Geotermalne elektrarne: prednosti in slabosti. Geotermalne elektrarne v Rusiji

Viri našega planeta niso neskončni. Človeštvo zaradi naravnih ogljikovodikov kot glavnega vira energije v enem trenutku tvega, da bo odkrilo, da so bili izčrpani in da so pri porabi običajnega blaga prišli do globalne krize. 20. stoletje je bilo čas velikih premikov na področju energije. Znanstveniki in ekonomisti v različnih državah resno razmišljajo o novih načinih pridobivanja in obnovljivih virov električne energije in toplote. Največji napredek je bil dosežen na področju jedrskih raziskav, vendar so se pojavile zanimive zamisli o koristni uporabi drugih naravnih pojavov. Znanstveniki že dolgo vedo, da je naš planet vroče. Geotermalne elektrarne so bile ustvarjene za izkoriščanje globoke toplote. Že na svetu jih ni veliko, vendar bo morda sčasoma postalo še več. Kakšne so njihove možnosti, ali so nevarne in ali lahko računamo na velik delež elektrarn s plinsko turbino v skupni količini proizvedene energije?

Prvi koraki

V drznem iskanju novih virov energije so znanstveniki preučili številne možnosti. Študiral je možnost obvladovanja energije plimovanja in plimovanja oceanov, preoblikovanja sončne svetlobe. Spomnjeni in letnik vetrnice, namesto kamenih mlinskih kamnov. Zanimajo jih geotermalne elektrarne, ki lahko pridobivajo energijo iz toplote nižjih vročih plasti zemeljske skorje.

Sredi šestdesetih let je Sovjetska zveza ni doživela pomanjkanja virov, vendar je oskrba z električno energijo v nacionalnem gospodarstvu pustila veliko zaželenega. Razlog za zaostanek v industriji razvitih državah na tem področju ni bilo pomanjkanja premoga, nafte ali kurilnega olja. Zaradi velike razdalje od Bresta do Sahalina je bilo težko dostaviti energijo, postalo je zelo drago. Sovjetski znanstveniki in inženirji so ponudili najbolj drzne rešitve za ta problem, nekateri pa so oživeli.

Prvi sovjetski

Leta 1966 je začela delovati geotermalna elektrarna Pauzhetska na Kamčatki. Njegova zmogljivost je bila precej skromna številka 5 megavatov, vendar je bilo to dovolj za oskrbo bližnjih naselij (naselja Ozernovsky, Shumny, Pauzhetki, vasi Ust-Bolsheretsky okrožje) in industrijskih podjetij, predvsem rastlinskih konzerv. Postaja je bila eksperimentalna in danes lahko varno rečemo, da je bila izkušnja uspešna. Kot vire toplote se uporabljajo vulkani Kambalny in Koshelev. Pretvorbo so izvedle dve turbogeneratorski napravi, sprva po 2,5 MW. Po četrt stoletja je bila instalirana zmogljivost povečana na 11 MW. Stara oprema je v celoti izčrpala svoj vir šele v letu 2009, potem pa je bila izvedena popolna rekonstrukcija, vključno z polaganjem dodatnih cevovodov hladilne tekočine. Izkušnje uspešnega delovanja so energetske inženirje spodbudile k izgradnji drugih geotermalnih elektrarn. Danes jih je pet v Rusiji.

Kako deluje

Izhodišče: v globinah zemeljske skorje je toplota. Treba jo je pretvoriti v energijo, na primer električno. Kako to storiti? Načelo delovanja geotermalne elektrarne je dokaj preprosto. Pod zemljo se voda črpa skozi poseben vodnjak, ki se imenuje vhod ali injekcija (v angleški injekciji, to je "injekcija"). Za določitev ustrezne globine je potrebna geološka raziskava. V bližini plasti, ki jih ogreva magma, je treba oblikovati bazen podzemnega pretoka, ki igra vlogo izmenjevalnika toplote. Voda se močno segreje in pretvori v paro, ki se napaja v drugo lopatico turbine, ki je povezana z generatorsko osjo preko druge vrtine (delovne ali proizvodne). Na prvi pogled je vse videti zelo preprosto, toda v praksi so geotermalne elektrarne veliko bolj zapletene in imajo različne značilnosti oblikovanja zaradi operativnih težav.

Prednosti geotermalne energije

Ta metoda pridobivanja energije ima nedvomne prednosti. Prvič, geotermalne elektrarne ne potrebujejo goriva, katerih rezerve so omejene. Drugič, obratovalni stroški se znižajo na stroške tehnično reguliranega dela na načrtovani zamenjavi komponent in vzdrževanja procesa. Vračilna doba naložbe je nekaj let. Tretjič, takšne postaje se lahko štejejo za okolju prijazne. Vendar pa obstajajo ostre točke na tej točki, vendar o njih kasneje. Četrtič, dodatna energija za tehnološke potrebe ni potrebna, črpalke in drugi sprejemniki energije se napajajo iz pridobljenih virov. Petič, naprava lahko poleg dela za predvideni namen povzroči tudi razsoljevanje vode v svetovnem oceanu, na obali katere so običajno zgrajene geotermalne elektrarne. Vendar so v tem primeru prisotne prednosti in slabosti.

Slabosti

Fotografije izgledajo čudovito. Ohišja in instalacije so estetske, nad njimi se ne dvigajo oblaki črnega dima, samo bela para. Vendar pa ni vse tako lepo, kot se zdi. Če so geotermalne elektrarne v bližini naselij, so prebivalci soseske zaskrbljeni zaradi hrupa, ki ga ustvarjajo podjetja. Ampak to je le viden (ali bolje slišen) del problema. Pri vrtanju globokih vodnjakov nikoli ne moremo predvideti, kaj točno bo iz njih prišlo. Lahko je toksičen plin, mineralna voda (ni vedno zdravilna) ali celo olje. Seveda, če geologi naletijo na sloj mineralov, je to celo dobro, toda takšno odkritje lahko povsem spremeni običajen način življenja lokalnega prebivalstva, zato regionalne oblasti dovolijo, da se celo raziskovalna dela izjemno neprijetno odvijajo. Na splošno je zelo težko izbrati prostor za elektrarno s plinsko turbino, saj lahko zaradi njegovega delovanja pride do okvare tal. Spreminjajo se razmere v zemeljski skorji in če izgubi toplotni potencial skozi čas, bodo stroški gradnje zaman.

Kako izbrati mesto

Kljub številnim tveganjem se v različnih državah gradijo geotermalne elektrarne. Prednosti in slabosti vsake metode pridobivanja energije. Vprašanje je, koliko drugih virov je na voljo. Navsezadnje je energetska neodvisnost eden od temeljev državne suverenosti. Država morda nima zaloge mineralnih surovin, vendar ima veliko vulkanov, kot je npr. Islandija.

Upoštevati je treba, da je prisotnost geološko aktivnih območij nepogrešljiv pogoj za razvoj geotermalne industrije. Toda pri odločanju o gradnji takega objekta je treba upoštevati varnostna vprašanja, zato geotermalne elektrarne praviloma niso postavljene na gosto poseljenih območjih.

Naslednja pomembna točka je razpoložljivost pogojev za hlajenje delovne tekočine (vode). Oceana ali morska obala je primerna kot prostor za GTES.

Kamčatka

Rusija je bogata z vsemi vrstami naravnih virov, vendar to ne pomeni, da jim ni treba skrbeti zanje. Geotermalne elektrarne se gradijo v Rusiji, v zadnjih desetletjih pa vse bolj aktivno. Delno zagotavljajo potrebo po oskrbi z energijo na oddaljenih območjih Kamčatke in Kurilov. Poleg že omenjene Pauzhetske GTPP je bila na Kamčatki na voljo 12-megavatna Verkhne-Mutnovskaya GTPP (1999). Veliko močnejša je geotermalna elektrarna Mutnovskaya (80 MW), ki se nahaja v bližini istega vulkana. Skupaj zagotavljajo več kot tretjino energije, ki jo porabi regija.

Kurile

Regija Sahalin je primerna tudi za gradnjo podjetij za proizvodnjo geotermalne energije. Obstajata dve od njih: Mendeleevskaya in Okeanskaya GTPP.

Mendelejev GTES je namenjen reševanju problema oskrbe z energijo na otoku Kunashir, kjer mestno naselje Yuzhno-Kurilsk. Ime postaje ni dobilo v čast velikemu ruskemu kemiku: to je ime otoškega vulkana. Gradnja se je začela leta 1993, devet let kasneje pa je bila družba naročena. Sprva je bila zmogljivost 1,8 MW, vendar je po nadgradnji in zagonu naslednjih dveh linij dosegla pet.

Na Kurilskih otokih, na otoku Iturup, je bilo v istem letu 1993 nameščen še en genset, imenovan »Oceanic«. Leta 2006 je zaslužila, leto kasneje dosegla projektno zmogljivost 2,5 MW.

Svetovne izkušnje

Ruski znanstveniki in inženirji so postali pionirji v mnogih panogah uporabna znanost vendar so geotermalne elektrarne še vedno izumljene v tujini. Prva GTES na svetu (250 kW) je bila italijanska, začela pa je delovati leta 1904, njena turbina pa se je vrtela s paro iz naravnega vira. Pred tem so se podobni pojavi uporabljali le v terapevtske in zdraviliške namene.

Trenutno se položaj Rusije pri uporabi geotermalne toplote prav tako ne more poimenovati napreden: nepomemben delež električne energije, proizvedene v državi, predstavlja pet postaj. Ti alternativni viri so najpomembnejši za filipinsko gospodarstvo: za vsakih pet proizvedenih v državi predstavljajo en kilovat. Druge države, vključno z Mehiko, Indonezijo in Združenimi državami, so napredovale.

V CIS

Na stopnjo razvoja geotermalne energije v veliki meri ne vpliva tehnološki »napredek« države, temveč zavedanje vodstva glede nujne potrebe po alternativnih virih. Seveda obstaja »know-how« o metodah ravnanja z lestvico v izmenjevalnikih toplote, metodah za krmiljenje generatorjev in drugih električnih delov sistema, toda celotna metodologija je strokovnjakom že dolgo znana. Veliko post-sovjetskih republik je pokazalo veliko zanimanje za izgradnjo geotermalne elektrarne v zadnjih letih. Tadžikistan preučuje območja, ki so geotermalno bogastvo države, gradnja 25-megavatne postaje Jermampyur v Armeniji (regija Syunik) je v teku, v Kazahstanu pa potekajo ustrezne raziskave. Vroči izviri v regiji Brest so postali predmet zanimanja beloruskih geologov: začeli so poskusno vrtanje dvokilometrske vrtine Vychulkovskaya. Na splošno je verjetno, da bo geoenergija tudi v prihodnosti.

Vendar pa je treba toploto Zemlje ravnati previdno. Ta naravni vir je prav tako omejen.