Как греют дома горячими источниками

0
Топлива из недр Земли гораздо больше, чем нефти и газа
Все больше стран задумывается о том, чем можно заменить нефть и газ, которые рано или поздно закончатся. Некоторым государствам повезло: в их недрах скрыты горячие источники, с помощью которых можно отапливать жилье и обеспечивать электроэнергией население.
Впрочем, геотермальные источники – открытие далеко не новое. В горячих водоемах люди купались с самых давних времен. Еще в III в. до н.э. в Китае жители лечились в таких источниках. В I в. н.э. римляне захватили город в Англии, который тогда назывался Aquae Sulis (сегодня известен как Бат). Они стали использовать местные источники для отопления и снабжения публичных бань горячей водой.
Первая централизованная система теплоснабжения на геотермальной энергии заработала в XIV в. во Франции. А первое промышленное использование началось в 1827 г. в Италии, когда с помощью пара извлекали борную кислоту из содержимого грязевых вулканов. В итальянском местечке Лардерелло в 1904 г. был запущен первый в мире геотермальный электрогенератор. Эта станция с успехом работает и по сей день. Позднее, в 1926 г., гейзеры начали прогревать теплицы в Исландии, а впоследствии – отапливать дома.
Используя изобретенный Уильямом Томсоном еще в 1852 г. тепловой насос, мексикано-швейцарский инженер Генрих Цоелли в 1912 г. запатентовал идею применения данного насоса для извлечения пара из-под земли. Однако задумку удалось реализовать лишь в конце 1940 гг. В 1946 Дональд Крокер сконструировал и продемонстрировал первый коммерческий вариант такого насоса. А в 1948 г. американский профессор Карл Нильсен построил подобную установку около своего дома.
Неиссякаемый источник энергии
Уже давно известно, что геотермальная энергетика имеет огромный потенциал. По различным подсчетам, температура в центре Земли составляет, минимум, 6650 градусов Цельсия. При этом планета остывает невероятно медленно. 98 процентов тепла Земли содержится в мантии и ядре. И хотя современные технологии не позволяют добраться до тепла, которое находится слишком глубоко, но и 840 млрд. Вт (всего 2 процента) доступной геотермальной энергии могут обеспечить человечество на долгое время. Лучше всего строить геотермальные станции вокруг краев континентальных плит, потому что кора в таких зонах намного тоньше.
На каждых 36 м глубины температурный показатель возрастает на 1 градус. В этом случае бурят скважину и закачивают туда воду. На выходе получают кипяток и пар, которые можно использовать как для обогрева помещений, так и для производства электрической энергии. Территорий, где можно таким образом получать энергию, много, поэтому геотермальные электростанции функционируют повсеместно.
Чем глубже скважина, тем выше температура, но в некоторых местах геотермальная температура поднимается быстрее. Такие места обычно находятся в зонах повышенной сейсмической активности, где сталкиваются или разрываются тектонические плиты. Именно поэтому наиболее перспективные геотермальные ресурсы находятся в зонах вулканической активности. Чем выше геотермический градиент, тем дешевле обходится добыча тепла, за счет уменьшения расходов на бурение и качание.
Ниже земной коры находится слой горячего и расплавленного камня, называемый магмой. Тепло там возникает, прежде всего, за счет распада природных радиоактивных элементов, таких как уран и калий. Уже подсчитано, что на глубине 10 км в 50 тыс. раз больше энергии, чем во всех мировых запасах нефти и газа.
Существует два основных способа использования геотермальной энергии: прямое использование тепла и производство электроэнергии. Первый способ широко распространен на границах тектонических плит, например, в Исландии и Японии. Водопровод в таких случаях монтируется непосредственно в глубинные скважины. Горячая вода из них обогревает дороги, сушит одежду и отапливает теплицы и жилые дома. При производстве электричества нужны более высокие температуры (более 150 градусов).
В Калифорнии и Неваде тепло из недр запускает в работу большие электростанции. Так, в Калифорнии около 5 процентов «тока» вырабатывается за счет геотермальной энергии, в Сальвадоре это число уже вырастает до трети от всего производимого электричества. В Айдахо и Исландии геотермальное тепло используется в различных сферах, в том числе и для обогрева жилья. В тысячах домах геотермальные тепловые насосы используются для получения экологически чистого и недорогого тепла.
Самая богатая – Индонезия
Неоспоримым лидером в области геотермальной энергетики на данный момент являются США. На апрель 2014 г. 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 процентов мировых запасов пригодного для энергетики подземного тепла.
Геотермальная энергетика наиболее востребована в странах с высоким уровнем вулканической активности. Например, в Исландии ГеоЭс вырабатывают 25 процентов всей энергии, а на Филиппинах на долю геотермальных электростанций приходится 18 процентов производства энергии. Исландия также может похвастаться крупнейшей в мире ГеоЭс – Хеллишейди, расположенной около вулкана Хендигль. Ее мощность составляет 303 МВт.
Естественно, многие группы ученых и инженеров работают над созданием технологий, которые позволят нырнуть в недра Земли еще глубже и обеспечить человечество необходимым топливом.
Подготовила Анна Попенко,
Share.

Comments are closed.