Як Земля може служити джерелом невичерпної енергії

Геотермальна електростанція у всій красі.

Всі міські жителі звикли до того, що в їх будинку надходять якось самі собою. Плати за кожен місяць і вдома буде світло, тепло і смачно пахнути з кухні. Але чи замислювалися ви коли-небудь звідки вся ця енергія береться? У великих містах, як правило, це гідроелектростанції, теплоелектростанції і атомні електростанції. Сьогодні поговоримо про дещо специфічний, але дуже цікавий спосіб видобутку тепла і світла безпосередньо з темних надр нашої планети. Спалювати нічого не доведеться.

Перш, ніж говорити про виробництві енергії, давайте уявимо собі віддалену від великих міст місце. Не село, в якій живе 10 мешканців у 15 похилих будинках, а просто невелике містечко. Бажано, щоб він знаходився поруч з вулканом. Якщо представили, то тепер треба зрозуміти, як доставити туди електрику та опалення.

Можна побудувати теплову електростанцію і круглі добу палити природні копалини, які коштують великих грошей, псують навколишнє середовище і вимагають як мінімум хорошу дорогу для їх доставки, а то й залізничну гілку.

Другим варіантом буде , яка несе в собі цілком зрозумілі ризики і вимагає роботи фахівців вузького профілю. Це теж не найкращий варіант для невеликих міст. Але що тоді вибрати і як забезпечити людей побутовими благами?

Що таке Геотес

Перед тим, як розповісти про самих електростанціях, варто сказати, що таке взагалі геотермальна енергія.

Для отримання тепла з надр Землі потрібно буріння свердловин. При цьому, чим глибше свердловина, тим більше енергії можна отримати. Геотермічний градієнт в свердловині зростає в середньому на 1 °с кожні 36 метрів. Тепло доставляється на поверхню у вигляді пари або гарячої води, а використовувати його можна як для виробництва електрики, так і для опалення. Завдяки тому, що термінальні регіони є по всьому світу, користуватися таким способом одержання енергії можуть багато країн.

Найбільш вдалими місцями для розміщення подібних електростанцій є стики тектонічних плит. Саме в цих зонах кора тонше і тепло отримати простіше. Нагадаю, вважається, що температура в центрі Землі не нижче 6800 градусів. Чим ближче до центру, тим вище температура. Все логічно.

Приблизно за такою схемою працює геотермальна електростанція.

У найпростішому прикладі Геотес працює , який крутить турбіну, що виробляє електрику, але із-за особливостей кожного конкретного варіанту вони діляться на кілька типів.

Типи Геотес

найпростіший тип Геотес використовує при роботі так звану пряму схему. При ній пара піднімається по трубам і відразу розкручує турбіну. При непрямій схемою перед тим, як потрапити в труби, пар очищається від газів, які викликають прискорене руйнування металу. Якщо видалення газів проводиться після конденсації води, схема вважається змішаною. Але є ще і бінарна схема, яка є найбільш технологічною.

Прикладом таких станцій є геотермальна електростанція Ландау в Німеччині. Вона використовує термальну воду для доставки тепла з надр Землі, але далі в справу включається інша рідина з низькою температурою кипіння. Вона і розкручує турбіни. Як правило, для цього використовується ізопентан. Такий спосіб дозволяє розмістити електростанції в тих місцях, де немає доступу до таких джерел тепла, які здатні безпосередньо видати пар для роботи турбіни. Для їх роботи досить води з температурою не більше 70 градусів.

Перша геотермальна електростанція

Всі ми звикли до того, що багато років тому енергія добувалася з природних копалин. Так воно і було, от тільки ще до цього одними з перших електростанцій були саме геотермальні. В цілому це дуже логічно, так як техніка працювала на паровій тязі, і використовувати саме пар було більш правильним рішенням. Та й власне єдиним для того часу, не рахуючи спалювання дерева та вугілля.

Ще в 1817 році граф Франсуа де Лардерель розробив технологію збору природного пара, яка дуже придалася в двадцятому столітті, коли попит на геотермальні електростанції став дуже високим.

Перша реально працююча станція була побудована в італійському містечку Лардерелло в 1904 році. Правда, вона була більше прототипом, так як могла плекати тільки 4 лампочки, але вона працювала. Через шість років в 1910 році в цьому ж місті була побудована реально працює станція, яка могла добувати енергію, достатню для промислового використання.

Навіть в таких мальовничих місцях можуть бути Геотес.

Експериментальні генератори будувалися у багатьох місцях, але саме Італія до 1958 року утримувала лідерство і була єдиним у світі виробником геотермальної енергії в промислових масштабах.

Поступитися лідерством довелося після того, як у Новій Зеландії Вайракей. Вона була першою геотермальної електростанцією непрямого типу. Через декілька років подібні об'єкти відкрилися і в інших країнах, включаючи США з її джерелами у Каліфорнії.

Перша геотес непрямого типу була побудована в СРСР в 1967 році. У цей час такий спосіб отримання енергії почавактивно розвиватися по всьому світу. Особливо в таких місцях, як Аляска, Філіппіни та Індонезія, які досі є одними з лідерів за добувається таким способом енергії.

ККД геотермальної електростанції

насправді, не можна сказати, що геотес дуже ефективні, оскільки їх ККД становить всього 7-10 відсотків. Це дуже мало в порівнянні з об'єктами, на яких енергія витягається з палива, що згорає. Саме тому не можна просто викопати яму, засунути в неї трубу і піти відпочивати. Система повинна бути високоефективною і використовувати кілька циклів для більшої продуктивності, інакше отриманої енергії не вистачить навіть на роботу насосів, які використовуються для доставки рідини на поверхню.

Ключовим фактором успіху геотермальних електростанцій, в порівнянні з вітряними і сонячними, є їх сталість. Вони здатні працювати 24/7 з однаковою інтенсивністю, витрачаючи на роботу менше енергії, ніж виробляється на виході. Додатковим плюсом є можливість отримання тепла, що використовується для опалення будинків і об'єктів в найближчій зоні. І для всього цього не треба спалювати дороге паливо.

Перспективи геотес

Через більш ніж сто років з моменту першої демонстрації можливостей використання геотермальної енергії, станції, які працюють на цьому "паливі", є перспективними і незамінними для деяких регіонів. У Росії, наприклад, майже всі станції знаходяться на Камчатці. У США мова йде про Каліфорнії, а в Німеччині про деяких Альпійських районах.

Країни лідери з виробництва енергії з геотермальних джерел.

П'ятірка лідерів за обсягом виробленої Геотес енергії включає в себе США, Індонезію, Філіппіни, Італію і Нову Зеландію. Нескладно помітити, що це країни з різним рівнем розвитку. Виходить, що геотермальна енергії доступна всім і все в ній зацікавлені. По мірі розвитку технологій, збільшення ККД станцій і зменшення запасів , геотермальна енергія буде ставати все більш затребуваною.

Для тих, хто переживає за температуру планети, варто сказати, що при температурі центру Землі мінімум 6800 градусів Цельсія, він остигає всього на 300-500 градусів за мільярд років. Думаю, що не варто турбуватися з цього приводу.