Bagaimana Bumi dapat berfungsi sebagai sumber tenaga yang tidak habis-habisnya

Tenaga geoterma

Sudah dari namanya jelas bahawa ia mewakili kehangatan dalaman bumi. Di bawah kerak bumi terdapat lapisan magma, yang merupakan cairan silikat cair yang berapi-api. Menurut data penyelidikan, potensi tenaga panas ini jauh lebih tinggi daripada tenaga simpanan gas asli dunia, dan juga minyak. Magma - lava datang ke permukaan. Lebih-lebih lagi, aktiviti yang paling besar diperhatikan pada lapisan-lapisan bumi di mana batas-batas plat tektonik berada, serta di mana kerak bumi dicirikan oleh ketipisan. Tenaga geoterma bumi diperoleh dengan cara berikut: lava dan sumber air planet bersentuhan, akibatnya air mula panas secara mendadak. Ini membawa kepada letusan geyser, pembentukan tasik panas yang disebut dan arus bawah air. Yaitu, tepat untuk fenomena semula jadi, sifatnya yang aktif digunakan sebagai sumber tenaga yang tidak habis-habisnya.

Kecekapan loji janakuasa panas bumi

Sebenarnya, seseorang tidak boleh mengatakan bahawa loji kuasa panas bumi sangat cekap, kerana kecekapannya hanya 7-10 peratus. Ini sangat kecil jika dibandingkan dengan kemudahan di mana tenaga diekstraksi dari pembakaran bahan bakar. Itulah sebabnya anda tidak boleh menggali lubang, meletakkan paip di dalamnya dan berehat. Sistem ini mesti sangat efisien dan menggunakan beberapa kitaran untuk produktiviti yang lebih tinggi, jika tidak, tenaga yang diterima tidak akan mencukupi untuk mengoperasikan pam yang digunakan untuk menghantar cecair ke permukaan.

Kunci kejayaan stesen janakuasa panas bumi, berbanding angin dan solar, adalah ketekalannya. Mereka dapat bekerja 24/7 pada intensiti yang sama, menggunakan lebih sedikit tenaga untuk bekerja daripada yang mereka hasilkan pada output. Tambahan tambahan adalah kemungkinan memperoleh haba yang digunakan untuk memanaskan rumah dan objek di kawasan terdekat. Dan untuk semua ini, anda tidak perlu membakar bahan bakar yang mahal.

Mata air panas bumi buatan

Tenaga yang terkandung dalam usus bumi mesti digunakan dengan bijak. Sebagai contoh, terdapat idea untuk membuat dandang bawah tanah. Untuk melakukan ini, anda perlu menggerudi dua telaga dengan kedalaman yang mencukupi, yang akan disambungkan di bahagian bawah. Artinya, ternyata di hampir semua sudut tanah adalah mungkin untuk mendapatkan tenaga panas bumi secara industri: air sejuk akan dipompa ke dalam takungan melalui satu sumur, dan air panas atau wap akan diekstrak melalui yang kedua. Sumber haba buatan akan bermanfaat dan rasional sekiranya haba yang dihasilkan memberikan lebih banyak tenaga. Stim boleh diarahkan ke generator turbin, yang akan menghasilkan elektrik.

Sudah tentu, haba yang dipilih hanyalah sebahagian kecil daripada jumlah yang ada dalam jumlah simpanan. Tetapi harus diingat bahawa panas yang dalam akan terus bertambah kerana proses peluruhan radioaktif, pemampatan batu, stratifikasi usus. Menurut para pakar, kerak bumi mengumpulkan haba, yang jumlahnya 5000 kali lebih besar daripada nilai kalori dari semua sumber fosil bumi secara keseluruhan. Ternyata masa operasi stesen geotermal buatan buatan seperti itu tidak terhad.

Pengagihan tenaga geoterma global

Ketebalan kerak bumi, ketergantungan suhu lapisan dalamannya pada kedalaman dan, oleh itu, ketersediaan tenaga panas bumi di kawasan yang berlainan di planet ini sangat berbeza.

Di atas sempadan lempeng litosfera, di kawasan pergunungan dan di pesisir lautan, sumber tenaga panas bumi jauh lebih mudah dicapai. Dalam literatur terdapat banyak peta, gambar rajah dan angka yang menggambarkan ketidaksamaan ini.

Petunjuk berangka dari ketersediaan tenaga panas bumi boleh menjadi kecerunan kenaikan suhu persekitaran bergantung pada kedalaman. Menurut petunjuk ini, kawasan Bumi dapat dibahagikan kepada beberapa kategori:

1. Geoterma, terletak berhampiran sempadan plat benua. Kecerunan suhu melebihi 80 ° C / km. Contohnya adalah komun Larderello yang terletak di wilayah Pisa di Itali, di mana loji kuasa panas bumi pertama di dunia dibina, kawasan dengan geyser panas di Iceland, Kamchatka, Lembah Geysers di Taman Negara Yellowstone Amerika.
2. Separa termal dengan kecerunan suhu 40-80 ° C / km. Beberapa bahagian di Perancis boleh menjadi contoh. Biasa, dengan kecerunan suhu kurang dari 40 ° C / km - sebahagian besar permukaan Bumi.

Pembahagian kawasan dengan berlakunya lapisan kerak bersuhu tinggi di permukaan Bumi sebahagian besarnya menentukan kepekatan di kawasan tertentu perusahaan perindustrian menggunakan haba semula jadi. Oleh itu, selain dari Iceland dan Jepun yang telah diindustrikan, sebahagian besar perusahaan tersebut terletak di Filipina.

Di Rusia, selain pantai Timur Jauh Sakhalin dan Kepulauan Kuril, daerah dengan aktiviti panas bumi yang lebih tinggi hampir dapat dikenal pasti dengan wilayah pergunungan di sepanjang perbatasan selatan negara ini, di Kaukasus dan Siberia Timur.

Ciri-ciri sumber

Sumber yang memberikan tenaga panas bumi hampir mustahil untuk digunakan sepenuhnya. Mereka wujud di lebih dari 60 negara di dunia, dengan sebahagian besar gunung berapi darat di Lingkaran Api Gunung Berapi Pasifik. Tetapi dalam praktiknya, ternyata sumber geoterma di kawasan yang berlainan di dunia sama sekali berbeza dari segi sifatnya, iaitu suhu rata-rata, mineralisasi, komposisi gas, keasidan, dan sebagainya.

Geyser adalah sumber tenaga di Bumi, keunikannya ialah mereka memuntahkan air mendidih secara berkala. Setelah letusan berlaku, kolam menjadi bebas dari air, di bahagian bawahnya Anda dapat melihat saluran yang masuk jauh ke dalam tanah. Geyser digunakan sebagai sumber tenaga di wilayah seperti Kamchatka, Iceland, New Zealand dan Amerika Utara, dan geyser bersendirian terdapat di beberapa kawasan lain.

Prospek untuk loji kuasa panas bumi

Lebih dari seratus tahun setelah demonstrasi pertama kemungkinan menggunakan tenaga panas bumi, stesen yang beroperasi dengan "bahan bakar" ini menjanjikan dan tidak dapat diganti untuk beberapa wilayah. Di Rusia, misalnya, hampir semua stesen terletak di Kamchatka. Di Amerika Syarikat, kita bercakap mengenai California, dan di Jerman, mengenai beberapa wilayah Alpine.

Negara adalah peneraju pengeluaran tenaga dari sumber panas bumi.

Lima pemimpin dari segi jumlah tenaga yang dihasilkan oleh loji tenaga panas bumi termasuk AS, Indonesia, Filipina, Itali dan New Zealand. Sangat mudah untuk melihat bahawa ini adalah negara-negara dengan tahap pembangunan yang sama sekali berbeza. Ternyata tenaga geoterma tersedia untuk semua orang dan semua orang berminat dengannya. Seiring kemajuan teknologi, kecekapan loji meningkat dan bekalan sumber tenaga tidak boleh diperbaharui berkurang, tenaga panas bumi akan semakin banyak permintaan.

Bagi mereka yang bimbang tentang suhu planet, harus dikatakan bahawa pada suhu pusat Bumi sekurang-kurangnya 6800 darjah Celsius, ia akan menyejuk hanya 300-500 darjah dalam satu miliar tahun. Saya rasa tidak perlu risau tentang perkara ini.

Dari mana datangnya tenaga?

Magma tidak sejuk terletak sangat dekat dengan permukaan bumi. Gas dan wap dilepaskan dari dalamnya, yang naik dan melewati celah-celah. Mencampurkan dengan air bawah tanah, menyebabkan pemanasan mereka, mereka sendiri berubah menjadi air panas, di mana banyak bahan terlarut.Air sedemikian dilepaskan ke permukaan bumi dalam bentuk pelbagai mata air panas bumi: mata air panas, mata air mineral, geyser, dan sebagainya. Menurut para saintis, usus panas bumi adalah gua atau ruang yang dihubungkan oleh saluran, celah dan saluran. Mereka hanya dipenuhi dengan air bawah tanah, dan pusat magma terletak sangat dekat dengan mereka. Dengan cara ini, tenaga haba bumi terbentuk dengan cara semula jadi.

Pemanasan panas bumi di rumah

Skema pemanasan panas bumi

Pertama, anda perlu memahami prinsip memperoleh tenaga terma. Mereka didasarkan pada kenaikan suhu ketika anda pergi lebih jauh ke dalam tanah. Pada pandangan pertama, peningkatan tahap pemanasan tidak signifikan. Tetapi berkat munculnya teknologi baru, pemanasan rumah menggunakan panas bumi telah menjadi kenyataan.

Keadaan utama untuk mengatur pemanasan panas bumi adalah suhu sekurang-kurangnya 6 ° C. Ini khas untuk lapisan tanah dan badan air di tengah dan dalam. Yang terakhir sangat bergantung pada penunjuk suhu luaran, oleh itu ia sangat jarang digunakan. Bagaimanakah secara praktikal dapat mengatur pemanasan rumah dengan tenaga bumi?

Untuk melakukan ini, perlu membuat 3 litar yang diisi dengan cecair dengan ciri teknikal yang berbeza:

• Luar... Lebih kerap antibeku beredar di dalamnya. Pemanasannya ke suhu tidak lebih rendah daripada 6 ° С berlaku kerana tenaga bumi;
• Pam haba... Tanpa itu, pemanasan dari tenaga bumi adalah mustahil. Pembawa haba dari litar luaran dengan bantuan penukar haba memindahkan tenaganya ke penyejuk. Suhu penyejatannya kurang dari 6 ° C. Selepas itu, ia memasuki pemampat, di mana, setelah mampatan, suhu meningkat hingga 70 ° C;
• Kontur dalaman... Skema serupa digunakan untuk memindahkan haba dari bahan pendingin termampat ke air dalam sistem mengatasi. Oleh itu, pemanasan dari usus bumi berlaku dengan kos minimum.

Walaupun terdapat kelebihan yang jelas, sistem seperti ini jarang berlaku. Ini disebabkan oleh kos yang tinggi untuk pembelian peralatan dan pengorganisasian litar luaran untuk pengambilan haba.

Yang terbaik adalah mempercayakan pengiraan pemanasan dari panas bumi kepada profesional. Kecekapan keseluruhan sistem akan bergantung pada ketepatan pengiraan.

Medan elektrik Bumi

Terdapat sumber tenaga alternatif lain di alam, yang dibezakan dengan kebaharuan, keramahan alam sekitar, dan kemudahan penggunaan. Benar, sehingga kini sumber ini hanya dikaji dan tidak diterapkan dalam praktik. Jadi, potensi tenaga Bumi tersembunyi di medan elektriknya. Tenaga dapat diperoleh dengan cara ini dengan mengkaji undang-undang asas elektrostatik dan ciri-ciri medan elektrik Bumi. Sebenarnya, planet kita dari sudut elektrik adalah kapasitor sfera yang dikenakan hingga 300,000 volt. Lingkaran dalamnya mempunyai muatan negatif, dan bahagian luarnya, ionosfera, positif. Atmosfera Bumi adalah penebat. Melaluinya terdapat aliran arus ion dan konvektif yang berterusan, yang mencapai kekuatan ribuan ampere. Walau bagaimanapun, perbezaan potensi antara plat tidak berkurang dalam kes ini.

Ini menunjukkan bahawa ada penjana di alam, yang peranannya adalah untuk sentiasa mengisi kebocoran cas dari plat kapasitor. Peranan penjana sedemikian dimainkan oleh medan magnet Bumi, yang berputar dengan planet kita dalam aliran angin suria. Tenaga medan magnet Bumi dapat diperoleh hanya dengan menghubungkan pengguna tenaga ke penjana ini. Untuk melakukan ini, anda perlu melakukan pemasangan pembumian yang boleh dipercayai.

Bagaimana ia berguna?

Bumi adalah simbol dunia material. Dari semua unsur, bumi yang paling dekat dengan manusia. Ini adalah kekuatan, pusat dan sokongan untuk semua makhluk hidup. Dia menghidupkan, memberi makan, menjaga, menjaga orang.

Tenaga bumi diarahkan untuk menyuburkan semua bahagian tubuh pada tahap molekul. Ini membolehkan anda mengembalikan keseimbangan dalaman, merasakan hubungan dengan keluarga anda dan mendapat sokongan darinya.Ini memberi seseorang kualiti asas - kesinambungan.

Ini memainkan peranan penting dalam menjaga kesehatan, dalam normalisasi materi, rohani dan seksual kehidupan. Dengan bantuan tenaga duniawi, anda dapat mengembangkan sifat-sifat seperti responsif, belas kasihan, kebaikan, keharmonian, ketenangan.

Kekurangan tenaga dari bumi membawa seseorang ke keadaan tertekan dan gugup. Kegembiraan hidup hilang, kestabilan dan kestabilan hilang. Rancangan runtuh, masalah bermula dalam bidang seksual dan di bidang kewangan.

Tenaga bumi sangat diperlukan untuk wanita. Ini memberikan kemampuan untuk merasakan kegembiraan dari merasakan diri anda di dalam badan anda, dari pergerakan, dari hubungan seksual.

Pembumian memberikan kekuatan tenaga, membolehkan anda bertindak berdasarkan keperluan dalaman. Tenaga bumi membantu seorang wanita untuk menyelesaikan masalah material, untuk tetap menjadi ibu dan isteri yang bijak, penyayang dan penyayang.

Sumber yang boleh diperbaharui

Apabila populasi planet kita bertambah dengan stabil, kita memerlukan lebih banyak tenaga untuk menyokong penduduk. Tenaga yang terkandung dalam usus bumi boleh sangat berbeza. Sebagai contoh, terdapat sumber yang boleh diperbaharui: tenaga angin, solar dan air. Mereka mesra alam, dan oleh itu anda boleh menggunakannya tanpa rasa takut akan membahayakan alam sekitar.

Pam tenaga dan haba Bumi gred rendah

Sumber tenaga berpotensi rendah dari panas Bumi adalah sinaran matahari dan sinaran termal dari usus yang dipanaskan di planet kita. Pada masa ini, penggunaan tenaga tersebut adalah salah satu bidang tenaga yang paling dinamik berdasarkan sumber tenaga boleh diperbaharui.

Panas Bumi dapat digunakan dalam berbagai jenis bangunan dan struktur untuk pemanasan, bekalan air panas, penyaman udara (penyejukan), dan juga untuk jalan pemanasan pada musim musim sejuk, mencegah aising, pemanasan ladang di stadium terbuka, dll. memanfaatkan haba Bumi dalam sistem penyediaan haba dan penyaman udara ditetapkan sebagai GHP - "pam haba panas bumi" (pam haba panas bumi). Ciri-ciri iklim negara-negara Eropah Tengah dan Utara, yang, bersama-sama dengan AS dan Kanada, adalah wilayah utama untuk menggunakan haba Bumi berpotensi rendah, menentukan ini terutama untuk tujuan pemanasan; menyejukkan udara walaupun pada musim panas agak jarang berlaku. Oleh itu, tidak seperti AS, pam haba di negara-negara Eropah beroperasi terutamanya dalam mod pemanasan. Di Amerika Syarikat, mereka lebih kerap digunakan dalam sistem pemanasan udara yang digabungkan dengan pengudaraan, yang membolehkan anda memanaskan dan menyejukkan udara luar. Di negara-negara Eropah, pam haba biasanya digunakan dalam sistem pemanasan air panas. Oleh kerana kecekapannya meningkat dengan penurunan perbezaan suhu antara penyejat dan kondensor, sistem pemanasan bawah lantai sering digunakan untuk memanaskan bangunan, di mana pendingin beredar pada suhu yang relatif rendah (35-40 ° C).

Tenaga air

Kaedah ini telah digunakan selama berabad-abad. Hari ini, sejumlah besar empangan, takungan telah dibina, di mana air digunakan untuk menjana elektrik. Inti mekanisme ini mudah: di bawah pengaruh aliran sungai, roda turbin berputar, masing-masing, tenaga air diubah menjadi tenaga elektrik.

Hari ini terdapat sebilangan besar loji tenaga hidroelektrik yang mengubah tenaga aliran air menjadi elektrik. Keunikan kaedah ini adalah bahawa sumber tenaga hidro diperbaharui, masing-masing, struktur tersebut mempunyai kos yang rendah. Itulah sebabnya, walaupun pembinaan loji tenaga hidroelektrik telah berlangsung sejak sekian lama, dan prosesnya sendiri sangat mahal, namun struktur ini mengungguli industri intensif tenaga.

Kekuatan gunung berapi: bagaimana panas bumi memberikan tenaga kepada manusia

Kita semua tahu betul bahawa tenaga alternatif lebih selamat untuk alam sekitar daripada tenaga tradisional. Kita tahu bahawa sumbernya adalah Matahari, angin, pasang surut, biomas. Walau bagaimanapun, dalam dunia maklumat moden, sedikit perhatian diberikan kepada sumber tenaga alternatif lain - gunung berapi. Sebahagiannya, kejayaan di bahagian depan ini tidak begitu ketara.

Tetapi jika kita belajar menggunakan kekuatan gunung berapi sekurang-kurangnya 50 peratus, kita tidak memerlukan gas atau minyak untuk mendapatkan cahaya dan panas. Faktanya ialah gunung berapi dapat memberikan tenaga sebanyak orang yang melebihi tenaga dari simpanan gas dan minyak dunia dengan faktor ribuan.

Dari mana datangnya tenaga gunung berapi?

Untuk tahap tertentu, planet kita dapat dibandingkan dengan telur: pertama ada "cangkang keras" yang disebut litosfera, kemudian "protein kental" - mantel, dan "kuning telur" yang padat (mungkin).

Ketebalan "tempurung keras" di darat dan di lautan bervariasi: dalam kes pertama, mencapai 50-70 km, di kedua, jaraknya 5-20 km. Seluruh litosfera dibahagikan kepada blok, yang bersama-sama menyerupai mozek yang dipotong oleh kerosakan dan retakan - saintis memanggil blok tersebut sebagai plat litosfera.

Foto: geografiofrussia.com/ Struktur dalaman Bumi

Adapun mantel, sangat panas, suhunya bervariasi dari beberapa ratus hingga beberapa ribu darjah: semakin dekat dengan inti, semakin tinggi suhu, dan, dengan itu, semakin dekat dengan litosfera, semakin rendah. Perbezaan suhu adalah sebab mengapa bahan dalam mantel dicampurkan: jisim yang lebih sejuk turun, dan yang panas naik. Walaupun mantel dipanaskan hingga suhu tinggi, ia tidak cair, tetapi, seperti yang kita katakan di atas, kental karena tekanan kuat di dalam Bumi.

Blok "tempurung keras" kita terletak di atas mantel, sedikit tenggelam ke dalamnya di bawah berat beratnya. Apabila jisim mantel yang dipanaskan naik ke permukaan, ia mula bergerak di bawah plat "mosaik" litosfera, memaksa mereka mengikutinya secara tidak sengaja.

Sekiranya pada masa yang sama bahagian satu plat ditekan dari atas oleh blok litosfera yang lain, maka bahagian ini secara beransur-ansur tenggelam lebih dalam dan lebih dalam ke dalam mantel dan meleleh, akibatnya cairan magma

- batuan cair dengan wap air dan gas.

Oleh kerana magma lebih ringan daripada batu di sekitarnya, ia mula perlahan naik ke atas dan terkumpul di ruang magma di sepanjang garis pelanggaran plat. Suhu pada masa ini sekitar 900-1200 ° C.

Foto: shilchik.livejournal.com/ Apabila magma mencapai permukaan, ia menyejuk, kehilangan gas dan menjadi lava

Tingkah laku magma panas-panas dalam ruang semacam itu dapat dibandingkan dengan adunan ragi: magma meningkat dalam jumlah, menempati semua ruang kosong dan naik dari kedalaman sepanjang retakan, cuba melepaskan diri (jika magma kaya dengan aluminium dan silikon , ia dapat menguatkan tepat di kerak bumi dan membentuk batuan beku dalam). Semasa doh mengangkat penutup periuk dan mengalir keluar dari tepi, sehingga magma mengembang dan kemudian menerobos kerak bumi di tempat-tempat yang paling lemah dan pecah ke permukaan. Ini adalah bagaimana letusan berlaku.

Apabila batu mencair jauh di bawah tanah, semasa tindak balas kimia dan peluruhan unsur radioaktif, haba dibebaskan, yang, seperti magma, naik ke tanah dan keluar. Ketumpatan fluks haba menurun ketika menghampiri permukaan.

Panas dari usus bumi sangat menarik bagi banyak penyelidik, kerana dengan bantuannya dapat memberikan tenaga kepada manusia untuk sejumlah besar waktu. Jenis tenaga dalam sains dipanggil geoterma.

Bagaimana manusia berusaha menjinakkan tenaga gunung berapi

Fluks haba yang mencapai permukaan di kebanyakan kawasan di planet ini kecil: kuasanya kira-kira 0,06 watt per meter persegi, atau sesuatu di wilayah 355 Wh / m2 per tahun. Para saintis mengaitkannya dengan struktur geologi khas dan, mungkin, kekonduksian terma batuan yang rendah di sebahagian besar Bumi. Tetapi jika fluks panas ini keluar melalui keretakan dan kerosakan, serta gunung berapi yang ada di zon peningkatan aktiviti gunung berapi dan seismik planet ini, mereka, sebagai peraturan, beratus-ratus kali lebih kuat daripada biasa, kerana cangkang yang kurang tebal "ditemui dalam perjalanan mereka, dan, akibatnya, semburan termal tidak sekuat. Letusan itu sendiri dan air bawah tanah yang panas membawa ke aliran panas permukaan, kadang-kadang ini berlaku dalam bentuk wap (perairan terletak pada kedalaman yang dapat kita dapatkan, di mana ia dipanaskan oleh magma, biasanya ke keadaan stim).

Kawasan aktif seperti ini menarik perhatian ahli geologi di seluruh dunia, dan di sini, berhampiran gunung berapi, stesen geoterma khas dibina untuk menjinakkan haba bawah tanah dan menjana elektrik dan tenaga daripadanya untuk pemanasan rumah.

Foto: elementy.ru/ Prinsip operasi loji kuasa panas bumi pada wap kering

Seperti yang kita katakan sebelumnya, semakin dekat dengan inti planet ini, semakin tinggi suhu, yang bermaksud bahawa kekuatan aliran haba meningkat. Sebagai contoh, di ruang magma, yang terletak pada kedalaman lebih dari 5 kilometer di bawah gunung berapi Avachinsky di Kamchatka, kira-kira 7 x 10 (hingga ke-14) kcal / km3 haba telah terkumpul, yang akan memberikan tenaga untuk beratus ribu rumah.

Oleh itu, semasa membina loji panas bumi, jurutera cuba menggerudi sumur sedalam mungkin, ini membolehkan anda sampai ke suhu yang lebih tinggi dan mendapatkan aliran haba yang lebih kuat dalam bentuk wap kering dan basah atau air panas, yang kemudian "siap" bentuk pergi ke penyejat atau turbin, dan kemudian menjadi penjana.

Semasa penggerudian, suhu tumbuh dengan setiap kilometer rata-rata 20-30 ° C, dan, bergantung pada struktur geologi, di kawasan yang berlainan di Bumi, kadar kenaikan suhu mungkin berbeza.

Menariknya, air panas dengan suhu 20-30 hingga 100 ° C sesuai untuk pemanasan ruang, dan dari 150 ° C untuk menjana elektrik.

Pada masa ini, sumur geoterma terdalam yang dapat digerudi oleh manusia hanya sepanjang 2-4 km. Terima kasih kepada mereka dan loji tenaga panas bumi, misalnya, di Rusia dan Amerika Syarikat, pada tahun 2010, adalah mungkin untuk memperoleh kapasiti kuasa terpasang masing-masing sedikit lebih daripada 80 MW dan 3086 MW. Menariknya, loji tenaga nuklear konvensional menghasilkan purata 1000-2000 MW setiap tahun.

Pada masa ini, projek sedang dipertimbangkan yang memungkinkan memotong lubang sedalam 5 kilometer secara langsung di gunung berapi dan mengeluarkan tenaga dari magma (ingat bahawa suhu pada kedalaman ruang magma dapat mencapai 900-1200 ° C). Eksperimen menunjukkan bahawa hari ini terdapat produk bangunan yang berjaya digunakan di ruang magma, khususnya, aloi tahan panas Inconel 718 dan 310 (ia boleh digunakan hingga 980 ° C).

Foto: gazeta.ru/ Penggerudian telaga panas bumi di Iceland

Pada tahun 2000, Projek Pengeboran Dalam Iceland dilancarkan di Iceland. Sembilan tahun kemudian, ketika menggerudi sumur pertama, pakar berjaya mencapai ruang magma pada kedalaman 2 kilometer dan membuat aliran panas bumi yang paling panas pada 450 ° C.

Pada tahun 2020, Iceland mula menggerudi sumur kedua pada kedalaman 5 kilometer menggunakan rig penggerudian Tor (dinamakan sempena dewa guntur dan ribut Skandinavia). Kerja diteruskan di Semenanjung Reykjanes dan berakhir setahun kemudian. Dengan pemasangan ini, orang-orang Iceland dapat menembus 4659 meter ke lapisan air dalam yang bersentuhan dengan magma, dan menerima aliran 427 ° C.

Pada kedalaman seperti itu, air berada dalam keadaan superkritikal (iaitu, ia tidak berkelakuan seperti cecair atau gas), ia dapat menyimpan sejumlah besar haba dan menghasilkan tenaga beberapa kali lebih banyak daripada wap kering dan basah atau air panas bawah tanah .

Sumur ini, menurut beberapa saintis, mampu menyalurkan tenaga hingga 50 MW, iaitu 10 kali kekuatan sumur geoterma konvensional, dan memberi 50 ribu rumah lebih banyak tenaga.

Projek panas bumi di Rusia dan Amerika Syarikat

Iceland bukan satu-satunya negara di dunia yang menggunakan tenaga gunung berapi. Mata air panas bumi sedang dikembangkan di Itali, Jepun, Mexico, Rusia, Amerika Syarikat, Hawaii, negara-negara Afrika, iaitu di tempat-tempat di mana terdapat kegiatan gunung berapi dan gempa.

Terdapat 5 loji tenaga panas bumi di Rusia, yang terletak terutamanya di Kamchatka. Yang paling kuat dari mereka adalah Mutnovskaya. Pada tahun 2020, kapasiti kuasa terpasang adalah 50 MW.

Walau bagaimanapun, ini hanya sebahagian kecil; Rusia secara praktikal tidak menggunakan potensinya di kawasan ini. Menurut penyelidikan oleh saintis, negara kita mempunyai sumber panas bumi 10 kali lebih banyak daripada simpanan minyak dan gas. Hanya dengan mengorbankan satu bentuk tenaga panas bumi, Rusia dapat memenuhi sepenuhnya "selera tenaganya". Tetapi atas sebab ekonomi dan teknikal, ini tidak dapat dilakukan. Hari ini, bahagian tenaga panas bumi dalam sektor tenaga keseluruhan negara masih boleh diabaikan.

Di Amerika Syarikat, keadaan jauh lebih baik. Tenaga panas bumi berkembang di sana. Sebagai contoh, 116 kilometer dari San Francisco, di perbatasan daerah California Lake dan Sonoma, hanya satu kumpulan loji janakuasa panas bumi (ada 22 total) yang mampu menerima kapasiti terpasang hingga 1,520 MW per tahun.

Syarikat Amerika adalah peneraju dunia dalam industri tenaga panas bumi, walaupun sektor ini baru sahaja mula muncul di Amerika Syarikat. Menurut Jabatan Perdagangan AS, eksport tenaga panas bumi dari negara ini lebih besar daripada import (keadaan yang sama dengan teknologi untuk jenis tenaga ini).

Masalah dengan pengekstrakan tenaga dari usus Bumi

Tenaga panas bumi tergolong dalam sumber yang mesra alam dan loji janakuasa khas untuk pengeluarannya tidak memerlukan kawasan yang besar (rata-rata, satu stesen menempati 400 meter persegi per 1 GW tenaga yang dihasilkan).

Walau bagaimanapun, ia masih mempunyai beberapa kelemahan mesra alam. Khususnya, pembentukan sisa pepejal, pencemaran kimia tertentu dari air dan tanah, serta pencemaran haba atmosfera.

Punca utama pencemaran kimia adalah perairan bawah air panas, yang sering kali mengandungi sebilangan besar sebatian toksik, yang seterusnya menimbulkan masalah pembuangan air sisa.

Atau, misalnya, menggerudi telaga. Semasa proses ini, bahaya yang sama timbul ketika menggerudi sumur konvensional: penutup tanah dan tumbuh-tumbuhan musnah.

Foto: wikipedia.org/ Gumpalan gas dari gunung berapi Augustine pada tahun 2006, terletak di pulau dengan nama yang sama berhampiran Alaska

Juga, wap yang terlibat dalam pengoperasian loji tenaga panas bumi dapat mengandung ammonia, karbon dioksida dan bahan lain, dan ketika dilepaskan ke atmosfera, menjadi sumber pencemarannya.

Benar, pelepasan ini jauh lebih rendah daripada loji kuasa terma. Sekiranya kita membandingkan dengan pelepasan karbon dioksida, maka per kWh elektrik yang dihasilkan berjumlah 380 g di stesen panas bumi berbanding 1042 untuk arang batu dan 453 g untuk gas.

Masalah dengan air buangan telah mendapat penyelesaian yang mudah. Dengan kemasinan rendah selepas penyejukan, air dipam kembali ke akuifer melalui sumur suntikan tanpa membahayakan alam, yang saat ini digunakan.

Tenaga panas bumi di masa depan di Rusia

Gunung berapi adalah sumber tenaga yang besar di bawah hidung kita, yang cukup untuk semua orang yang berminat.Untuk menguasai kehangatan dalaman Bumi, kita perlu belajar bagaimana menggerudi telaga dalam dan memindahkan haba bawah tanah ke permukaan tanpa masalah. Akan sukar untuk melakukan ini tanpa pelaburan, pertolongan bersama negara, dan pengenalan idea inovatif.

Alam memberi kita simpanan haba bawah tanah yang sangat besar - sumber tenaga alternatif yang dapat digunakan untuk kebaikan manusia dan tidak merugikan planet ini, dan, sayangnya, kita mengabaikan pemberian ini kerana dua sebab sederhana: keserakahan dan keengganan untuk mengambil tanggungjawab untuk apa yang kita lakukan dengan persekitaran.

Menjumpai pepijat? Sila pilih sekeping teks dan tekan Ctrl + Enter.

+3

0

Tenaga matahari: moden dan tahan masa depan

Tenaga suria diperoleh menggunakan panel solar, tetapi teknologi moden membolehkan anda menggunakan kaedah baru untuk ini. Loji tenaga solar terbesar di dunia adalah sistem yang dibina di padang pasir California. Ia berkuasa sepenuhnya 2,000 rumah. Reka bentuknya berfungsi seperti berikut: sinar matahari dipantulkan dari cermin, yang dikirim ke dandang tengah dengan air. Ia mendidih dan berubah menjadi wap yang menggerakkan turbin. Dia, seterusnya, disambungkan ke penjana elektrik. Angin juga boleh digunakan sebagai tenaga yang diberikan oleh Bumi kepada kita. Angin meniup layar, memutar kilang. Dan sekarang ia dapat digunakan untuk membuat peranti yang akan menghasilkan tenaga elektrik. Dengan memutar bilah kincir angin, ia menggerakkan poros turbin, yang seterusnya, disambungkan ke penjana elektrik.

Permohonan

Eksploitasi tenaga geoterma bermula pada abad ke-19. Yang pertama adalah pengalaman orang Itali yang tinggal di wilayah Tuscany, yang menggunakan air suam dari sumber untuk pemanasan. Dengan pertolongannya, pelantar penggerudian telaga baru berfungsi.

Air Tuscan kaya dengan boron dan apabila menguap berubah menjadi asid borik, dandang tersebut mengerjakan panas air mereka sendiri. Pada awal abad ke-20 (1904), orang-orang Toscana melangkah lebih jauh dan melancarkan loji tenaga wap. Contoh orang Itali menjadi pengalaman penting bagi AS, Jepun, Iceland.

Pertanian dan hortikultur

Tenaga panas bumi digunakan dalam pertanian, penjagaan kesihatan dan isi rumah di 80 negara di seluruh dunia.

Perkara pertama yang digunakan dan digunakan untuk air panas ialah memanaskan rumah hijau dan rumah hijau, yang memungkinkan untuk menuai sayur, buah dan bunga walaupun pada musim sejuk. Air suam juga berguna untuk penyiraman.

Menanam tanaman hidroponik dianggap sebagai petunjuk yang menjanjikan bagi pengeluar pertanian. Beberapa ladang ikan menggunakan air panas di takungan buatan untuk membiakkan goreng dan ikan.

Kami menasihati anda untuk membaca: Apakah cara terbaik untuk membuang pokok Krismas?

Teknologi ini biasa berlaku di Israel, Kenya, Yunani, Mexico.

Industri dan perumahan dan perkhidmatan komunal

Lebih dari satu abad yang lalu, wap termal panas sudah menjadi asas untuk menjana elektrik. Sejak itu, ia telah melayani industri dan utiliti.

Di Iceland, 80% perumahan dipanaskan oleh air termal.

Tiga skim pengeluaran elektrik telah dikembangkan:

1. Garis lurus menggunakan wap air. Yang paling mudah: ia digunakan di mana terdapat akses langsung ke wap panas bumi.
2. Secara tidak langsung, tidak menggunakan wap, tetapi air. Ia diumpankan ke penyejat, diubah menjadi wap dengan kaedah teknikal dan dikirim ke penjana turbin.

Air memerlukan pemurnian tambahan, kerana mengandungi sebatian agresif yang dapat memusnahkan mekanisme kerja. Buangan, tetapi wap yang belum disejukkan sesuai untuk keperluan pemanasan.

1. Bercampur (binari). Air menggantikan bahan bakar, yang memanaskan cecair lain dengan pemindahan haba yang lebih tinggi. Ia menggerakkan turbin.

Sistem binari menggunakan turbin, yang diaktifkan oleh tenaga air yang dipanaskan.
Tenaga hidrotermal digunakan oleh Amerika Syarikat, Rusia, Jepun, New Zealand, Turki dan negara-negara lain.

Sistem pemanasan panas bumi untuk rumah

Pembawa haba yang dipanaskan hingga +50 - 600C sesuai untuk pemanasan perumahan, tenaga panas bumi memenuhi keperluan ini. Bandar dengan jumlah penduduk berpuluh-puluh ribu orang dapat dipanaskan oleh kehangatan dalaman bumi. Sebagai contoh: pemanasan bandar Labinsk, Wilayah Krasnodar, menggunakan bahan bakar daratan semula jadi.

Diagram sistem geoterma untuk memanaskan rumah

Tidak perlu membuang masa dan tenaga untuk memanaskan air dan membina bilik dandang. Penyejuk diambil terus dari sumber geyser. Air yang sama juga sesuai untuk bekalan air panas. Dalam kes pertama dan kedua, ia menjalani pembersihan teknikal dan kimia awal yang diperlukan.

Tenaga yang dihasilkan berharga dua hingga tiga kali lebih murah. Pemasangan rumah persendirian muncul. Mereka lebih mahal daripada dandang bahan bakar tradisional, tetapi dalam proses operasi mereka membenarkan kosnya.

Kelebihan dan kekurangan menggunakan tenaga panas bumi untuk memanaskan kediaman.

Tenaga dalaman Bumi

Ia muncul sebagai hasil daripada beberapa proses, yang utama adalah penambahan dan radioaktiviti. Menurut saintis, pembentukan Bumi dan jisimnya berlaku selama beberapa juta tahun, dan ini berlaku kerana pembentukan planetesimals. Mereka saling bersatu, jisim Bumi menjadi semakin banyak. Setelah planet kita mula mempunyai jisim moden, tetapi masih tanpa atmosfera, badan meteor dan asteroid jatuh di atasnya tanpa halangan. Proses ini dinamakan penambahan, dan menyebabkan pembebasan tenaga graviti yang signifikan. Dan semakin besar badan jatuh di planet ini, semakin besar jumlah tenaga yang dibebaskan, yang terkandung di dalam usus Bumi.

Pembezaan graviti ini menyebabkan fakta bahawa zat mulai berstratifikasi: bahan berat hanya tenggelam, dan bahan ringan dan mudah menguap naik. Pembezaan juga mempengaruhi pembebasan tambahan tenaga graviti.

Tenaga Atom

Penggunaan tenaga bumi boleh berlaku dengan cara yang berbeza. Contohnya, dengan pembinaan loji tenaga nuklear, apabila tenaga haba dibebaskan kerana perpecahan zarah-zarah atom terkecil. Bahan bakar utama adalah uranium, yang terkandung dalam kerak bumi. Ramai yang percaya bahawa kaedah mendapatkan tenaga ini adalah yang paling menjanjikan, tetapi penerapannya penuh dengan sejumlah masalah. Pertama, uranium memancarkan sinaran yang membunuh semua organisma hidup. Selain itu, jika bahan ini memasuki tanah atau atmosfer, maka bencana buatan manusia akan timbul. Kami masih mengalami akibat buruk dari kemalangan di loji tenaga nuklear Chernobyl. Bahayanya terletak pada hakikat bahawa sisa radioaktif dapat mengancam semua makhluk hidup selama bertahun-tahun yang sangat lama.

Tenaga kimia

Melalui

Tenaga kimia disimpan dalam ikatan antara atom.

Tenaga kimia adalah bentuk tenaga berpotensi yang disimpan dalam ikatan antara atom akibat daya tarikan antara mereka.

Semasa tindak balas kimia, satu atau lebih sebatian yang dipanggil reagen ditukar menjadi sebatian lain yang disebut produk. Transformasi ini disebabkan oleh pemecahan atau pembentukan ikatan kimia yang menyebabkan perubahan tenaga kimia.

Tenaga dilepaskan apabila ikatan terputus semasa tindak balas kimia. Inilah yang dikenali sebagai tindak balas eksotermik... Contohnya, kereta menggunakan tenaga kimia petrol untuk menghasilkan tenaga haba yang digunakan untuk menggerakkan kereta. Begitu juga, makanan menyimpan tenaga kimia yang kita gunakan dengan hidupan untuk berfungsi.

Semasa sambungan dibuat, tenaga diperlukan; ia tindak balas endotermik... Fotosintesis adalah tindak balas endotermik, tenaga yang berasal dari matahari.

Masa baru - idea baru

Sudah tentu, orang tidak berhenti di situ, dan setiap tahun semakin banyak usaha dilakukan untuk mencari cara baru untuk mendapatkan tenaga. Sekiranya tenaga panas bumi diperoleh dengan sederhana, maka beberapa kaedah tidak begitu mudah. Sebagai contoh, sebagai sumber tenaga, sangat mungkin menggunakan gas biologi, yang diperoleh daripada sampah yang busuk. Ia boleh digunakan untuk memanaskan rumah dan memanaskan air.

Semakin banyak, pembangkit tenaga pasang surut sedang dibangun, ketika bendungan dan turbin dipasang di mulut takungan, yang masing-masing didorong oleh surut dan aliran, elektrik diperoleh.

Stesen solar ruang.

Setiap jam bumi menerima begitu banyak tenaga suria, lebih banyak daripada penduduk bumi menggunakannya dalam setahun. Salah satu cara untuk memanfaatkan tenaga ini adalah dengan membina ladang suria gergasi yang akan mengumpulkan sebahagian daripada sinaran matahari intensiti tinggi tanpa gangguan.

Cermin besar akan memantulkan sinar matahari ke pengumpul yang lebih kecil. Tenaga ini kemudian akan dihantar ke bumi menggunakan pancaran gelombang mikro atau laser.

Salah satu sebab mengapa projek ini berada pada tahap idea adalah kosnya yang sangat besar. Walaupun begitu, ini mungkin menjadi kenyataan belum lama ini disebabkan oleh pengembangan teknologi gel dan penurunan kos pengangkutan kargo ke angkasa.

Membakar sampah, kita mendapat tenaga

Kaedah lain, yang sudah digunakan di Jepun, adalah penciptaan insinerator. Hari ini mereka dibina di England, Itali, Denmark, Jerman, Perancis, Belanda dan Amerika Syarikat, tetapi hanya di Jepun syarikat-syarikat ini mulai digunakan bukan hanya untuk tujuan yang dimaksudkan, tetapi juga untuk menghasilkan elektrik. Kilang tempatan membakar 2/3 daripada semua sisa, sementara kilang dilengkapi dengan turbin wap. Oleh itu, mereka membekalkan haba dan elektrik ke kawasan sekitarnya. Pada masa yang sama, dari segi kos, jauh lebih menguntungkan untuk membina perusahaan seperti daripada membina CHP.

Prospek penggunaan panas bumi di mana gunung berapi tertumpu kelihatan lebih menggoda. Dalam hal ini, tidak perlu menggerudi Bumi terlalu dalam, kerana pada kedalaman 300-500 meter suhu sekurang-kurangnya dua kali ganda dari titik didih air.

Terdapat juga kaedah untuk menjana elektrik sebagai tenaga hidrogen. Hidrogen - unsur kimia paling sederhana dan ringan - dapat dianggap sebagai bahan bakar yang ideal, kerana ia dijumpai di mana terdapat air. Sekiranya anda membakar hidrogen, anda boleh mendapatkan air, yang terurai menjadi oksigen dan hidrogen. Api hidrogen itu sendiri tidak berbahaya, iaitu tidak akan membahayakan alam sekitar. Keistimewaan elemen ini ialah ia mempunyai nilai kalori yang tinggi.

Negara yang menggunakan haba planet

Pemimpin yang tidak dipertikaikan dalam penggunaan sumber daya geo adalah Amerika Syarikat - pada tahun 2012, pengeluaran tenaga di negara ini mencapai 16.792 juta megawatt-jam. Pada tahun yang sama, jumlah kapasiti semua loji panas bumi di Amerika Syarikat mencapai 3386 MW.

Loji janakuasa panas bumi di Amerika Syarikat terletak di negeri California, Nevada, Utah, Hawaii, Oregon, Idaho, New Mexico, Alaska dan Wyoming. Kumpulan kilang terbesar dipanggil "Geysers" dan terletak berhampiran San Francisco.

Selain Amerika Syarikat, Filipina, Indonesia, Itali, New Zealand, Mexico, Iceland, Jepun, Kenya dan Turki juga berada dalam sepuluh pemimpin teratas (pada 2013). Pada masa yang sama, di Iceland, sumber tenaga panas bumi memberikan 30% daripada jumlah permintaan negara itu, di Filipina - 27%, dan di Amerika Syarikat - kurang dari 1%.

Apa yang akan datang?

Sudah tentu, tenaga medan magnet Bumi atau yang diperoleh di loji tenaga nuklear tidak dapat memenuhi semua keperluan manusia, yang terus bertambah setiap tahun.Namun, para pakar mengatakan bahawa tidak ada alasan untuk bimbang, kerana sumber bahan bakar planet ini masih mencukupi. Lebih-lebih lagi, semakin banyak sumber baru, mesra alam dan boleh diperbaharui, digunakan.

Masalah pencemaran alam sekitar masih ada, dan ia semakin berleluasa. Jumlah pelepasan berbahaya turun dari skala, masing-masing, udara yang kita hirup berbahaya, air mempunyai kekotoran berbahaya, dan tanah secara beransur-ansur habis. Itulah sebabnya sangat penting untuk mengkaji secara tepat waktu fenomena seperti tenaga di usus Bumi untuk mencari cara untuk mengurangkan permintaan bahan bakar fosil dan menggunakan sumber tenaga yang tidak konvensional secara lebih aktif.

Bagaimana mendapatkan tenaga panas bumi dan di mana ia digunakan

Cara yang paling semula jadi untuk menggunakan tenaga panas bumi adalah menggunakannya untuk pemanasan. Prinsip operasi dan peralatan stesen termal seperti itu tidak dapat diubah, perbezaannya terletak pada ketiadaan dan pengurangan kuasa dandang untuk pemanasan air dan keperluan pembersihan kimia air termal, yang sering mengandungi kekotoran aktif, sebelum diarahkan paip pemanasan. Jadi, di negara kita di Wilayah Krasnodar terdapat seluruh kampung (Mostovskoy), dipanaskan secara eksklusif oleh sumber panas bumi.

Pada suhu air termal yang cukup tinggi, ia dapat digunakan untuk menghasilkan elektrik berdasarkan prinsip pembangkit tenaga terma. Dalam kes yang paling mudah, wap yang dihasilkan terus dari sumber termal disalurkan ke turbin. Sekiranya suhu air termal terlalu rendah untuk pembentukan intensif stim yang memutar turbin, ia juga dipanaskan.

Sekiranya suhu air termal tidak mencukupi untuk penyejatan intensif, prinsip binari yang disebut juga dapat diterapkan: air panas panas digunakan untuk memanaskan dan menguap cecair lain dengan takat didih rendah, seperti freon, yang membentuk wap kerja yang memutarkan turbin. Prinsip ini termaktub di Rusia dalam pemasangan eksperimental, yang merupakan sebahagian dari kompleks panas bumi di Kamchatka.