Геотермална енергия
Още от името става ясно, че то представлява топлината на земните недра. Под земната кора има слой магма, който представлява огнена течна силикатна стопилка. Според данните от изследванията енергийният потенциал на тази топлина е много по-висок от енергията на световните запаси от природен газ, както и на петрола. Магма - лава излиза на повърхността. Освен това, най-голяма активност се наблюдава в онези слоеве на земята, на които са разположени границите на тектонските плочи, както и където земната кора се характеризира с тънкост. Геотермалната енергия на земята се получава по следния начин: лавата и водните ресурси на планетата влизат в контакт, в резултат на което водата започва рязко да се нагрява. Това води до изригване на гейзер, образуване на така наречените горещи езера и подводни течения. Тоест точно към онези природни явления, чиито свойства активно се използват като неизчерпаем източник на енергия.
Ефективност на геотермална електроцентрала
Всъщност не може да се каже, че геотермалните електроцентрали са много ефективни, тъй като ефективността им е само 7-10 процента. Това е много малко в сравнение с съоръженията, където енергията се извлича от изгаряне на гориво. Ето защо не можете просто да изкопаете дупка, да поставите тръба в нея и да отидете да си починете. Системата трябва да бъде с висока ефективност и да използва множество цикли за по-висока производителност, в противен случай получената енергия дори няма да е достатъчна за работа на помпите, използвани за доставяне на течност на повърхността.
Ключът към успеха на геотермалните електроцентрали, в сравнение с вятърната и слънчевата, е тяхната последователност. Те могат да работят денонощно със същата интензивност, използвайки по-малко енергия за работа, отколкото произвеждат на изхода. Допълнителен плюс е възможността за получаване на топлина, използвана за отопление на къщи и предмети в най-близката област. И за всичко това не е нужно да изгаряте скъпо гориво.
Изкуствени геотермални извори
Енергията, съдържаща се в земните недра, трябва да се използва разумно. Например има идея за създаване на подземни котли. За да направите това, трябва да пробиете две кладенци с достатъчна дълбочина, които ще бъдат свързани отдолу. Тоест се оказва, че в почти всеки ъгъл на сушата е възможно индустриално да се получи геотермална енергия: студената вода ще се изпомпва в резервоара през един кладенец, а топлата вода или пара ще се извлича през втория. Изкуствените топлинни източници ще бъдат полезни и рационални, ако получената топлина осигурява повече енергия. Парата може да бъде насочена към турбинни генератори, които ще генерират електричество.
Разбира се, избраната топлина е само част от наличното в общите резерви. Но трябва да се помни, че дълбоката топлина постоянно ще се попълва поради процесите на радиоактивен разпад, компресия на скали, разслояване на недрата. Според експерти земната кора акумулира топлина, чието общо количество е 5000 пъти по-голямо от калоричността на всички изкопаеми ресурси на земята като цяло. Оказва се, че времето за работа на такива изкуствено създадени геотермални станции може да бъде неограничено.
Глобално разпределение на геотермалната енергия
Дебелината на земната кора, зависимостта на температурата на вътрешните й слоеве от дълбочината и съответно наличието на геотермална енергия в различните региони на планетата варират значително.
Над границите на литосферните плочи, в планинските райони и по бреговете на океаните източниците на геотермална енергия са много по-достъпни. В литературата има много карти, диаграми и фигури, илюстриращи тази неравномерност.
Числен индикатор за наличието на геотермална енергия може да бъде градиентът на повишаване на температурата на околната среда в зависимост от дълбочината. Според този показател регионите на Земята могат да бъдат разделени на няколко категории:
- Геотермална, разположена близо до границите на континенталните плочи. Температурен градиент над 80 ° C / km. Примери за това са комуната Лардерело, разположена в италианската провинция Пиза, където е построена първата в света геотермална електроцентрала, райони с горещи гейзери в Исландия, Камчатка, долината на гейзерите в американския национален парк Йелоустоун.
- Полутермичен с температурен градиент 40-80 ° C / km. Някои части на Франция могат да служат за пример. Често срещан, с температурен градиент под 40 ° C / km - по-голямата част от повърхността на Земята.
Разпределението на региони с висока поява на високотемпературни слоеве на кората над повърхността на Земята до голяма степен определя концентрацията в определени региони на индустриални предприятия, използващи естествена топлина. Така че, освен споменатите вече Исландия и индустриализираната Япония, голям дял от такива предприятия се намира във Филипините.
В Русия, в допълнение към далекоизточния бряг на Сахалин и Курилските острови, райони с по-висока геотермална активност могат да бъдат почти напълно идентифицирани с планински райони по южните граници на страната, в Кавказ и Източен Сибир.
Характеристики на източниците
Източниците, които осигуряват геотермална енергия, са почти невъзможни за пълноценно използване. Те съществуват в повече от 60 страни по света, като по-голямата част от сухоземните вулкани са в Тихоокеанския вулканичен огнен пръстен. Но на практика се оказва, че геотермалните източници в различните региони на света са напълно различни по своите свойства, а именно средна температура, минерализация, газов състав, киселинност и т.н.
Гейзерите са източници на енергия на Земята, чиято особеност е, че те бълват вряща вода на равни интервали. След изригването басейнът се освобождава от вода, на дъното му можете да видите канал, който навлиза дълбоко в земята. Гейзерите се използват като енергийни източници в региони като Камчатка, Исландия, Нова Зеландия и Северна Америка, а самотни гейзери се намират в няколко други области.
Перспективи за геотермални електроцентрали
Повече от сто години след първата демонстрация на възможностите за използване на геотермална енергия, станциите, работещи на това „гориво“, са обещаващи и незаменими за някои региони. Например в Русия почти всички станции се намират на Камчатка. В САЩ говорим за Калифорния, а в Германия - за някои от алпийските региони.
Страните са лидери в производството на енергия от геотермални източници.
Петте лидери по отношение на обема на енергията, произведена от GeoTPP, включват САЩ, Индонезия, Филипините, Италия и Нова Зеландия. Лесно е да се види, че това са страни с напълно различни нива на развитие. Оказва се, че геотермалната енергия е достъпна за всички и всеки се интересува от нея. С напредването на технологиите, ефективността на растенията се увеличава и доставките на невъзобновяеми енергийни източници намаляват, геотермалната енергия ще става все по-търсена.
За тези, които се притесняват от температурата на планетата, трябва да се каже, че при температура на центъра на Земята най-малко 6800 градуса по Целзий, тя се охлажда само с 300-500 градуса за един милиард години. Мисля, че няма нужда да се притеснявате за това.
Откъде идва енергията?
Неохладената магма се намира много близо до земната повърхност. От него се отделят газове и пари, които се издигат и преминават по пукнатините. Смесвайки се с подпочвените води, те причиняват нагряването им, те самите се превръщат в гореща вода, в която се разтварят много вещества.Такава вода се освобождава на повърхността на земята под формата на различни геотермални извори: горещи извори, минерални извори, гейзери и т.н. Според учените горещите недра на земята са пещери или камери, свързани с проходи, пукнатини и канали. Те просто са пълни с подпочвени води, а центровете на магма са разположени много близо до тях. По този начин топлинната енергия на земята се формира по естествен начин.
Геотермално отопление у дома
Схема за геотермално отопление
Първо, трябва да разберете принципите за получаване на топлинна енергия. Те се основават на повишаването на температурата, докато навлизате по-дълбоко в земята. На пръв поглед увеличаването на степента на нагряване е незначително. Но благодарение на появата на нови технологии, отоплението на къща, използвайки топлината на земята, се превърна в реалност.
Основното условие за организиране на геотермално отопление е температура най-малко 6 ° C. Това е характерно за средните и дълбоките слоеве на почвата и водните тела. Последните са силно зависими от външния температурен индикатор, поради което се използват изключително рядко. Как е практически възможно да се организира отоплението на къща с енергията на земята?
За да направите това, е необходимо да направите 3 вериги, пълни с течности с различни технически характеристики:
- Външен... По-често в него циркулира антифриз. Нагряването му до температура не по-ниска от 6 ° С става поради енергията на земята;
- Топлинна помпа... Без него отоплението от енергията на земята е невъзможно. Топлоносителят от външния кръг с помощта на топлообменник пренася енергията си към хладилния агент. Температурата на изпаряване е по-малка от 6 ° C. След това той влиза в компресора, където след компресия температурата се повишава до 70 ° C;
- Вътрешен контур... Подобна схема се използва за пренос на топлина от компресирания хладилен агент към вода в преодоляващата система. По този начин отоплението от земните недра става с минимални разходи.
Въпреки очевидните предимства, такива системи са рядкост. Това се дължи на високите разходи за закупуване на оборудване и организирането на външна верига за прием на топлина.
Най-добре е да се повери изчисляването на отоплението от топлината на земята на професионалисти. Ефективността на цялата система ще зависи от коректността на изчисленията.
Електрическо поле на Земята
В природата има друг алтернативен източник на енергия, който се отличава с възобновяемост, екологосъобразност и лекота на използване. Вярно е, че до този момент този източник се изучава и не се прилага на практика. И така, потенциалната енергия на Земята се крие в нейното електрическо поле. Енергията може да бъде получена по този начин чрез изучаване на основните закони на електростатиката и характеристиките на електрическото поле на Земята. Всъщност нашата планета от електрическа гледна точка е сферичен кондензатор, зареден до 300 000 волта. Вътрешната му сфера има отрицателен заряд, а външната, йоносферата, е положителна. Земната атмосфера е изолатор. Чрез него има постоянен поток от йонни и конвективни токове, които достигат сила от много хиляди ампери. В този случай обаче потенциалната разлика между плочите не намалява.
Това предполага, че в природата има генератор, чиято роля е постоянно да попълва изтичането на заряди от кондензаторните плочи. Ролята на такъв генератор се играе от магнитното поле на Земята, въртящо се с нашата планета в потока на слънчевия вятър. Енергията на магнитното поле на Земята може да бъде получена само чрез свързване на консуматор на енергия към този генератор. За да направите това, трябва да извършите надеждна заземяваща инсталация.
Как е полезно?
Земята е символ на материалния свят. От всички стихии именно земята е най-близо до човека. Това е съживяваща сила, център и опора за всичко живо. Тя дава живот, храни, съхранява, грижи се за хората.
Земната енергия е насочена към подхранване на всички части на тялото на молекулярно ниво. Позволява ви да възстановите вътрешния баланс, да почувствате връзка със семейството си и да получите подкрепа от него.Тя дава на човека основно качество - устойчивост.
Играе важна роля за поддържане на здравето, за нормализиране на материалната, духовната и сексуалната сфера на живота. С помощта на земната енергия можете да развиете такива качества като отзивчивост, милост, доброта, хармония, спокойствие.
Липсата на енергия от земята води човека до депресивно и нервно състояние. Радостта от живота изчезва, стабилността и стабилността изчезват. Плановете се сриват, започват проблеми в сексуалната сфера и в областта на финансите.
Земната енергия е особено необходима за жените. Тя дава способността да изпитвате радост от усещането за себе си в тялото си, от движенията, от сексуалните отношения.
Заземяването дава енергийна сила, позволява ви да действате въз основа на вътрешните нужди. Земната енергия помага на жената да решава материални проблеми, да остане мъдра, грижовна и любяща майка и съпруга.
Възобновяеми източници
Тъй като населението на нашата планета расте непрекъснато, ние се нуждаем от все повече и повече енергия, за да подкрепим населението. Енергията, съдържаща се в земните недра, може да бъде много различна. Например има възобновяеми източници: вятърна, слънчева и водна енергия. Те са екологични и следователно можете да ги използвате, без да се страхувате да навредят на околната среда.
Нискокачествена земна топлинна енергия и термопомпи
Източниците на нископотенциална енергия на топлината на Земята са слънчева радиация и топлинна радиация от отопляемите недра на нашата планета. Понастоящем използването на такава енергия е една от най-динамично развиващите се области на енергия, базирана на възобновяеми енергийни източници.
Топлината на Земята може да се използва в различни видове сгради и съоръжения за отопление, водоснабдяване, климатизация (охлаждане), както и за отопление на пътеки през зимния сезон, предотвратяване на заледяване, отоплителни полета на открити стадиони и др. използващи топлината на Земята за топлоснабдяване и климатичните системи са обозначени като GHP - „геотермални термопомпи“ (геотермални термопомпи). Климатичните характеристики на страните от Централна и Северна Европа, които заедно със САЩ и Канада са основните региони за използване на нископотенциалната топлина на Земята, определят това главно за отоплителни цели; охлаждането на въздуха дори през лятото е относително рядко. Следователно, за разлика от САЩ, термопомпите в европейските страни работят предимно в режим на отопление. В Съединените щати те се използват по-често във въздушни отоплителни системи, комбинирани с вентилация, която ви позволява едновременно да отоплявате и охлаждате външния въздух. В европейските страни термопомпите често се използват в отоплителни системи с топла вода. Тъй като тяхната ефективност се увеличава с намаляване на температурната разлика между изпарителя и кондензатора, системите за подово отопление често се използват за отопление на сгради, в които охлаждащата течност циркулира при относително ниска температура (35–40 ° C).
Енергия на водата
Този метод се използва от много векове. Днес са построени огромен брой язовири, резервоари, в които водата се използва за производство на електричество. Същността на този механизъм е проста: под въздействието на потока на реката колелата на турбините се въртят, съответно енергията на водата се превръща в електрическа енергия.
Днес има голям брой водноелектрически централи, които преобразуват енергията на водния поток в електричество. Особеността на този метод е, че хидроенергийните ресурси се обновяват, съответно такива конструкции имат ниска цена. Ето защо, въпреки факта, че строителството на водноелектрически централи продължава от доста дълго време, а самият процес е много скъп, въпреки това тези структури значително превъзхождат енергоемките отрасли.
Силата на вулканите: как топлината на земята осигурява на хората енергия
Всички добре знаем, че алтернативната енергия е по-безопасна за околната среда от традиционната енергия. Знаем, че източниците му са Слънцето, вятърът, приливите и отливите, биомасата. В съвременния информационен свят обаче малко внимание се отделя на друг източник на алтернативна енергия - вулканите. Отчасти печалбите на този фронт не са толкова значителни.
Но ако се научим да използваме силата на вулканите поне с 50 процента, няма да имаме нужда нито от газ, нито от нефт, за да получим светлина и топлина. Факт е, че вулканите могат да дадат на хората такова количество енергия, което надвишава енергията от световните запаси от газ и нефт с хиляди фактора.
Откъде идва енергията на вулканите?
До известна степен нашата планета може да се сравни с яйце: първо има „твърда черупка“, наречена литосфера, след това „вискозен протеин“ - мантията и плътна (вероятно) „жълтък“ - сърцевина.
Дебелината на "твърдата черупка" на сушата и в океана варира: в първия случай тя достига 50-70 км, във втория може да бъде 5-20 км. Цялата литосфера е разделена на блокове, които заедно приличат на мозайка, изсечена от разломи и пукнатини - учените наричат такива блокове литосферни плочи.
Снимка: geographyofrussia.com/ Вътрешната структура на Земята
Що се отнася до мантията, тя е много гореща, температурата й варира от няколкостотин до няколко хиляди градуса: колкото по-близо до ядрото, толкова по-висока е температурата и съответно, колкото по-близо до литосферата, толкова по-ниска. Температурната разлика е причината, поради която веществата в мантията се смесват: по-студените маси намаляват, а горещите се издигат нагоре. Въпреки че мантията се нагрява до високи температури, тя не е течна, а, както казахме по-горе, вискозна поради силния натиск вътре в Земята.
Блоковете на нашата „твърда черупка“ лежат върху мантията, леко потъвайки в нея под тежестта на своето тегло. Когато нагрятата мантийна маса се издигне на повърхността, тя започва да се движи под литосферните „мозаечни“ плочи, принуждавайки ги неволно да я следват.
Ако едновременно с това една част от една плоча бъде притисната отгоре от друг литосферен блок, тази част постепенно потъва все по-дълбоко и по-дълбоко в мантията и се топи, в резултат на което течност магма
- разтопени скали с водна пара и газ.
Тъй като магмата е по-лека от околните скали, тя започва бавно да се издига нагоре и да се натрупва в магмени камери по линиите на сблъсъка на плочите. Температурата му в този момент е приблизително 900-1200 ° C.
Снимка: shilchik.livejournal.com/ Когато магмата достигне повърхността, тя се охлажда, губи газове и става лава
Поведението на нажежената магма в такива огнища може до известна степен да се сравни с тесто с дрожди: магмата увеличава обема си, заема цялото свободно пространство и се издига от дълбините покрай пукнатини, опитвайки се да се освободи (ако магмата е богата на алуминий и силиций , той може да се втвърди точно в кората и да образува дълбоки магматични скали). Докато тестото повдига капака на саксията и изтича през ръба, така магмата се издига и след това пробива земната кора на най-слабите места и избухва на повърхността. Ето как се случват изригванията.
Когато скалата се стопи дълбоко под земята, в хода на химичните реакции и радиоактивния разпад на елементите се отделя топлина, която подобно на магмата се издига на земята и изгасва. Плътността на топлинния поток намалява, когато се приближава към повърхността.
Топлината от земните недра представлява интерес за много изследователи, тъй като тя може да се използва, за да осигури на хората енергия за огромно количество време. Този вид енергия в науката се нарича геотермална.
Как човек се опитва да укроти енергията на вулканите
Топлинният поток, който достига повърхността в повечето райони на планетата, е малък: неговата мощност е приблизително 0,06 вата на квадратен метър, или нещо в района от 355 Wh / m2 годишно. Учените отдават това на специална геоложка структура и, вероятно, ниска топлопроводимост на скалите на голяма част от Земята. Но ако тези топлинни потоци излязат през пукнатини и разломи, както и съществуващи вулкани в зони с повишена вулканична и сеизмична активност на планетата, те като правило са стотици пъти по-мощни от обикновените, тъй като по-малко дебел „ черупка ”се среща по пътя им и следователно топлинният спрей не е толкова силен. Както самите изригвания, така и горещите подземни води извеждат на повърхността топлинни потоци, понякога това се случва под формата на пара (водите лежат на дълбочини, до които можем да стигнем, където се загряват от магма, обикновено до състояние на пара).
Такива активни зони привличат вниманието на геолозите от цял свят и именно тук, близо до вулкани, са изградени специални геотермални станции, които да укротят подземната топлина и да генерират електричество и енергия от нея за отопление на къщи.
Снимка: elementy.ru/ Принципът на работа на геотермална електроцентрала на суха пара
Както казахме по-рано, колкото по-близо до ядрото на планетата, толкова по-висока става температурата, което означава, че мощността на топлинния поток се увеличава. Например в магменната камера, която се намира на дълбочина малко над 5 километра под вулкана Авачински в Камчатка, се натрупват приблизително 7 х 10 (до 14-та мощност) ккал / км3 топлина, което би осигурило енергия за стотици хиляди домове.
Следователно, когато строят геотермални централи, инженерите се опитват да пробиват кладенци възможно най-дълбоко, това ви позволява да достигнете до по-високи температури и да получите по-мощни топлинни потоци под формата на суха и мокра пара или гореща вода, която след това в „завършен“ форма влиза в изпарители или турбини, а след това в генератори.
По време на сондажа температурата нараства с всеки километър средно с 20-30 ° C и в зависимост от геоложката структура в различните региони на Земята скоростта на повишаване на температурата може да се различава.
Интересното е, че горещата вода с температура от 20-30 до 100 ° C е подходяща за отопление на помещенията и от 150 ° C за генериране на електричество.
В момента най-дълбоките геотермални кладенци, които хората са успели да пробият, са с дължина само 2-4 км. Благодарение на тях и геотермалните централи, например, в Русия и САЩ през 2010 г., беше възможно да се получи инсталирана мощност на електроенергия, съответно малко над 80 MW и 3086 MW. Интересното е, че конвенционалната атомна електроцентрала произвежда средно 1000-2000 MW годишно.
В момента се обмислят проекти, които позволяват изрязване на дупки с дълбочина до 5 километра директно във вулкани и извличане на енергия от магмата (не забравяйте, че температурата на такава дълбочина в камерите на магмата може да достигне 900-1200 ° C). Експериментите показват, че днес съществуват строителни продукти, които могат успешно да се използват в магматични камери, по-специално Inconel 718 и 310 топлоустойчиви сплави (те могат да се използват до 980 ° C).
Снимка: gazeta.ru/ Пробиване на геотермален кладенец в Исландия
През 2000 г. в Исландия стартира проектът за дълбоки сондажи на Исландия. Девет години по-късно, докато пробиват първия кладенец, специалистите успяват да достигнат магматичната камера на дълбочина 2 километра и да създадат най-горещия геотермален поток при 450 ° C.
През 2020 г. Исландия започна да пробива втори кладенец на дълбочина 5 километра с помощта на сондажната платформа Tor (кръстена на скандинавския бог на гръмотевиците и бурята). Работата продължи на полуостров Рейкянес и приключи година по-късно. С тази инсталация исландците успяха да проникнат 4659 метра надолу в дълбоки водни слоеве в контакт с магма и да получат поток от 427 ° C.
На такава дълбочина водата е в свръхкритично състояние (т.е. не се държи като течност или газ), може да съхранява огромно количество топлина и да произвежда няколко пъти повече енергия от сухата и мократа пара или подземната гореща вода .
Според някои учени този кладенец е в състояние да достави до 50 MW мощност, т.е. 10 пъти по-голяма от мощността на конвенционален геотермален кладенец, и да осигури още 50 хиляди домове с енергия.
Геотермални проекти в Русия и САЩ
Исландия не е единствената държава в света, която използва вулканична енергия. Геотермалните извори се разработват в Италия, Япония, Мексико, Русия, САЩ, Хаваите, африканските страни, тоест на тези места, където има вулканична и сеизмична активност.
В Русия има 5 геотермални електроцентрали, разположени главно в Камчатка. Най-мощният от тях е Мутновская. През 2020 г. инсталираната му мощност е 50 MW.
Това обаче е само малка част; Русия практически не използва потенциала си в тази област. Според изследванията на учените страната ни има 10 пъти повече геотермални ресурси от запасите от нефт и газ. Само за сметка на една геотермална форма на енергия Русия може напълно да задоволи своя „енергиен апетит“. Но поради икономически и технически причини това не може да се направи. Днес делът на геотермалната енергия в общия енергиен сектор на страната остава незначителен.
В САЩ нещата стоят много по-добре. Там се развива геотермална енергия. Например, на 116 километра от Сан Франциско, на границата на окръзите Езеро и Сонома в Калифорния, само една група геотермални централи (общо 22) е способна да получи инсталирана мощност до 1 520 MW годишно.
Американските компании са световни лидери в геотермалната енергийна индустрия, въпреки че този сектор едва наскоро започна да се появява в САЩ. Според американското министерство на търговията износът на геотермална енергия от тази страна е по-голям от вноса (същата ситуация е с технологиите за този вид енергия).
Проблеми с извличането на енергия от недрата на Земята
Геотермалната енергия принадлежи към екологични източници и специалните електроцентрали за нейното производство не изискват огромни площи (средно една станция заема 400 квадратни метра на 1 GW генерирана енергия).
Въпреки това все още има някои екологични недостатъци. По-специално, образуването на твърди отпадъци, някои химически замърсявания на водата и почвата, както и термично замърсяване на атмосферата.
Основният източник на химическо замърсяване са горещите подводни води, които доста често съдържат голямо количество токсични съединения, което от своя страна създава проблем за изхвърлянето на отпадъчните води.
Или например сондаж на сондажи. По време на този процес възниква същата опасност, както при пробиване на конвенционален кладенец: почвената и растителна покривка се разрушава.
Снимка: wikipedia.org/ Газов шлейф от вулкана Августин през 2006 г., разположен на едноименния остров близо до Аляска
Също така парата, участваща в експлоатацията на геотермалните електроцентрали, може да съдържа амоняк, въглероден диоксид и други вещества и при изпускане в атмосферата да се превърне в източник на нейното замърсяване.
Вярно е, че тези емисии са много по-ниски, отколкото при ТЕЦ. Ако сравним с емисиите на въглероден диоксид, тогава на kWh произведена електроенергия те възлизат на 380 g в геотермална станция срещу 1042 за въглища и 453 g за газ.
Проблемът с отпадъчните води вече получи просто решение. С ниска соленост след охлаждане, водата се изпомпва обратно във водоносния хоризонт чрез инжекционен кладенец, без да навреди на природата, което се използва в момента.
Геотермална енергия в бъдещето в Русия
Вулканите са огромен източник на енергия под носа ни, което е достатъчно за всички с интерес.За да овладеем топлината на вътрешността на Земята, трябва да се научим как да пробиваме дълбоки кладенци и да предаваме подземната топлина на повърхността без никакви проблеми. Ще бъде трудно да се направи това без инвестиции, взаимопомощ на държавите и въвеждане на иновативни идеи.
Природата ни дава огромни запаси от подземна топлина - алтернативен източник на енергия, който може да се използва в полза на човека, а не в ущърб на планетата, и ние, за съжаление, пренебрегваме този дар поради две прости причини: алчност и нежелание да вземем отговорност за това, което правим с околната среда.
Открихте грешка? Моля, изберете част от текста и натиснете Ctrl + Enter.
+3
0
Енергията на слънцето: модерна и устойчива на бъдещето
Слънчевата енергия се получава чрез слънчеви панели, но съвременните технологии позволяват използването на нови методи за това. Най-голямата слънчева електроцентрала в света е система, построена в пустинята в Калифорния. Изцяло захранва 2000 къщи. Дизайнът работи по следния начин: слънчевите лъчи се отразяват от огледалата, които се изпращат към централния котел с вода. Кипи и се превръща в пара, която задвижва турбината. Тя от своя страна е свързана с електрически генератор. Вятърът може да се използва и като енергия, която Земята ни дава. Вятърът развява платната, върти мелниците. И сега тя може да се използва за създаване на устройства, които ще генерират електрическа енергия. Чрез въртене на лопатките на вятърната мелница тя задвижва вала на турбината, който от своя страна е свързан с електрически генератор.
Приложения
Експлоатацията на геотермална енергия датира от 19 век. Първият беше опитът на италианци, живеещи в провинция Тоскана, които използваха топла вода от източници за отопление. С нейна помощ са работили нови сондажни сондажи за кладенци.
Тосканската вода е богата на бор и когато се изпари и се превърне в борна киселина, котлите работят върху топлината на собствените си води. В началото на 20-ти век (1904 г.) тосканците отиват по-далеч и пускат парна електроцентрала. Примерът с италианците се превърна във важен опит за САЩ, Япония, Исландия.
Земеделие и градинарство
Геотермалната енергия се използва в селското стопанство, здравеопазването и домакинствата в 80 страни по света.
Първото нещо, за което е използвана и се използва термална вода, е отоплението на оранжерии и оранжерии, което прави възможно събирането на зеленчуци, плодове и цветя дори през зимата. Топлата вода също беше полезна за поливане.
Отглеждането на култури в хидропоника се счита за обещаваща посока за земеделските производители. Някои рибовъдни стопанства използват затоплена вода в изкуствени резервоари, за да отглеждат малки и риби.
Съветваме ви да прочетете: Какъв е най-добрият начин за изхвърляне на коледно дърво?
Тези технологии са често срещани в Израел, Кения, Гърция, Мексико.
Промишленост и жилищно-комунални услуги
Преди повече от век горещата термална пара вече е била основата за генериране на електричество. Оттогава тя обслужва промишлеността и комуналните услуги.
В Исландия 80% от жилищата се отопляват с термална вода.
Разработени са три схеми за производство на електроенергия:
- Права линия с водна пара. Най-простото: използва се там, където има директен достъп до геотермални пари.
- Косвен, не използва пара, а вода. Той се подава към изпарителя, превръща се в пара по технически метод и се изпраща към турбинния генератор.
Водата се нуждае от допълнително пречистване, тъй като съдържа агресивни съединения, които могат да разрушат работещите механизми. Отпадъчните, но все още не охладени пара са подходящи за отоплителни нужди.
- Смесен (двоичен). Водата замества горивото, което загрява друга течност с по-висок топлообмен. Тя задвижва турбината.
Двоичната система използва турбина, която се активира от енергията на нагрятата вода.
Хидротермалната енергия се използва от САЩ, Русия, Япония, Нова Зеландия, Турция и други страни.
Геотермални отоплителни системи за дома
Топлоносител, нагрят до +50 - 600C, е подходящ за отопление на жилища, геотермалната енергия отговаря на това изискване. Градовете с население от няколко десетки хиляди души могат да бъдат отоплявани от топлината на земните недра. Като пример: отоплението на град Лабинск, Краснодарска територия, работи на естествено сухоземно гориво.
Схема на геотермална система за отопление на къща
Няма нужда да губите време и енергия за отопление на вода и изграждане на котелно помещение. Охлаждащата течност се взема директно от гейзерния източник. Същата вода е подходяща и за водоснабдяване с топла вода. В първия и втория случай той преминава през необходимото предварително техническо и химическо почистване.
Получената енергия струва два до три пъти по-евтино. Появиха се инсталации за частни къщи. Те са по-скъпи от традиционните котли за гориво, но в процеса на експлоатация те оправдават разходите.
Предимствата и недостатъците на използването на геотермална енергия за отопление на дома.
Вътрешна енергия на Земята
Появи се в резултат на няколко процеса, основните от които са акреция и радиоактивност. Според учените формирането на Земята и нейната маса се е състояло в продължение на няколко милиона години и това се е случило поради образуването на планетезимали. Те се залепиха заедно, съответно масата на Земята ставаше все повече и повече. След като нашата планета започна да има съвременна маса, но все още беше лишена от атмосфера, върху нея безпрепятствено паднаха метеорни и астероидни тела. Този процес се нарича точно нарастване и е довел до освобождаването на значителна гравитационна енергия. И колкото по-големи са телата, паднали на планетата, толкова по-голямо количество освободена енергия се съдържа в недрата на Земята.
Тази гравитационна диференциация доведе до факта, че веществата започнаха да се разслояват: тежки вещества просто се удавиха, а леките и летливите изплуваха нагоре. Диференциацията се отрази и на допълнителното освобождаване на гравитационната енергия.
Атомна енергия
Използването на енергията на земята може да се случи по различни начини. Например чрез изграждането на атомни електроцентрали, когато топлинната енергия се освобождава поради разпадането на най-малките частици от материята на атомите. Основното гориво е уранът, който се съдържа в земната кора. Мнозина смятат, че този конкретен метод за получаване на енергия е най-обещаващият, но прилагането му е изпълнено с редица проблеми. Първо, уранът излъчва радиация, която убива всички живи организми. Освен това, ако това вещество навлезе в почвата или атмосферата, тогава ще възникне истинско бедствие, причинено от човека. Все още изпитваме тъжните последици от аварията в атомната електроцентрала в Чернобил. Опасността се крие във факта, че радиоактивните отпадъци могат да застрашават всички живи същества за много, много дълго време, цели хилядолетия.
Химична енергия
През
Химическата енергия се съхранява в връзки между атомите.
Химическата енергия е форма потенциална енергия, която се съхранява в връзки между атомите в резултат на силите на привличане помежду им.
По време на химична реакция едно или повече съединения, наречени реактиви, се превръщат в други съединения, наречени продукти. Тези трансформации се дължат на разрушаване или образуване на химически връзки, които причиняват промени в химическата енергия.
Енергията се освобождава при разкъсване на връзките по време на химични реакции. Това е това, което е известно като екзотермична реакция... Например автомобилите използват химическата енергия на бензина, за да генерират топлинна енергия, която се използва за задвижване на автомобила. По същия начин храната съхранява химическа енергия, която използваме от живите същества, за да функционира.
Когато се правят връзки, се изисква енергия; то ендотермична реакция... Фотосинтезата е ендотермична реакция, чиято енергия идва от слънцето.
Ново време - нови идеи
Разбира се, хората не спират дотук и всяка година се правят все повече опити за намиране на нови начини за получаване на енергия. Ако енергията на топлината на земята се получава съвсем просто, тогава някои методи не са толкова прости. Например като източник на енергия е напълно възможно да се използва биологичен газ, който се получава от гниещи отпадъци. Може да се използва за отопление на къщи и отопление на вода.
Все по-често се строят приливни електроцентрали, когато през устията на резервоари се монтират язовири и турбини, които се задвижват съответно от приливи и отливи, се получава електричество.
Космически слънчеви станции.
Всеки час земята получава толкова много слънчева енергия, повече отколкото земните жители я използват за цяла година. Един от начините да се използва тази енергия е да се построят гигантски слънчеви ферми, които да събират част от непрекъснатата слънчева радиация с висока интензивност.
Огромни огледала ще отразяват слънчевите лъчи върху по-малки колектори. След това тази енергия ще се предава на земята с помощта на микровълнови или лазерни лъчи.
Една от причините този проект да е на етап идея е огромната му цена. Независимо от това, това може да стане реалност не толкова отдавна поради развитието на геловите технологии и намаляването на разходите за транспортиране на товари в космоса.
Изгарянето на боклука, ние получаваме енергия
Друг метод, който вече се използва в Япония, е създаването на инсинератори. Днес те се изграждат в Англия, Италия, Дания, Германия, Франция, Холандия и САЩ, но само в Япония тези предприятия започват да се използват не само по предназначение, но и за производство на електричество. Местните фабрики изгарят 2/3 от всички отпадъци, докато фабриките са оборудвани с парни турбини. Съответно те доставят топлина и електричество в околността. В същото време по отношение на разходите е много по-изгодно да се изгради такова предприятие, отколкото да се изгради когенерация.
Перспективата да се използва топлината на Земята там, където са концентрирани вулкани, изглежда по-примамлива. В този случай не е необходимо да се пробива Земята твърде дълбоко, тъй като вече на дълбочина 300-500 метра температурата ще бъде най-малко два пъти точката на кипене на водата.
Съществува и такъв метод за производство на електричество като водородна енергия. Водородът - най-простият и лек химичен елемент - може да се счита за идеално гориво, тъй като той е там, където има вода. Ако изгорите водород, можете да получите вода, която се разлага на кислород и водород. Самият водороден пламък е безвреден, тоест няма да има вреда за околната среда. Особеността на този елемент е, че той има висока калоричност.
Страни, използващи топлината на планетата
Безспорният лидер в използването на гео-ресурси са САЩ - през 2012 г. производството на енергия в тази страна достигна 16,792 милиона мегаватчаса. През същата година общият капацитет на всички геотермални централи в САЩ достигна 3386 MW.
Геотермалните електроцентрали в САЩ са разположени в щатите Калифорния, Невада, Юта, Хавай, Орегон, Айдахо, Ню Мексико, Аляска и Уайоминг. Най-голямата група фабрики се нарича "Гейзери" и се намира близо до Сан Франциско.
В допълнение към САЩ, Филипините, Индонезия, Италия, Нова Зеландия, Мексико, Исландия, Япония, Кения и Турция също са в първите десет лидера (към 2013 г.). В същото време в Исландия геотермалните енергийни източници осигуряват 30% от общото търсене на страната, във Филипините - 27%, а в САЩ - по-малко от 1%.
Какво предстои?
Разбира се, енергията на магнитното поле на Земята или тази, която се получава в атомните електроцентрали, не може напълно да задоволи всички нужди на човечеството, които нарастват всяка година.Експертите обаче казват, че няма причини за притеснения, тъй като горивните ресурси на планетата все още са достатъчни. Освен това се използват все повече нови източници, екологични и възобновяеми.
Проблемът със замърсяването на околната среда остава и той нараства катастрофално. Количеството на вредните емисии излиза извън мащаба, съответно въздухът, който дишаме, е вреден, водата има опасни примеси и почвата постепенно се изчерпва. Ето защо е толкова важно своевременно да се ангажираме с изучаването на такъв феномен като енергията в недрата на Земята, за да търсим начини за намаляване на търсенето на изкопаеми горива и по-активно използване на неконвенционални енергийни източници.
Как да си набавим геотермална енергия и къде се използва
Най-естественият начин за използване на геотермалната енергия е да се използва за отопление. Принципът на работа и оборудването на такава термична станция остават практически непроменени, разликата се крие в отсъствието или намалената мощност на котела за нагряване на вода и необходимостта от химическо пречистване на термалната вода, често съдържаща активни примеси, преди тя да бъде насочена в отоплителните тръби. И така, в нашата страна в Краснодарска територия има цяло село (Мостовской), отоплявано изключително от геотермални източници.
При достатъчно висока температура на термалната вода тя може да се използва за генериране на електричество на принципа на ТЕЦ. В най-простия случай парата, генерирана директно от топлинния източник, се подава към турбината. Ако температурата на термалната вода е твърде ниска за интензивното образуване на парата, въртяща турбината, тя се нагрява допълнително.
Ако температурата на термалната вода е недостатъчна за интензивно изпаряване, може да се приложи и така нареченият двоичен принцип: горещата термална вода се използва за нагряване и изпаряване на друга течност с ниска точка на кипене, като фреон, който образува работната пара, която върти турбината. Този принцип е въплътен в Русия в експериментална инсталация, която е част от геотермалния комплекс в Камчатка.
