Геотермальная энергия — это возобновляемый источник энергии, который использует внутреннее тепло Земли для выработки электроэнергии, отопления и охлаждения зданий, а также обеспечения горячей водой экологически чистым способом. Хотя геотермальная энергия часто менее известна по сравнению с другими возобновляемыми источниками энергии, такими как солнечная или ветровая энергия, она имеет множество применений и отличается замечательной энергоэффективностью.
Эта энергия добывается и перерабатывается на специальных установках, называемых геотермальными электростанциями. Но что же такое геотермальная электростанция и как она работает?
Геотермальная электростанция
Геотермальная электростанция – это электростанция, работающая за счет тепла Земли. Эти объекты, отвечающие за извлечение тепла из недр, необходимы для преобразования тепловой энергии в электричество без зависимости от внешних факторов, таких как погодные условия, в отличие от других возобновляемых источников энергии.
Что касается воздействия на окружающую среду, выбросы углекислого газа от геотермальных электростанций значительно ниже, чем от электростанций, работающих на ископаемом топливе. В среднем они выделяют всего 45 г CO2 на кВт⋅ч электроэнергии, что составляет менее 5% от выбросов традиционных электростанций.
Однако возможности эффективного использования геотермальной энергии ограничены из-за необходимости бурения земной коры в районах с высокой геотермальной активностью. США, Филиппины и Индонезия входят в число крупнейших производителей этой энергии благодаря своему выгодному географическому положению.
Несмотря на свой потенциал, по оценкам Ассоциации геотермальной энергетики, используется лишь 6,5% мировых мощностей геотермальной энергетики.
Геотермальные энергоресурсы
Тепло от ядра Земли передается через земную кору, которая действует как изолятор. Чтобы использовать это тепло, необходимо бурить землю, что требует такой инфраструктуры, как трубопроводы и геотермальные скважины.
В целом, количество доступной геотермальной энергии увеличивается с глубиной бурения и приближением к краям тектонических плит, где температура выше.
Как работает геотермальная электростанция?
Процесс производства электроэнергии на геотермальной электростанции основан на двух основных этапах: геотермальном поле и конверсионной установке.
Геотермальное поле
Геотермическое поле – это область, где геотермический градиент самый высокий. Обычно это соответствует замкнутому водоносному горизонту с горячей водой, хранящейся под непроницаемыми слоями, сохраняющими тепло. Этот геотермальный резервуар является источником тепла, которое будет использоваться для выработки электроэнергии.
Скважины на этом месторождении добывают смесь воды и пара, которая подается по трубопроводу на электростанцию, используя пар для привода турбин и системы выработки электроэнергии.
Процесс генерации
Процесс генерации начинается с извлечения пара и горячей воды из геотермального резервуара и их транспортировки на электростанцию. Там пар отделяется от жидкости с помощью циклонного сепаратора . Затем этот пар приводит в движение турбины с высокой скоростью (3.600 оборотов в минуту), вырабатывая электроэнергию.
Избыточная вода повторно закачивается в резервуар, и этот процесс обеспечивает устойчивость системы. Если бы эта обратная закачка не была осуществлена, ресурс был бы исчерпан, и энергию нельзя было бы считать возобновляемой.
Типы геотермальных электростанций
Существует три основных типа геотермальных установок:
Установки сухого пара
Этот вид растения является самым простым. Он работает путем извлечения прямого пара из недр при температуре выше 150 °C. Этот пар приводит в движение турбины, вырабатывающие электроэнергию.
Паровые установки мгновенного действия
На установках мгновенного выпаривания горячая вода высокого давления поднимается из скважин, а при попадании в резервуары низкого давления часть воды испаряется, приводя в движение турбины.
Центры двоичного цикла
Электростанции бинарного цикла являются наиболее эффективными и современными. Они используют жидкости с низкой температурой кипения для передачи тепла от воды и, таким образом, генерируют пар для движения турбин, что позволяет им работать с жидкостями при температуре до 57 °C.
Эффективность и низкое воздействие на окружающую среду установок бинарного цикла делают их наиболее экологичными, поскольку они не выделяют во внешнюю среду пар или другие газы.
Развитие геотермальных технологий позволило лучше использовать подземные ресурсы, повысить устойчивость системы и сократить выбросы, связанные с выработкой энергии. Ожидается, что по мере того, как все больше стран будут инвестировать в эту технологию, геотермальная энергия будет играть еще более важную роль в переходе к чистым возобновляемым источникам энергии.