Geotermisk energi
Redan från namnet är det tydligt att det representerar värmen i jordens inre. Under jordskorpan finns ett lager av magma, som är en eldig flytande silikatsmält. Enligt forskningsdata är energipotentialen för denna värme mycket högre än energin i världens naturgasreserver samt olja. Magma - lava kommer till ytan. Dessutom observeras den största aktiviteten i de jordskikt där gränserna för tektoniska plattor är belägna, liksom där jordskorpan kännetecknas av tunnhet. Jordens geotermiska energi erhålls på följande sätt: lava och planetens vattenresurser kommer i kontakt, varigenom vattnet börjar värmas upp kraftigt. Detta leder till en geysers utbrott, bildandet av så kallade heta sjöar och undervattensströmmar. Det är just de naturfenomenen, vars egenskaper aktivt används som en outtömlig energikälla.
Effektivitet av ett geotermiskt kraftverk
I själva verket kan man inte säga att geotermiska kraftverk är mycket effektiva, eftersom deras effektivitet bara är 7-10 procent. Detta är mycket litet jämfört med anläggningar där energi utvinns från brinnande bränsle. Det är därför du inte bara kan gräva ett hål, lägga ett rör i det och vila. Systemet måste vara mycket effektivt och använda flera cykler för högre produktivitet, annars kommer den mottagna energin inte ens att räcka för att driva pumparna som används för att leverera vätska till ytan.
Nyckeln till framgången för geotermiska kraftverk jämfört med vind och sol är deras konsistens. De kan arbeta 24/7 med samma intensitet och använda mindre energi för att arbeta än de producerar vid produktionen. Ett ytterligare plus är möjligheten att få värme som används för att värma hus och föremål i närmaste område. Och för allt detta behöver du inte bränna dyrt bränsle.
Konstgjorda geotermiska källor
Den energi som finns i jordens tarmar måste användas klokt. Det finns till exempel en idé att skapa underjordiska pannor. För att göra detta måste du borra två brunnar med tillräckligt djup som kommer att anslutas längst ner. Det visar sig att det i nästan alla hörn av landet är möjligt att erhålla geotermisk energi industriellt: kallt vatten kommer att pumpas in i reservoaren genom en brunn och varmvatten eller ånga extraheras genom den andra. Konstgjorda värmekällor är fördelaktiga och rationella om den resulterande värmen ger mer energi. Ångan kan ledas till turbingeneratorer som genererar el.
Naturligtvis är den valda värmen bara en bråkdel av det som finns tillgängligt i de totala reserverna. Men det bör komma ihåg att den djupa värmen kommer att fyllas på ständigt på grund av processerna med radioaktivt förfall, komprimering av stenar, stratifiering av tarmarna. Enligt experter ackumulerar jordskorpan värme, vars totala mängd är 5000 gånger större än värmevärdet av alla jordens fossila resurser som helhet. Det visar sig att driftstiden för sådana artificiellt skapade geotermiska stationer kan vara obegränsad.
Global distribution av geotermisk energi
Tjockleken på jordskorpan, beroendet av temperaturen på dess inre skikt på djupet och följaktligen tillgången på geotermisk energi i olika regioner på planeten varierar kraftigt.
Ovanför gränserna för litosfäriska plattor, i bergsområden och vid haven, är geotermiska energikällor mycket mer tillgängliga. I litteraturen finns det många kartor, diagram och figurer som illustrerar denna ojämnhet.
En numerisk indikator på tillgängligheten av geotermisk energi kan vara gradienten för temperaturökningen i miljön beroende på djupet. Enligt denna indikator kan jordens regioner delas in i flera kategorier:
- Geotermisk, belägen nära gränserna för de kontinentala plattorna. Temperaturgradient över 80 ° C / km. Exempel är kommunen Larderello som ligger i den italienska provinsen Pisa, där världens första geotermiska kraftverk byggs, områden med heta gejsrar på Island, Kamchatka, Valley of Geysers i Amerikas Yellowstone National Park.
- Halvvärme med en temperaturgradient på 40-80 ° C / km. Vissa delar av Frankrike kan tjäna som ett exempel. Vanligt, med en temperaturgradient på mindre än 40 ° C / km - större delen av jordytan.
Fördelningen av regioner med hög förekomst av högtemperaturskikt av jordskorpan över jordytan avgör i hög grad koncentrationen i vissa regioner av industriföretag som använder naturlig värme. Så förutom det redan nämnda Island och det industrialiserade Japan finns en stor del av sådana företag i Filippinerna.
I Ryssland kan, förutom Sakhalins och Kurilöarnas Fjärran Östern, områden med högre geotermisk aktivitet nästan fullständigt identifieras med bergsområden längs landets södra gränser, i Kaukasus och östra Sibirien.
Källfunktioner
Källor som ger geotermisk energi är nästan omöjliga att använda i sin helhet. De finns i mer än 60 länder i världen, med majoriteten av landsvulkaner i Stilla vulkaniska eldringen. Men i praktiken visar det sig att geotermiska källor i olika regioner i världen är helt olika i sina egenskaper, nämligen medeltemperatur, mineralisering, gaskomposition, surhet och så vidare.
Gejsrar är energikällor på jorden, vars egenhet är att de spruter kokande vatten med jämna mellanrum. Efter att utbrottet har inträffat blir poolen vattenfri, i botten kan du se en kanal som går djupt ner i marken. Gejsrar används som energikällor i regioner som Kamchatka, Island, Nya Zeeland och Nordamerika, och ensamma gejsrar finns i flera andra områden.
Utsikter för geotermiska kraftverk
Mer än hundra år efter den första demonstrationen av möjligheterna att använda geotermisk energi är stationer som arbetar med detta ”bränsle” lovande och oersättliga för vissa regioner. I Ryssland finns till exempel nästan alla stationer i Kamchatka. I USA talar vi om Kalifornien och i Tyskland om några av alpregionerna.
Länder är ledande inom produktion av energi från geotermiska källor.
De fem ledarna när det gäller volymen energi producerad av GeoTPPs inkluderar USA, Indonesien, Filippinerna, Italien och Nya Zeeland. Det är lätt att se att det här är länder med helt olika utvecklingsnivåer. Det visar sig att geotermisk energi är tillgänglig för alla och alla är intresserade av den. När tekniken utvecklas ökar effektiviteten i anläggningarna och tillgången på icke förnybara energikällor minskar, kommer geotermisk energi att bli mer och mer efterfrågad.
För dem som är oroliga för planetens temperatur bör det sägas att vid en temperatur i jordens centrum minst 6800 grader Celsius svalnar den bara med 300-500 grader på en miljard år. Jag tror att det inte finns något behov av att oroa sig för detta.
Varifrån kommer energin?
Okyld magma ligger mycket nära jordytan. Gaser och ångor frigörs från den, som stiger och passerar längs sprickorna. Blandning med grundvatten orsakar uppvärmning, de förvandlas själva till varmt vatten där många ämnen löses upp.Sådant vatten släpps ut på jordens yta i form av olika geotermiska källor: varma källor, mineralfjädrar, gejsrar och så vidare. Enligt forskare är jordens hettarmar grottor eller kammare som är förbundna med passager, sprickor och kanaler. De är bara fyllda med grundvatten och magmacenter ligger mycket nära dem. På detta sätt bildas jordens termiska energi på ett naturligt sätt.
Geotermisk uppvärmning hemma
Geotermisk uppvärmning
Först måste du förstå principerna för att erhålla termisk energi. De är baserade på temperaturökningen när du går djupare ner i marken. Vid första anblicken är ökningen av uppvärmningsgraden obetydlig. Men tack vare tillkomsten av ny teknik har uppvärmning av ett hus med jordens värme blivit verklighet.
Huvudvillkoret för att organisera geotermisk uppvärmning är en temperatur på minst 6 ° C. Detta är typiskt för mellersta och djupa lager av jord och vattendrag. De senare är mycket beroende av den externa temperaturindikatorn, därför används de extremt sällan. Hur är det praktiskt möjligt att organisera uppvärmningen av ett hus med jordens energi?
För att göra detta är det nödvändigt att göra 3 kretsar fyllda med vätskor med olika tekniska egenskaper:
- Yttre... Ofta cirkulerar frostskyddsmedel i den. Dess uppvärmning till en temperatur som inte är lägre än 6 ° C sker på grund av jordens energi;
- Värmepump... Utan det är det omöjligt att värma från jordens energi. Värmebäraren från den externa kretsen med hjälp av en värmeväxlare överför sin energi till köldmediet. Dess avdunstningstemperatur är mindre än 6 ° C. Därefter kommer den in i kompressorn, där temperaturen efter kompression stiger till 70 ° C;
- Inre kontur... Ett liknande schema används för att överföra värme från det komprimerade köldmediet till vatten i det övervinnande systemet. Således sker uppvärmning från jordens tarmar till minimal kostnad.
Trots de uppenbara fördelarna är sådana system sällsynta. Detta beror på de höga kostnaderna för inköp av utrustning och organisationen av en extern krets för värmeintag.
Det är bäst att överlåta beräkningen av värme från jordens värme till proffs. Effektiviteten för hela systemet beror på beräkningarna.
Jordens elektriska fält
Det finns en annan alternativ energikälla i naturen, som kännetecknas av förnybarhet, miljövänlighet och användarvänlighet. Det är sant att hittills den här källan bara studeras och inte tillämpas i praktiken. Så jordens potentiella energi är dold i sitt elektriska fält. Energi kan erhållas på detta sätt genom att studera de grundläggande lagarna för elektrostatik och egenskaperna hos jordens elektriska fält. I själva verket är vår planet ur en elektrisk synvinkel en sfärisk kondensator laddad upp till 300 000 volt. Dess inre sfär har en negativ laddning och den yttre, jonosfären, är positiv. Jordens atmosfär är en isolator. Genom det finns ett konstant flöde av joniska och konvektiva strömmar, som når en kraft på många tusen ampere. Potentialskillnaden mellan plattorna minskar dock inte i detta fall.
Detta antyder att det finns en generator i naturen, vars roll är att ständigt fylla på läckage av laddningar från kondensatorplattorna. Rollen för en sådan generator spelas av jordens magnetfält som roterar med vår planet i solvindens flöde. Energin i jordens magnetfält kan erhållas bara genom att ansluta en energikonsument till denna generator. För att göra detta måste du utföra en pålitlig jordningsinstallation.
Hur är det användbart?
Jorden är en symbol för den materiella världen. Av alla element är det jorden som är närmast människan. Det är en återupplivande kraft, centrum och stöd för allt levande. Hon ger liv, matar, bevarar, tar hand om människor.
Jordenergi riktar sig till att närma alla delar av kroppen på molekylär nivå. Det låter dig återställa den inre balansen, känna en koppling till din familj och få stöd från den.Det ger en person en grundläggande kvalitet - hållbarhet.
Det spelar en viktig roll för att upprätthålla hälsan, i normaliseringen av livets materiella, andliga och sexuella sfärer. Med hjälp av jordisk energi kan du utveckla egenskaper som lyhördhet, barmhärtighet, vänlighet, harmoni, lugn.
Bristen på energi från jorden leder en person till ett deprimerat och nervöst tillstånd. Livsglädjen försvinner, stabilitet och stabilitet försvinner. Planerna kollapsar, problemen börjar inom den sexuella sfären och inom finansområdet.
Jordenergi är särskilt nödvändig för kvinnor. Det ger förmågan att uppleva glädje genom att känna sig själv i kroppen, från rörelser, från sexuella relationer.
Jordning ger energistyrka, låter dig agera utifrån interna behov. Jordisk energi hjälper en kvinna att lösa materiella problem, att förbli en klok, omtänksam och kärleksfull mor och hustru.
Förnybara källor
När befolkningen på vår planet växer stadigt behöver vi mer och mer energi för att stödja befolkningen. Energin i jordens tarmar kan vara väldigt annorlunda. Det finns till exempel förnybara källor: vind-, sol- och vattenenergi. De är miljövänliga och därför kan du använda dem utan rädsla för att skada miljön.
Jordvärme och värmepumpar av låg kvalitet
Källorna till jordens värme med låg potential är solstrålning och värmestrålning från de uppvärmda tarmarna på vår planet. För närvarande är användningen av sådan energi ett av de mest dynamiskt utvecklade energiområdena baserade på förnybara energikällor.
Jordens värme kan användas i olika typer av byggnader och strukturer för uppvärmning, varmvattenförsörjning, luftkonditionering (kylning), liksom för uppvärmningsvägar under vintersäsongen, förhindra isbildning, uppvärmningsfält i öppna arenor etc. utnyttja jordens värme i värmeförsörjnings- och luftkonditioneringssystem betecknas GHP - "geotermiska värmepumpar" (geotermiska värmepumpar). Klimategenskaperna i länderna i Central- och Nordeuropa, som tillsammans med USA och Kanada är de viktigaste regionerna för att använda jordens lågpotentialvärme, bestämmer detta främst för uppvärmningsändamål. att kyla luften även på sommaren är relativt sällsynt. Därför, till skillnad från USA, fungerar värmepumpar i europeiska länder främst i uppvärmningsläge. I USA används de oftare i luftuppvärmningssystem i kombination med ventilation, vilket gör att du både kan värma och kyla uteluften. I europeiska länder används värmepumpar ofta i varmvattenvärmesystem. Eftersom deras effektivitet ökar med en minskning av temperaturskillnaden mellan förångaren och kondensorn används golvvärmesystem ofta för att värma byggnader, där ett kylvätska cirkulerar vid en relativt låg temperatur (35–40 ° C).
Energi av vatten
Denna metod har använts i många århundraden. Idag har ett stort antal dammar, reservoarer byggts där vatten används för att generera el. Kärnan i denna mekanism är enkel: under påverkan av flodens flöde roterar turbinernas hjul, respektive, omvandlas vattenens energi till elektrisk energi.
Idag finns det ett stort antal vattenkraftverk som omvandlar energin från vattenflödet till el. Det speciella med denna metod är att vattenkraftresurser förnyas, respektive strukturer har en låg kostnad. Det är därför, trots att byggandet av vattenkraftverk har pågått under ganska lång tid, och själva processen är mycket kostsam, men dessa strukturer överträffar betydligt kraftintensiva industrier.
Vulkanernas kraft: hur jordens värme ger människor energi
Vi vet alla att alternativ energi är säkrare för miljön än traditionell energi. Vi vet att dess källor är solen, vinden, tidvattnet, biomassan. I den moderna informationsvärlden ägnas dock lite uppmärksamhet åt en annan källa till alternativ energi - vulkaner. Delvis är vinsterna på denna front inte så betydande.
Men om vi lärde oss att använda vulkanernas kraft med minst 50 procent, skulle vi inte behöva varken gas eller olja för att få ljus och värme. Faktum är att vulkaner kan ge människor en sådan mängd energi som överstiger energin från världens gas- och oljereserver med en faktor på tusentals.
Varifrån kommer vulkanernas energi?
Till viss del kan vår planet jämföras med ett ägg: först finns det ett "hårt skal" som kallas litosfären, sedan "visköst protein" - manteln och en tät (förmodligen) "äggula" - kärnan.
Tjockleken på det "hårda skalet" på land och i havet varierar: i det första fallet når det 50-70 km, i det andra kan det vara 5-20 km. Hela litosfären är uppdelad i block, som tillsammans liknar en mosaik som skärs av fel och sprickor - forskare kallar sådana block för litosfäriska plattor.
Foto: geographyofrussia.com/ Jordens inre struktur
När det gäller manteln är den väldigt varm, dess temperatur varierar från flera hundra till flera tusen grader: ju närmare kärnan desto högre temperatur och följaktligen ju närmare litosfären desto lägre. Temperaturskillnaden är anledningen till att ämnen i manteln blandas: kallare massor går ner och heta stiger upp. Även om manteln värms upp till höga temperaturer är den inte flytande utan, som vi sa ovan, viskös på grund av det starka trycket inuti jorden.
Blocken i vårt "hårda skal" ligger på manteln och sjunker lätt in i den under tyngden av deras vikt. När den uppvärmda mantelmassan stiger till ytan börjar den röra sig under de litosfäriska ”mosaikplattorna” och tvingar dem att följa den ofrivilligt.
Om samtidigt en del av en platta pressas uppifrån av ett annat litosfäriskt block, sjunker denna del gradvis djupare och djupare ner i manteln och smälter, varigenom en vätska magma
- smälta stenar med vattenånga och gas.
Eftersom magma är lättare än de omgivande stenarna börjar den långsamt stiga uppåt och ackumuleras i magkamrar längs plattornas kollisionslinjer. Dess temperatur är för närvarande ungefär 900-1200 ° C.
Foto: shilchik.livejournal.com/ När magma når ytan svalnar den, tappar gaser och blir till lava
Rödglödande magmas beteende i sådana foci kan i viss utsträckning jämföras med jästdeg: magma ökar i volym, upptar allt ledigt utrymme och stiger från djupet längs sprickor och försöker bryta sig loss (om magma är rik på aluminium och kisel , det kan stelna rätt i skorpan och bilda djupa magtiga stenar). När degen lyfter locket på krukan och flyter ut över kanten, så hyser magma och bryter sedan igenom jordskorpan på de svagaste platserna och bryter ut till ytan. Så här utbrott äger rum.
När berget smälter djupt under jorden, under kemiska reaktioner och radioaktivt sönderfall av element, frigörs värme som, precis som magma, stiger till marken och går ut. Värmeflödestätheten minskar när den närmar sig ytan.
Värmen från jordens tarmar är av intresse för många forskare, eftersom den kan användas för att ge människor energi under en enorm tid. Denna typ av energi i vetenskapen kallas geotermisk.
Hur människan försöker tämja vulkanernas energi
Värmeflöde som når ytan i de flesta områden på planeten är liten: dess effekt är ungefär 0,06 watt per kvadratmeter, eller något i området 355 Wh / m2 per år. Forskare tillskriver detta en speciell geologisk struktur och möjligen låg värmeledningsförmåga hos stenar på en stor del av jorden. Men om dessa värmeströmmar går ut genom sprickor och fel, liksom befintliga vulkaner i zoner med ökad vulkanisk och seismisk aktivitet på planeten, är de som regel hundratals gånger mer kraftfulla än vanliga, eftersom de är mindre tjocka skal ”påträffas på deras väg, och därför är termisk spray inte lika stark. Både själva utbrottet och heta underjordiska vatten leder till ytan värmeströmmar, ibland sker detta i form av ånga (vattnet ligger på djup som vi kan komma till, där de värms upp av magma, vanligtvis till ett ångtillstånd).
Sådana aktiva områden lockar geologer över hela världen, och det är här nära vulkaner som speciella geotermiska stationer byggs för att tämja underjordisk värme och generera elektricitet och energi från den för uppvärmning av hus.
Foto: elementy.ru/ Principen för drift av ett geotermiskt kraftverk på torr ånga
Som vi sa tidigare, ju närmare kärnan på planeten, desto högre blir temperaturen, vilket innebär att kraften i värmeflödet ökar. Till exempel i magmakammaren, som ligger på drygt 5 km djup under vulkanen Avachinsky i Kamchatka, har cirka 7 x 10 (till den 14: e effekten) kcal / km3 värme ackumulerats, vilket skulle ge energi för hundratusentals hem.
Därför, när man bygger geotermiska anläggningar, försöker ingenjörer att borra brunnar så djupt som möjligt, detta gör att du kan komma till högre temperaturer och få mer kraftfulla värmeströmmar i form av torr och våt ånga eller varmt vatten, som sedan i en "färdig" form ange förångare eller turbiner och sedan i generatorer.
Under borrningen växer temperaturen med varje kilometer med i genomsnitt 20-30 ° C, och beroende på den geologiska strukturen i olika regioner på jorden kan temperaturhöjningen variera.
Intressant är att varmt vatten med en temperatur på 20-30 till 100 ° C är lämpligt för uppvärmning av rum och från 150 ° C för att generera elektricitet.
För närvarande är de djupaste geotermiska källorna som människor har kunnat borra bara 2-4 km långa. Tack vare dem och geotermiska kraftverk, till exempel i Ryssland och USA under 2010, var det möjligt att få en installerad elkapacitet på drygt 80 MW respektive 3086 MW. Intressant är att ett konventionellt kärnkraftverk producerar i genomsnitt 1000-2000 MW per år.
För närvarande övervägs projekt som gör det möjligt att klippa hål upp till 5 kilometer djupt direkt i vulkaner och extrahera energi från magma (kom ihåg att temperaturen på ett sådant djup i magkamrarna kan nå 900-1200 ° C). Experiment visar att det idag finns byggprodukter som framgångsrikt kan användas i magkamrar, särskilt Inconel 718 och 310 värmebeständiga legeringar (de kan användas upp till 980 ° C).
Foto: gazeta.ru/ Borrning av en geotermisk brunn på Island
År 2000 lanserades Island Deep Drilling Project på Island. Nio år senare, under borrningen av den första brunnen, lyckades specialister nå magmakammaren på ett djup av 2 kilometer och skapa det hetaste geotermiska flödet vid 450 ° C.
År 2020 började Island att borra en andra brunn på ett djup av 5 kilometer med Tor-borriggen (uppkallad efter den skandinaviska guden för åska och storm). Arbetet fortsatte på Reykjaneshalvön och avslutades ett år senare. Med denna installation kunde islänningarna tränga ner 4659 meter ner i djupa vattenskikt i kontakt med magma och få ett flöde på 427 ° C.
På ett sådant djup är vatten i ett superkritiskt tillstånd (det vill säga det beter sig inte som en vätska eller en gas), det kan lagra en enorm mängd värme och producera flera gånger mer energi än torr och våt ånga eller underjordiskt varmt vatten .
Denna brunn, enligt vissa forskare, kan leverera upp till 50 MW kraft, det vill säga 10 gånger kraften för en konventionell geotermisk brunn, och förse 50 tusen fler hem med energi.
Geotermiska projekt i Ryssland och USA
Island är inte det enda landet i världen som använder vulkanisk energi. Geotermiska källor utvecklas i Italien, Japan, Mexiko, Ryssland, USA, Hawaii, afrikanska länder, det vill säga på de platser där det finns vulkanisk och seismisk aktivitet.
Det finns fem geotermiska kraftverk i Ryssland, som huvudsakligen ligger i Kamchatka. Den mest kraftfulla av dem är Mutnovskaya. År 2020 var dess installerade effektkapacitet 50 MW.
Detta är dock bara en liten bråkdel, Ryssland använder praktiskt taget inte sin potential på detta område. Enligt forskning från forskare har vårt land tio gånger mer geotermiska resurser än olje- och gasreserver. Endast på bekostnad av en geotermisk energiform kunde Ryssland tillfredsställa sin ”energiappet” helt. Men av ekonomiska och tekniska skäl kan detta inte göras. Idag förblir andelen geotermisk energi i landets totala energisektor försumbar.
I USA är det mycket bättre. Geotermisk energi utvecklas där. Till exempel, 116 kilometer från San Francisco, vid gränsen till Kaliforniens sjö- och Sonoma-län, kan endast en grupp geotermiska kraftverk (totalt 22) få installerad kapacitet på upp till 1 520 MW per år.
Amerikanska företag är världsledande inom geotermisk industri, även om denna sektor nyligen har börjat växa fram i USA. Enligt det amerikanska handelsdepartementet är exporten av geotermisk energi från detta land större än importen (samma situation gäller teknik för denna typ av energi).
Problem med utvinning av energi från jordens tarmar
Geotermisk energi tillhör miljövänliga källor och speciella kraftverk för sin produktion kräver inte stora områden (i genomsnitt upptar en station 400 kvadratmeter per 1 GW genererad energi).
Det har dock fortfarande några miljövänliga nackdelar. I synnerhet bildandet av fast avfall, viss kemisk förorening av vatten och jord, liksom termisk förorening av atmosfären.
Huvudkällan för kemisk förorening är hett vatten under vattnet, som ofta innehåller en stor mängd giftiga föreningar, vilket i sin tur skapar ett problem för bortskaffande av avloppsvatten.
Eller till exempel brunnborrning. Under denna process uppstår samma fara som vid borrning av en konventionell brunn: mark- och vegetationsskyddet förstörs.
Foto: wikipedia.org/ Gasplym från vulkanen Augustine 2006, belägen på ön med samma namn nära Alaska
Dessutom kan ångan som är involverad i driften av geotermiska kraftverk innehålla ammoniak, koldioxid och andra ämnen och när den släpps ut i atmosfären blir den en källa till förorening.
Det är sant att dessa utsläpp är mycket lägre än vid värmekraftverk. Om vi jämför med koldioxidutsläpp, uppgår de per kWh genererad el till 380 g vid en geotermisk station mot 1042 för kol och 453 g för gas.
Problemet med avloppsvatten har redan fått en enkel lösning. Med låg salthalt efter kylning pumpas vatten tillbaka till akviferen genom en injektionsbrunn utan att skada naturen, som för närvarande används.
Geotermisk energi i framtiden i Ryssland
Vulkaner är en enorm energikälla under näsan, vilket räcker för alla med intresse.För att bemästra värmen från jordens inre måste vi lära oss att borra djupa brunnar och överföra underjordisk värme till ytan utan problem. Det blir svårt att göra detta utan investeringar, ömsesidigt bistånd från stater och införande av innovativa idéer.
Naturen ger oss enorma reserver av underjordisk värme - en alternativ energikälla som kan användas för människans fördel och inte till nackdel för planeten, och vi ignorerar tyvärr denna gåva av två enkla skäl: girighet och ovilja att ta ansvar för vad vi gör med miljön.
Hittade ett fel? Välj en textbit och tryck på Ctrl + Enter.
+3
0
Solens energi: modern och framtidssäker
Solenergi erhålls med solpaneler, men modern teknik gör det möjligt att använda nya metoder för detta. Världens största solkraftverk är ett system byggt i Kaliforniens öken. Den driver fullt ut 2000 hus. Designen fungerar enligt följande: solens strålar reflekteras från speglarna som skickas till den centrala pannan med vatten. Den kokar och förvandlas till ånga som driver turbinen. Hon är i sin tur ansluten till en elektrisk generator. Vind kan också användas som den energi som jorden ger oss. Vinden blåser seglen, vrider kvarnen. Och nu kan den användas för att skapa enheter som genererar elektrisk energi. Genom att rotera vindkvarnens blad driver den turbinaxeln, som i sin tur är ansluten till en elektrisk generator.
Applikationer
Utnyttjandet av geotermisk energi går tillbaka till 1800-talet. Den första var upplevelsen av italienare som bodde i provinsen Toscana, som använde varmt vatten från källor för uppvärmning. Med hennes hjälp fungerade nya borrriggar.
Det toskanska vattnet är rikt på bor och när det avdunstat förvandlats till borsyra, arbetade pannorna på värmen i sitt eget vatten. I början av 1900-talet (1904) gick toskanerna längre och lanserade ett ångkraftverk. Italienarnas exempel blev en viktig upplevelse för USA, Japan, Island.
Jordbruk och trädgårdsodling
Geotermisk energi används i jordbruk, hälso- och sjukvård och hushåll i 80 länder runt om i världen.
Det första som termiskt vatten har använts för och är att värma upp växthus och växthus, vilket gör det möjligt att skörda grönsaker, frukt och blommor även på vintern. Varmt vatten kom också till nytta för vattning.
Växande grödor inom hydroponics anses vara en lovande riktning för jordbruksproducenter. Vissa fiskodlingar använder uppvärmt vatten i konstgjorda reservoarer för att föda upp stek och fisk.
Vi rekommenderar att du läser: Vad är det bästa sättet att kassera en julgran?
Dessa tekniker är vanliga i Israel, Kenya, Grekland, Mexiko.
Industri och bostäder och kommunala tjänster
För mer än ett sekel sedan var varm termisk ånga redan grunden för att generera el. Sedan dess har det tjänat industri och verktyg.
På Island värms 80% av bostäderna med termiskt vatten.
Tre system för elproduktion har utvecklats:
- Rak linje med vattenånga. Det enklaste: det används där det finns direkt tillgång till geotermiska ångor.
- Indirekt, använder inte ånga utan vatten. Den matas till förångaren, omvandlas till ånga med en teknisk metod och skickas till turbingeneratorn.
Vatten kräver ytterligare rening, eftersom det innehåller aggressiva föreningar som kan förstöra arbetsmekanismerna. Avfall men ännu inte svalnat ånga är lämpligt för värmebehov.
- Blandad (binär). Vatten ersätter bränsle som värmer en annan vätska med högre värmeöverföring. Den driver turbinen.
Det binära systemet använder en turbin som aktiveras av energin i uppvärmt vatten.
Hydrotermisk energi används av USA, Ryssland, Japan, Nya Zeeland, Turkiet och andra länder.
Geotermiska värmesystem för hemmet
En värmebärare uppvärmd till +50 - 600C är lämplig för uppvärmning av hus, geotermisk energi uppfyller detta krav. Städer med en befolkning på flera tiotusentals människor kan värmas upp av jordens inre värme. Som ett exempel: uppvärmning av staden Labinsk, Krasnodar-territoriet, går på naturligt markbränsle.
Diagram över ett geotermiskt system för uppvärmning av ett hus
Du behöver inte slösa tid och energi på att värma upp vatten och bygga ett pannrum. Kylvätskan tas direkt från geyserkällan. Samma vatten är också lämpligt för varmvattenförsörjning. I det första och andra fallet genomgår den nödvändiga preliminära tekniska och kemiska rengöringen.
Den resulterande energin kostar två till tre gånger billigare. Installationer för privata hus dök upp. De är dyrare än traditionella bränslepannor, men under driften motiverar de kostnaderna.
Fördelarna och nackdelarna med att använda geotermisk energi för att värma ett hem.
Jordens inre energi
Det verkade som ett resultat av flera processer, varav de viktigaste är tillväxt och radioaktivitet. Enligt forskare ägde sig jorden och dess massa över flera miljoner år, och detta hände på grund av bildandet av planetesimals. De höll ihop, respektive, jordens massa blev mer och mer. Efter att vår planet började ha modern massa men fortfarande saknade atmosfär föll meteoriska och asteroida kroppar på den utan hinder. Denna process kallas exakt ackretion, och den ledde till frisläppandet av betydande gravitationsenergi. Och ju större kropparna föll på planeten, desto större mängd energi släpptes den i jordens tarmar.
Denna gravitationsdifferentiering ledde till att ämnen började stratifiera: tunga ämnen drunknade helt enkelt och lätta och flyktiga ämnen flöt upp. Differentiering påverkade också den ytterligare frisättningen av gravitationsenergi.
Kärnenergi
Användningen av jordens energi kan ske på olika sätt. Till exempel genom konstruktion av kärnkraftverk, när termisk energi frigörs på grund av upplösning av de minsta partiklarna av atomer. Huvudbränslet är uran, som finns i jordskorpan. Många tror att denna speciella metod för att erhålla energi är den mest lovande, men dess tillämpning är fylld med ett antal problem. För det första avger uran strålning som dödar alla levande organismer. Dessutom, om detta ämne kommer in i jorden eller atmosfären, kommer en riktig konstgjord katastrof att uppstå. Vi upplever fortfarande de sorgliga konsekvenserna av olyckan vid kärnkraftverket i Tjernobyl. Faran ligger i det faktum att radioaktivt avfall kan hota alla levande saker under mycket, mycket lång tid, hela årtusenden.
Kemisk energi
Genom
Kemisk energi lagras i bindningar mellan atomer.
Kemisk energi är en form potentiell energi som lagras i bindningar mellan atomer som ett resultat av attraktionskrafterna mellan dem.
Under en kemisk reaktion omvandlas en eller flera föreningar som kallas reagens till andra föreningar som kallas produkter. Dessa omvandlingar beror på att kemiska bindningar bryts eller bildas som orsakar förändringar i kemisk energi.
Energi frigörs när bindningar bryts under kemiska reaktioner. Detta är vad som kallas exoterm reaktion... Till exempel använder bilar bensins kemiska energi för att generera värmeenergi som används för att köra bilen. På samma sätt lagrar mat kemisk energi som vi använder av levande saker för att fungera.
När anslutningar görs krävs energi; Det endoterm reaktion... Fotosyntes är en endoterm reaktion vars energi kommer från solen.
Ny tid - nya idéer
Naturligtvis stannar inte människor där, och varje år görs allt fler försök att hitta nya sätt att få energi. Om energin från jordens värme erhålls helt enkelt, är vissa metoder inte så enkla. Som en energikälla är det till exempel mycket möjligt att använda biologisk gas som erhålls från ruttnande avfall. Den kan användas för att värma hus och värma vatten.
I allt större utsträckning byggs tidvattenkraftverk när dammar och turbiner installeras över mynningarna av reservoarerna, som drivs av ebb respektive flöde, erhålls el.
Rymd solstationer.
Varje timme får jorden så mycket solenergi, mer än jordbor använder den under ett helt år. Ett sätt att utnyttja denna energi är att bygga gigantiska solgårdar som samlar in en del av den intensiva, oavbrutna solstrålningen.
Enorma speglar speglar solens strålar på mindre samlare. Denna energi kommer sedan att överföras till jorden med mikrovågs- eller laserstrålar.
En av anledningarna till att detta projekt befinner sig i idéstadiet är dess enorma kostnad. Ändå kan det bli verklighet för inte så länge sedan på grund av utvecklingen av gelteknik och en minskning av kostnaden för att transportera gods till rymden.
Brinnande papperskorgen, vi får energi
En annan metod, som redan används i Japan, är skapandet av förbränningsanläggningar. Idag byggs de i England, Italien, Danmark, Tyskland, Frankrike, Nederländerna och USA, men bara i Japan började dessa företag användas inte bara för sitt avsedda ändamål utan också för att generera el. Lokala fabriker bränner 2/3 av allt avfall, medan fabrikerna är utrustade med ångturbiner. Följaktligen levererar de värme och el till omgivningen. Samtidigt, när det gäller kostnader, är det mycket mer lönsamt att bygga ett sådant företag än att bygga en kraftvärme.
Utsikterna att använda jordens värme där vulkaner är koncentrerade ser mer frestande ut. I det här fallet behöver du inte borra jorden för djupt, för redan på 300-500 meters djup kommer temperaturen att vara minst två gånger vattenets kokpunkt.
Det finns också en sådan metod för att generera elektricitet som vätgas. Väte - det enklaste och lättaste kemiska grundämnet - kan betraktas som ett idealiskt bränsle, eftersom det är där det finns vatten. Om du bränner väte kan du få vatten som sönderdelas i syre och väte. Själva väteflammen är ofarlig, det vill säga det kommer inte att skada miljön. Det här särdraget hos detta element är att det har ett högt värmevärde.
Länder som använder planetens värme
Den obestridda ledaren inom användningen av geo-resurser är USA - år 2012 nådde energiproduktionen i detta land 16,792 miljoner megawattimmar. Samma år nådde den totala kapaciteten för alla geotermiska anläggningar i USA 3386 MW.
Geotermiska kraftverk i USA finns i delstaterna Kalifornien, Nevada, Utah, Hawaii, Oregon, Idaho, New Mexico, Alaska och Wyoming. Den största gruppen av fabriker heter "Geysers" och ligger nära San Francisco.
Förutom USA är Filippinerna, Indonesien, Italien, Nya Zeeland, Mexiko, Island, Japan, Kenya och Turkiet också bland de tio bästa ledarna (från och med 2013). Samtidigt tillhandahåller geotermiska energikällor på Island 30% av landets totala efterfrågan, i Filippinerna - 27% och i USA - mindre än 1%.
Vad är i framtiden?
Naturligtvis kan energin i jordens magnetfält eller den som erhålls vid kärnkraftverk inte helt tillfredsställa alla mänsklighetens behov som växer varje år.Men experter säger att det inte finns några anledningar till oro, eftersom planetens bränslresurser fortfarande är tillräckliga. Dessutom används fler och fler nya källor, miljövänliga och förnybara.
Problemet med miljöföroreningar kvarstår och det växer katastrofalt. Mängden skadliga utsläpp går utanför skalan, luften vi andas in är skadlig, vattnet har farliga föroreningar och jorden tappas gradvis ut. Det är därför det är så viktigt att i rätt tid delta i studien av ett sådant fenomen som energi i jordens tarmar för att leta efter sätt att minska efterfrågan på fossilt bränsle och mer aktivt använda icke-traditionella energikällor.
Hur får man geotermisk energi och var används den?
Det mest naturliga sättet att använda geotermisk energi är att använda den för uppvärmning. Principen för drift och utrustning för en sådan termisk station förblir praktiskt taget oförändrad, skillnaden ligger i frånvaron eller reducerad effekt hos pannan för uppvärmning av vatten och behovet av kemisk rening av termiskt vatten, ofta innehållande aktiva föroreningar, innan den riktas in i värmerören. Så i vårt land i Krasnodar-territoriet finns det en hel by (Mostovskoy), uppvärmd uteslutande av geotermiska källor.
Vid en tillräckligt hög temperatur av termiskt vatten kan den användas för att generera elektricitet enligt principen om termiska kraftverk. I det enklaste fallet matas ånga som genereras direkt från värmekällan till turbinen. Om temperaturen på det termiska vattnet är för lågt för den intensiva bildningen av ångan som roterar turbinen, värms den dessutom upp.
Om temperaturen på termiskt vatten är otillräcklig för intensiv avdunstning kan den så kallade binära principen också tillämpas: hett termiskt vatten används för att värma upp och avdunsta en annan vätska med låg kokpunkt, såsom freon, som bildar arbetsångan som roterar turbinen. Denna princip förkroppsligas i Ryssland i en experimentell installation som ingår i det geotermiska komplexet i Kamchatka.
