Геотермальная энергия.
Этот вид энергии некоторые причисляют к неисчерпаемому, экологически чистому источнику энергии будущего. Чтобы понять, насколько это соответствует действительности, необходимо внимательно проанализировать принципы использования геотермальной энергии. Принцип выработки электроэнергии на современной геотермальной электростанции (ГеоТЭС) тот же, что и на ТЭС, работающей на органическом топливе: теплота, получаемая в данном случае из недр Земли, используется для выработки пара, который вращает турбоагрегат. КПД ГеоТЭС из-за низкой температуры пара меньше, чем ТЭС на органическом топливе. Кроме того, пар, поступающий из недр Земли, загрязнен, иногда значительно, растворенными в нем солями.
Для удаления нежелательных химических примесей в схеме ГеоТЭС предусмотрен сепаратор пара. В последующем эти химические вещества могут быть использованы в качестве промышленного сырья. Из конденсатора поступает чистая вода, которая может использоваться в хозяйственных целях. Для конденсации отработавшего пара используется внешнее охлаждение — возможно охлаждение с помощью градирен, а получаемая вода может вновь закачиваться через скважины в недра Земли для ее дальнейшего включения в процесс теплообмена. В более простых схемах отдельные компоненты могут отсутствовать.
Если бы земная кора, мантия и ядро были однородными, тепловой поток повсюду был бы равномерным, тепловое излучение земного ядра было бы непригодно для использования. Однако земная кора неоднородна, и вулканическая деятельность и наличие горячих источников во многих районах служат доказательством того, что магма в этих местах относительно близко подступает к поверхности земли. В отдельных районах, где магма близко подходит к водонесущим породам, которые к тому же сверху перекрыты непроницаемой скальной породой, создаются благоприятные условия для образования пара. Путем бурения скважин этот пар, часто имеющий температуру от 100 до 300°С, можно извлекать из недр земли для использования. Иногда такой пар через естественные трещины или расщелины выходит на поверхность в форме гейзеров. Эта гипотеза образования пара не доказана, поскольку еще не проводились соответствующие исследования процесса теплообмена между источником теплоты и водоносными пластами.
Оценить ресурсы геотермальной энергии — задача трудная; любая количественная оценка на сегодняшний день, вероятно, неточна, однако не настолько, чтобы серьезно изменить сделанные выводы. Использованный метод оценки состоял в обследовании всех известных в мире районов геотермальной активности и определении количества теплоты, содержащейся в этих районах на глубине до 19 км. При этом методе геотермальные ресурсы были оценены в 4∙1022 Дж. Допустим, что из этого количества энергии 1% может быть преобразован в электроэнергию при КПД = 25%. В этом случае общее производство электроэнергии составит 1020 Дж. Для выработки такого количества электроэнергии, скажем за 50 лет, понадобилось бы построить геотермальные электростанции общей установленной мощностью 60 ГВт. Однако эта мощность одного порядка с мощностью, которую можно получить при освоении всего потенциала приливной энергии.
Чтобы приступить к освоению этого относительно небольшого источника энергии, необходимо сначала решить несколько технологических и экологических проблем. Широкое освоение геотермальной энергии будет возможно, когда она станет конкурентоспособной по сравнению с другими энергоресурсами. Большая часть затрат на ее освоение связана в настоящее время с бурением скважин, необходимых для извлечения из недр пара или горячей воды. Эти скважины не столь глубокие, как нефтяные, однако их диаметр больше (достигает 60 см). Высокое содержание солей в геотермальной воде приводит к тому, что через несколько лет работы происходит закупорка скважин. В результате их необходимо прочищать или требуется пробуривать новые скважины в другом месте, что связано с дополнительными расходами. По большинству скважин поступает не пар, а горячая вода; в этом случае КПД процесса выработки электроэнергии меньше. Отбор теплоты из геотермального источника происходит обычно быстрее, чем ее возмещение за счет естественного процесса. В результате со временем температура пара или горячей воды начинает снижаться, уменьшается также их поступление на поверхность. Это означает, что наступает исчерпание источника геотермальной энергии. Чтобы предотвратить этот процесс, под землю под высоким давлением должна закачиваться вода, что связано с определенным риском. Такая закачка вызывала сдвиги земной коры вдоль линий разрывов.
На пути к широкомасштабному использованию геотермальной энергии стоит много нерешенных проблем, которые необходимо преодолеть до того, как будут сделаны крупные капитальные вложения в освоение этого источника энергии. Руководствуясь историческими фактами, можно прийти к выводу, что если крупные капиталовложения будут сделаны, то эксплуатация геотермального источника будет осуществляться вне зависимости от того, какими будут последствия для окружающей среды.
Дата добавления: 2015-09-02; просмотров: 913;