Геотермальные электростанции плюсы и минусы: Преимущества и недостатки геотермальных электростанций

Преимущества и недостатки геотермальных электростанций

Преимущества геотермальных электростанций

• Запасы геотермальной энергии велики, хотя и не бесконечны. Ее можно считать возобновляемым источником энергии — во всяком случае, при условии, что в нагнетательную скважину не закачивается слишком много воды за слишком короткое время.
• Геотермальная электростанция для работы не требует поставок топлива из внешних источников.
• Работа геотермальных электростанций не сопровождается вредными или токсичными выбросами (см., однако, третий недостаток геотермальных электростанций ниже).
• Помимо необходимого для первого старта насоса (или насосов) внешнего источника энергии, геотермальным электростанциям для дальнейшей работы внешняя энергия (топливо) не нужна. С началом работы геотермальной электростанции ее насосы можно запитывать электричеством, которое вырабатывается на самой станции.
• Эксплуатация геотермальной электростанции не требует дополнительных расходов, кроме расходов на профилактическое техобслуживание или ремонт.
• Геотермальные электростанции не портят пейзаж и не требуют значительного землеотвода.
• Обычная геотермальная электростанция, расположенная на берегу моря или океана, может применяться и для опреснения воды, которую затем можно использовать для питья или ирригации. Опреснение происходит естественным путем в результате дистилляции — разогрева воды и охлаждения водяного пара в процессе работы электростанции.

Недостатки геотермальных электростанций

• Найти подходящее место для строительства геотермальной электростанции и получить разрешение местных властей и согласие жителей на ее возведение может быть проблематичным.
• Иногда действующая геотермальная электростанция может остановиться в результате естественных изменений в земной коре. Кроме того, причиной ее остановки может стать плохой выбор места или чрезмерная закачка воды в породу через нагнетательную скважину.
• Через эксплуатационную скважину могут выделяться горючие или токсичные газы или минералы, содержащиеся в породах земной коры. Избавиться от них достаточно сложно. Правда, в некоторых случаях их можно сифонировать (собрать) и переработать в горючее (нефть-сырец или природный газ, например).

Вопрос

Можно ли построить небольшую геотермальную электростанцию, способную обеспечить электричеством дом или небольшой поселок?

Ответ

Это можно осуществить в районах, где не нужно бурить глубокие дорогие скважины. Наиболее показательным примером является, пожалуй, Исландия, которая, по сути, находится на вершине гигантского вулкана. На территории США среди таких районов можно назвать территории вокруг Йеллоустоуна, Термополиса и Саратоги в штате Вайоминг и вокруг города Хот Спрингс в Южной Дакоте (В России наиболее известным регионом с высоким потенциалом для геотермальной энергетики считается Камчатка.).

Геотермальные электростанции — основные плюсы и минусы

Плюсы и минусы > Экономика и бизнес > Геотермальные электростанции — основные плюсы и минусы

Геотермальные электростанции — это достойная замена привычных нам методов получения энергии. Благодаря стремительному росту энергопотребления, ограниченности невозобновляемых богатств природы и проблемам с экологией человечество уже давно задумывается об использовании альтернативных энергетических источников. Использование геотермальной энергии заслуживает самого пристального внимания.

Общие сведения о геотермальных электростанциях

Геотермальные электростанции предназначены для получения электрической энергии из природного тепла нашей планеты. О возможностях геотермальной энергетики было известно более ста лет назад. Еще в начале 20 века в итальянском городе Лардерелло провели первый эксперимент по получению электричества из пара. Спустя несколько лет в этом же городе начала работу первая электростанция такого рода, функционирующая и по сей день.

Принцип работы такой станции основан на закачивании воды под землю через специальную скважину, которая называется входной или нагнетающей. Нагретые магмой слои земли превращают воду в пар, который сквозь вторую скважину, называемую рабочей или эксплуатационной, попадает на лопасти турбины, соединенной с осью генератора.

Достоинства геотермальных электростанций

• Запасы ресурсов для электростанций такого рода являются восстанавливаемыми. Они фактически неисчерпаемы при условии правильной работы станции. Это подразумевает закачивание небольшого количества воды в нагнетательную скважину за короткий промежуток времени.
• Функционирование станции не зависит от наличия внешних источников топлива.
• Во время работы установки не происходит вредных или токсичных выбросов.
• Геотермальные электростанции абсолютно безопасны для окружающей среды. При их использовании не возникают даже парниковые газы. Таким образом, они не влияют на увеличение парникового эффекта и глобального потепления.
• Потенциал геотермальных источников намного превосходит запасы органического топлива.
• Станция может функционировать в автономном режиме за счет электричества, получаемого от ее установок. Внешний источник энергии применяется лишь при первом запуске насоса.
• Станция отличается от других видов установок для получения энергии своими компактными размерами.
• Работа электростанции не зависит от времени суток, времени года и погодных условий.
• Использование природного теплоносителя для выработки электрической энергии позволяет снизить ее себестоимость практически до нуля.
• Геотермальная электростанция для нормального режима работы не нуждается в дополнительных вложениях. Незначительных расходов требуют только обслуживание техники и работы по ремонту.
• Электрические станции, работающие на геотермальной энергии, не нуждаются в обширных площадях для санитарных зон.
• Такие электростанции не испортят пейзаж и не потребуют значительного землеотвода.
• Если станцию расположить на берегу моря или океана, она также может опреснять воду естественным способом. Полученную воду затем можно применять для питья или в ирригационных целях. Этот процесс может осуществляться непосредственно при работе станции — во время разогрева воды и охлаждения водяного испарения.

Недостатки геотермальных электростанций

• Разработка, проектирование и строительство подобных станций требуют значительных вложений на начальном этапе.
• Часто возникают затруднения с выбором подходящего места для строительства электростанции и получением разрешения у местных властей.
• Работа станций сопровождается значительным уровнем шума, вследствие чего их не рекомендуется возводить вблизи населенных пунктов.
• Горючие и токсичные газы, содержащиеся в земной коре, способны попадать на поверхность через рабочую скважину. Некоторые современные установки собирают эти выбросы и перерабатывают их в топливо, такое, как нефть-сырец или природный газ.
• Иногда возможна остановка работающей станции. Обычно это вызвано естественными процессами в породе или же чрезмерным закачиванием воды в скважину.
• Как правило, такие электростанции возводят в местах выхода геотермальных источников на поверхность. Эти источники непосредственно связаны с тектоническими разломами планеты. Принимая во внимание трудность прогнозирования сейсмической активности, легко сделать вывод, что подобные районы — далеко не самое благоприятное место для строительства и последующей эксплуатации энергоустановки.

Вывод

На сегодняшний день геотермальная энергия используется в сельском хозяйстве, садоводстве, промышленности и жилищно-коммунальном хозяйстве. С ее помощью осуществляется обогрев и полив оранжерей и теплиц. В жилищной сфере станции по производству этой энергии вполне способны заменить собой традиционные электрические.

Геотермальная энергия находится на одном из первых мест среди альтернативных источников энергии. Наибольшей популярностью станции по ее получению пользуются в США, Канаде и Китае.

Россия обладает обширными геотермальными ресурсами с высокой и низкой температурами и активно развивает это направление энергетики. Электростанции такого рода применяются в большинстве случаев для теплоснабжения и обогрева нескольких городов и населенных пунктов на Северном Кавказе и на Камчатке. Примерно половина добываемой энергии используется для теплоснабжения жилых и промышленных помещений. Третья часть тратится на отопление в теплицах, и 13 процентов используются в промышленных целях.

Количество электрической энергии, полученной на российских геотермальных станциях, по сравнению с общемировым крайне незначительно, но постепенно увеличивается. К наиболее перспективным направлениям использования низкотемпературных геотермальных ресурсов относится применение тепловых насосов. Этот метод признан наиболее перспективным во многих регионах России, в частности в европейской ее части и на Урале.

Электричество при помощи геотермальных источников получают только на Камчатке и Курильских островах.

Плюсы и минусы геотермальной энергии

Возобновляемая энергия  |

Геотермальная энергия  |

Плюсы и минусы геотермальной энергии

Последнее обновление 10. 11.2021

При использовании геотермальной энергии возникает множество вопросов. Даже в качестве возобновляемого источника энергии важно взвесить все за и против геотермальной энергии, чтобы лучше понять, как она может вписаться в более широкий энергетический баланс.

Основные плюсы и минусы геотермальной энергии

Использование геотермальной энергии имеет ряд ключевых преимуществ и недостатков. Вот некоторые из них, о которых следует помнить:

Плюсы и минусы геотермальной энергии

С другой стороны, геотермальная энергия является надежным источником энергии, занимающим небольшую площадь по сравнению с другими возобновляемыми источниками, ее можно использовать как в больших, так и в малых масштабах, отрасль расширяется, а ее инфраструктура давно -продолжительный. С другой стороны, геотермальные электростанции можно строить только в определенных местах, часто их строительство на первых порах обходится дорого, и они могут вызывать нестабильность поверхности и землетрясения.

Ниже мы более подробно рассмотрим эти плюсы и минусы.

Преимущества геотермальной энергии

Вот пять важных преимуществ геотермальной энергии:

• Надежный источник энергии
• Небольшой опорный столб
• Подходит для больших и малых установок
• Геотермальная энергетика расширяется
• Геотермальная инфраструктура долговечна

Геотермальная энергия — очень надежный источник энергии

Одним из самых больших преимуществ геотермальной энергии является то, что геотермальная энергия является очень предсказуемым и надежным источником энергии, особенно по сравнению с другими возобновляемыми источниками энергии, такими как энергия ветра и солнечная энергия. В то время как ветер и солнечная энергия являются более непостоянными источниками, которые требуют накопления энергии для наиболее эффективного использования в больших масштабах, геотермальные электростанции имеют в целом постоянную выходную мощность независимо от времени суток или сезона. Это имеет много положительных последствий, в частности то, что геотермальная энергия является подходящим источником для удовлетворения потребностей в энергии базовой нагрузки.

Геотермальные электростанции занимают небольшую площадь

Еще одним преимуществом геотермальных электростанций перед другими крупными ветровыми, солнечными или гидроэлектростанциями является относительно небольшая площадь, занимаемая геотермальной электростанцией. Это связано с тем, что, в отличие от энергии ветра, солнца и гидроэлектроэнергии, геотермальная энергия исходит из недр земли, и нам не нужно строить установки для сбора на больших участках поверхности земли, чтобы использовать ее. Для справки, по оценкам National Geographic, геотермальная электростанция, способная производить 1 гигаватт-час (ГВт-ч) электроэнергии, займет около 404 квадратных миль поверхности земли, в то время как ветряная электростанция с такой же мощностью потребует около 1335 квадратных миль. а для солнечной фермы потребуется около 2340 квадратных миль. это На 88 процентов меньше места для геотермальной электростанции по сравнению с солнечной фермой, обе имеют размер 1 ГВтч.

Существуют крупномасштабные и мелкомасштабные приложения геотермальной энергии

Геотермальная энергия используется не только для крупных электростанций; на самом деле, один из наиболее эффективных способов использования тепла земли — использовать его с помощью геотермального теплового насоса для жилого или коммерческого здания. В отличие от геотермальных электростанций, геотермальные тепловые насосы используют преимущества низкотемпературных геотермальных резервуаров, которые доступны практически везде.

Геотермальная энергетика быстро развивается

Геотермальная энергетика относительно молода и расширяется благодаря новым технологиям, исследованиям и разработкам, а также притоку новых проектов. Эти улучшения в отрасли делают геотермальную энергию более доступной, эффективной и применимой к более широкому спектру вариантов использования.

Например, недавнее усовершенствование процесса извлечения геотермальной энергии, Enhanced Geothermal Systems (EGS), сделало возможным доступ к более глубоким гидротермальным резервуарам. Гидротермальные резервуары — это место, где геотермальная энергия естественным образом возникает под поверхностью земли, и чем глубже резервуар, тем меньше тепла и пара на самом деле попадает на поверхность. EGS создают более открытые проточные каналы для подъема пара за счет гидроразрыва породы водой с высокой скоростью. В конечном счете, это делает добычу геотермальной энергии из более глубоких резервуаров более осуществимой.

Геотермальная энергетическая инфраструктура имеет длительный срок службы

Геотермальные системы отопления и охлаждения имеют очень длительный срок службы по сравнению со многими другими решениями в области экологически чистой энергии. По оценкам Министерства энергетики США, срок службы тепловых насосов составляет 20 лет, а подземной инфраструктуры — до 50 лет.

Недостатки геотермальной энергии

Вот три важных недостатка геотермальной энергии:

• Зависит от местоположения
• Высокие первоначальные затраты
• Может привести к нестабильности поверхности

Геотермальные электростанции можно строить только на определенных площадках

К сожалению, геотермальные электростанции нельзя строить нигде. Геотермальные резервуары с температурой выше 100°C обычно необходимы для большинства крупных геотермальных электростанций, и эти резервуары находятся только в определенных местах, обычно вблизи границ тектонических плит или горячих точек. Вот почему подавляющее большинство геотермальных электростанций США находится в Калифорнии: штат находится недалеко от зоны активного разлома, которая является частью самого большого «огненного кольца» вокруг Тихого океана. В других частях страны легко доступны геотермальные ресурсы с более низкой температурой, однако строительство электростанций часто невозможно.

Геотермальные установки имеют высокие первоначальные затраты на строительство

Стоимость развертывания геотермальных электростанций сильно смещена в сторону первоначальных затрат, так как нет затрат на покупку топлива после запуска станции. Согласно анализу LCOE, проведенному Lazard, первоначальные затраты на строительство геотермальной электростанции составляют от 4000 до 6000 долларов за киловатт-час (кВтч). Максимальная солнечная энергия в коммунальном масштабе достигает 1250 долларов за кВтч, а ветровая — 1550 долларов за кВтч, что делает геотермальную электроэнергию значительно дороже, чем другие распространенные возобновляемые варианты. Даже по сравнению с парогазовыми установками геотермальная энергия изначально в четыре-шесть раз дороже.

Высокие первоначальные затраты на разработку геотермальных электростанций во многом зависят от сложности и стоимости глубокого бурения земли для доступа к геотермальным резервуарам.

Геотермальные электростанции могут вызывать землетрясения

Строительство геотермальной электростанции включает в себя глубокое бурение земли для выпуска горячего пара и/или воды, попавших в горные породы. Известно, что этот процесс вызывает нестабильность под землей, что может привести к землетрясениям на поверхности земли. Кроме того, геотермальные электростанции могут со временем вызывать медленное проседание почвы по мере истощения геотермальных резервуаров.

6 Плюсы и минусы геотермальной энергии

Мы поддерживаем читателей. Когда вы покупаете по ссылкам на нашем сайте, мы можем получать партнерскую комиссию.

Такие страны, как Исландия, отстаивают геотермальную энергию как будущее чистой возобновляемой энергии. Если геотермальная энергия является таким прекрасным решением для удовлетворения текущих мировых энергетических потребностей, то почему ее не используют все больше стран?

Хотя геотермальная энергия является отличной альтернативой другим видам источников энергии, есть несколько веских причин, по которым она еще не покорила мир. Вот три плюса и три минуса использования геотермальной энергии в качестве основного источника энергии в мире.

1. Устойчивое и изобилие

Геотермальные энергетические установки используют тепло магмы или расплавленной породы, находящейся под земной корой. Магма нагревается ядром Земли, которое все еще хранит тепло с момента образования планеты. Тепло также создается глубоко внутри Земли при распаде радиоактивных элементов.

Внутреннее тепло Земли — одна из вещей, которая делает возможной жизнь на Земле. Ученые говорят, что запасы геотермального тепла не иссякнут за время существования Земли, и использование земного тепла не окажет существенного влияния на температуру планеты. Это означает, что геотермальное тепло может стать устойчивым источником энергии в долгосрочной перспективе.

2. Требуется меньше земли

По сравнению с другими источниками устойчивой энергии, такими как солнечные электростанции и ветряные электростанции, геотермальные электростанции требуют очень мало земли для получения высокой выработки энергии. Например, геотермальные электростанции могут производить тераватт-час энергии всего на семи квадратных милях. Солнечные и ветряные электростанции требуют в два-четыре раза больше земли для производства того же количества энергии.

Вместо того, чтобы полагаться на поверхностные элементы, такие как солнце и ветер, геотермальная энергия подпитывается постоянным источником энергии, находящимся под землей. Пробуренные скважины могут расширяться под землей для увеличения добычи с минимальным сокращением среды обитания или воздействием на окружающую среду.

3. Минимальное загрязнение

Построенная геотермальная электростанция работает на собственном источнике энергии, а не на ископаемом топливе. Это означает, что по сравнению с другими типами электростанций геотермальные установки производят очень небольшое количество парниковых газов. По данным Министерства энергетики США, геотермальная энергия чище, чем любая другая крупная энергетическая установка.

Как и другие электростанции, геотермальные электростанции могут влиять на качество воздуха и воды в непосредственной близости от них. Однако эти уровни загрязнения кажутся намного меньшими, чем обычно, и все больше инноваций снижают загрязнение и повышают экологическую безопасность использования геотермальной энергии.

4. Невозможно получить доступ везде

Хотя под земной корой находится большое количество тепла, его не всегда легко получить. Большинство геотермальных электростанций строятся вдоль линий разломов, где магма находится ближе к поверхности Земли. По этой причине в районах с большей вулканической активностью, таких как Исландия и Калифорния, как правило, больше геотермальных установок.

К сожалению, идеальные места для геотермальных электростанций ограничены. Каждый километр подземного бурения удорожает строительство завода. Тем не менее, геотермальные тепловые насосы меньшего размера могут использоваться для извлечения достаточного количества тепла из верхних слоев земной коры для подачи энергии в жилые дома.

5. Может вызвать сейсмическую активность

Были некоторые опасения, что геотермальные технологии, такие как фрекинг, могут вызывать землетрясения. Фактически, один зарегистрированный инцидент в Южной Корее напрямую связал геотермальное бурение со значительным сейсмическим событием.

Большинство этих опасений связано с типом геотермального бурения, известным как усовершенствованные геотермальные системы или EGS. Метод отвода тепла в этой системе напоминает фрекинг тем, что может вызвать нестабильность под землей. Будем надеяться, что новые формы геотермальных электростанций перейдут от EGS к замкнутым системам с гораздо меньшим риском.

6. Высокие первоначальные затраты

Другой проблемой геотермальной энергии является стоимость. Хотя использование этой формы энергии может быть дешевле в долгосрочной перспективе, финансирование геотермальной электростанции чрезвычайно дорого по сравнению с другими источниками энергии. Например, геотермальные электростанции стоят от 4000 до 6000 долларов за киловатт-час. Напротив, солнечные электростанции стоят 1250 долларов за киловатт-час, а ветряные электростанции стоят около 1550 долларов.

В дополнение к этой высокой стоимости строительство геотермальной электростанции также сопряжено с высоким риском, поскольку поиск хорошей скважины может занять некоторое время.