Альтернативные источники энергии. 52
Альтернати́вная энерге́тика — совокупность перспективных способов получения энергии, которые распространены не так широко, как традиционные, однако представляют интерес из-за выгодности их использования при низком риске причинения вреда экологии района.
Направления альтернативной энергетики:
- ветроэнергетика;
- гелиоэнергетика;
- альтернативная гидроэнергетика;
- геотермальная энергетика;
- космическая энергетика;
- водородная энергетика и сероводородная энергетика;
- биотопливо;
- распределённое производство энергии.
Постоянный рост
энергопотребления и сокращение
запасов углеводородов
Геотермальная энергетика — направление энергетики, основанное на производстве электрической и тепловой энергии за счёт тепловой энергии, содержащейся в недрах земли, на геотермальных станциях.
Тепловая энергия недр образуется за счет расщепления радионуклидов в середине планеты. Этот экологически чистый и постоянно обновляемый источник энергии может быть использован в регионах с вулканическими проявлениями и геологическими аномалиями, когда вода вблизи от поверхности земли нагревается до температуры кипения, в результате чего в виде водяного пара может подаваться на турбины для производства тока. Горячая вода естественных источников (гейзеров) может быть использована непосредственно.
Однако тепло Земли
очень "рассеянно", и в большинстве
районов мира человеком может
использоваться с выгодой только
очень небольшая часть энергии.
Из них пригодные для
Геотермальная электростанция (ГеоЭС) — вид электростанций, которые вырабатывают электрическую энергию из тепловой энергии подземных источников.
Существует
прямая схема: пар направляется по трубам в турбины, соединённые с электрогенераторами;
непрямая схема: аналогична прямой схеме, но перед попаданием в трубы пар очищают от газов, вызывающих разрушение труб;
смешанная схема: аналогична прямой схеме, но после конденсации из воды удаляют не растворившиеся в ней газы.
Напрямую
В последние годы во многих странах стали применять тепловые насосы, в которых используется низкопотенциальная тепловая энергия с температурой 4 - 6 градусов °С и выше. В качестве источника такой энергии может быть использовано тепло как естественного происхождения (наружный воздух; тепло грунтовых, артезианских и термальных вод; воды рек, озер, морей и других незамерзающих природных водоемов), так и тепло техногенного происхождения (промышленные сбросы, очистные сооружения, тепло силовых трансформаторов и любое другое бросовое тепло).
Можно выделить следующие преимущества геотермальной энергии:
- возможность использования ее в разных климатических условиях и в разные времена года;
- коэффициент использования превышает 90%;
- цена электроэнергии ниже, чем электричества, получаемого с использованием других возобновляемых источников энергии.
Указанные преимущества приводят к
тому, что геотермальная энергетика,
несмотря на свою молодость (у нее
всего 100-летняя история) развивается
сейчас во всем мире.
Однако специфика геотермальных ресурсов включает и ряд недостатков:
- низкий температурный потенциал теплоносителя;
- нетранспортабельность;
- трудности складирования;
- несосредоточенность источников;
- ограниченность промышленного опыта эксплуатации станций.
Также развитие геотермальной
энергетики останавливает высокая
цена установок, а также более
низкий выход энергии в сравнении
с газовыми и нефтяными скважинами.
С другой стороны - их можно использовать
гораздо дольше, чем месторождения
традиционных источников. Преимуществом
геотермальных установок
Наиболее
Важнейшим экологическим преимуществом ГеоЭС по сравнению с традиционными электростанциями является значительное снижение выбросов, ответственных за парниковый эффект, и полное исключение выбросов СО2 за счет использования технологии обратной закачки отработавшего теплоносителя в земные пласты. ГеоЭС выбрасывают в атмосферу в 700–1000 раз меньше вредных газов по сравнению с ТЭЦ и котельными. Итак, достоинствами геотермальной энергии можно считать практическую неисчерпаемость ресурсов, независимость от внешних условий, времени суток и года, возможность комплексного использования термальных вод для нужд теплоэлектроэнергетики и медицины. Недостатками ее являются высокая минерализация термальных вод большинства месторождений и наличие токсичных соединений и металлов, что исключает в большинстве случаев сброс термальных вод в природные водоемы.
Источники геотермальной
энергии по классификации Международного
энергетического агентства
- месторождения геотермального сухого пара - сравнительно легко разрабатываются, но довольно редки; тем не менее, половина всех действующих в мире ГеоТЭС использует тепло этих источников;
- источники влажного пара (смеси горячей воды и пара) - встречаются чаще, но при их освоении приходится решать вопросы предотвращения коррозии оборудования ГеоТЭС и загрязнения окружающей среды (удаление конденсата из-за высокой степени его засоленности);
- месторождения геотермальной воды (содержат горячую воду или пар и воду) - представляют собой так называемые геотермальные резервуары, которые образуются в результате наполнения подземных полостей водой атмосферных осадков, нагреваемой близко лежащей магмой;
- сухие горячие скальные породы, разогретые магмой (на глубине 2 км и более) - их запасы энергии наиболее велики;
- магма, представляющая собой нагретые до 1300 °С расплавленные горные породы.
Опыт, накопленный различными странами (в том числе и Россией), относится в основном к использованию природного пара и термальных вод, которые остаются пока наиболее реальной базой геотермальной энергетики. Однако ее крупномасштабное развитие в будущем возможно лишь при освоении петрогеотермальных ресурсов, т. е. тепловой энергии горячих горных пород, температура которых на глубине 3-5 км обычно превышает 100 °С.
Геотермальная энергетика использует теплоэнергетический потенциал Земли, представленный в трех видах:
1) Пароводородные смеси - с температурой на устье 200-300°С. Это идеальное сырье для выработки электроэнергии через обычную систему с турбинными генераторами. Геотермальные месторождения такого типа приурочены к зонам разлома земной коры (западное и восточное побережье Тихого океана - побережье США, Центральная Америка, Чили, Чукотка, Алеутские острова, Камчатка, Курилы, Япония, Новая Зеландия), районам молодого горообразования и районам, где магма глубоко внедрилась в осадочный чехол земли (Исландия, Южная Италия, Мексика).
2) Теплоэнергетические
воды - с температурой на устье
80-120°С. Они могут использоваться
для производства
3) Субтермальные воды - с температурой 40-70°С используются для обогрева и горячего водоснабжения с применением тепловых насосов. Конечно, чем ниже температура воды, тем меньше КПД источника, тем не менее, использование субтермальных вод и тепловых насосов позволяет сэкономить электроэнергию и все шире применяется в Европе.
Перспективы геотермальной энергетики
Сегодня доля электроэнергии, получаемой в мире с помощью геотермальных ресурсов, оставляет всего 0,5%. Тепловые мощности геотермальной энергетики составляют порядка 50% всей мировой энергетики. На долю геотермальной энергетики приходится 8,5 ГВт электроэнергии и 59 млн. кВт·ч тепловой энергии. Между тем, в толще земной коры на глубине 3-5 км сосредоточена энергия тепла Земли, которая может обеспечить все нужды человечества на многие тысячи лет вперед. И сегодняшние технические возможности позволяют бурить скважины такой глубины.
Открытые на
сегодняшний день
Сегодня уже в 80 стран мира в той или иной степени используется геотермальное тепло. В большей части из них, а именно в 70 странах, утилизация этого вида природного тепла достигла уровня строительства теплиц, бассейнов, использования в лечебных целях и т.д. А ГеоТЭС имеются примерно в 25 странах. Потенциал геотермальной энергетики в мире рассмотрен на рисунке.
Первенство в
Россия не входит даже в первую десятку производителей электрической и тепловой энергии из геотермальных источников, и это несмотря на то, что запасы геотермальной энергии в России огромны и, по оценкам экспертов, в 10-15 раз превышают запасы органического топлива в стране. Одновременно, основные геотермальные источники в России расположены экономически невыгодно: Камчатка, Сахалин и Курильские острова отличаются слабой инфраструктурой, высокой сейсмичностью, малонаселенностью, сложным рельефом местности.
С экономической
точки зрения в нашей стране наиболее
интересными являются геотермальные
ресурсы Краснодарского и Ставропольского
краев, Калининградской области, где
имеются запасы горячей воды с
температурой до 1200Со. Запасы геотермального
тепла имеются и на Чукотке, часть
из них уже открыта и может
активно использоваться для энергообеспечения
близлежащих городов и
По мнению экспертов,
в последние годы в России наблюдается
поворот к использованию
Сегодня в связи с катастрофой в Мексиканском заливе развитие геотермальной энергетики получает новый толчок, отмечают эксперты. Для того чтобы стимулировать инвесторов, многие банки дают беспроцентные кредиты на долгие годы, причем правительство гарантирует эти кредиты своей страховкой.
Геотермальная электроэнергетика в мире
Потенциальная суммарная рабочая мощность геотермальных электростанций в мире уступает большинству станций на иных возобновимых источниках энергии. Однако направление получило развитие в силу высокой энергетической плотности в отдельных заселённых географических районах, в которых отсутствуют или относительно дороги горючие полезные ископаемые, а также благодаря правительственным программам.
Установленная мощность геотермальных электростанций в мире на начало 1990-х составляла около 5 тысяч МВт, на начало 2000-х — около 6 тысяч МВт. В конце 2008 года суммарная мощность геотермальных электростанций во всём мире выросла до 10,5 тысяч МВт
Крупнейшим
Основные
Геотермальная электроэнергетика, как один из альтернативных источников энергии в стране, имеет особую правительственную поддержку.
Дальше всех в
использовании геотермальных
В ТЭК Филиппин почти
каждый третий кВт электроэнергии вырабатывается
за счет геотермальной энергии. Страна
на протяжении последних десятилетий
демонстрирует стабильный рост установленных
мощностей. В планах властей в
ближайшие десятилетия стать
новым лидером мировой
В феврале 2007 года было объявлено, что филиппинский остров Негрос (четвертый по площади, население 4 млн. чел.) стал первым островом в стране, полностью обеспечиваемым электроэнергией за счет возобновляемых источников. При этом доля геотермальной энергетики составляет 99.6%.
Быстрыми темпами растет строительство ГеоТЭС в Индонезии. Правительство страны поставило целью достижение в 2010 году уровня в 2000 МВт установленных мощностей. На начало 2007 года в стране уже насчитывалось около 1000 МВт. Долгосрочные планы предполагают возведение новых мощностей и 9500 МВт в 2025 году. Для строительства ГеоТЭС привлекаются иностранные и государственные инвестиции. В 2006 году государственная нефтегазовая компания Pertamina заявила о намерении построить три станции суммарной мощностью более 1000 Мвт. Инвестиции в проект составят 1.5 млрд. долл. По прогнозам, в 2007 году будет построено дополнительно 7 ГеоТЭС суммарной мощностью 575 МВт.
Обращают на себя внимание также некоторые международные проекты, объединяющие развивающиеся страны.
Так, африканский проект ARGeo (African Rift Valley Geothermal Development Facility) объединяет шесть восточноафриканских стран: Кению, Эфиопию, Джибути, Уганду, Танзанию и Руанду. Потенциальная геотермальная мощность данного региона оценивается в 7000 МВт. Основное финансирование осуществляется за счет средств Всемирного банка.
Второй
Новые проекты в
области геотермальной
Прогнозы
Геотермальная энергетика в России
В России до начала 90-х
годов развитием геотермальной
энергетики активно занимался Газпром,
вложивший в это на протяжении
20 лет более 82 млрд. рублей. Было
задействовано 400 скважин. Прогнозные
запасы тепла по России составляют
12,5 тыс.·10¹º МВт·ч электроэнергии. Годовая
добыча в 1992-1993 гг. составляла 46 млн. м³
жидкости с температурой от 80 до 100°С.
Активно решались энергетические проблемы
на Северном Кавказе, особенно в Дагестане.
Геотермический потенциал этого региона
был задействован на 25-30%. Количество разведанных
запасов здесь составляет порядка 182 тыс.
м³ в сутки, извлекалось чуть больше 1/3
- 86 тыс. м³ в сутки.
На Камчатке еще в 1966 году была построена
первая геотермальная электростанция
в России - на Паужетском месторождении,
для электроснабжения окрестных поселков
и рыбоперерабатывающих предприятий.
Именно благодаря использованию геотермальной
энергии Озерновский рыбокомбинат в окрестностях
этой станции смог сохранить рентабельность
в сложных экономических условиях.
В середине 1990-хх гг. с участием российских
специалистов была построена геотермальная
электростанция в Никарагуа. Это позволило
приобрести ценный опыт и стимулировало
развитие предприятий, поставлявших оборудование
для геотермальных электростанций. Все
это пригодилось при строительстве Мутновской
геотермальной электростанции на Камчатке,
которая была признана одной из лучших
в мире. Благодаря ей Петропавловск-Камчатский
забыл о том, что такое веерное отключение
и что такое ждать танкера с нефтью. Эта
электростанция установленной мощностью
50 МВт прекрасно работает сегодня. 3-я часть
электроэнергии на Камчатке вырабатывается
сегодня за счет геотермального тепла.
Впрочем, потенциал этого региона значительно
больше - порядка 5 тыс. МВт.
Сегодняшний день
За годы экономических
реформ интерес к этой отрасли
энергетики значительно упал и все
достигнутые параметры
Стоит учитывать, что геотермальные месторождения
требуют очень жестких условий разработки
- нужно строить реинжекционные системы
для возвращения теплоносителя в зону
добычи. Частные компании зачастую пренебрегают
этими правилами. Централизованной структуры,
которая организовывала бы и продвигала
этот бизнес, на сегодняшний день нет.
Развитию геотермальной энергетики мешают
два основных фактора: наличие углеводородных
ресурсов и невозможность транспортировки
геотермальных ресурсов - как это делается,
например, с газом и нефтью.
Между тем, российские ученые решили практически
все проблемы, связанные с использованием
геотермальных ресурсов (очистка и реинжекция
вод, разработка оборудования и т.д.), есть
патенты и авторские разработки, сохранился
научный потенциал, осталось только все
это использовать.
Так, еще в 1960-х гг. советскими учеными
была создана и опробована технология
бинарных энергоблоков на геотермальных
электростанциях. Она предусматривает
использование тепла сбросного сепарата,
то есть, уже отработанных вод, и позволяет
на 26% повысить эффективность использования
тепла на месторождении, получая при этом
дополнительно 13 МВт электроэнергии. Эту
технологию успешно развила и использует
израильская компания. В мире по этой технологии
работает уже порядка 100 станций. В России
она, наконец, тоже будет использована
- при реконструкции Паужетской ГеоЭС,
а также, возможно, Мутновской ГеоЭС.
На 2006 г. в России разведано 56 месторождений
термальных вод с дебитом, превышающим
300 тыс. м³/сутки. На 20 месторождениях ведется
промышленная эксплуатация, среди них:
Паратунское (Камчатка), Казьминское и
Черкесское (Карачаево-Черкесия и Ставропольский
край), Кизлярское и Махачкалинское (Дагестан),
Мостовское и Вознесенское (Краснодарский
край).
Перспективы
Ресурсы геотермальной энергетики в России сопоставимы по объемам со всеми вместе взятыми запасами углеводородов. При этом есть уже и разведанные запасы, и построенные мощности, осталось только ввести их в строй. Особенно перспективной эта отрасль является для юга России и Дальнего Востока.
На юге России
- на Кавказе, в Ставрополье и Краснодарском
крае - практически в любой точке
можно поставить буровую
Камчатская
Более 40 лет ожидает своего часа разработанный
советскими учеными проект по использованию
тепла вулкана Авачинская сопка близ Петропавловска-Камчатского.
Геотермальных вод в районе вулкана нет,
но тепло магматического очага, находящегося
на глубине порядка 3 км, можно использовать
для подогрева воды, закачанной через
скважину в приочаговой зоне. Нагретую
воду было бы очень удобно использовать
для теплоснабжения Петропавловска-Камчатского,
поскольку вулкан находится всего в 25
км от города, и при этом из-за перепада
высоты вода текла бы самотеком. Сухие
нагретые горные породы распространены
практически повсеместно, поэтому подобная
технология может быть использована весьма
широко. Эксперимент по ее применению
уже успешно был осуществлен Францией
и Германией.
Геотермальное месторождение с температурой 105-120°С обнаружено также в Калининградской области и оно вполне может быть использовано для получения электроэнергии. В Центральном же регионе термальные воды залегают достаточно глубоко - ниже 2 км, использование их требует бόльших затрат. Однако перспективным и выгодным является использование для теплоснабжения геотермальных вод с температурой 40-60 °С, залегающих на глубине порядка 800 м, а также грунтового тепла с применением тепловых насосов. Такая практика широко распространена в Европе, в России она тоже используется, но пока лишь в отдельных проектах - 17-этажный дом в Москве, школа в Ярославской области, отдельные коттеджные поселки.
Но, несмотря на значительный потенциал ресурсов, Россия сегодня существенно отстает от многих стран мира по развитию геотермальной энергетики, ее давят традиционные технологии. В этом наше существенное отличие от других стран, где есть законодательное, экономическое обеспечение, правительственные дотации.
Технологические ограничения
использования геотермальной
месторождения глубинных
термальных вод расположенных по
территории России неравномерно; запасы
большинства геотермальных
для использования приповерхностных геотермальных ресурсов характерно фактическое отсутствие методического и нормативного обеспечения проектирования и строительства этих систем в почвенно-климатических условиях России, а также характерны повышенные единовременные капитальные вложения при сравнительно низких эксплуатационных издержках;
для технологии с
использованием глубинного тепла земли
- высокая стоимость
Необходимо

- Альтернативные источники энергии
- Альтернативные источники энергии
- Альтернативные источники энергии
- Альтернативные источники энергии
- Альтернативные источники энергии
- Альтернативные источники энергии
- Альтернативные источники энергии
- Альтернативные источники энергии
- Альтернативные источники энергии
- Альтернативные источники энергии
- Альтернативные источники энергии
- Альтернативные источники энергии
- Альтернативные источники энергии
- Альтернативные источники энергии