Hi-Tech

Как Земля может служить источником неисчерпаемой энергии

Геотермальная электростанция во всей красе.

Плати за них каждый месяц и дома будет светло, тепло и вкусно пахнуть с кухни. Все городские жители привыкли к тому, что электричество и тепло в их дома поступают как-то сами собой. В крупных городах, как правило, это гидроэлектростанции, теплоэлектростанции и атомные электростанции. Но задумывались ли вы когда-нибудь откуда вся эта энергия берется? Сжигать ничего не придется. Сегодня поговорим про немного специфический, но очень интересный способ добычи тепла и света непосредственно из темных недр нашей планеты.

Не деревню, в которой живет 10 жителей в 15 покосившихся домах, а просто небольшой городок. Прежде, чем говорить о производстве энергии, давайте представим себе отдаленное от крупных городов место. Если представили, то теперь надо понять, как доставить туда электричество и отопление. Желательно, чтобы он находился рядом с вулканом.

Можно построить тепловую электростанцию и круглые сутки жечь природные ископаемые, которые стоят больших денег, портят окружающую среду и требуют как минимум хорошую дорогу для их доставки, а то и железнодорожную ветку.

Подпишитесь на наш канал в Яндекс Дзен. Не пропускайте статьи о самых интересных технология. Там есть даже то, чего нет на сайте.

Это тоже не самый хороший вариант для небольших городов. Вторым вариантом будет дорогущая атомная станция, которая несет в себе вполне понятные риски и требует работы специалистов узкого профиля. Но что тогда выбрать и как обеспечить людей бытовыми благами?

Что такое ГеоТЭС

Перед тем, как рассказать о самих электростанциях, стоит сказать, что такое вообще геотермальная энергия.

Геотермальная энергия — это энергия, получаемая из природного тепла Земли.

При этом, чем глубже скважина, тем больше энергии можно получить. Для получения тепла из недр Земли требуется бурение скважин. Тепло доставляется на поверхность в виде пара или горячей воды, а использовать его можно как для производства электричества, так и для отопления. Геотермический градиент в скважине возрастает в среднем на 1 °C каждые 36 метров. Благодаря тому, что терминальные регионы есть по всему миру, пользоваться таким способом получения энергии могут многие страны.

Именно в этих зонах кора тоньше и тепло получить проще. Наиболее удачными местами для размещения подобных электростанций являются стыки тектонических плит. Чем ближе к центру, тем выше температура. Напомню, считается, что температура в центре Земли не ниже 6800 градусов. Все логично.

Примерно по такой схеме работает геотермальная электростанция.

В простейшем примере ГеоТЭС работает путем получения водяного пара, который крутит турбину, вырабатывающую электричество, но из-за особенностей каждого конкретного варианта они делятся на несколько типов.

Типы ГеоТЭС

При ней пар поднимается по трубам и сразу раскручивает турбину. Самый простой тип ГеоТЭС использует при работе так называемую прямую схему. Если удаление газов производится после конденсации воды, схема считается смешанной. При непрямой схеме перед тем, как попасть в трубы, пар очищается от газов, которые вызывают ускоренное разрушение металла. Но есть еще и бинарная схема, являющаяся самой технологичной.

Она использует термальную воду для доставки тепла из недр Земли, но дальше в дело включается другая жидкость с низкой температурой кипения. Примером таких станций является геотермальная электростанция Ландау в Германии. Как правило, для этого используется изопентан. Она и раскручивает турбины. Для их работы достаточно воды с температурой не более 70 градусов. Такой способ позволяет разместить электростанции в тех местах, где нет доступа к таким источникам тепла, которые способны непосредственно выдать пар для работы турбины.

Первая геотермальная электростанция

Так оно и было, вот только еще до этого одними их первых электростанций были именно геотермальные. Все мы привыкли к тому, что много лет назад энергия добывалась из природных ископаемых. Да и собственно единственным для того времени, не считая сжигания дерева и угля. В целом это очень логично, так как техника работала на паровой тяге, и использовать именно пар было более правильным решением.

Еще в 1817 году граф Франсуа де Лардерель разработал технологию сбора природного пара, которая очень пригодилась в двадцатом веке, когда спрос на геотермальные электростанции стал очень высоким.

Правда, она была больше прототипом, так как могла питать только 4 лампочки, но она работала. Первая реально работающая станция была построена в итальянском городе Лардерелло в 1904 году. Спустя шесть лет в 1910 году в этом же городе была построена реально работающая станция, которая могла добывать энергию, достаточную для промышленного использования.

Даже в таких живописных местах могут быть ГеоТЭС.

Экспериментальные генераторы строились во многих местах, но именно Италия до 1958 года удерживала лидерство и была единственным в мире производителем геотермальной энергии в промышленных масштабах.

Она была первой геотермальной электростанцией непрямого типа. Уступить лидерство пришлось после того, как в Новой Зеландии запустили в эксплуатацию электростанцию Вайракей. Через несколько лет подобные объекты открылись и в других странах, включая США с ее источниками в Калифорнии.

В это время такой способ получения энергии начал активно развиваться по всему миру. Первая геоТЭС непрямого типа была построена в СССР в 1967 году. Особенно в таких местах, как Аляска, Филиппины и Индонезия, которые до сих пор являются одними из лидеров по добываемой таким способом энергии.

КПД геотермальной электростанции

Это очень мало в сравнении с объектами, на которых энергия извлекается из сгорающего топлива. На самом деле, нельзя сказать, что геоТЭС очень эффективны, так как их КПД составляет всего 7-10 процентов. Система должна быть высокоэффективной и использовать несколько циклов для большей производительности, иначе полученной энергии не хватит даже на работу насосов, используемых для доставки жидкости на поверхность. Именно поэтому нельзя просто выкопать яму, засунуть в нее трубу и пойти отдыхать.

Они способны работать 24/7 с одинаковой интенсивностью, затрачивая на работу меньше энергии, чем производится на выходе. Ключевым фактором успеха геотермальных электростанций, в сравнении с ветряными и солнечными, является их постоянство. И для всего этого не надо сжигать дорогое топливо. Дополнительным плюсом является возможность получения тепла, используемого для отопления домов и объектов в ближайшей зоне.

Перспективы геоТЭС

В России, например, почти все станции находятся на Камчатке. Спустя более чем сто лет с момента первой демонстрации возможностей использования геотермальной энергии, станции, работающие на этом “топливе”, являются перспективными и незаменимыми для некоторых регионов. В США речь идет о Калифорнии, а в Германии о некоторых Альпийских районах.

Страны лидеры по производству энергии из геотермальных источников.

Несложно заметить, что это страны с совершенно разным уровнем развития. Пятерка лидеров по объему производимой ГеоТЭС энергии включает в себя США, Индонезию, Филиппины, Италию и Новую Зеландию. По мере развития технологий, увеличения КПД станций и уменьшения запасов невозобновляемых источников энергии, геотермальная энергия будет становиться все более востребованной. Получается, что геотермальная энергии доступна всем и все в ней заинтересованы.

Думаю, что не стоит беспокоиться по этому поводу. Для тех, кто переживает за температуру планеты, стоит сказать, что при температуре центра Земли минимум 6800 градусов Цельсия, остывает он всего на 300-500 градусов за миллиард лет.

Теги
Показать больше

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Кнопка «Наверх»
Закрыть