Дэлхийн цөмийн дулаан. Газрын гүний дулааны эрчим хүч, түүнийг үйлдвэрлэх арга

ОХУ-ын хувьд дэлхийн дулааны энерги нь түүнийг олборлох, хэрэглэгчдэд хүргэх шинэ өндөр, байгаль орчинд ээлтэй технологи ашиглан хямд, хямд цахилгаан, дулаанаар хангах байнгын, найдвартай эх үүсвэр болж чадна. Энэ нь ялангуяа одоогийн байдлаар үнэн юм

Чулуужсан эрчим хүчний түүхий эдийн нөөц хязгаарлагдмал

Органик эрчим хүчний түүхий эдийн эрэлт хэрэгцээ нь үйлдвэржсэн болон хөгжиж буй орнууд(АНУ, Япон, нэгдсэн Европын улсууд, Хятад, Энэтхэг гэх мэт). Үүний зэрэгцээ эдгээр улс орнуудын өөрсдийн нүүрсустөрөгчийн нөөц нэг бол хангалтгүй эсвэл нөөцөлж, нэг улс, тухайлбал АНУ эрчим хүчний түүхий эдээ гадаадаас худалдаж авдаг, эсвэл бусад улс оронд орд олборлодог.

Эрчим хүчний нөөцөөрөө хамгийн баян орнуудын нэг болох ОХУ-д байгалийн баялгийг ашиглах боломжоор эрчим хүчний эдийн засгийн хэрэгцээ хангагдсан хэвээр байна. Гэсэн хэдий ч газрын хэвлийгээс чулуужсан нүүрсустөрөгчийн олборлолт маш хурдацтай явагдаж байна. Хэрэв 1940-1960-аад оны үед. Газрын тос олборлодог гол бүс нутаг нь Волга, Цис-Урал дахь "Хоёрдугаар Баку" байсан бөгөөд 1970-аад оноос өнөөг хүртэл ийм газар нутаг юм. Баруун Сибирь. Гэхдээ энд ч гэсэн чулуужсан нүүрсустөрөгчийн үйлдвэрлэл мэдэгдэхүйц буурч байна. Сеноманы "хуурай" хийн эрин үе өнгөрч байна. Байгалийн хийн үйлдвэрлэлийг өргөн хүрээнд хөгжүүлэх өмнөх үе шат дууслаа. Медвежье, Уренгойское, Ямбургское зэрэг аварга ордуудаас олборлох нь тус тус 84, 65, 50% байна. Газрын тосны нөөцийн хөгжилд таатай хувь хэмжээ ч цаг хугацааны явцад буурдаг.

Нүүрс устөрөгчийн түлшний идэвхтэй хэрэглээний улмаас газрын тос, байгалийн хийн эрэг дээрх нөөц мэдэгдэхүйц багассан. Одоо тэдний гол нөөц эх газрын тавиур дээр төвлөрч байна. Газрын тос, байгалийн хийн үйлдвэрлэлийн түүхий эдийн бааз нь ОХУ-д шаардлагатай хэмжээгээр газрын тос, байгалийн хийг олборлоход хангалттай хэвээр байгаа ч ойрын ирээдүйд уул уурхайн нарийн төвөгтэй талбайнуудыг хөгжүүлэх замаар улам бүр нэмэгдэх болно. геологийн нөхцөл. Үүний зэрэгцээ нүүрсустөрөгчийн үйлдвэрлэлийн өртөг нэмэгдэнэ.

Газрын хэвлийгээс олборлосон нөхөн сэргээгдэхгүй нөөцийн ихэнхийг цахилгаан станцын түлш болгон ашигладаг. Юуны өмнө энэ нь түлшний бүтцэд эзлэх хувь 64% байна.

ОХУ-д цахилгаан эрчим хүчний 70 хувийг дулааны цахилгаан станцууд үйлдвэрлэдэг. Тус улсын эрчим хүчний аж ахуйн нэгжүүд жил бүр 500 сая тонн с.е. шатдаг. тонныг цахилгаан, дулаан үйлдвэрлэх зорилгоор үйлдвэрлэдэг бол дулааны үйлдвэрлэлд цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэхээс 3-4 дахин их нүүрсустөрөгчийн түлш зарцуулдаг.

Эдгээр хэмжээний нүүрсустөрөгчийн түүхий эдийг шатаахаас олж авсан дулааны хэмжээ нь хэдэн зуун тонн цөмийн түлшний хэрэглээтэй тэнцэхүйц ялгаа нь асар их юм. Гэсэн хэдий ч цөмийн эрчим хүч нь байгаль орчны аюулгүй байдлыг хангах (Чернобылийн АЦС дахин давтагдахаас урьдчилан сэргийлэх), түүнийг болзошгүй террорист халдлагаас хамгаалах, түүнчлэн хуучирсан, ашигласан цөмийн эрчим хүчний нэгжүүдийг аюулгүй, өндөр өртөгтэй ашиглалтаас гаргахыг шаарддаг. Дэлхийд олборлох боломжтой ураны нөөц нь 3 сая 400 орчим мянган тонн бөгөөд өмнөх бүх хугацаанд (2007 он хүртэл) хоёр сая орчим тонныг олборлосон байна.

RES нь дэлхийн эрчим хүчний ирээдүй

Сүүлийн хэдэн арван жилд дэлхий дахинд сэргээгдэх эрчим хүчний өөр эх үүсвэрийг (RES) сонирхож байгаа нь нүүрсустөрөгчийн түлшний нөөц шавхагдаж байгаатай холбоотой төдийгүй асуудлыг шийдвэрлэх шаардлагатай байгаатай холбоотой юм. Байгаль орчны асуудлууд. Объектив хүчин зүйлүүд (чулуужсан түлш, ураны нөөц, түүнчлэн орчинуламжлалт галын болон цөмийн эрчим хүчийг ашиглахтай холбоотой) болон эрчим хүчний хөгжлийн чиг хандлага нь эрчим хүч үйлдвэрлэх шинэ арга, хэлбэрт шилжих зайлшгүй шаардлагатай байгааг харуулж байна. XXI зууны эхний хагаст аль хэдийн. уламжлалт бус эрчим хүчний эх үүсвэрт бүрэн буюу бараг бүрэн шилжих болно.

Энэ чиглэлд хэдий чинээ хурдан дэвшил гарна, төдий чинээ нийгэмд гай зовлон багасч, энэ чиглэлд шийдвэртэй алхмууд хийгдэх улс оронд төдий чинээ ашигтай байх болно.

Дэлхийн эдийн засаг эрчим хүчний уламжлалт болон шинэ эх үүсвэрийг оновчтой хослуулах аргад шилжих чиг хандлагыг хэдийнэ тогтоогоод байна. 2000 он гэхэд дэлхийн эрчим хүчний хэрэглээ 18 тэрбум гаруй тонн түлштэй тэнцэх хэмжээний эрчим хүчний хэрэглээ болжээ. тн, эрчим хүчний хэрэглээ 2025 он гэхэд 30-38 тэрбум тонн түлштэй тэнцэх хэмжээнд хүрч магадгүй. тонн, урьдчилсан мэдээллээр 2050 он гэхэд 60 тэрбум тонн түлштэй тэнцэх хэмжээний хэрэглээг хангах боломжтой. t) Хянаж буй хугацаанд дэлхийн эдийн засгийн хөгжлийн онцлог хандлага нь чулуужсан түлшний хэрэглээг системтэйгээр бууруулж, уламжлалт бус эрчим хүчний нөөцийн хэрэглээг зохих хэмжээгээр нэмэгдүүлэх явдал юм. Дэлхийн дулааны энерги нь тэдний дунд эхний байруудын нэгийг эзэлдэг.

Одоогийн байдлаар ОХУ-ын Эрчим хүчний яам нь уламжлалт бус эрчим хүчийг хөгжүүлэх хөтөлбөрийг баталсан бөгөөд үүнд дулааны насосны төхөөрөмж (HPU) ашиглах 30 том төсөл багтсан бөгөөд түүний үйл ажиллагааны зарчим нь хэрэглээний зарчимд суурилдаг. Дэлхийн бага потенциалтай дулааны энерги.

Дэлхийн дулааны болон дулааны насосны бага потенциалын энерги

Дэлхийн дулааны бага потенциалтай энергийн эх үүсвэр нь нарны цацраг, манай гаригийн халсан гэдэсний дулааны цацраг юм. Одоогийн байдлаар ийм эрчим хүчийг ашиглах нь сэргээгдэх эрчим хүчний эх үүсвэрт суурилсан эрчим хүчний хамгийн эрчимтэй хөгжиж буй салбаруудын нэг юм.

Дэлхийн дулааныг ашиглаж болно янз бүрийн төрөлхалаалт, халуун ус хангамж, агааржуулагч (хөргөх), түүнчлэн өвлийн улиралд халаалтын зам, мөсжилтөөс урьдчилан сэргийлэх, гадаа цэнгэлдэх хүрээлэнгийн талбайг халаах гэх мэт барилга байгууламж, агааржуулагчийг GHP - "геотермал дулаан" гэж нэрлэдэг. насос" (геотермаль дулааны насос). АНУ, Канадтай хамт дэлхийн бага дулааныг ашиглах гол бүс нутаг болох Төв ба Хойд Европын орнуудын цаг уурын онцлог нь үүнийг голчлон халаалтын зориулалтаар тодорхойлдог; дотор хүртэл агаар хөргөнө зуны улиралхарьцангуй ховор шаардлагатай. Тиймээс АНУ-аас ялгаатай нь дулааны насосууд ордог Европын орнуудголчлон халаалтын горимд ажилладаг. АНУ-д тэдгээрийг системд илүү их ашигладаг агаарын халаалт, агааржуулалттай хослуулсан бөгөөд энэ нь гаднах агаарыг халаах, хөргөх боломжийг олгодог. Европын орнуудад дулааны насосыг ихэвчлэн усан халаалтын системд ашигладаг. Ууршуулагч ба конденсаторын температурын зөрүү буурах тусам тэдгээрийн үр ашиг нэмэгддэг тул шалны халаалтын системийг харьцангуй бага температурт (35-40 ° C) хөргөх бодис эргэлддэг барилга байгууламжийг халаахад ашигладаг.

Дэлхийн дулааны бага потенциалтай энергийг ашиглах системийн төрлүүд

Ерөнхийдөө дэлхийн дулааны бага потенциалтай энергийг ашиглах хоёр төрлийн системийг ялгаж салгаж болно.

- нээлттэй системүүд: бага зэрэглэлийн дулааны эрчим хүчний эх үүсвэр болгон гүний усыг дулааны насос руу шууд нийлүүлдэг;

- хаалттай систем: дулаан солилцуур нь хөрсний массив дээр байрладаг; Газрын гадаргаас бага температуртай хөргөлтийн бодис тэдгээрийн дундуур эргэлдэж байх үед дулааны энергийг газраас "татаж", дулааны насосны ууршуулагч руу шилжүүлдэг (эсвэл газартай харьцуулахад илүү өндөр температуртай хөргөлтийн шингэнийг ашиглах үед хөргөнө). ).

Нээлттэй системийн сул тал нь худагт засвар үйлчилгээ хийх шаардлагатай байдаг. Үүнээс гадна ийм системийг ашиглах нь бүх газарт боломжгүй юм. Хөрс, гүний усанд тавигдах үндсэн шаардлага нь дараах байдалтай байна.

- усны нөөцийг нөхөх боломжийг олгодог хөрсний хангалттай ус нэвтрүүлэх чадвар;

- Хоолойн масштаб болон зэврэлтээс зайлсхийхийн тулд газрын доорхи усны сайн хими (жишээлбэл, төмрийн агууламж багатай).

Дэлхийн дулааны бага потенциалтай энергийг ашиглах хаалттай системүүд

Хаалттай систем нь хэвтээ ба босоо байна (Зураг 1).

Цагаан будаа. 1. Газрын гүний дулааны насос суурилуулах схем: a - хэвтээ

ба b - босоо газрын дулаан солилцуур.

Хэвтээ газрын дулаан солилцуур

Баруун болон Төв Европын орнуудад хэвтээ газрын дулаан солилцуур нь ихэвчлэн тусдаа хоолой нь харьцангуй нягт тавигдаж, бие биетэйгээ цуваа эсвэл зэрэгцээ холбогдсон байдаг (Зураг 2).

Цагаан будаа. 2. Хэвтээ газрын дулаан солилцуур нь: a - дараалсан ба

b - зэрэгцээ холболт.

Дулааныг зайлуулах талбайн талбайг хэмнэхийн тулд сайжруулсан төрлийн дулаан солилцогчийг, жишээлбэл, хэвтээ эсвэл босоо байрлалтай спираль хэлбэртэй дулаан солилцуур (Зураг 3) боловсруулсан. Энэ төрлийн дулаан солилцуур нь АНУ-д түгээмэл байдаг.

Нүүрс устөрөгчөөр баялаг манай улсын хувьд газрын гүний дулааны эрчим хүч нь өнөөгийн нөхцөлд газрын тос, байгалийн хийтэй өрсөлдөх чадваргүй нэгэн төрлийн чамин нөөц юм. Гэсэн хэдий ч эрчим хүчний энэ өөр хэлбэрийг бараг хаа сайгүй, нэлээд үр дүнтэй ашиглаж болно.

газрын гүний дулааны эрчим хүчнь дэлхийн дотоод дулаан юм. Энэ нь гүнд үйлдвэрлэгдэж, дэлхийн гадаргуу дээр гарч ирдэг янз бүрийн хэлбэрүүдмөн өөр өөр эрчимтэй.

Хөрсний дээд давхаргын температур нь гадаад (экзоген) хүчин зүйлээс хамаардаг - нарны гэрэл, агаарын температур. Зун, өдрийн улиралд хөрс тодорхой гүнд дулаарч, өвөл, шөнөдөө агаарын температурын өөрчлөлтийг дагаж, бага зэрэг удааширч, гүн нь нэмэгддэг. Агаарын температурын өдөр тутмын хэлбэлзлийн нөлөө нь хэдэн арван см-ийн гүнд дуусдаг. Улирлын хэлбэлзэл нь хөрсний гүн давхаргыг эзэлдэг - хэдэн арван метр хүртэл.

Тодорхой гүнд - хэдэн арван метрээс хэдэн зуун метр хүртэл хөрсний температур дэлхийн гадаргын ойролцоох жилийн дундаж агаарын температуртай тэнцүү хэвээр байна. Үүнийг нэлээд гүн агуй руу орох замаар шалгахад хялбар байдаг.

Хэзээ жилийн дундаж температурТухайн газар дахь агаар тэгээс доогуур байвал энэ нь мөнх цэвдэг (илүү нарийвчлалтай, мөнх цэвдэг) хэлбэрээр илэрдэг. Зүүн Сибирьт жилийн турш хөлдсөн хөрсний зузаан, өөрөөр хэлбэл зузаан нь зарим газарт 200-300 м хүрдэг.

Тодорхой гүнээс (газрын зураг дээрх цэг бүрт өөрийн гэсэн) нар болон агаар мандлын үйл ажиллагаа маш их суларч, эндоген (дотоод) хүчин зүйлүүд нэгдүгээрт орж, дэлхийн дотоод хэсэг дотроосоо халдаг тул температур буурч эхэлдэг. гүн гүнзгий өсөх.

Дэлхийн гүн давхаргад халах нь гол төлөв тэнд байрлах цацраг идэвхт элементүүдийн задралтай холбоотой байдаг ч дулааны бусад эх үүсвэрүүдийг, жишээлбэл, дэлхийн царцдас, мантийн гүн давхарга дахь физик-хими, тектоник процесс гэж нэрлэдэг. Гэхдээ ямар ч шалтгаанаас үл хамааран чулуулаг, түүнтэй холбоотой шингэн ба хийн бодисын температур гүн нэмэгдэх тусам нэмэгддэг. Уурхайчид ийм үзэгдэлтэй тулгардаг - гүний уурхайд үргэлж халуун байдаг. 1 км-ийн гүнд гучин градусын халуун хэвийн, гүнд нь түүнээс ч өндөр байдаг.

Дэлхийн гадаргад хүрэх дэлхийн дотоод дулааны урсгал бага байдаг - дунджаар түүний хүч нь 0.03-0.05 Вт / м 2 буюу жилд ойролцоогоор 350 Вт / м 2 байна. Нарны дулааны урсгал ба түүгээр халсан агаарын дэвсгэр дээр энэ нь үл үзэгдэх үнэ цэнэ юм: Нар хүн бүрт өгдөг. хавтгай дөрвөлжин метрдэлхийн гадаргуу жил бүр 4000 кВт.цаг буюу 10000 дахин их байдаг (мэдээжийн хэрэг, энэ нь туйлын болон экваторын өргөргийн хооронд асар их тархалттай, цаг уурын болон цаг агаарын бусад хүчин зүйлээс хамаарна).

Манай гаригийн ихэнх хэсэгт гүнээс гадаргуу руу чиглэсэн дулааны урсгалын ач холбогдол багатай нь чулуулгийн дулаан дамжуулалт бага, геологийн бүтцийн онцлогтой холбоотой юм. Гэхдээ үл хамаарах зүйлүүд байдаг - дулааны урсгал өндөр байдаг газрууд. Эдгээр нь юуны түрүүнд дэлхийн дотоод энерги нь гарах гарцыг олдог тектоник хагарлын бүс, газар хөдлөлтийн идэвхжил, галт уулын идэвхжил юм. Ийм бүсүүд нь литосферийн дулааны гажигаар тодорхойлогддог бөгөөд энд дэлхийн гадаргад хүрэх дулааны урсгал нь "ердийн" хэмжээнээс олон дахин, бүр илүү хүчтэй байж болно. Галт уулын дэлбэрэлт, халуун рашаан нь эдгээр бүсэд асар их хэмжээний дулааныг гадаргуу дээр гаргадаг.

Чухам эдгээр газрууд нь газрын гүний дулааны эрчим хүчийг хөгжүүлэхэд хамгийн таатай байдаг. ОХУ-ын нутаг дэвсгэр дээр эдгээр нь юуны түрүүнд Камчатка, Курилын арлууд, Кавказ юм.

Үүний зэрэгцээ газрын гүний дулааны эрчим хүчийг хөгжүүлэх нь бараг хаа сайгүй боломжтой, учир нь температурын гүн нэмэгдэх нь хаа сайгүй тохиолддог үзэгдэл бөгөөд тэндээс ашигт малтмалын түүхий эд гаргаж авдаг шиг гэдэснээс дулааныг "олборлох" даалгавар байдаг.

Дунджаар 100 м тутамд температур гүнд 2.5-3°С-аар нэмэгддэг.Өөр өөр гүнд орших хоёр цэгийн температурын зөрүүг тэдгээрийн хоорондох гүнийн зөрүүтэй харьцуулсан харьцааг газрын гүний дулааны градиент гэнэ.

Харилцан хамаарал нь газрын гүний дулааны алхам буюу температур 1 хэмээр өсөх гүний интервал юм.

Градиент өндөр, үүний дагуу алхам нь бага байх тусам дэлхийн гүн дэх дулаан гадаргуу руу ойртох тусам газрын гүний дулааныг хөгжүүлэхэд илүү ирээдүйтэй газар юм.

Өөр өөр бүс нутагт геологийн бүтэц, бусад бүс нутгийн болон орон нутгийн нөхцөл байдлаас шалтгаалан температурын өсөлтийн хурд нь гүнд эрс ялгаатай байж болно. Дэлхийн масштабаар газрын гүний дулааны градиент ба алхамуудын хэлбэлзэл 25 дахин хүрдэг. Жишээлбэл, Орегон мужид (АНУ) градиент 1 км тутамд 150 ° C, Өмнөд Африкт 1 км тутамд 6 ° C байна.

Асуулт бол 5, 10 км ба түүнээс дээш гүнд температур ямар байх вэ? Хэрэв энэ хандлага хэвээр байвал 10 км-ийн гүнд температур дунджаар 250-300 ° C байх ёстой. Энэ нь хэт гүний худагт хийсэн шууд ажиглалтаар бага багаар нотлогддог боловч зураг нь температурын шугаман өсөлтөөс хамаагүй илүү төвөгтэй байдаг.

Жишээлбэл, Балтийн талст бамбайд өрөмдсөн Кола супер гүний худагт температур 10°С/1 км хурдтайгаар 3 км-ийн гүнд өөрчлөгдөж, дараа нь газрын гүний градиент 2-2,5 дахин их болдог. 7 км-ийн гүнд 120 хэм, 10 км-т - 180 хэм, 12 км-т - 220 хэмийн температур аль хэдийн бүртгэгдсэн байна.

Өөр нэг жишээ бол Хойд Каспийн 500 м-ийн гүнд 42 хэм, 1.5 км - 70 хэм, 2 км - 80 хэм, 3 км - 108 хэм температур бүртгэгдсэн худаг юм.

Газрын гүний дулааны градиент 20-30 км-ийн гүнээс эхлэн буурдаг гэж үздэг: 100 км-ийн гүнд тооцоолсон температур 1300-1500 ° C, 400 км-ийн гүнд - 1600 ° C, дэлхийн цөм (6000 км-ээс дээш гүн) - 4000–5000 ° C.

10-12 км хүртэл гүнд температурыг өрөмдсөн худгуудаар хэмждэг; тэдгээр нь байхгүй тохиолдолд илүү гүнд байгаатай адил шууд бус тэмдгээр тодорхойлогддог. Ийм шууд бус шинж тэмдэг нь газар хөдлөлтийн долгионы дамжих шинж чанар эсвэл дэлбэрч буй лаавын температур байж болно.

Гэсэн хэдий ч газрын гүний дулааны эрчим хүчний зорилгоор 10 км-ээс дээш гүн дэх температурын талаархи мэдээлэл нь практик сонирхолгүй хэвээр байна.

Хэдэн километрийн гүнд маш их дулаан байдаг, гэхдээ яаж өсгөх вэ? Заримдаа байгаль өөрөө бидний хувьд энэ асуудлыг байгалийн хөргөлтийн тусламжтайгаар шийддэг - гадаргуу дээр гарч ирдэг эсвэл бидний хүрч болох гүнд байрладаг халсан дулааны ус. Зарим тохиолдолд гүн дэх усыг уурын төлөвт халаана.

"Дулааны ус" гэсэн ойлголтын хатуу тодорхойлолт байдаггүй. Дүрмээр бол эдгээр нь шингэн төлөвт эсвэл уурын хэлбэрээр газрын доорхи халуун ус, түүний дотор 20 хэмээс дээш температуртай, өөрөөр хэлбэл агаарын температураас өндөр температуртай дэлхийн гадаргуу дээр гарч ирдэг халуун усыг хэлнэ.

Газар доорх ус, уур, уур, усны хольцын дулаан нь гидротермаль энерги юм. Үүний дагуу түүний хэрэглээнд суурилсан энергийг гидротермаль гэж нэрлэдэг.

Нөхцөл байдал хуурай чулуулгаас шууд дулаан үйлдвэрлэхэд илүү төвөгтэй байдаг - газрын тосны дулааны энерги, ялангуяа хангалттай өндөр температур нь дүрмээр бол хэдэн километрийн гүнээс эхэлдэг.

ОХУ-ын нутаг дэвсгэр дээр газрын тосны дулааны эрчим хүчний нөөц нь усан дулааны эрчим хүчнээс зуу дахин их байдаг - 3500, 35 их наяд тонн стандарт түлш. Энэ бол үнэхээр байгалийн юм - дэлхийн гүний дулаан хаа сайгүй байдаг бөгөөд дулааны ус нь орон нутагт байдаг. Гэсэн хэдий ч техникийн илт хүндрэлээс болж дулааны усны ихэнх хэсгийг дулаан, цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэхэд ашиглаж байна.

20-30-аас 100 хэм хүртэлх усны температур нь халаалт, 150 хэм ба түүнээс дээш температурт, мөн газрын гүний дулааны цахилгаан станцад цахилгаан үйлдвэрлэхэд тохиромжтой.

Ерөнхийдөө ОХУ-ын нутаг дэвсгэр дээрх газрын гүний дулааны нөөц нь тонн стандарт түлш эсвэл бусад эрчим хүчний хэмжилтийн нэгжийн хувьд чулуужсан түлшний нөөцөөс 10 дахин их байдаг.

Онолын хувьд зөвхөн газрын гүний дулааны эрчим хүч л улсын эрчим хүчний хэрэгцээг бүрэн хангах боломжтой. Практик дээр Энэ мөчтүүний ихэнх нутаг дэвсгэрт энэ нь техникийн болон эдийн засгийн шалтгааны улмаас боломжгүй юм.

Дэлхий дээр газрын гүний дулааны эрчим хүчийг ашиглах нь ихэвчлэн Исландтай холбоотой байдаг - Атлантын дундах нурууны хойд төгсгөлд, хэт идэвхтэй тектоник болон галт уулын бүсэд байрладаг улс. Эйяфятлаёкудл галт уулын хүчтэй дэлбэрэлтийг хүн бүр санаж байгаа байх. Эйяфжаллажокулл) 2010 онд.

Энэхүү геологийн өвөрмөц байдлын ачаар Исланд нь газрын гүний дулааны эрчим хүчний асар их нөөцтэй, тэр дундаа дэлхийн гадаргуу дээр гарч ирдэг халуун рашаан, тэр ч байтугай гейзер хэлбэрээр урсдаг.

Исландад одоо хэрэглэж буй нийт эрчим хүчний 60 гаруй хувийг дэлхийгээс авдаг. Тэр дундаа газрын гүний дулааны эх үүсвэрээс дулааны 90%, цахилгаан эрчим хүчний 30%-ийг хангаж байна. Тус улсын цахилгаан эрчим хүчний үлдсэн хэсгийг усан цахилгаан станцууд, өөрөөр хэлбэл сэргээгдэх эрчим хүчний эх үүсвэрээр үйлдвэрлэдэг бөгөөд үүний ачаар Исланд нь дэлхийн байгаль орчны стандарт мэт харагдаж байна.

20-р зуунд газрын гүний дулааны энергийг " номхруулсан" нь Исландад эдийн засгийн хувьд ихээхэн тус дөхөм болсон. Өнгөрсөн зууны дунд үе хүртэл маш ядуу орон байсан бол өдгөө нэг хүнд ногдох газрын гүний дулааны эрчим хүчний суурилагдсан хүчин чадал, үйлдвэрлэлээрээ дэлхийд нэгдүгээрт, газрын гүний дулааны эрчим хүчний үнэмлэхүй суурилагдсан хүчин чадлаараа эхний аравт багтаж байна. ургамал. Гэсэн хэдий ч түүний хүн ам ердөө 300 мянган хүн байдаг бөгөөд энэ нь байгаль орчинд ээлтэй эрчим хүчний эх үүсвэрт шилжих ажлыг хялбаршуулдаг: түүний хэрэгцээ ерөнхийдөө бага байдаг.

Исландаас гадна шинэ Зеланд, Зүүн Өмнөд Азийн арлын мужууд (Филиппин, Индонези), Төв Америк, Зүүн Африкийн орнуудад цахилгаан эрчим хүчний үйлдвэрлэлийн нийт тэнцэлд газрын гүний дулааны эрчим хүчний өндөр хувийг эзэлдэг. газар хөдлөлт, галт уулын өндөр идэвхжилээр. Эдгээр орнуудын хувьд өнөөгийн хөгжлийн түвшин, хэрэгцээ шаардлагад газрын гүний дулааны эрчим хүч нь нийгэм, эдийн засгийн хөгжилд ихээхэн хувь нэмэр оруулж байна.

Газрын гүний дулааны эрчим хүчийг ашиглах нь маш урт түүхтэй. Хамгийн анхны мэдэгдэж буй жишээнүүдийн нэг бол Тосканы мужийн Итали, одоогийн Лардерелло гэж нэрлэгддэг газар бөгөөд 19-р зууны эхэн үед байгалийн гаралтай эсвэл гүехэн худгаас гаргаж авсан орон нутгийн халуун дулааны усыг эрчим хүч болгон ашиглаж байжээ. зорилго.

Бороор баялаг гүний эх үүсвэрийн усыг энд борын хүчил гаргаж авахад ашигласан. Эхэндээ энэ хүчлийг төмрийн уурын зууханд ууршуулах замаар гаргаж авсан бөгөөд энгийн түлээг ойролцоох ой модноос түлш болгон авдаг байсан бол 1827 онд Франческо Лардерел усны халуунд ажилладаг системийг бүтээжээ. Үүний зэрэгцээ байгалийн усны уурын энергийг өрөмдлөгийн машин ажиллуулах, 20-р зууны эхэн үеэс орон нутгийн байшин, хүлэмжийг халаахад ашиглаж эхэлсэн. Яг тэр газар, 1904 онд Лардерелло хотод дулааны усны уур нь цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх эрчим хүчний эх үүсвэр болсон.

19-р зууны сүүлч, 20-р зууны эхэн үеийн Италийн жишээг бусад улс орнууд дагаж мөрдсөн. Жишээлбэл, 1892 онд дулааны усыг анх АНУ-д (Бойсе, Айдахо), 1919 онд Японд, 1928 онд Исландад орон нутгийн халаалтанд ашиглаж байжээ.

АНУ-д анхны усан дулааны цахилгаан станц Калифорнид 1930-аад оны эхээр, Шинэ Зеландад - 1958 онд, Мексикт - 1959 онд, Орост (дэлхийн анхны хоёртын GeoPP) - 1965 онд гарч ирэв.

Шинэ эх сурвалж дээр хуучин зарчим

Цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэхэд усны эх үүсвэрийн температур халаалтаас өндөр буюу 150 хэмээс дээш байх шаардлагатай. Газрын гүний дулааны цахилгаан станцын (GeoES) ажиллах зарчим нь ердийн дулааны цахилгаан станцын (ДЦС) ажиллах зарчимтай төстэй. Уг нь газрын гүний дулааны цахилгаан станц нь дулааны цахилгаан станцын нэг төрөл юм.

Дулааны цахилгаан станцуудад нүүрс, хий эсвэл түлшний тос нь эрчим хүчний үндсэн эх үүсвэр болж, усны уур нь ажлын шингэн болж үйлчилдэг. Шатах түлш нь усыг уурын төлөвт халааж, уурын турбиныг эргүүлж, цахилгаан үүсгэдэг.

GeoPP-ийн ялгаа нь энд байгаа эрчим хүчний анхдагч эх үүсвэр нь дэлхийн дотоод дулаан бөгөөд ажлын шингэн нь үйлдвэрлэлийн цооногоос шууд "бэлэн" хэлбэрээр цахилгаан үүсгүүрийн турбины ир рүү уур хэлбэрээр орж ирдэг.

GeoPP-ийн үйл ажиллагааны гурван үндсэн схем байдаг: шууд, хуурай (геотермал) уур ашиглан; шууд бус, усан термаль усанд суурилсан, холимог буюу хоёртын .

Нэг буюу өөр схемийг ашиглах нь нэгтгэх төлөв, эрчим хүчний тээвэрлэгчийн температураас хамаарна.

Хамгийн энгийн бөгөөд тиймээс хамгийн анхны эзэмшсэн схем нь шууд худгаас гарч буй уурыг турбиноор шууд дамжуулдаг схем юм. 1904 онд Лардерелло дахь дэлхийн анхны GeoPP нь хуурай уураар ажилладаг.

Ашиглалтын шууд бус схем бүхий GeoPP нь бидний цаг үед хамгийн түгээмэл байдаг. Тэд гүний халуун усыг ашигладаг бөгөөд өндөр даралтын дор ууршуулагч руу шахаж, нэг хэсэг нь ууршиж, үүссэн уур нь турбиныг эргүүлдэг. Зарим тохиолдолд түрэмгий нэгдлээс газрын гүний дулаан, уурыг цэвэршүүлэхийн тулд нэмэлт төхөөрөмж, хэлхээ шаардлагатай байдаг.

Яндангийн уур нь тарилгын цооног руу ордог эсвэл орон зайг халаахад ашигладаг - энэ тохиолдолд зарчим нь ДЦС-ын үйл ажиллагааны үеийнхтэй адил юм.

Хоёртын GeoPP-д халуун дулааны ус нь бага буцалгах цэг бүхий ажлын шингэний үүрэг гүйцэтгэдэг өөр шингэнтэй харилцан үйлчилдэг. Хоёр шингэнийг дулаан солилцуураар дамжуулж, дулааны ус нь ажлын шингэнийг ууршуулж, уур нь турбиныг эргүүлдэг.

Хоёртын GeoPP-ийн ажиллах зарчим. Халуун дулааны ус нь ажлын шингэний үүрэг гүйцэтгэдэг өөр шингэнтэй харилцан үйлчилдэг бөгөөд бага буцалгах цэгтэй байдаг. Хоёр шингэн хоёулаа дулаан солилцуураар дамждаг бөгөөд дулааны ус нь ажлын шингэнийг ууршуулж, уур нь эргээд турбиныг эргүүлдэг.

Энэ систем нь хаалттай бөгөөд энэ нь агаар мандалд ялгарах утааны асуудлыг шийддэг. Нэмж дурдахад харьцангуй бага буцалгах температуртай ажлын шингэн нь маш халуун биш дулааны усыг эрчим хүчний үндсэн эх үүсвэр болгон ашиглах боломжийг олгодог.

Бүх гурван схем нь усан дулааны эх үүсвэрийг ашигладаг боловч нефтийн дулааны эрчим хүчийг цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэхэд ашиглаж болно.

Энэ тохиолдолд хэлхээний диаграм нь бас маш энгийн. Тарилгын болон үйлдвэрлэл гэсэн хоорондоо холбогдсон хоёр худаг өрөмдөх шаардлагатай. Ус шахах худаг руу шахагдана. Гүнд халааж, дараа нь халсан ус эсвэл хүчтэй халалтын үр дүнд үүссэн уурыг үйлдвэрлэлийн цооногоор дамжуулан гадаргуу руу нийлүүлдэг. Цаашилбал, энэ бүхэн нефтийн дулааны энергийг халаахад эсвэл цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэхэд хэрхэн ашиглахаас хамаарна. Хаалттай цикл нь яндангийн уур, усыг шахах худаг руу буцааж шахах эсвэл өөр аргаар зайлуулах боломжтой.

Нефть дулааны системийн схем. Энэхүү систем нь дэлхийн гадаргуу ба түүний дотоод хэсгүүдийн хоорондох температурын градиентийг ашиглахад суурилдаг. Гадаргуугийн усыг шахах худаг руу шахаж, гүнд халааж, дараа нь халсан ус буюу халаалтын үр дүнд үүссэн уурыг үйлдвэрлэлийн цооногоор дамжуулан гадаргуу руу нийлүүлдэг.

Ийм системийн сул тал нь тодорхой юм: ажлын шингэний хангалттай өндөр температурыг олж авахын тулд маш их гүнд худаг өрөмдөх шаардлагатай. Энэ нь ноцтой зардал бөгөөд шингэн дээшлэх үед их хэмжээний дулаан алдах эрсдэл юм. Тиймээс нефтийн дулааны систем нь гидротермаль системээс бага түгээмэл хэвээр байгаа ч нефтийн дулааны энергийн чадавхи хэд дахин өндөр байдаг.

Одоогийн байдлаар нефтийн дулааны эргэлтийн систем (PCS) гэж нэрлэгддэг тэргүүлэгч нь Австрали юм. Нэмж дурдахад газрын гүний дулааны эрчим хүчний энэ чиглэл АНУ, Швейцарь, Их Британи, Японд идэвхтэй хөгжиж байна.

Лорд Келвиний бэлэг

1852 онд физикч Уильям Томпсон (Лорд Келвин) дулааны насосыг зохион бүтээсэн нь хөрсний дээд давхаргын бага дулааныг ашиглах бодит боломжийг хүн төрөлхтөнд олгосон юм. Дулааны насосны систем буюу Томпсоны хэлснээр дулааны үржүүлэгч нь дулааныг орчноос хөргөгч рүү шилжүүлэх физик процесс дээр суурилдаг. Үнэн хэрэгтээ энэ нь нефтийн дулааны системтэй ижил зарчмыг ашигладаг. Энэ ялгаа нь дулааны эх үүсвэрт байгаа бөгөөд үүнтэй холбогдуулан нэр томъёоны асуулт гарч ирж магадгүй юм: дулааны насосыг хэр хэмжээгээр газрын гүний дулааны систем гэж үзэж болох вэ? Үнэн хэрэгтээ дээд давхаргад хэдэн арван, хэдэн зуун метрийн гүнд агуулагдах чулуулаг, шингэн нь дэлхийн гүн халуунд биш, харин наранд халдаг. Тиймээс, энэ тохиолдолд нар бол дулааны анхдагч эх үүсвэр боловч газрын гүний дулааны системтэй адил дэлхийгээс авдаг.

Дулааны насосны ажиллагаа нь агаар мандалтай харьцуулахад хөрсний халаалт, хөргөлтийн саатал дээр суурилдаг бөгөөд үүний үр дүнд гадаргуу ба гүн давхаргын хооронд температурын градиент үүсдэг бөгөөд энэ нь өвлийн улиралд ч гэсэн дулаанаа хадгалдаг. усан санд юу болдог. Дулааны насосны гол зорилго нь орон зайн халаалт юм. Үнэн хэрэгтээ энэ нь "урвуу хөргөгч" юм. Дулааны насос болон хөргөгч хоёулаа гурван бүрэлдэхүүн хэсэгтэй харилцан үйлчилдэг: дотоод орчин (эхний тохиолдолд - халаалттай өрөө, хоёрдугаарт - хөргөгчний камер), гадаад орчин - эрчим хүчний эх үүсвэр ба хөргөгч (хөргөгч) мөн дулаан дамжуулах эсвэл хүйтэнд хүргэдэг хөргөлтийн бодис юм.

Буцлах температур багатай бодис нь хөргөлтийн үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд энэ нь харьцангуй бага температуртай эх үүсвэрээс дулааныг авах боломжийг олгодог.

Хөргөгчинд шингэн хөргөгч нь тохируулагч (даралт зохицуулагч) -аар дамжуулан ууршуулагч руу ордог бөгөөд даралтын огцом бууралтаас болж шингэн нь ууршдаг. Ууршилт нь дулааныг гаднаас шингээх шаардлагатай эндотермик процесс юм. Үүний үр дүнд ууршуулагчийн дотоод хананаас дулааныг авдаг бөгөөд энэ нь хөргөгчийн камерт хөргөлтийн нөлөө үзүүлдэг. Ууршуулагчаас цааш хөргөгчийг компрессор руу соруулж, шингэний нэгтгэх төлөв рүү буцдаг. Энэ нь урвуу үйл явц бөгөөд олборлосон дулааныг гадагшлуулахад хүргэдэг гадаад орчин. Дүрмээр бол энэ нь өрөөнд хаягдаж, хөргөгчийн арын хана нь харьцангуй дулаан байдаг.

Дулааны насос нь бараг ижил аргаар ажилладаг бөгөөд ялгаа нь дулааныг гадаад орчноос авч, ууршуулагч - өрөөний халаалтын системээр дамжуулан дотоод орчинд ордог.

Бодит дулааны насосны хувьд ус халааж, газар эсвэл усан санд байрлуулсан гадаад хэлхээгээр дамжин ууршуулагч руу ордог.

Ууршуулагчид дулааныг буцалгах температур багатай хөргөгчөөр дүүргэсэн дотоод хэлхээнд шилжүүлдэг бөгөөд энэ нь ууршуулагчаар дамжин шингэн төлөвөөс хийн төлөвт шилжиж, дулааныг авдаг.

Цаашилбал, хийн хөргөлтийн бодис нь компрессор руу орж, өндөр даралт, температурт шахагдаж, конденсатор руу ордог бөгөөд халаалтын системээс халуун хий ба дулааны тээвэрлэгчийн хооронд дулаан солилцоо явагддаг.

Компрессор ажиллахын тулд цахилгаан эрчим хүч шаардагдах боловч хувиргах харьцаа (хэрэглэсэн болон үйлдвэрлэсэн эрчим хүчний харьцаа) орчин үеийн системүүдүр дүнтэй байх хангалттай өндөр.

Одоогийн байдлаар дулааны насосыг ихэвчлэн эдийн засгийн өндөр хөгжилтэй орнуудад орон зайн халаалтанд өргөн ашигладаг.

Эко-зөв эрчим хүч

Газрын гүний дулааны эрчим хүчийг байгаль орчинд ээлтэй гэж үздэг бөгөөд энэ нь ерөнхийдөө үнэн юм. Юуны өмнө энэ нь сэргээгдэх, бараг шавхагдашгүй нөөцийг ашигладаг. Газрын гүний дулааны эрчим хүч нь том усан цахилгаан станц, салхин цахилгаан станцаас ялгаатай нь том талбай шаарддаггүй бөгөөд нүүрсустөрөгчийн эрчим хүчнээс ялгаатай нь агаар мандлыг бохирдуулдаггүй. Дунджаар GeoPP нь үйлдвэрлэсэн 1 ГВт цахилгаан эрчим хүчний хувьд 400 м 2 талбайг эзэлдэг. Жишээлбэл, нүүрсээр ажилладаг дулааны цахилгаан станцын хувьд ижил үзүүлэлт 3600 м 2 байна. GeoPP-ийн байгаль орчны ашиг тус нь бага хэмжээний ус зарцуулдаг - 20 литр цэвэр ус 1 кВт тутамд, харин дулааны цахилгаан станц, атомын цахилгаан станцад 1000 орчим литр шаардлагатай. Эдгээр нь "дундаж" GeoPP-ийн байгаль орчны үзүүлэлтүүд гэдгийг анхаарна уу.

Гэхдээ сөрөг сөрөг нөлөөодоо ч байгаа. Тэдгээрийн дотроос дуу чимээ, агаар мандлын дулааны бохирдол, ус, хөрсний химийн бохирдол, хатуу хог хаягдал үүсэх зэрэг нь ихэвчлэн ялгагдана.

Байгаль орчны химийн бохирдлын гол эх үүсвэр нь дулааны ус (өндөр температур, эрдэсжилттэй) бөгөөд энэ нь ихэвчлэн их хэмжээний хорт нэгдлүүдийг агуулдаг тул бохир ус, аюултай бодисыг зайлуулах асуудал тулгардаг.

Газрын гүний дулааны энергийн сөрөг нөлөөг худаг өрөмдөхөөс эхлээд хэд хэдэн үе шаттайгаар ажиглаж болно. Энд ямар ч худаг өрөмдөхтэй адил аюул гарч ирдэг: хөрс, ургамлын бүрхэвчийг устгах, хөрс, гүний усны бохирдол.

GeoPP ашиглалтын үе шатанд хүрээлэн буй орчны бохирдлын асуудал байсаар байна. Дулааны шингэн - ус ба уур - ихэвчлэн нүүрстөрөгчийн давхар исэл (CO 2), хүхэрлэг (H 2 S), аммиак (NH 3), метан (CH 4), энгийн давс (NaCl), бор (B), хүнцэл (As) агуулдаг. ), мөнгөн ус (Hg). Байгальд цацагдахаараа бохирдлын эх үүсвэр болдог. Үүнээс гадна химийн түрэмгий орчин нь GeoTPP-ийн бүтцэд зэврэлт үүсгэдэг.

Үүний зэрэгцээ, ГеоПЦ-ын бохирдуулагч бодисын ялгарал ДЦС-ынхаас дунджаар бага байна. Тухайлбал, үйлдвэрлэсэн нэг киловатт/цаг цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэхэд нүүрсхүчлийн хийн ялгаралт ГеоЦС-д 380 гр хүртэл, нүүрсээр ажилладаг дулааны цахилгаан станцад 1042 гр, мазут 906 гр, хийн түлшээр ажилладаг дулааны цахилгаан станцад 453 гр хүртэл байна.

Асуулт гарч ирнэ: бохир устай юу хийх вэ? Давс багатай тул хөргөсний дараа гадаргын ус руу цутгаж болно. Нөгөө арга нь шахах цооногоор дамжуулан уст давхарга руу буцаан шахах явдал бөгөөд энэ нь одоогийн байдлаар илүүд үздэг бөгөөд давамгайлж байна.

Усны давхаргаас дулааны усыг олборлох (түүнчлэн энгийн усыг шахах) нь суулт, хөрсний хөдөлгөөн, геологийн давхаргын бусад хэв гажилт, бичил газар хөдлөлтийг үүсгэдэг. Ийм үзэгдлийн магадлал ихэвчлэн бага байдаг, гэхдээ бие даасан тохиолдол бүртгэгдсэн байдаг (жишээлбэл, Германы Штауфен им Брейсгау дахь GeoPP).

ГеоПС-ийн ихэнх нь хүн амын нягтаршил багатай газар нутаг болон хөгжингүй орнуудтай харьцуулахад байгаль орчны шаардлага багатай гуравдагч дэлхийн орнуудад байрладаг гэдгийг онцлон тэмдэглэх нь зүйтэй. Үүнээс гадна одоогийн байдлаар ГеоПС-ийн тоо, тэдгээрийн хүчин чадал харьцангуй бага байна. Газрын гүний дулааны эрчим хүчийг хөгжүүлснээр байгаль орчны эрсдэл нэмэгдэж, үржих боломжтой.

Дэлхийн энерги хэр их вэ?

Газрын гүний дулааны системийг барих хөрөнгө оруулалтын зардал нь маш өргөн хүрээнд өөр өөр байдаг - 1 кВт суурилагдсан хүчин чадалд 200-5000 доллар, өөрөөр хэлбэл хамгийн хямд сонголтууд нь дулааны цахилгаан станц барих зардалтай харьцуулж болно. Эдгээр нь юуны түрүүнд дулааны ус үүсэх нөхцөл, тэдгээрийн бүтэц, системийн загвараас хамаарна. Их гүнд өрөмдөж, хоёр худагтай битүү системийг бий болгох, ус цэвэршүүлэх хэрэгцээ нь зардлыг хэд дахин нэмэгдүүлж чадна.

Жишээлбэл, нефтийн дулааны эргэлтийн системийг (PTS) бий болгоход оруулсан хөрөнгө оруулалт нь 1 кВт суурилагдсан хүчин чадал тутамд 1.6-4 мянган доллараар тооцогдож байгаа бөгөөд энэ нь атомын цахилгаан станц барих зардлаас давсан бөгөөд салхи, цахилгаан станц барих зардалтай харьцуулах боломжтой юм. нарны цахилгаан станцууд.

GeoTPP-ийн эдийн засгийн илт давуу тал бол үнэ төлбөргүй эрчим хүч тээвэрлэгч юм. Харьцуулбал, ажиллаж байгаа дулааны цахилгаан станц эсвэл атомын цахилгаан станцын зардлын бүтцэд одоогийн эрчим хүчний үнээс хамааран түлш 50-80% ба түүнээс дээш хувийг эзэлдэг. Тиймээс газрын гүний дулааны системийн бас нэг давуу тал нь эрчим хүчний үнийн гадаад коньюнктураас хамаардаггүй тул ашиглалтын зардал нь илүү тогтвортой бөгөөд урьдчилан таамаглах боломжтой байдаг. Ерөнхийдөө ГеоЦЦС-ын ашиглалтын зардлыг 1 кВт.ц хүчин чадал тутамд 2-10 цент (60 копейк-3 рубль) гэж тооцдог.

Эрчим хүчний тээвэрлэгчийн дараа орох зардлын хоёр дахь том (мөн маш чухал) зүйл бол дүрмээр бол станцын ажилчдын цалин бөгөөд энэ нь улс орон, бүс нутгаас хамаарч эрс ялгаатай байж болно.

Дунджаар 1 кВт.ц газрын гүний дулааны эрчим хүчний өртөг нь дулааны цахилгаан станцынхтай (Оросын нөхцөлд ойролцоогоор 1 рубль / 1 кВт цаг) харьцуулж болох бөгөөд усан цахилгаан станцын цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх зардлаас (5-10 копейк) арав дахин өндөр байна. / 1 кВт цаг).

Өндөр өртөгтэй байгаагийн нэг шалтгаан нь дулааны болон гидравлик цахилгаан станцуудаас ялгаатай нь ГеоДЦС нь харьцангуй бага хүчин чадалтай байдаг. Үүнээс гадна ижил бүс нутаг, ижил төстэй нөхцөлд байрлах системийг харьцуулах шаардлагатай. Жишээлбэл, Камчаткад мэргэжилтнүүдийн үзэж байгаагаар газрын гүний дулааны 1 кВт цаг нь орон нутгийн дулааны цахилгаан станцаас үйлдвэрлэсэн цахилгаанаас 2-3 дахин хямд байдаг.

Газрын гүний дулааны системийн эдийн засгийн үр ашгийн үзүүлэлтүүд нь жишээлбэл, бохир усыг зайлуулах шаардлагатай эсэх, үүнийг ямар аргаар хийх, нөөцийг хослуулан ашиглах боломжтой эсэхээс хамаарна. Тиймээс дулааны уснаас гаргаж авсан химийн элемент, нэгдлүүд нэмэлт орлого олох боломжтой. Лардереллогийн жишээг эргэн санацгаая: тэнд анхдагч нь химийн үйлдвэрлэл байсан бөгөөд газрын гүний дулааны эрчим хүчийг ашиглах нь анхандаа туслах шинж чанартай байв.

Газрын гүний дулааны эрчим хүчний Форвард

Газрын гүний дулааны эрчим хүч нь салхи, нарны эрчим хүчнээс арай өөрөөр хөгжиж байна. Одоогийн байдлаар энэ нь нөөцийн шинж чанараас ихээхэн хамаардаг бөгөөд бүс нутгуудаас хамааран эрс ялгаатай бөгөөд хамгийн их концентраци нь тектоник хагарал, галт уулын бүстэй холбоотой газрын гүний дулааны аномалийн нарийхан бүсүүдтэй холбоотой байдаг.

Нэмж дурдахад газрын гүний дулааны эрчим хүч нь салхитай харьцуулахад технологийн хувьд бага хүчин чадалтай, нарны эрчим хүчнээс ч илүү: газрын гүний дулааны станцуудын систем нь маш энгийн.

Дэлхийн цахилгаан эрчим хүчний үйлдвэрлэлийн ерөнхий бүтцэд газрын гүний дулааны бүрэлдэхүүн хэсэг нь 1% -иас бага хувийг эзэлдэг боловч зарим бүс нутаг, улс орнуудад түүний эзлэх хувь 25-30% хүрдэг. Геологийн нөхцөлтэй уялдаа холбоотой байдаг тул газрын гүний дулааны эрчим хүчний чадавхийн нэлээд хэсэг нь Зүүн Өмнөд Ази, Төв Америк, Зүүн Африкийн арлууд зэрэг салбарын хамгийн том хөгжлийн гурван кластер байдаг гуравдагч дэлхийн орнуудад төвлөрдөг. Эхний хоёр бүс нь Номхон далайн "Дэлхийн галын бүс", гурав дахь нь Зүүн Африкийн хагаралтай холбоотой. Хамгийн их магадлалтайгаар эдгээр бүс нутагт газрын гүний дулааны эрчим хүч хөгжсөөр байх болно. Илүү алс холын хэтийн төлөв бол хэдэн километрийн гүнд байрлах дэлхийн давхаргын дулааныг ашиглан нефтийн дулааны эрчим хүчийг хөгжүүлэх явдал юм. Энэ нь бараг хаа сайгүй байдаг нөөц боловч олборлоход өндөр зардал шаардагддаг тул нефтийн дулааны эрчим хүч нь эдийн засаг, технологийн хувьд хамгийн хүчирхэг орнуудад голлон хөгжиж байна.

Ер нь газрын гүний дулааны нөөц хаа сайгүй олширч, байгаль орчны аюулгүй байдлын хүлээн зөвшөөрөгдөх түвшнийг харгалзан үзэхэд газрын гүний дулааны эрчим хүчийг хөгжүүлэх хэтийн төлөв сайтай гэж үзэх үндэслэл бий. Ялангуяа уламжлалт эрчим хүчний тээвэрлэгчдийн хомсдол, тэдний үнэ өсөх аюул заналхийлж байна.

Камчаткаас Кавказ хүртэл

Орос улсад газрын гүний дулааны эрчим хүчний хөгжил нэлээд урт түүхтэй бөгөөд асар том улсын эрчим хүчний нийт тэнцэлд газрын гүний дулааны эрчим хүчний эзлэх хувь маш бага хэвээр байгаа хэдий ч бид хэд хэдэн байр сууринд дэлхийд тэргүүлдэг.

ОХУ-д газрын гүний дулааны эрчим хүчийг хөгжүүлэх анхдагчид, төвүүд нь Камчатка ба Хойд Кавказ гэсэн хоёр бүс нутаг байсан бөгөөд хэрэв эхний тохиолдолд бид цахилгаан эрчим хүчний үйлдвэрлэлийн тухай ярьж байгаа бол хоёрдугаарт - дулааны энергийг ашиглах тухай ярьж байна. дулааны ус.

Хойд Кавказад - Краснодар хязгаар, Чечень, Дагестан зэрэг нутагт дулааны усны дулааныг эрчим хүчний зориулалтаар ашиглаж байсан. Эх орны дайн. 1980-1990-ээд онд тус бүс нутагт газрын гүний дулааны эрчим хүчний хөгжил тодорхой шалтгааны улмаас зогсонги байдалд орсон бөгөөд зогсонги байдлаас хараахан гарч амжаагүй байна. Гэсэн хэдий ч Хойд Кавказын газрын гүний дулааны усан хангамж нь 500 мянга орчим хүнийг дулаанаар хангадаг бөгөөд жишээлбэл, 60 мянган хүн амтай Краснодар хязгаарын Лабинск хотыг газрын гүний дулаанаар бүрэн халаадаг.

Камчаткад газрын гүний дулааны эрчим хүчний түүх нь юуны түрүүнд GeoPP-ийн бүтээн байгуулалттай холбоотой юм. Тэдний эхнийх нь одоог хүртэл ажиллаж байгаа Паужетская, Паратунская станцууд нь 1965-1967 онд баригдсан бол 600 кВт-ын хүчин чадалтай Паратунская ГеоПС нь хоёртын эргэлттэй дэлхийн анхны станц болжээ. Энэ нь 1965 онд 70 хэмийн температуртай уснаас цахилгаан гаргаж авах зохиогчийн эрхийн гэрчилгээ авсан Оросын ШУА-ийн Сибирийн салбарын Дулааны физикийн хүрээлэнгийн Зөвлөлтийн эрдэмтэд С.С.Кутателадзе, А.М.Розенфельд нарын хөгжүүлэлт юм. Энэ технологи нь дараа нь дэлхийн 400 гаруй хоёртын GeoPP-ийн прототип болсон.

1966 онд ашиглалтад орсон Паужецкая ГеоПС-ын хүчин чадал нь эхэндээ 5 МВт байсан бөгөөд дараа нь 12 МВт хүртэл нэмэгджээ. Одоогоор станцад хоёртын блок баригдаж байгаа бөгөөд энэ нь хүчин чадлыг дахин 2.5 МВт-аар нэмэгдүүлэх юм.

ЗСБНХУ, ОХУ-ын газрын гүний дулааны эрчим хүчний хөгжилд уламжлалт эрчим хүчний эх үүсвэр болох газрын тос, байгалийн хий, нүүрс байгаа нь саад болж байсан ч хэзээ ч зогссонгүй. Одоогийн байдлаар хамгийн том газрын гүний дулааны цахилгаан станцууд бол 1999 онд ашиглалтад орсон 12 МВт-ын хүчин чадалтай Верхне-Мутновская ГеоПС, 50 МВт-ын хүчин чадалтай Мутновская ГеоПС (2002) юм.

Мутновская ба Верхне-Мутновская ГеоПП нь зөвхөн Орос улсад төдийгүй дэлхийн хэмжээнд өвөрмөц объект юм. Станцууд нь Мутновский галт уулын бэлд, далайн түвшнээс дээш 800 метрийн өндөрт байрладаг бөгөөд жилийн 9-10 сар өвөл болдог эрс тэс уур амьсгалтай нөхцөлд ажилладаг. Одоогийн байдлаар дэлхийн хамгийн орчин үеийн нэг болох Мутновский ГеоПС-ийн тоног төхөөрөмжийг дотоодын эрчим хүчний инженерийн үйлдвэрүүдэд бүрэн бүтээсэн.

Одоогийн байдлаар Камчаткийн төв эрчим хүчний төвийн эрчим хүчний хэрэглээний нийт бүтцэд Мутновский станцуудын эзлэх хувь 40% байна. Ирэх жилүүдэд хүчин чадлыг нэмэгдүүлэхээр төлөвлөж байна.

Оросын нефтийн дулааны бүтээн байгуулалтын талаар тусад нь хэлэх хэрэгтэй. Бидэнд хараахан том хэмжээний PDS байхгүй, гэхдээ маш гүнд (ойролцоогоор 10 км) өрөмдлөг хийх дэвшилтэт технологиуд байдаг бөгөөд эдгээр нь дэлхийд ижил төстэй байдаггүй. Тэдний цаашдын хөгжил нь нефтийн дулааны системийг бий болгох зардлыг эрс бууруулах болно. Эдгээр технологи, төслийг боловсруулагчид нь Н.А.Гнатус, М.Д.Хуторской (ОХУ-ын ШУА-ийн Геологийн хүрээлэн), А.С.Некрасов (ОХУ-ын ШУА-ийн Эдийн засгийн таамаглалын хүрээлэн) болон Калуга турбины үйлдвэрийн мэргэжилтнүүд юм. Одоогоор ОХУ-д нефтийн дулааны эргэлтийн системийн төсөл туршилтын шатандаа явж байна.

Орос улсад газрын гүний дулааны эрчим хүчний хэтийн төлөв байгаа боловч тэдгээр нь харьцангуй хол зайд оршдог: одоогийн байдлаар нөөц бололцоо нэлээд том бөгөөд уламжлалт эрчим хүчний байр суурь хүчтэй байна. Үүний зэрэгцээ тус улсын хэд хэдэн алслагдсан бүс нутагт газрын гүний дулааныг ашиглах нь эдийн засгийн хувьд ашигтай бөгөөд одоо ч эрэлт хэрэгцээтэй байна. Эдгээр нь гео-эрчим хүчний өндөр нөөцтэй нутаг дэвсгэрүүд юм (Чукотка, Камчатка, Курилын арлууд - Номхон далайн "Дэлхийн галын бүс"-ийн Оросын хэсэг, Өмнөд Сибирь, Кавказын уулс) бөгөөд нэгэн зэрэг алслагдсан, таслагдсан. төвлөрсөн эрчим хүчний хангамжаас .

Ойрын хэдэн арван жилд манай улсын газрын гүний дулааны эрчим хүч яг ийм бүс нутагт хөгжих магадлалтай.

Кирилл Дегтярев,
Москвагийн Улсын Их Сургуулийн судлаач М.В.Ломоносов
"Шинжлэх ухаан ба амьдрал" 2013 оны No9, No10

2. Дэлхийн дулааны горим

Дэлхий бол хүйтэн сансрын бие юм. Гадаргуугийн температур нь гаднаас өгч буй дулаанаас ихээхэн хамаардаг. Дэлхийн дээд давхаргын дулааны 95% нь гадна (нарны) дулаан, зөвхөн 5% дулаан дотоод , энэ нь дэлхийн гэдэснээс гаралтай бөгөөд хэд хэдэн эрчим хүчний эх үүсвэрийг агуулдаг. Дэлхийн гэдэс дотор температур 1300 хэмээс (дээд мантийн давхаргад) 3700 хэм хүртэл (цөмийн төвд) нэмэгддэг.

гадаад дулаан. Дулаан нь дэлхийн гадаргуу дээр ихэвчлэн нарнаас ирдэг. Нэг минутын дотор гадаргуугийн квадрат см тутамд 2 калори дулааныг хүлээн авдаг. Энэ утгыг гэж нэрлэдэг нарны тогтмол Нарнаас дэлхий рүү ирэх дулааны нийт хэмжээг тодорхойлдог. Жилийн туршид энэ нь 2.26 10 21 калори илчлэг болдог. Нарны дулааныг дэлхийн гүнд нэвтрүүлэх гүн нь гадаргуугийн нэгжид ногдох дулааны хэмжээ, чулуулгийн дулаан дамжилтын чанараас ихээхэн хамаардаг. Гадны дулаан нэвтрэх хамгийн их гүн нь далайд 200 м, хуурай газарт 40 м орчим байдаг.

дотоод дулаан. Гүн гүнзгийрэх тусам температурын өсөлт ажиглагдаж байгаа бөгөөд энэ нь өөр өөр нутаг дэвсгэрт маш жигд бус тохиолддог. Температурын өсөлт нь адиабатын хуулийг дагаж, хүрээлэн буй орчинтой дулаан солилцох боломжгүй үед даралтын дор бодисын шахалтаас хамаарна.

Дэлхий дээрх дулааны гол эх үүсвэрүүд:

Элементүүдийн цацраг идэвхт задралын үед ялгарах дулаан.

Дэлхий үүссэнээс үлдсэн дулааны үлдэгдэл.

Дэлхийг шахах үед ялгарах таталцлын дулаан ба бодисын нягтралын тархалт.

Дэлхийн царцдасын гүнд явагдах химийн урвалын үр дүнд үүссэн дулаан.

Дэлхийн түрлэгийн үрэлтийн улмаас ялгардаг дулаан.

3 температурын бүс байдаг:

би- хувьсах температурын бүс . Температурын өөрчлөлтийг тухайн бүс нутгийн уур амьсгалаар тодорхойлно. Өдөр тутмын хэлбэлзэл бараг 1.5 м-ийн гүнд унтардаг ба жилийн хэлбэлзэл 20 ... 30 м-ийн гүнд Ia - хөлдөлтийн бүс.

II - тогтмол температурын бүс бүс нутгаас хамаарч 15…40 м-ийн гүнд байрладаг.

III - халуун бүс .

Дэлхийн царцдасын гүн дэх чулуулгийн температурын горимыг ихэвчлэн газрын гүний дулааны градиент ба газрын гүний дулааны алхамаар илэрхийлдэг.

100 м гүн тутамд температурын өсөлтийн хэмжээг гэж нэрлэдэг газрын гүний дулааны градиент. Африкт Витватерсранд талбай дээр 1.5°С, Японд (Эчиго) - 2.9°С, Өмнөд Австралид - 10.9°С, Казахстанд (Самаринда) - 6.3°С, Кола хойгт - 0.65°С байна. .

Цагаан будаа. 3. Дэлхийн царцдас дахь температурын бүсүүд: I - хувьсах температурын бүс, Ia - хөлдөх бүс; II - тогтмол температурын бүс; III - температурын өсөлтийн бүс.

Температур 1 градусаар нэмэгдэх гүнийг гэж нэрлэдэг газрын гүний дулааны алхам.Газрын гүний дулааны шатлалын тоон утга нь зөвхөн өөр өөр өргөрөгт төдийгүй тухайн бүс нутгийн нэг цэгийн өөр өөр гүнд тогтмол байдаг. Газрын гүний дулааны алхамын үнэ цэнэ нь 1.5-250 м-ийн хооронд хэлбэлздэг.Архангельскт 10 м, Москвад - 38.4 м, Пятигорск хотод - 1.5 м.Онолын хувьд энэ алхамын дундаж утга нь 33 м байна.

Москвад 1630 м-ийн гүнд өрөмдсөн худгийн ёроолын температур 41 ° C, Донбасст 1545 м-ийн гүнд өрөмдсөн уурхайд 56.3 ° C температуртай байв. Хамгийн өндөр температур нь АНУ-д 7136 м гүнтэй худагт бүртгэгдсэн бөгөөд энэ нь 224 хэмтэй тэнцэж байна. Гүний барилга байгууламжийг төлөвлөхдөө гүнтэй хамт температурын өсөлтийг харгалзан үзэх шаардлагатай Тооцооллын дагуу 400 км-ийн гүнд температур 1400...1700 ° C хүрэх ёстой. Хамгийн өндөр температурыг (ойролцоогоор 5000 ° C) дэлхийн цөмд авсан.

Нийгэм үүсч хөгжихийн хэрээр хүн төрөлхтөн эрчим хүч олж авах илүү орчин үеийн, нэгэн зэрэг хэмнэлттэй арга замыг эрэлхийлж эхэлсэн. Үүний тулд өнөөдөр янз бүрийн станцууд баригдаж байгаа боловч үүнтэй зэрэгцэн дэлхийн хэвлийд агуулагдах энергийг өргөнөөр ашиглаж байна. Тэр ямархуу хүн бэ? Үүнийг ойлгохыг хичээцгээе.

газрын гүний дулааны эрчим хүч

Нэрнээс нь харахад энэ нь дэлхийн дотоод дулааныг илэрхийлдэг. Дэлхийн царцдасын дор галт шингэн силикат хайлмал болох магмын давхарга байдаг. Судалгааны мэдээллээс үзэхэд энэ дулааны эрчим хүчний нөөц нь дэлхийн байгалийн хийн нөөц, түүнчлэн газрын тосны энергиээс хамаагүй өндөр байдаг. Магма гадаргуу дээр гарч ирдэг - лаав. Түүгээр ч зогсохгүй тектоник хавтангийн хил хязгаар байрладаг дэлхийн давхарга, түүнчлэн дэлхийн царцдас нь нимгэн байдаг давхаргад хамгийн их үйл ажиллагаа ажиглагдаж байна. Дэлхийн газрын гүний дулааны энергийг дараах байдлаар олж авдаг: лаав ба усны нөөцГаригууд мөргөлдөж, ус огцом халдаг. Энэ нь гейзер дэлбэрч, халуун нуур гэж нэрлэгддэг ус, усны урсгал үүсэхэд хүргэдэг. Өөрөөр хэлбэл, шинж чанар нь эрчим хүч болгон идэвхтэй ашиглагддаг байгалийн үзэгдлүүд юм.

Хиймэл газрын гүний дулааны эх үүсвэр

Газрын хэвлийд агуулагдах энергийг ухаалгаар ашиглах ёстой. Тухайлбал, далд уурын зуух бий болгох санаа байна. Үүнийг хийхийн тулд та хангалттай гүнтэй хоёр худаг өрөмдөх хэрэгтэй бөгөөд энэ нь доод хэсэгт холбогдсон байна. Өөрөөр хэлбэл, газрын гүний дулааны энергийг газрын бараг аль ч өнцөгт үйлдвэрийн аргаар олж авах боломжтой болох нь харагдаж байна: нэг цооногоор усан сан руу хүйтэн ус, хоёр дахь цооногоор халуун ус эсвэл уур гаргаж авах болно. Хиймэл дулааны эх үүсвэр нь үүссэн дулаан нь илүү их эрчим хүч өгөх тохиолдолд ашигтай бөгөөд оновчтой байх болно. Уурыг цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх турбин генератор руу илгээж болно.

Мэдээжийн хэрэг, олборлосон дулаан нь нийт нөөцөд байгаа дулааны багахан хэсэг юм. Гэхдээ чулуулаг шахах, гэдэсний давхаргажилтын үйл явцын улмаас гүн дулаан байнга нөхөгдөж байх болно гэдгийг санах нь зүйтэй. Мэргэжилтнүүдийн үзэж байгаагаар дэлхийн царцдас нь дулааныг хуримтлуулдаг бөгөөд түүний нийт хэмжээ нь дэлхийн бүх чулуужсан хэсгүүдийн илчлэгээс 5000 дахин их байдаг. Ийм зохиомлоор бий болсон газрын гүний дулааны станцуудын ажиллах хугацаа хязгааргүй байж болох нь харагдаж байна.

Эх сурвалжийн онцлог

Газрын гүний дулааны эрчим хүчийг олж авах боломжтой эх үүсвэрүүдийг бүрэн ашиглах нь бараг боломжгүй юм. Эдгээр нь дэлхийн 60 гаруй оронд байдаг бөгөөд Номхон далайн галт уулын цагирагийн нутаг дэвсгэрт хамгийн олон тооны хуурай газрын галт уулууд байдаг. Гэвч практик дээр дэлхийн янз бүрийн бүс нутагт газрын гүний дулааны эх үүсвэрүүд нь дундаж температур, давсжилт, хийн найрлага, хүчиллэг байдал гэх мэт шинж чанараараа огт өөр байдаг.

Гейзер бол дэлхий дээрх эрчим хүчний эх үүсвэр бөгөөд тэдгээрийн онцлог нь буцалж буй усыг тодорхой хугацаанд ялгаруулдаг. Дэлбэрэлт болсны дараа усан сан усгүй болж, ёроолд нь газрын гүн рүү орох суваг харагдаж байна. Гейзерийг Камчатка, Исланд, Шинэ Зеланд, Хойд Америк зэрэг бүс нутагт эрчим хүчний эх үүсвэр болгон ашигладаг бөгөөд дан гейзерүүд бусад хэд хэдэн бүс нутагт байдаг.

Эрчим хүч хаанаас ирдэг вэ?

Ойрхон дэлхийн гадаргуухөргөөгүй магма байрладаг. Үүнээс хий, уур ялгардаг бөгөөд тэдгээр нь дээш гарч, хагарлаар дамжин өнгөрдөг. -тэй холих гүний ус, тэдгээрийг халаахад хүргэдэг, тэд өөрсдөө болж хувирдаг халуун усолон бодис ууссан байдаг. Ийм ус дэлхийн гадаргуу дээр янз бүрийн газрын гүний дулааны эх үүсвэр хэлбэрээр гардаг: халуун рашаан, рашаан, гейзер гэх мэт. Эрдэмтдийн үзэж байгаагаар дэлхийн халуун гэдэс нь гарц, хагарал, сувгаар холбогдсон агуй эсвэл танхим юм. Тэдгээр нь зүгээр л гүний усаар дүүрсэн бөгөөд тэдгээрийн ойролцоо магмын танхимууд байдаг. Энэ нь байгалиасаа ийм байдлаар үүсдэг дулааны энергидэлхий.

Дэлхийн цахилгаан орон

Байгальд сэргээгдэх, байгаль орчинд ээлтэй, хэрэглэхэд хялбар өөр өөр эрчим хүчний эх үүсвэр бий. Үнэн бол өнөөг хүртэл энэ эх сурвалжийг зөвхөн судалж, практикт ашиглаагүй байна. Тиймээс дэлхийн боломжит энерги нь түүний цахилгаан талбайд оршдог. Та цахилгаан статикийн үндсэн хуулиуд, онцлог шинж чанаруудыг судалсны үндсэн дээр ийм аргаар эрчим хүч авч болно цахилгаан оронДэлхий. Үнэн хэрэгтээ манай гараг цахилгааны үүднээс авч үзвэл 300,000 вольт хүртэл цэнэглэгддэг бөмбөрцөг конденсатор юм. Түүний дотоод бөмбөрцөг нь сөрөг цэнэгтэй, гаднах нь ионосфер нь эерэг байдаг. тусгаарлагч юм. Түүгээр дамжуулан ион ба конвектив гүйдлийн тогтмол урсгал байдаг бөгөөд энэ нь олон мянган амперийн хүч чадалд хүрдэг. Гэхдээ энэ тохиолдолд ялтсуудын хоорондох боломжит зөрүү буурахгүй.

Энэ нь байгальд генератор байдаг бөгөөд түүний үүрэг нь конденсаторын хавтангаас цэнэгийн алдагдлыг байнга нөхөх явдал юм. Дэлхийн соронзон орон нь ийм генераторын үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд манай гаригтай хамт урсгалаар эргэдэг нарны салхи. Дэлхийн соронзон орны энергийг эрчим хүчний хэрэглэгчийг энэ генераторт холбосноор л олж авч болно. Үүнийг хийхийн тулд найдвартай газар суурилуулах хэрэгтэй.

Сэргээгдэх эх үүсвэрүүд

Манай гарагийн хүн ам тогтвортой өсч байгаа тул хүн амаа хангахын тулд бидэнд улам их эрчим хүч хэрэгтэй байна. Дэлхийн гэдэс дотор агуулагдах энерги нь маш өөр байж болно. Тухайлбал, салхи, нар, усны эрчим хүч гэсэн сэргээгдэх эх үүсвэрүүд бий. Эдгээр нь байгаль орчинд ээлтэй тул та байгаль орчинд хор хөнөөл учруулахаас айхгүйгээр ашиглах боломжтой.

усны эрчим хүч

Энэ аргыг олон зууны турш хэрэглэж ирсэн. Өнөөдөр асар олон тооны далан, усан сан баригдсан бөгөөд тэдгээрт усыг цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Энэ механизмын мөн чанар нь энгийн: голын урсгалын нөлөөн дор турбины дугуйнууд эргэлдэж, усны энерги нь цахилгаан энерги болж хувирдаг.

Өнөөдөр байна олон тооныусны урсгалын энергийг цахилгаан болгон хувиргадаг усан цахилгаан станцууд. Энэ аргын онцлог нь нөхөн сэргээгдэх боломжтой тул ийм загвар нь бага өртөгтэй байдаг. Тийм ч учраас усан цахилгаан станц барихад нэлээд урт хугацаа шаардагдах бөгөөд үйл явц нь өөрөө маш их зардал шаарддаг хэдий ч эдгээр байгууламжууд нь цахилгаан эрчим хүч ихтэй үйлдвэрүүдээс хамаагүй илүү байдаг.

Нарны эрчим хүч: орчин үеийн, ирээдүйтэй

Гэсэн хэдий ч нарны эрчим хүчийг нарны хавтанг ашиглан авдаг орчин үеийн технологиүүнд шинэ арга хэрэглэхийг зөвшөөрнө. Калифорнийн цөлд дэлхийн хамгийн том систем баригдсан. 2000 айлын эрчим хүчийг бүрэн хангадаг. Дизайн нь дараах байдлаар ажилладаг: толин тусгал тусдаг нарны цацраг, тэдгээрийг төвийн усны бойлер руу илгээдэг. Энэ нь буцалгаад уур болж хувирдаг бөгөөд энэ нь турбиныг эргүүлдэг. Энэ нь эргээд цахилгаан үүсгүүрт холбогдсон байна. Салхи нь дэлхийн бидэнд өгдөг эрчим хүч болгон ашиглаж болно. Салхи далбааг үлээж, салхин тээрэм эргүүлдэг. Одоо түүний тусламжтайгаар та цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх төхөөрөмжийг бий болгож чадна. Салхин тээрмийн ирийг эргүүлснээр турбины босоо амыг хөдөлгөдөг бөгөөд энэ нь эргээд цахилгаан үүсгүүрт холбогдсон байдаг.

Дэлхийн дотоод энерги

Энэ нь хэд хэдэн үйл явцын үр дүнд гарч ирсэн бөгөөд тэдгээрийн гол нь хуримтлагдах, цацраг идэвхт байдал юм. Эрдэмтдийн үзэж байгаагаар дэлхий ба түүний масс үүсэх нь хэдэн сая жилийн турш явагдсан бөгөөд энэ нь гаригийн биетүүд үүссэнтэй холбоотой юм. Тэд хамтдаа наалдсан тул дэлхийн масс улам бүр нэмэгдэв. Манай гараг орчин үеийн масстай болж эхэлсэн ч агаар мандалгүй байсны дараа солир болон астероидын биетүүд саадгүйгээр унасан. Энэ процессыг зүгээр л хуримтлал гэж нэрлэдэг бөгөөд энэ нь таталцлын энергийг ихээр ялгаруулахад хүргэсэн. Илүү том биетүүд гаригийг цохих тусам дэлхийн гэдэс дотор агуулагдах энергийн хэмжээ их хэмжээгээр ялгардаг.

Энэхүү таталцлын ялгаа нь бодисууд салж эхлэхэд хүргэсэн: хүнд бодисууд зүгээр л живж, хөнгөн, дэгдэмхий бодисууд хөвж байв. Ялгарах нь таталцлын энергийн нэмэлт ялгаралтанд нөлөөлсөн.

Атомын энерги

Дэлхийн эрчим хүчийг ашиглах нь янз бүрийн аргаар явагддаг. Жишээлбэл, атомын цахилгаан станцуудын барилгын тусламжтайгаар атомын бодисын хамгийн жижиг хэсгүүдийн задралын улмаас дулааны энерги ялгарах үед. Гол түлш нь дэлхийн царцдасд агуулагддаг уран юм. Эрчим хүч олж авах энэ аргыг хамгийн ирээдүйтэй гэж олон хүн үздэг боловч түүний хэрэглээ нь хэд хэдэн асуудалтай холбоотой байдаг. Нэгдүгээрт, уран нь бүх амьд организмыг устгадаг цацраг ялгаруулдаг. Үүнээс гадна, хэрэв энэ бодис хөрс, агаар мандалд орвол жинхэнэ хүний ​​гараар бүтсэн гамшиг болно. Чернобылийн атомын цахилгаан станцад гарсан ослын харамсалтай үр дагаврыг бид өнөөг хүртэл амсаж байна. Үүний аюул нь үүнд оршдог цацраг идэвхт хог хаягдалбүх амьд биетийг маш удаан хугацаанд, олон мянган жилийн турш заналхийлж чадна.

Шинэ цаг - шинэ санаа

Мэдээжийн хэрэг, хүмүүс үүгээр зогсохгүй, жил бүр эрчим хүч авах шинэ арга замыг хайж олох оролдлого улам бүр нэмэгдсээр байна. Хэрэв дэлхийн дулааны энергийг маш энгийнээр олж авдаг бол зарим аргууд нь тийм ч хялбар биш юм. Тухайлбал, хог хаягдал задрах явцад гаргаж авсан биологийн хийг эрчим хүчний эх үүсвэр болгон ашиглах бүрэн боломжтой. Энэ нь байшинг халаах, ус халаахад ашиглаж болно.

Усан сангуудын амыг дамнан далан, турбин суурилуулж, урсац, урсгалаар хөдөлж, цахилгаан эрчим хүчийг олж авах үед тэдгээрийг барьж байгуулах нь улам бүр нэмэгдсээр байна.

Хог шатаахад бид эрчим хүч авдаг

Японд аль хэдийн хэрэглэгдэж байгаа өөр нэг арга бол шатаах зуух бий болгох явдал юм. Өнөөдөр тэд Англи, Итали, Дани, Герман, Франц, Нидерланд, АНУ-д баригдсан боловч зөвхөн Японд эдгээр аж ахуйн нэгжүүдийг зөвхөн зориулалтын дагуу төдийгүй цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэхэд ашиглаж эхэлсэн. Орон нутгийн үйлдвэрүүдэд нийт хогны 2/3 нь шатдаг бол үйлдвэрүүд нь уурын турбинаар тоноглогдсон байдаг. Үүний дагуу тэд ойр орчмын газруудыг дулаан, цахилгаанаар хангадаг. Үүний зэрэгцээ зардлын хувьд ийм үйлдвэр барих нь дулааны цахилгаан станц барихаас хамаагүй илүү ашигтай байдаг.

Галт уулууд төвлөрсөн газар дэлхийн дулааныг ашиглах хэтийн төлөв нь илүү сонирхолтой юм. Энэ тохиолдолд дэлхийг хэт гүн өрөмдөх шаардлагагүй, учир нь аль хэдийн 300-500 метрийн гүнд температур нь ус буцалгах цэгээс дор хаяж хоёр дахин өндөр байх болно.

Хамгийн энгийн бөгөөд хамгийн хөнгөн химийн элемент болох Устөрөгчийг хамгийн тохиромжтой түлш гэж үзэж болох тул цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх ийм арга бий, учир нь тэнд ус байдаг. Хэрэв та устөрөгчийг шатаах юм бол хүчилтөрөгч, устөрөгч болж задардаг усыг авч болно. Устөрөгчийн дөл нь өөрөө хоргүй, өөрөөр хэлбэл байгаль орчинд хор хөнөөл учруулахгүй. Энэ элементийн онцлог нь илчлэг өндөртэй байдаг.

Ирээдүйд юу болох вэ?

Мэдээжийн хэрэг, дэлхийн соронзон орны эрчим хүч эсвэл атомын цахилгаан станцаас гаргаж авсан энерги нь хүн төрөлхтний жил бүр өсөн нэмэгдэж буй бүх хэрэгцээг бүрэн хангаж чадахгүй. Гэвч манай гаригийн түлшний нөөц хангалттай хэвээр байгаа тул санаа зовох зүйлгүй гэж мэргэжилтнүүд хэлж байна. Түүгээр ч барахгүй байгаль орчинд ээлтэй, нөхөн сэргээгдэх шинэ эх үүсвэрүүд улам бүр нэмэгдэж байна.

Байгаль орчны бохирдлын асуудал хэвээр байгаа бөгөөд энэ нь гамшгийн хурдацтай хөгжиж байна. Бидний амьсгалж буй агаар хортой, ус нь аюултай хольцтой, хөрс аажмаар шавхагдаж, хорт утааны хэмжээ буурч байна. Тийм ч учраас чулуужсан түлшний хэрэгцээг багасгах, уламжлалт бус эрчим хүчний эх үүсвэрийг илүү идэвхтэй ашиглах арга замыг эрэлхийлэхийн тулд дэлхийн хэвлий дэх энерги гэх мэт үзэгдлийг цаг тухайд нь судлах нь маш чухал юм.

Энэ энерги нь өөр эх үүсвэрт хамаарна. Өнөө үед тэд гарагийн бидэнд өгч буй нөөцийг олж авах боломжуудын талаар улам бүр дурдаж байна. Бид сэргээгдэх эрчим хүчний моодны эрин үед амьдарч байна гэж хэлж болно. Энэ чиглэлээр маш олон техникийн шийдэл, төлөвлөгөө, онол бий болж байна.

Энэ нь газрын гүнд байдаг бөгөөд шинэчлэгдэх шинж чанартай, өөрөөр хэлбэл төгсгөлгүй байдаг. Эрдэмтдийн үзэж байгаагаар сонгодог нөөц шавхагдаж, газрын тос, нүүрс, хий шавхагдах болно.

Несжавеллир газрын гүний дулааны цахилгаан станц, Исланд

Тиймээс эрчим хүч үйлдвэрлэх шинэ өөр аргуудыг нэвтрүүлэхэд аажмаар бэлдэж болно. Дэлхийн царцдасын дор хүчирхэг цөм байдаг. Түүний температур 3000-аас 6000 градусын хооронд хэлбэлздэг. Литосферийн ялтсуудын хөдөлгөөн нь түүний асар их хүчийг харуулдаг. Энэ нь магмын галт уулын нуралт хэлбэрээр илэрдэг. Гүнд цацраг идэвхт задрал үүсч, заримдаа ийм байгалийн гамшигт хүргэдэг.

Ихэвчлэн магма нь гадаргуугаас хэтрэхгүйгээр гадаргууг халаадаг. Ингэж гейзер буюу бүлээн усан санг олж авдаг. Тиймээс физик процессыг ашиглах боломжтой зөв зорилгохүн төрөлхтний төлөө.

Газрын гүний дулааны эрчим хүчний эх үүсвэрийн төрлүүд

Энэ нь ихэвчлэн усан дулаан, нефтийн дулаан гэсэн хоёр төрөлд хуваагддаг. Эхнийх нь дулаан эх үүсвэрийн улмаас үүсдэг ба хоёр дахь төрөл нь газрын гадаргуу болон газрын гүн дэх температурын зөрүү юм. Өөрийнхөө үгээр хэлбэл усан дулааны рашаан нь уур, халуун уснаас бүрддэг бол нефтийн рашаан нь газрын гүнд нуугдаж байдаг.

Дэлхийн газрын гүний дулааны эрчим хүчний хөгжлийн боломжийн газрын зураг

Нефть дулааны эрчим хүчний хувьд хоёр худаг өрөмдөж, нэгийг нь усаар дүүргэх шаардлагатай бөгөөд үүний дараа гадаргуу дээр гарч ирэх үйл явц үүснэ. Газрын гүний дулааны гурван ангилал байдаг.

• Газрын гүний дулаан - эх газрын хавтангийн ойролцоо байрладаг. Температурын градиент 80С/км-ээс дээш. Жишээлбэл, Италийн Лардерелло коммун. Цахилгаан станц байгаа
• Хагас дулааны - температур 40 - 80 С / км. Эдгээр нь буталсан чулуулгаас бүрдэх байгалийн уст давхарга юм. Францын зарим газар байшинг ийм байдлаар халаадаг.
• Хэвийн - градиент 40 С/км-ээс бага. Ийм газар нутгийг төлөөлөх нь хамгийн түгээмэл байдаг

Эдгээр нь хэрэглээний маш сайн эх үүсвэр юм. Тэд хаданд, тодорхой гүнд байдаг. Ангилалыг нарийвчлан авч үзье:

• Эпитермаль - 50-аас 90 секундын температур
• Мезотермаль - 100 - 120 сек
• Гипотермал - 200 секундээс дээш

Эдгээр зүйлүүд нь бүрддэг химийн найрлага. Үүнээс хамааран усыг янз бүрийн зориулалтаар ашиглаж болно. Тухайлбал, цахилгаан эрчим хүч, дулаан хангамж (дулааны зам), түүхий эдийн бааз үйлдвэрлэлд.

Видео: Газрын гүний дулааны эрчим хүч

Дулаан хангамжийн үйл явц

Усны температур 50 -60 градус байдаг бөгөөд энэ нь орон сууцны хорооллыг халаах, халуунаар хангахад тохиромжтой. Д хэрэгтэй халаалтын системгазарзүйн байршил ба цаг уурын нөхцөл. Хүмүүс халуун усны хангамжийн хэрэгцээг байнга шаарддаг. Энэ процесст зориулж GTS (газрын гүний дулааны станц) барьж байна.

Хэрэв дулааны эрчим хүчний сонгодог үйлдвэрлэлд хатуу эсвэл хийн түлш хэрэглэдэг бойлерийн байшинг ашигладаг бол энэ үйлдвэрлэлд гейзерийн эх үүсвэрийг ашигладаг. Техникийн процесс нь маш энгийн, ижил харилцаа холбоо, дулааны зам, тоног төхөөрөмж юм. Худаг өрөмдөж, хийнээс нь цэвэрлэж, дараа нь зуухны өрөөнд насосоор илгээж, температурын хуваарийг дагаж мөрдөхөд хангалттай бөгөөд дараа нь халаалтын шугамд орно.

Гол ялгаа нь түлшний бойлер ашиглах шаардлагагүй юм. Энэ нь дулааны эрчим хүчний зардлыг ихээхэн бууруулдаг. Өвлийн улиралд захиалагчид дулаан, халуун ус, зуны улиралд зөвхөн халуун усаар хангадаг.

Цахилгаан үүсгэвэр

Халуун рашаан, гейзер нь цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх гол бүрэлдэхүүн хэсэг юм. Үүний тулд хэд хэдэн схемийг ашиглаж, тусгай цахилгаан станцуудыг барьж байна. GTS төхөөрөмж:

• DHW сав
• Насос
• Хийн тусгаарлагч
• Уур тусгаарлагч
• турбин үүсгэх
• Конденсатор
• өргөлтийн насос
• Танк - хөргөгч

Таны харж байгаагаар хэлхээний гол элемент нь уурын хувиргагч юм. Энэ нь турбины төхөөрөмжийг устгадаг хүчил агуулдаг тул цэвэршүүлсэн уурыг авах боломжтой болгодог. Технологийн мөчлөгт холимог схемийг ашиглах боломжтой, өөрөөр хэлбэл ус, уур нь процесст оролцдог. Шингэн нь хий, уураас цэвэршүүлэх бүх үе шатыг дамждаг.

Хоёртын эх үүсвэртэй хэлхээ

Ажлын бүрэлдэхүүн хэсэг нь буцалгах цэг багатай шингэн юм. Дулааны ус нь цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэхэд оролцдог бөгөөд хоёрдогч түүхий эд болдог.

Түүний тусламжтайгаар бага буцалгах эх үүсвэрийн уур үүсдэг. Ийм ажлын мөчлөг бүхий GTS нь бүрэн автоматжуулж болох бөгөөд засвар үйлчилгээний ажилтны оролцоо шаарддаггүй. Илүү хүчирхэг станцууд нь хоёр хэлхээний схемийг ашигладаг. Энэ төрлийн цахилгаан станц нь 10 МВт-ын хүчин чадалд хүрэх боломжийг олгодог. Давхар хэлхээний бүтэц:

• уурын генератор
• Турбин
• Конденсатор
• Эжектор
• Тэжээлийн насос
• Эдийн засагч
• Ууршуулагч

Практик хэрэглээ

Эх үүсвэрийн асар их нөөц нь жилийн эрчим хүчний хэрэглээнээс хэд дахин их байдаг. Гэхдээ хүн төрөлхтөн багахан хэсгийг л ашигладаг. Станцуудын барилгын ажил 1916 оноос эхэлсэн. Италид 7.5 МВт-ын хүчин чадалтай анхны ГеоЦЦС-ыг байгуулсан. Энэ салбар нь АНУ, Исланд, Япон, Филиппин, Итали зэрэг орнуудад идэвхтэй хөгжиж байна.

Боломжит газруудын идэвхтэй хайгуул, олборлох илүү тохиромжтой аргууд хийгдэж байна. Үйлдвэрлэлийн хүчин чадал жилээс жилд нэмэгдэж байна. Хэрэв бид эдийн засгийн үзүүлэлтийг харгалзан үзвэл ийм үйлдвэрийн өртөг нь нүүрсээр ажилладаг дулааны цахилгаан станцуудтай тэнцэнэ. Исланд нь GT эх үүсвэрээр нийтийн болон орон сууцны нөөцийг бараг бүхэлд нь хамардаг. Орон сууцны 80% нь худгийн халуун усыг халаахад ашигладаг. АНУ-ын мэргэжилтнүүд ГеоДЦС-ыг зохих ёсоор хөгжүүлснээр жилийн хэрэглээнээс 30 дахин илүү үйлдвэрлэх боломжтой гэж мэдэгджээ. Боломжийн тухай яривал дэлхийн 39 орон дэлхийн 39 орон дэлхийн хэвлийг 100 хувь ашиглавал эрчим хүчээ бүрэн хангана.