Geothermal energy at paggamit nito, mga prospect para sa geothermal energy

Mayroong napakalaking thermal energy sa loob ng Earth. Ang mga pagtatantya dito ay medyo naiiba, ngunit ayon sa pinakakonserbatibong mga pagtatantya, kung nililimitahan natin ang ating sarili sa lalim na 3 km, pagkatapos ay 8 x 1017 kJ ng geothermal energy. Kasabay nito, ang sukat ng tunay na aplikasyon nito sa ating bansa at sa buong mundo ay hindi gaanong mahalaga. Ano ang isyu dito at ano ang mga prospect para sa paggamit ng geothermal energy?

Ang geothermal energy ay ang enerhiya ng init ng Earth. Ang enerhiya na inilabas mula sa natural na init ng Earth ay tinatawag na geothermal energy. Bilang isang mapagkukunan ng enerhiya, ang init ng Earth, kasama ng mga umiiral na teknolohiya, ay maaaring magbigay ng mga pangangailangan ng sangkatauhan sa maraming, maraming taon. At iyon ay hindi kahit na humipo sa init na tumatakbo masyadong malalim, sa mga lugar hanggang ngayon ay hindi maabot.

Para sa milyun-milyong taon, ang init na ito ay inilabas mula sa mga bituka ng ating planeta, at ang rate ng paglamig ng core ay hindi lalampas sa 400 ° C bawat bilyong taon! Kasabay nito, ang temperatura ng core ng Earth, ayon sa iba't ibang mga mapagkukunan, ay kasalukuyang hindi mas mababa sa 6650 ° C at unti-unting bumababa patungo sa ibabaw nito. 42 trilyong watts ng init ang patuloy na pinapalabas mula sa Earth, 2% lang nito ang nasa crust.

Ang panloob na thermal energy ng Earth paminsan-minsan ay nagpapakita ng pagbabanta sa anyo ng mga pagsabog ng libu-libong mga bulkan, lindol, paggalaw ng crust ng lupa at iba pa, hindi gaanong kapansin-pansin, ngunit hindi gaanong global, natural na mga proseso.

Ang pang-agham na pananaw tungkol sa mga sanhi ng hindi pangkaraniwang bagay na ito ay ang pinagmulan ng init ng Earth ay nauugnay sa patuloy na proseso ng radioactive decay ng uranium, thorium at potassium sa loob ng planeta, gayundin sa gravitational separation ng matter. sa kaibuturan nito.

Ang granite layer ng Earth's crust, sa lalim na 20,000 metro, ay ang pangunahing sona ng radioactive decay ng mga kontinente, at para sa mga karagatan, ang upper mantle ay ang pinaka-aktibong layer. Naniniwala ang mga siyentipiko na sa mga kontinente, sa lalim na halos 10,000 metro, ang temperatura sa ilalim ng crust ay humigit-kumulang 700 ° C, habang sa karagatan ang temperatura ay umabot lamang sa 200 ° C.

Dalawang porsyento ng geothermal energy sa crust ng earth ay pare-parehong 840 bilyon watts, at ito ay technologically accessible energy. Ang pinakamagandang lugar para kunin ang enerhiyang ito ay ang mga lugar na malapit sa mga gilid ng mga continental plate, kung saan mas manipis ang crust, at mga lugar ng aktibidad ng seismic at bulkan—kung saan ang init ng lupa ay nagpapakitang malapit sa ibabaw.

Saan at sa anong anyo nangyayari ang geothermal energy?

Sa kasalukuyan, ang pagbuo ng geothermal energy ay aktibong nakikibahagi sa: USA, Iceland, New Zealand, Pilipinas, Italy, El Salvador, Hungary, Japan, Russia, Mexico, Kenya at iba pang mga bansa, kung saan ang init mula sa bituka ng planeta tumataas sa ibabaw sa anyo ng singaw at mainit na tubig, lumalabas, sa temperatura na umaabot sa 300 ° C.

Ang mga sikat na geyser ng Iceland at Kamchatka, pati na rin ang sikat na Yellowstone National Park, na matatagpuan sa mga estado ng Amerika ng Wyoming, Montana at Idaho, na sumasaklaw sa isang lugar na halos 9,000 square kilometers, ay maaaring mabanggit bilang matingkad na mga halimbawa.

Kapag pinag-uusapan ang tungkol sa geothermal energy, napakahalagang tandaan na ito ay halos mababa ang potensyal, iyon ay, ang temperatura ng tubig o singaw na umaalis sa balon ay hindi mataas. At ito ay makabuluhang nakakaapekto sa kahusayan ng paggamit ng naturang enerhiya.

Ang katotohanan ay para sa produksyon ng kuryente ngayon ito ay kapaki-pakinabang para sa temperatura ng coolant na hindi bababa sa 150 ° C. Sa kasong ito, direktang ipinadala ito sa turbine.

May mga installation na gumagamit ng tubig sa mas mababang temperatura. Sa kanila, pinainit ng geothermal na tubig ang pangalawang coolant (halimbawa, Freon), na may mababang punto ng kumukulo. Ang nabuong singaw ay nagpapaikot sa turbine. Ngunit ang kapasidad ng naturang mga pag-install ay maliit (10 — 100 kW) at samakatuwid ang halaga ng enerhiya ay mas mataas kaysa sa mga power plant na gumagamit ng mataas na temperatura ng tubig.

GeoPP sa New Zealand

Ang mga geothermal na deposito ay mga buhaghag na bato na puno ng mainit na tubig. Ang mga ito ay mahalagang natural na geothermal boiler.

Ngunit paano kung ang tubig na ginugol sa ibabaw ng lupa ay hindi itinapon, ngunit ibinalik sa boiler? Lumikha ng isang sistema ng sirkulasyon? Sa kasong ito, hindi lamang ang init ng thermal water, kundi pati na rin ang mga nakapalibot na bato ang gagamitin. Ang ganitong sistema ay tataas ang kabuuang bilang nito ng 4-5 beses. Ang isyu ng polusyon sa kapaligiran na may tubig-alat ay inalis, dahil ito ay bumalik sa underground horizon.

Sa anyo ng mainit na tubig o singaw, ang init ay inihahatid sa ibabaw, kung saan ito ay ginagamit nang direkta sa mga gusali at bahay, o upang makabuo ng kuryente. Kapaki-pakinabang din ang init sa ibabaw ng Earth, na karaniwang naaabot ng mga balon ng pagbabarena, kung saan ang gradient ay tumataas ng 1 °C bawat 36 metro.

Upang sumipsip ng init na ito, ginagamit nila mga heat pump… Ang mainit na tubig at singaw ay ginagamit upang makabuo ng elektrisidad at para sa direktang pag-init, at ang init na puro malalim sa kawalan ng tubig ay ginagawang isang kapaki-pakinabang na anyo ng mga heat pump. Ang enerhiya ng magma at ang init na naipon sa ilalim ng mga bulkan ay kinukuha sa magkatulad na paraan.

Sa pangkalahatan, mayroong isang bilang ng mga karaniwang pamamaraan para sa pagbuo ng kuryente sa mga geothermal power plant, ngunit muli nang direkta o sa isang heat pump-like scheme.

Sa pinakasimpleng kaso, ang singaw ay nakadirekta lamang sa pamamagitan ng isang pipeline sa turbine ng isang electric generator. Sa isang kumplikadong pamamaraan, ang singaw ay pre-purified upang ang mga dissolved substance ay hindi sirain ang mga tubo. Sa isang halo-halong pamamaraan, ang mga gas na natunaw sa tubig ay tinanggal pagkatapos ng paghalay ng singaw sa tubig.

Sa wakas, mayroong isang binary scheme kung saan ang isa pang likido na may mababang kumukulo (heat exchanger scheme) ay gumaganap bilang isang coolant (upang kumuha ng init at upang i-on ang generator turbine).

Ang pinaka-promising ay ang vacuum absorption heat pump na may tubig at lithium chloride. Ang dating ay nagpapataas ng temperatura ng thermal water dahil sa pagkonsumo ng kuryente sa vacuum water pump.

Ang balon na tubig na may temperatura na 60 — 90 ° C ay pumapasok sa vacuum evaporator. Ang nabuong singaw ay pinipiga ng turbocharger. Ang presyon ay pinili depende sa kinakailangang temperatura ng coolant.

Kung ang tubig ay direktang napupunta sa sistema ng pag-init, pagkatapos ito ay 90 - 95 ° C, kung sa mga network ng pag-init, pagkatapos ay 120 - 140 ° C. Sa condenser, ang condensed steam ay nagbibigay ng init nito sa tubig na nagpapalipat-lipat sa pag-init ng lungsod. network, heating system at mainit na tubig .

Ano ang iba pang mga opsyon para mapataas ang paggamit ng geothermal energy?

Ang isa sa mga direksyon ay nauugnay sa paggamit ng halos naubos na mga deposito ng langis at gas.

Tulad ng alam mo, ang paggawa ng hilaw na materyal na ito sa mga lumang bukid ay isinasagawa sa pamamagitan ng paraan ng pagbaha ng tubig, iyon ay, ang tubig ay pumped sa mga balon, na inilipat ang langis at gas mula sa mga pores ng reservoir.

Habang umuunlad ang pag-ubos, ang mga porous na reservoir ay napupuno ng tubig, na nakakakuha ng temperatura ng mga nakapalibot na bato, at sa gayon ang mga deposito ay binago sa isang geothermal boiler, kung saan posible na sabay na kunin ang langis at kumuha ng tubig para sa pagpainit.

Siyempre, ang mga karagdagang balon ay dapat na drilled at isang sistema ng sirkulasyon, ngunit ito ay magiging mas mura kaysa sa pagbuo ng isang bagong geothermal field.

Ang isa pang pagpipilian ay ang pagkuha ng init mula sa mga tuyong bato sa pamamagitan ng pagbuo ng mga artipisyal na permeable zone. Ang kakanyahan ng pamamaraan ay upang lumikha ng porosity gamit ang mga pagsabog sa mga tuyong bato.

Ang pagkuha ng init mula sa naturang mga sistema ay isinasagawa bilang mga sumusunod: dalawang balon ay drilled sa isang tiyak na distansya mula sa bawat isa. Ang tubig ay pumped sa isa, na kung saan, paglipat sa pangalawang sa pamamagitan ng nabuo pores at bitak, inaalis init mula sa mga bato, heats up at pagkatapos ay tumataas sa ibabaw.

Ang ganitong mga eksperimentong sistema ay tumatakbo na sa United States at England. Sa Los Alamos (USA), dalawang balon - isa na may lalim na 2,700 m, at ang isa pa - 2,300 m, ay konektado sa pamamagitan ng hydraulic fracturing at puno ng nagpapalipat-lipat na tubig na pinainit sa temperatura na 185 ° C. Sa England, sa Rosemenius quarry, ang tubig ay pinainit hanggang 80 °C.

Geothermal power plant

Ang init ng planeta bilang isang mapagkukunan ng enerhiya

Malapit sa Italian town ng Larederello ay nagpapatakbo ng electric railway na pinapagana ng tuyong singaw mula sa isang balon. Ang sistema ay gumagana mula noong 1904.

Ang mga geyser field sa Japan at San Francisco ay dalawa pang sikat na lugar sa mundo na gumagamit din ng dry hot steam upang makabuo ng kuryente. Para sa moist steam, ang mas malawak na field nito ay nasa New Zealand, at mas maliit ang lugar - sa Japan, Russia, El Salvador, Mexico, Nicaragua.

Kung isasaalang-alang natin ang geothermal heat bilang isang mapagkukunan ng enerhiya, kung gayon ang mga reserba nito ay sampu-sampung bilyong beses na mas mataas kaysa sa taunang pagkonsumo ng enerhiya ng sangkatauhan sa buong mundo.

1% lamang ng thermal energy ng crust ng Earth, na kinuha mula sa lalim na 10,000 metro, ay sapat na upang mag-overlap ng daan-daang beses ang mga reserba ng fossil fuel, tulad ng langis at gas, na patuloy na ginagawa ng sangkatauhan, na humahantong sa hindi maibabalik na pagkaubos ng ang ilalim ng lupa at ng polusyon sa kapaligiran.

Ito ay dahil sa mga kadahilanang pang-ekonomiya. Ngunit ang mga geothermal power plant ay may napakakatamtamang carbon dioxide emissions, humigit-kumulang 122 kg bawat megawatt hour ng kuryenteng nalilikha, na makabuluhang mas mababa kaysa sa mga emisyon mula sa fossil fuel power generation.

Industrial GeoPE at Geothermal Energy Prospects

Ang unang pang-industriyang geoPE na may kapasidad na 7.5 MW ay itinayo noong 1916 sa Italya. Mula noon, ang napakahalagang karanasan ay naipon.

Noong 1975, ang kabuuang naka-install na kapasidad ng GeoPP sa mundo ay 1278 MW, at noong 1990 ito ay 7300 MW na. Ang pinakamalaking dami ng pagbuo ng geothermal na enerhiya ay nasa Estados Unidos, Mexico, Japan, Pilipinas, at Italya.

Ang unang geoPE sa teritoryo ng USSR ay itinayo sa Kamchatka noong 1966, ang kapasidad nito ay 12 MW.

Mula noong 2003, ang Mutnovskaya geographic power plant ay nagpapatakbo sa Russia, ang kapangyarihan na ngayon ay 50 MW - ito ang pinakamalakas na geoelectric power plant sa Russia sa ngayon.

Ang pinakamalaking GeoPP sa mundo ay ang Olkaria IV sa Kenya, na may kapasidad na 140 MW.

Sa hinaharap, malaki ang posibilidad na ang thermal energy ng magma ay gagamitin sa mga rehiyong iyon ng planeta kung saan ito ay hindi masyadong malalim sa ilalim ng ibabaw ng Earth, pati na rin ang thermal energy ng pinainit na mala-kristal na mga bato, kapag malamig ang tubig. ay pumped sa isang drilled hole sa lalim ng ilang kilometro at ang mainit na tubig ay ibinalik sa ibabaw o singaw, pagkatapos nito ay nakakakuha sila ng pag-init o pagbuo ng kuryente.

Ang tanong ay lumitaw - bakit may kakaunting natapos na mga proyekto gamit ang geothermal energy? Una sa lahat, dahil sila ay matatagpuan sa mga kanais-nais na lugar, kung saan ang tubig ay bumubuhos sa ibabaw ng lupa, o matatagpuan nang napakababaw. Sa ganitong mga kaso, hindi kinakailangan na mag-drill ng mga malalim na balon, na siyang pinakamahal na bahagi ng pagbuo ng geothermal na enerhiya.

Ang paggamit ng mga thermal water para sa supply ng init ay mas malaki kaysa sa produksyon ng kuryente, ngunit sila ay maliit pa rin at hindi gumaganap ng isang mahalagang papel sa sektor ng enerhiya.

Ang GTthermal energy ay nagsasagawa lamang ng mga unang hakbang at kasalukuyang pananaliksik, ang gawaing pang-eksperimentong pang-industriya ay dapat magbigay ng sagot para sa laki ng karagdagang pag-unlad nito.