Геотермальная электростанция

Геотермальная электростанция (ГеоЭС или ГеоТЭС, Geothermal power plants) - вид электростанции, которая вырабатывает электрическую энергию из тепловой энергии подземных источников (например, гейзеров).

Геотермальная энергия - это энергия, получаемая из природного тепла Земли.
В вулканических районах циркулирующая вода перегревается выше температуры кипения на относительно небольших глубинах и по трещинам поднимается к поверхности, иногда проявляя себя в виде гейзеров.
Преимущества геотермальной энергии:

• практическая неиссякаемость,
• полная независимость от условий окружающей среды, времени суток и года,
• компактность ЭС.

Достичь тепла Земли можно с помощью скважин.
Геотермический градиент в скважине возрастает на 1°C каждые 36 м.
Это тепло доставляется на поверхность в виде пара или горячей воды.
Такое тепло может использоваться как непосредственно для обогрева домов и зданий, так и для производства электроэнергии.
По различным подсчетам, температура в центре Земли составляет минимум 6 650°C.
Скорость остывания Земли примерно равна 300-350°C в миллиард лет.
Земля выделяет 42·10¹² Вт тепла, из которых 2% поглощается в коре и 98% - в мантии и ядре.

Рост генерации геотермальной энергии в мире:

• 2007 г. - 9,7 ГВт.;
• 2018 г. - более 14,3 ГВт;
• 2019 г.- 13, 9 ГВт.

В 2021 г. Министерство энергетики США подсчитало, что электроэнергия ГеоЭС стоит около 0,05 долл США/ кВт·ч.

Современные технологии не позволяют достичь тепла, которое выделяется слишком глубоко, но и 840 млрд Вт (2%) доступной геотермальной энергии могут обеспечить нужды человечества на долгое время.

Области вокруг краев континентальных плит являются наилучшим местом для строительства геотермальных станций, потому что кора в таких зонах намного тоньше.

Существует несколько способов получения энергии на ГеоТЭС:

• прямая схема: пар направляется по трубам в турбины, соединенные с электрогенераторами;

• непрямая схема: аналогична прямой схеме, но перед попаданием в трубы пар очищают от газов, вызывающих разрушение труб;

• смешанная схема: аналогична прямой схеме, но после конденсации из воды удаляют не растворившиеся в ней газы.

Опыт Исландии

Термальные регионы имеются во многих частях мира.
Благодаря своему расположению на нестабильном участке Срединно-Атлантического хребта Исландия является мировым лидером в использовании геотермальной энергии.
Из шести геотермальных электростанций в Исландии Хеллишейди является самой новой и самой большой.
Введенная в эксплуатацию в 2010 г., она расположена на мшистых склонах вулкана Хенгилл на юго-западе страны.
Обычно пейзаж зеленый и спокойный, но геологическая активность под ним зашкаливает.
Чтобы получить доступ к потенциальной энергии под поверхностью, скважины бурят на тысячи метров в землю, проникая в резервуары с водой под давлением.
Нагреваемая энергией Земли, эта вода может иметь температуру более 300 ° C.
При выпуске она вскипает из скважины, частично превращаясь в пар на своем пути.
В Хеллишейди пар отделяется от воды для питания некоторых из 7 турбин станции, в то время как оставшаяся вода дополнительно сбрасывается, чтобы создать больше пара, используемого для питания других турбин.
При максимальной мощности станция может вырабатывать 303 МВт электроэнергии, что делает ее одной из 3 крупнейших геотермальных электростанций в мире.
После извлечения пара оставшаяся геотермальная вода направляется в теплообменник, где используется для нагрева пресной водопроводной воды.
По 26-км трубопровод до г. Рейкьявика подается горячая вода при температуре около 80 ° C.
Естественный наклон горы позволяет воде течь естественным путем.
Труба хорошо изолирована и вода поступает в город, теряя температуру всего на 1° C.

ГеоЭС в России

В России перспективными источниками перегретых вод обладают множественные вулканические зоны, в тч. Камчатка, Курильские острова.
Развитие геотермальной энергетики в РФ идет неспешно.
В 2015 г. на долю таких станций приходилось всего 82 МВт.
В СССР 1^я геотермальная электростанция - Паужетская ГеоЭС.

• построена в 1966 г. на Камчатке, в долине р. Паужетка;
• мощность - 11 МВт;

На Мутновском месторождении термальных вод 29 декабря 1999 г. запущена в эксплуатацию Верхне-Мутновская ГеоЭС установленной мощностью 12 МВт (на 2004 г.);

• 10 апреля 2003 г. запущена в эксплуатацию 1^я очередь Мутновской ГеоЭС.
• установленная мощность на 2007 г. - 50 МВт.
• планируемая мощность станции составляет 80 МВт.
• выработка в 2007 г. - 360,687 млн кВт·ч.
• полностью автоматизирована.

2002 г. - введен в эксплуатацию 1^й пусковой комплекс Менделеевская ГеоТЭС мощностью 1,8 МВт в составе энергомодуля Туман-2А и станционной инфраструктуры.