Vaihtoehtoinen energia: sähköä maasta. Geotermiset voimalaitokset (GeoTES) Geotermisten voimalaitosten toimintaperiaate

Geotermisen energian määritelmä sisältyy sen nimeen - se on maan sisäpuolen lämpöenergiaa. Maankuoren alla oleva magmakerros on tulinen neste, useimmiten silikaattisula. Laskelmien mukaan lämmön energiapotentiaali 10 tuhannen metrin syvyydessä on 50 tuhatta kertaa suurempi kuin maailman maakaasu- ja öljyvarantojen energia. Maan pinnan saavuttavaa magmaa kutsutaan laavaksi. Maan suurin "kantokyky" laavanpurkauksille havaitaan tektonisten levyjen rajoilla ja siellä, missä maankuori on melko ohut. Kun laava joutuu kosketuksiin planeetan vesivarojen kanssa, vesi alkaa lämmetä nopeasti, mikä johtaa geysirien purkauksiin, kuumien järvien muodostumiseen ja vedenalaisiin virtauksiin. Lyhyesti sanottuna syntyy luonnonilmiöitä, joiden ominaisuuksia voidaan käyttää lähes ehtymättömänä energialähteenä. Geotermisen energian lähteet ovat käytännössä ehtymättömät. Totta, ne eivät ole yleisiä, vaikka niitä on löydetty yli 60 maasta ympäri maailmaa. Suurin määrä aktiivisia maatulivuoria sijaitsee Tyynenmeren tulivuoren tulirenkaassa (328 540:stä tunnetusta). Kaivon geoterminen gradientti, jolla päästään maanalaiseen energiaan, kasvaa 1 o C 36 metrin välein. Näin tuotettu lämpö pääsee pintaan kuumana höyrynä tai vedena, jota voidaan käyttää suoraan rakennusten lämmitykseen tai välillisesti sähköntuotantoon. Käytännössä geotermiset lähteet planeetan eri alueilla eroavat merkittävästi toisistaan, minkä vuoksi ne on luokiteltava kymmenien erilaisten ominaisuuksien mukaan, kuten keskilämpötila, suolapitoisuus, kaasukoostumus, happamuus jne. Käytännön kannalta sovellus sähköenergian tuottamiseen, pääluokitus on Geotermiset lähteet voidaan jakaa kolmeen päätyyppiin:

Suora - kuivaa höyryä käytetään;
Epäsuora - käytetään vesihöyryä;
Sekoitettu (binäärisykli).

Yksinkertaisimmissa suoratyyppisissä geotermisissä voimalaitoksissa sähköä tuotetaan höyryllä, joka tulee kaivosta suoraan generaattorin turbiiniin. Maailman ensimmäinen geoterminen voimalaitos toimi juuri tällä periaatteella. Tämän aseman toiminta alkoi Italiassa Larderellon kaupungissa (lähellä Firenzeä) jo vuonna 1911. Seitsemän vuotta aiemmin, 4.7.1904, täällä käytettiin geotermisen höyryn avulla generaattoria, joka kykeni sytyttämään neljä hehkulamppua, minkä jälkeen päätettiin rakentaa voimalaitos. On huomattava, että Larderellon asema on edelleen toiminnassa. Yksi maailman suurimmista toimivista geotermisistä voimalaitoksista, jonka teho on 1 400 MW, sijaitsee Geysers-alueella Pohjois-Kaliforniassa (USA), ja se käyttää myös kuivaa höyryä. Epäsuoraa sähköä tuottavat geotermiset voimalaitokset ovat nykyään yleisimpiä. Ne toimivat kuumalla pohjavedellä, joka pumpataan korkealla paineella pinnalle asennettuihin generaattoriyksiköihin. Sekatyyppisissä geotermisissä voimalaitoksissa käytetään maanalaisen veden lisäksi lisänestettä (tai kaasua), jonka kiehumispiste on alhaisempi kuin veden kiehumispiste. Ne johdetaan lämmönvaihtimen läpi, jossa geoterminen vesi haihduttaa toisen nesteen, ja tuloksena oleva höyry toimii turbiineilla. Tällainen suljettu järjestelmä on ympäristöystävällinen, koska siinä ei käytännössä ole haitallisia päästöjä ilmakehään. Lisäksi binääriasemat toimivat melko alhaisissa lähdelämpötiloissa verrattuna muuntyyppisiin geotermisiin asemiin (100-190 °C). Tämä ominaisuus saattaa tehdä tämäntyyppisistä geotermisistä voimalaitoksista suosituimpia tulevaisuudessa, koska useimmissa geotermisissä lähteissä veden lämpötila on alle 190 °C.

Geotermisten lähteiden käyttö maailmassa

Kamtšatkaan rakennettiin Neuvostoliiton ensimmäinen geoterminen voimalaitos - Pauzhetskaya geoterminen voimalaitos, joka aloitti toimintansa vuonna 1967. Aseman alkuperäinen kapasiteetti oli 5 MW; myöhemmin se nostettiin 11 MW:iin. Kamtšatkan hydrotermisten esiintymien potentiaali on valtava. Maalämpövesien lämpövarat ovat täällä arviolta 5000 MW. Geotermisen lämmön täysimääräinen käyttö voisi ratkaista Kamtšatkan alueen energiaongelman ja tehdä siitä riippumattoman tuontipolttoaineista. Tutkituin ja lupaavin on Mutnovskoje geoterminen kenttä, joka sijaitsee 90 kilometriä etelään Petropavlovsk-Kamchatskyn kaupungista. Vielä vuonna 1986 Venäjän tiedeakatemian vulkanologian instituutin tekemä arviointi osoitti, että kentän ennustetut resurssit olivat lämpöpoistolla 312 MW ja tilavuusmenetelmällä 450 MW. Koe-teollinen Verkhne-Mutnovskajan geoterminen voimalaitos, jonka teho on 12 (3x4) MW, on toiminut vuodesta 1999. Vuoden 2004 asennettu kapasiteetti on 12 MW. Mutnovskajan geotermisen voimalaitoksen ensimmäinen vaihe, jonka teho on 50 (2x25) MW, liitettiin verkkoon 10. huhtikuuta 2003; vuodelle 2007 asennettu kapasiteetti on 50 MW, aseman suunniteltu kapasiteetti on 80 MW. Toiminnassa olevat geotermiset voimalaitokset tuottavat jopa 30 % Kamtšatkan energiakeskuksen energiankulutuksesta. On miellyttävää huomata, että GeoTPP:n termomekaaniset laitteet Mutnovskoye-kentällä kehittivät, loivat ja toimittivat kotimaiset tehtaat: turbiinit kuuluvat KTZ OJSC:lle, erottimet kuuluvat PMZ OJSC:lle, teholiittimet kuuluvat ChZEM OJSC:lle jne. Kuriilisaaret ovat runsaasti maapallon lämpövaroja. Erityisesti Iturupin saarella Ocean geotermiselle kentällä on jo porattu kaivoja ja rakenteilla geoterminen voimalaitos. Eteläisellä Kunashirin saarella on maalämpövarastoja, ja niitä käytetään jo sähkön ja lämmön tuottamiseen Južno Kurilskin kaupunkiin. Paramushirin saarelle, jolla on geotermisen vesivarantoja, joiden lämpötila vaihtelee 70-95 °C:n välillä, rakennetaan GeoTS, jonka kapasiteetti on 20 MW. Merkittäviä geotermisen lämmön varantoja (Kamchatkan alueen rajalla) on saatavilla Tšukotkassa. Ne ovat osittain avoimia ja niitä käytetään lähellä asuttujen alueiden lämmittämiseen. Venäjällä geotermisen energian käyttö Kamtšatkaa, Kuriilisaarta, Primoryea, Baikalin aluetta ja Länsi-Siperian aluetta lukuun ottamatta on mahdollista Pohjois-Kaukasiassa. Täällä on tutkittu 300 - 5000 metrin syvyydessä sijaitsevia geotermisiä kerrostumia, joiden lämpötila on 70-180°C. Dagestanissa yksinomaan vuonna 2000 louhittiin yli 6 miljoonaa kuutiometriä geotermistä vettä. Yhteensä noin puolelle miljoonalle ihmiselle Pohjois-Kaukasiassa on geoterminen vesihuolto. Tänä päivänä maailman johtavia maalämpövoiman tuottajia ovat Yhdysvallat, Filippiinit, Meksiko, Indonesia, Italia, Japani, Uusi-Seelanti ja Islanti. Jälkimmäinen tila on erityisen silmiinpistävä esimerkki geotermisen energian käytöstä. Islannin saari ilmestyi valtameren pinnalle tulivuorenpurkausten seurauksena 17 miljoonaa vuotta sitten, ja nyt sen asukkaat nauttivat etuoikeutetusta asemastaan - noin 90 prosenttia islantilaisista kodeista lämmitetään maanalaisella energialla. Sähköntuotannossa on viisi geotermistä voimalaitosta, joiden kokonaiskapasiteetti on 420 MW ja jotka käyttävät kuumaa höyryä 600–1000 metrin syvyydestä. Näin ollen 26,5 % Islannin sähköstä tuotetaan geotermisillä lähteillä.

15 eniten maalämpöä käyttävää maata (vuoden 2007 tiedot)

Vähän potentiaalista energiaa, mutta lupaavaa

Geotermiset lähteet voidaan jakaa matalan, keskilämpötilan ja korkean lämpötilan lähteisiin. Ensimmäisiä (lämpötiloissa jopa 150 °C) käytetään suurimmaksi osaksi kuuman veden lämmittämiseen - se toimitetaan putkien kautta rakennuksiin (asuin- ja teollisuusrakennuksiin), uima-altaisiin, kasvihuoneisiin jne. Jälkimmäiset (lämpötila yli 150 °C), jotka sisältävät kuivaa tai märkää höyryä, soveltuvat geotermisten voimalaitosten (GeoTES) turbiineihin. "Kuumien" geotermisten lähteiden merkittävä haittapuoli on niiden "valikoiva" sijainti tektonisen epävakauden paikoissa, kuten edellä on käsitelty. Jos otamme Venäjän, niin korkean potentiaalin geotermisen energiavarantoja voidaan käyttää vain Kamtšatkassa, Kurilien saarilla ja Kaukasian kivennäisvesien alueella. Mutta maan "kattilahuoneessa" ei ole vain korkeapotentiaalista, vaan myös matalapotentiaalista energiaa, jonka lähde on maan pintakerrosten maaperä (jopa 400 m syvyyteen) tai maanalaiset vedet, joiden lämpötila on suhteellisen alhainen. . Huonolaatuista lämpöä voidaan käyttää lämpöpumpuilla. Maan pintakerrosten maaperän lämpöjärjestelmä syntyy maan suolistosta tulevan radiogeenisen lämmön sekä pinnalle putoavan auringonsäteilyn vaikutuksesta. Tulevan auringon säteilyn voimakkuus voi vaihdella maaperän ja ilmasto-olosuhteiden mukaan useista kymmenistä senttimetreistä puoleentoista metriin. Huonolaatuista lämpöä voidaan käyttää tehokkaasti rakennusten lämmitykseen, kuuman veden toimittamiseen ja erilaisten rakenteiden lämmittämiseen (esimerkiksi avoimien stadionien kentät). Viime vuosikymmenen aikana maanalaisia resursseja käyttävien järjestelmien määrä rakennusten lämmön ja kylmän toimittamiseen on lisääntynyt merkittävästi. Suurin osa näistä järjestelmistä sijaitsee Yhdysvalloissa. Niitä on saatavana myös Itävallassa, Saksassa, Ruotsissa, Sveitsissä ja Kanadassa. Tällaisia järjestelmiä on maassamme vain muutama. Euroopan maissa lämpöpumput lämmittävät pääasiassa huoneita. Yhdysvalloissa, jossa ilmalämmitysjärjestelmät yhdistetään ilmanvaihtoon, ilmaa ei vain lämmitetä, vaan myös jäähdytetään. Jos puhumme Venäjästä, esimerkki matalan potentiaalin lämpöenergialähteen käytöstä sijaitsee Moskovassa, Nikulino-2:n mikroalueella. Tänne rakennettiin lämpöpumppujärjestelmä, joka tuottaa kuumaa vettä monikerroksiseen asuinrakennukseen. Tämän hankkeen toteuttivat vuosina 1998-2002 Venäjän federaation puolustusministeriö yhdessä Moskovan hallituksen, Venäjän teollisuus- ja tiedeministeriön, NP ABOK:n ja OJSC Insolar-Investin kanssa osana pitkän aikavälin energiansäästöohjelmaa vuonna 2002. kaupunki. Moskova". Maan matalapotentiaalisen lämpöenergian käyttämiseen on olemassa kahdenlaisia järjestelmiä: avoimet järjestelmät ja suljetut järjestelmät. Ensimmäinen käyttää pohjavettä, joka toimitetaan suoraan lämpöpumppuihin, toinen - maaperä. Avoimille järjestelmille on ominaista parilliset kaivot , jonka avulla pohjavettä ei vain poisteta, vaan se palaa takaisin pohjavesikerroksiin. Avoimet järjestelmät mahdollistavat suurten lämpöenergiamäärien saamisen suhteellisen alhaisin kustannuksin. Maaperän on kuitenkin oltava läpäisevää ja pohjaveden itsensä on oltava on sopiva kemiallinen koostumus estämään korroosiota ja kerrostumia putkien seinillä Maailman suurin pohjavesienergiaa käyttävä geoterminen lämpöpumppujärjestelmä sijaitsee amerikkalaisessa Louisvillen kaupungissa. Sen avulla toimitetaan hotelli- ja toimistokompleksi lämpö ja kylmä Järjestelmän teho on noin 10 MW Suljetun kierron järjestelmät jaetaan pysty- ja vaakasuuntaisiin. Pystysuorat maalämmönvaihtimet käyttävät matalalaatuista maaperän lämpöenergiaa ns. "neutraalin vyöhykkeen" alapuolella (10-20 metriä maanpinnasta). Tällaiset järjestelmät eivät vaadi suuria alueita eivätkä myöskään ole riippuvaisia pinnalle tulevan auringonsäteilyn voimakkuudesta. Ne soveltuvat lähes kaikkiin geologisiin ympäristöihin, lukuun ottamatta maaperää, jolla on alhainen lämmönjohtavuus, kuten kuiva hiekka tai sora. Pystysuorassa maalämmönvaihtimessa jäähdytysneste kiertää putkien (useimmiten polypropeenia tai polyeteeniä) kautta, jotka on asetettu pystysuuntaisiin kaivoihin, joiden syvyys on 50-200 metriä. Yleisesti käytettyjä pystysuuntaisia maalämmönvaihtimia on kahta tyyppiä: U-muotoinen ja koaksiaalinen. Ensimmäinen koostuu kahdesta rinnakkaisesta putkesta, jotka on yhdistetty pohjaan. Yksi tai kaksi paria tällaisia putkia sijaitsevat yhdessä kaivossa. U-muotoisen tyypin etuna on sen suhteellisen alhaiset valmistuskustannukset. Toinen lämmönvaihdintyyppi (kutsutaan myös samankeskiseksi) koostuu kahdesta halkaisijaltaan eri putkesta, joista toinen on sijoitettu toisen sisään. Pystysuoralla maalämmönvaihtimella varustetut järjestelmät soveltuvat sekä rakennusten lämmön että kylmän syöttöön. Pienelle rakennukselle riittää yksi lämmönvaihdin, mutta suuriin rakennuksiin voidaan tarvita useita pystysuorilla lämmönvaihtimilla varustettuja kaivoja. Esimerkki jälkimmäisestä on amerikkalaisen Richard Stockton Collegen lämmitys- ja jäähdytysjärjestelmä, joka käyttää ennätysmäärää kaivoja - 400 (130 metriä syvä). Euroopassa eniten kaivoja (154 kaivoa, joiden syvyys on 70 metriä) on porattu Saksan lennonjohdon keskustoimiston lämmitys- ja jäähdytysjärjestelmää varten. Vaakasuuntaiset maalämmönvaihtimet rakennetaan yleensä rakennuksen lähelle, matalaan syvyyteen, mutta talvella aina maan jäätymistason alapuolelle. Euroopassa tällaiset lämmönvaihtimet ovat tiiviisti kytkettyjä (sarja- tai rinnakkaisputkia). Tilan säästämiseksi on luotu erikoistyyppisiä lämmönvaihtimia, esimerkiksi spiraalin muodossa. Tunneleiden ja kaivosten vesi on lupaavaa käyttää heikkolaatuisen lämpöenergian lähteenä, sillä veden lämpötila niissä on tasainen ympäri vuoden ja helposti saatavilla. Maanalaisen lämmön käyttöä, sekä korkea- että matalapotentiaalista, pidetään erittäin lupaavana. Tämä pätee erityisesti, kun rakennuksiin tarjotaan lämmintä ja viileää ilmaa matalalaatuisella lämmöllä. Maailman energiakomitean (WEC) ennusteiden mukaan maailman teollisuusmaat alkavat vuonna 2020 varsin aktiivisesti toimittaa lämpöä lämpöpumppujärjestelmillä. Ja tänne eivät sovellu vain maan "kuumat" suolistot, vaan myös merien ja valtamerien ilma ja vesi. Esimerkiksi Ruotsissa, jossa Tukholman lähellä sijaitsee kuudella proomulla, joiden teho on 320 MW, käytetään Itämeren vettä, jonka lämpötila on +4 °C. Venäjän federaation valtavat maakaasu-, öljy-, hiili- ja metsävarat mahdollistavat (toistaiseksi) sen, että vaihtoehtoisia energialähteitä ei ajatella liikaa. Sen alueella on kuitenkin tehty työtä geotermisten lähteiden kehittämiseksi useiden vuosikymmenien ajan, mikä osoittaa asian tärkeyden ymmärtämistä. Puhummehan loppujen lopuksi ehtymättömistä lämmön ja sähkön lähteistä, joista tulee ennemmin tai myöhemmin tärkeitä ja kenties tärkeimpiä energian toimittajia koko ihmiskunnalle, ei vain yksittäisille maille.

Tällä hetkellä maailman johtavia energian saajia maan suolistosta ovat Yhdysvallat, Filippiinit, Meksiko, Indonesia, Italia, Japani, Uusi-Seelanti ja Islanti. Mutta Venäjäkään ei jää sivuun. Kamtšatkan Mutnovskajan geoterminen voimalaitos on yksi silmiinpistäviä esimerkkejä maapallon syvälämmön muuntamisesta sähköenergiaksi Venäjällä.

Geoterminen energia on lupaavin energia-ala erityisesti Venäjällä. Asiantuntijoiden ennusteiden mukaan 10 km:n paksuisen maankuoren alle keskittyneen maapallon lämpöenergian määrät ovat 50 tuhatta kertaa suuremmat kuin maailman kaikkien hiilivetyvarastojen - öljyn ja maakaasun - energiamäärät.

Tämän tyyppiset voimalaitokset rakennetaan yleensä tietyn maan vulkaanisille alueille. Kun tulivuoren laava joutuu kosketuksiin vesivarojen kanssa, tapahtuu intensiivistä veden kuumenemista, minkä seurauksena tektonisten levyjen murtuessa, missä maankuori on ohuin, kuumaa vettä ryntää maan pinnalle geysirit, jotka muodostavat kuumia geotermisiä järviä tai vedenalaisia virtoja.

Tällaisten luonnonilmiöiden ansiosta tuli mahdolliseksi käyttää niiden ominaisuuksia vaihtoehtoisena, voisi jopa sanoa, ehtymättömänä energialähteenä. Valitettavasti tällaiset geotermiset lähteet jakautuvat epätasaisesti koko maapallon pinnalle. Joten nykyään niitä on löydetty ja käytetty lähes 60 maassa, pääasiassa Tyynenmeren vulkaanisen renkaan alueella sekä Venäjän Kaukoidässä.

Avointen lähteiden lisäksi maanalaiseen energiaan pääsee poraamalla kaivoja, ja 36 metrin välein lämpötila nousee yhden asteen. Tällä tavalla kuuman veden tai höyryn muodossa saatua lämpöä voidaan käyttää sähköenergian tuotantoon, tilojen lämmitykseen sekä teollisuuden tarpeisiin, mikä on tärkeää Venäjälle kylminä talvina.

Geotermiset voimalaitokset

Voimalaitoksia, jotka käyttävät höyryä suoraan kaivoista generaattorin turbiiniin, kutsutaan suoratyyppisiksi laitoksiksi. Maailman ensimmäinen ja yksinkertaisin voimalaitos luotiin juuri tällä periaatteella ja se aloitti toimintansa vuonna 1911 italialaisen Larderellon kylässä. On tietysti sääli, että se ei ole Venäjällä. Mielenkiintoista on, että se tuottaa edelleen sähköä.

Yksi tämän hetken suurimmista geotermisen lähteen kuivalla höyryllä toimivista voimalaitoksista on Geysersin kaupungissa Pohjois-Kalifornian osavaltiossa Yhdysvalloissa sijaitseva asema.

Yleisimmät ovat epäsuorat geotermiset voimalaitokset. Toimintaperiaate on korkeapaineisen kuuman veden syöttäminen maanalaiseen pinnalla sijaitseviin tuotantoyksiköihin.

Ympäristöystävällisimpiä ovat sekatyyppiset geotermiset voimalaitokset. Onnistunut ratkaisu oli se, että maanalaisen veden lisäksi käytettiin ylimääräistä nestettä tai kaasua, jolla oli alhaisempi kiehumispiste. Kun kuuma vesi johdetaan lämmönvaihtimen läpi, se muuttaa ylimääräisen nesteen höyryksi, joka saa virtansa turbiineille.

Lisäksi tällaiset voimalaitokset pystyvät toimimaan melko alhaisissa maanalaisen veden lämpötiloissa, 100 - 190 °C. Lähitulevaisuudessa tämän tyyppisistä geotermisistä laitoksista voi tulla suosituimpia, koska useimmissa Venäjän geotermisissä lähteissä veden lämpötila on paljon alle 190 °C.

Pauzhetskajan geotermisen voimalaitoksen, ensimmäisen Venäjällä vuonna 1966, rakentamisen tarkoituksena oli tarve toimittaa sähköä useille asuinkylille ja kalanjalostusyrityksille. Asema sijaitsee Kamtšatkan länsirannikolla, lähellä Pauzhetkan kylää, Kambalny-tulivuoren vieressä.

Asennettu kapasiteetti voimalaitoksen käynnistyshetkellä 1966 oli 5 MW, vuonna 2011 - 12 MW. Parhaillaan ollaan toteuttamassa kotimaisella teknologialla luodun binaarisen tehoyksikön käyttöönottoa. Tämän hankkeen toteuttaminen ei ainoastaan tuo voimalaitosta uuteen kapasiteettiin - jopa 17 MW:iin, vaan myös ratkaisee käytetyn erottimen maahan laskemiseen liittyvät ympäristöongelmat.

Verkhne-Mutnovskaya kokeellinen-teollinen GeoPP

Voimalaitos sijaitsee Kamtšatkan niemimaan kaakkoisosassa 780 metriä merenpinnan yläpuolella Mutnovsky-tulivuoren rinteillä. Asema otettiin käyttöön vuonna 1999. Siinä on kolme tehoyksikköä, kukin 4 MW, eli sen suunnittelukapasiteetti on 12 MW.

Mutnovskaya GeoPP

Geotermisiä lähteitä käyttävä voimalaitos sijaitsee lähellä Mutnovsky-tulivuorta, Kamtšatkan kaakkoisosassa. Käyttöönottopäivä: huhtikuu 2003.
Asennettu kapasiteetti on 50 MW, suunniteltu 80 MW. Tämän aseman huolto on täysin automatisoitu.

Kamtšatkan geotermisten voimalaitosten käytön ansiosta alueen riippuvuus kalliista tuontipolttoaineista on heikentynyt merkittävästi. Tällä hetkellä noin 30 % energiakustannuksista katetaan näillä sähköenergian lähteillä.

Kurilien harjulla sijaitsevalle Iturupin saarelle rakennettiin ja otettiin käyttöön Okeanskajan geoterminen voimalaitos.
Rakentaminen aloitettiin vuonna 1993, otettiin käyttöön 2006, teho 2,5 MW.

Mendelejevskaja GeoTPP

Geoterminen voimalaitos Kunashirin saarella lähellä Mendeleevin tulivuorta. Aseman teho on 3,6 MW. Vuonna 2011 aloitettiin modernisointityöt, joiden tuloksena saadaan 7,4 MW:n kapasiteetti. Tämä asema on suunniteltu toimittamaan lämpöä ja sähköä Yuzhno-Kurilskin kaupunkiin.

Kuriilisaarten käytettävissä olevat resurssit voivat tuottaa 230 MW sähköä, mikä riittää tyydyttämään alueen kaikki lämmön, kuuman veden ja ennen kaikkea energian tarpeet.

O. Baratova

Pauzhetskaya GeoPP:n kapasiteettia voidaan lisätä päällekkäisten kaivojen vuoksi:

Energian kulutuksen nopea kasvu ja uusiutumattomien luonnonvarojen rajallinen saatavuus pakottavat pohtimaan vaihtoehtoisten energialähteiden käyttöä. Tässä suhteessa geotermisten resurssien käyttö ansaitsee erityistä huomiota.

Geotermiset voimalaitokset (GeoPP) ovat rakenteita sähköenergian tuottamiseen maan luonnollisesta lämmöstä.

Geotermisellä energialla on yli vuosisadan historia. Heinäkuussa 1904 Italiassa Larderellossa tehtiin ensimmäinen koe, joka mahdollisti sähkön saannin geotermisestä höyrystä. Muutamaa vuotta myöhemmin täällä käynnistettiin ensimmäinen geoterminen voimalaitos, joka on edelleen toiminnassa.

Lupaavia alueita

Geotermisten voimalaitosten rakentamiseen geologisesti aktiivisia alueita, joissa luonnonlämpö sijaitsee suhteellisen matalalla, pidetään ihanteellisena.

Näitä ovat alueet, joilla on runsaasti geysireitä, avoimia lämpölähteitä, joissa on tulivuorten lämmittämää vettä. Siellä geoterminen energia kehittyy aktiivisimmin.

Kuitenkin myös seismiseltä inaktiivisilla alueilla maankuoressa on kerroksia, joiden lämpötila on yli 100 °C.

Jokaista 36 metrin syvyyttä kohden lämpötila nousee 1 °C. Tässä tapauksessa kaivo porataan ja siihen pumpataan vettä.

Tuotanto on kiehuvaa vettä ja höyryä, joita voidaan käyttää sekä huoneiden lämmitykseen että sähköenergian tuotantoon.

On monia alueita, joilla on mahdollista saada energiaa tällä tavalla, joten geotermiset voimalaitokset toimivat kaikkialla.

Geotermisen energian lähteet

Luonnonlämpöä voidaan tuottaa seuraavista lähteistä.

Geotermisten voimalaitosten toimintaperiaatteet

Nykyään sähkön tuottamiseen käytetään kolmea menetelmää geotermisillä keinoilla väliaineen tilasta (vesi tai höyry) ja kiven lämpötilasta riippuen.

Suora (käyttämällä kuivaa höyryä). Höyry vaikuttaa suoraan turbiiniin, joka käyttää generaattoria.
Epäsuora (vesihöyryn käyttö). Tämä käyttää hydrotermistä liuosta, joka pumpataan haihduttimeen. Paineen alentumisesta johtuva haihtuminen käyttää turbiinia.
Mixed tai binääri. Tässä tapauksessa käytetään hydrotermistä vettä ja matalan kiehumispisteen omaavaa apunestettä, kuten freonia, joka kiehuu altistuessaan kuumalle vedelle. Freonista muodostuva höyry pyörittää turbiinia, sitten kondensoituu ja palaa lämmönvaihtimeen lämmitettäväksi. Muodostuu suljettu järjestelmä (piiri), joka käytännössä eliminoi haitalliset päästöt ilmakehään.

Ensimmäiset geotermiset voimalaitokset toimivat kuivalla höyryllä.

Epäsuoraa menetelmää pidetään nykyään yleisimpana. Täällä käytetään pohjavettä, jonka lämpötila on noin 182 °C, joka pumpataan pinnalla sijaitseviin generaattoreihin.

GeoPP:n edut

Geotermisten resurssien varantoja pidetään uusiutuvina, käytännössä ehtymättöminä, mutta yhdellä ehdolla: Ruiskutuskaivoon ei voida pumpata suurta määrää vettä lyhyessä ajassa.
Asema ei vaadi ulkoista polttoainetta toimiakseen.
Laitos voi toimia itsenäisesti omalla tuotetulla sähköllä. Ulkoinen virtalähde tarvitaan vain pumpun ensimmäiseen käynnistykseen.
Asema ei vaadi lisäinvestointeja lukuun ottamatta huolto- ja korjauskustannuksia.
Geotermiset voimalaitokset eivät vaadi saniteettitiloja.
Jos asema sijaitsee meren tai valtameren rannalla, sitä voidaan käyttää veden luonnolliseen suolanpoistoon. Tämä prosessi voi tapahtua suoraan aseman käyttötilassa - lämmitettäessä vettä ja jäähdytysveden haihtumista.

Geotermisten laitosten haitat

Alkuinvestointi geotermisten laitosten kehittämiseen, suunnitteluun ja rakentamiseen on suuri.
Ongelmia syntyy usein voimalaitokselle sopivan paikan valinnassa ja luvan saamisessa viranomaisilta ja paikallisilta asukkailta.
Toimivan kaivon kautta ovat mahdollisia maankuoren sisältämien syttyvien ja myrkyllisten kaasujen ja mineraalien päästöt. Joidenkin nykyaikaisten laitosten tekniikat mahdollistavat näiden päästöjen keräämisen ja prosessoinnin polttoaineeksi.
Käynnissä oleva voimalaitos pysähtyy. Tämä voi johtua luonnollisista prosesseista kalliossa tai johtuen liiallisesta veden ruiskutuksesta kaivoon.

Suurimmat geotermisen energian tuottajat

Suurimmat GeoPP:t on rakennettu Yhdysvaltoihin ja Filippiineille. Ne edustavat kokonaisia geotermisiä komplekseja, jotka koostuvat kymmenistä yksittäisistä geotermisistä asemista.

Kaliforniassa sijaitsevaa Geysers-kompleksia pidetään tehokkaimpana. Se koostuu 22 kahdesta asemasta, joiden yhteenlaskettu kapasiteetti on 725 MW, mikä riittää virranlähteeksi usean miljoonan dollarin kaupungin.

Filippiinien Makiling-Banahaun voimalaitoksen kapasiteetti on noin 500 MW.
Toisen Filippiinien voimalaitoksen nimeltä Tiwi kapasiteetti on 330 MW.
Imperial Valley Yhdysvalloissa on kymmenen geotermisen voimalaitoksen kokonaisuus, joiden kokonaiskapasiteetti on 327 MW.
Kotimaisen geotermisen energian kehityksen kronologia

Venäjän geotermisen energian kehitys alkoi vuonna 1954, jolloin se otettiin käyttöön päätös perustaa laboratorio luonnon lämpöresurssien tutkimiseksi Kamtšatkaan.

1966 – Pauzhetskayan geoterminen voimalaitos, jossa on perinteinen kierto (kuivahöyry) ja kapasiteetti 5 MW, otettiin käyttöön. 15 vuoden jälkeen sen kapasiteetti nostettiin 11 MW:iin.
Vuonna 1967 aloitti toimintansa Paratunkan binäärisyklinen asema. Muuten, monet maat ostivat patentin ainutlaatuiselle binäärisykliteknologialle, jonka ovat kehittäneet ja patentoineet Neuvostoliiton tutkijat S. Kutateladze ja L. Rosenfeld.

Korkea hiilivetyjen tuotanto 1970-luvulla ja kriittinen taloustilanne 90-luvulla pysäyttivät geotermisen energian kehityksen Venäjällä. Nyt kiinnostus sitä kohtaan on kuitenkin ilmaantunut uudelleen useista syistä:

Öljyn ja kaasun hinnat kotimarkkinoilla ovat tulossa lähelle maailmanmarkkinahintoja.
Polttoainevarastot ovat loppumassa nopeasti.
Äskettäin löydetyt hiilivetyesiintymät Kaukoidän hyllyltä ja arktisella rannikolla ovat tällä hetkellä kannattamattomia.

Pidätkö isoista ja tehokkaista autoista? Lue mielenkiintoinen artikkeli aiheesta.

Jos tarvitset laitteita materiaalien murskaamiseen, lue tämä.

Geotermisten resurssien kehittämisen näkymät Venäjällä

Venäjän federaation lupaavimmat alueet lämpöenergian käytön kannalta sähköntuotantoon ovat Kuriilisaaret ja Kamtšatka.

Kamtšatkassa on sellaisia potentiaalisia geotermisiä resursseja, joissa on vulkaanisia hydrotermisiä höyryjä ja energisiä lämpövesiä, jotka voivat täyttää alueen tarpeet 100 vuodeksi. Lupaavana pidetään Mutnovskoje-kenttää, jonka tunnetuista varannoista voidaan tuottaa jopa 300 MW sähköä. Tämän alueen kehityksen historia alkoi geotutkimuksella, resurssien arvioinnilla, ensimmäisten Kamchatka GeoPP:iden (Pauzhetskaya ja Paratunka), sekä Verkhne-Mutnovskaya geotermisen aseman, jonka kapasiteetti on 12 MW, ja Mutnovskaya, jonka kapasiteetti on suunnittelu ja rakentaminen. 50 MW.

Kurilsaarilla on kaksi geotermistä energiaa käyttävää voimalaitosta - Kunashirin saarella (2,6 MW) ja Iturupin saarella (6 MW).

Yksittäisten filippiiniläisten ja amerikkalaisten GeoPP:iden energiavaroihin verrattuna kotimaiset vaihtoehtoisen energian tuotantolaitokset menettävät merkittävästi: niiden kokonaiskapasiteetti ei ylitä 90 MW. Mutta esimerkiksi Kamtšatkan voimalaitokset tuottavat 25 prosenttia alueen sähköntarpeesta, mikä polttoainetoimitusten odottamattomien katkosten yhteydessä ei anna niemimaan asukkaiden jäädä ilman sähköä.

Venäjällä on kaikki mahdollisuudet kehittää geotermisiä resursseja – sekä petrotermisiä että hydrogeotermisiä. Niitä käytetään kuitenkin erittäin vähän, ja lupaavia alueita on enemmän kuin tarpeeksi. Kuriilisaarten ja Kamtšatkan lisäksi käytännön käyttö on mahdollista Pohjois-Kaukasiassa, Länsi-Siperiassa, Primoryessa, Baikalin alueella ja Okhotsk-Tšukotka-vulkaanisella vyöhykkeellä.

Johdanto

1. Geoterminen energia

Johtopäätös

Bibliografia

Johdanto

Yhteiskunnan sähköntuotanto on sen tieteellisen ja teknologisen kehityksen perusta, tuotantovoimien kehityksen perusta. Sen vastaaminen sosiaalisiin tarpeisiin on tärkein talouskasvun tekijä. Kehittyvä maailmantalous vaatii jatkuvaa tuotannon energiahuollon lisäämistä. Sen on oltava luotettava ja suunniteltu pitkäkestoiseksi. Kapitalististen maiden energiakriisi vuosina 1973-1974 osoitti, että tätä on vaikea saavuttaa pelkästään perinteisten energialähteiden (öljy, hiili, kaasu) perusteella. Niiden kulutuksen rakenteen muuttamisen lisäksi on tarpeen ottaa laajemmin käyttöön ei-perinteisiä, uusiutuvia energialähteitä (NRES). Näitä ovat aurinko-, geoterminen, tuulienergia sekä biomassa- ja merienergia. Tämä koskee myös ydinenergiaa, mutta sen nykyisessä kehitysvaiheessa se vaikuttaa erittäin epämääräiseltä.

Toisin kuin fossiiliset polttoaineet, epätavanomaisia energiatyyppejä eivät rajoita geologisesti kertyneet varat. Tämä tarkoittaa, että niiden käyttö ja kulutus eivät johda resurssien peruuttamattomaan ehtymiseen. Uusiutuvien energialähteiden käytön kannattavuutta arvioitaessa tärkein tekijä on tuotetun energian hinta verrattuna tavanomaisilla menetelmillä saadun energian hintaan. Epäperinteisistä lähteistä on tulossa erityisen tärkeitä paikallisten energiankuluttajien tyydyttämiseksi.

Yllä mainituista vaihtoehtoisista energialähteistä yksi yleisimmistä, teknisesti edistyneimmistä, kysytyimmistä ja mikä tärkeintä, halvimmista on geoterminen energia. Näiden ominaisuuksien ansiosta se on 1900-luvun alusta lähtien yleistynyt jopa muihin vaihtoehtoisiin energialähteisiin verrattuna, mikä antaa meille oikeuden toivoa, että se ottaa sille kuuluvan paikkansa vaihtoehtoisen energian kehittämisessä nykyisessä ja mahdollisesti myöhemmässä vaiheessa. vuosisadat.

1. Geoterminen energia

Maailman potentiaali. kehitysnäkymiä

Geoterminen energia on maapallon luonnollisesta lämmöstä saatua energiaa, joka muodostuu radionuklidien halkeamisesta fysikaalisten ja kemiallisten prosessien seurauksena maan suolistossa.

Kansainvälisen energiajärjestön luokituksen mukaan geotermiset energialähteet jaetaan viiteen tyyppiin:

-geotermisen kuivahöyryn kerrostumat - suhteellisen helppo kehittää, mutta melko harvinaista; puolet kaikista maailmassa toimivista geotermisistä voimalaitoksista käyttää kuitenkin lämpöä näistä lähteistä;

-märän höyryn lähteet (kuuman veden ja höyryn seokset) ovat yleisempiä, mutta niitä kehitettäessä on tarpeen ratkaista geotermisen voimalaitoksen laitteiden korroosion ja ympäristön saastumisen ehkäisykysymykset (kondensaatin poisto sen korkean suolapitoisuuden vuoksi );

-geotermisen veden kerrostumat (sisältävät kuumaa vettä tai höyryä ja vettä) - ovat niin sanottuja geotermisiä säiliöitä, jotka muodostuvat täyttämällä maanalaisia onteloita vedellä ilmakehän sateesta, jota lämmittää lähellä oleva magma;

-magman lämmittämät kuivat kuumat kivet (2 km tai enemmän syvyydessä) - niiden energiavarat ovat suurimmat;

-magma, joka on sulaa kiveä, joka on kuumennettu 1300 °C:seen. Lämpöä syntyy siellä pääasiassa luonnollisten radioaktiivisten alkuaineiden, kuten uraanin ja kaliumin, hajoamisen vuoksi.

Maan lämpö on kuitenkin hyvin "hajotettu", ja useimmilla maailman alueilla vain hyvin pieni osa tällaisesta energiasta voidaan käyttää kannattavasti. Näistä käyttökelpoiset geotermiset resurssit muodostavat vain 1 % maankuoren ylemmän 10 kilometrin kokonaislämpökapasiteetista eli 137 biljoonaa. että. t (tonnia vakiopolttoainetta). Mutta tämä määrä geotermistä energiaa voi täyttää ihmiskunnan tarpeet pitkään. Korkean seismisen aktiivisuuden alueet mannerlaattojen reunoilla ovat parhaita paikkoja geotermisen voimaloiden rakentamiseen, koska tällaisten alueiden kuori on paljon ohuempaa. Siksi lupaavimmat geotermiset resurssit sijaitsevat vulkaanisen toiminnan alueilla. Valitettavasti ihmiskunta ei ole vielä oppinut käyttämään tulivuorten energiaa rauhanomaisiin tarkoituksiin. Mutta maan sisäpuolen energian piilotettuja, ensi silmäyksellä huomaamattomia ilmenemismuotoja, joita tarkastellaan alla, ihmiset ovat pitkään käyttäneet tehokkaasti lämpöenergian ja viimeisten lähes 100 vuoden aikana sähköenergian saamiseksi.

Suorassa käytössä korkean lämpötilan lämpöä, joka lämmittää geotermisen veden enintään 100 °C:n lämpötilaan, käytetään yleensä lämmitykseen, käyttövesihuoltoon ja muihin vastaaviin tarkoituksiin. Käytäntö lämmön suoraan käyttämisestä on yleistä tektonisten levyjen rajoilla, esimerkiksi Islannissa, Japanissa ja Kaukoidässä. Geyserit ovat esimerkki tällaisesta lämmönlähteestä. Tällaisissa tapauksissa vesijohto asennetaan suoraan syviin kaivoihin. Geotermisten vesien lämpötiloissa yli 140 - 150°C, kun maan pinnan lähellä oleva vesi kuumennetaan kiehumispisteeseen, jonka seurauksena se purkautuu pintaan vesihöyryn muodossa, se on taloudellisesti kannattavinta. käyttää geotermistä energiaa sähkön tuottamiseen (katso taulukko 1).

Taulukko 1 - Lämpötila-arvojen ja geotermisen energian käyttömenetelmien väliset korrelaatiot

Veden lämpötila-arvo, °С Käyttöalue Yli 150 Sähköntuotanto Alle 100 Rakennuksen lämmitysjärjestelmät Noin 60 Lämminvesijärjestelmät Alle 60 Lämmönsyöttö kasvihuoneisiin, maalämpöjäähdytyskoneisiin jne.

Asiantuntijaryhmä World Geothermal Energy Associationista, joka arvioi matalan ja korkean lämpötilan geotermisen energiavarastoja kullakin mantereella, sai seuraavat tiedot planeettamme erilaisten geotermisen lähteiden mahdollisuuksista (katso taulukko 2).

Taulukko 2 - Matalan ja korkean lämpötilan energian geoterminen potentiaali

Maanosan nimi Geotermisen lähteen tyyppi: Korkea lämpötila, käytetään sähköntuotantoon, TJ/vuosi Matala lämpötila, käytetään lämmönä, TJ/vuosi (alaraja) perinteiset tekniikat perinteiset ja binääriteknologiat Eurooppa 18303700 >370Aasia29705900 >320Afrikka12202400 >240Pohjois-Amerikka13302700 >120Latinalainen Amerikka28005600 >240Oseania10502100 >110Maailman potentiaali1120022400 >1400

Kuten tästä taulukosta voidaan nähdä, geotermisten energialähteiden potentiaali on yksinkertaisesti valtava. Sitä käytetään kuitenkin äärimmäisen vähän: maalämpövoimaloiden asennettu kapasiteetti maailmanlaajuisesti oli 1990-luvun alussa vain noin 5 000 ja 2000-luvun alussa noin 6 000 MW, mikä on tällä indikaattorilla huomattavasti huonompi kuin useimmat muut uusiutuvat energialähteet. Ja sähkön tuotanto geotermisissä voimalaitoksissa tänä aikana oli merkityksetöntä. Tämän todistavat seuraavat tiedot. Maailman sähköntuotannon rakenteessa uusiutuvat energialähteet muodostivat 19 % maailman sähköntuotannosta vuonna 2000. Samaan aikaan merkittävästä kehitysvauhdista huolimatta geotermisen, aurinko- ja tuulienergian osuus uusiutuvista lähteistä saadun energian kokonaiskäytöstä vuonna 2000 oli alle 3 %.

Geoterminen sähköntuotanto kehittyy kuitenkin tällä hetkellä kiihtyvällä vauhdilla, ei vähiten öljyn ja kaasun hinnan hurjaan nousun vuoksi. Tätä kehitystä helpottavat suurelta osin monissa maissa ympäri maailmaa hyväksytyt hallitusohjelmat, jotka tukevat tätä geotermisen energian kehityssuuntaa.

On huomattava, että geotermisiä resursseja on tutkittu 80 maailman maassa ja niitä käytetään aktiivisesti 58 maassa. Suurin geotermisen sähkön tuottaja on Yhdysvallat, jossa geoterminen sähkö yhtenä vaihtoehtoisista energialähteistä on saanut valtion erityistukea. Yhdysvalloissa geotermiset voimalaitokset tuottivat vuonna 2005 noin 16 miljardia kW ⋅h sähköä sellaisilla suurilla teollisuusalueilla kuin Great Geysers -alue, joka sijaitsee 100 km San Franciscosta pohjoiseen (1360 MW asennettu kapasiteetti), Suolameren pohjoisosa Keski-Kaliforniassa (570 MW asennettu kapasiteetti), Nevada (235 MW asennettuna) kapasiteetti ) jne. Geoterminen energiateollisuus kehittyy nopeasti myös useissa muissa maissa, mukaan lukien: Filippiineillä, missä vuoden 2003 alussa geotermisille voimalaitoksille asennettiin sähköä 1930 MW, mikä mahdollisti n. 27 % maan sähköntarpeesta; Italiassa, jossa vuonna 2003 oli toiminnassa geotermisiä voimalaitoksia, joiden kokonaiskapasiteetti oli 790 MW; Islannissa, jossa on viisi yhteistuotantoa tuottavaa geotermistä voimalaitosta, joiden kokonaissähkökapasiteetti on 420 MW ja jotka tuottavat 26,5 prosenttia kaikesta maan sähköstä; Keniassa, jossa vuonna 2005 toimi kolme geotermistä voimalaitosta, joiden sähköinen kokonaiskapasiteetti oli 160 MW, ja kehitettiin suunnitelmia tämän kapasiteetin kasvattamiseksi 576 MW:iin. Luettelo johtavista maista, joissa geoterminen voima kehittyy kiihtyvällä vauhdilla, on taulukossa 3.

Taulukko 3 - 15 parasta maata, jotka käyttävät geotermistä energiaa (vuoden 2007 tiedot)

CountryPower (MW) USA2687Filippiinit1969.7Indonesia 992Meksiko 953Italia 810.5Japani 535.2Uusi-Seelanti 471.6Islanti 421.2El Salvador 204.2Costa Rica 162.5Kenia128.8Nicapuaatemala 5Guaa87 a53

Valitettavasti Venäjä ei ole edes kymmenen suurimman geotermisen sähkö- ja lämpöenergian tuottajan joukossa, kun taas geotermisen energiavarantojen arvioidaan olevan 10-15 kertaa suuremmat kuin maan fossiilisten polttoaineiden varannot.

Luonnehdimme globaalin geotermisen energiateollisuuden kehitystä kiinteänä osana uusiutuvaa energiaa pitkällä aikavälillä, huomioimme seuraavaa. Ennusteiden mukaan vuonna 2030 uusiutuvien energialähteiden osuuden maailmanlaajuisessa energiantuotannossa odotetaan hieman laskevan (jopa 12,5 % verrattuna 13,8 %:iin vuonna 2000). Samaan aikaan auringon, tuulen ja maalämpövesien energia kehittyy kiihtyvällä vauhdilla, kasvaen vuosittain keskimäärin 4,1 %, mutta "matalan" käynnistyksen vuoksi niiden osuus uusiutuvien lähteiden rakenteessa kasvaa. jäävät pienimmiksi vuonna 2030.

Eri maiden (mukaan lukien Venäjä) kertynyt kokemus liittyy pääasiassa luonnonhöyryn ja lämpövesien käyttöön, jotka ovat edelleen geotermisen energian realistisin perusta. Sen laajamittainen kehittäminen tulevaisuudessa on kuitenkin mahdollista vain petrogeotermisten resurssien, ts. Kuumien kivien lämpöenergia, joiden lämpötila 3 - 5 km:n syvyydessä yleensä ylittää 100°C.

Maalämpöä käytettäessä sen edut ja haitat on kuitenkin otettava täysimääräisesti huomioon. Geotermisen energian tärkeimmät edut ovat;

-mahdollisuus käyttää sitä geotermisen veden tai veden ja höyryn seoksena (riippuen niiden lämpötilasta) kuuman veden ja lämmön hankintaan sekä sähkön tuottamiseen tai molempiin samanaikaisesti;

-lähes täydellinen ympäristöturvallisuus. CO määrä 2, vapautuu tuottaessa 1 kW sähköä korkean lämpötilan geotermisistä lähteistä, vaihtelee välillä 13 - 380 g (esimerkiksi hiilellä se on 1042 g / 1 kWh);

-taloudellinen tehokkuus on useita kertoja korkeampi kuin perinteiset sähköntuotannon tyypit ja muut uusiutuvat energialähteet;

-sen käytännöllinen ehtymättömyys;

-täydellinen riippumattomuus työssä ympäristöolosuhteista, vuorokaudenajasta ja vuodesta;

-käyttöaste ylittää 90 %;

Siten geotermisen energian käyttö (yhdessä muiden ympäristöystävällisten uusiutuvien energialähteiden käytön kanssa) voi edistää merkittävästi seuraavien kiireellisten ongelmien ratkaisemista;

-kestävän lämmön ja sähkön saannin varmistaminen väestölle niillä planeettamme alueilla, joilla keskitetty energiahuolto puuttuu tai on liian kallista (esimerkiksi Venäjällä Kamtšatkassa, Kaukopohjolassa jne.);

-Vähimmäisenergian saannin varmistaminen väestölle alueilla, joilla on epävakaa keskitetty energiahuolto energiajärjestelmien sähköpulan vuoksi, hätä- ja rajoittavien seisokkien jne. aiheuttamien vahinkojen ehkäiseminen;

-voimalaitosten haitallisten päästöjen vähentäminen tietyillä alueilla, joilla on vaikeat ympäristöolosuhteet;

Nämä edut johtavat siihen, että geoterminen energia nuoruudestaan huolimatta (sillä on vain 100-vuotias historia) kehittyy nyt kaikkialla maailmassa;

Geotermisen energian tärkeimmät haitat ovat:

tarve ruiskuttaa jätevesi uudelleen maanalaiseen pohjavesikerrokseen;

-useimpien esiintymien lämpövesien korkea mineralisaatio, myrkyllisten yhdisteiden ja metallien esiintyminen vedessä, mikä useimmissa tapauksissa sulkee pois mahdollisuuden päästää näitä vesiä pinnalla sijaitseviin luonnollisiin vesijärjestelmiin;

-rajalliset alueet tällaisen energian lähteistä;

-jäähdytysnesteen alhaisen lämpötilan potentiaali;

-rajoitettu teollinen kokemus käyttöasemista;

Myös geotermisen energian kehitystä pysäyttävät korkeat asennuskustannukset sekä kaasu- tai öljykaivojen alhaisempi energiantuotanto. Toisaalta niitä voidaan käyttää paljon pidempään kuin perinteisten lähteiden talletuksia.

Yllä mainitut geotermisen energian haitat johtavat siihen, että geotermisen vesien lämmön käyttäminen käytännössä vaatii merkittäviä pääomakustannuksia kaivojen poraamiseen, geotermisen jäteveden takaisinsuihkutukseen sekä korroosionkestävien lämpölaitteiden luomiseen. .

Kuitenkin johtuen uusien, halvempien kaivojen poraustekniikoiden käyttöönotosta sekä tehokkaiden menetelmien käytöstä veden puhdistamiseen myrkyllisistä yhdisteistä ja metalleista, pääomakustannukset lämmön talteenottoon geotermisistä vesistä laskevat jatkuvasti. Lisäksi on syytä muistaa, että geoterminen energia on viime aikoina edistynyt merkittävästi kehityksessään. Siten viimeaikainen kehitys on osoittanut mahdollisuuden tuottaa sähköä höyry-vesi-seoksen lämpötilassa alle 80 °C. º C, mikä mahdollistaa geotermisten voimalaitosten käytön paljon laajemmin sähkön tuotantoon. Tässä suhteessa on odotettavissa, että maissa, joissa on merkittävää geotermistä potentiaalia, erityisesti Yhdysvalloissa, geotermisen voimalaitosten kapasiteetti kaksinkertaistuu lähitulevaisuudessa.

Venäjän geotermisen voimalaitos

2. Geotermiset voimalaitokset

Geotermisten voimalaitosten tyypit toimintaperiaatteen mukaan

Geoterminen voimalaitos (GeoTES) on voimalaitostyyppi, joka tuottaa sähköä maanalaisista lähteistä saatavasta lämpöenergiasta.

Geotermisen voimalaitoksen toimintakaavio on melko yksinkertainen. Erityisesti porattujen reikien kautta vesi pumpataan syvälle maan alle, niihin maankuoren kerroksiin, jotka ovat luonnostaan melko kuumia. Vesi lämpenee kuuman graniitin halkeamiin ja onteloihin, kunnes vesihöyryä muodostuu, ja nousee takaisin toisen rinnakkaisen kaivon kautta. Tämän jälkeen kuuma vesi menee suoraan voimalaitokselle lämmönvaihtimeen ja sen energia muunnetaan sähköksi. Tämä tapahtuu turbiinin ja generaattorin kautta, kuten monissa muissakin voimalaitoksissa. Toisessa geotermisen voimalaitoksen muunnelmassa käytetään luonnon hydrotermisiä resursseja, ts. korkeaan lämpötilaan lämmitetty vesi luonnollisten prosessien seurauksena. Tällaisten resurssien käyttöaluetta rajoittaa kuitenkin merkittävästi erityisten geologisten alueiden läsnäolo. Tässä tapauksessa jo lämmitetty vesi, joka on pumpattu maan suolistosta, tulee lämmönvaihtimeen. Toisessa tapauksessa vesi nousee korkean geologisen paineen seurauksena itsestään, erityisesti porattujen reikien läpi. Tämä on niin sanotusti kaikkeen tyyppiin sopivan geotermisen voimalaitoksen yleinen toimintaperiaate. Geotermiset voimalaitokset jaetaan teknisen suunnittelunsa mukaan useisiin tyyppeihin:

-höyryhydrotermejä käyttävät geotermiset voimalaitokset ovat voimalaitoksia, jotka käyttävät luonnon jo lämmitettyä vettä;

-vesihöyryä käyttävä kaksipiirinen geoterminen voimalaitos. Tällaisissa voimalaitoksissa on erityinen kaksipiirinen höyrygeneraattori, joka mahdollistaa "lisähöyryn" tuottamisen. Toisin sanoen geotermistä höyryä käytetään höyrygeneraattorin "kuumalla" puolella ja syötetystä vedestä saatua toissijaista höyryä tuotetaan "kylmällä" puolella;

-kaksipiirinen geoterminen voimalaitos, jossa käytetään matalalla kiehuvia työaineita. Tällaisten voimalaitosten käyttöalue on erittäin kuuman (jopa 200 asteen) lämpövesien käyttö sekä lisäveden käyttö hydrotermisissä höyrykertymissä, jotka mainittiin edellä;

Tällä hetkellä on olemassa kolme järjestelmää sähkön tuottamiseksi geotermisillä resursseilla:

-suoraan kuivahöyryllä

-epäsuorasti höyryllä

Muutoksen tyyppi riippuu väliaineen tilasta (höyry tai vesi) ja sen lämpötilasta.

Ensimmäisenä kehitettiin kuivahöyryvoimaloita, joissa on suora sähköntuotanto. Maailman ensimmäinen geoterminen voimalaitos toimi juuri tällä periaatteella. Tämän aseman toiminta alkoi Italiassa Larderellon kaupungissa (lähellä Firenzeä) jo vuonna 1911. Seitsemän vuotta aiemmin, 4.7.1904, täällä käytettiin geotermisen höyryn avulla generaattoria, joka kykeni sytyttämään neljä hehkulamppua, minkä jälkeen päätettiin rakentaa voimalaitos. On huomattava, että Larderellon asema on edelleen toiminnassa. Sähkön tuottamiseksi tällaisissa geotermisissä voimalaitoksissa kaivosta putkien kautta tuleva höyry johdetaan suoraan turbiinin läpi, joka pyörittää sähköä tuottavaa generaattoria. (Katso kuva 1)

Kuva 1 - Kuivalla höyryllä toimivan geotermisen voimalaitoksen toimintaperiaate

Maalämpövoimaloiden jatkokehitystä olivat epäsuoraa sähköä tuottavat voimalaitokset, jotka ovat nykyään yleisimpiä. Ne käyttävät kuumaa maanalaista vettä (lämpötila jopa 182 ° C) jotka pumpataan korkealla paineella pinnalla oleviin asennuksiin. Hydroterminen liuos pumpataan haihduttimeen paineen alentamiseksi, jolloin osa liuoksesta haihtuu hyvin nopeasti. Tuloksena oleva höyry käyttää turbiinia. Jos säiliöön on jäänyt nestettä, se voidaan haihduttaa seuraavassa haihduttimessa vieläkin enemmän tehoa varten. (Katso kuva 2)

Tällä hetkellä sekakäyttöiset geotermiset voimalaitokset ovat yleistymässä. Uusi vallankumouksellinen teknologia geotermisten voimalaitosten rakentamiseen, useita vuosia sitten ilmestynyt Hot-Dry-Rock -tekniikka, jonka on kehittänyt australialainen yritys Geodynamics Ltd., lisää merkittävästi geotermisen vesien energian muuntamisen tehokkuutta sähköksi. Tämän tekniikan ydin on seuraava. Viime aikoihin asti kaikkien geotermisten asemien pääasiallisena toimintaperiaatteena, joka oli luonnollisen höyryntuotannon käyttö, pidettiin lämpöenergetiikassa horjumattomana. Australialaiset poikkesivat tästä periaatteesta ja päättivät luoda itse sopivan "geysirin". Tätä varten he löysivät Kaakkois-Australian autiomaasta pisteen, jossa tektoniikka ja eristetyt kivet luovat poikkeaman, joka ylläpitää alueella erittäin korkeita lämpötiloja ympäri vuoden. Siksi, jos vettä pumpataan kaivon läpi sellaiseen syvyyteen, se tunkeutuu kaikkialle kuuman graniitin halkeamiin, laajentaa niitä, samanaikaisesti lämpenee ja nousee sitten pintaan toisen poratun kaivon kautta. Tämän jälkeen lämmitetty vesi voidaan helposti kerätä lämmönvaihtimeen ja siitä saadulla energialla haihdutetaan toista matalamman kiehumispisteen nestettä, jonka höyryllä käytetään höyryturbiineja. Maalämpöä vapauttanut vesi ohjataan jälleen kaivon läpi syvyyteen, jolloin kiertokulku toistuu. (Katso kuva 3)

Kuva 2 - Epäsuoralla energiantuotannolla toimivan geotermisen voimalaitoksen toimintaperiaate

Kuva 3 - Binäärikierron geotermisen voimalaitoksen toimintaperiaate

3. Geotermisen energian kehittäminen Venäjällä

⋅h. Venäjä ei valitettavasti ole edes kymmenen suurimman geotermisen sähkö- ja lämpöenergian tuottajan joukossa, kun taas geotermisen energiavarantojen arvioidaan olevan 10-15 kertaa suuremmat kuin fossiilisten polttoaineiden varannot. Lähes koko maassa on maalämpövarastoja, joiden lämpötilat vaihtelevat 30-200 asteen välillä. ° C. Tähän mennessä noin 4 000 kaivoa on porattu jo 5 000 metrin syvyyteen, minkä ansiosta voimme siirtyä laajamittaiseen modernien teknologian käyttöön paikallista lämmönhuoltoa varten koko maassa. Maan ylempien kerrosten potentiaalisten lämpöresurssien, 100-200 metrin syvyyteen asti, arvioidaan olevan 400-1000 miljoonaa tonnia standardipolttoainetta vuodessa.

Venäjän tiedeakatemian Kaukoidän haaran vulkanologian instituutin mukaan Kamtšatkan geotermisten resurssien arvioidaan olevan pelkästään 5000 MW, mikä tarjoaa alueelle sähköä ja lämpöä 100 vuodeksi. Siksi geotermisen energian kehittämiseen tällä alueella kiinnitetään erityistä huomiota. Kamtšatkan geotermisen energiahuollon luomisohjelma on jo kehitetty ja toteutuksessa, jonka tuloksena säästetään noin 900 tonnia polttoaineekvivalenttia vuosittain. T.

Research Techartin ennusteiden mukaan geotermisen osuus Venäjällä vuoteen 2020 mennessä voi nousta 0,3 prosenttiin kokonaisenergiataseesta. Asennettu kapasiteetti on 750 MW ja maapallon lämpöresurssien avulla voidaan tuottaa jopa 5 miljardia kWh sähköä. Suurin asennetun kapasiteetin kasvu on odotettavissa vuosina 2015-2020. Geotermisen kapasiteetin käyttöönoton ennustedynamiikka on esitetty kuvassa 4. Toimialan kehitystä edesauttaa myös investointien määrän kasvu. Vuoteen 2020 mennessä uusien geotermisten laitosten rakentamiseen investoidaan siis noin 60 miljardia ruplaa. (Kuva 5)

Teho, MW

Kausi

Kuva 4 - Uusien kapasiteettien käyttöönoton ennakoitu dynamiikka, MW. Miljardia hieroa.

Kausi

Kuva 5 - Arvio pääomainvestoinneista geotermisen energialaitosten rakentamiseen, mrd. ruplaa.

Samalla uusiutuviin energialähteisiin perustuvan sähkön nykyistä ja tulevaa tuotantoa silmällä pitäen on huomioitava, että maalämpö ei vuosisadan alussa ylittänyt 0,15 % sähkön kokonaismäärästä ja vasta 2010, vaikka se kasvaa kolmanneksella, se ei ylitä 0,2 % kokonaistuotannon ollessa 7 TWh. Venäjän vuoteen 2020 ulottuvan energiastrategian mukaisesti maan lämmönkulutusta suunnitellaan lisäävän vähintään 1,3-kertaiseksi ja hajautetun lämmönhuollon osuus kasvaa vuoden 2000 28,6 prosentista 33 prosenttiin vuonna 2020. äskettäin Geotermisen energian käytön mittakaava maassa oli hyvin vaatimaton. Geotermisen energian käyttö Venäjän syrjäisillä alueilla, erityisesti Kamtšatkassa, vaikuttaa erityisen merkitykselliseltä. Kamtšatkassa, Paratunskoye-kentällä, perustettiin vuonna 1967 teollinen geoterminen pilottivoimalaitos, jonka kapasiteetti oli noin 500 kW - tämä oli ensimmäinen kokemus sähkön tuotannosta maalämpöllä Venäjällä. Samaan aikaan Venäjän ensimmäinen teollinen sähköntuotanto alkoi Pauzhetskajan geotermisellä voimalaitoksella. Jälkimmäinen toimii edelleen ja tarjoaa halvimman sähkön Kamtšatkassa.

Kun markkinataloudessa polttoöljyn hinta alkoi nousta voimakkaasti, kävi ilmi, että Venäjän kallein sähkö oli Kamtšatka, joka oli täysin riippuvainen ns. pohjoisesta tarjonnasta. Oli aika, jolloin 1 kWh maksoi lähes 30 senttiä. Vertailun vuoksi: maailmanmarkkinahinta on 6 senttiä, Venäjällä - 1,5-3. Vuonna 1994 perustettiin JSC Geotherm ja JSC Geotherm-M, ja siitä hetkestä lähtien projektin toteuttaminen alkoi. Geotermisen energian kehittäminen Kamtšatkassa ei tällä hetkellä ole niin aktiivista kuin alueen talous- ja ympäristötilanne edellyttää. Syitä on useita: geotermisen energian painopisteen puute alueen energiakehitysstrategiassa, Kamchatskenergo JSC:n merkittävät velat polttoöljyn pitkäaikaisista toimituksista.

JSC "Geotherm - M" mukaan Venäjän geotermiset resurssit jakautuvat seuraavasti: kaikki kolme venäläistä geotermistä voimalaitosta sijaitsevat Kamtšatkan alueella, höyryvesilämpöjen kokonaisenergiapotentiaali on arviolta 1 GW käyttösähkötehoa, mutta toteutuu vain 76,5 MW asennettua kapasiteettia (2004) ja noin 420 miljoonaa kW/tunti vuosituotantoa (2004). Mutnovskajan voimalaitos, alueen suurin, sijaitsee 120 kilometrin päässä Petropavlovsk-Kamchatskyn kaupungista 1 km:n korkeudessa merenpinnan yläpuolella, samannimisen tulivuoren juurella. Mutnovskoje-kenttä koostuu Verkhne-Mutonovskaya GeoTPP:stä, jonka asennettu kapasiteetti on 12 MW (2007) ja tuotanto 52,9 miljoonaa kWh/vuosi (2007) (81,4 vuonna 2004) ja Mutonovskaya GeoTPP:stä, jonka kapasiteetti on 50 MW (2007). ) ja tuotanto 360,7 miljoonaa kWh/vuosi (2007) (276,8 vuonna 2004)

Kansainvälisen energiajärjestön IEA:n mukaan näiden laitosten rakennuskustannukset olivat 150 miljoonaa dollaria. Hankkeen rahoittamiseksi RAO UES sai 100 miljoonan dollarin lainan Euroopan jälleenrakennus- ja kehityspankilta. Asiantuntijoiden mukaan Mutnovskajan geotermisen voimalaitoksen tuotantokapasiteetti nousee lähivuosina 250 MW:iin.

Pauzhetsky-kenttä sijaitsee lähellä Koshelev- ja Kambalny-tulivuoria - Pauzhetskaya geoterminen voimalaitos, jonka kapasiteetti on 14,5 MW e (2004) ja tuotanto 59,5 miljoonaa kWh. 11 MW:n Pauzhetskajan geotermisellä voimalaitoksella höyryturbiineissa käytetään vain erotettua geotermistä höyryä geotermisistä kaivoista saadusta höyry-vesi-seoksesta. Suuri määrä geotermistä vettä (noin 80 % PVA:n kokonaiskulutuksesta), jonka lämpötila on 120 °C, johdetaan kutevaan Ozernaja-jokeen, mikä ei johda pelkästään geotermisen jäähdytysnesteen lämpöpotentiaalin menettämiseen, vaan myös heikentää merkittävästi joen ekologista tilaa. Geotermisen jäteveden lämpöä ehdotetaan käytettäväksi sähkön tuottamiseen luomalla kaksipiirinen voimalaitos, jossa käytetään matalalla kiehuvaa työnestettä. Olemassa olevan Pauzhetskajan geotermisen voimalaitoksen jätevesivirtaus riittää 2 MW:n voimalaitokselle. Poistoveden lämpötila laskee 55°C:een, mikä vähentää merkittävästi joen lämpösaastetta.

Stavropolin alueella Kayasulinskoye-kentällä käynnistettiin kalliin kokeellisen Stavropolin geotermisen voimalaitoksen rakentaminen, jonka kapasiteetti on 3 MW, ja keskeytettiin.

Hankkeessa on Ocean Geothermal Power Plant, jonka kapasiteetti on 34,5 MW ja vuosituotanto 107 miljoonaa kWh. Tällä hetkellä sähkönjakelu Kurilskin kaupunkiin sekä Reidovo- ja Goryachiye Klyuchin kyliin tapahtuu dieselvoimaloilla, ja lämpöä toimitetaan hiilipolttolaitoksilla. Dieselpolttoainetta tuodaan lyhyen navigointijakson aikana - saarelle. Iturupilla ei ole omaa polttoainetta. Viime vuosina polttoaineen tuonti saarelle on taloudellisten vaikeuksien vuoksi vähentynyt jyrkästi; Sähköä toimitetaan väestölle 2-3 tuntia päivässä. Samaan aikaan saarella on saaren mittakaavassa rikkaimmat korkeapotentiaaliset geotermisen energialähteet, joita on lisäksi pääosin jo tutkittu. Noin 75-80 miljardia ruplaa käytettiin hydrogeologiseen tutkimukseen ja tutkimukseen ja kehitykseen geotermisten voimalaitosten perustamiseksi. nykyhinnoilla. Sähkön hinta geotermisillä voimalaitoksilla on yli kaksi kertaa alhaisempi kuin dieselvoimalaitoksissa. Tuontipolttoainetta syrjäytetään 2,5-3 tuhatta tonnia. t/vuosi/MW. Saaren ympäristötilanne paranee.

Kunashirissa on 2,6 MW:n geoterminen voimalaitos ja suunnitteilla on useita geotermiä voimalaitoksia, joiden kokonaiskapasiteetti on 12-17 MW. Kaliningradin alueella on tarkoitus toteuttaa pilottihanke Svetlyn kaupungin geotermisestä lämmön ja sähkön toimituksesta, joka perustuu 4 MW:n binääriseen geotermiseen voimalaitokseen. Tällä hetkellä geotermiset energialähteet tuottavat jopa 25 prosenttia Kamtšatkan kokonaisenergiankulutuksesta, mikä auttaa merkittävästi vähentämään niemimaan riippuvuutta kalliista tuontipolttoöljystä. Kamtšatkan suurimmat hydrotermiset höyryesiintymät sijaitsevat vuoristoalueilla, joilla on epäsuotuisa ilmasto. Vuotuinen keskilämpötila on negatiivinen, lumen syvyys jopa 10 m. Tämä vaikeuttaa ja nostaa merkittävästi maalämpövoimaloiden rakentamisen ja käytön kustannuksia.

ENINin, JSC "Nauka" ja NUC MPEI:n työntekijät ehdottivat geotermistä voimalaitosprojektia, joka mahdollistaa vähintään puolitoistakertaisen hyötytehonsa lisäämisen ja luotettavuuden lisäämisen.

Kuten tiedetään, geotermisistä kaivoista tulevalla höyry-vesi-seoksella on monimutkainen kemiallinen koostumus. Suolapitoisuus vesifaasissa on jopa 2 g/l sisältäen runsaasti piihappoa, höyryssä on huomattava määrä ei-kondensoituvia kaasuja, mukaan lukien rikkivetyä. Tämä rajoittaa mahdollisuutta käyttää geotermisen jäähdytysnesteen lämpöpotentiaalia syvästi GeoTES:n perinteisessä kierrossa kondensaatiohöyryturbiineilla, jolloin lisähöyryä ei saada aikaan paisuttamalla vettä ja syvätyhjiötä lauhduttimessa. Kovat tuulet, pakkanen, runsaat lumisateet yhdistettynä korkeaan kosteuteen aiheuttavat jään muodostumisuhan geotermisillä voimalaitoksilla tavallisesti käytetyissä märkissä jäähdytystorneissa, mikä voi johtaa voimalaitosten sammumiseen ja jopa jäähdytystornien tuhoutumiseen.

Ehdotetuissa yhdistelmäkierron geotermisissä voimalaitoksissa nämä ongelmat on suurelta osin ratkaistu. Jos käytät höyryturbiineja, joissa on lähes ilmakehän vastapaine ja ohjaat poistohöyryn lauhduttimeen, joka on myös turbiineilla varustetun aseman alemman piirin höyrynkehitin matalalla kiehuvalla, jäätymättömällä työnesteellä, sähköntuotantoa voidaan lisätä merkittävästi alentamalla kierrosta lämmönpoiston lämpötilaa. Matalalla kiehuvan työnesteen höyry lauhdutetaan ilmalauhduttimessa, joten aseman hyötyteho talvella kasvaa merkittävästi sähkön kysynnän kasvaessa. Lisäksi ejektoreille ei kulu höyryä kondensoitumattomien kaasujen poistamiseen, vaan geotermisen veden lämpöä voidaan käyttää osittain myös matalalla kiehuvan työnesteen höyryn tulistukseen. Aseman talvikäyttöä helpottaa, koska vesi ei ole avointa kosketusta ilmaan ja veden lämpötila lämmönvaihtimissa ja putkistoissa ei laske alle 60°C.

Yhdistetyt maalämpövoimalaitokset toimivat jo ulkomailla, mutta trooppisen ilmaston alueilla, joilla niiden tehokkuutta ei voida täysin toteuttaa korkeiden ilmanlämpötilojen vuoksi. Pohjoisilla alueilla edellä mainitut tällaisten asemien edut tarjoavat suuria mahdollisuuksia niiden käyttöön. Mutnovskajan geotermisen voimalaitoksen ensimmäisen vaiheen rakentamista koskevassa kansainvälisessä tarjouskilpailussa kombivoimalaa pidetään yhtenä mahdollisista vaihtoehdoista.

Valitettavasti Venäjällä ei ole kotimaisia sarjalaitteita matalalla kiehuvaa työnestettä käyttäville voimalaitoksille, joten vain ulkomaiset yritykset voivat olla todellisia toimittajia. Tämä johtaa tarvittavien pääomainvestointien kasvuun rakentamiseen ja käyttökustannuksiin. Nopeuttaakseen yhdistettyjen geotermisen voimalaitosten luomista Kamtšatkassa ja stimuloidakseen kotimaisten laitevalmistajien työtä Geotherm JSC suunnittelee rakentavansa Verkhne-Mutnovskaya geotermisen voimalaitoksen neljännen yksikön yhdistetyn lämpöjärjestelmän avulla lähitulevaisuudessa.

Geotermisen energian kehittäminen Venäjällä auttaa pitkälti ratkaisemaan harvaan asuttujen alueiden sähköistämisongelman ja lisäämään sähkönsyötön luotettavuutta sille osalle kuluttajia, joille keskitetty energian toimitus ei ole taloudellisesti hyväksyttävää. Ilman uusiutuvien lähteiden käyttöä on mahdotonta ratkaista tyydyttävästi Kaukopohjolan energiahuoltoa; alueet, jotka eivät ole yhteydessä julkisiin verkkoihin; sähköenergian ja orgaanisten resurssien puutteesta kärsivien alueiden virransyötön luotettavuuden ja laadun lisääminen sivistyneelle tasolle; parantaa maan ympäristötilannetta, varmistaa hätäsähkö, erikoistilat sekä koulutus-, kulttuuri- ja palvelutilat.

Johtopäätös

Maan lämpö on hyvin "hajotettu" ja useimmilla maailman alueilla vain hyvin pieni osa tällaisesta energiasta voidaan käyttää kannattavasti. Näistä käyttökelpoiset geotermiset resurssit muodostavat vain 1 % maankuoren ylemmän 10 kilometrin kokonaislämpökapasiteetista eli 137 biljoonaa. tonnia tavallista polttoainetta. Mutta tämä määrä geotermistä energiaa voi täyttää ihmiskunnan tarpeet pitkään. Korkean seismisen aktiivisuuden alueet mannerlaattojen reunoilla ovat parhaita paikkoja geotermisen voimaloiden rakentamiseen, koska tällaisten alueiden kuori on paljon ohuempaa. Siksi lupaavimmat geotermiset resurssit sijaitsevat vulkaanisen toiminnan alueilla.

Maailman sähköntuotannon rakenteessa uusiutuvat energialähteet muodostivat 19 % maailman sähköntuotannosta vuonna 2000. Samaan aikaan merkittävästä kehitysvauhdista huolimatta geotermisen, aurinko- ja tuulienergian osuus uusiutuvista lähteistä saadun energian kokonaiskäytöstä vuonna 2000 oli alle 3 %. Geoterminen sähköntuotanto kehittyy kuitenkin tällä hetkellä kiihtyvällä vauhdilla, ei vähiten öljyn ja kaasun hinnan hurjaan nousun vuoksi. Tätä kehitystä helpottavat suurelta osin monissa maissa ympäri maailmaa hyväksytyt hallitusohjelmat, jotka tukevat tätä geotermisen energian kehityssuuntaa.

Geoterminen energia, mukaan lukien geotermiset voimalaitokset, on yksi lupaavimpia vaihtoehtoisia energialähteitä. Geotermisen energian nykyinen kysyntä uusiutuvana energiamuotona johtuu ennen kaikkea fossiilisten polttoainevarantojen ehtymisestä ja useimpien kehittyneiden maiden riippuvuudesta sen tuonnista (pääasiassa öljyn ja kaasun tuonnista) sekä merkittävästä negatiivisesta perinteisen energian vaikutus ympäristöön.

Nykyään maalämpövoimalaitokset tuottavat noin 54 613 GWh energiaa vuodessa. Olemassa olevien maalämpöjärjestelmien kokonaistehoksi on arvioitu 75 900 GW ⋅h. Venäjä ei valitettavasti ole edes kymmenen suurimman geotermisen sähkö- ja lämpöenergian tuottajan joukossa, kun taas geotermisen energiavarantojen arvioidaan olevan 10-15 kertaa suuremmat kuin fossiilisten polttoaineiden varannot.

Nyt uusien, halvempien kaivojen poraustekniikoiden käyttöönoton ja tehokkaiden menetelmien käytön ansiosta veden puhdistamiseen myrkyllisistä yhdisteistä ja metalleista, pääomakustannukset lämmön talteenottoon geotermisistä vesistä laskevat jatkuvasti.

Lisäksi on syytä muistaa, että geoterminen energia on viime aikoina edistynyt merkittävästi kehityksessään. Siten viimeaikainen kehitys on osoittanut mahdollisuuden tuottaa sähköä höyry-vesi-seoksen lämpötilassa alle 80 °C. º C, mikä mahdollistaa geotermisten voimalaitosten käytön paljon laajemmin sähkön tuotantoon.

Tässä suhteessa on odotettavissa, että maissa, joissa on merkittävää geotermistä potentiaalia, erityisesti Yhdysvalloissa, geotermisen voimalaitosten kapasiteetti kaksinkertaistuu lähitulevaisuudessa.

Bibliografia

1. Popov, M.S. Geoterminen energia Venäjällä [Teksti] / M.S. Popov - M.: "Energoatomizdat", 1988. - 294 s.

Maksimov, I.G. Vaihtoehtoiset energialähteet [Teksti] / I.G. Maksimov - M.: "Eco-trend", 2005. - 387 s.

Feofanov, Yu.A. Geotermiset voimalaitokset [Teksti] / Yu.A. Feofanov - M.: "Eco-trend", 2005. - 217 s.

Alkhasov, A.B. Geoterminen energia: ongelmat, resurssit, teknologiat [Teksti] / A.B. Alkhasov - M.: "Fizmatlit", 2008. - 376 s.