Геотермальная энергия — это такая энергия, которая получается из природного тепла Земли.
Для выработки тепла из недр Земли необходимо бурить скважины. Известно, что геотермический градиент в скважине увеличивается на 1 °C каждые 36 метров. Тепло доставляется на поверхность в виде пара или горячей воды. Такое тепло может использоваться как непосредственно для обогрева домов и зданий, так и для производства электроэнергии. Термальными регионами располагают большинство стран мира. Запасы геотермальной энергии огромны. Геотермальная энергия в ряде стран (Венгрии, Исландии, Италии, Мексики, Новой Зеландии, России, США, Японии) широко используется для теплоснабжения, выработки электроэнергии.
В Исландии за счет геотермальной энергии обеспечивается 26,5% выработки электроэнергии. Для выработки и полноценной переработки геотермальной энергии в электроэнергию необходимы геотермальные электростанции.
Различают пять основных типов геотермальной энергии:
нормальное поверхностное тепло Земли на глубине от нескольких десятков до сотен метров; парогидротермальные системы – месторождения пара и самовыливной пароводяной смеси;
гидротермальные системы, то есть резервуары горячей или теплой воды, в большинстве случаев самовыливной; парогеотермальные зоны или теплота сухих горных пород.
Геотермальная электростанция — это особый вид электростанций, которые вырабатывают электрическую энергию путем добычи тепловой энергии из парогидротермальных месторождений.
Однако такие парогидротермальные месторождения расположены в районах сейсмической активности. На геотермальных электростанциях паровоздушная смесь из природного источника, поступающая на поверхность по скважинам, направляется в сепараторационные устройства, где пар отделяется от воды и различного мусора. Отсепарированный пар поступает в паровую турбину, а вода температурой в 120 °C используется для теплоснабжения и других целей. В некоторых случаях перед турбиной устанавливаются устройства, предварительно очищающие пар от агрессивных газов.
Главным отличием от других тепловых электростанций, на геотермальных электростанциях отсутствует котельный цех; практически геотермальная электростанция состоит лишь из машинного зала и помещения для электротехнических устройств. Себестоимость производимой электроэнергии на электростанциях такого рода значительно ниже, чем на тепловых электростанциях.
Самыми экологически чистыми считаются геотермальные электростанции Бинарного типа. Кроме подземной воды используют дополнительную жидкость или газ с более низкой точкой кипения, например фреон. При пропускании через теплообменник, горячая вода преобразует дополнительную жидкость до состояния пара, который приводит в действие турбины.
Электростанции, в основу которых входит геотермальная энергия, способны функционировать при довольно низких температурах подземной воды, от 100 до 190 °С. В будущем геотермальные станции бинарного типа могут стать наиболее востребованными, поскольку большинство геотермальных источников в России имеют температуру воды намного ниже 190 °С.
Схема геотермальной станции смешанного типа представлена на рисунке.
Бинарный вид электростанции используется на острове геотермальная электростанция на острове Кунашир рядом вулканом Менделеев. Мощность станции — 3,6 МВт. В 2011 году станция прошла модернизацию, результатом которой стало достижение мощности в 7,4 МВт. Станция Менделеева предназначена для теплоснабжения и электроснабжения города Южно-Курильска. Курильские острова располагают ресурсами позволяющие выработать 230 МВт электроэнергии, что способствует удовлетворению всех потребностей региона в тепле, горячем водоснабжении, а самое главное – в энергетике.
Интерес к альтернативным источникам энергии неуклонно растёт последние годы. Простой и безотходный метод переработки геотермальной энергии в процессе производства оказывается экономически выгодным. С развитием методов бурение, себестоимость скважин от которых зависят геотермальные электростанции, станут дешевле. Например, если использовать метод выжигания где бы не происходил непосредственный контакт инструмента с породой, тогда инструмент будет служить дольше и пропадет необходимость в ее постоянной замене. Такой метод поспособствовал бы установления геотермальных станций там, где не наблюдается сейсмическая активность, а не дорогое и безотходное сырье, сделало бы себестоимость выработки электроэнергии намного дешевле.
Бочков И.Ю.
Геотермальные электростанции
