Geotermalna energija
Već iz imena je jasno da predstavlja toplinu unutrašnjosti zemlje. Ispod zemljine kore nalazi se sloj magme, koja je vatrena tekuća silikatna talina. Prema podacima istraživanja, energetski potencijal ove topline mnogo je veći od energije svjetskih rezervi prirodnog plina, kao i nafte. Magma - lava izlazi na površinu. Štoviše, najveća aktivnost uočava se u onim slojevima zemlje na kojima su smještene granice tektonskih ploča, kao i tamo gdje se zemaljska kora odlikuje tankoćom. Geotermalna energija zemlje dobiva se na sljedeći način: lava i vodeni resursi planeta dolaze u kontakt, uslijed čega se voda počinje naglo zagrijavati. To dovodi do erupcije gejzira, stvaranja takozvanih vrućih jezera i podvodnih struja. Odnosno, upravo onim prirodnim pojavama, čija se svojstva aktivno koriste kao neiscrpan izvor energije.
Učinkovitost geotermalne elektrane
Zapravo se ne može reći da su geotermalne elektrane vrlo učinkovite, jer njihova učinkovitost iznosi samo 7-10 posto. To je vrlo malo u usporedbi s objektima u kojima se energija izvlači iz sagorijevanja goriva. Zbog toga ne možete samo iskopati rupu, staviti cijev u nju i otići se odmoriti. Sustav mora biti visoko učinkovit i koristiti više ciklusa za veću produktivnost, inače primljena energija neće biti dovoljna ni za rad pumpi koje se koriste za dovod tekućine na površinu.
Ključ uspjeha geotermalnih elektrana u usporedbi s vjetrom i solarnom je njihova postojanost. Oni mogu raditi 24/7 istim intenzitetom, koristeći manje energije za rad nego što ga proizvode na izlazu. Dodatni plus je mogućnost dobivanja topline koja se koristi za grijanje kuća i predmeta u najbližem području. A za sve to ne trebate sagorijevati skupo gorivo.
Umjetni geotermalni izvori
Energija sadržana u utrobi zemlje mora se koristiti pametno. Na primjer, postoji ideja za stvaranje podzemnih kotlova. Da biste to učinili, morate izbušiti dvije bušotine dovoljne dubine, koje će biti povezane na dnu. Odnosno, ispada da je u gotovo bilo kojem kutku kopna moguće industrijski dobiti geotermalnu energiju: kroz jedan se bunar u rezervoar pumpa hladna voda, a kroz drugi izvlači topla voda ili para. Umjetni izvori topline bit će korisni i racionalni ako dobivena toplina daje više energije. Para se može usmjeriti na turbinske generatore koji će proizvoditi električnu energiju.
Naravno, odabrana toplina samo je djelić onoga što je dostupno u ukupnim rezervama. Ali treba imati na umu da će se duboka vrućina neprestano nadopunjavati zbog procesa radioaktivnog propadanja, kompresije stijena, raslojavanja crijeva. Prema stručnjacima, zemaljska kora akumulira toplinu čija je ukupna količina 5000 puta veća od kalorijske vrijednosti svih fosilnih resursa zemlje u cjelini. Ispada da vrijeme rada takvih umjetno stvorenih geotermalnih postaja može biti neograničeno.
Globalna distribucija geotermalne energije
Debljina zemljine kore, ovisnost temperature njezinih unutarnjih slojeva o dubini i, shodno tome, dostupnost geotermalne energije u različitim regijama planeta uvelike se razlikuju.
Iznad granica litosferskih ploča, u planinskim predjelima i na obalama oceana, izvori geotermalne energije mnogo su pristupačniji. U literaturi postoje mnogi zemljovidi, dijagrami i slike koji ilustriraju tu neravninu.
Numerički pokazatelj dostupnosti geotermalne energije može biti gradijent porasta temperature okoliša ovisno o dubini. Prema ovom pokazatelju, područja Zemlje mogu se podijeliti u nekoliko kategorija:
- Geotermalna, smještena u blizini granica kontinentalnih ploča. Gradijent temperature preko 80 ° C / km. Primjeri su komuna Larderello smještena u talijanskoj pokrajini Pisa, gdje je izgrađena prva geotermalna elektrana na svijetu, područja s vrućim gejzirima na Islandu, Kamčatka, dolina gejzira u američkom nacionalnom parku Yellowstone.
- Polutermalno s gradijentom temperature od 40-80 ° C / km. Neki dijelovi Francuske mogu poslužiti kao primjer. Uobičajena, s gradijentom temperature manjim od 40 ° C / km - veći dio Zemljine površine.
Raspodjela regija s visokom pojavom visokotemperaturnih slojeva kore po površini Zemlje u velikoj mjeri određuje koncentraciju u određenim regijama industrijskih poduzeća koja koriste prirodnu toplinu. Dakle, osim već spomenutog Islanda i industrijaliziranog Japana, velik udio takvih poduzeća nalazi se na Filipinima.
U Rusiji se, uz dalekoistočnu obalu Sahalina i Kurilske otoke, područja s većom geotermalnom aktivnošću mogu gotovo u potpunosti identificirati s planinskim regijama uz južne granice zemlje, na Kavkazu i Istočnom Sibiru.
Značajke izvora
Izvore koji pružaju geotermalnu energiju gotovo je nemoguće u potpunosti iskoristiti. Postoje u više od 60 zemalja svijeta, s većinom kopnenih vulkana u Tihom pacifičkom vulkanskom prstenu. Ali u praksi se ispostavlja da su geotermalni izvori u različitim regijama svijeta potpuno različiti po svojim svojstvima, naime, prosječna temperatura, mineralizacija, sastav plina, kiselost i tako dalje.
Gejziri su izvori energije na Zemlji, čija je posebnost u tome što u redovitim intervalima izbacuju kipuću vodu. Nakon što se dogodi erupcija, bazen postaje bez vode, na njegovom dnu možete vidjeti kanal koji ide duboko u zemlju. Gejziri se koriste kao izvori energije u regijama poput Kamčatke, Islanda, Novog Zelanda i Sjeverne Amerike, a osamljeni gejziri nalaze se u nekoliko drugih područja.
Izgledi za geotermalne elektrane
Više od stotinu godina nakon prve demonstracije mogućnosti korištenja geotermalne energije, stanice koje rade na to "gorivo" obećavajuće su i nezamjenjive za neke regije. Primjerice, u Rusiji su gotovo sve stanice smještene na Kamčatki. U Sjedinjenim Državama govorimo o Kaliforniji, a u Njemačkoj o nekim alpskim regijama.
Zemlje su vodeće u proizvodnji energije iz geotermalnih izvora.
Pet vodećih u količini energije koju proizvode geotermalne elektrane uključuju SAD, Indoneziju, Filipine, Italiju i Novi Zeland. Lako je uočiti da su to zemlje s potpuno različitim stupnjevima razvoja. Ispada da je geotermalna energija dostupna svima i svi su zainteresirani za nju. Kako tehnološki napreduje, povećava se učinkovitost postrojenja, a smanjuje se opskrba neobnovljivim izvorima energije, geotermalna energija postat će sve zahtjevnija.
Za one koje brine temperatura planeta, treba reći da se na temperaturi središta Zemlje od najmanje 6800 Celzijevih stupnjeva u milijardu godina ohladi za samo 300-500 stupnjeva. Mislim da se oko ovoga ne treba brinuti.
Odakle energija?
Neohlađena magma nalazi se vrlo blizu zemljine površine. Iz njega se oslobađaju plinovi i pare koji se uzdižu i prolaze duž pukotina. Miješajući se s podzemnom vodom, oni uzrokuju njihovo zagrijavanje, a sami se pretvaraju u vruću vodu, u kojoj su otopljene mnoge tvari.Takva se voda ispušta na površinu zemlje u obliku raznih geotermalnih izvora: vrućih izvora, mineralnih izvora, gejzira i tako dalje. Prema znanstvenicima, vruća utroba zemlje su špilje ili odaje povezane prolazima, pukotinama i kanalima. Oni su samo ispunjeni podzemnom vodom, a centri magme nalaze se vrlo blizu njih. Na taj se način toplinska energija zemlje stvara na prirodan način.
Geotermalno grijanje kod kuće
Shema geotermalnog grijanja
Prvo, morate razumjeti principe dobivanja toplinske energije. Oni se temelje na porastu temperature dok ulazite dublje u zemlju. Na prvi pogled porast stupnja zagrijavanja je beznačajan. No, zahvaljujući pojavi novih tehnologija, grijanje kuće pomoću topline zemlje postalo je stvarnost.
Glavni uvjet za organiziranje geotermalnog grijanja je temperatura od najmanje 6 ° C. To je tipično za srednje i duboke slojeve tla i vodenih tijela. Potonji jako ovise o indikatoru vanjske temperature, stoga se izuzetno rijetko koriste. Kako je praktički moguće organizirati grijanje kuće energijom zemlje?
Da biste to učinili, potrebno je napraviti 3 kruga ispunjena tekućinama različitih tehničkih karakteristika:
- Vanjski... U njemu češće cirkulira antifriz. Zagrijavanje na temperaturu ne nižu od 6 ° C događa se zbog energije zemlje;
- Toplinska pumpa... Bez toga je grijanje iz energije zemlje nemoguće. Nosač topline iz vanjskog kruga uz pomoć izmjenjivača topline prenosi svoju energiju na rashladno sredstvo. Njegova temperatura isparavanja manja je od 6 ° C. Nakon toga ulazi u kompresor, gdje se nakon kompresije temperatura povisuje na 70 ° C;
- Unutarnja kontura... Slična se shema koristi za prijenos topline iz komprimiranog rashladnog sredstva u vodu u prevladavajućem sustavu. Dakle, zagrijavanje iz utrobe zemlje odvija se uz minimalne troškove.
Unatoč očitim prednostima, takvi su sustavi rijetki. To je zbog visokih troškova za kupnju opreme i organizacije vanjskog kruga za unos topline.
Najbolje je izračun grijanja od topline zemlje povjeriti profesionalcima. Učinkovitost cijelog sustava ovisit će o ispravnosti izračuna.
Električno polje Zemlje
U prirodi postoji još jedan alternativni izvor energije koji se odlikuje obnovljivošću, ekološkom prihvatljivošću i lakoćom uporabe. Istina, do sada se ovaj izvor samo proučava i ne primjenjuje u praksi. Dakle, potencijalna energija Zemlje skriva se u njenom električnom polju. Na taj se način energija može dobiti proučavanjem osnovnih zakona elektrostatike i karakteristika Zemljinog električnog polja. Zapravo je naš planet s električnog gledišta sferni kondenzator napunjen do 300 000 volti. Njegova unutarnja sfera ima negativan naboj, a vanjska, ionosfera, je pozitivna. Zemljina atmosfera je izolator. Kroz njega postoji stalni protok ionskih i konvektivnih struja, koje dosežu silu od više tisuća ampera. Međutim, razlika potencijala između ploča u ovom slučaju ne smanjuje se.
To sugerira da u prirodi postoji generator čija je uloga stalno nadopunjavanje istjecanja naboja s ploča kondenzatora. Ulogu takvog generatora ima Zemljino magnetsko polje koje se okreće s našim planetom u protoku sunčevog vjetra. Energija Zemljinog magnetskog polja može se dobiti samo spajanjem potrošača energije na ovaj generator. Da biste to učinili, morate izvršiti pouzdanu instalaciju uzemljenja.
Kako je korisno?
Zemlja je simbol materijalnog svijeta. Od svih elemenata, upravo je zemlja čovjeku najbliža. To je sila koja oživljava, središte i potpora svim živim bićima. Ona daje život, hrani, čuva, brine se o ljudima.
Zemljina energija usmjerena je na prehranu svih dijelova tijela na molekularnoj razini. Omogućuje vam da vratite unutarnju ravnotežu, osjetite povezanost sa svojom obitelji i dobijete podršku od nje.To čovjeku daje osnovnu kvalitetu - održivost.
Ima važnu ulogu u održavanju zdravlja, u normalizaciji materijalne, duhovne i spolne sfere života. Uz pomoć zemaljske energije možete razviti osobine kao što su odziv, milosrđe, dobrota, sklad, smirenost.
Nedostatak energije iz zemlje dovodi čovjeka u depresivno i nervozno stanje. Nestaje životna radost, nestaje stabilnosti i stabilnosti. Planovi se urušavaju, počinju problemi u seksualnoj sferi i na području financija.
Energija zemlje posebno je potrebna ženama. Pruža sposobnost doživljavanja radosti zbog osjećaja sebe u tijelu, od pokreta, seksualnih odnosa.
Uzemljenje daje energetsku snagu, omogućuje vam djelovanje na temelju unutarnjih potreba. Zemaljska energija pomaže ženi da riješi materijalne probleme, da ostane mudra, brižna i voljena majka i supruga.
Obnovljivi izvori
Kako stanovništvo našeg planeta neprestano raste, trebamo sve više i više energije za podršku stanovništvu. Energija sadržana u utrobi zemlje može biti vrlo različita. Primjerice, postoje obnovljivi izvori: energija vjetra, sunca i vode. Ekološki su prihvatljivi i zato ih možete koristiti bez straha da ćete naštetiti okolišu.
Toplinska energija i dizalice topline Zemlje niskog stupnja
Izvori energije s niskim potencijalom Zemljine topline su sunčevo zračenje i toplinsko zračenje iz zagrijanih crijeva našeg planeta. Trenutno je uporaba takve energije jedno od najdinamičnijih područja energije koja se temelji na obnovljivim izvorima energije.
Toplina Zemlje može se koristiti u raznim vrstama zgrada i građevina za grijanje, opskrbu toplom vodom, klimatizaciju (hlađenje), kao i za grijanje staza u zimskoj sezoni, sprječavanje poledice, grijanje polja na otvorenim stadionima itd. iskorištavanjem topline Zemlje u sustavima za opskrbu toplinom i klimatizacijski uređaji označeni su kao GHP - "geotermalne dizalice topline" (geotermalne dizalice topline). Klimatske karakteristike zemalja srednje i sjeverne Europe, koje su zajedno sa SAD-om i Kanadom glavne regije za korištenje nisko-potencijalne topline Zemlje, to uglavnom određuju u svrhu grijanja; hlađenje zraka čak i ljeti relativno je rijetko. Stoga, za razliku od SAD-a, dizalice topline u europskim zemljama rade uglavnom u načinu grijanja. U Sjedinjenim Državama češće se koriste u sustavima za grijanje zraka u kombinaciji s ventilacijom, što omogućuje grijanje i hlađenje vanjskog zraka. U europskim zemljama se toplinske pumpe obično koriste u sustavima grijanja tople vode. Budući da se njihova učinkovitost povećava smanjenjem temperaturne razlike između isparivača i kondenzatora, sustavi podnog grijanja često se koriste za grijanje zgrada, u kojima rashladna tekućina cirkulira na relativno niskoj temperaturi (35–40 ° C).
Energija vode
Ova se metoda koristi već stoljećima. Danas je izgrađen ogroman broj brana, rezervoara u kojima se voda koristi za proizvodnju električne energije. Suština ovog mehanizma je jednostavna: pod utjecajem toka rijeke kotači turbina rotiraju, odnosno energija vode pretvara se u električnu.
Danas postoji velik broj hidroelektrana koje energiju protoka vode pretvaraju u električnu. Osobitost ove metode je da se hidroenergetski resursi obnavljaju, odnosno takve strukture imaju malu cijenu. Zbog toga, unatoč činjenici da izgradnja hidroelektrana traje prilično dugo, a sam postupak je vrlo skup, unatoč tome, ove strukture znatno nadmašuju energetski intenzivne industrije.
Snaga vulkana: kako toplina zemlje ljudima osigurava energiju
Svi dobro znamo da je alternativna energija sigurnija za okoliš od tradicionalne energije. Znamo da su njegovi izvori Sunce, vjetar, plima i oseka, biomasa. Međutim, u suvremenom informacijskom svijetu malo se pažnje posvećuje drugom izvoru alternativne energije - vulkanima. Djelomično uspjesi na ovom planu nisu toliko značajni.
No kad bismo naučili koristiti snagu vulkana barem 50 posto, ne bi nam trebao ni plin ni ulje za dobivanje svjetlosti i topline. Činjenica je da vulkani mogu ljudima dati takvu količinu energije koja za tisuće puta premašuje energiju iz svjetskih rezervi plina i nafte.
Odakle energija vulkana?
Do neke se mjere naš planet može usporediti s jajetom: prvo postoji "tvrda ljuska" koja se naziva litosfera, zatim "viskozni protein" - plašt i gusta (vjerojatno) "žumanjak" - jezgra.
Debljina "tvrde ljuske" na kopnu i u oceanu varira: u prvom slučaju doseže 50-70 km, u drugom može biti 5-20 km. Čitava litosfera podijeljena je u blokove koji zajedno nalikuju mozaiku presječenom rasjedima i pukotinama - znanstvenici takve blokove nazivaju litosferskim pločama.
Foto: geographyofrussia.com/ Unutarnja struktura Zemlje
Što se tiče plašta, vrlo je vruć, temperatura mu varira od nekoliko stotina do nekoliko tisuća stupnjeva: što je bliže jezgri, to je temperatura viša i, shodno tome, što je bliže litosferi, to je niža. Razlika temperatura razlog je zbog kojeg se tvari u plaštu miješaju: hladnije mase se spuštaju, a vruće podižu. Iako se plašt zagrijava na visoke temperature, nije tekući, već je, kao što smo gore rekli, viskozan zbog jakog pritiska unutar Zemlje.
Blokovi naše "tvrde ljuske" leže na plaštu, lagano tonući u njega pod težinom svoje težine. Kad se zagrijana plaštna masa podigne na površinu, počinje se kretati ispod litosferskih ploča "mozaika", prisiljavajući ih da ih nehotice slijede.
Ako se istodobno dio jedne ploče pritisne odozgo drugim litosferskim blokom, tada taj dio postupno tone sve dublje u plašt i topi se, uslijed čega tekućina magma
- rastaljene stijene s vodenom parom i plinom.
Budući da je magma lakša od okolnih stijena, počinje se polako dizati prema gore i nakupljati u komorama magme duž linija sudara ploča. Njegova temperatura u ovom trenutku je približno 900-1200 ° C.
Foto: shilchik.livejournal.com/ Kad magma dosegne površinu, ohladi se, gubi plinove i postaje lava
Ponašanje usijane magme u takvim komorama donekle se može usporediti s tijestom od kvasca: magma povećava volumen, zauzima sav slobodan prostor i diže se iz dubine uz pukotine, pokušavajući se osloboditi (ako je magma bogata aluminijom i silicijem , može se skrutnuti točno u kori i oblikovati duboke magmatske stijene). Kako tijesto podiže poklopac posude i istječe preko ruba, tako se magma diže, a zatim probija kroz zemljinu koru na najslabijim mjestima i izbija na površinu. Tako se odvijaju erupcije.
Kada se stijena otopi duboko pod zemljom, tijekom kemijskih reakcija i radioaktivnog raspada elemenata, oslobađa se toplina koja se poput magme podiže na tlo i gasi. Gustoća toplinskog toka smanjuje se kako se približava površini.
Toplina iz utrobe zemlje zanimljiva je mnogim istraživačima, jer je uz njezinu pomoć ljudima moguće pružiti energiju za ogromno vrijeme. Ova vrsta energije u znanosti se naziva geotermalna.
Kako čovjek pokušava ukrotiti energiju vulkana
Toplinski tok koji doseže površinu u većini područja planeta je malen: njegova snaga iznosi približno 0,06 vata po četvornom metru, ili nešto oko 355 Wh / m2 godišnje. Znanstvenici to pripisuju posebnoj geološkoj strukturi i, vjerojatno, niskoj toplinskoj vodljivosti stijena na velikom dijelu Zemlje. Ali ako ti toplotni tokovi prolaze kroz pukotine i rasjede, kao i postojeći vulkani u zonama povećane vulkanske i seizmičke aktivnosti planeta, oni su u pravilu stotine puta snažniji nego inače, budući da ima manje gustu "ljusku" "susreće se na njihovom putu, pa, prema tome, termalni sprej nije toliko jak. I same erupcije i vruće podzemne vode dovode na površinu tokove topline, ponekad se to događa u obliku pare (vode leže na dubinama do kojih možemo doći, gdje ih zagrijava magma, obično do stanja pare).
Takva aktivna područja privlače pažnju geologa iz cijelog svijeta, a upravo su ovdje, u blizini vulkana, izgrađene posebne geotermalne stanice koje ukroćuju podzemnu toplinu i iz nje proizvode električnu energiju i grijanje kuća.
Foto: elementy.ru/ Načelo rada geotermalne elektrane na suhu paru
Kao što smo ranije rekli, što je bliže jezgri planeta, temperatura postaje veća, što znači da se snaga protoka topline povećava. Primjerice, u komori za magmu, koja se nalazi na dubini od nešto više od 5 kilometara ispod vulkana Avachinsky na Kamčatki, nakupilo se približno 7 x 10 (do 14. snage) kcal / km3 topline, što bi osiguralo energiju za stotine tisuća domova.
Stoga, kada grade geotermalna postrojenja, inženjeri pokušavaju bušiti bunare što je moguće dublje, to vam omogućuje da dođete do viših temperatura i dobijete snažnije protoke topline u obliku suhe i mokre pare ili vruće vode, koja zatim u "gotovom" oblika idu u isparivače ili turbine, a zatim u generatore.
Tijekom bušenja temperatura raste sa svakim kilometrom u prosjeku za 20-30 ° C, a, ovisno o geološkoj strukturi, u različitim regijama Zemlje, brzina porasta temperature može se razlikovati.
Zanimljivo je da je topla voda s temperaturom od 20-30 do 100 ° C pogodna za grijanje prostora, a od 150 ° C za proizvodnju električne energije.
Trenutno su najdublje geotermalne bušotine koje su ljudi mogli izbušiti dugačke samo 2-4 km. Zahvaljujući njima i geotermalnim elektranama, na primjer, u Rusiji i Sjedinjenim Državama, 2010. godine bilo je moguće dobiti instaliranu snagu od nešto više od 80 MW, odnosno 3086 MW. Zanimljivo je da konvencionalna nuklearna elektrana proizvodi prosječno 1000-2000 MW godišnje.
Trenutno se razmatraju projekti koji omogućavaju izrezivanje rupa dubokih do 5 kilometara izravno u vulkanima i vađenje energije iz magme (imajte na umu da temperatura na takvoj dubini u komorama magme može doseći 900-1200 ° C). Eksperimenti pokazuju da danas postoje građevinski proizvodi koji se mogu uspješno koristiti u komorama s magmom, posebice Inconel 718 i 310 toplinski otporne legure (mogu se koristiti do 980 ° C).
Foto: gazeta.ru/ Bušenje geotermalne bušotine na Islandu
2000. godine na Islandu je pokrenut projekt dubokog bušenja Islanda. Devet godina kasnije, dok su bušili prvu bušotinu, stručnjaci su uspjeli doći do komore magme na dubini od 2 kilometra i stvoriti najtopliji geotermalni tok na 450 ° C.
Island je 2020. godine počeo bušiti drugu bušotinu na dubini od 5 kilometara koristeći bušaću platformu Tor (nazvanu po skandinavskom bogu groma i oluje). Radovi su nastavljeni na poluotoku Reykjanes i završeni godinu dana kasnije. Ovom su instalacijom Islanđani uspjeli prodrijeti 4659 metara dolje u duboke slojeve vode u dodiru s magmom i primiti protok od 427 ° C.
Na takvoj dubini voda je u nadkritičnom stanju (odnosno ne ponaša se poput tekućine ili plina), može pohraniti ogromnu količinu topline i proizvesti nekoliko puta više energije od suhe i mokre pare ili podzemne tople vode .
Prema nekim znanstvenicima, ova je bušotina sposobna isporučiti do 50 MW snage, odnosno 10 puta veću snagu od konvencionalne geotermalne bušotine, i opskrbiti 50 tisuća domova energijom više.
Geotermalni projekti u Rusiji i SAD-u
Island nije jedina zemlja na svijetu koja koristi vulkansku energiju. Geotermalni izvori razvijaju se u Italiji, Japanu, Meksiku, Rusiji, SAD-u, Havajima, afričkim zemljama, odnosno na onim mjestima gdje postoji vulkanska i seizmička aktivnost.
U Rusiji postoji 5 geotermalnih elektrana koje se uglavnom nalaze na Kamčatki. Najmoćnija od njih je Mutnovskaja. 2020. godine njegova instalirana snaga bila je 50 MW.
Međutim, to je samo mali dio; Rusija praktički ne koristi svoj potencijal na ovom području. Prema istraživanjima znanstvenika, naša zemlja ima 10 puta više geotermalnih resursa od rezervi nafte i plina. Samo na štetu jednog geotermalnog oblika energije Rusija je mogla u potpunosti zadovoljiti svoj „energetski apetit“. Ali iz ekonomskih i tehničkih razloga to se ne može učiniti. Danas je udio geotermalne energije u ukupnom energetskom sektoru zemlje zanemariv.
U Sjedinjenim Državama stvari stoje puno bolje. Tamo se razvija geotermalna energija. Primjerice, 116 kilometara od San Francisca, na granici kalifornijskih okruga Lake i Sonoma, samo je jedna skupina geotermalnih elektrana (ukupno ih ima 22) sposobna primiti instaliranu snagu do 1.520 MW godišnje.
Američke su tvrtke svjetski lideri u industriji geotermalne energije, iako je ovaj sektor tek nedavno počeo nastajati u Sjedinjenim Državama. Prema američkom Ministarstvu trgovine, izvoz geotermalne energije iz ove zemlje veći je od uvoza (ista je situacija s tehnologijama za ovu vrstu energije).
Problemi s vađenjem energije iz utrobe Zemlje
Geotermalna energija spada u ekološki prihvatljive izvore, a posebne elektrane za njezinu proizvodnju ne zahtijevaju ogromne površine (u prosjeku jedna stanica zauzima 400 četvornih metara po 1 GW proizvedene energije).
Međutim, još uvijek ima nekih ekoloških nedostataka. Konkretno, stvaranje čvrstog otpada, određeno kemijsko onečišćenje vode i tla, kao i toplinsko onečišćenje atmosfere.
Glavni izvor kemijskog onečišćenja su vruće podvodne vode, koje nerijetko sadrže veliku količinu otrovnih spojeva, što zauzvrat stvara problem za odlaganje otpadnih voda.
Ili, na primjer, bušenje bušotina. Tijekom ovog postupka nastaje ista opasnost kao i kod bušenja konvencionalne bušotine: tlo i vegetacijski pokrov se uništavaju.
Foto: wikipedia.org/ Plinski pramen iz vulkana Augustine 2006. godine, smješten na istoimenom otoku u blizini Aljaske
Također, para uključena u rad geotermalnih elektrana može sadržavati amonijak, ugljični dioksid i druge tvari, a kada se pusti u atmosferu, postaje izvor zagađenja.
Istina, ove su emisije puno manje nego u termoelektranama. Ako usporedimo s emisijom ugljičnog dioksida, tada po kWh proizvedene električne energije one iznose 380 g na geotermalnoj postaji naspram 1042 za ugljen i 453 g za plin.
Problem otpadne vode već je dobio jednostavno rješenje. Uz slanu slanost nakon hlađenja, voda se pumpa natrag u vodonosni sloj kroz injekcijski bunar bez štete po prirodu, što se trenutno koristi.
Geotermalna energija u budućnosti u Rusiji
Vulkani su nam ogroman izvor energije pod nosom, što je dovoljno za sve zainteresirane.Da bismo ovladali toplinom Zemljine unutrašnjosti, moramo naučiti kako bušiti duboke bušotine i bez problema prenositi podzemnu toplinu na površinu. To će biti teško učiniti bez ulaganja, uzajamne pomoći država i uvođenja inovativnih ideja.
Priroda nam daje ogromne rezerve podzemne topline - alternativni izvor energije koji se može koristiti u korist čovjeka, a ne na štetu planete, a mi, nažalost, taj dar zanemarujemo iz dva jednostavna razloga: pohlepa i nespremnost za uzimanje odgovornost za ono što radimo s okolišem.
Pronašli ste grešku? Odaberite dio teksta i pritisnite Ctrl + Enter.
+3
0
Sunčeva energija: moderna i buduća
Solarna energija dobiva se pomoću solarnih panela, ali moderna tehnologija omogućuje vam korištenje novih metoda za to. Najveća svjetska solarna elektrana sustav je izgrađen u kalifornijskoj pustinji. U potpunosti napaja 2.000 kuća. Dizajn djeluje na sljedeći način: sunčeve se zrake reflektiraju od zrcala koja se vodom šalju u središnji kotao. Vri i pretvara se u paru koja pokreće turbinu. Ona je pak spojena na električni generator. Vjetar se također može koristiti kao energija koju nam daje Zemlja. Vjetar puše u jedra, okreće mlinove. A sada se može koristiti za stvaranje uređaja koji će generirati električnu energiju. Zakretanjem lopatica vjetrenjače pokreće osovinu turbine koja je, pak, spojena na električni generator.
Prijave
Iskorištavanje geotermalne energije datira iz 19. stoljeća. Prvo je bilo iskustvo Talijana koji žive u provinciji Toskana, koji su za grijanje koristili toplu vodu iz izvora. Uz njezinu pomoć radile su nove bušaće bušotine.
Toskanska je voda bogata borom, a kada se ispari i pretvori u bornu kiselinu, kotlovi su radili na toplini vlastitih voda. Početkom 20. stoljeća (1904.) Toskani su prošli dalje i pokrenuli termoelektranu. Primjer Talijana postao je važno iskustvo za SAD, Japan, Island.
Poljoprivreda i hortikultura
Geotermalna energija koristi se u poljoprivredi, zdravstvu i kućanstvima u 80 zemalja svijeta.
Prvo što je termalna voda koristila i koristi se je grijanje staklenika i staklenika, što omogućuje berbu povrća, voća i cvijeća čak i zimi. Topla voda dobro je došla i za zalijevanje.
Uzgoj usjeva na hidroponi smatra se perspektivnim smjerom za poljoprivredne proizvođače. Neka uzgajališta ribe koriste grijanu vodu u umjetnim rezervoarima.
Savjetujemo vam da pročitate: Koji je najbolji način zbrinjavanja božićnog drvca?
Te su tehnologije uobičajene u Izraelu, Keniji, Grčkoj, Meksiku.
Industrija i stambene i komunalne usluge
Prije više od jednog stoljeća vruća termalna para već je bila osnova za proizvodnju električne energije. Od tada služi industriji i komunalnim uslugama.
Na Islandu se 80% stanova grije termalnom vodom.
Razvijene su tri sheme proizvodnje električne energije:
- Ravna linija pomoću vodene pare. Najjednostavnije: koristi se tamo gdje postoji izravan pristup geotermalnim parama.
- Indirektno, ne koristi se para, već voda. Dovodi se u isparivač, tehničkom metodom pretvara u paru i šalje u turbinski generator.
Voda zahtijeva dodatno pročišćavanje, jer sadrži agresivne spojeve koji mogu uništiti radne mehanizme. Otpad, ali još ne ohlađena para pogodan je za potrebe grijanja.
- Mješoviti (binarni). Voda zamjenjuje gorivo, koje zagrijava drugu tekućinu s većim prijenosom topline. Pogoni turbinu.
Binarni sustav zapošljava turbinu koja se aktivira energijom zagrijane vode.
Hidrotermalnu energiju koriste SAD, Rusija, Japan, Novi Zeland, Turska i druge zemlje.
Geotermalni sustavi grijanja za kuću
Nosač topline zagrijan na +50 - 600C pogodan je za grijanje kućišta, geotermalna energija udovoljava tom zahtjevu. Gradovi s populacijom od nekoliko desetaka tisuća ljudi mogu se zagrijati toplinom unutrašnjosti zemlje. Kao primjer: grijanje grada Labinska, Krasnodarski teritorij, radi na prirodno zemaljsko gorivo.
Dijagram geotermalnog sustava za grijanje kuće
Ne treba trošiti vrijeme i energiju na grijanje vode i izgradnju kotlovnice. Rashladna tekućina uzima se izravno iz izvora gejzira. Ista voda pogodna je i za opskrbu toplom vodom. U prvom i drugom slučaju podvrgava se potrebnom prethodnom tehničkom i kemijskom čišćenju.
Dobivena energija košta dva do tri puta jeftinije. Pojavile su se instalacije za privatne kuće. Oni su skuplji od tradicionalnih kotlova na gorivo, ali u procesu rada opravdavaju troškove.
Prednosti i nedostaci korištenja geotermalne energije za grijanje kuće.
Unutarnja energija Zemlje
Pojavio se kao rezultat nekoliko procesa, od kojih su glavni prirast i radioaktivnost. Prema znanstvenicima, formiranje Zemlje i njene mase odvijalo se tijekom nekoliko milijuna godina, a to se dogodilo zbog stvaranja planetezimala. Zalijepili su se, odnosno, masa Zemlje je postajala sve više i više. Nakon što je naš planet počeo imati modernu masu, ali i dalje bio bez atmosfere, na njega su nesmetano padala meteorska i asteroidna tijela. Taj se proces naziva priraštaj i on je doveo do oslobađanja značajne gravitacijske energije. I što su veća tijela padala na planet, veća je količina oslobođene energije sadržane u utrobi Zemlje.
Ova gravitacijska diferencijacija dovela je do činjenice da su se tvari počele raslojavati: teške se tvari jednostavno utopile, a lagane i hlapljive isplivale. Diferencijacija je također utjecala na dodatno oslobađanje gravitacijske energije.
Atomska energija
Korištenje energije zemlje može se dogoditi na različite načine. Primjerice, izgradnjom nuklearnih elektrana, kada se toplinska energija oslobađa uslijed raspada najmanjih čestica materije atoma. Glavno gorivo je uran koji se nalazi u zemljinoj kori. Mnogi vjeruju da je upravo ovaj način dobivanja energije najperspektivniji, ali njegova primjena opterećena je nizom problema. Prvo, uran emitira zračenje koje ubija sve žive organizme. Osim toga, ako ova tvar uđe u tlo ili atmosferu, tada će nastati prava katastrofa koju je stvorio čovjek. Još uvijek doživljavamo tužne posljedice nesreće u nuklearnoj elektrani Černobil. Opasnost leži u činjenici da radioaktivni otpad može ugroziti sva živa bića vrlo, vrlo dugo, čitava tisućljeća.
Kemijska energija
Kroz
Kemijska energija pohranjena je u vezama između atoma.
Kemijska energija je oblik potencijalna energija koja je pohranjena u vezama između atoma kao rezultat sila privlačenja između njih.
Tijekom kemijske reakcije jedan ili više spojeva koji se nazivaju reagensi pretvaraju se u druge spojeve koji se nazivaju produkti. Te su transformacije posljedica prekida ili stvaranja kemijskih veza koje uzrokuju promjene u kemijskoj energiji.
Energija se oslobađa pri prekidu veza tijekom kemijskih reakcija. To je ono što je poznato egzotermna reakcija... Na primjer, automobili koriste kemijsku energiju benzina za stvaranje toplinske energije koja se koristi za pogon automobila. Isto tako, hrana pohranjuje kemijsku energiju koju koristimo od živih bića kako bismo funkcionirali.
Kad se naprave veze, potrebna je energija; to endotermna reakcija... Fotosinteza je endotermna reakcija čija energija dolazi od sunca.
Novo vrijeme - nove ideje
Naravno, ljudi se tu ne zaustavljaju i svake se godine sve više pokušava pronaći nove načine za dobivanje energije. Ako se energija topline zemlje dobije jednostavno, tada neke metode nisu tako jednostavne. Primjerice, kao izvor energije sasvim je moguće koristiti biološki plin koji se dobiva iz trulećeg otpada. Može se koristiti za grijanje kuća i grijanje vode.
Sve se češće grade elektrane s plimom i osekom, kada se preko usta akumulacija postavljaju brane i turbine koje pokreću oseke, odnosno struje.
Svemirske solarne stanice.
Svaki sat zemlja prima toliko sunčeve energije, više nego što je koristi zemljani u cijeloj godini. Jedan od načina iskorištavanja ove energije je izgradnja divovskih solarnih farmi koje će sakupljati dio sunčevog zračenja visokog intenziteta.
Ogromna zrcala reflektirat će sunčeve zrake na manje kolektore. Tada će se ta energija prenijeti na zemlju pomoću mikrovalnih ili laserskih zraka.
Jedan od razloga zašto je ovaj projekt u fazi ideje je njegova ogromna cijena. Ipak, to bi moglo postati stvarnost ne tako davno zbog razvoja gel tehnologija i smanjenja troškova prijevoza tereta u svemir.
Gori smeće, dobivamo energiju
Druga metoda koja se već koristi u Japanu je stvaranje spalionica. Danas se grade u Engleskoj, Italiji, Danskoj, Njemačkoj, Francuskoj, Nizozemskoj i Sjedinjenim Državama, ali samo su se u Japanu ta poduzeća počela koristiti ne samo za namjeravanu namjenu, već i za proizvodnju električne energije. Lokalne tvornice sagorijevaju 2/3 sveg otpada, dok su tvornice opremljene parnim turbinama. Sukladno tome, opskrbljuju okolnom površinom toplinu i električnu energiju. Istodobno, u smislu troškova mnogo je isplativije graditi takvo poduzeće nego graditi SPTE.
Izgled primjene Zemljine topline tamo gdje su vulkani koncentrirani izgleda primamljivije. U ovom slučaju nije potrebno previše duboko bušiti Zemlju, jer će već na dubini od 300-500 metara temperatura biti najmanje dvostruko vrelište vode.
Postoji i takav način proizvodnje električne energije kao što je energija vodika. Vodik - najjednostavniji i najlakši kemijski element - može se smatrati idealnim gorivom, jer se nalazi tamo gdje ima vode. Ako sagorite vodik, možete dobiti vodu koja se raspada na kisik i vodik. Vodikov plamen sam je bezopasan, odnosno neće biti štete za okoliš. Posebnost ovog elementa je što ima visoku toplinsku vrijednost.
Zemlje koje koriste toplinu planeta
Neupitni lider u korištenju geo-resursa su Sjedinjene Države - 2012. godine proizvodnja energije u ovoj zemlji dosegla je 16,792 milijuna megavat-sati. Iste godine ukupni kapacitet svih geotermalnih postrojenja u Sjedinjenim Državama dosegao je 3386 MW.
Geotermalne elektrane u Sjedinjenim Državama nalaze se u državama Kalifornija, Nevada, Utah, Havaji, Oregon, Idaho, Novi Meksiko, Aljaska i Wyoming. Najveća grupa tvornica naziva se "Gejziri" i nalazi se u blizini San Francisca.
Osim Sjedinjenih Država, u prvih deset čelnika (od 2013. godine) su i Filipini, Indonezija, Italija, Novi Zeland, Meksiko, Island, Japan, Kenija i Turska. Istodobno, na Islandu geotermalni izvori energije osiguravaju 30% ukupne potražnje zemlje, na Filipinima - 27%, a u Sjedinjenim Državama - manje od 1%.
Što je u budućnosti?
Naravno, energija Zemljinog magnetskog polja ili ona koja se dobiva u nuklearnim elektranama ne može u potpunosti zadovoljiti sve potrebe čovječanstva koje rastu svake godine.Međutim, stručnjaci kažu da nema razloga za zabrinutost jer su resursi goriva na planeti još uvijek dovoljni. Štoviše, koristi se sve više novih izvora, ekološki prihvatljivih i obnovljivih.
Problem zagađenja okoliša ostaje i dalje katastrofalno raste. Količina štetnih emisija prelazi mjeru, odnosno zrak koji udišemo je štetan, voda ima opasne nečistoće i tlo se postupno troši. Zbog toga je toliko važno pravovremeno proučiti takav fenomen kao što je energija u utrobi Zemlje kako bi se tražili načini za smanjenje potražnje za fosilnim gorivima i aktivnije korištenje nekonvencionalnih izvora energije.
Kako doći do geotermalne energije i gdje se ona koristi
Najprirodniji način korištenja geotermalne energije je korištenje za grijanje. Načelo rada i opreme takve toplinske stanice ostaje praktički nepromijenjeno, razlika leži u nedostatku ili smanjenoj snazi kotla za grijanje vode i potrebi kemijskog pročišćavanja termalne vode, koja često sadrži aktivne nečistoće, prije nego što se usmjeri u cijevi za grijanje. Dakle, u našoj zemlji na Krasnodarskom teritoriju postoji cijelo selo (Mostovskoy), grijano isključivo geotermalnim izvorima.
Pri dovoljno visokoj temperaturi termalne vode može se koristiti za proizvodnju električne energije po principu termoelektrana. U najjednostavnijem slučaju, para koja se stvara izravno iz izvora topline dovodi se u turbinu. Ako je temperatura termalne vode preniska za intenzivno stvaranje pare koja rotira turbinu, ona se dodatno zagrijava.
Ako je temperatura termalne vode nedovoljna za intenzivno isparavanje, također se može primijeniti takozvani binarni princip: vruća termalna voda koristi se za zagrijavanje i isparavanje druge tekućine s niskim vrelištem, poput freona, koji tvori radnu paru koja okreće turbinu. Ovaj je princip utjelovljen u Rusiji u eksperimentalnoj instalaciji, koja je dio geotermalnog kompleksa na Kamčatki.
