Переход цивилизации к более высокой фазе всегда начинался с энергетического перевооружения. По прогнозам ООН, потребности человечества в электроэнергии к середине XXI века увеличатся в 4-6 раз. По мнению ученых, нынешняя энергетика справиться с такими задачами не сможет. И поэтому назрела новая энергетическая революция в истории землян. Нужна ли XXI веку эта энергетическая революция? Какие новые источники энергии могут быть использованы?
В данной работе будет рассмотрена геотермальная энергетика как альтернативный источник энергии. В первом разделе данной работы будет предложена краткая характеристика геотермии, а именно будут отмечены ее достоинства и недостатки, ее природа, направления использования, а также будет описан опыт использования геотермальной энергетики ведущими странами мира. Первый раздел является основой второго.
То, что многие страны возлагают на геотермальную энергетику большие надежды, очевидно. Сберегать истощаемые ресурсы нефти и газа, решать проблемы кислотных дождей и выбросов парниковых газов, экономить средства можно, используя подземное тепло. Мечту о собственной дешевой тепловой энергии в сложившихся условиях стойкой зависимости государств-потребителей энергоресурсов от экспортеров топлива не считает несбыточной уже ни одна страна в мире.
А почему о геотермальной энергетике так мало слышно в Беларуси — стране, импортозависящей по топливно-энергетическим ресурсам? На этот и другие вопросы, касающиеся состояния геотермальной энергетики в РБ, а также проблем и перспектив ее использования, будет раскрыто во втором разделе данной работы.
При подготовке данного реферата были использованы как печатные, так и периодические издания, а также электронные ресурсы.
- Краткая характеристика геотермальной энергетики
1.1 Определение геотермальной энергетики, её достоинства и недостатки
Геотермальная энергетика — направление энергетики, основанное на производстве электрической и тепловой энергии за счёт тепловой энергии, содержащейся в недрах земли, на геотермальных станциях. Обычно относится к альтернативным источникам энергии, использующим возобновляемые энергетические ресурсы [10].
Достоинства геотермальной энергетики:
- практическая неисчерпаемость ресурсов;
- независимость от внешних условий, времени суток и года;
- возможность комплексного использования термальных вод для нужд теплоэлектроэнергетики и медицины;
- сокращение вредных выбросов в атмосферу при переходе на энергоснабжение от геотермальных источников [10].
Недостатки геотермальной энергетики:
Геотермальные источники энергии
... лишь крохотная доля этой неисчерпаемой энергии находит выход через огнедышащие жерла вулканов. Энергетика земли (геотермальная энергетика) базируется на использовании природной теплоты Земли. Недра Земли ... для дальнейшего использования в энергетических целях. Но в обоих вариантах использования главный недостаток заключается, пожалуй, в очень слабой концентрации геотермальной энергии. Впрочем, в ...
- эмиссия отравляющих газов;
- воздействие минерализованных геотермальных вод и пара;
возможность пробуждения сейсмической активности в районе
электростанции, подвижка земной коры;
опасность локального оседания грунтов, изменение уровня
грунтовых вод, заболачивание;
- сильный шум, вызванный расширением газов на поверхности земли;
- выброс тепла в атмосферу или в поверхностные воды;
- исключение в большинстве случаев сброса термальных вод в природные водоемы в связи с их минерализацией [2].
1.2 Природа геотермальных явлений
Геотермальная энергия представляет собой естественную теплоту нашей планеты. Носителями этой энергии на поверхности Земли выступают подземные воды, которые наблюдаются в виде гейзеров, горячих источников. Мощные потоки теплоты несет с собой раскаленная магма, извергаемая вулканами.
Исследования, проведенные в рудниках и скважинах, показывают, что по мере углубления температура земной коры увеличивается в среднем на 20-40оС на 1 км. Это явление объясняется строением земного шapa.
Основными районами повышенной геотермальной активности являются границы материков, предгорья.
С точки зрения геологии, источники геотермальной энергии имеют различное происхождение и характеризуются различными температурами. Они могут быть гидротермальными и петротермальными.
Гидротермальные источники представляют собой подземные резервуары, заполненные паром или горячей водой. Они имеют выход на поверхность земли и образуют гейзеры или сернистые грязевые озера.
Петротермальные источники аккумулируют энергию сухих скальных пород, которые залегают на глубинах, превышающих 3 км. В такой зоне бурят скважину и закачивают в нее под большим давлением воду. Создание подземной циркуляционной системы завершается с бурением второй скважины. Закачиваемая в подземный теплообменник вода нагревается до температуры породы и по второй скважине подается на поверхность к потребителям [1].
1.3 Направления использования геотермальной энергетики
Геотермальные воды являются перспективным источником энергии, который можно использовать для теплоснабжения жилых домов и других зданий. Ресурсы термальных вод используются для целей теплоснабжения более чем в 70 странах мира. В этой области ведущими странами являются США, Япония, Франция и Исландия. Россия также обладает колоссальными запасами термальных источников в Камчатской и Сахалинской областях, Западной Сибири и на Кавказе. Примером использования геотермальных источников для нужд отопления и горячего водоснабжения жилых и промышленных зданий служит г. Кламант-Фолс (США).
Термальная вода поступает в город из 372 скважин, оборудованных экономичными теплообменниками из нержавеющей стали.
Подземные воды часто содержат значительное количество растворенного метана. Если его использовать для догрева теплоносителя, то эффективность работы системы теплоснабжения возрастает.
При отсутствии естественных гидротермальных источников для теплоснабжения могут быть созданы искусственные гидроциркуляционные системы с прокачкой воды через трещины в скальных нагретых породах, созданные гидроразрывом. Такие системы функционируют в США, Великобритании, Германии, Швеции, Франции, Японии.
Источники электрической энергии
... воды преобразуется в электрическую энергию. Состоит из последовательной цепи гидротехнических сооружений, обеспечивающих необходимую концентрацию потока, и энергетических мощностей, преобразующих энергию движущегося напора в механическую энергию вращения с дальнейшей её трансформацией в электроэнергию. ... рассматриваются традиционные источники электрической энергии: атомные, гидро и тепловые ...
В сельском хозяйстве различных стран горячие источники применяются прежде всего для обогрева теплиц и почвы. Исландия использует такой способ обогрева с конца 20-х годов. Это позволяет северной стране выращивать помидоры, огурцы, салат и даже субтропические культуры, такие как виноград и бананы. Значительная часть теплиц отводится под выращивание цветов.
Важным направлением использования геотермальных источников является добыча полезных химических веществ, растворенных в теплоносителе. Во многих случаях минерализация подземных вод очень высока — до 200-300 г/л. Рассолы содержат борную кислоту, рубидий, цезий, йод, бром, свинец, цинк, кадмий, медь, поваренную соль и другие вещества. Многие страны, в числе которых США, Италия, Чехия, Туркмении, Россия и другие, ведут промышленную добычу различных химических элементов и соединений из геотермальных источников [1].
1.4 Геотермальная энергетика в мире
Производство электроэнергии на геотермальных источниках началось еще на заре XX века. Мощность первой ГеоТЭС в Лардерелло (Италии) составила 200 кВт. К настоящему времени суммарная установленная мощность этой ГеоТЭС превышает 1000 МВт.
ГеоТЭС распространены в самых разных странах мира. В конце 2008 года суммарная мощность геотермальных электростанций во всём мире выросла до 10500 МВт. Лидером в строительстве этих станций являются США, далее следует Италия. Динамично развивается геотермальная энергетика в Японии [1].
Хозяйственное применение геотермальных источников распространено в Италии, Японии, Исландии, Новой Зеландии, Франции, Литве, Мексике, Никарагуа, Коста-Рике, Филиппинах, Индонезии, Китае, Кении.
Крупнейшим производителем геотермальной электроэнергии являются США. В 2009 году суммарные мощности 77 геотермальных электростанций в США составляли 3086 МВт. До 2013 года планируется строительство более 4400 МВт. Геотермальная электроэнергетика, как один из альтернативных источников энергии в стране, имеет особую правительственную поддержку.
На Филиппинских островах парогидротермы обеспечивают производство около 27% всей электроэнергии в стране.
Мексика на 2003 год находилась на третьем месте по выработке геотермальной энергии в мире.
В Исландии действуют пять теплофикационных геотермальных электростанций, которые производят 25 % всей электроэнергии в стране.
В Кении на 2005 год действовали три геотермальные электростанции общей электрической мощностью в 160 МВт.
Израиль — один из крупнейших производителей геотермальной энергии в мире. Сотрудничает по этому вопросу с США.
Все российские геотермальные электростанции расположены на Камчатке и Курилах, суммарный электропотенциал пароводных терм одной Камчатки оценивается в 1 ГВт рабочей электрической мощности [10].
2. Состояние, проблемы и перспективы использования геотермальной энергетики в Республике Беларусь
2005 год ознаменовался важнейшим событием в жизни энергетиков страны. Указом Президента Республики Беларусь от 25 августа 2005 г. № 399 утверждена Концепция энергетической безопасности и повышения энергетической независимости Республики Беларусь и Государственная комплексная программа модернизации основных производственных фондов Белорусской энергетической системы, энергосбережения и увеличения доли использования в республике собственных топливно-энергетических ресурсов в 2006-2010 гг..
Альтернативные источники энергии и возможности их применения в России
... стране опытных установок по использованию геотермальной энергии, мы сегодня не можем индустриально освоить такие несметные запасы энергии. Геотермальная энергия по времени использования — наиболее старый источник альтернативной энергии. В 1994 г. в мире ... тепла Земли, использование геотермальной энергии в мире крайне ограничено. Для производства электроэнергии с помощью геотермального пара от этого ...
В этих программных документах определены основные требования национальной экономики, предъявляемые к энергетическому сектору, в том числе по объемам и структуре энергопотребления, а также необходимые для этого масштабы и темпы развития топливно-энергетического комплекса и его отраслей [3].
Согласно Концепции достижение указанной цели предполагается осуществить в результате решения многочисленных задач, одной из которых является максимально возможное, с точки зрения экономической и экологической целесообразности, вовлечение в топливно-энергетический баланс собственных топливных ресурсов: нефти и попутного газа, торфа и древесного топлива, возобновляемых и нетрадиционных источников энергии и вторичных энергоресурсов [9].
В соответствии с принятыми программными документами долю использования местных топливно-энергетических ресурсов в структуре котельно-печного топлива к 2012 г. предусматривается увеличить до 25%, при этом их потребление планируется довести до 6,75 млн. т у. т.
В качестве возобновляемых и нетрадиционных источников энергии применительно к Беларуси рассматриваются и геотермальные ресурсы. При использовании таких энергоносителей необходимо исходить прежде всего из экономической целесообразности.
