Geotermikus energia

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2018. október 5-én felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 105 szerkesztést igényelnek .

A geotermikus energia  olyan energiairány , amely a Föld belsejének hőenergiájának felhasználásán alapul villamos energia előállítására geotermikus erőművekben , vagy közvetlenül fűtésre vagy melegvízellátásra . Általában a megújuló energiaforrásokat használó alternatív energiaforrásokra utal .

A Föld hőtartalékai gyakorlatilag kimeríthetetlenek - amikor csak a Föld magja hűl le ( a köpeny és a kéreg nem számítva), 1 °C-on 2 * 10 20 kWh energia szabadul fel , ami 10 000-szer több, mint amennyi benne van. az összes feltárt fosszilis tüzelőanyagban , és több milliószor több, mint az emberiség éves energiafogyasztása. Ebben az esetben a maghőmérséklet meghaladja a 6000 °C-ot, a lehűlési sebességet pedig 300–500 °C-ra becsülik milliárd évenként.

A Föld belsejéből a felszínén átáramló hőáram 47 ± 2 TW hő (évente 400 ezer TWh, ami 17-szerese a világ teljes kibocsátásának, és 46 milliárd tonna szén elégetésének felel meg ). és a megtermelt hőenergia A Föld az urán , a tórium és a kálium-40 radioaktív bomlása következtében 33 ± 20 TW-ra becsülhető, vagyis a Föld hőveszteségének akár 70%-a pótolódik [1] . Ennek a kapacitásnak akár 1%-ának kihasználása több száz nagy teljesítményű erőműnek felel meg. A hőáram sűrűsége azonban ebben az esetben kisebb, mint 0,1 W/m 2 (több ezer és tízezerszer kisebb, mint a napsugárzás sűrűsége), ami megnehezíti a felhasználást.

A vulkáni területeken a keringő víz viszonylag kis mélységben túlmelegszik a forráspont fölé, és repedéseken keresztül emelkedik a felszínre, néha gejzírek formájában . A földalatti melegvízhez való hozzáférés mélykútfúrással lehetséges . Az ilyen gőztermékeknél jobban elterjedtek a száraz, magas hőmérsékletű kőzetek, amelyek energiája a túlhevített víz szivattyúzásával, majd onnan történő elvezetésével érhető el. A magas, +100 °C alatti hőmérsékletű kőzethorizontok is gyakoriak sok geológiailag inaktív területen, így a legígéretesebb a geotermák hőforrásként történő alkalmazása.

A geotermikus források gazdasági felhasználása gyakori Izlandon és Új - Zélandon , Olaszországban és Franciaországban , Litvániában , Mexikóban , Nicaraguában , Costa Ricán , Fülöp - szigeteken , Indonéziában , Kínában , Japánban , Kenyában és Tádzsikisztánban .

A geotermikus energia két területre oszlik: petrotermikus energia és hidrotermikus energia. A hidrotermikus energiát az alábbiakban ismertetjük [2] .

Osztályozás

A hűtőfolyadék eltávolításának módja szerint: [3]

A felhasznált erőforrások típusa szerint: [4]

Források

A bolygó több vulkáni zónájában , köztük Kamcsatkán , a Kuril-szigeteken , a Japán- és Fülöp-szigeteken , a Cordillera és az Andok hatalmas területein , ígéretes túlhevített vízforrásai vannak .

Oroszország
2006-ban Oroszországban 56 termálvíz lelőhelyet tártak fel, amelyek terhelése meghaladja a 300 ezer m³/nap értéket. Ipari kitermelést húsz lelőhelyen folytatnak, köztük: Paratunszkoje ( Kamcsatka ), Cserkeszszkoje és Kazminszkoje ( Karacsáj-Cserkeszi és Sztavropoli terület ), Kizljarskoje és Mahacskalinszkoje ( Dagesztán ), Mostovszkoje és Voznesenszkoje ( Krasnodar Terület ).

Hatalmas földalatti termálvízkészletek találhatók Dagesztánban , Észak-Oszétiában , Csecsenföldön , Ingusföldön , Kabard-Balkáriában , Transkaukáziában , Sztavropol és Krasznodar területeken, Kamcsatkában és Oroszország számos más régiójában.

Előnyök és hátrányok

Előnyök

A geotermikus energia fő előnye a gyakorlati kimeríthetetlensége és a környezeti feltételektől, a napszaktól és az évszaktól való teljes függetlenség. A GeoTPP beépített kapacitás kihasználtsága elérheti a 80%-ot, ami más alternatív energiaforrások (kivéve bioüzemanyag alapú TPP ) esetében elérhetetlen.

Hátrányok

A kutak gazdasági megvalósíthatósága

Ahhoz, hogy a hőenergiát valamilyen hőgép (például gőzturbina ) segítségével elektromos energiává alakítsuk, szükséges, hogy a geotermikus vizek hőmérséklete elég magas legyen, különben a hőgép hatásfoka túl alacsony lesz ( Például 40 °C-os vízhőmérséklet és 20 °C-os környezeti hőmérséklet mellett az ideális hőmotor hatásfoka csak 6%, a valódi gépek hatásfoka pedig még ennél is alacsonyabb, ráadásul az energia egy része az üzem saját szükségleteire fordítható, például olyan szivattyúk működtetésére, amelyek a kútból kiszivattyúzzák a hűtőfolyadékot és visszaszivattyúzzák az elhasznált hűtőfolyadékot ). Áramtermeléshez 150 °C-os és annál magasabb hőmérsékletű geotermikus vizet célszerű használni. Még fűtéshez és melegvízhez is legalább 50 °C hőmérséklet szükséges. A Föld hőmérséklete azonban meglehetősen lassan növekszik a mélységgel, a geotermikus gradiens általában csak 30 °C/1 km, vagyis a melegvízellátáshoz is több mint egy kilométer mély, több kilométeres kútra lesz szükség az áramtermeléshez. Az ilyen mély kutak fúrása drága, ráadásul a hűtőfolyadék átszivattyúzása is energiát igényel, így a geotermikus energia felhasználása korántsem mindenhol célszerű. Szinte az összes nagy GeoPP fokozott vulkanizmusú helyeken található - Kamcsatkában , Izlandon , Fülöp -szigeteken , Kenya - ban , gejzírmezőkben Kaliforniában stb., ahol a geotermikus gradiens sokkal magasabb, és a geotermikus vizek közel vannak a felszínhez.

A hűtőfolyadék ökológiája

A felszín alatti termálvizek használata során felmerülő problémák egyike a víz (általában kimerült) megújuló ciklusának szükségessége egy földalatti víztartóba , amely energiafogyasztást igényel. A termálvizek nagy mennyiségben tartalmaznak különféle mérgező fémek (pl. ólom , cink , kadmium ), nemfémek (pl. bór , arzén ) és kémiai vegyületek ( ammónia , fenolok ) sóit, ami kizárja ezeknek a vizeknek a kibocsátását. a felszínen elhelyezkedő természetes vízrendszerekbe . A magas sótartalom szintén hozzájárul a csővezetékek korróziójához és a sólerakódáshoz. A szennyvíz befecskendezése azért is szükséges, hogy a víztartó rétegben ne csökkenjen a nyomás, ami a geotermikus állomás termelésének csökkenéséhez vagy teljes üzemképtelenségéhez vezet.

Másrészt a geotermikus vizek olyan értékes elemeket tartalmaznak, mint a lítium , és vannak projektek ezek kitermelésére [5] .

A legnagyobb érdeklődésre a magas hőmérsékletű termálvizek vagy gőzkivezetők tartoznak, amelyek villamosenergia-termelésre és hőszolgáltatásra használhatók.

Földrengések provokálása

A fúrás és a kútinfrastruktúra gazdaságossága megköveteli a nagy geotermikus gradiensű helyszínek kiválasztását. [6] Az ilyen helyek általában szeizmikusan aktív zónákban találhatók. [6] Ezenkívül a GCC -állomás építése során a kőzetek hidraulikus stimulációját végzik, amely lehetővé teszi a hűtőfolyadék hőátadását a kőzetekkel a további repedések miatt. A 2017-es pohangi földrengés vizsgálatának eredményei szerint azonban kiderült, hogy még a további szeizmográfiai állomások méréseivel történő szabályozás sem elegendő az indukált földrengések kizárásához. [7] Egy geotermikus erőmű működése által kiváltott [7] Pohang földrengés 2017. november 15-én volt, 5,4-es erősségű [8] , 135-en sérültek meg, 1700-an pedig hajléktalanok maradtak. [6]

Geotermikus energiaipar a világon

A geotermikus erőművek (GeoTPP) beépített nettó kapacitása 2018 végén 13155 MW, vagyis a világ erőművei (a továbbiakban a világ 179 országot foglal magába) beépített nettó kapacitásának 0,2%-a [11] . 1990-hez képest a GeoTPP-k beépített kapacitásának növekedése 7454 MW-ot, azaz 56,7%-ot tett ki, ugyanakkor a világerőművek beépített kapacitásának szerkezetében a GeoTPP-k részesedése 2018-ban 0,1%-kal csökkent 1990-hez képest. . A világ megújuló energiaforrásainak szerkezetében a GeoTPP részesedése 2018 végén 0,6%. 1990-ben és 2018-ban a GeoTPP bruttó villamosenergia-termelése [12] 36,4 és 87,9 milliárd kWh volt, ami a globális (a világ 179 országa) bruttó villamosenergia-termelésének 0,4%-a, illetve 0,3%-a 1990-ben és 2018-ban.

Geotermikus erőművek telepített kapacitása – nettó és villamosenergia-termelés – bruttó országonként [13] [12]
Ország Telepített nettó kapacitás, MW Bruttó villamosenergia-termelés, millió kWh
1990 2018 1990 2018
Ausztria -- egy -- --
Chile -- 40 -- 214
Costa Rica -- 207 -- 969
Horvátország -- egy -- 2
El Salvador 95 204 419 1545
Etiópia -- 7 -- --
Franciaország -- 16 -- 129
Németország -- 36 -- 178
Görögország 2 -- -- --
Guatemala -- 39 -- 250
Honduras -- 35 -- 297
Magyarország -- 3 -- 12
Izland 46 756 300 6010
Indonézia 140 1981 1125 12804
Olaszország 496 767 3222 6105
Japán 270 474 1741 2524
Kenya 45 627 336 5128
Mexikó 700 1010 5124 5283
Új Zéland 261 965 2131 7961
Nicaragua 70 155 386 801
Pápua Új-Guinea -- 56 -- 425
Fülöp-szigetek 888 1944 5466 10435
Portugália egy 29 négy 230
Oroszország -- 74 -- 426
Tajvan -- -- 3 --
Thaiföld -- -- egy egy
pulyka tizennyolc 1283 80 7431
Egyesült Államok 2669 2444 16012 18773
Világ (179 ország) 5701 13154 36350 87933

Egyesült Államok

A geotermikus villamos energia legnagyobb termelője az Egyesült Államok, amely 2005 -ben mintegy 16 milliárd kWh megújuló villamos energiát állított elő. 2009 - ben az Egyesült Államokban 77 geotermikus erőmű teljes kapacitása 3086 MW volt [14] . 2013- ra több mint 4400 MW megépítését tervezik. [ adatok frissítése ]

A geotermikus erőművek legerősebb és legismertebb csoportja Sonoma és Lake megye határán található , 116 km-re északra San Franciscótól . "Gejzíreknek" ("Gejzíreknek") hívják, és 22 geotermikus erőműből áll, amelyek összteljesítménye 1517 MW [15] . "A Kaliforniában termelt alternatív [nem vízi] energia ma már a gejzírek adják" [16] . További főbb ipari területek: a Sós-tenger északi része Kalifornia középső részén (570 MW beépített kapacitás) és geotermikus erőművek Nevadában , amelyek beépített kapacitása eléri a 235 MW-ot.

Az amerikai vállalatok világelső ebben az ágazatban, annak ellenére, hogy a geotermikus energia viszonylag nemrégiben kezdett aktívan fejlődni az országban. A Kereskedelmi Minisztérium szerint a geotermikus energia azon kevés megújuló energiaforrások közé tartozik, amelyek exportja az Egyesült Államokból meghaladja az importot. Emellett technológiákat is exportálnak. A Geotermikus Energia Szövetség tagvállalatainak 60%-a [17] jelenleg nem csak az Egyesült Államokban, hanem külföldön is ( Törökországban , Kenyában , Nicaraguában , Új-Zélandon , Indonéziában , Japánban stb.) törekszik üzleti tevékenységre.

A geotermikus energiaipar, mint az ország egyik alternatív energiaforrása kiemelt állami támogatást élvez.

Fülöp-szigetek

2003 - ban 1930 MW elektromos energiát telepítettek a Fülöp-szigeteken , a Fülöp -szigeteken a gőz-hidrotermák az ország összes villamos energiájának körülbelül 27%-át biztosítják.

Mexikó

Az ország 2003-ban a harmadik helyen állt a világ geotermikus energiatermelésében, 953 MW beépített erőművel. Cerro Prieto legjelentősebb geotermikus zónájában 750 MW összteljesítményű állomások találhatók.

Olaszország

Olaszországban 2003 -ban 790 MW összteljesítményű erőművek működtek.

Izland

Izlandon öt kogenerációs geotermikus erőműve van, amelyek teljes elektromos kapacitása 570 MW (2008), amelyek az ország villamosenergia-termelésének 25%-át állítják elő.

Az egyik ilyen állomás ellátja a főváros Reykjavik ellátását. Az állomás felszín alatti vizet használ, a felesleges vizet pedig egy óriási medencébe vezetik le.

2000-ben indult el az Izlandi Mélyfúrási Projekt (IDDP) a szuperkritikus hidrotermikus folyadékok energiájának hasznosítására szolgáló technológiák kifejlesztésére .

Kenya

2005 - ben Kenyában három geotermikus erőmű működött , összesen 160 MW elektromos teljesítménnyel, és a tervek szerint a kapacitást 576 MW-ra növelnék. A mai napig Kenya ad otthont a világ legerősebb GeoPP-jének, az Olkaria IV -nek .

Oroszország

A világon először nem vízgőzt használtak hőhordozóként a Paratunskaya Geotermikus Erőműben 1967-ben. [tizennyolc]

Napjainkban a Kamcsatkán elfogyasztott energia 40%-a geotermikus forrásokból származik [19] . Az Orosz Tudományos Akadémia
távol-keleti részlegének vulkanológiai intézete szerint Kamcsatka geotermikus erőforrásait 5000 MW-ra becsülik. [20] Az orosz potenciált csak valamivel több mint 80 MW beépített kapacitás ( 2009 ) és körülbelül 450 millió kWh éves termelés (2009) értékében realizálták:

A Sztavropoli Területen , a Kayasulinskoye mezőnél megkezdték és felfüggesztették egy drága kísérleti, 3 MW kapacitású Stavropol GeoTPP építését.

12 geotermikus mezőt aknáznak ki a krasznodari területen . [21]

Dagesztánban a geotermikus vizet fűtésre és melegvízellátásra használják. A három legnagyobb geotermikus lelőhely - a Mahacskala-Ternairskoye, Kizlyarskoye és Izberbashskoye - összesen évi 4,4 millió tonna meleg (55-105 °C) vizet, azaz 148 millió kWh hőenergiát állít elő. Kizlyar város lakosságának 70%-a geotermikus forrásból látja el a fűtést és a melegvízellátást. A geotermikus hő díja a különböző mezőkön 195 és 680 rubel között mozog 1000 kWh-nként [22] .

Japán

Japánban 20 geotermikus erőmű működik, de az ország energiaszektorában a geotermikus energia csekély szerepet játszik: 2013-ban ezzel a módszerrel 2596 GWh villamos energiát állítottak elő, ami az ország teljes áramellátásának mintegy 0,25%-a.

A geotermikus vizek osztályozása [23]

Hőmérséklet szerint

alacsony termikus +40 °C-ig
Termikus +40 és +60 °C között
Magas termikus +60 és +100 °C között
Túlmelegedett +100 °C felett

Mineralizációval (száraz maradék)

ultra-friss 0,1 g/l-ig
unalmas 0,1-1,0 g/l
enyhén sós 1,0-3,0 g/l
erősen sós 3,0-10,0 g/l
sós 10,0-35,0 g/l
sóoldat 35,0 g/l felett

Teljes keménység szerint

nagyon puha 1,2 mg-ekv/l-ig
puha 1,2-2,8 mg-ekv/l
közepes 2,8-5,7 mg-ekv/l
kemény 5,7-11,7 mg-ekv/l
nagyon nehéz több mint 11,7 mg-ekv/l

Savasság szerint, pH

erősen savas 3,5-ig
savanyú 3,5-5,5
szubsav 5,5-6,8
semleges 6,8-7,2
enyhén lúgos 7,2-8,5
lúgos 8,5 felett

Gázösszetétel szerint

hidrogén-szulfid
hidrogén-szulfid-szén-dioxid
szénsavas
nitrogén-szén
metán
nitrogén-metán
nitrogén

Gáztelítés szerint

gyenge 100 mg/l-ig
átlagos 100-1000 mg/l
magas 1000 mg/l felett

Petrotermikus energia

Ez a fajta energia a Föld mély hőmérsékletéhez kapcsolódik, amely egy bizonyos szintről emelkedni kezd. A mélységgel való növekedés átlagos üteme 100 méterenként körülbelül 2,5 °C, 5 km-es mélységben a hőmérséklet körülbelül 125 °C, 10 km-en pedig körülbelül 250 °C. A hőt két kút fúrásával állítják elő, amelyek közül az egyiket vízzel szivattyúzzák, amely felmelegedéskor belép a szomszédos kútba, és gőz formájában távozik. Ennek az energiaiparnak ma a jövedelmezősége a problémája . [2]

Lásd még

Jegyzetek

  1. ↑ Kapitinov I.M. A Föld nukleáris hője Archív másolat , 2018. október 4-i dátum a Wayback Machine -nél // Tankönyv "Radioactivity of Atomic Nuclei", szerk. B. S. Ishanova. - KDU, Egyetemi könyv, Moszkva, 2017. - S. 48-56.
  2. ↑ 1 2 Kirill Degtyarev. Petrotermikus energia - start Oroszországban (hozzáférhetetlen link) . Orosz Földrajzi Társaság (2011. október 24.). Letöltve: 2012. november 1. Az eredetiből archiválva : 2012. november 20. 
  3. ↑ Alkhasov, 2016 , p. 18, 98.
  4. ↑ Alkhasov, 2016 , p. 16-17.
  5. ↑ Ígéretes módszer a lítium kinyerésére a Pauzhetsky gőz-hidrotermikus lelőhely geotermikus hűtőközegéből . Letöltve: 2021. augusztus 18. Az eredetiből archiválva : 2021. augusztus 18..
  6. ↑ 1 2 3 A 2017-es pohangi földrengés a geotermikus energia kockázatértékelési megközelítéseinek felülvizsgálatát kényszerítette ki . Letöltve: 2019. június 3. Az eredetiből archiválva : 2019. június 3.
  7. ↑ 1 2 A Koreai Kormánybizottság összefoglaló jelentése a 2017-es pohangi földrengés és az EGS projekt közötti kapcsolatokról, archiválva 2019. július 11-én a Wayback Machine -nél  (koreai)
  8. ↑ 2017-es koreai földrengés, amelyet geotermikus erőmű váltott ki . Habrahabr (2018. április 30.). Letöltve: 2019. szeptember 3. Az eredetiből archiválva : 2019. szeptember 3.
  9. ↑ Bertani, Ruggero (2007. szeptember), World Geothermal Generation in 2007 , Geo-Heat Center Quarterly Bulletin (Klamath Falls, Oregon: Oregon Institute of Technology) . – V. 28(3): 8–19 , < http://geoheat.oit.edu/bulletin/bull28-3/art3.pdf > . Letöltve: 2009. április 12. Archiválva : 2012. február 17. a Wayback Machine -nél 
  10. ↑ Fridleifsson, Ingvar B.; Bertani, Ruggero; Huenges, Ernst & Lund, John W. (2008-02-11), O. Hohmeyer és T. Trittin, szerk., A geotermikus energia lehetséges szerepe és hozzájárulása a klímaváltozás mérséklésében | IPCC Scoping Meeting on Renewable Energy Sources Conference , Lübeck, Németország, p. 59–80 , < http://www.iea-gia.org/documents/FridleifssonetalIPCCGeothermalpaper2008FinalRybach20May08_000.pdf > . Letöltve: 2009. április 6. Archiválva : 2010. március 8. a Wayback Machine -nél 
  11. ↑ Erőművek beépített kapacitása . EES EAEC. Világenergia (2021-22-07). Letöltve: 2021. szeptember 30. Az eredetiből archiválva : 2021. szeptember 30.
  12. ↑ 1 2 Villamosenergia termelés megújuló energiaforrásokból és szivattyús tározós erőművekből . EES EAEC. Világenergia (2021-22-07). Letöltve: 2021. szeptember 30. Az eredetiből archiválva : 2021. szeptember 30.
  13. ↑ A GeoTPP és a PSP telepített kapacitása . EES EAEC. Világenergia (2021-22-07). Letöltve: 2021. szeptember 30. Az eredetiből archiválva : 2021. szeptember 30.
  14. ↑ Geotermikus projektek fejlesztése 70 országban 2010. május 25.
  15. ↑ The Geysers Geothermal Field, Kalifornia, Amerikai Egyesült Államok//www.power-technology.com - http://www.power-technology.com/projects/the-geysers-geothermal-california Archiválva : 2012. május 10., Wayback Gép
  16. ↑ Calpine és a környezet//www.geysers.com - http://www.geysers.com/environment.htm Archivált : 2012. július 5. a Wayback Machine -nél
  17. ↑ Charles W. Thurston. A geotermikus növekedés felgyorsítása a DOE kezdeményezéseken keresztül//Renewable Energy World Észak-Amerika, 2010. május//www.renewableenergyworld.com - http://www.renewableenergyworld.com/rea/news/article/2012/01/accelerating-growthmal -through-doe-initiatives Archivált : 2012. október 17. a Wayback Machine -nél
  18. ↑ L. A. Ogurecsnyikov. Geotermikus erőforrások az energiában . 11. szám (31) . Alternatív energia és ökológia (2005). Letöltve: 2012. november 1. Az eredetiből archiválva : 2012. november 20.
  19. ↑ Amíg el nem fogy az olaj // 2016. június
  20. ↑ Geotermikus energia . Energosvet magazin. Letöltve: 2012. november 1. Az eredetiből archiválva : 2012. május 6..
  21. ↑ V. A. Butuzov, G. V. Tomarov, V. Kh. Shetov. Geotermikus fűtési rendszer napenergiával és hőszivattyúval . magazin "Energy Saving" (2008. november 3.). Letöltve: 2012. november 1. Az eredetiből archiválva : 2012. december 6..
  22. ↑ Geotermikus energia a távfűtésben Oroszországban. Dagesztáni tapasztalat | ABOK . Letöltve: 2021. augusztus 17. Az eredetiből archiválva : 2021. augusztus 17.
  23. ↑ VSN 56-87 "Lakó- és középületek és építmények geotermikus hő- és hidegellátása"

Irodalom

  • Degtyarev K. A föld hője // Tudomány és élet . - 2013. - 9-10.
  • Dvorov I. M. A Föld mély hője / Szerk. szerk. d.g.-m.s. A. V. Scserbakov . — M .: Nauka , 1972. — 208 p. — ( Az emberiség jelene és jövője ). — 15.000 példány.
  • Berman E., Mavritsky BF Geotermikus energia. M.: Mir, 1978. 416 p.
  • Sevastopolsky A.E. Geotermikus energia: Erőforrások, fejlesztés, felhasználás: Per. angolról. M.: Mir, 1975.
  • Baeva A. G., Moskvicheva V. N. Geotermikus energia: problémák, erőforrások, felhasználás. Bibliográfiai tárgymutató. A Szovjetunió Tudományos Akadémia Szibériai Fiókjának Kiadója, Hőfizikai Intézet, 1979
  • Alkhasov A.B. Megújuló energiaforrások. - M . : MPEI Kiadó, 2016. - ISBN 978-5-383-00960-4 .

Linkek

  Ugrás a Wikidata elemre  Szótárak és enciklopédiák
Bibliográfiai katalógusokban