Jeotermal enerji
Zaten adından da anlaşılıyor ki, dünyanın iç kısmının sıcaklığını temsil ediyor. Yerkabuğunun altında, ateşli bir sıvı silikat eriyiği olan bir magma tabakası vardır. Araştırma verilerine göre, bu ısının enerji potansiyeli, petrolün yanı sıra dünyadaki doğal gaz rezervlerinin enerjisinden çok daha yüksektir. Magma - lav yüzeye çıkıyor. Dahası, en büyük aktivite, tektonik plakaların sınırlarının bulunduğu yeryüzünün katmanlarında ve yer kabuğunun incelikle karakterize edildiği yerlerde gözlenir. Yeryüzünün jeotermal enerjisi şu şekilde elde edilir: Gezegenin lav ve su kaynakları temas eder ve bunun sonucunda su keskin bir şekilde ısınmaya başlar. Bu, bir gayzerin patlamasına, sözde sıcak göllerin ve su altı akıntılarının oluşumuna yol açar. Yani, tam olarak, özellikleri tükenmez bir enerji kaynağı olarak aktif olarak kullanılan doğal fenomenler için.
Jeotermal enerji santralinin verimliliği
Aslında jeotermal santrallerin çok verimli olduğu söylenemez, çünkü verimlilikleri sadece yüzde 7-10. Bu, enerjinin yanan yakıttan elde edildiği tesislere kıyasla çok küçüktür. Bu yüzden bir çukur kazıp içine bir boru koyup dinlenemezsiniz. Sistem son derece verimli olmalı ve daha yüksek verimlilik için birden fazla döngü kullanmalıdır, aksi takdirde alınan enerji, sıvıyı yüzeye iletmek için kullanılan pompaları çalıştırmak için bile yeterli olmayacaktır.
Rüzgar ve güneşe kıyasla jeotermal enerji santrallerinin başarısının anahtarı tutarlılıklarıdır. Çalışmak için çıktıda ürettiklerinden daha az enerji kullanarak 7/24 aynı yoğunlukta çalışabilirler. Ek bir artı, en yakın bölgedeki evleri ve nesneleri ısıtmak için kullanılan ısıyı elde etme olasılığıdır. Ve tüm bunlar için pahalı yakıt yakmanıza gerek yok.
Yapay jeotermal kaynaklar
Dünyanın bağırsaklarında bulunan enerji akıllıca kullanılmalıdır. Örneğin, yer altı kazanları oluşturma fikri var. Bunu yapmak için, dibe bağlanacak yeterli derinlikte iki kuyu açmanız gerekir. Yani, arazinin hemen hemen her köşesinde endüstriyel olarak jeotermal enerji elde etmenin mümkün olduğu ortaya çıkıyor: bir kuyudan rezervuara soğuk su pompalanacak ve ikinci kuyudan sıcak su veya buhar çıkarılacak. Ortaya çıkan ısı daha fazla enerji sağlarsa, yapay ısı kaynakları faydalı ve rasyonel olacaktır. Buhar, elektrik üretecek türbin jeneratörlerine yönlendirilebilir.
Tabii ki, seçilen ısı, toplam rezervlerde mevcut olanın sadece bir kısmıdır. Ancak radyoaktif bozunma, kayaların sıkışması, bağırsakların tabakalaşması süreçleri nedeniyle derin ısının sürekli olarak yenileneceği unutulmamalıdır. Uzmanlara göre, yerkabuğu, bir bütün olarak yeryüzündeki tüm fosil kaynaklarının ısıl değerinin toplam miktarı 5.000 kat daha fazla olan ısı biriktiriyor. Bu tür yapay olarak oluşturulmuş jeotermal istasyonların çalışma süresinin sınırsız olabileceği ortaya çıktı.
Jeotermal enerjinin küresel dağılımı
Yerkabuğunun kalınlığı, iç katmanlarının sıcaklığının derinliğe bağımlılığı ve buna bağlı olarak, gezegenin farklı bölgelerindeki jeotermal enerjinin mevcudiyeti büyük ölçüde değişir.
Litosfer levhalarının sınırlarının üzerinde, dağlık bölgelerde ve okyanus kıyılarında jeotermal enerji kaynaklarına çok daha erişilebilir. Literatürde bu eşitsizliği gösteren birçok harita, diyagram ve şekil vardır.
Jeotermal enerjinin mevcudiyetinin sayısal bir göstergesi, derinliğe bağlı olarak ortamın sıcaklık artışının gradyanı olabilir. Bu göstergeye göre, Dünya'nın bölgeleri birkaç kategoriye ayrılabilir:
- Kıta levhalarının sınırlarının yakınında bulunan jeotermal. 80 ° C / km'nin üzerinde sıcaklık gradyanı. Örnekler, dünyanın ilk jeotermal enerji santralinin inşa edildiği İtalya'nın Pisa eyaletinde bulunan Larderello komünü, İzlanda'daki sıcak gayzerli bölgeler, Kamçatka, Amerika'nın Yellowstone Ulusal Parkı'ndaki Geysers Vadisi'dir.
- 40-80 ° C / km sıcaklık gradyanı ile yarı termal. Fransa'nın bazı bölgeleri örnek teşkil edebilir. Yaygın, 40 ° C / km'den daha düşük bir sıcaklık eğimi ile - Dünya yüzeyinin çoğu.
Kabuğun yüksek sıcaklık katmanlarının yüksek oranda görüldüğü bölgelerin Dünya yüzeyindeki dağılımı, büyük ölçüde, doğal ısı kullanan endüstriyel işletmelerin belirli bölgelerindeki konsantrasyonu belirler. Dolayısıyla, daha önce bahsedilen İzlanda ve sanayileşmiş Japonya'ya ek olarak, bu tür işletmelerin büyük bir kısmı Filipinler'de bulunmaktadır.
Rusya'da, Sakhalin ve Kuril Adaları'nın Uzak Doğu kıyılarına ek olarak, daha yüksek jeotermal aktiviteye sahip alanlar, ülkenin güney sınırları boyunca, Kafkasya ve Doğu Sibirya'daki dağlık bölgeler ile neredeyse tamamen tanımlanabilir.
Kaynakların özellikleri
Jeotermal enerji sağlayan kaynakların tam olarak kullanılması neredeyse imkansızdır. Pasifik Volkanik Ateş Çemberi'ndeki kara yanardağlarının çoğunluğu ile dünyanın 60'tan fazla ülkesinde bulunurlar. Ancak pratikte, dünyanın farklı bölgelerindeki jeotermal kaynakların özelliklerinde, yani ortalama sıcaklık, mineralizasyon, gaz bileşimi, asitlik vb. Bakımından tamamen farklı olduğu ortaya çıktı.
Gayzerler, yeryüzündeki enerji kaynaklarıdır ve özelliği, düzenli aralıklarla kaynar su püskürtmeleridir. Patlama meydana geldikten sonra havuz sudan kurtulur, dibinde yerin derinliklerine inen bir kanal görürsünüz. Gayzerler, Kamçatka, İzlanda, Yeni Zelanda ve Kuzey Amerika gibi bölgelerde enerji kaynağı olarak kullanılırken, diğer bazı bölgelerde de yalnız gayzerler bulunur.
Jeotermal enerji santralleri için beklentiler
Jeotermal enerjiyi kullanma imkanlarının ilk kez gösterilmesinden yüz yıldan fazla bir süre sonra, bu “yakıt” ile çalışan istasyonlar umut verici ve bazı bölgeler için yeri doldurulamaz. Örneğin Rusya'da neredeyse tüm istasyonlar Kamçatka'da bulunuyor. Amerika Birleşik Devletleri'nde Kaliforniya ve Almanya'da bazı Alp bölgelerinden bahsediyoruz.
Ülkeler, jeotermal kaynaklardan enerji üretiminde liderdir.
Jeotermal enerji santralleri tarafından üretilen enerji hacmi açısından beş lider ABD, Endonezya, Filipinler, İtalya ve Yeni Zelanda'dır. Bunların tamamen farklı gelişme düzeylerine sahip ülkeler olduğunu görmek kolaydır. Jeotermal enerjinin herkese açık olduğu ve herkesin onunla ilgilendiği ortaya çıktı. Teknoloji ilerledikçe, tesis verimliliği arttıkça ve yenilenemeyen enerji kaynaklarının tedariki azaldıkça, jeotermal enerji giderek daha fazla talep görmeye başlayacaktır.
Gezegenin sıcaklığından endişe duyanlar için, Dünya'nın merkezinin en az 6800 santigrat derece olduğu bir sıcaklıkta, bir milyar yılda sadece 300-500 derece soğuduğu söylenmelidir. Bunun için endişelenmenize gerek yok diye düşünüyorum.
Enerji nereden geliyor?
Soğutulmamış magma, dünya yüzeyine çok yakın bir yerde bulunur. Çatlaklar boyunca yükselen ve geçen gazlar ve buharlar ondan salınır. Yeraltı suyu ile karışarak ısınmalarına neden olurlar, içinde birçok maddenin çözündüğü sıcak suya dönüşürler.Bu tür su, çeşitli jeotermal kaynaklar şeklinde yeryüzüne salınır: kaplıcalar, maden kaynakları, gayzerler vb. Bilim adamlarına göre, dünyanın sıcak bağırsakları, geçitlerle, çatlaklarla ve kanallarla birbirine bağlanan mağaralar veya odacıklardır. Sadece yeraltı sularıyla doldurulurlar ve magma merkezleri onlara çok yakın konumdadır. Bu sayede yeryüzünün ısıl enerjisi doğal bir şekilde oluşur.
Evde jeotermal ısıtma
Jeotermal ısıtma şeması
Öncelikle, termal enerji elde etmenin ilkelerini anlamanız gerekir. Yerin derinliklerine indikçe sıcaklık artışına dayanırlar. İlk bakışta, ısıtma derecesindeki artış önemsizdir. Ancak yeni teknolojilerin ortaya çıkması sayesinde, dünyanın ısısını kullanarak bir evi ısıtmak bir gerçek haline geldi.
Jeotermal ısıtmanın düzenlenmesinin ana koşulu, en az 6 ° C'lik bir sıcaklıktır. Bu, orta ve derin toprak ve su kütleleri katmanları için tipiktir. İkincisi, harici sıcaklık göstergesine oldukça bağımlıdır, bu nedenle son derece nadiren kullanılırlar. Bir evin ısınmasını dünyanın enerjisi ile organize etmek pratik olarak nasıl mümkün olabilir?
Bunu yapmak için, farklı teknik özelliklere sahip sıvılarla dolu 3 devre yapmak gerekir:
- Dış... Daha sık antifriz içinde dolaşır. Dünyanın enerjisinden dolayı 6 ° C'den daha düşük olmayan bir sıcaklığa ısınması meydana gelir;
- Isı pompası... Onsuz, dünyanın enerjisinden ısınma imkansızdır. Bir ısı eşanjörü yardımıyla dış devreden gelen ısı taşıyıcı, enerjisini soğutucuya aktarır. Buharlaşma sıcaklığı 6 ° C'nin altındadır. Bundan sonra, sıkıştırmadan sonra sıcaklığın 70 ° C'ye yükseldiği kompresöre girer;
- İç kontur... Üstesinden gelen sistemdeki ısıyı sıkıştırılmış soğutucudan suya aktarmak için benzer bir şema kullanılır. Böylece yerin bağırsaklarından ısıtma minimum maliyetle gerçekleşir.
Bariz avantajlara rağmen, bu tür sistemler nadirdir. Bu, ekipman satın almanın yüksek maliyetlerinden ve ısı alımı için harici devrenin organizasyonundan kaynaklanmaktadır.
Dünyanın ısısından ısınmanın hesaplanmasını profesyonellere emanet etmek en iyisidir. Tüm sistemin verimliliği, hesaplamaların doğruluğuna bağlı olacaktır.
Dünyanın elektrik alanı
Doğada yenilenebilirlik, çevre dostu ve kullanım kolaylığı ile ayırt edilen başka bir alternatif enerji kaynağı daha var. Doğru, şimdiye kadar bu kaynak sadece araştırılıyor ve pratikte uygulanmıyor. Yani, Dünya'nın potansiyel enerjisi, elektrik alanında gizlidir. Elektrostatiğin temel yasaları ve Dünya'nın elektrik alanının özellikleri incelenerek bu şekilde enerji elde edilebilir. Aslında, elektriksel açıdan gezegenimiz 300.000 volta kadar yüklü küresel bir kapasitördür. İç küresi negatif yüklüdür ve dış küresi, iyonosfer pozitiftir. Dünya'nın atmosferi bir yalıtkandır. Bunun içinden, binlerce amperlik bir kuvvete ulaşan sabit bir iyonik ve konvektif akım akışı vardır. Ancak bu durumda plakalar arasındaki potansiyel fark azalmaz.
Bu, doğada, kapasitör plakalarından sızan yüklerin sürekli olarak yenilenmesi olan bir jeneratör olduğunu göstermektedir. Böyle bir jeneratörün rolü, güneş rüzgarının akışında gezegenimizle birlikte dönen Dünya'nın manyetik alanı tarafından oynanır. Dünyanın manyetik alanının enerjisi, sadece bir enerji tüketicisini bu jeneratöre bağlayarak elde edilebilir. Bunu yapmak için güvenilir bir topraklama kurulumu yapmanız gerekir.
Nasıl faydalıdır?
Dünya, maddi dünyanın bir sembolüdür. Tüm unsurlar arasında insana en yakın olan yeryüzüdür. Tüm canlılar için canlandırıcı bir güç, merkez ve destektir. Hayat verir, besler, korur, insanlarla ilgilenir.
Dünya enerjisi, moleküler düzeyde vücudun tüm kısımlarını beslemeye yöneliktir. İç dengenizi yeniden kurmanıza, ailenizle bir bağ hissetmenize ve ondan destek almanıza olanak tanır.Bir kişiye temel bir kalite - sürdürülebilirlik verir.
Sağlığın korunmasında, maddi, manevi ve cinsel yaşam alanlarının normalleşmesinde önemli rol oynar. Dünyevi enerjinin yardımıyla duyarlılık, merhamet, nezaket, uyum, sakinlik gibi nitelikler geliştirebilirsiniz.
Dünyadan enerji eksikliği, kişiyi depresif ve gergin bir duruma götürür. Yaşam sevinci kaybolur, istikrar ve istikrar kaybolur. Planlar çöker, cinsel alanda ve finans alanında sorunlar başlar.
Dünya enerjisi özellikle kadınlar için gereklidir. Kendinizi bedeninizde hissetmekten, hareketlerden, cinsel ilişkilerden neşeyi deneyimleme yeteneği verir.
Topraklama enerji gücü verir, iç ihtiyaçlar temelinde hareket etmenizi sağlar. Dünyevi enerji, bir kadının maddi sorunları çözmesine, bilge, şefkatli ve sevgi dolu bir anne ve eş olarak kalmasına yardımcı olur.
Yenilenebilir kaynaklar
Gezegenimizin nüfusu istikrarlı bir şekilde büyüdükçe, nüfusu desteklemek için daha fazla enerjiye ihtiyacımız var. Dünyanın bağırsaklarında bulunan enerji çok farklı olabilir. Örneğin, yenilenebilir kaynaklar var: rüzgar, güneş ve su enerjisi. Çevre dostudurlar ve bu nedenle çevreye zarar verme korkusu olmadan bunları kullanabilirsiniz.
Düşük dereceli toprak ısı enerjisi ve ısı pompaları
Dünya ısısının düşük potansiyelli enerjisinin kaynakları, gezegenimizin ısıtılmış bağırsaklarından gelen güneş radyasyonu ve termal radyasyondur. Şu anda, bu tür enerjinin kullanımı, yenilenebilir enerji kaynaklarına dayalı olarak dinamik olarak en çok gelişen enerji alanlarından biridir.
Dünyanın ısısı, ısıtma, sıcak su temini, iklimlendirme (soğutma), kış mevsiminde ısıtma yolları, buzlanmayı önleme, açık stadyumlarda ısıtma alanları vb. İçin çeşitli bina ve yapı türlerinde kullanılabilir. Isı tedarikinde ve iklimlendirme sistemlerinde Dünya'nın ısısını kullanan GHP - "jeotermal ısı pompaları" (jeotermal ısı pompaları) olarak adlandırılır. ABD ve Kanada ile birlikte Dünya'nın düşük potansiyel ısısının kullanıldığı ana bölgeler olan Orta ve Kuzey Avrupa ülkelerinin iklim özellikleri bunu esas olarak ısınma amaçlı olarak belirlemektedir; yazın bile havayı soğutmak nispeten nadirdir. Bu nedenle, ABD'den farklı olarak, Avrupa ülkelerindeki ısı pompaları esas olarak ısıtma modunda çalışır. Amerika Birleşik Devletleri'nde, dış havayı hem ısıtmanıza hem de soğutmanıza olanak tanıyan havalandırma ile birlikte hava ısıtma sistemlerinde daha sık kullanılırlar. Avrupa ülkelerinde, ısı pompaları yaygın olarak sıcak su ısıtma sistemlerinde kullanılmaktadır. Buharlaştırıcı ve kondansatör arasındaki sıcaklık farkının azalmasıyla verimlilikleri arttığından, yerden ısıtma sistemleri genellikle, içinde soğutucunun nispeten düşük bir sıcaklıkta (35–40 ° C) dolaştığı binaları ısıtmak için kullanılır.
Su enerjisi
Bu yöntem yüzyıllardır kullanılmaktadır. Bugün, suyun elektrik üretmek için kullanıldığı çok sayıda baraj, rezervuar inşa edildi. Bu mekanizmanın özü basittir: nehrin akışının etkisi altında, sırasıyla türbinlerin tekerlekleri döner, suyun enerjisi elektrik enerjisine dönüştürülür.
Günümüzde su akışının enerjisini elektriğe çeviren çok sayıda hidroelektrik santral bulunmaktadır. Bu yöntemin özelliği, hidroelektrik kaynaklarının sırasıyla yenilenmesi, bu tür yapıların düşük maliyetli olmasıdır. Bu nedenle, hidroelektrik santrallerin inşası oldukça uzun bir süredir devam ediyor ve sürecin kendisi çok maliyetli olmasına rağmen, yine de bu yapılar, güç yoğun endüstrilerden önemli ölçüde daha iyi performans gösteriyor.
Volkanların gücü: Dünyanın ısısının insanlara nasıl enerji sağladığı
Hepimiz, alternatif enerjinin çevre için geleneksel enerjiden daha güvenli olduğunu çok iyi biliyoruz. Kaynaklarının Güneş, rüzgar, gelgitler, biyokütle olduğunu biliyoruz. Bununla birlikte, modern bilgi dünyasında, başka bir alternatif enerji kaynağına - volkanlara - çok az ilgi gösteriliyor. Kısmen, bu cephedeki başarılar o kadar önemli değil.
Ancak yanardağların gücünü en az yüzde 50 kullanmayı öğrenmiş olsaydık, ışık ve ısı elde etmek için ne gaza ne de petrole ihtiyacımız olmazdı. Gerçek şu ki, yanardağlar insanlara dünyanın gaz ve petrol rezervlerinden gelen enerjiyi binlerce kat aşan bir enerji verebilir.
Volkanların enerjisi nereden geliyor?
Gezegenimiz bir dereceye kadar bir yumurta ile karşılaştırılabilir: önce litosfer adı verilen "sert bir kabuk", ardından "yapışkan protein" - manto ve yoğun (muhtemelen) bir "yumurta sarısı" - çekirdek vardır.
Karada ve okyanustaki "sert kabuğun" kalınlığı değişir: ilk durumda 50-70 km'ye, ikincisinde 5-20 km'ye ulaşabilir. Tüm litosfer, birlikte faylar ve çatlaklarla kesilmiş bir mozaiği andıran bloklara bölünmüştür - bilim adamları bu tür bloklara litosferik plakalar diyorlar.
Fotoğraf: geographyofrussia.com/ Dünyanın iç yapısı
Manto gelince, çok sıcak, sıcaklığı birkaç yüz ila birkaç bin derece arasında değişiyor: çekirdeğe ne kadar yakınsa, sıcaklık o kadar yüksek ve buna bağlı olarak litosfere ne kadar yakınsa o kadar düşük. Sıcaklık farkı, mantodaki maddelerin karışmasının sebebidir: daha soğuk kütleler aşağı iner ve sıcak olanlar yükselir. Manto, yüksek sıcaklıklara kadar ısıtılsa da sıvı değildir, ancak yukarıda da söylediğimiz gibi, Dünya'nın içindeki güçlü basınç nedeniyle viskozdur.
"Sert kabuğumuzun" blokları, ağırlıklarının ağırlığı altında manto üzerinde yatar. Isıtılmış manto kütlesi yüzeye çıktığında, litosferik "mozaik" plakaların altında hareket etmeye başlar ve onları istemeden onu takip etmeye zorlar.
Aynı zamanda bir plakanın bir kısmı başka bir litosferik blok tarafından yukarıdan bastırılırsa, bu kısım yavaş yavaş mantoda daha derin ve daha derine batar ve bunun sonucunda bir sıvı erir. magma
- su buharı ve gaz içeren erimiş kayalar.
Magma, çevresindeki kayalardan daha hafif olduğu için yavaşça yukarı doğru yükselmeye ve plakaların çarpışma çizgileri boyunca magma odalarında birikmeye başlar. Şu anki sıcaklığı yaklaşık 900-1200 ° C'dir.
Fotoğraf: shilchik.livejournal.com/ Magma yüzeye ulaştığında soğur, gaz kaybeder ve lav olur
Bu tür odacıklardaki kırmızı-sıcak magmanın davranışı bir dereceye kadar maya hamuruyla karşılaştırılabilir: magma hacmi artar, tüm boş alanı kaplar ve çatlaklar boyunca derinliklerden yükselir, serbest kalmaya çalışır (eğer magma alüminyum ve silikon açısından zenginse , doğrudan kabukta katılaşabilir ve derin magmatik kayalar oluşturabilir). Hamur tencerenin kapağını kaldırıp kenardan dışarı akarken, magma kabarır ve en zayıf yerlerde yer kabuğunu kırar ve yüzeye çıkar. Patlamalar bu şekilde gerçekleşir.
Kaya yeraltında derinlerde eridiğinde, kimyasal reaksiyonlar ve elementlerin radyoaktif bozunması sırasında, magma gibi yere yükselen ve dışarı çıkan ısı açığa çıkar. Yüzeye yaklaştıkça ısı akısı yoğunluğu azalır.
Dünyanın bağırsaklarından gelen ısı birçok araştırmacının ilgisini çekiyor, çünkü onun yardımıyla insanlara çok uzun bir süre enerji sağlamak mümkün. Bilimde bu tür enerjiye jeotermal denir.
İnsan yanardağların enerjisini nasıl evcilleştirmeye çalışır?
Gezegenin çoğu bölgesinde yüzeye ulaşan ısı akışı küçüktür: Gücü metrekare başına yaklaşık 0,06 watt veya yılda 355 Wh / m2 civarında bir şeydir. Bilim adamları bunu özel bir jeolojik yapıya ve muhtemelen Dünya'nın büyük bir kısmındaki kayaların düşük ısı iletkenliğine bağlıyor. Ancak bu ısı akışları, gezegenin artan volkanik ve sismik aktivitesinin olduğu bölgelerdeki mevcut yanardağların yanı sıra çatlaklardan ve faylardan geçerse, kural olarak normalden yüzlerce kat daha güçlüdür, çünkü daha az kalın bir kabuk "yolda karşılaşılır ve sonuç olarak, termal sprey o kadar güçlü değildir. Hem püskürmelerin kendisi hem de sıcak yeraltı suları yüzeye ısı akışları getirir, bazen bu buhar şeklinde meydana gelir (sular, alabileceğimiz derinliklerde, magma ile ısıtıldıkları yerde, genellikle bir buhar haline gelir).
Bu tür aktif alanlar, tüm dünyadaki jeologların dikkatini çekiyor ve burada, yanardağların yakınında, yeraltı ısısını evcilleştirmek ve evleri ısıtmak için elektrik ve enerji üretmek için özel jeotermal istasyonlar inşa ediliyor.
Fotoğraf: elementy.ru/ Jeotermal enerji santralinin kuru buharda çalışma prensibi
Daha önce söylediğimiz gibi, gezegenin çekirdeğine ne kadar yakınsa, sıcaklık o kadar yüksek olur, bu da ısı akışının gücünün arttığı anlamına gelir. Örneğin, Kamçatka'daki Avachinsky yanardağının altında 5 kilometreden biraz daha derin bir derinlikte bulunan magma odasında, yaklaşık 7 x 10 (14. kuvvete kadar) kcal / km3 ısı birikmiştir, bu da enerji sağlayacak yüz binlerce ev.
Bu nedenle, jeotermal santraller inşa ederken, mühendisler mümkün olduğu kadar derin kuyuları açmaya çalışırlar, bu, daha yüksek sıcaklıklara ulaşmanıza ve kuru ve ıslak buhar veya sıcak su şeklinde daha güçlü ısı akışları elde etmenize olanak tanır; form buharlaştırıcılara veya türbinlere ve ardından jeneratörlere gider.
Sondaj sırasında sıcaklık her kilometrede ortalama 20-30 ° C artar ve jeolojik yapıya bağlı olarak Dünya'nın farklı bölgelerinde sıcaklık artış hızı farklılık gösterebilir.
İlginç bir şekilde, 20-30 ila 100 ° C sıcaklıktaki sıcak su, alan ısıtma için ve 150 ° C'den elektrik üretmek için uygundur.
Şu anda, insanların sondaj yapabildiği en derin jeotermal kuyular sadece 2-4 km uzunluğunda. Onlar ve jeotermal enerji santralleri sayesinde, örneğin Rusya ve Amerika Birleşik Devletleri'nde, 2010 yılında, sırasıyla 80 MW ve 3086 MW'ın biraz üzerinde bir kurulu güç kapasitesi elde etmek mümkün oldu. İlginç bir şekilde, geleneksel bir nükleer enerji santrali yılda ortalama 1000-2000 MW üretiyor.
Şu anda, doğrudan yanardağlarda 5 kilometre derinliğe kadar delikler açmaya ve magmadan enerji çıkarmaya izin veren projeler düşünülmektedir (magma odalarındaki bu kadar derinlikteki sıcaklığın 900-1200 ° C'ye ulaşabileceğini unutmayın). Deneyler, günümüzde magma odalarında, özellikle Inconel 718 ve 310 ısıya dayanıklı alaşımlarda (980 ° C'ye kadar kullanılabilirler) başarıyla kullanılabilen yapı ürünleri olduğunu göstermektedir.
Fotoğraf: gazeta.ru/ İzlanda'da bir jeotermal kuyu sondajı
2000 yılında İzlanda Derin Sondaj Projesi İzlanda'da başlatıldı. Dokuz yıl sonra, uzmanlar ilk kuyuyu açarken 2 kilometre derinlikte magma odasına ulaşmayı ve 450 ° C'de en sıcak jeotermal akışı oluşturmayı başardılar.
2020'de İzlanda, Tor sondaj kulesini (İskandinav gök gürültüsü ve fırtına tanrısının adını almıştır) kullanarak 5 kilometre derinlikte ikinci bir kuyu açmaya başladı. Reykjanes Yarımadası'nda çalışmalar devam etti ve bir yıl sonra sona erdi. Bu kurulumla İzlandalılar, magma ile temas halinde 4659 metre derinlikteki derin su katmanlarına girebildiler ve 427 ° C'lik bir akış elde edebildiler
Böyle bir derinlikte, su süper kritik bir durumdadır (yani, sıvı veya gaz gibi davranmaz), büyük miktarda ısı depolayabilir ve kuru ve ıslak buhardan veya yer altı sıcak suyundan birkaç kat daha fazla enerji üretebilir. .
Bu kuyu, bazı bilim adamlarına göre 50 MW'a kadar, yani geleneksel bir jeotermal kuyudan 10 kat daha fazla güç sağlayabiliyor ve 50 bin eve daha enerji sağlıyor.
Rusya ve ABD'de jeotermal projeler
İzlanda, dünyada volkanik enerjiyi kullanan tek ülke değil. İtalya, Japonya, Meksika, Rusya, ABD, Hawaii, Afrika ülkelerinde yani volkanik ve sismik aktivitenin olduğu yerlerde jeotermal kaynaklar geliştirilmektedir.
Rusya'da ağırlıklı olarak Kamçatka'da bulunan 5 jeotermal enerji santrali bulunmaktadır. Bunların en güçlüsü Mutnovskaya'dır. 2020 yılında kurulu güç kapasitesi 50 MW idi.
Ancak bu sadece küçük bir kısımdır; Rusya pratikte bu alandaki potansiyelini kullanmamaktadır. Bilim adamlarının yaptığı araştırmaya göre ülkemiz, petrol ve gaz rezervlerinden 10 kat daha fazla jeotermal kaynağa sahip. Rusya, yalnızca tek bir jeotermal enerji biçimi pahasına, “enerji iştahını” tam olarak tatmin edebilirdi. Ancak ekonomik ve teknik nedenlerden dolayı bu yapılamaz. Bugün, jeotermal enerjinin ülkenin toplam enerji sektöründeki payı ihmal edilebilir düzeydedir.
Amerika Birleşik Devletleri'nde işler çok daha iyi. Jeotermal enerji orada gelişiyor. Örneğin, Kaliforniya Gölü ve Sonoma ilçelerinin sınırındaki San Francisco'dan 116 kilometre uzaklıkta, yalnızca bir grup jeotermal enerji santrali (toplamda 22 tane var) yılda 1.520 MW'a kadar kurulu güç kapasitesine sahip.
Amerika Birleşik Devletleri'nde bu sektör yeni yeni ortaya çıkmaya başlamış olsa da, Amerikan şirketleri jeotermal enerji endüstrisinde dünya liderleridir. ABD Ticaret Bakanlığı'na göre, bu ülkeden jeotermal enerji ihracatı ithalattan daha fazla (aynı durum bu tür enerji için teknolojilerde de geçerlidir).
Dünyanın bağırsaklarından enerji çıkarılmasıyla ilgili sorunlar
Jeotermal enerji çevre dostu kaynaklara aittir ve üretimi için özel enerji santralleri çok büyük alanlar gerektirmez (ortalama olarak bir istasyon 1 GW üretilen enerji başına 400 metrekareyi kaplar).
Ancak yine de çevre dostu bazı dezavantajları var. Özellikle katı atık oluşumu, su ve toprağın belirli kimyasal kirliliği ve ayrıca atmosferin termal kirliliği.
Kimyasal kirliliğin ana kaynağı, genellikle büyük miktarda toksik bileşik içeren sıcak su altı sularıdır ve bu da atık suyun bertarafı için bir sorun yaratır.
Veya örneğin kuyuları sondaj yapmak. Bu işlem sırasında, geleneksel bir kuyu açarken olduğu gibi aynı tehlike ortaya çıkar: toprak ve bitki örtüsü tahrip olur.
Fotoğraf: wikipedia.org/ Alaska yakınlarındaki aynı adı taşıyan adada bulunan, 2006 yılında Augustine yanardağından çıkan gaz tüyü
Ayrıca, jeotermal enerji santrallerinin işletilmesinde yer alan buhar amonyak, karbondioksit ve diğer maddeleri içerebilir ve atmosfere salındığında kirliliğin kaynağı olabilir.
Doğru, bu emisyonlar termik santrallerden çok daha düşük. Karbondioksit emisyonları ile karşılaştırırsak, üretilen elektriğin kWh başına bir jeotermal istasyonda 380 g, kömür için 1042 ve gaz için 453 g olur.
Atık su ile ilgili sorun şimdiden basit bir çözüme kavuştu. Soğutulduktan sonra düşük tuzluluk oranıyla, şu anda kullanılan su, doğaya zarar vermeden bir enjeksiyon kuyusundan akifere geri pompalanır.
Rusya'da gelecekte jeotermal enerji
Volkanlar burnumuzun dibinde, ilgilenen herkes için yeterli olan devasa bir enerji kaynağıdır.Dünyanın iç sıcaklığına hakim olmak için derin kuyuları nasıl açacağımızı ve yer altı ısısını sorunsuz bir şekilde yüzeye nasıl aktaracağımızı öğrenmemiz gerekiyor. Yatırımlar, devletlerin karşılıklı yardımı ve yenilikçi fikirlerin tanıtımı olmadan bunu yapmak zor olacak.
Doğa bize devasa yeraltı ısısı rezervleri veriyor - gezegenin zararına değil, insanın yararına kullanılabilecek alternatif bir enerji kaynağı ve maalesef bu hediyeyi iki basit nedenden dolayı görmezden geliyoruz: açgözlülük ve alma isteksizliği çevre ile yaptıklarımızın sorumluluğu.
Bir hata mı buldunuz? Lütfen bir metin parçası seçin ve Ctrl + Enter tuşlarına basın.
+3
0
Güneşin enerjisi: modern ve geleceğe dönük
Güneş enerjisi, güneş panelleri kullanılarak elde edilir, ancak modern teknoloji bunun için yeni yöntemler kullanmanıza izin verir. Dünyanın en büyük güneş enerjisi santrali, Kaliforniya çölünde inşa edilmiş bir sistemdir. 2.000 eve tamamen güç veriyor. Tasarım şu şekilde çalışır: Güneş ışınları su ile merkezi kazana gönderilen aynalardan yansıtılır. Kaynar ve türbini çalıştıran buhara dönüşür. Sırasıyla bir elektrik jeneratörüne bağlı. Rüzgar, Dünya'nın bize verdiği enerji olarak da kullanılabilir. Rüzgar yelkenleri esiyor, değirmenleri döndürüyor. Ve şimdi elektrik enerjisi üretecek cihazlar oluşturmak için kullanılabilir. Yel değirmeninin kanatlarını döndürerek, bir elektrik jeneratörüne bağlı olan türbin şaftını çalıştırır.
Başvurular
Jeotermal enerjinin kullanımı 19. yüzyıla kadar uzanıyor. İlki, Toskana eyaletinde yaşayan ve ısıtma için kaynaklardan gelen ılık suyu kullanan İtalyanların deneyimleriydi. Onun yardımıyla yeni kuyu sondaj kuleleri çalıştı.
Toskana suyu bor bakımından zengindir ve buharlaşarak borik aside dönüştüğünde kazanlar kendi sularının ısısıyla çalıştılar. 20. yüzyılın başında (1904), Toskalılar daha da ileri gittiler ve bir buhar santrali kurdular. İtalyanlar örneği ABD, Japonya, İzlanda için önemli bir deneyim oldu.
Tarım ve bahçecilik
Jeotermal enerji dünya çapında 80 ülkede tarımda, sağlık hizmetlerinde ve evlerde kullanılmaktadır.
Termal suyun ilk kullanıldığı ve kullanıldığı şey seraları ve seraları ısıtmaktır, bu da kışın bile sebze, meyve ve çiçek hasadını mümkün kılar. Ilık su da sulama için kullanışlı oldu.
Hidroponikte mahsul yetiştirmek, tarımsal üreticiler için umut verici bir yön olarak kabul edilir. Bazı balık çiftlikleri, kızartma ve balık yetiştirmek için yapay rezervuarlarda ısıtılmış su kullanır.
Okumanızı tavsiye ederiz: Bir Noel ağacını atmanın en iyi yolu nedir?
Bu teknolojiler İsrail, Kenya, Yunanistan, Meksika'da yaygındır.
Sanayi ve konut ve toplumsal hizmetler
Bir asırdan daha uzun bir süre önce, sıcak termal buhar zaten elektrik üretiminin temelini oluşturuyordu. O zamandan beri sektöre ve kamu hizmetlerine hizmet etti.
İzlanda'da konutların% 80'i termal su ile ısıtılmaktadır.
Üç elektrik üretim planı geliştirilmiştir:
- Su buharı kullanan düz çizgi. En basit: jeotermal buharlara doğrudan erişimin olduğu yerlerde kullanılır.
- Dolaylı, buhar değil su kullanır. Evaporatöre beslenir, teknik bir yöntemle buhara dönüştürülür ve türbin jeneratörüne gönderilir.
Su, çalışma mekanizmalarını yok edebilecek agresif bileşikler içerdiğinden ek arıtma gerektirir. Atık, ancak henüz soğutulmamış buhar, ısıtma ihtiyaçları için uygundur.
- Karışık (ikili). Su, daha yüksek ısı transferiyle başka bir sıvıyı ısıtan yakıtın yerini alır. Türbini çalıştırıyor.
İkili sistem, ısıtılmış suyun enerjisi ile harekete geçen bir türbin kullanır.
Hidrotermal enerji ABD, Rusya, Japonya, Yeni Zelanda, Türkiye ve diğer ülkelerde kullanılmaktadır.
Ev için jeotermal ısıtma sistemleri
+50 - 600C'ye kadar ısıtılan bir ısı taşıyıcı, konut ısıtması için uygundur, jeotermal enerji bu gereksinimi karşılar. Nüfusu on binlerce kişiden oluşan şehirler, dünyanın iç kısmının sıcaklığıyla ısıtılabilir. Örnek olarak: Krasnodar Bölgesi'ndeki Labinsk şehrinin ısıtılması doğal karasal yakıtla çalışıyor.
Bir evi ısıtmak için jeotermal sistem şeması
Su ısıtmak ve kazan dairesi yapmak için zaman ve enerji harcamaya gerek yok. Soğutma sıvısı doğrudan şofben kaynağından alınır. Aynı su, sıcak su temini için de uygundur. Birinci ve ikinci durumlarda gerekli ön teknik ve kimyasal temizliğe tabi tutulur.
Ortaya çıkan enerji iki ila üç kat daha ucuza mal olur. Özel evler için kurulumlar ortaya çıktı. Geleneksel yakıt kazanlarından daha pahalıdırlar, ancak işletme sürecinde maliyetleri haklı çıkarırlar.
Bir evi ısıtmak için jeotermal enerji kullanmanın avantajları ve dezavantajları.
Dünyanın iç enerjisi
Başlıca büyüme ve radyoaktivite olan birkaç işlemin bir sonucu olarak ortaya çıktı. Bilim adamlarına göre, Dünya'nın ve kütlesinin oluşumu birkaç milyon yıl içinde gerçekleşti ve bu, gezegenimsi canlıların oluşumundan kaynaklandı. Sırasıyla birbirine yapıştılar, Dünya'nın kütlesi gittikçe daha fazla hale geldi. Gezegenimiz modern bir kütleye sahip olmaya başladıktan sonra, ancak hala atmosferden yoksun kaldıktan sonra, meteorik ve asteroit cisimleri engel olmadan üzerine düştü. Bu sürece birikim denir ve önemli yerçekimi enerjisinin açığa çıkmasına yol açtı. Ve bedenler gezegene ne kadar büyük düşerse, Dünya'nın bağırsaklarında bulunan salınan enerji miktarı o kadar büyük olur.
Bu yerçekimsel farklılaşma, maddelerin katmanlaşmaya başlamasına neden oldu: ağır maddeler basitçe boğuldu ve hafif ve uçucu olanlar yüzdü. Farklılaşma ayrıca yerçekimi enerjisinin ek salınımını da etkiledi.
Atomik Enerji
Dünyanın enerjisinin kullanımı farklı şekillerde gerçekleşebilir. Örneğin, nükleer enerji santrallerinin inşasında, en küçük atom parçacıklarının parçalanması nedeniyle termal enerji açığa çıktığında. Ana yakıt, yer kabuğunda bulunan uranyumdur. Birçoğu, bu özel enerji elde etme yönteminin en umut verici olduğuna inanıyor, ancak uygulamasında bir dizi sorun var. İlk olarak uranyum, tüm canlı organizmaları öldüren radyasyon yayar. Ek olarak, bu madde toprağa veya atmosfere girerse, gerçek bir insan yapımı felaket ortaya çıkacaktır. Hala Çernobil nükleer santralindeki kazanın üzücü sonuçlarını yaşıyoruz. Tehlike, radyoaktif atıkların tüm canlıları çok, çok uzun bir süre, bütün bin yıl boyunca tehdit edebilmesinde yatmaktadır.
Kimyasal enerji
Vasıtasıyla
Kimyasal enerji, atomlar arasındaki bağlarda depolanır.
Kimyasal enerji bir formdur atomlar arasındaki bağlarda depolanan potansiyel enerji aralarındaki çekim güçlerinin bir sonucu olarak.
Kimyasal bir reaksiyon sırasında, reaktif adı verilen bir veya daha fazla bileşik, ürün adı verilen diğer bileşiklere dönüştürülür. Bu dönüşümler, kimyasal enerjide değişikliklere neden olan kimyasal bağların kopması veya oluşumundan kaynaklanmaktadır.
Kimyasal reaksiyonlar sırasında bağlar koptuğunda enerji açığa çıkar. Bu olarak bilinen şey egzotermik reaksiyon... Örneğin arabalar, arabayı sürmek için kullanılan ısı enerjisini üretmek için benzinin kimyasal enerjisini kullanır. Aynı şekilde gıda, canlılar tarafından işlev görmek için kullandığımız kimyasal enerjiyi depolar.
Bağlantılar yapıldığında enerji gereklidir; o endotermik reaksiyon... Fotosentez, enerjisi güneşten gelen endotermik bir reaksiyondur.
Yeni zaman - yeni fikirler
Tabii ki, insanlar orada durmuyor ve her yıl enerji elde etmenin yeni yollarını bulmak için daha fazla girişimde bulunuluyor. Dünyanın ısısının enerjisi oldukça basit bir şekilde elde edilirse, o zaman bazı yöntemler o kadar basit değildir. Örneğin enerji kaynağı olarak çürüyen atıklardan elde edilen biyolojik gazı kullanmak oldukça mümkündür. Evleri ısıtmak ve suyu ısıtmak için kullanılabilir.
Giderek artan bir şekilde gelgit santralleri inşa edilmekte, barajlar ve türbinler sırasıyla gel-git ve akımla tahrik edilen rezervuar ağızlarına kurulduğunda elektrik elde edilmektedir.
Uzay güneş istasyonları.
Dünya her saat o kadar çok güneş enerjisi alıyor ki, onu bir yıl içinde kullanan dünyalılardan daha fazlası. Bu enerjiden yararlanmanın bir yolu, yüksek yoğunluklu, kesintisiz güneş radyasyonunun bir kısmını toplayacak dev güneş çiftlikleri inşa etmektir.
Büyük aynalar, güneş ışınlarını daha küçük kollektörlere yansıtacaktır. Bu enerji daha sonra mikrodalga veya lazer ışınları kullanılarak dünyaya iletilecektir.
Bu projenin fikir aşamasında olmasının nedenlerinden biri, muazzam maliyetidir. Bununla birlikte, jel teknolojilerinin gelişmesi ve kargoyu uzaya taşıma maliyetinin düşmesi nedeniyle çok uzun zaman önce gerçekleşmeyebilir.
Çöp yakıyoruz, enerji alıyoruz
Japonya'da halihazırda kullanılmakta olan bir başka yöntem de çöp yakma fırınlarının oluşturulmasıdır. Bugün İngiltere, İtalya, Danimarka, Almanya, Fransa, Hollanda ve Amerika Birleşik Devletleri'nde inşa ediliyorlar, ancak yalnızca Japonya'da bu işletmeler yalnızca amaçlarına yönelik değil aynı zamanda elektrik üretmek için de kullanılmaya başlandı. Yerel fabrikalar tüm atıkların 2 / 3'ünü yakarken, fabrikalar buhar türbinleriyle donatılmıştır. Buna göre çevreye ısı ve elektrik sağlarlar. Aynı zamanda maliyet açısından böyle bir teşebbüs kurmak CHP kurmaktan çok daha karlı.
Volkanların yoğunlaştığı yerlerde Dünya'nın ısısını kullanma olasılığı daha cazip görünüyor. Bu durumda, Dünya'yı çok derin delmek gerekli değildir, çünkü zaten 300-500 metre derinlikte sıcaklık, suyun kaynama noktasının en az iki katı olacaktır.
Hidrojen enerjisi gibi bir elektrik üretme yöntemi de var. En basit ve en hafif kimyasal element olan hidrojen, suyun olduğu yerde bulunduğu için ideal bir yakıt olarak kabul edilebilir. Hidrojen yakarsanız, oksijen ve hidrojene ayrışan su elde edebilirsiniz. Hidrojen alevinin kendisi zararsızdır, yani çevreye hiçbir zararı olmayacaktır. Bu elementin özelliği, yüksek bir kalori değerine sahip olmasıdır.
Gezegenin ısısını kullanan ülkeler
Jeo kaynakların kullanımında tartışmasız lider Amerika Birleşik Devletleri'dir - 2012'de bu ülkedeki enerji üretimi 16.792 milyon megawatt saate ulaştı. Aynı yıl Amerika Birleşik Devletleri'ndeki tüm jeotermal santrallerin toplam kapasitesi 3386 MW'a ulaştı.
Amerika Birleşik Devletleri'ndeki jeotermal enerji santralleri Kaliforniya, Nevada, Utah, Hawaii, Oregon, Idaho, New Mexico, Alaska ve Wyoming eyaletlerinde bulunmaktadır. En büyük fabrika grubuna "Geysers" adı verilir ve San Francisco yakınlarında yer alır.
ABD'nin yanı sıra Filipinler, Endonezya, İtalya, Yeni Zelanda, Meksika, İzlanda, Japonya, Kenya ve Türkiye de ilk on liderde (2013 itibariyle). Aynı zamanda İzlanda'da jeotermal enerji kaynakları ülkenin toplam talebinin% 30'unu, Filipinler'de -% 27 ve Amerika Birleşik Devletleri'nde -% 1'den azını sağlıyor.
Gelecekte ne var?
Elbette Dünya'nın manyetik alanının enerjisi veya nükleer santrallerde elde edilen enerji, insanlığın her yıl büyüyen tüm ihtiyaçlarını tam olarak karşılayamaz.Ancak uzmanlar, gezegenin yakıt kaynakları hala yeterli olduğu için endişelenmek için hiçbir neden olmadığını söylüyor. Dahası, çevre dostu ve yenilenebilir yeni kaynaklar giderek daha fazla kullanılmaktadır.
Çevre kirliliği sorunu devam ediyor ve felaketle büyüyor. Sırasıyla, zararlı emisyon miktarı ölçeğin dışına çıkıyor, soluduğumuz hava zararlı, suda tehlikeli kirlilikler var ve toprak yavaş yavaş tükeniyor. Bu nedenle, fosil yakıt talebini azaltmanın ve geleneksel olmayan enerji kaynaklarını daha aktif bir şekilde kullanmanın yollarını aramak için Dünya'nın bağırsaklarındaki enerji gibi bir olguyu zamanında incelemek çok önemlidir.
Jeotermal enerji nasıl elde edilir ve nerede kullanılır?
Jeotermal enerjiyi kullanmanın en doğal yolu, onu ısıtma için kullanmaktır. Böyle bir termik istasyonun çalışma prensibi ve teçhizatı pratik olarak değişmeden kalır, fark, su ısıtmak için kazanın yokluğunda veya düşük gücünde ve genellikle aktif safsızlıklar içeren termal suyun kimyasal arıtma ihtiyacında yatmaktadır. ısıtma boruları. Bu nedenle, ülkemizde Krasnodar Bölgesi'nde, yalnızca jeotermal kaynaklarla ısıtılan bütün bir köy (Mostovskoy) var.
Yeterince yüksek termal su sıcaklığında, termik santraller prensibine göre elektrik üretmek için kullanılabilir. En basit durumda, doğrudan termal kaynaktan üretilen buhar türbine beslenir. Termal suyun sıcaklığı, türbini döndüren buharın yoğun oluşumu için çok düşükse, ek olarak ısıtılır.
Termal suyun sıcaklığı yoğun buharlaşma için yetersizse, ikili ilke de uygulanabilir: sıcak termal su, freon gibi düşük kaynama noktasına sahip başka bir sıvıyı ısıtmak ve buharlaştırmak için kullanılır; bu, çalışma buharını oluşturur. türbini döndürür. Bu ilke, Rusya'da Kamçatka'daki jeotermal kompleksin bir parçası olan deneysel bir kurulumda somutlaştırılmıştır.
