История развития геотермальной энергетики
«Приручить» термальную энергию, несмотря на то что теплом земли человечество начало пользоваться еще в древние времена (чего стоят только римские термы), удалось лишь в ХIХ веке.
С ее помощью итальянские фермеры отапливали дома и теплицы, подогревали воду. Неудивительно, что именно в итальянском местечке Лардерелло в 1904 году был запущен первый в мире геотермальный электрогенератор. Эта станция с успехом работает и по сей день.
В России на новый вид энергии обратили внимание в середине ХХ века. В 1966 году на Камчатке была введена в эксплуатацию Паужетская ГеоЭС. Еще через год неподалеку от Петропавловска-Камчатского ввели в строй Паратунскую ГеоЭС мощностью 600 кВт с первым в мире бинарным энергоблоком. В 1999 году к ним добавилась Верхне-Мутновская ГеоЭС (12 МВт). В последующие 10 лет заработали Мутновская (50 МВт), Менделеевская (3,6 МВт) и Океанская (2,5 МВт) ГеоЭС. Все они располагаются на Камчатке и Курильских островах – наиболее богатых геотермальными ресурсами регионах России.
Неоспоримым лидером в области геотермальной энергетики на данный момент являются США. На апрель 2014 года суммарная мощность американских ГеоЭс составляла 3442 МВт. Почти половина ее (1517 МВт) приходится на огромный комплекс «Гейзерс», состоящий из 22 станций. Второе место в списке производителей геотермальной энергии застолбили за собой Филиппины – 1904 МВт, третья строчка у Индонезии – 1333 МВт. Именно на Индонезию, по подсчетам ученых, приходится 40% мировых запасов пригодного для энергетики подземного тепла.
|
|
|
Геотермальная энергетика наиболее востребована в странах с высоким уровнем вулканической активности. Например, в Исландии ГеоЭС вырабатывают 25% всей энергии, а на Филиппинах на долю геотермальных электростанций приходится 18% производства энергии. Исландия также может похвастаться крупнейшей в мире ГеоЭС – Хеллишейди, расположенной около вулкана Хендигль. Ее мощность составляет 303 МВт.
* На фотографии двигатель, а также инвертор, которые использовались в первом эксперименте по производству геотермальной электроэнергии.
23 тепловой режим земной коры
Тепловой режим земной коры
Земная кора имеет два основных источника тепла: от Солнца и от распада радиоактивных веществ в своей нижней части на границе с верхней мантией. В недрах же Земли температура увеличивается с глубиной от 1300 °С в верхней мантии до 3700 °С в центре ядра. Увеличение температуры происходит по адиабатическому закону: оно зависит от сжатия вещества под давлением при невозможности теплообмена с окружающей средой.
Рис. 4. Зоны температур в земной коре (П — поверхность Земли)
|
|
|
В земной коре различают три температурные зоны:
I-переменных температур;
II— постоянных температур;
III— нарастания температур (рис.4).
Изменение температур в зоне переменных температур определяется климатом местности. Суточные колебания практически затухают на глубинах около 1,5 м, а годовые (сезонные) — на глубинах 20—30 м. Для средних широт характерна кривая а(летний период) и криваяб(зимний период). В зимний период в зоне / образуется также подзона промерзания (IA),где температура опускается ниже 0 “С. Мощность этой подзоны
зависит от климата, типа горных пород и колеблется от нескольких сантиметров до 2 м и более.
При строительстве необходимо устанавливать наличие на стройплощадках подзоны IAи величину глубины промерзания земли. Для решения этих вопросов используют три пути: 1) по соответствующей карте в СНиПе определяют наличие подзоны и глубину промерзания; величину промерзания при этом корректируют по типу горных пород, например песок промерзает больше, чем глина; 2) величину промерзания можно определять по формулам или 3) использовать многолетние (более 10 лет) наблюдения за промерзанием земли в данном районе.
Знание величины промерзания позволяет строителям определять необходимую глубину заложения фундаментов объектов и подземных водонесущих коммуникаций.
|
|
|
По мере углубления в землю влияние сезонных колебаний температур уменьшается и на глубине примерно 15—40 м находится зона постоянной температуры, которая соответствует среднегодовой температуре данной местности. Под Москвой эта зона начинается на глубине 20 м, около Санкт-Петербурга с 19,6 м.
Зона постоянных температур может быть использована при различных видах подземного строительства.
В пределах зоны IIIтемпература с глубиной возрастает. Величина нарастания температуры на каждые 100 м глубины называетсягеотермическим градиентом, а глубина, при которой температура повышается на 1 °С, —геотермической ступенью.Теоретически средняя величина этой ступени составляет 33 м. Непосредственные измерения показали, что величина геотермической ступени на разных участках Земли колеблется довольно в широких пределах: Мончетундра — 6,54 м, Донецкий бассейн — 30,68 м и т. д.
Закономерное нарастание температуры с глубиной справедливо лишь до некоторой глубины. Исследования последних лет показали, что в Москве на глубине 1630 м она достигает +41 °С, а в Прикаспии на глубине 3000 м — уже +108 °С.
Нарастание температуры с глубиной следует учитывать при проектировании сооружений глубокого заложения, особенно при активно развивающемся в последние годы освоении подземного пространства городов, хранилищ различного рода промышленных отходов, особенно радиоактивных, при строительстве метрополитенов.
Дата добавления: 2019-02-13; просмотров: 484; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!