Що таке геотермальна енергетика

Геотермальні ресурси - це теплова енергія твердої, рідкої і газоподібної фаз земної кори, яка може бути ефективно вилучено та використана.

Теплова енергія надр утворюється за рахунок розщеплення радіонуклідів в середині планети. Цей екологічно чистий і постійно оновлюваний джерело енергії може бути використаний в регіонах з вулканічними проявами і геологічними аномаліями, коли вода поблизу від поверхні землі нагрівається до температури кипіння, в результаті чого у вигляді водяної пари може подаватися на турбіни для виробництва струму. Гаряча вода природних джерел (гейзерів) може бути використана безпосередньо.

Кількість СО2, що виділяється при виробництві 1 кВт електроенергії з високотемпературних геотермальних джерел, становить від 13 до 380 г (в середньому 65 г на 1 кВт-год). У той же час при спалюванні природного газу емісія СО2 становить 453 г на 1 кВт-год, нафти - 906 г на 1 кВт-год і вугілля - 1042 г на 1 кВт-год. Хімічні сполуки геотермального потоку (в основному азот і сірководень, а також в невеликих пропорціях ртуть, радон і бор) не викидаються в атмосферу, а за допомогою спеціальних свердловин повертаються в глибину надр.

Нескінченна генерація внутрішнього земного тепла компенсує його зовнішні втрати і служить джерелом енергозапасання. Загальний вихід тепла з надр на земну поверхню втричі перевершує сучасну потужність енергоустановок світу і оцінюється в 30 ТВт; при цьому середня щільність глибинного теплового потоку складає всього 0,06 УТ / кв. м, що майже в 35 тис. разів менше середньої щільності сонячного випромінювання. Загальна кількість теплоти, що є в розпорядженні Земля, в паливному еквіваленті дорівнює 4,5х108 трлн. т у. т. Технічно досяжні ресурси геотермальної енергії обмежені загальним тепловим складом верхніх 10 км земної кори в межах суші, що в паливному еквіваленті дорівнює 13660 трлн. т у. т.

Але тепло Землі дуже "неуважно", і в більшості районів світу людиною може використовуватися з вигодою тільки дуже невелика частина енергії. З них придатні для використання геотермальні ресурси становлять близько 1% загальної теплоємності верхній 10-кілометрової товщі земної кори, або 137 трлн. т у. т.

Джерела геотермальної енергії за класифікацією Міжнародного енергетичного агентства діляться на 5 типів.

Родовища геотермального сухого пара. Вони порівняно легко розробляються, але досить рідкісні. Проте, половина всіх діючих в світі ГеоТЕС використовує тепло цих джерел.

Джерела вологої пари (суміші гарячої води і пара). Вони зустрічаються частіше. При їх освоєнні доводиться вирішувати питання запобігання корозії обладнання ГеоТЕС і забруднення навколишнього середовища (видалення конденсату з-за високого ступеня його засоленості).

Родовища геотермальної води (містять гарячу воду або пар і воду). Вони являють собою так звані геотермальні резервуари, які утворюються в результаті наповнення підземних порожнин водою атмосферних опадів, що нагрівається близько лежить магмою.

Сухі гарячі скельні породи, розігріті магмою (на глибині 2 км і більше). Їх запаси енергії найбільш великі.

Магма, що представляє собою нагріті до 1300 ° С розплавлені гірські породи.

Досвід, накопичений різними країнами і Україною, відноситься в основному до використання природного пара і термальних вод (парогідротерм), які залишаються поки найбільш реальною базою геотермальної енергетики. Однак її великомасштабне розвиток в майбутньому можливо лише при освоєнні петрогеотермальних ресурсів, т. Е. Теплової енергії гарячих гірських порід, температура яких на глибині 3. 5 км зазвичай перевищує 100 ° С.

Геотермальне тепло можна утилізувати або "безпосередньо", або перетворювати його в електрику, якщо температура теплоносія досягає більше 150 ° С.

Безпосередньо геотермальне тепло в залежності від температури може використовуватися для опалення будинків, теплиць, басейнів, сушки сільськогосподарських і рибопродуктів, випарювання розчинів, вирощування риби, грибів і т.д.

В останні роки в багатьох країнах стали застосовувати теплові насоси, в яких використовується низькопотенційна теплова енергія з температурою 4 - 6 градусів ° С і вище. Як джерело такої енергії може бути використано тепло як природного походження (зовнішнє повітря; тепло грунтових, артезіанських і термальних вод; води річок, озер, морів і інших незамерзаючих природних водойм), так і тепло техногенного походження (промислові скиди, очисні споруди, тепло силових трансформаторів і будь-яке інше дармове тепло).

Сьогодні вже в 80 країн світу в тій чи іншій мірі використовується геотермальне тепло. У більшій частині з них, а саме в 70 країнах, утилізація цього виду природного тепла досягла рівня будівництва теплиць, басейнів, використання в лікувальних цілях і т.д. А ГеоТЕС є в десяти країнах.