Alternativnye-Istochniki-Energii

1.

Альтернативные Источники Энергии
Геотермальная
Энергетика:
Физика и
Принцип Работы
Обзор фундаментальных основ и принципов действия геотермальных станций в контексте
перехода к устойчивой энергетике.

2.

Введение в Альтернативные Источники Энергии
Мировой энергетический ландшафт быстро меняется, стремясь снизить зависимость от ископаемого топлива.
Альтернативные источники играют ключевую роль в обеспечении энергетической безопасности и борьбе с изменением
климата.
Солнечная Энергия
Ветровая Энергия
Преобразование солнечного света в электричество.
Использование кинетической энергии ветра.
Гидроэнергетика
Геотермальная Энергия
Энергия движущейся воды.
Тепло, извлекаемое из недр Земли.
Геотермальная энергия — это надежный и стабильный, базовый источник, который не зависит от погодных условий.

3.

Что такое Геотермальная Энергия?
Глубоко под Землей
Геотермальная энергия — это тепловая энергия, заключенная в
недрах Земли. Она возникает в результате постоянного распада
радиоактивных изотопов в мантии и коре, а также остаточного тепла,
сохранившегося с момента формирования планеты.
Температура ядра Земли достигает более 5000°C.
На глубине нескольких километров температура может быть
более 200°C.
Эта энергия постоянно возобновляется и является практически
неисчерпаемой.
Термин "геотермальный" происходит от греческих слов
"geo" (земля) и "therme" (тепло).

4.

Физические Основы: Тепло Земли и Как
Оно Работает
Тепловой поток из недр Земли движется к поверхности. Конвективные и
кондуктивные процессы переносят эту энергию, формируя геотермальные
резервуары.
Геотермический Градиент
Геотермальный Резервуар
Скорость увеличения температуры с
Область в земной коре, где горячая
глубиной. В среднем составляет
вода или пар захвачены под
около 30°C на километр.
непроницаемыми породами.
Теплоперенос
Происходит через кондукцию (в твердых породах) и конвекцию (в жидких или
паровых флюидах).
Использование: Для производства электроэнергии необходимы зоны с
аномально высоким градиентом, часто связанные с вулканической
активностью или тектоническими разломами.

5.

Типы Геотермальных Систем
Геотермальные электростанции классифицируются по типу используемого флюида и его состоянию.
1
2
3
1. Станции Прямого Пара
(Dry Steam)
2. Станции Вспышечного
Пара (Flash Steam)
3. Бинарные Станции
(Binary Cycle)
Самый старый и простой тип.
Наиболее распространенный тип.
Используют воду с более низкой
Используется чистый пар,
Горячая вода (более 182°C) под
температурой (ниже 150°C). Тепло
поступающий из недр, для
высоким давлением поднимается на
горячей воды передается вторичной
непосредственного вращения
поверхность, где давление
рабочей жидкости (с низкой
турбины. Не требует сепарации
снижается, и часть воды мгновенно
температурой кипения), которая
жидкости.
"вспыхивает", превращаясь в пар,
испаряется и вращает турбину.
который приводит в движение
Закрытая система, практически без
турбину.
выбросов.
Выбор типа станции зависит от температуры и давления геотермального ресурса в конкретной локации.

6.

Принцип Действия Геотермальных
Электростанций
Рассмотрим классическую схему работы вспышечной (Flash Steam) геотермальной
станции.
1. Добыча Горячей Воды
Из скважин добывается горячая геотермальная жидкость и/или пар под
высоким давлением.
2. Сепарация Пара
В сепараторе давление снижается, вызывая "вспышку" воды и образование
пара.
3. Вращение Турбины
Высокоскоростной пар направляется на лопатки турбины, преобразуя
тепловую энергию в механическую.
4. Генерация и Реинжекция
Турбина приводит в действие генератор. Отработанная вода и конденсат
закачиваются обратно в землю для возобновления цикла.

7.

Преимущества Геотермальной Энергетики
Геотермальные станции обладают рядом уникальных преимуществ, делающих их важным элементом устойчивой энергетики.
Высокая Надежность (Базовая Нагрузка)
Низкий Уровень Выбросов
Работает 24/7/365, не зависит от времени суток или погодных условий,
Выбросы парниковых газов (в основном водяной пар и небольшое
обеспечивая стабильную подачу энергии.
количество CO2) значительно ниже, чем у ископаемого топлива, особенно
у бинарных систем.
Малая Площадь Застройки
Эффективность Использования Земли
Требуют относительно небольшой территории по сравнению с
Геотермальные ресурсы могут использоваться для прямого отопления
солнечными или ветровыми фермами аналогичной мощности.
(теплоснабжения), что повышает общую энергоэффективность системы.

8.

Недостатки и Вызовы Геотермальной Энергетики
Несмотря на свои преимущества, отрасль сталкивается с рядом технических и экономических препятствий.
15%
Сейсмическая Активность
30%
10%
Высокие Первоначальные
Затраты
Географическая
Ограниченность
Энергетические Системы) могут
Значительные расходы на разведку и
Экономически эффективное
вызывать локальные
глубокое бурение, которые являются
использование возможно только в
микроземлетрясения.
рискованными и капиталоемкими.
регионах с подходящими
Технологии ГЭС (Геотермальные
геотермальными ресурсами (часто
тектонически активных).
Проблема коррозии и накипи: Горячие флюиды часто содержат растворенные минералы, которые могут
повреждать оборудование станции, требуя специализированного обслуживания.

9.

Перспективы Развития
Новые технологии, такие как Улучшенные Геотермальные Системы (EGS), открывают
путь к использованию ресурсов в ранее недоступных регионах.
Улучшенные Геотермальные Системы (EGS)
Позволяют создавать искусственные резервуары: воду закачивают в горячие,
но непроницаемые скалы, где она нагревается и возвращается на
поверхность. Это расширяет потенциальные зоны использования.
Сверхглубокое Бурение
Технологии бурения на глубины 10-20 км для достижения экстремально
горячих пород, что может многократно увеличить энергетический потенциал.
Комбинированное Использование
Развитие станций, одновременно производящих электроэнергию и
поставляющих тепло для отопления (когенерация), что повышает общую
эффективность до 90%.

10.

Роль Геотермальной Энергетики в Энергетике
Будущего
Геотермальная энергия — это ключевой, но часто недооцененный элемент энергетического перехода.
Стабильность и
Устойчивость
Двойная Выгода
Инновационный Рост
Ценность геотермальных ресурсов
Развитие технологий EGS делает
Геотермальные станции служат
заключается не только в
геотермальную энергию доступной
идеальным источником базовой
генерации электричества, но и в
для большего числа стран,
нагрузки, дополняя прерывистые
прямом использовании тепла для
способствуя глобальной
источники, такие как ветер и
централизованного
декарбонизации.
солнце.
теплоснабжения и промышленных
процессов.
Выводы
Геотермальная энергетика, основанная на неизменном тепловом потоке Земли, предлагает чистый, надежный и стабильный
путь к зеленому энергетическому будущему.