Чтобы понять геотермальную энергию, представьте, что рядом есть камин, который никогда не гаснет. Огонь, о котором мы говорим, существует в ядре нашей планеты. Но давайте посмотрим на преимущества и недостатки чистой геотермальной энергии и основы геотермальной энергии для более глубокого погружения.
Основы геотермальной энергии Земли
Температура в ядре Земли составляет около 7200 градусов по Фаренгейту. Как вы можете себе представить, такая высокая температура может производить необычайное количество устойчивой энергии и неисчислимых гигаватт электроэнергии. Технически говоря, геотермальная энергия рассматривается как возобновляемый источник энергии, который может производить энергию до тех пор, пока существует наша планета.
По данным Ассоциации геотермальной энергии, в конце 2013 года геотермальная энергетика достигла 3442 МВт. Прибавьте к этому около 1000 МВт планируемых приростов мощности в процессе разработки и около 3100 МВт ресурсов геотермальной энергии в процессе разработки. В 2013 году в США было добавлено около 85 МВт новых мощностей на новых и отремонтированных электростанциях в Юте, Неваде, Калифорнии и Нью-Мексико.
Международный рынок геотермальной энергии находится на подъеме и продолжает расти с устойчивыми темпами от 4% до 5%. Почти 700 геотермальных проектов разрабатываются в 76 странах. Многие страны, ощущая угрозы, вызванные изменением климата, осознают ценность геотермальной энергии в качестве базовой нагрузки, а иногда и гибкого источника возобновляемой энергии.
По оценкам мы имеем высокий потенциал геотермальной энергии в 2 тераватта (ТВ). Тогда почему мы не производим такую энергию? Давайте подробнее рассмотрим некоторые преимущества и недостатки, когда речь идет о производстве геотермальной энергии для дома, бизнеса или города.
Обратите внимание, что список основан на двух основных способах использования геотермальной энергии сегодня: производство электроэнергии с помощью геотермальных электростанций и геотермальных систем отопления и охлаждения.
Вот краткий обзор самых важных преимуществ и недостатков:
Преимущества геотермальной энергии
1 Экологически чистая
Геотермальная энергия, как правило, считается экологически чистой. Есть несколько загрязняющих аспектов использования геотермальной энергии, но они незначительны по сравнению с загрязнением, связанным с обычными источниками топлива (например, уголь, ископаемое топливо)
Углеродный след геотермальной электростанции минимален. Дальнейшее развитие наших геотермальных ресурсов считается полезным в борьбе с глобальным потеплением.
Средняя геотермальная электростанция выделяет эквивалент 122 кг CO2 на каждый мегаватт-час (МВтч) вырабатываемой ею электроэнергии - это одна восьмая часть от выбросов углерода, связанных с типичной угольной электростанцией.
2 Возобновляемая
Геотермальные резервуары происходят из природных ресурсов и естественным образом пополняются. Поэтому геотермальная энергия является возобновляемым источником энергии.
Геотермальная энергия - это ресурс, который может поддерживать собственный уровень потребления - в отличие от традиционных источников энергии, таких как уголь и ископаемое топливо. По мнению ученых, энергия в наших геотермальных резервуарах будет существовать буквально миллиарды лет.
3 Массивный Потенциал
Потребление энергии по всему миру составляет около 15 тераватт (ТВт) - не близко к количеству энергии, имеющейся в запасе у земли. Однако большинство геотермальных коллекторов не приносят прибыли, и мы можем использовать только небольшую часть общего потенциала. Реалистичные оценки потенциала геотермальных электростанций варьируются от 0,035 до 2 ТВТ.
Геотермальные электростанции по всему миру в настоящее время поставляют около 10 715 мегаватт (МВт) электроэнергии - намного меньше, чем установленная геотермальная тепловая мощность (около 28 000 МВт).
4 Стабильная
Геотермальная энергия является надежным источником энергии. Мы можем предсказать выходную мощность геотермальной электростанции с высокой точностью. Это не относится к солнечной энергии и ветру (где погода играет огромную роль в производстве электроэнергии). Таким образом, геотермальные электростанции идеально подходят для удовлетворения потребностей в энергии при базовой нагрузке.
Геотермальные электростанции имеют высокий коэффициент мощности - фактическая выходная мощность очень близка к общей установленной мощности.
Глобальная средняя выходная мощность составила 73% (коэффициент мощности) от общей установленной мощности в 2005 году, но до 96% было продемонстрировано.
5 Отлично подходит для отопления и охлаждения
Нам нужна температура воды более 150 ° C (около 300 ° F) или выше, чтобы эффективно вращать турбины и генерировать электричество с помощью геотермальной энергии.
Другой подход заключается в использовании (относительно небольшой) разности температур между поверхностью и наземным источником. Земля обычно более устойчива к сезонным изменениям температуры, чем воздух. Следовательно, земля только на пару метров ниже поверхности может действовать как радиатор / источник с геотермальным тепловым насосом (во многом аналогично тому, как работает электрический тепловой насос).
Мы видели огромный рост числа домовладельцев, которые используют геотермальное отопление / охлаждение в последние пару лет.
Недостатки геотермальной энергии
1 Экологические проблемы
Под землей имеется множество парниковых газов, некоторые из которых смягчаются к поверхности и в атмосферу. Эти выбросы, как правило, выше у геотермальных электростанций.
Геотермальные электростанции связаны с выбросами диоксида серы и кремнезема, а резервуары могут содержать следы токсичных тяжелых металлов, включая ртуть, мышьяк и бор.
Независимо от того, как мы смотрим на это, загрязнение, связанное с геотермальной энергией, далеко не то, что мы видим с угольной энергией и ископаемым топливом.
2 Нестабильность поверхности (землетрясения)
Строительство геотермальных электростанций может повлиять на устойчивость земель. Фактически, геотермальные электростанции привели к оседанию (движению поверхности земли) как в Германии, так и в Новой Зеландии.
Землетрясения могут быть вызваны гидроразрывом, который является неотъемлемой частью развития электростанций с усовершенствованной геотермальной системой (EGS).
Всего пару лет назад (январь 1997 года) в результате строительства геотермальной электростанции в Швейцарии произошло землетрясение силой 3,4 балла по шкале Рихтера.
3 Дорого
Коммерческие геотермальные энергетические проекты дороги. Разведка и бурение новых резервуаров идут с крутым ценником (как правило, половина затрат). Общие затраты обычно составляют от 2 до 7 миллионов долларов США на геотермальную электростанцию мощностью 1 мегаватт (МВт).
Как упоминалось ранее, большинство геотермальных ресурсов не могут быть использованы экономически эффективным образом, по крайней мере, при нынешних технологиях, уровне субсидий и ценах на энергоносители.
Первоначальные затраты на геотермальное отопление и системы охлаждения также велики. С другой стороны, эти системы, скорее всего, сэкономят вам долгие годы, и поэтому должны рассматриваться как долгосрочные инвестиции. Наземные тепловые насосы обычно стоят от 3000 до 10000 долларов США и имеют срок окупаемости 10-20 лет.
4 Месторасположение
Хорошие геотермальные резервуары трудно найти. Некоторые страны были наделены большими ресурсами - Исландия и Филиппины удовлетворяют почти треть своих потребностей в электроэнергии за счет геотермальной энергии.
Если геотермальная энергия транспортируется на большие расстояния с помощью горячей воды (не электричества), необходимо учитывать значительные потери энергии.
5 Устойчивость
Дождевая вода просачивалась сквозь поверхность земли в геотермальные резервуары на протяжении тысячелетий. Исследования показывают, что резервуары могут быть истощены, если жидкость будет удаляться быстрее, чем заменяться. Можно приложить усилия для закачки жидкости обратно в геотермальный резервуар после использования тепловой энергии.
Геотермальная энергия является устойчивой, если водохранилища должным образом управляются. Это не проблема для геотермального отопления и охлаждения жилых помещений, где геотермальная энергия используется иначе, чем на геотермальных электростанциях.
Суть заключается в следующем: геотермальная энергия обычно считается экологически чистой, устойчивой и надежной. Это делает геотермальную энергию легкой для использования в некоторых местах, но большие первоначальные затраты не позволяют нам полностью реализовать свой потенциал.
Какое влияние геотермальная энергия окажет на наши энергетические системы в будущем, зависит от технического прогресса, цен на энергоносители и политики (субсидий). Никто на самом деле не знает, какая будет ситуация через один-два десятилетия.