В недрах земли находятся необъемные запасы сокровищ, о которых давно известно человеку и которыми он благополучно пользуется. Все мы помним о полезных ископаемых, активно применяем в повседневной жизни газ, нефть, уголь, носим изделия из серебра, золота, драгоценных камней, но забываем об одном большом кладе – геотермальной энергии. Что это такое и в чем ее ценность?
Особенности и принцип работы геотермальных электростанций
Считается, что геотермальная энергия – один из наиболее выгодных источников энергии. Большая часть этой энергии находится в магме. Тепло Земли – настоящая жемчужина, у которой ряд преимуществ перед энергией газа, нефти и атома. Если пересчитать на мегаватт-часы количество подземного тепла, которое ежегодно выходит на поверхность, то получится 100 миллиардов! Это значительно превосходит количество потребляемой энергии на планете. Все больше и больше домохозяйств по всему миру инвестируют в геотермальную энергию, строя геотермальные электростанции (ГеоТЭС), чтобы сократить свои расходы. Эти станции получают тепло Земли путем бурения паровых или водяных скважин и используют данную энергию для нагрева воды или любого другого типа жидкости. Нужно это для того, чтобы вращать генераторные турбины, производящие энергию, которая затем распределяется среди потребителей. Далее жидкость охлаждается с помощью конденсатора и возвращается на землю.
Согласно типологии Международного энергетического агентства (МЭА) различают 5 типов источников геотермальной энергии:
Существует три метода преобразования геотермальной энергии в электричество (рис. 1). И обусловлено это двумя факторами: состоянием среды (вода или пар) и температурой породы.
Прямой метод подразумевает использование сухого пара. The Geysers (Северная Калифорния) – одна из самых известных ГеоТЭС такого типа, в общей сложности в этот комплекс входит 22 геотермальные электростанции (фото 1).
Непрямой метод – использование водяного пара. При этом температура воды должна быть выше 180 °C, чтобы под собственным давлением течь вверх через скважину. Хотя это более низкая температура, чем у сухих паровых установок. Когда давление уменьшается, часть воды «вспыхивает» в виде пара, который проходит через секцию турбины. Оставшаяся вода, которая не стала паром, возвращается обратно в скважину и может также использоваться для отопления. Стоимость этих систем увеличивается из-за более сложных механизмов, однако они все еще могут конкурировать с обычными источниками питания. Немало примеров таких станций есть в Исландии, принадлежат они компании Orkuveita Reykjavikur, фото 2.
Смешанный, или же бинарный метод – использование геотермальных вод в сочетании со вспомогательной жидкостью (например, фреон). По прогнозам, в будущем бинарные электростанции станут наиболее часто используемым типом ГеоТЭС. Это связано с тем, что для установок бинарного цикла подойдет вода с более низкой температурой. Также они не выделяют никаких выбросов, кроме водяных паров. А, к примеру, установки с «сухим паром» выделяют парниковые газы. Конечно, они составляют только 1/8 от выбросов угольных электростанций, но тем не менее это тоже выбросы. Пример бинарной установки ГеоТЭС на фото 3.
Хотя существуют различные виды геотермальных электростанций, все они выполняют одну и ту же основную функцию – улавливают поднимающийся пар или горячую воду, которые используют для питания электрического генератора. Конечно же, у геотермальных электростанций есть свои плюсы и минусы, давайте рассмотрим их более подробно.
Геотермальные электростанции имеют много преимуществ.
Как часто бывает, некоторые плюсы могут плавно переходить в минусы, все будет зависеть от того, под каким углом рассматривать тот или иной вопрос. Недаром говорят, что у монеты – две стороны. Итак, недостатки геотермальных электростанций.
Очевидно, что геотермальная энергия обладает довольно серьезным потенциалом и будет играть важную роль в будущем. В Европе используют геотермальное тепло для различных нужд, но больше всего – для выработки электроэнергии, обогрева и охлаждения домов. Только в 2017 году в Европейском Союзе, в частности во Франции, Италии и Нидерландах, введено в эксплуатацию девять станций с новой мощностью в 75 МВт. Ожидается, что к 2023 году глобальная мощность геотермальной энергии возрастет до 17 ГВт, при этом наибольшее увеличение мощности будет в Индонезии, Кении, Филиппинах и Турции (рис. 4).
Некоторые исследователи полагают, что геотермальная энергия в конечном итоге будет составлять около 1/6 от мирового энергоснабжения, другие же, наоборот, дают ей минимальный шанс на дальнейшее существование… Инвестировать ли в строительство геотермальной электростанции – выбор за вами. В любом случае, это будет неотъемлемая часть возобновляемой энергии, питающей мир, так как рано или поздно ископаемое топливо исчезнет из поля зрения.
Среди возобновляемых источников энергии также значительное место занимают солнечные электростанции. Наша компания занимается комплексным внедрением проектов солнечной энергетики в Украине и за ее пределами. Мы проектируем, строим и эксплуатируем как наземные, так и крышные солнечные электростанции. Услуги компании Авенстон включаю в себя максимально широкий спектр сервисов, позволяющий нам сопровождать проекты солнечной энергетики на всех этапах их жизненного цикла.