­ные ре­сур­сы, в мень­шей сте­пе­ни – тре­щин­ные. Пер­спек­тив­ные рай­оны пла­сто­вых гид­ро­гео­тер­маль­ных ре­сур­сов – Зап. Си­бирь, Пред­кав­ка­зье, Сев. Са­ха­лин; в этих рай­онах глу­би­на за­ле­га­ния вод 1500–5000 м, темп-ра 40–200 °C, ми­не­ра­ли­за­ция 1–150 г/л.

Наи­бо­лее круп­ные пла­сто­вые гид­ро­гео­тер­маль­ные ме­сто­ро­ж­де­ния на­хо­дят­ся в Пред­кав­ка­зье: Ма­хач­ка­лин­ское, Из­бер­баш­ское, Киз­ляр­ское – в Да­ге­ста­не; Чер­кес­ское – в Ка­ра­чае­во-Чер­ке­сии; Мос­тов­ское, Май­коп­ское, Воз­не­сен­ское – в Крас­но­дар­ском крае.

Рай­оны раз­ви­тия тре­щин­ных тер­маль­ных вод: Кам­чат­ка (Пау­жет­ское, Па­ра­тун­ское ме­сто­ро­ж­де­ния) и Ку­риль­ские о-ва, где про­дук­тив­ные зо­ны вскры­ты на глу­би­нах 500–2000 м, темп-ра вод от 40 до 200–300 °C, ми­не­ра­ли­за­ция 10–20 г/л; При­бай­ка­лье; сев.

склон Боль­шо­го Кав­ка­за, где глу­би­на вод 500–1000 м, темп-ра 40–100 °C, ми­не­ра­ли­за­ция 1–2 г/л. В Рос­сии об­щие за­па­сы те­п­ло­вой энер­гии в во­дах с ми­не­ра­ли­за­ци­ей до 35 г/л (при на­сос­ной экс­плуа­та­ции сква­жин и ко­эф. по­лез­но­го ис­поль­зо­ва­ния те­п­ло­во­го по­тен­циа­ла 0,5) оце­не­ны в 850–1200 млн.

ГДж/год, что эк­ви­ва­лент­но сжи­га­нию 30–40 млн. т ус­лов­но­го то­п­ли­ва (см. в ст. Во­зоб­нов­ляе­мые ис­точ­ни­ки энер­гии); при экс­плуа­та­ции ме­то­дом ППД эко­но­мия ус­лов­но­го то­п­ли­ва мо­жет со­ста­вить 130–140 млрд. т в год.

Гид­ро­гео­тер­маль­ная энер­гия ис­поль­зу­ет­ся для ото­пле­ния и го­ря­че­го во­до­снаб­же­ния го­ро­дов Ма­хач­ка­ла, Чер­кесск и др., для те­п­ло­снаб­же­ния те­п­лич­ных ком­би­на­тов на Сев. Кав­ка­зе, Кам­чат­ке, для вы­ра­бот­ки элек­тро­энер­гии (Гео­ТЭС дей­ст­ву­ют на Кам­чат­ке – Пау­жет­ская и Мут­нов­ская; про­ек­ти­ру­ют­ся в Став­ро­поль­ском крае и в Да­ге­ста­не).

За ру­бе­жом в осн. ис­поль­зу­ют­ся гид­ро­гео­тер­маль­ные ре­сур­сы, со­сре­до­то­чен­ные в рай­онах со­вре­мен­но­го или мо­ло­до­го вул­ка­низ­ма, где во­ды име­ют темп-ру 200–300 °C и мо­гут не­по­сред­ст­вен­но ис­поль­зо­вать­ся для вы­ра­бот­ки элек­тро­энер­гии.

Та­кие рай­оны из­вест­ны в США (ме­сто­ро­ж­де­ние Боль­шие Гей­зе­ры в Ка­ли­фор­нии, где по­строе­ны са­мые круп­ные в ми­ре Гео­ТЭС), Ита­лии (ме­сто­ро­ж­де­ние Лар­де­рел­ло в Тос­ка­не), Но­вой Зе­лан­дии (ме­сто­ро­ж­де­ние Уай­ра-Кей), Япо­нии (ме­сто­ро­ж­де­ния Ата­га­ва, Ота­ка, Ма­цу­ка­ва на о-вах Хок­кай­до, Кю­сю, Хон­сю), Мек­си­ке (ме­сто­ро­ж­де­ние Сер­ро-Прие­то в Ниж­ней Ка­ли­фор­нии), Ис­лан­дии, а так­же на Фи­лип­пи­нах, в Ин­до­не­зии и др. Кро­ме то­го, во мно­гих стра­нах (в т. ч. в Ис­лан­дии) гид­ро­гео­тер­маль­ные во­ды с темп-рой 40–110 °C ис­поль­зу­ют­ся для те­п­ло­снаб­же­ния го­ро­дов.

При ис­поль­зо­ва­нии гид­ро­гео­тер­маль­ных ре­сур­сов про­ис­хо­дит хи­мич. и те­п­ло­вое за­гряз­не­ние ок­ру­жаю­щей сре­ды. С це­лью ох­ра­ны сре­ды тер­маль­ные во­ды по­сле их ис­поль­зо­ва­ния за­ка­чи­ва­ют об­рат­но в про­дук­тив­ные пла­сты (тре­щин­ные зо­ны).

Борь­ба с кор­ро­зи­он­ным воз­дей­ст­ви­ем ес­те­ст­вен­ных те­п­ло­но­си­те­лей на обо­ру­до­ва­ние, при­бо­ры, кон­ст­рукц. ма­те­риа­лы ре­ша­ет­ся на ста­дии экс­плуа­та­ции кон­крет­ных ме­сто­ро­ж­де­ний пу­тём до­ба­вок хи­мич.

реа­ген­тов в те­п­ло­но­си­тель, пред­ва­ри­тель­ной де­га­за­ции, а так­же под­бо­ром со­от­вет­ст­вую­щих кор­ро­зи­он­но-ус­той­чи­вых ме­тал­лов и по­кры­тий. Уве­ли­че­ние Г. р. свя­за­но с от­кры­ти­ем в пер­спек­ти­ве но­вых ме­сто­ро­ж­де­ний, их ис­кусств.

сти­му­ли­ро­ва­ни­ем, усо­вер­шен­ст­во­ва­ни­ем ме­то­дов про­из-ва элек­тро­энер­гии.

Источник: https://bigenc.ru/geology/text/2352975

Booksm
Добавить комментарий