Нетрадиционные источники энергии
Геотермальная энергия
Энергетика земли (геотермальная энергетика) базируется на использовании природной теплоты Земли. Недра Земли таят в себе колоссальный, практически неисчерпаемый источник энергии. Ежегодное излучение внутреннего тепла на нашей планете составляет 2,8 * 1014 млрд. кВт/ч. Оно постоянно компенсируется радиоактивным распадом некоторых изотопов в земной коре.
Источники геотермальной энергии могут быть двух типов. Первый тип – это подземные бассейны естественных теплоносителей – горячей воды (гидротермальные источники), или пара (паротермальные источники), или пароводяной смеси. По существу, это непосредственно готовые к использованию «подземные котлы», откуда воду или пар можно добыть с помощью обычных буровых скважин. Второй тип – это тепло горячих горных пород. Закачивая в такие горизонты воду, можно также получить пар или перегретую воду для дальнейшего использования в энергетических целях. Но в обоих вариантах использования главный недостаток заключается, пожалуй, в очень слабой концентрации геотермальной энергии. Впрочем, в местах образования своеобразных геотермических аномалий, где горячие источники или породы подходят сравнительно близко к поверхности и где при погружении вглубь на каждые 100 м температура повышается на 30-40°С, концентрации геотермальной энергии могут создавать условия и для хозяйственного её использования. В зависимости от температуры воды, пара или пароводяной смеси геотермальные источники подразделяются на низко- и среднетемпературные (с температурой до 130 – 150° С) и высокотемпературные (свыше 150°). От температуры во многом зависит характер их использования. Можно утверждать, что геотермальная энергия имеет четыре выгодных отличительных черты.
Во-первых, её запасы практически неисчерпаемы. По оценкам конца 70-х годов до глубины 10 км они составляют такую величину, которая в 3,5 тысячи раз превышает запасы традиционных видов минерального топлива.
Во-вторых, геотермальная энергия довольно широко распространена. Концентрация её связана в основном с поясами активной сейсмической и вулканической деятельности, которые занимают 1/10 площади Земли. В пределах этих поясов можно выделить отдельные наиболее перспективные «геотермальные районы», примерами которых могут служить Калифорния в США, Новая Зеландия, Япония, Исландия, Камчатка и Северный Кавказ в России. Только в бывшем СССР к началу 90-х годов было открыто около 50 подземных бассейнов горячей воды и пара.
В-третьих, использование геотермальной энергии не требует больших издержек, т.к. в данном случае речь идет об уже «готовых к употреблению», созданных самой природой источниках энергии.
Наконец, в-четвертых, геотермальная энергия в экологическом отношении совершенно безвредна и не загрязняет окружающую среду.
Человек издавна использует энергию внутреннего тепла Земли (вспомним хотя бы знаменитые Римские бани), но её коммерческое использование началось только в 20-х годах нашего века со строительством первых геоЭС в Италии, а затем и в других странах. К началу 80-х годов в мире действовало около 20 таких станций общей мощностью 1,5 млн. кВт. Самая крупная из них – станция Гейзерс в США (500 тыс. кВт). Геотермальную энергию используют для выработки электроэнергии, обогрева жилья, теплиц и т.п. В качестве теплоносителя используют сухой пар, перегретую воду или какой-либо теплоноситель с низкой температурой кипения (аммиак, фреон и т.п.).
Первая в Украине система теплоснабжения, основанная на использовании геотермальной энергии (энергии глубинного тепла Земли) создана в начале 1980-х гг. в Крыму. В пределах Симферопольского и Красногвардейского районов поисковыми работами на глубине 1000 .1200 м и более были вскрыты водоносные горизонты с температурой +80°С. При освоении так называемой Октябрьской площади термальных вод Институтом технической физики в с. Ильинке была построена экспериментальная циркуляционная система, благодаря которой теплая вода подается из скважин в дома. Теплом были обеспечены также села Сизовка и Трудовое. Для сведения: на территории СНГ работают также и геотермальные электростанции, т. е. тепловые электростанции, на которых геотермальная энергия преобразуется в электрическую. Первой в СССР была пущена в строй Паужетская геотермальная электростанция.
Затраты (в тыс. долл. США) по установке систем отопления для нового дома на одну семью
Сравнение котельной на нефтепродуктах и геотермальной скважинной установки
|
Наименование затрат |
ГТС |
Котельная на нефтепродуктах |
|
Скважинный теплообменник до глубины 135 м (бурение, трубы, испытания) |
7,05 |
— |
|
Тепловой насос (приобретение, установка, испытание) |
6,35 |
— |
|
Регулировка систем отопления |
1,61 |
— |
|
Материалы и установка |
1,94 |
— |
|
Комнатный котел, горелка с низким NO (включая регулировку) |
— |
5,6 |
|
Пластиковая емкость для нефтепродуктов (включая поддон, материалы для установки и развертывания) |
— |
4,2 |
|
Дымоходные трубы: все строительные работы, изоляция и герметизация |
— |
4,9 |
|
Итого: доллары США |
16,55 |
14,7 |