Hvordan jorden kan tjene som en kilde til uuttømmelig energi

Geotermisk energi

Allerede fra navnet er det klart at det representerer varmen fra jordens indre. Under jordskorpen er det et lag med magma, som er en brennende flytende silikatsmelt. Ifølge forskningsdata er energipotensialet til denne varmen mye høyere enn energien i verdens reserver av naturgass, så vel som olje. Magma - lava kommer til overflaten. Videre observeres den største aktiviteten i de jordlagene som grensene for tektoniske plater er plassert på, så vel som der jordskorpen er preget av tynnhet. Jordens geotermiske energi oppnås på følgende måte: lavaen og vannressursene på planeten kommer i kontakt, som et resultat av at vannet begynner å varme opp kraftig. Dette fører til utbrudd av en geysir, dannelsen av de såkalte varme innsjøene og undervannsstrømmene. Det vil si, nettopp til de naturlige fenomenene, hvis egenskaper brukes aktivt som en uuttømmelig energikilde.

Effektivitet av et geotermisk kraftverk

Faktisk kan man ikke si at geotermiske kraftverk er veldig effektive, siden deres effektivitet bare er 7-10 prosent. Dette er veldig lite sammenlignet med anlegg der energi utvinnes fra brennende drivstoff. Derfor kan du ikke bare grave et hull, legge et rør i det og hvile. Systemet må være svært effektivt og bruke flere sykluser for høyere produktivitet, ellers vil ikke den mottatte energien engang være tilstrekkelig til å betjene pumpene som brukes til å levere væske til overflaten.

Nøkkelen til suksessen til geotermiske kraftverk, sammenlignet med vind og sol, er deres konsistens. De er i stand til å jobbe 24/7 med samme intensitet, og bruker mindre energi til å jobbe enn de produserer ved utgangen. Et ekstra pluss er muligheten for å skaffe varme som brukes til oppvarming av hus og gjenstander i nærmeste område. Og for alt dette trenger du ikke å brenne dyrt drivstoff.

Kunstige geotermiske kilder

Energien i jordens tarm må brukes med omhu. For eksempel er det en idé å lage underjordiske kjeler. For å gjøre dette må du bore to brønner med tilstrekkelig dybde, som vil bli koblet til i bunnen. Det vil si at det viser seg at i nesten ethvert hjørne av landet er det mulig å skaffe geotermisk energi industrielt: kaldt vann vil pumpes inn i reservoaret gjennom en brønn, og varmt vann eller damp vil bli ekstrahert gjennom den andre. Kunstige varmekilder vil være gunstige og rasjonelle hvis den resulterende varmen gir mer energi. Damp kan ledes til turbinegeneratorer, som vil generere strøm.

Selvfølgelig er den valgte varmen bare en brøkdel av det som er tilgjengelig i de totale reservene. Men det skal huskes at den dype varmen kontinuerlig vil påfylles på grunn av prosessene med radioaktivt forfall, kompresjon av bergarter, stratifisering av tarmene. Ifølge eksperter akkumulerer jordskorpen varme, den totale mengden er 5000 ganger større enn brennverdien av alle jordens fossile ressurser. Det viser seg at driftstiden til slike kunstig opprettet geotermiske stasjoner kan være ubegrenset.

Global distribusjon av geotermisk energi

Tykkelsen på jordskorpen, avhengigheten av temperaturen til de indre lagene på dybden og følgelig tilgjengeligheten av geotermisk energi i forskjellige regioner på planeten.

Over grensene til de litosfæriske platene, i fjellområder og på kysten av havet, er kilder til geotermisk energi mye mer tilgjengelige. I litteraturen er det mange kart, diagrammer og figurer som illustrerer denne ujevnheten.

En numerisk indikator på tilgjengeligheten av geotermisk energi kan være gradienten til temperaturstigningen i miljøet, avhengig av dybden. I henhold til denne indikatoren kan regionene på jorden deles inn i flere kategorier:

1. Geotermisk, lokalisert nær grensene til de kontinentale platene. Temperaturgradient over 80 ° C / km. Eksempler er Larderello-kommunen i den italienske provinsen Pisa, der verdens første geotermiske kraftverk er bygget, områder med varme geysirer på Island, Kamchatka, Valley of Geysers i Amerikas Yellowstone nasjonalpark.
2. Semi-termisk med en temperaturgradient på 40-80 ° C / km. Noen deler av Frankrike kan tjene som et eksempel. Vanlig, med en temperaturgradient på mindre enn 40 ° C / km - det meste av jordoverflaten.

Fordelingen av regioner med høy forekomst av lag med høy temperatur av skorpen over jordoverflaten bestemmer i stor grad konsentrasjonen i visse regioner av industribedrifter som bruker naturlig varme. Så i tillegg til det allerede nevnte Island og det industrialiserte Japan, ligger en stor andel av slike virksomheter på Filippinene.

I Russland, i tillegg til den fjerne østkysten av Sakhalin og Kuril-øyene, kan områder med høyere geotermisk aktivitet nesten fullstendig identifiseres med fjellområder langs de sørlige grensene til landet, i Kaukasus og Øst-Sibir.

Funksjoner av kilder

Kilder som gir geotermisk energi er nesten umulig å bruke i sin helhet. De eksisterer i mer enn 60 land i verden, med flertallet av landbaserte vulkaner i Stillehavets vulkanske ildring. Men i praksis viser det seg at geotermiske kilder i forskjellige regioner i verden er helt forskjellige i sine egenskaper, nemlig gjennomsnittstemperatur, mineralisering, gasssammensetning, surhet og så videre.

Geysirer er energikilder på jorden, hvis egenart er at de spyr ut kokende vann med jevne mellomrom. Etter at utbruddet har skjedd, blir bassenget vannfritt, i bunnen kan du se en kanal som går dypt i bakken. Geysirer brukes som energikilder i regioner som Kamchatka, Island, New Zealand og Nord-Amerika, og ensomme geysirer finnes i flere andre områder.

Utsikter for geotermiske kraftverk

Mer enn hundre år etter den første demonstrasjonen av mulighetene for å bruke geotermisk energi, er stasjoner som driver dette "drivstoffet" lovende og uerstattelige for noen regioner. I Russland er for eksempel nesten alle stasjoner i Kamchatka. I USA snakker vi om California, og i Tyskland, om noen av Alpene regioner.

Land er ledende innen produksjon av energi fra geotermiske kilder.

De fem lederne når det gjelder volumet av energi produsert av geotermiske kraftverk inkluderer USA, Indonesia, Filippinene, Italia og New Zealand. Det er lett å se at dette er land med helt forskjellige utviklingsnivåer. Det viser seg at geotermisk energi er tilgjengelig for alle, og alle er interessert i den. Når teknologien utvikler seg, øker anleggseffektiviteten og tilførselen av ikke-fornybare energikilder reduseres, vil geotermisk energi bli mer og mer etterspurt.

For de som er bekymret for temperaturen på planeten, bør det sies at ved en temperatur i midten av jorden minst 6800 grader Celsius, kjøler den seg ned med bare 300-500 grader på en milliard år. Jeg tror det ikke er behov for å bekymre seg for dette.

Hvor kommer energien fra?

Ukjølt magma ligger veldig nær jordoverflaten. Gasser og damp frigjøres fra den, som stiger og går langs sprekkene. Blanding med grunnvann forårsaker oppvarming, de blir til varmt vann der mange stoffer er oppløst.Slike vann slippes ut på jordoverflaten i form av forskjellige geotermiske kilder: varme kilder, mineralkilder, geysirer og så videre. Ifølge forskere er de varme tarmene på jorden huler eller kamre forbundet med passasjer, sprekker og kanaler. De er bare fylt med grunnvann, og magmasentre ligger veldig nær dem. På denne måten blir jordens termiske energi dannet på en naturlig måte.

Geotermisk oppvarming hjemme

Geotermisk oppvarmingsordning

Først må du forstå prinsippene for å skaffe termisk energi. De er basert på temperaturstigningen når du går dypere ned i bakken. Ved første øyekast er økningen i graden av oppvarming ubetydelig. Men takket være fremveksten av ny teknologi har oppvarming av et hus med jordens varme blitt en realitet.

Hovedbetingelsen for å organisere geotermisk oppvarming er en temperatur på minst 6 ° C. Dette er typisk for midtre og dype lag av jord og vannforekomster. Sistnevnte er sterkt avhengige av den eksterne temperaturindikatoren, derfor brukes de ekstremt sjelden. Hvordan er det praktisk mulig å organisere oppvarmingen av et hus med jordens energi?

For å gjøre dette er det nødvendig å lage 3 kretser fylt med væsker med forskjellige tekniske egenskaper:

• Ytre... Oftere sirkulerer frostvæske i den. Dens oppvarming til en temperatur ikke lavere enn 6 ° C skjer på grunn av jordens energi;
• Varmepumpe... Uten det er oppvarming fra jordens energi umulig. Varmebæreren fra den eksterne kretsen ved hjelp av en varmeveksler overfører sin energi til kjølemediet. Fordampningstemperaturen er mindre enn 6 ° C. Deretter kommer den inn i kompressoren, hvor temperaturen etter kompresjon stiger til 70 ° C;
• Indre kontur... En lignende ordning brukes til å overføre varme fra det komprimerte kjølemediet til vann i det overvinnende systemet. Dermed skjer oppvarming fra jordens tarm til minimale kostnader.

Til tross for de åpenbare fordelene er slike systemer sjeldne. Dette skyldes de høye kostnadene for innkjøp av utstyr og organisering av den eksterne kretsen for inntak av varme.

Det er best å overlate beregningen av oppvarming fra varmen fra jorden til fagfolk. Effektiviteten til hele systemet vil avhenge av korrekte beregninger.

Jordens elektriske felt

Det er en annen alternativ energikilde i naturen, som preges av fornybarhet, miljøvennlighet og brukervennlighet. Det er sant at denne kilden til nå bare blir studert og ikke brukt i praksis. Så jordens potensielle energi er skjult i sitt elektriske felt. Energi kan fås på denne måten ved å studere de grunnleggende lovene for elektrostatikk og egenskapene til jordens elektriske felt. Faktisk er planeten vår fra et elektrisk synspunkt en sfærisk kondensator ladet opp til 300 000 volt. Den indre sfæren har en negativ ladning, og den ytre, ionosfæren, er positiv. Jordens atmosfære er en isolator. Gjennom det er det en konstant strøm av ioniske og konvektive strømmer, som når en styrke på mange tusen ampere. Imidlertid reduseres potensialforskjellen mellom platene ikke i dette tilfellet.

Dette antyder at det er en generator i naturen, hvis rolle er å kontinuerlig fylle opp lekkasje av ladninger fra kondensatorplatene. Rollen til en slik generator spilles av jordens magnetfelt, som roterer med planeten vår i solvindens strøm. Energien til jordens magnetfelt kan oppnås bare ved å koble en energiforbruker til denne generatoren. For å gjøre dette må du utføre en pålitelig jordingsinstallasjon.

Hvordan er det nyttig?

Jorden er et symbol på den materielle verden. Av alle elementene er det jorden som er nærmest mennesket. Det er en gjenopplivende kraft, sentrum og støtte for alle levende ting. Hun gir liv, mater, bevarer, tar vare på mennesker.

Jordens energi er rettet mot å gi næring til alle kroppsdeler på molekylært nivå. Det lar deg gjenopprette indre balanse, føle en forbindelse med familien din og motta støtte fra den.Det gir en person en grunnleggende kvalitet - bærekraft.

Det spiller en viktig rolle i å opprettholde helse, i normaliseringen av livets materielle, åndelige og seksuelle sfærer. Ved hjelp av jordisk energi kan du utvikle egenskaper som respons, barmhjertighet, vennlighet, harmoni, ro.

Mangel på energi fra jorden fører en person til en deprimert og nervøs tilstand. Livsglede forsvinner, stabilitet og stabilitet forsvinner. Planene kollapser, problemer begynner i den seksuelle sfæren og innen finans.

Jordenergi er spesielt nødvendig for kvinner. Det gir muligheten til å oppleve glede fra å føle deg selv i kroppen din, fra bevegelser, fra seksuelle forhold.

Jording gir energistyrke, lar deg handle på grunnlag av interne behov. Jordisk energi hjelper en kvinne til å løse materielle problemer, å forbli en klok, omsorgsfull og kjærlig mor og kone.

Fornybare ressurser

Etter hvert som befolkningen på planeten vår vokser jevnt, trenger vi mer og mer energi for å støtte befolkningen. Energien i jordens tarm kan være veldig forskjellig. For eksempel er det fornybare kilder: vind-, sol- og vannenergi. De er miljøvennlige, og derfor kan du bruke dem uten frykt for å skade miljøet.

Lavkvalitets jordvarmeenergi og varmepumper

Kildene til jordens varme med lite potensial er solstråling og termisk stråling fra de oppvarmede tarmene på planeten vår. For tiden er bruken av slik energi et av de mest dynamisk utviklende områdene av energi basert på fornybare energikilder.

Jordens varme kan brukes i forskjellige typer bygninger og konstruksjoner for oppvarming, varmtvannsforsyning, klimaanlegg (kjøling), samt for oppvarmingsstier i vintersesongen, for å forhindre ising, varme felt i åpne stadioner, etc. utnyttelse av jordens varme i varmeforsynings- og klimaanleggssystemer betegnes som GHP - "geotermiske varmepumper" (geotermiske varmepumper). De klimatiske egenskapene til landene i Sentral- og Nord-Europa, som sammen med USA og Canada, er hovedregionene for å bruke jordens lavpotensiale varme, bestemmer dette hovedsakelig for oppvarmingsformål; å kjøle luften selv om sommeren er relativt sjelden. Derfor, i motsetning til USA, fungerer varmepumper i europeiske land hovedsakelig i varmemodus. I USA brukes de oftere i luftoppvarmingssystemer kombinert med ventilasjon, som lar deg både varme og kjøle uteluften. I europeiske land brukes varmepumper ofte i varmtvannsoppvarmingssystemer. Siden effektiviteten øker med en reduksjon i temperaturforskjellen mellom fordamperen og kondensatoren, brukes gulvvarmesystemer ofte til å varme opp bygninger der et kjølevæske sirkulerer ved en relativt lav temperatur (35–40 ° C).

Energi av vann

Denne metoden har blitt brukt i mange århundrer. I dag er det bygd et stort antall dammer, reservoarer der vann brukes til å generere strøm. Essensen av denne mekanismen er enkel: Under innflytelse av elvenes strømning roterer hjulene på turbinene, henholdsvis omdannes vannets energi til elektrisk energi.

I dag er det et stort antall vannkraftverk som omdanner energien fra vannstrømmen til elektrisitet. Det særegne ved denne metoden er at vannkraftressurser fornyes, henholdsvis, slike strukturer har lave kostnader. Det er derfor, til tross for at bygging av vannkraftverk har pågått i ganske lang tid, og selve prosessen er veldig kostbar, men disse konstruksjonene overgår kraftig industri.

Kraften til vulkaner: hvordan varmen fra jorden gir mennesker energi

Vi vet alle godt at alternativ energi er tryggere for miljøet enn tradisjonell energi. Vi vet at kildene er sol, vind, tidevann, biomasse. Imidlertid er det i den moderne informasjonsverdenen lite oppmerksomhet til en annen kilde til alternativ energi - vulkaner. Dels er ikke suksessene på denne fronten så signifikante.

Men hvis vi lærte å bruke vulkanenes kraft minst 50 prosent, ville vi ikke trenge verken gass eller olje for å skaffe lys og varme. Faktum er at vulkaner kan gi mennesker en slik mengde energi som overskrider energien fra verdens gass- og oljereserver med en faktor på tusenvis.

Hvor kommer energien til vulkaner fra?

I noen grad kan planeten vår sammenlignes med et egg: først er det et "hardt skall" kalt litosfæren, deretter "tyktflytende protein" - kappen, og en tett (antagelig) "eggeplomme" - kjernen.

Tykkelsen på det "harde skallet" på land og i havet varierer: i det første tilfellet når det 50-70 km, i det andre kan det være 5-20 km. Hele litosfæren er delt inn i blokker, som sammen ligner en mosaikk kuttet av feil og sprekker - forskere kaller slike blokker litosfæriske plater.

Foto: geographyofrussia.com/ Den indre strukturen på jorden

Når det gjelder kappen, er det veldig varmt, temperaturen varierer fra flere hundre til flere tusen grader: jo nærmere kjernen, jo høyere temperatur, og følgelig jo nærmere litosfæren, jo lavere. Temperaturforskjellen er grunnen til at stoffer i kappen blandes: kaldere masser går ned, og varme stiger opp. Selv om kappen er oppvarmet til høye temperaturer, er den ikke flytende, men som vi sa ovenfor, viskøs på grunn av det sterke trykket inne i jorden.

Blokkene til vårt "harde skall" ligger på kappen og synker lett ned under vekten av vekten. Når den oppvarmede mantelmassen stiger til overflaten, begynner den å bevege seg under litosfæriske "mosaikk" -plater, og tvinger dem til å følge den ufrivillig.

Hvis en del av en plate samtidig presses ovenfra av en annen litosfærisk blokk, synker denne delen gradvis dypere og dypere ned i kappen og smelter, som et resultat av at en væske magma

- smeltede bergarter med vanndamp og gass.

Siden magma er lettere enn de omkringliggende bergarter, begynner den sakte å stige oppover og akkumuleres i magakamre langs kollisjonslinjene på platene. Temperaturen for øyeblikket er omtrent 900-1200 ° C.

Foto: shilchik.livejournal.com/ Når magma når overflaten, avkjøles den, mister gasser og blir til lava

Oppførselen til rødglødende magma i slike kamre kan til en viss grad sammenlignes med gjærdeig: magma øker i volum, opptar all ledig plass og stiger fra dypet langs sprekker og prøver å bryte løs (hvis magma er rik på aluminium og silisium , den kan stivne rett i skorpe og danne dype magtige bergarter). Når deigen løfter lokket på potten og flyter ut over kanten, så heves magma og bryter deretter gjennom jordskorpen på de svakeste stedene og bryter ut til overflaten. Slik foregår utbrudd.

Når steinen smelter dypt under jorden, i løpet av kjemiske reaksjoner og radioaktivt forfall av grunnstoffer, frigjøres varme, som i likhet med magma stiger til bakken og går ut. Varmestrømtettheten avtar når den nærmer seg overflaten.

Varmen fra tarmene på jorden er av interesse for mange forskere, fordi det med sin hjelp er mulig å gi mennesker energi i enorm tid. Denne typen energi i vitenskap kalles geotermisk.

Hvordan mennesket prøver å temme vulkanens energi

Varmestrømmen som når overflaten i de fleste områder av planeten er liten: dens effekt er omtrent 0,06 watt per kvadratmeter, eller noe i regionen 355 Wh / m2 per år. Forskere tilskriver dette en spesiell geologisk struktur og muligens lav varmeledningsevne for bergarter på en stor del av jorden. Men hvis disse varmestrømmene går ut gjennom sprekker og feil, så vel som eksisterende vulkaner i soner med økt vulkansk og seismisk aktivitet på planeten, er de som regel hundrevis av ganger kraftigere enn vanlig, siden et mindre tykt "skall "oppstår på vei, og følgelig er termisk spray ikke så sterk. Både selve utbruddene og varmt underjordisk vann fører til overflaten varmestrømmer, noen ganger skjer dette i form av damp (vannet ligger på dypet vi kan komme til, der de blir oppvarmet av magma, vanligvis til en tilstand av damp).

Slike aktive områder tiltrekker seg geologer over hele verden, og det er her, nær vulkaner, at spesielle geotermiske stasjoner er bygget for å temme underjordisk varme og generere elektrisitet og energi fra den til oppvarming av hus.

Foto: elementy.ru/ Prinsippet om drift av et geotermisk kraftverk på tørr damp

Som vi sa tidligere, jo nærmere kjernen på planeten, jo høyere blir temperaturen, noe som betyr at kraften til varmestrømmen øker. For eksempel i magmakammeret, som ligger på en dybde på litt over 5 kilometer under vulkanen Avachinsky i Kamchatka, er det samlet opp omtrent 7 x 10 (til den 14. kraften) kcal / km3 varme, som vil gi energi til hundretusener av hjem.

Derfor, når man bygger geotermiske anlegg, prøver ingeniører å bore brønner så dypt som mulig, dette lar deg komme til høyere temperaturer og få kraftigere varmestrømmer i form av tørr og våt damp eller varmt vann, som deretter i en "ferdig" form går til fordampere eller turbiner, og deretter til generatorer.

Under boringen vokser temperaturen for hver kilometer med et gjennomsnitt på 20-30 ° C, og avhengig av den geologiske strukturen, i forskjellige regioner på jorden, kan temperaturstigningshastigheten variere.

Interessant, varmt vann med en temperatur på 20-30 til 100 ° C er egnet for romoppvarming, og fra 150 ° C for å generere elektrisitet.

For øyeblikket er de dypeste geotermiske brønnene som mennesker har vært i stand til å bore bare 2-4 km lange. Takket være dem og geotermiske kraftverk, for eksempel i Russland og USA, var det i 2010 mulig å oppnå en installert kraftkapasitet på henholdsvis litt over 80 MW og 3086 MW. Interessant, produserer et konvensjonelt atomkraftverk i gjennomsnitt 1000-2000 MW per år.

Foreløpig vurderes prosjekter som gjør det mulig å kutte hull opptil 5 kilometer dypt direkte i vulkaner og utvinne energi fra magma (husk at temperaturen på en slik dybde i magkamre kan nå 900-1200 ° C). Eksperimenter viser at det i dag er byggeprodukter som kan brukes med hell i magakamre, spesielt Inconel 718 og 310 varmebestandige legeringer (de kan brukes opp til 980 ° C).

Foto: gazeta.ru/ Boring av en geotermisk brønn på Island

I 2000 ble Island Deep Drilling Project lansert på Island. Ni år senere, mens de boret den første brønnen, klarte spesialister å nå magmakammeret på en dybde på 2 kilometer og skape den varmeste geotermiske strømmen ved 450 ° C.

I 2020 begynte Island å bore en andre brønn på 5 kilometer dyp ved hjelp av Tor borerigg (oppkalt etter den skandinaviske guden for torden og storm). Arbeidet fortsatte på Reykjaneshalvøya og ble avsluttet et år senere. Med denne installasjonen klarte islendingene å trenge 4659 meter ned i dype vannlag i kontakt med magma, og motta en strøm på 427 ° C.

På en slik dybde er vann i superkritisk tilstand (det vil si at det ikke oppfører seg som en væske eller en gass), det kan lagre en enorm mengde varme og produsere flere ganger mer energi enn tørr og våt damp eller underjordisk varmt vann .

Denne brønnen er ifølge noen forskere i stand til å levere opptil 50 MW kraft, det vil si 10 ganger kraften til en konvensjonell geotermisk brønn, og gi 50 tusen flere hjem energi.

Geotermiske prosjekter i Russland og USA

Island er ikke det eneste landet i verden som bruker vulkansk energi. Geotermiske kilder utvikles i Italia, Japan, Mexico, Russland, USA, Hawaii, afrikanske land, det vil si de stedene der det er vulkansk og seismisk aktivitet.

Det er 5 geotermiske kraftverk i Russland, som hovedsakelig ligger i Kamchatka. Den kraftigste av dem er Mutnovskaya. I 2020 var den installerte effektkapasiteten 50 MW.

Dette er imidlertid bare en liten brøkdel; Russland bruker praktisk talt ikke potensialet sitt på dette området. Ifølge forskere fra forskere har landet vårt ti ganger flere geotermiske ressurser enn olje- og gassreserver. Bare på bekostning av en geotermisk energiform kunne Russland tilfredsstille sin "energiappetitt" fullt ut. Men av økonomiske og tekniske grunner kan ikke dette gjøres. I dag er andelen geotermisk energi i landets totale energisektor fortsatt ubetydelig.

I USA er det mye bedre. Geotermisk energi utvikler seg der. For eksempel, 116 kilometer fra San Francisco, ved grensen til California og Sonoma-fylkene, er det bare en gruppe geotermiske kraftverk (det er totalt 22) som er i stand til å motta en installert kapasitet på opptil 1520 MW per år.

Amerikanske selskaper er verdensledende innen geotermisk industri, selv om denne sektoren nylig har begynt å dukke opp i USA. Ifølge det amerikanske handelsdepartementet er eksporten av geotermisk energi fra dette landet større enn importen (den samme situasjonen er med teknologier for denne typen energi).

Problemer med utvinning av energi fra jordens tarm

Geotermisk energi tilhører miljøvennlige kilder, og spesielle kraftverk for produksjonen krever ikke store områder (i gjennomsnitt opptar en stasjon 400 kvadratmeter per 1 GW generert energi).

Imidlertid har den fortsatt noen miljøvennlige ulemper. Spesielt dannelsen av fast avfall, visse kjemiske forurensninger av vann og jord, samt termisk forurensning av atmosfæren.

Hovedkilden til kjemisk forurensning er varmt vann under vann, som ofte inneholder en stor mengde giftige forbindelser, noe som igjen skaper et problem for avhending av avløpsvann.

Eller for eksempel å bore brønner. I løpet av denne prosessen oppstår den samme faren som ved boring av en konvensjonell brønn: jord og vegetasjonsdekke ødelegges.

Foto: wikipedia.org/ Bensin fra vulkanen Augustine i 2006, som ligger på øya med samme navn i nærheten av Alaska

Dampen som er involvert i driften av geotermiske kraftverk kan også inneholde ammoniakk, karbondioksid og andre stoffer, og når den slippes ut i atmosfæren, blir den en kilde til forurensning.

Det er sant at disse utslippene er mye lavere enn ved termiske kraftverk. Hvis vi sammenligner med karbondioksidutslipp, utgjør de per kWh generert elektrisitet 380 g på en geotermisk stasjon mot 1042 for kull og 453 g for gass.

Problemet med avløpsvann har allerede fått en enkel løsning. Med lav saltinnhold etter avkjøling pumpes vann tilbake i akviferen gjennom en injeksjonsbrønn uten å skade naturen, som for tiden brukes.

Geotermisk energi i fremtiden i Russland

Vulkaner er en enorm energikilde under nesen, noe som er nok for alle med interesse.For å mestre varmen fra jordens indre må vi lære å bore dype brønner og overføre underjordisk varme til overflaten uten problemer. Det vil være vanskelig å gjøre dette uten investeringer, gjensidig bistand fra stater og innføring av innovative ideer.

Naturen gir oss enorme reserver av underjordisk varme - en alternativ energikilde som kan brukes til fordel for mennesket og ikke til skade for planeten, og vi ignorerer dessverre denne gaven av to enkle grunner: grådighet og uvillighet til å ta ansvar for det vi gjør med miljøet.

Fant du en feil? Velg et stykke tekst og trykk Ctrl + Enter.

+3

0

Solens energi: moderne og fremtidssikker

Solenergi oppnås ved hjelp av solcellepaneler, men moderne teknologi lar deg bruke nye metoder for dette. Verdens største solkraftverk er et system bygget i California-ørkenen. Den driver 2000 hus fullt ut. Designet fungerer som følger: solstrålene reflekteres fra speilene som sendes til sentralkjelen med vann. Det koker og blir til damp som driver turbinen. Hun er i sin tur koblet til en elektrisk generator. Vind kan også brukes som energien som jorden gir oss. Vinden blåser seilene, snur møllene. Og nå kan den brukes til å lage enheter som vil generere elektrisk energi. Ved å rotere vindmøllebladene driver den turbinakselen, som igjen er koblet til en elektrisk generator.

applikasjoner

Utnyttelsen av geotermisk energi dateres tilbake til 1800-tallet. Den første var opplevelsen av italienere som bodde i provinsen Toscana, som brukte varmt vann fra kilder til oppvarming. Med hennes hjelp fungerte nye borerigger.

Toskansk vann er rikt på bor, og når det ble fordampet til borsyre, arbeidet kjelene på varmen i sitt eget vann. På begynnelsen av 1900-tallet (1904) gikk toskanerne lenger og lanserte et dampkraftverk. Eksemplet på italienerne ble en viktig opplevelse for USA, Japan, Island.

Landbruk og hagebruk

Geotermisk energi brukes i jordbruk, helsetjenester og husholdninger i 80 land rundt om i verden.

Det første termisk vann har vært og brukes til er oppvarming av drivhus og drivhus, noe som gjør det mulig å høste grønnsaker, frukt og blomster selv om vinteren. Varmt vann kom også godt med for vanning.

Voksende avlinger i vannkraft anses som en lovende retning for landbruksprodusenter. Noen oppdrettsanlegg bruker oppvarmet vann i kunstige reservoarer for å avle yngel og fisk.

Vi anbefaler deg å lese: Hva er den beste måten å avhende et juletre på?

Disse teknologiene er vanlige i Israel, Kenya, Hellas, Mexico.

Industri og bolig og fellestjenester

For mer enn hundre år siden var varm termisk damp allerede grunnlaget for å produsere elektrisitet. Siden den gang har det tjent industri og verktøy.

På Island varmes 80% av boligene opp av termisk vann.

Tre ordninger for strømproduksjon er utviklet:

1. Rett linje med vanndamp. Det enkleste: det brukes der det er direkte tilgang til geotermiske damper.
2. Indirekte, bruker ikke damp, men vann. Den mates til fordamperen, omdannes til damp ved en teknisk metode og sendes til turbingeneratoren.

Vann krever ytterligere rensing, fordi det inneholder aggressive forbindelser som kan ødelegge arbeidsmekanismene. Avfall, men ennå ikke avkjølt damp, er egnet for oppvarmingsbehov.

1. Blandet (binær). Vann erstatter drivstoff, som varmer opp en annen væske med høyere varmeoverføring. Den driver turbinen.

Det binære systemet benytter en turbin som aktiveres av oppvarmet vann.
Hydrotermisk energi brukes av USA, Russland, Japan, New Zealand, Tyrkia og andre land.

Geotermiske varmesystemer for hjemmet

En varmebærer oppvarmet til +50 - 600C er egnet for oppvarming av hus, geotermisk energi oppfyller dette kravet. Byer med en befolkning på flere titusenvis av mennesker kan varmes opp av varmen fra jordens indre. Som et eksempel: oppvarming av byen Labinsk, Krasnodar Territory, kjører på naturlig jordbasert drivstoff.

Diagram over et geotermisk system for oppvarming av et hus

Ingen grunn til å kaste bort tid og energi på oppvarming av vann og å bygge et fyrrom. Kjølevæsken hentes direkte fra geyserkilden. Det samme vannet er også egnet for varmtvannsforsyning. I første og andre tilfeller gjennomgår det den nødvendige foreløpige tekniske og kjemiske rengjøringen.

Den resulterende energien koster to til tre ganger billigere. Installasjoner for private hus dukket opp. De er dyrere enn tradisjonelle drivstoffkjeler, men i drift er det rettferdiggjørelse av kostnadene.

Fordelene og ulempene ved å bruke geotermisk energi til å varme opp et hjem.

Jordens indre energi

Det dukket opp som et resultat av flere prosesser, hvorav de viktigste er tilvekst og radioaktivitet. I følge forskere skjedde dannelsen av jorden og dens masse over flere millioner år, og dette skjedde på grunn av dannelsen av planetesimaler. De holdt sammen, henholdsvis, ble jordens masse mer og mer. Etter at planeten vår begynte å ha moderne masse, men fortsatt var uten atmosfære, falt meteoriske og asteroide kropper på den uten hindring. Denne prosessen kalles tilvekst, og den førte til frigjøring av betydelig gravitasjonsenergi. Og jo større kroppene falt på planeten, jo større mengde energi frigitt, inneholdt i jordens tarm.

Denne gravitasjonsdifferensieringen førte til at stoffene begynte å stratifisere: tunge stoffer druknet ganske enkelt, og lette og flyktige stoffer svevde opp. Differensiering påvirket også den ekstra frigjøringen av gravitasjonsenergi.

Atomenergi

Bruk av jordens energi kan skje på forskjellige måter. For eksempel med bygging av kjernekraftverk, når termisk energi frigjøres på grunn av oppløsningen av de minste partikler av atomer. Hovedbrenselet er uran, som er inneholdt i jordskorpen. Mange mener at denne metoden for å skaffe energi er den mest lovende, men anvendelsen er full av en rekke problemer. For det første avgir uran stråling som dreper alle levende organismer. I tillegg, hvis dette stoffet kommer inn i jorden eller atmosfæren, vil det oppstå en virkelig menneskeskapt katastrofe. Vi opplever fremdeles de triste konsekvensene av ulykken i Tsjernobyl atomkraftverk. Faren ligger i det faktum at radioaktivt avfall kan true alle levende ting i veldig, veldig lang tid, hele årtusener.

Kjemisk energi

Gjennom

Kjemisk energi lagres i bindinger mellom atomer.

Kjemisk energi er en form potensiell energi som lagres i bindinger mellom atomer som et resultat av tiltrekningskreftene mellom dem.

Under en kjemisk reaksjon omdannes en eller flere forbindelser kalt reagenser til andre forbindelser som kalles produkter. Disse transformasjonene skyldes brudd eller dannelse av kjemiske bindinger som forårsaker endringer i kjemisk energi.

Energi frigjøres når bindinger brytes under kjemiske reaksjoner. Dette er det som er kjent som eksoterm reaksjon... For eksempel bruker biler den kjemiske energien til bensin for å generere varmeenergi som brukes til å kjøre bilen. På samme måte lagrer mat kjemisk energi som vi bruker av levende ting til å fungere.

Når tilkoblinger er laget, kreves det energi; den endoterm reaksjon... Fotosyntese er en endoterm reaksjon, hvis energi kommer fra solen.

Ny tid - nye ideer

Selvfølgelig stopper ikke folk der, og hvert år blir det gjort flere og flere forsøk på å finne nye måter å skaffe energi på. Hvis energien til jordens varme oppnås ganske enkelt, så er noen metoder ikke så enkle. For eksempel, som en energikilde, er det fullt mulig å bruke biologisk gass, som er hentet fra råtnende avfall. Den kan brukes til å varme opp hus og varme opp vann.

I økende grad bygges tidevannskraftverk når demninger og turbiner installeres over munningene til reservoarene, som drives av henholdsvis ebb og strøm, oppnås strøm.

Rom solstasjoner.

Hver time mottar jorden så mye solenergi, mer enn jordboere bruker den på et helt år. En måte å utnytte denne energien på er å bygge gigantiske solfarmer som vil samle noe av høyintensiv, uavbrutt solstråling.

Enorme speil vil reflektere solstrålene på mindre samlere. Denne energien vil deretter overføres til jorden ved hjelp av mikrobølgeovn eller laserstråler.

En av grunnene til at dette prosjektet er på idéstadiet, er den enorme kostnaden. Ikke desto mindre kan det bli en realitet for ikke så lenge siden på grunn av utviklingen av gelteknologier og en reduksjon i kostnadene for å transportere gods ut i rommet.

Brennende søppel får vi energi

En annen metode, som allerede brukes i Japan, er å lage forbrenningsovner. I dag er de bygget i England, Italia, Danmark, Tyskland, Frankrike, Nederland og USA, men bare i Japan begynte disse virksomhetene å bli brukt ikke bare til sitt tiltenkte formål, men også til å generere elektrisitet. Lokale fabrikker brenner 2/3 av alt avfall, mens fabrikkene er utstyrt med dampturbiner. Følgelig leverer de varme og strøm til de omkringliggende områdene. På samme tid, når det gjelder kostnader, er det mye mer lønnsomt å bygge en slik virksomhet enn å bygge en kraftvarme.

Utsiktene til å bruke jordvarmen der vulkaner er konsentrert, ser mer fristende ut. I dette tilfellet er det ikke nødvendig å bore jorden for dypt, siden temperaturen på en temperatur på 300-500 meter allerede vil være minst to ganger vannets kokepunkt.

Det er også en slik metode for å generere elektrisitet som hydrogenenergi. Hydrogen - det enkleste og letteste kjemiske elementet - kan betraktes som et ideelt drivstoff, fordi det finnes der det er vann. Hvis du brenner hydrogen, kan du få vann som spaltes til oksygen og hydrogen. Selve hydrogenflammen er ufarlig, det vil si at det ikke vil skade miljøet. Det spesielle ved dette elementet er at det har høy brennverdi.

Land som bruker varmen fra planeten

Den ubestridte lederen i bruk av geo-ressurser er USA - i 2012 nådde energiproduksjonen i dette landet 16,792 millioner megawatt-timer. Samme år nådde den totale kapasiteten til alle geotermiske anlegg i USA 3386 MW.

Geotermiske kraftverk i USA ligger i delstatene California, Nevada, Utah, Hawaii, Oregon, Idaho, New Mexico, Alaska og Wyoming. Den største gruppen av fabrikker heter "Geysers" og ligger i nærheten av San Francisco.

I tillegg til USA er også Filippinene, Indonesia, Italia, New Zealand, Mexico, Island, Japan, Kenya og Tyrkia blant de ti beste lederne (per 2013). Samtidig, på Island, gir geotermiske energikilder 30% av landets totale etterspørsel, på Filippinene - 27%, og i USA - mindre enn 1%.

Hva er i fremtiden?

Selvfølgelig kan ikke energien til jordens magnetfelt eller det som oppnås ved kjernekraftverk, fullstendig tilfredsstille alle menneskers behov som vokser hvert år.Eksperter sier imidlertid at det ikke er grunner til bekymringer, siden planetens drivstoffressurser fortsatt er nok. Videre blir flere og flere nye kilder, miljøvennlige og fornybare, brukt.

Problemet med miljøforurensning gjenstår, og det vokser katastrofalt. Mengden skadelige utslipp går henholdsvis utenfor skalaen, luften vi puster inn er skadelig, vannet har farlige urenheter, og jorden blir gradvis utarmet. Det er derfor det er så viktig å studere et fenomen som energi i jordens tarm i tide for å lete etter måter å redusere etterspørselen etter fossilt brensel og mer aktivt bruke ukonvensjonelle energikilder.

Hvordan få tak i geotermisk energi og hvor brukes den

Den mest naturlige måten å bruke geotermisk energi på er å bruke den til oppvarming. Prinsippet for drift og utstyr til en slik termisk stasjon forblir praktisk talt uendret, forskjellen ligger i fraværet eller redusert kraften til kjelen for oppvarming av vann og behovet for kjemisk rensing av termisk vann, ofte inneholdende aktive urenheter, før den blir rettet inn i varmerørene. Så i vårt land i Krasnodar-territoriet er det en hel landsby (Mostovskoy), utelukkende oppvarmet av geotermiske kilder.

Ved tilstrekkelig høy temperatur på termisk vann kan den brukes til å generere elektrisitet etter prinsippet om termiske kraftverk. I det enkleste tilfellet blir damp generert direkte fra den termiske kilden matet til turbinen. Hvis temperaturen på det termiske vannet er for lav for intensiv dannelse av dampen som roterer turbinen, blir den i tillegg oppvarmet.

Hvis temperaturen på termisk vann ikke er tilstrekkelig for intensiv fordampning, kan det såkalte binære prinsippet også brukes: varmt termisk vann brukes til å varme opp og fordampe en annen væske med lavt kokepunkt, for eksempel freon, som danner arbeidsdampen som roterer turbinen. Dette prinsippet er nedfelt i Russland i en eksperimentell installasjon, som er en del av det geotermiske komplekset i Kamchatka.