ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГЕОТЕРМАЛЬНОЙ ЭНЕРГИИ
ЛЕКЦИЯ 6
Современные представления о природе геотермальной энергии и пути ее использования
Выражение "геотермальная энергия" буквально означает, что это энергия тепла земли (гео - земля, термальная - тепловая). Основным источником этой энергии является постоянный поток тепла из раскаленных недр, направленный к поверхности земли. Этого тепла достаточно, чтобы расплавлять горные породы под земной корой, превращая их в магму (которую мы иногда видим на поверхности в виде лавы). Большая часть магмы остается под землей и, подобно печи, нагревает вышерасположенную породу. Когда подземные воды сталкиваются с этим теплом, они нагреваются - иногда до температуры 371°С. В некоторых местах, особенно по краям тектонических плит материков, а также в так называемых "горячих точках" теплота подходит так близко к поверхности, ее можно добывать с помощью геотермальных скважин.
Источники геотермальной энергии по классификации Международного энергетического агентства делятся на пять типов:
· месторождения геотермального сухого пара - сравнительно легко разрабатываются, но довольно редки; тем не менее, половина всех действующих в мире ГеоТЭС использует тепло этих источников;
· источники влажного пара (смеси горячей воды и пара) - встречаются чаще, но при их освоении приходится решать вопросы предотвращения коррозии оборудования ГеоТЭС и загрязнения окружающей среды (удаление конденсата из-за высокой степени его засоленности);
|
|
|
· месторождения геотермальной воды (содержат горячую воду или пар и воду) - представляют собой, так называемые, геотермальные резервуары, которые образуются в результате наполнения подземных полостей водой атмосферных осадков, нагреваемой близко лежащей магмой;
· сухие горячие скальные породы, разогретые магмой (на глубине 2 км и более) - их запасы энергии наиболее велики;
· магма, представляющая собой нагретые до 1300°С расплавленные горные породы.
По различным подсчетам, температура в центре Земли составляет, минимум, 66500С. Скорость остывания Земля примерно равна 300-3500С в миллиард лет. Земля содержит 42∙1012 Вт тепла, из которых 2% содержится в коре и 98% - в мантии и ядре. Современные технологии не позволяют достичь тепла, которое находится слишком глубоко, но и 840 ГМВт (2%) доступной геотермальной энергии могут обеспечить нужды человечества на долгое время. Области вокруг краев континентальных плит являются наилучшим местом для строительства геотермальных станций, потому, что кора в таких зонах намного тоньше.
Чем глубже скважина, тем выше температура, но в некоторых местах геотермальная температура поднимается быстрее. Такие места обычно находятся в зонах повышенной сейсмической активности, где сталкиваются или разрываются тектонические плиты. Именно поэтому наиболее перспективные геотермальные ресурсы находятся в зонах вулканической активности. Чем выше геотермический градиент, тем дешевле обходится добыча тепла, за счет уменьшения расходов на бурение скважин и откачку растворов. В наиболее благоприятных случаях, градиент может быть настолько высок, что поверхностные воды нагреваются до нужной температуры. Примером таких случаев служат гейзеры и горячие источники.
|
|
|
Ниже земной коры находится слой горячих и расплавленных пород называемый магмой. Тепло возникает там, прежде всего, за счет распада природных радиоактивных элементов, таких как уран и калий-40. Энергетический потенциал тепла на глубине 10 км в 50000 раз больше энергии, чем все мировые запасы нефти и газа.
Согласно оценке экспертов из всех возобновляемых источников энергии самая низкая цена за 1кВт·ч у ГеоЭС (табл.1.1).
Таблица.1.1 Сопоставление видов возобновляемой энергии
| Виды возоб-мых источников энергии | Установ- ленная мощность (МВт) | Коэффиц. использов. мощности
(%) | Стоимость1кВт·ч
| Доля выраб эл-энерг (%) | Прирост за последн. 5 лет (%) | ||||
| 1кВт·ч сегодня (цент) | 1кВт·ч в будущ. (цент) | 1кВт· установл. мощн. (тыс.дол.) | |||||||
| Геотер- мальная | 10200 | 55-95 (84) | 2-10 | 1 - 8 | 0.8 - 3.0 | 70,2 | 22 | ||
| Ветер | 12500 | 20-30 (25) | 5-13 | 3 - 10 | 1.1 - 1.7 | 27,1 | 30 | ||
| Солнечная | 50 | 8-20 | 25-125 | 5 - 25 | 5.0 - 10.0 | 2,1 | 30 | ||
| Приливы | 34 | 20-30 | 8-15 | 8 - 15 | 1.7 - 2.5 | 0,6 | - | ||
Зоны наивысших подземных температур находятся в регионах с активными и молодыми вулканами. Такие «горячие точки» находятся на границах тектонических плит или в местах, где земная кора настолько тонка, что пропускает тепло магмы. Поверхность Земли состоит из 12 отдельных тектонических плит, огромных платформ земной коры, которые постоянно очень медленно двигаются. Источники геотермальной энергии находятся в трех основных зонах - там, где сталкиваются две тектонические плиты, при этом одна из них движется под второй. Множество горячих точек находится в зоне Тихоокеанского кольца, которое еще называют «огненное кольцо» из-за большого количества вулканов.
Тепловые потоки в недрах Земли, которые проходят сквозь твердые породы, имеют относительно малые параметры (они в несколько тысяч раз меньше солнечной радиации). Следовательно, как принято считать, теплота земных недр в виде тепловых потоков, которые передаются путем теплопроводности, не имеет существенного практического значения. Это обусловлено тем, что такой вид энергии распределен на значительной поверхности и проблема состоит в концентрировании этой ГТЭ.
|
|
|
ЛЕКЦИЯ 7
Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 295; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!