Kako se društvo razvijalo i utvrđivalo, čovječanstvo je počelo tražiti sve modernije i ujedno ekonomičnije načine dobivanja energije. U tu svrhu danas se grade razne stanice, ali se u isto vrijeme naširoko koristi energija sadržana u utrobi zemlje. Kako je? Pokušajmo to shvatiti.
Geotermalna energija
Već iz naziva je jasno da predstavlja toplinu zemljine unutrašnjosti. Ispod zemljine kore nalazi se sloj magme, koja je vatrena tekuća silikatna talina. Prema podacima istraživanja, energetski potencijal ove topline mnogo je veći od energije svjetskih rezervi prirodnog plina, kao i nafte. Magma – lava – izlazi na površinu. Štoviše, najveća aktivnost opažena je u onim slojevima zemlje na kojima se nalaze granice tektonskih ploča, kao i tamo gdje se zemljina kora odlikuje tankošću. Zemljina geotermalna energija dobiva se na sljedeći način: lava i vodeni resursi planeta dolaze u kontakt, zbog čega se voda počinje naglo zagrijavati. To dovodi do erupcije gejzira, stvaranja takozvanih vrućih jezera i podvodnih struja. Odnosno, upravo oni prirodni fenomeni čija se svojstva aktivno koriste kao energija.
Umjetni geotermalni izvori
Energija sadržana u utrobi zemlje mora se koristiti mudro. Na primjer, postoji ideja za stvaranje podzemnih kotlova. Da biste to učinili, morate izbušiti dvije bušotine dovoljne dubine, koje će biti spojene na dnu. Odnosno, ispada da je u gotovo svakom kutu zemlje moguće dobiti geotermalnu energiju industrijskom metodom: hladna voda će se pumpati u formaciju kroz jednu bušotinu, a topla voda ili para će se izvlačiti kroz drugu. Umjetni izvori topline bit će isplativi i racionalni ako dobivena toplina proizvodi više energije. Para se može slati u turbine generatore koji će proizvoditi električnu energiju.
Naravno, odvedena toplina samo je djelić onoga što je dostupno u ukupnim rezervama. Ali treba imati na umu da će se duboka toplina stalno nadopunjavati zbog procesa kompresije stijena i slojevitosti podzemlja. Kako kažu stručnjaci, zemljina kora akumulira toplinu, čija je ukupna količina 5000 puta veća od kalorijske vrijednosti svih fosilnih podzemlja Zemlje kao cjeline. Ispada da vrijeme rada takvih umjetno stvorenih geotermalnih stanica može biti neograničeno.
Značajke izvora
Izvore koji omogućuju dobivanje geotermalne energije gotovo je nemoguće u potpunosti iskoristiti. Postoje u više od 60 zemalja svijeta, a najveći broj kopnenih vulkana nalazi se na području pacifičkog vulkanskog vatrenog prstena. Ali u praksi se pokazalo da su geotermalni izvori u različitim regijama svijeta potpuno različiti u svojim svojstvima, naime prosječnoj temperaturi, salinitetu, sastavu plina, kiselosti i tako dalje.
Gejziri su izvori energije na Zemlji, čija je posebnost da u određenim intervalima izbacuju kipuću vodu. Nakon što je došlo do erupcije, bazen se oslobađa vode; možete vidjeti kanal koji ide duboko u zemlju. Gejziri se kao izvori energije koriste u regijama kao što su Kamčatka, Island, Novi Zeland i Sjeverna Amerika, a pojedinačni gejziri nalaze se u nekim drugim područjima.
Odakle dolazi energija?
Neohlađena magma nalazi se vrlo blizu zemljine površine. Iz njega se oslobađaju plinovi i pare koji se dižu i prolaze kroz pukotine. Miješajući se s podzemnom vodom, uzrokuju njezino zagrijavanje i pretvaraju se u toplu vodu u kojoj su otopljene mnoge tvari. Takva se voda ispušta na površinu zemlje u obliku raznih geotermalnih izvora: toplih izvora, mineralnih izvora, gejzira i tako dalje. Prema znanstvenicima, vruća utroba zemlje su špilje ili komore povezane prolazima, pukotinama i kanalima. Tek se pune podzemnim vodama, a vrlo blizu njih nalaze se džepovi magme. Ovo je način na koji prirodno nastaje zemljina toplinska energija.
Zemljino električno polje
Postoji još jedan alternativni izvor energije u prirodi, koji je obnovljiv, ekološki prihvatljiv i jednostavan za korištenje. Istina, ovaj se izvor još uvijek samo proučava i ne koristi se u praksi. Dakle, potencijalna energija Zemlje leži u njenom električnom polju. Energija se na taj način može dobiti proučavanjem osnovnih zakona elektrostatike i karakteristika Zemljinog električnog polja. U biti, naš je planet, s električnog gledišta, kuglasti kondenzator napunjen do 300 000 volti. Njegova unutarnja sfera ima negativan naboj, a vanjska sfera - ionosfera - ima pozitivan naboj. je izolator. Kroz njega postoji stalni tok ionskih i konvektivnih struja, koje dosežu silu od više tisuća ampera. Međutim, razlika potencijala između ploča se ne smanjuje.
To sugerira da u prirodi postoji generator čija je uloga stalno nadopunjavanje curenja naboja s ploča kondenzatora. Uloga takvog generatora je magnetsko polje Zemlje, koje se okreće zajedno s našim planetom u struji sunčevog vjetra. Energija magnetskog polja Zemlje može se dobiti upravo spajanjem potrošača energije na ovaj generator. Da biste to učinili, morate instalirati pouzdano uzemljenje.
Obnovljivi izvori
Kako populacija našeg planeta stalno raste, potrebno nam je sve više energije za napajanje naše populacije. Energija sadržana u utrobi zemlje može biti vrlo različita. Na primjer, postoje obnovljivi izvori: energija vjetra, sunca i vode. Oni su ekološki prihvatljivi i stoga se mogu koristiti bez straha od štete za okoliš.
Energija vode
Ova metoda se koristi već stoljećima. Danas je izgrađen ogroman broj brana i akumulacija u kojima se voda koristi za proizvodnju električne energije. Suština rada ovog mehanizma je jednostavna: pod utjecajem toka rijeke, kotači turbina se okreću, a sukladno tome energija vode se pretvara u električnu energiju.
Danas postoji veliki broj hidroelektrana koje energiju vodenog toka pretvaraju u električnu energiju. Osobitost ove metode je u tome što se obnavljaju i, prema tome, takve strukture imaju nisku cijenu. Zato, unatoč činjenici da izgradnja hidroelektrana traje prilično dugo, a sam proces vrlo skup, ovi objekti ipak imaju značajnu prednost u odnosu na elektroenergetsko intenzivne industrije.
Solarna energija: moderna i perspektivna
Solarna energija dobiva se pomoću solarnih panela, ali suvremene tehnologije omogućuju korištenje novih metoda za to. Najveći sustav na svijetu izgrađen je u kalifornijskoj pustinji. U potpunosti opskrbljuje energijom 2000 domova. Dizajn radi na sljedeći način: sunčeve zrake se odbijaju od zrcala, koja su usmjerena u središnji kotao za vodu. Ona vrije i pretvara se u paru koja vrti turbinu. On je pak spojen na električni generator. Vjetar se može koristiti i kao energija koju nam daje Zemlja. Vjetar napuhuje jedra i okreće mlinove. I sada, uz njegovu pomoć, možete stvoriti uređaje koji će generirati električnu energiju. Okretanjem lopatica vjetrenjača pokreće osovinu turbine, koja je pak spojena na električni generator.
Unutarnja energija Zemlje
Pojavio se kao rezultat nekoliko procesa, od kojih su glavni akrecija i radioaktivnost. Prema znanstvenicima, formiranje Zemlje i njezine mase dogodilo se tijekom nekoliko milijuna godina, a to se dogodilo zbog formiranja planetezimala. Držali su se zajedno, i sukladno tome, masa Zemlje postajala je sve veća. Nakon što je naš planet počeo imati svoju modernu masu, ali je još uvijek bio bez atmosfere, meteoroidna i asteroidna tijela nesmetano su padala na njega. Taj se proces upravo naziva akrecija, a doveo je do oslobađanja značajne gravitacijske energije. A što su veća tijela koja udare u planet, to je veća količina energije sadržana u utrobi Zemlje.
Ova gravitacijska diferencijacija dovela je do činjenice da su se tvari počele raslojavati: teške tvari su jednostavno potonule, dok su lake i hlapljive isplivale. Diferencijacija je također utjecala na dodatno oslobađanje gravitacijske energije.
Atomska energija
Korištenje zemljine energije može se dogoditi na različite načine. Primjerice, izgradnjom nuklearnih elektrana, kada se zbog raspada najsitnijih čestica atomske tvari oslobađa toplinska energija. Glavno gorivo je uran, koji se nalazi u zemljinoj kori. Mnogi vjeruju da upravo ovaj način dobivanja energije najviše obećava, no njegovo korištenje povezano je s nizom problema. Prvo, uran emitira radijaciju koja ubija sve žive organizme. Štoviše, ako ova tvar dospije u tlo ili atmosferu, dogodit će se prava katastrofa koju je napravio čovjek. Žalosne posljedice nesreće u černobilskoj nuklearnoj elektrani doživljavamo i dan danas. Opasnost leži u činjenici da radioaktivni otpad može ugroziti sva živa bića jako, jako dugo, tisućljećima.
Novo vrijeme - nove ideje
Naravno, ljudi tu ne staju i svake godine se sve više pokušava pronaći nove načine dobivanja energije. Ako se toplinska energija zemlje dobiva sasvim jednostavno, onda neke metode nisu tako jednostavne. Na primjer, sasvim je moguće koristiti biološki plin, koji se dobiva truljenjem otpada, kao izvor energije. Može se koristiti za grijanje kuća i grijanje vode.
Sve se više grade kada se brane i turbine postavljaju preko ušća akumulacija, koje pokreću plime i oseke, odnosno, proizvodeći električnu energiju.
Spaljivanjem smeća dobivamo energiju
Druga metoda, koja se već koristi u Japanu, je stvaranje postrojenja za spaljivanje otpada. Danas se grade u Engleskoj, Italiji, Danskoj, Njemačkoj, Francuskoj, Nizozemskoj i SAD-u, ali samo su se u Japanu ta poduzeća počela koristiti ne samo za namjeravanu svrhu, već i za proizvodnju električne energije. Lokalne tvornice spaljuju 2/3 svog otpada, a tvornice su opremljene parnim turbinama. Sukladno tome, opskrbljuju toplinom i električnom energijom obližnja područja. Štoviše, u smislu troškova, izgradnja takvog poduzeća mnogo je isplativija od izgradnje termoelektrane.
Mogućnost korištenja Zemljine topline tamo gdje su koncentrirani vulkani izgleda primamljivije. U tom slučaju neće biti potrebe preduboko bušiti Zemlju, jer će već na dubini od 300-500 metara temperatura biti najmanje dvostruko viša od vrelišta vode.
Postoji i takav način proizvodnje električne energije jer se vodik - najjednostavniji i najlakši kemijski element - može smatrati idealnim gorivom, jer se nalazi tamo gdje ima vode. Ako spalite vodik, možete dobiti vodu, koja se raspada na kisik i vodik. Sam plamen vodika je bezopasan, odnosno neće štetiti okolišu. Posebnost ovog elementa je da ima visoku kalorijsku vrijednost.
Što je sljedeće?
Naravno, energija Zemljinog magnetskog polja ili ona dobivena u nuklearnim elektranama ne može u potpunosti zadovoljiti sve potrebe čovječanstva koje svake godine rastu. Međutim, stručnjaci kažu da nema razloga za brigu, budući da su izvori goriva na planeti još uvijek dovoljni. Štoviše, koristi se sve više novih izvora, ekološki prihvatljivih i obnovljivih.
Problem zagađenja okoliša ostaje i on katastrofalno brzo raste. Količina štetnih emisija je izvan okvira, zrak koji udišemo je štetan, voda ima opasne nečistoće, a tlo se postupno iscrpljuje. Zato je toliko važno pravodobno proučavati takav fenomen kao što je energija u utrobi Zemlje kako bi se pronašli načini smanjenja potrebe za fosilnim gorivima i aktivnije korištenje netradicionalnih izvora energije.
Geotermalna energija- to je energija topline koja se oslobađa iz unutarnjih zona Zemlje tijekom stotina milijuna godina. Prema geološkim i geofizičkim istraživanjima, temperatura u jezgri Zemlje doseže 3000-6000 °C, postupno opadajući u smjeru od središta planeta prema njegovoj površini. Erupcija tisuća vulkana, pomicanje blokova zemljine kore i potresi ukazuju na djelovanje snažne unutarnje energije Zemlje. Znanstvenici vjeruju da je toplinsko polje našeg planeta posljedica radioaktivnog raspada u njegovim dubinama, kao i gravitacijskog odvajanja materije jezgre.
Glavni izvori zagrijavanja unutrašnjosti planeta su uran, torij i radioaktivni kalij. Procesi radioaktivnog raspada na kontinentima odvijaju se uglavnom u granitnom sloju zemljine kore na dubini od 20-30 km ili više, u oceanima - u gornjem plaštu. Pretpostavlja se da je u podnožju zemljine kore na dubini od 10-15 km vjerojatna vrijednost temperature na kontinentima 600-800 ° C, au oceanima - 150-200 ° C.
Čovjek može koristiti geotermalnu energiju samo tamo gdje se ona manifestira blizu površine Zemlje, tj. u područjima vulkanske i seizmičke aktivnosti. Sada geotermalnu energiju učinkovito koriste zemlje kao što su SAD, Italija, Island, Meksiko, Japan, Novi Zeland, Rusija, Filipini, Mađarska i El Salvador. Ovdje se unutarnja toplina zemlje diže do same površine u obliku vruće vode i pare s temperaturama do 300 °C i često izbija kao toplina šikljajućih izvora (gejzira), na primjer, poznatih gejzira Yellowstonea Park u SAD-u, gejziri Kamčatke i Islanda.
Geotermalni izvori energije dijeli se na suhu vruću paru, mokru vruću paru i vruću vodu. Bunar, koji je važan izvor energije za električnu željeznicu u Italiji (u blizini Larderella), od 1904. godine pokreće suha vruća para. Druga dva poznata nalazišta vruće suhe pare u svijetu su Matsukawa Field u Japanu i Geyser Field u blizini San Francisca, koji također dugo i učinkovito koriste geotermalnu energiju. Najvlažnija vruća para na svijetu nalazi se na Novom Zelandu (Wairakei), geotermalna polja nešto manje snage nalaze se u Meksiku, Japanu, Salvadoru, Nikaragvi i Rusiji.
Stoga se mogu razlikovati četiri glavne vrste izvora geotermalne energije:
toplina površine tla koju koriste dizalice topline;
energetski izvori pare, vruće i tople vode na površini zemlje koji se sada koriste u proizvodnji električne energije;
toplina koncentrirana duboko ispod površine zemlje (moguće u odsutnosti vode);
energija magme i toplina koja se nakuplja ispod vulkana.
Rezerve geotermalne topline (~ 8 * 1030J) su 35 milijardi puta veće od godišnje globalne potrošnje energije. Samo 1% geotermalne energije u zemljinoj kori (10 km dubine) može dati količinu energije koja je 500 puta veća od svih svjetskih rezervi nafte i plina. Međutim, danas se samo mali dio tih resursa može iskoristiti, i to prvenstveno iz ekonomskih razloga. Industrijski razvoj geotermalnih izvora (energije vrućih dubinskih voda i pare) započeo je 1916. godine, kada je u Italiji puštena u pogon prva geotermalna elektrana snage 7,5 MW. Tijekom proteklog vremena skupljeno je značajno iskustvo u području praktičnog razvoja geotermalnih izvora energije. Ukupna instalirana snaga postojećih geotermalnih elektrana (GeoTES) bila je: 1975. - 1.278 MW, 1990. - 7.300 MW. Najveći napredak po tom pitanju postigli su SAD, Filipini, Meksiko, Italija i Japan.
Tehničko-ekonomski parametri geotermalnih elektrana variraju u prilično širokom rasponu i ovise o geološkim karakteristikama područja (dubini pojavljivanja, parametrima radnog fluida, njegovom sastavu itd.). Za većinu geotermalnih elektrana koje su puštene u rad trošak električne energije sličan je trošku električne energije proizvedene u elektranama na ugljen i iznosi 1200 ... 2000 američkih dolara / MW.
Na Islandu se 80% domova grije toplom vodom dobivenom iz geotermalnih izvora u blizini grada Reykjavika. U zapadnim Sjedinjenim Državama oko 180 domova i farmi grije se geotermalnom toplom vodom. Prema stručnjacima, između 1993. i 2000. globalna proizvodnja električne energije iz geotermalne energije više se nego udvostručila. U Sjedinjenim Državama ima toliko rezervi geotermalne topline da bi teoretski moglo osigurati 30 puta više energije nego što država trenutno troši.
U budućnosti je moguće koristiti toplinu magme u onim područjima gdje se ona nalazi blizu površine Zemlje, kao i suhu toplinu zagrijanih kristalnih stijena. U potonjem slučaju, bušotine se buše na nekoliko kilometara, hladna voda se ispumpava, a topla voda se vraća.
Industrija geotermalne energije svoj nastanak duguje takvom prirodnom fenomenu kao što je povećanje temperature podzemnih stijena proporcionalno dubini. Za svakih 36 metara dubine temperatura se povećava u prosjeku za 1 °C. Pristup grijanoj podzemnoj vodi može se dobiti ne samo kroz bunare - neki topli izvori su prirodni gejziri. Rashladna tekućina se koristi ne samo za potrebe grijanja, već i za proizvodnju električne energije pomoću geotermalnih stanica koje pretvaraju paru u električnu energiju.
Osim toga, prakticira se korištenje vrućih stijena u kojima nema podzemnih voda. U ovom slučaju, inženjeri energije pumpaju vodu u podzemne horizonte s daljnjim odabirom u zagrijanom stanju. Visoki "suhi" horizonti, čija temperatura, međutim, ne doseže stupanj vrenja vode, također se nalaze na velikom broju teritorija gdje uopće nema vulkanske aktivnosti, što geotermama daje status obećavajućih izvora energije, bez obzira na njihov geografski položaj.
Energija toplih izvora: faktori distribucije
Geotermalna energija je najraširenija u dvije vrste regija. Prije svega, razvija se tamo gdje, zbog prirodnih uvjeta, postoji veliki broj dostupnih izvora tople vode. Osim toga, geoterme se koriste tamo gdje postoji manjak zapaljivih minerala ili je dostava energetskih resursa komplicirana zbog nepristupačnosti područja. U nizu zemalja toplinska ili električna energija proizvedena korištenjem geotermalnih postrojenja pokriva značajan dio troškova energije.
Pomoću ove tehnologije potrošači u američkom San Franciscu dobivaju oko trećinu svoje električne energije. U Poljskoj već postoje četiri geotermalne stanice, od kojih jedna zadovoljava potrebe ljetovališta Zakopane. Opskrba toplom vodom u litavskoj Klaipedi u potpunosti se osigurava radom geotermalne stanice. U devedesetima je ukupni kapacitet geotermalnih stanica u svijetu procijenjen na 5 GW, a do 2000-ih premašio je 6 GW. Brojne procjene pokazuju da proizvodnja geotermalne energije sada prelazi 10 GW.
Stanje u rodnom mjestu geotermalne energije
Sama je priroda odredila da je Island postao vodeća zemlja u korištenju geotermalnih izvora. U ovoj zemlji, na relativno maloj dubini, temperatura vode dovoljna je za proizvodnju energije, što je omogućeno velikom vulkanskom aktivnošću. U regiji postoji stotinjak vulkana, a sam otok nalazi se na spoju litosfernih ploča.
Svakih devet od deset kuća u zemlji grije se toplom vodom iz podzemlja. Glavni grad Islanda, Reykjavik, u potpunosti je prešao na geotermalno grijanje od 1943. godine, osiguravajući opskrbu toplinom ne samo za stambeni sektor, već i za industrijska poduzeća. Država je gotovo u potpunosti napustila tradicionalne izvore energije, 25% potreba podmiruje iz geotermalnih izvora, 70% osiguravaju hidroelektrane.
Njegov vodeći položaj u industriji pruža Islandu priliku ne samo da bude energetski samodostatna zemlja, već i da čak izvozi energiju koju generiraju geotermalne stanice. Posljednjih godina raspravljalo se o projektu organiziranja opskrbe Velike Britanije električnom energijom proizvedenom u islandskim geotermalnim elektranama. Britanci su pak spremni položiti morski kabel dug 750 milja. Proračun projekta procjenjuje se na milijarde funti. Prema izračunima Londona, realizacija projekta omogućit će petinu potreba zemlje za električnom energijom.
Popularnost u Aziji
Trenutno geotermalna energija doslovno prolazi kroz ponovno rođenje u Kini. Industrija je u ovoj zemlji napuštena četrdeset godina. Zanimanje za nju obnovljeno je dolaskom na vlast čelnika zemlje Xi Jinpinga. Zahvaljujući naporima glavnog tajnika, grad Xianyang s pravom se može smatrati svjetskom prijestolnicom zelene energije. U zemlji kao cjelini, tijekom tri godine Jinpingove vladavine, obujam proizvodnje geotermalne energije porastao je s 28 na 100 MW.
Plan razvoja industrije uvršten je u program 13. petogodišnjeg plana. Dinamičnom razvoju ovog područja u velikoj mjeri pridonose inženjeri s Islanda pozvani na rad u Kinu. Prema preliminarnim proračunima, geotermalni potencijal u Kini usporediv je s energijom koja se može dobiti izgaranjem 853 milijarde tona ugljena.
Upravo s prekomjernom potrošnjom potonjeg povezani su pokušaji pronalaženja alternativnih izvora, budući da se 66% energije primljene u zemlji proizvodi pomoću ugljena. Očekuje se da će se geotermalna strategija provesti za najviše 10 godina. Već sada Kina proizvodi 15% globalne proizvodnje geotermalne energije. NRK planira postići obujam proizvodnje od 2 GW.
Udio geotermalne energije u Japanu doseže 21%. Međutim, njegov razvoj aktivno koče ekološki društveni pokreti zbog činjenice da korištenje geotermalnih izvora dovodi do povećanja prijetnje onečišćenja okoliša. No, o opasnostima geotermalne energije zadržat ćemo se u nastavku.
Strani stručnjaci vjeruju da industrija ima velike perspektive u Kazahstanu. U brojnim regijama zemlje temperatura podzemne vode doseže točku vrelišta, što, zajedno s rastućom cijenom tradicionalne električne energije, čini geoterme atraktivnim ulaganjem. Graham Norman, profesor na Sveučilištu Michigan koji je posjetio republiku, vjeruje da potencijal Kazahstana nije ništa gori od potencijala Turske, gdje se geotermalna energija razvija izvan područja s toplim izvorima visokog intenziteta.
Izgledi u Rusiji
Aktivne termalne vode u Rusiji raspoređene su u nekoliko regija. Riječ je, između ostalog, o planinskom sustavu Sayan-Baikal u Burjatiji, gdje broj takvih izvora doseže četiri stotine, u Čukotki, Jakutiji i Zapadnom Sibiru. Najveća koncentracija tople vode opažena je u Kurilsko-Kamčatskom vulkanskom pojasu. Na samoj Kamčatki identificirano je 70 skupina izvora od kojih se više od polovice zagrijava do 100 °C. Za usporedbu, u sustavima geotermalne opskrbe poluotoka, troškovi proizvodnje toplinske energije deset su puta niži nego u kotlovnicama u gradu Petropavlovsk-Kamchatsky.
Zato je regija odabrana za izgradnju prve stanice ove vrste - Pauzhetskaya. Izgrađen je još u sovjetsko vrijeme, 1966. godine. Mogućnosti za njegovo širenje otvaraju široke perspektive. Tijekom svog rada postaja nikada nije bila nerentabilna, unatoč činjenici da su utvrđene najniže tarife u regiji.
Verkhne-Mutnovskaya GeoPP također radi na Kamčatki, zadovoljavajući 25% energetskih potreba regije. Snaga geotermalnog polja u području njegove izgradnje procijenjena je na 300 MW. Podsjetimo, u Čečeniji je također počela izgradnja geotermalne stanice. S obzirom na odgovarajuće prirodne uvjete i iskustvo rada postojećih kapaciteta, izgledi za razvoj ove vrste energije u Rusiji više su nego primamljivi.
Ekološki i tehnički problemi industrije
Razvoj geotermalne energije značajno je otežan nizom problema svojstvenih ovoj industriji. Među najozbiljnijim preprekama je potreba za složenim procesom ponovnog ubrizgavanja otpadne rashladne tekućine (vode) koja sadrži otrovne tvari - arsen, kadmij, cink, olovo, bor - u vodonosnike. Time se eliminira mogućnost ispuštanja takve vode u površinske slojeve. Osim toga, akutan je problem emisije sumporovodika u atmosferu.
Za geotermalne stanice, između ostalog, za razliku od termoelektrana, pa čak i hidroelektrana, postoji striktna vezanost gradilišta za određena područja ovisno o geologiji. Često (osim možda Islanda), takva se mjesta nalaze u teško dostupnim područjima, planinskim područjima. Ne treba zanemariti visoku mineralizaciju podzemnih voda, što s vremenom dovodi do začepljenja bunara.
Potrebno je uzeti u obzir glavni faktor razvoja koji je svojstven svakoj industriji - potražnju na tržištu. OPEC je izračunao da će, unatoč ukupnom povećanju potražnje za obnovljivim izvorima energije, uključujući geotermalnu, za 7,6% godišnje, do 2040. godine udio takvih izvora u proizvodnji energije biti samo 4,3%, što je manje od tradicionalnih metoda proizvodnje. Trenutno je udio alternativne energije na svjetskom tržištu tek 0,9%.
Međunarodno priznanje i predviđanja budućnosti
Međutim, na međunarodnoj razini geotermalna energija smatra se prilično perspektivnim područjem. Usmjerenost na razvoj ovog segmenta potvrđuje i odluka nedavno održanog Climate Summita u Parizu. Predstavnici 38 zemalja glasali su za povećanje proizvodnje geotermalne energije za 500%. Inicijativa za donošenje takve odluke pripada Međunarodnoj agenciji za obnovljivu energiju (IRENA). Očekuje se da će razvoj industrije pružiti priliku za suzbijanje nepovoljnih klimatskih promjena.
Rezolucija samita navodi da je ova vrsta energije i dalje jedna od najjeftinijih, ali je stupanj razvoja industrije krajnje nedovoljan. Oko 90 država ima potencijal za razvoj na ovom području. Članovi summita prepoznali su da glavna prepreka provedbi geotermalnih projekata uopće nije okoliš, već potreba za značajnim ulaganjima u operacije bušenja. Pritom se prodaja električne energije može odvijati kako se izvori razvijaju, ne čekajući da se projekti u potpunosti realiziraju.
Korištenje geotermalnih izvora može djelomično riješiti problem gladi u ugroženim regijama. Pronedra je ranije napisao da UN vjeruje da će uvođenje geotermalne energije omogućiti smanjenje nestašice hrane u nizu zemalja u razvoju u kojima jednostavno nema struje za skladištenje hrane i, kao rezultat toga, stvoriti uvjete za akumulaciju rezervi hrane.
Vjerojatno će se, uzimajući u obzir ciljanu međunarodnu energetsku politiku u tom smjeru, uvesti jeftine i učinkovite metode usmjerene na prevladavanje rizika od onečišćenja podzemnih horizonata i uklanjanje tehničkih problema koji neizbježno prate geotermalnu energiju. Nestanu li glavne prepreke razvoju geotermalnog segmenta, industrija će definitivno početi bilježiti dinamičan rast i s vremenom će postati značajan izvor energije za mnoge zemlje diljem svijeta.
Industrija geotermalne energije svoj nastanak duguje takvom prirodnom fenomenu kao što je povećanje temperature podzemnih stijena proporcionalno dubini. Za svakih 36 metara dubine temperatura se povećava u prosjeku za 1 °C. Pristup grijanoj podzemnoj vodi može se dobiti ne samo kroz bunare - neki topli izvori su prirodni gejziri. Rashladna tekućina se koristi ne samo za potrebe grijanja, već i za proizvodnju električne energije pomoću geotermalnih stanica koje pretvaraju paru u električnu energiju.
Osim toga, prakticira se korištenje vrućih stijena u kojima nema podzemnih voda. U ovom slučaju, inženjeri energije pumpaju vodu u podzemne horizonte s daljnjim odabirom u zagrijanom stanju. Visoki "suhi" horizonti, čija temperatura, međutim, ne doseže stupanj vrenja vode, također se nalaze na velikom broju teritorija gdje uopće nema vulkanske aktivnosti, što geotermama daje status obećavajućih izvora energije, bez obzira na njihov geografski položaj.
Energija toplih izvora: faktori distribucije
Geotermalna energija je najraširenija u dvije vrste regija. Prije svega, razvija se tamo gdje, zbog prirodnih uvjeta, postoji veliki broj dostupnih izvora tople vode. Osim toga, geoterme se koriste tamo gdje postoji manjak zapaljivih minerala ili je dostava energetskih resursa komplicirana zbog nepristupačnosti područja. U nizu zemalja toplinska ili električna energija proizvedena korištenjem geotermalnih postrojenja pokriva značajan dio troškova energije.
Pomoću ove tehnologije potrošači u američkom San Franciscu dobivaju oko trećinu svoje električne energije. U Poljskoj već postoje četiri geotermalne stanice, od kojih jedna zadovoljava potrebe ljetovališta Zakopane. Opskrba toplom vodom u litavskoj Klaipedi u potpunosti se osigurava radom geotermalne stanice. U devedesetima je ukupni kapacitet geotermalnih stanica u svijetu procijenjen na 5 GW, a do 2000-ih premašio je 6 GW. Brojne procjene pokazuju da proizvodnja geotermalne energije sada prelazi 10 GW.
Stanje u rodnom mjestu geotermalne energije
Sama je priroda odredila da je Island postao vodeća zemlja u korištenju geotermalnih izvora. U ovoj zemlji, na relativno maloj dubini, temperatura vode dovoljna je za proizvodnju energije, što je omogućeno velikom vulkanskom aktivnošću. U regiji postoji stotinjak vulkana, a sam otok nalazi se na spoju litosfernih ploča.
Svakih devet od deset kuća u zemlji grije se toplom vodom iz podzemlja. Glavni grad Islanda, Reykjavik, u potpunosti je prešao na geotermalno grijanje od 1943. godine, osiguravajući opskrbu toplinom ne samo za stambeni sektor, već i za industrijska poduzeća. Država je gotovo u potpunosti napustila tradicionalne izvore energije, 25% potreba podmiruje iz geotermalnih izvora, 70% osiguravaju hidroelektrane.
Njegov vodeći položaj u industriji pruža Islandu priliku ne samo da bude energetski samodostatna zemlja, već i da čak izvozi energiju koju generiraju geotermalne stanice. Posljednjih godina raspravljalo se o projektu organiziranja opskrbe Velike Britanije električnom energijom proizvedenom u islandskim geotermalnim elektranama. Britanci su pak spremni položiti morski kabel dug 750 milja. Proračun projekta procjenjuje se na milijarde funti. Prema izračunima Londona, realizacija projekta omogućit će petinu potreba zemlje za električnom energijom.
Popularnost u Aziji
Trenutno geotermalna energija doslovno prolazi kroz ponovno rođenje u Kini. Industrija je u ovoj zemlji napuštena četrdeset godina. Zanimanje za nju obnovljeno je dolaskom na vlast čelnika zemlje Xi Jinpinga. Zahvaljujući naporima glavnog tajnika, grad Xianyang s pravom se može smatrati svjetskom prijestolnicom zelene energije. U zemlji kao cjelini, tijekom tri godine Jinpingove vladavine, obujam proizvodnje geotermalne energije porastao je s 28 na 100 MW.
Plan razvoja industrije uvršten je u program 13. petogodišnjeg plana. Dinamičnom razvoju ovog područja u velikoj mjeri pridonose inženjeri s Islanda pozvani na rad u Kinu. Prema preliminarnim proračunima, geotermalni potencijal u Kini usporediv je s energijom koja se može dobiti izgaranjem 853 milijarde tona ugljena.
Upravo s prekomjernom potrošnjom potonjeg povezani su pokušaji pronalaženja alternativnih izvora, budući da se 66% energije primljene u zemlji proizvodi pomoću ugljena. Očekuje se da će se geotermalna strategija provesti za najviše 10 godina. Već sada Kina proizvodi 15% globalne proizvodnje geotermalne energije. NRK planira postići obujam proizvodnje od 2 GW.
Udio geotermalne energije u Japanu doseže 21%. Međutim, njegov razvoj aktivno koče ekološki društveni pokreti zbog činjenice da korištenje geotermalnih izvora dovodi do povećanja prijetnje onečišćenja okoliša. No, o opasnostima geotermalne energije zadržat ćemo se u nastavku.
Strani stručnjaci vjeruju da industrija ima velike perspektive u Kazahstanu. U brojnim regijama zemlje temperatura podzemne vode doseže točku vrelišta, što, zajedno s rastućom cijenom tradicionalne električne energije, čini geoterme atraktivnim ulaganjem. Graham Norman, profesor na Sveučilištu Michigan koji je posjetio republiku, vjeruje da potencijal Kazahstana nije ništa gori od potencijala Turske, gdje se geotermalna energija razvija izvan područja s toplim izvorima visokog intenziteta.
Ekološki i tehnički problemi industrije
Razvoj geotermalne energije značajno je otežan nizom problema svojstvenih ovoj industriji. Među najozbiljnijim preprekama je potreba za složenim procesom ponovnog ubrizgavanja otpadne rashladne tekućine (vode) koja sadrži otrovne tvari - arsen, kadmij, cink, olovo, bor - u vodonosnike. Time se eliminira mogućnost ispuštanja takve vode u površinske slojeve. Osim toga, akutan je problem emisije sumporovodika u atmosferu.
Za geotermalne stanice, između ostalog, za razliku od termoelektrana, pa čak i hidroelektrana, postoji striktna vezanost gradilišta za određena područja ovisno o geologiji. Često (osim možda Islanda), takva se mjesta nalaze u teško dostupnim područjima, planinskim područjima. Ne treba zanemariti visoku mineralizaciju podzemnih voda, što s vremenom dovodi do začepljenja bunara.
Potrebno je uzeti u obzir glavni faktor razvoja koji je svojstven svakoj industriji - potražnju na tržištu. OPEC je izračunao da će, unatoč ukupnom povećanju potražnje za obnovljivim izvorima energije, uključujući geotermalnu, za 7,6% godišnje, do 2040. godine udio takvih izvora u proizvodnji energije biti samo 4,3%, što je manje od tradicionalnih metoda proizvodnje. Trenutno je udio alternativne energije na svjetskom tržištu tek 0,9%.
Međunarodno priznanje i predviđanja budućnosti
Međutim, na međunarodnoj razini geotermalna energija smatra se prilično perspektivnim područjem. Usmjerenost na razvoj ovog segmenta potvrđuje i odluka nedavno održanog Climate Summita u Parizu. Predstavnici 38 zemalja glasali su za povećanje proizvodnje geotermalne energije za 500%. Inicijativa za donošenje takve odluke pripada Međunarodnoj agenciji za obnovljivu energiju (IRENA). Očekuje se da će razvoj industrije pružiti priliku za suzbijanje nepovoljnih klimatskih promjena.
Rezolucija samita navodi da je ova vrsta energije i dalje jedna od najjeftinijih, ali je stupanj razvoja industrije krajnje nedovoljan. Oko 90 država ima potencijal za razvoj na ovom području. Članovi summita prepoznali su da glavna prepreka provedbi geotermalnih projekata uopće nije okoliš, već potreba za značajnim ulaganjima u operacije bušenja. Pritom se prodaja električne energije može odvijati kako se izvori razvijaju, ne čekajući da se projekti u potpunosti realiziraju.
Korištenje geotermalnih izvora može djelomično riješiti problem gladi u ugroženim regijama. Pronedra je ranije napisao kako UN vjeruje da će uvođenje geotermalne energije omogućiti smanjenje nestašice hrane u nizu zemalja u razvoju gdje jednostavno nema struje za skladištenje hrane, te, kao rezultat toga, stvoriti uvjete za akumulaciju rezervi hrane.
Vjerojatno će se, uzimajući u obzir ciljanu međunarodnu energetsku politiku u tom smjeru, uvesti jeftine i učinkovite metode usmjerene na prevladavanje rizika od onečišćenja podzemnih horizonata i uklanjanje tehničkih problema koji neizbježno prate geotermalnu energiju. Nestanu li glavne prepreke razvoju geotermalnog segmenta, industrija će definitivno početi bilježiti dinamičan rast i s vremenom će postati značajan izvor energije za mnoge zemlje diljem svijeta.
Shvaćajući neizbježan pristup ekološke katastrofe povezane s brzim razvojem zemljinih energetskih resursa, znanstvenici su ozbiljno počeli proučavati takav alternativni izvor rashladne tekućine kao što je geotermalna energija. To je mogućnost dobivanja energije iz termalnih voda u blizini vulkanskih zona koje se nalaze u neposrednoj blizini zemljine površine.
Industrija proizvodnje alternativne energije posebno je razvijena u regijama gdje postoji veliki broj aktivnih vulkana. Na primjer:
- Meksiko;
- Kenija;
- Japan;
- Kina;
- Novi Zeland;
- Francuska;
- Rusija;
- Italija.
Istina, u Rusiji je geotermalna energija sada u fazi aktivnog proučavanja i razvoja. Iako se u nekim regijama zemlje aktivno bave dobivanjem tople podzemne vode.
Uzimajući u obzir globalne izglede za razvoj geotermalne energije, Rusija također nastoji pratiti europske trendove i raditi na osiguranju nesmetane proizvodnje energije za sebe. Na temelju podataka međunarodnih institucija koji ukazuju na porast količine proizvodnje termalne vode, može se ocijeniti da europske zemlje ozbiljno pristupaju problemu pronalaženja rashladnih tekućina koristeći prirodne izvore koji nisu povezani s zemaljskim naslagama.
Naravno, Ruska Federacija ne osjeća nedostatak plina i nafte u utrobi Zemlje, ali postoji svaki razlog za prelazak na alternativne izvore energije. Trendovi posljednjih godina jasno pokazuju da cijena plina i nafte na svjetskom tržištu stalno raste. Stoga je prodaja energetskih resursa ekonomski korisna za zemlju. Ali naše vlastito stanovništvo i industriju treba ih u potpunosti opskrbiti. Zbog toga je vlada zemlje zabrinuta zbog stanja ruske geotermalne energije.
Danas postoji nekoliko državnih programa usmjerenih na razvoj industrije. Relativna jeftinost ekstrakcije termalnih voda i njihove visoke performanse potiču rusku vladu na poduzimanje aktivnih mjera.
Zašto su potrebne termalne vode?
Proučavajući perspektive geotermalne energije, znanstvenici diljem svijeta došli su do zaključka da ovaj izvor energije treba smatrati ekonomski i ekološki korisnim.
Voda koja se nalazi u dubinama zemlje u blizini vulkana ima temperaturu iznad točke ključanja. Ponekad možete promatrati njegov prodor na površinu (gejziri). Budući da se voda ne nalazi duboko, nisu potrebni veliki troškovi za njezino vađenje. Koristeći jednostavno plitko bušenje, možete doći do izvora topline kako biste osigurali neprekinutu proizvodnju rashladne tekućine.
Može se koristiti za grijanje (generiranje topline) kao iu brojnim proizvodnim procesima. Otpadne vode lako se mogu vratiti natrag u zemlju, gdje se zagrijavaju na novi način. Zapravo, to je ciklus koji je u tijeku, a osoba ne troši ni trunku drugih nositelja energije na grijanje vode. Sama priroda radi izvrstan posao kao grijač.
Nedostaci termalnih voda
Trenutno stanje i perspektive geotermalne energije zamagljuje samo činjenica da se podzemna topla voda ne može koristiti za povezivanje s površinskim izvorima vode. Nažalost, vulkanske naslage sadrže mnoge primjese radioaktivnih i otrovnih tvari. Ovaj:
- arsen;
- amonijak;
- fenol;
- voditi;
- cink i drugi.
Trenutačno ne postoji način pročišćavanja termalnih voda od ovih štetnih nečistoća. Međutim, njihova prisutnost uopće ne sprječava korištenje prirodnih izvora za dobivanje topline njihovim pokretanjem u baterije.
Geotermalna energija je obećavajući izvor alternativnih rashladnih tekućina, karakteriziran niskim troškovima proizvodnje.