Геотермальная энергетика в России
Дата публикации: 4 ноября 2013
В настоящее время мировыми лидерами в получении энергии из земных недр являются Соединенные Штаты Америки, Филиппины, Мексика, Индонезия, Италия, Япония, Новая Зеландия и Исландия. Но и Россия не стоит в стороне. Мутновская геотермальная электростанция на Камчатке – один из ярких примеров преобразования глубинного тепла Земли в электрическую энергию в России.
Геотермальная энергетика – самая перспективная отрасль энергетики, особенно это касается России. Согласно прогнозам специалистов объемы энергии тепла Земли, сконцентрированная под толщей земной коры в 10 км, в 50 тысяч раз превышают объемы энергии всех мировых запасов углеводородов – нефти и природного газа.
Геотермальные источники
Электростанции такого плана, как правило, возводятся в вулканических районах той или иной страны. При соприкосновении лавы вулканов с водными ресурсами происходит интенсивный нагрев воды, в результате чего в местах разлома тектонических плит, где земная кора наиболее тонка, горячая вода вырывается на поверхность земли в виде гейзеров, образуя горячие геотермальные озера или подводные течения.
Благодаря таким природным явлениям появилась возможность использования их свойств в качестве альтернативного, можно даже сказать, неисчерпаемого источника энергии. К сожалению, такие геотермальные источники распределены по поверхности земного шара неравномерно. Так на сегодняшний день они обнаружены и используются почти в 60-и странах, в основном, в районе Тихоокеанского вулканического кольца, а также в районе Дальнего Востока России.
Кроме открытых источников, добраться до подземной энергии возможно с помощью бурения скважин, причем через каждые 36 метров температура повышается на один градус. Получаемое таким способом тепло в виде горячей воды или пара можно использовать как для производства электрической энергии, для обогрева помещений, а также для производственных нужд, что актуально для России с холодными зимами.
Геотермальные электростанции
Электростанции, в работе которых используется пар, поступающий непосредственно из скважин в турбину генератора, называют станциями прямого типа. Самая первая и простейшая электростанция в мире была создана именно по такому принципу и заработала в 1911 году в итальянском населенном пункте Лардерелло. Жаль, конечно, что не в России. Что интересно, она вырабатывает электроэнергию до сих пор.
Одной из крупнейших электростанций, работающей на основе сухого пара из геотермального источника и в настоящее время, является станция, расположенная в местечке Гейзерс, в штате Северная Калифорния, США.
Наибольшее распространение получили геотермальные электростанции непрямого типа. Принцип работы заключается в подаче подземной горячей воды под высоким давлением в генераторные установки, расположенные на поверхности.
Наиболее экологически чистыми являются геотермальные электростанции смешанного типа. Удачным решением стало то, что кроме подземной воды используют дополнительную жидкость или газ с более низкой точкой кипения. При пропускании через теплообменник, горячая вода преобразует дополнительную жидкость до состояния пара, который приводит в действие турбины.
Кроме того, такие электростанции способны функционировать при довольно низких температурах подземной воды, от 100 до 190 °С. В ближайшем будущем геотермальные станции такого типа могут стать наиболее востребованными, поскольку большинство геотермальных источников в России имеют температуру воды намного ниже 190 °С.
Паужетская ГеоЭC
Целью строительства в 1966 году Паужетской геотермальной электростанции, первой в России, стала необходимость обеспечения электроэнергией ряда жилых поселков и предприятий по переработке рыбы. Расположена станция на западном побережье Камчатки, вблизи села Паужетка, рядом с вулканом Камбальный.
Установленная мощность на момент пуска электростанции в 1966 году составляла 5 МВт, в 2011 году – 12 МВт. В настоящее время реализуется введение бинарного энергоблока, созданного по отечественной технологии. Реализация данного проекта не только выведет электростанцию на новые мощности – до 17 МВт, но и решит экологические проблемы, связанные со сбросом отработанного сепарата на грунт.
Верхне-Мутновская опытно-промышленная ГеоЭС
Электростанция расположена на юго-востоке Камчатского полуострова на отметке 780 метров над уровнем моря на склонах вулкана Мутновский. Станция была введена в эксплуатацию в 1999-м году. Она имеет три энергоблока по 4 МВт, то есть ее проектная мощность составляет 12 МВт.
Мутновская ГеоЭС
Электростанция, использующая геотермальные источники, расположена близ вулкана Мутновский, на юго-востоке Камчатки. Дата введения в эксплуатацию – апрель 2003 года.
Установленная мощность – 50 МВт, планируемая 80 МВт. Обслуживание данной станции полностью автоматизировано.
Благодаря использованию геотермальных электростанций на Камчатке значительно ослаблена зависимость этого региона от привозного дорогостоящего топлива. На данный момент примерно 30% энергозатрат покрываются именно этими источниками электрической энергии.
Океанская ГеоЭС
На острове Итуруп Курильской гряды построена и введена в действие геотермальная электростанция «Океанская».
Начало строительства — 1993 год, ввод — 2006 год, мощность 2,5 МВт.
Менделе́евская ГеоТЭС
Геотермальная электростанция на острове Кунашир близ вулкана Менделеева. Мощность станции — 3,6 МВт. В 2011 году начались работы по модернизации, результатом которой станет достижение мощности в 7,4 МВт. Данная станция предназначена для теплоснабжения и электроснабжения города Южно-Курильска.
Имеющиеся ресурсы Курильских островов могут позволить выработать 230 МВт электроэнергии, что достаточно для удовлетворения всех потребностей региона в тепле, горячем водоснабжении, а самое главное – в энергетике.
Мощность Паужетской ГеоЭС могут увеличить за счет дублирующих скважин:
Для современных геотермальных электростанций характерен умеренный уровень выбросов. В среднем он равен 122 кг CO2 на мегаватт-час электроэнергии, что значительно меньше выбросов при производстве электроэнергии с использованием ископаемого топлива
Вам нужно войти, чтобы оставить комментарий.
Геотермальная энергетика: ресурсы, плюсы и минусы, есть ли у неё перспективы?
Ограниченность природных ресурсов, экологические проблемы вызванные строительством атомных и гидроэлектростанций заставляют человека задуматься об активном использовании новых, альтернативных источников энергии, среди которых геотермальная энергия занимает значительное место.
Ее название переводится как «тепло Земли». Для строительства ГеоЭС идеально подходят регионы, где наблюдается высокая и устойчивая сейсмическая активность, где природное тепло расположено на относительно небольшой глубине.
В таких районах территории изобилуют горячими источниками, вода которых прогревается до высокой температуры, благодаря активности вулкана, здесь можно встретить большое количество гейзеров. Но и в регионах, где отсутствует сейсмическая активность, возможно использование новых видов энергии.
В земной коре есть пласты, температура которых достигает 100 градусов Цельсия. Здесь для получения пара и нагревания воды до состояния кипятка, используемого для выработки электрической энергии, скважина заполняется водой. Такой метод позволяет использовать энергию ГеоЭС практически повсеместно.
Геотермальные ресурсы: виды
Сегодня геоэнергетический потенциал планеты представлен в трех видах: * Месторождения пароводородных смесей, используемых для производства энергии с помощью классической системы с турбинными генераторами, находятся в регионах горообразования, на разломах земной коры.
* Используемые для выработки электроэнергии бинарными станциями теплоэнергетические воды (температура 8-12 градусов).
*Воды субтермальные (температура от 40 до 70 градусов), используемые для обеспечения поставки горячей воды, в системах отопления.
Методы альтернативного производства электричества
Плюсы геотермальных ЭС позволяют использовать их в качестве нового источника энергии. Сегодня известны три метода использования ресурсов земной коры с целью обеспечения потребителей необходимым количеством электрической энергии.
1. Прямой метод предполагает использование сухого пара. Его действие заставляет работать турбину и генератор, производящий электричество.
2. В основе непрямого метода лежит применение водяного пара. В испаритель закачивается специальный состав гидротермального раствора. Процесс испарения опускает давление, что заставляет турбину работать. Данный метод широко используется, обеспечивая бесперебойную работу генераторов, установленных на поверхности. Источником энергии являются подземные воды, нагретые до температуры 180 градусов.
3. Бинарный (смешанный) способ предполагает использование вспомогательной жидкости и гидротермальной воды. В результате реакции воды с жидкостью при низкой точке кипения вырабатывается большое количество пара, запускающего турбину. На следующем этапе вырабатываемый при нагревании жидкостей пар проходит процесс конденсации, возвращается в емкости теплообменника и используется для последующих нагревов. Такая замкнутая система полностью исключает негативное влияние ГеоЭС на окружающую среду.
ГеоЭС: плюсы и минусы
Возведение современных ЭС, источником энергии для которых является тепло Земли, имеет как положительные стороны, так инедостатки.
К преимуществам данного источника энергии относятся:
* Строительство ГеоЭС позволяет сократить расходы. Такие станции обходятся без дополнительных источников топлива, поставляемых извне, а значит, есть реальная возможность экономить на их доставке.
* Бесспорным плюсом геотермальной энергии является ее безопасность. Работа станций исключает токсические выбросы, не несет угрозу окружающей среде.
* Для работы ЭС используется вырабатываемая ею электроэнергия.
* Содержание ГеоЭС не требует высоких финансовых трат. Для ее бесперебойного функционирования необходимо регулярное проведение профилактических осмотров, технического обслуживания.
* Сохранение пейзажа при строительстве станции нетронутым.
* Строительство ГеоЭС на морском побережье, на берегу океана, позволяют проводить опреснение морской воды.
Геотермальные станции имеют ряд недостатков:
подобрать место для строительства ГеоЭС, получить разрешительные документы у местных властей, а также согласие местных жителей часто становится сложной задачей; изменения в структуре земной коры могут привести к остановке уже работающей станции; причиной проблем в работе станции, вырабатывающей электрическую энергию, может стать и неверно выбранное место для строительства, избыточное количество воды, закачанной через скважину в породу.
Применение
Сегодня ресурсы, вырабатываемые ГеоЭС, нашли широкое применение в сфере сельского хозяйства. Вырабатываемое тепло, электрическая энергия используются садоводческими компаниями для обогрева теплиц, поддержания в оранжереях постоянной температуры, обеспечения установок для полива достаточным количеством воды. Это позволяет существенно снизить себестоимость производимой продукции, увеличить размер получаемой прибыли.
Используемое для частного сектора геотермальное отопление, также имеет свои плюсы. Для небольших хозяйств, находящихся в частном владении, такой современный источник энергии является реальной возможностью сократить расходы на оплату дорогостоящего газового отопления, устанавливая более экономные системы. Однако их минусом может стать высокая стоимость необходимого оборудования. Геотермальная энергетика становится более востребованной.
Самой крупной является электростанция в Кении, строительство которой было окончено в 2014 году. Вторая по величине ЭС, использующая тепло источников, работает в Исландии.
Перспективы развития
При интенсивном использовании природных ресурсов, запасы в недрах скоро будут исчерпаны полностью. Используя нефть, газ, уголь, человечество рискует очень скоро из-за недостатка природных запасов прийти к глобальному кризису. Поэтому многие ученые всерьез задумываются о том, как внедрить альтернативные методы. В результате проведенных исследований, ученые давно знают, что планета внутри горячая.
Для получения максимальной пользы от этого сегодня строятся ГеоЭС. Сегодня их не так много, но по мере того, как природные ресурсы будут истощаться, их количество будет увеличиваться.
Как отрасль, геотермальная энергетика находится только в самом начале своего пути развития. Первые станции были построены в середине минувшего столетия. Сегодня в этом направлении не прекращаются исследования. Перспективными для развития строительства ГеоЭС считаются регионы с высокой сейсмической активностью.
Многие страны Центральной Америки, Исландия и Новая Зеландия, где наблюдается сейсмическая активность, Филиппины, другие регионы обладают высоким потенциалом для исследования месторождений и строительства здесь ЭС.
В России такими регионами с высокими перспективами развития этого направления современной энергетики являются Сахалин, Курилы. Существующие тенденции позволяют сделать вывод, что такой способ имеет хорошие перспективы для развития. Вырабатываемая энергия широко используется «малыми» формами хозяйств для автономного обеспечения теплом, электроэнергией небольших коммунальных хозяйств.
Из-за сложности разработки месторождений, бурения скважин, ожидать, что она быстро вытеснит привычные виды энергии не стоит. На сегодня доля энергии, получаемой за счет разработки геотермальных ресурсов, составляет не более 0,5 процентов от общего объема вырабатываемой. Однако эта отрасль имеет высокие перспективы. Запасы тепла, сосредоточенные в земной коре на глубине от 3 до 5 километров, способны обеспечить нужды человечества в энергии на много тысячелетий вперед.