История развития геотермальной энергетики
История геотермальной энергетики началась в 1904 году, когда в Италии в результате эксперимента получили электроэнергию из геотермального пара. Здесь же спустя несколько лет заработала первая геотермальная электростанция.
Начало геотермальной энергетики в СССР было положено в 1954 году, когда исследованием естественных тепловых ресурсов (энергией Земли) на Камчатке занялась специально созданная лаборатория. В России перспективными районами геотермальной энергии считаются Камчатка и Курильские острова.
Плюсы и минусы геотермальной энергии
Энергия Земли возобновляема и универсальна. У нее три возможности использования:
- для водоснабжения,
- для теплоснабжения,
- для выработки электроэнергии.
В числе преимуществ этого вида энергии также следующие: она практически неиссякаемая, у нее нет зависимости от времени суток, сезона, погоды. Геотермальные источники энергии не наносят загрязняющего эффекта природной среде, не вызывают парникового эффекта. Станции, использующие энергию Земли, довольно компактны. Для получения геотермальной энергии, уже существующей в чистом виде как теплота, не нужно сжигать топливо.
Однако это не абсолютно безвредная энергия из-за выбросов пара (в его составе могут быть сероводород, родон и другие нежелательные примеси). Если используется вода с глубоких горизонтов, то приходится из-за химического состава решать проблему ее утилизации после использования. Строительство станции обходится относительно дороже, что приводит к увеличению стоимость получаемой энергии.
Геотермальные ресурсы используют для получения энергии, поэтому самая обширная область применения – нужды промышленности, жилищно-коммунального хозяйства. В сельском хозяйстве и садоводстве это обогрев и полив оранжерей, теплиц, установок аквакультуры и гидрокультуры.
Принципы получения геотермальной электроэнергии
В некоторых местах геотермальная энергия доставляется к поверхности в естественном виде (пар или перегретая вода, вскипающая и переходящая в пар). Чтобы получить электроэнергию с помощью геотермального пара, от него сначала отделяют твердые частицы, потом направляют его в турбину. С точки зрения экономики это выгодно. Но на планете Земля такие естественные поверхностные выходы редки.
В России ресурсы геотермальной энергии только в верхнем слое коры (глубиной 3 километра) насчитывают 180 трлн. т условного топлива. Использование только примерно двух десятых процента этого потенциала равносильно всей потребности страны в энергии.
Способы производства электричества с использованием геотермальных средств
В стадии применения три способа производства электричества с использованием геотермальных средств: прямой, непрямой и смешанный, или бинарный. Прямой способ с использованием сухого пара – самый распространенный. В ходе его пар воздействует на турбину, которая питает генератор.
Непрямой способ с применением водяного пара предполагает использование гидротермального раствора, он закачивается в испаритель. В результате получаемое при снижении давления испарение приводит в действие турбину.
В случае смешанного, или бинарного случая используется гидротермальная вода и вспомогательная жидкость, имеющая низкую точку кипения. Ею может быть фреон. Он закипает при воздействии горячей воды. Образовавшийся пар крутит турбину, далее конденсируется и, наконец, возвращается в теплообменник для последующего нагрева. При такой замкнутой цепочке не происходит вредных выбросов в атмосферу. Достоинства и недостатки геотермальных электростанций.
- Достоинства. Станция не использует внешнее традиционное топливо. Режим работы может быть автономным (на вырабатываемом электричестве). Не нужны площади для санитарных зон. Расходы при эксплуатации только на техническое обслуживание и ремонт. Станции, построенные на морском или океаническом берегу, могут служить для естественного опреснения воды.
- Недостатки. Большие вложения на стадии разработки, проектирования и строительства геотермальных станций. Могут быть выбросы горючих и токсичных газов, минералов, которые содержатся в земной коре (через рабочую скважину), однако стоит отметить, что, применяя новые технологии, возможно собирать эти выбросы и перерабатывать в топливо.
