Солнечная энергетика в России Гелиоэнергетика. Использование солнечной энергии Геотермальная энергия Геотермальное теплоснабжение Мини-теплоэлектростанция на отходах

Геотермальная энергия – энергия будущего

Пейзаж графства Корнуолл, расположенного на юго-западе Англии, известен не только своей первозданной, ничем не испорченной красотой. Здесь нетрудно разыскать специалистов по натуральным, экологически безопасным, но тем не менее высокоэффективным энергетическим системам, которые еще не получили широкого распространения. Но очень скоро применение этих систем станет таким же обычным делом, как сегодня использование бензина для приведения автомобилей в движение. Для отопления и охлаждения зданий, которые планируется построить в начале нового столетия, будут применяться системы, использующие возобновляемую геотермальную энергию. Она сконцентрирована на несколько метров ниже поверхности земли и может быть использована лишь при помощи специального оборудования.

Компания «GeoScience», базирующаяся в Фэлмуте (Корнуолл), несколько лет назад начала внедрять системы, использующие тепловую энергию земли. Она уже завершила их установку в различных нерядовых зданиях Великобритании. Среди них такие известные строения, как Dream Uouse-2000 и биологический выставочный центр Web of Life, который был недавно открыт в Лондонском зоопарке британской королевой Елизаветой II. Компания «GeoScience» конструирует и изготавливает геотермальные теплообменники. Они устанавливаются в герметически закрытых буровых скважинах или котлованах, примыкающих к зданиям. В этих системах используются электрические тепловые помпы, с помощью которых открывается доступ к скрытым в земле тепловым резервам планеты. Тепловая помпа накапливает геотермальную энергию, поднимает температуру и подводит тепло к зданию, обеспечивая подогрев воды и отопление. В теплую погоду помпа накапливает тепло, идущее от дома и его окружения, повышает температуру и отдает тепловую энергию земле, обеспечивая тем самым охлаждение здания. В системах ЕаrtEnergy, присутствие которых едва заметно глазу, не используются бойлеры и дымоходы. Тепловой насос, предназначенный для эксплуатации в небольших строениях, дает 4 кВт тепла, потребляя всего 1 кВт электроэнергии. Кроме этого, компания «GeoScience» предлагает ряд различных по величине и мощности установок. Среди них есть очень большие, рассчитанные на обогрев и охлаждение грандиозных административных зданий и выставочных центров. В отличие от многих других источников возобновляемой энергии тепловая энергия земли, иначе именуемая геотермальной, доступна днем и ночью, зимой и летом. На нее не влияют капризы погоды. Это делает ее очень привлекательной для использования.

Геотермальная энергия – тепловая энергия земли

Объём Земли составляет примерно 1085 млрд км3 и весь он, за исключением тонкого слоя земной коры имеет очень высокую температуру. Если учесть ещё и теплоёмкость пород Земли, то станет ясно, что геотермальная теплота представляет собой несомненно самый крупный источник энергии, которым в настоящее время располагает человек. Причём это энергия в чистом виде, т. к. она уже существует как теплота, и поэтому для её получения не требуется сжигать топливо или создавать реакторы.

В некоторых районах природа доставляет геотермальную энергию к поверхности в виде пара или перегретой воды, вскипающей и переходящей в пар при выходе на поверхность. Природный пар можно непосредственно использовать для производства электроэнергии. Имеются также районы, где геотермальными водами из источников и скважин можно обогревать жилища и теплицы (островное государство на севере Атлантического океана – Исландия и наши Камчатка и Курилы).

Однако в целом, особенно с учётом величины глубинного тепла Земли, использование геотермальной энергии в мире крайне ограничено. Для производства электроэнергии с помощью геотермального пара от этого пара отделяют твёрдые частицы, пропуская его через сепаратор, и затем направляют его в турбину.

«Стоимость топлива» такой электростанции определяется капитальными затратами на продуктивные скважины и систему сбора пара и является относительно невысокой. Стоимость самой электростанции при этом также невелика, т. к. последняя не имеет топки, котельной установки и дымовой трубы. В таком удобном естественном виде геотермальная энергия является экономически выгодным источником электрической энергии. К сожалению, на Земле редко встречаются поверхностные выходы природного пара или перегретых (т. е., с температурой гораздо выше 100 0С) вод, вскипающих с образованием достаточного количества пара.

Российские бинарные энерготехнологии

Первая в мире геотермальная бинарная электростанция (БЭС) — Паратунская ГеоЭС — построена в России в 1967 г. на Камчатке. После этого изобретение отечественных ученых — выработка электроэнергии из горячей воды — получило широкое распространение в мире. Так, фирма ОРМАТ (Израиль) произвела и поставила в разные страны мира уже тысячи бинарных энергоблоков.

Рис. 4.2. Схема энергоблока № 4 Верхнемутновской ГеоЭС

В условиях реформирования жилищно-коммунальных хозяйств и перевооружения отечественной энергетики бинарные технологии становятся важным элементом локальных автономных систем тепло- и электроснабжения. В АО «Наука» совместно с ведущими фирмами и институтами России (ИВТАН, ИТФ СОР АН, ВНИИхолодмаш, ВНИИнефтемаш) при поддержке РАО «ЕЭС России» осуществляется разработка технического проекта энергоблока № 4 Верхнемутновской ГеоЭС с бинарным циклом мощностью 6,5 МВт (рис. 4.2).

В ближайшее время планируется начать строительство Паужетской ГеоЭС мощностью 4,0 МВт.

В соответствии с программой развития геотермальной энергетики Краснодарского края ведутся работы по подготовке технико-экономического обоснования проекта геотермального электроснабжения г. Лабинска, где для выработки электроэнергии будет использована БЭС мощностью 4,0 МВт. Бинарные электростанции позволяют на основе использования низкопотенциального тепла различных источников вырабатывать электроэнергию, т. е. утилизировать тепло сбросной воды ГеоЭС, водогрейных котлов (в том числе работающих на биотопливе), некондиционных геотермальных скважин и даже новых реакторов для теплоснабжения.

Применение рабочих тел с низкой температурой кипения в циклах бинарных электростанций увеличивает эффективность использования потенциала теплоносителя и открывает широкие возможности для решения проблемы энергообеспечения удаленных регионов России.


Использование водной энергии земли