Ziyosfera

Geotermal energiya

Исландиядаги Несжавеллир геотермал электр стансиясидан буғ кўтарилмоқда

Геотермал энергия — бу Ер қобиғидаги иссиқлик энергияси бўлиб, у сайёранинг ядросидан ва материалларнинг радиоактив парчаланишидан пайдо бўлади[1]. Ернинг ички қисмидаги юқори ҳарорат ва босим баъзи жинсларнинг эришига ва қаттиқ мантиянинг ўзини пластик тутишига олиб келади[2]. Бу мантия қисмларининг юқорига ҳаракатланишига олиб келади, чунки у атрофдаги жинслардан енгилроқдир. Ядро-мантия чегарасидаги ҳарорат 4000 °C дан ошиши мумкин.

Салтон денгизи яқинидаги Империал Валлей геотермал лойиҳаси, Калифорния.

Иссиқ булоқлардан олинган сувдан фойдаланган ҳолда геотермал иситиш, палеолит ​​давридан бери чўмилиш ва қадимги Рим давридан бери космик иситиш учун ишлатилган. Яқинда геотермал энергия, геотермал энергиядан электр энергиясини ишлаб чиқариш учун ишлатиладиган атама аҳамият касб этди. Ҳисоб-китобларга кўра, Ернинг геотермал ресурслари назарий жиҳатдан инсониятнинг энергия эҳтиёжларини қондириш учун етарли даражада эмас, гарчи ҳозир жуда кичик бир қисми, кўпинча тектоник плиталар чегарасига яқин ҳудудларда фойдаланилмоқда.

Ҳукумат томонидан олиб борилган тадқиқот ва саноат тажрибаси натижасида геотермал энергия ишлаб чиқариш харажатлари 1980-1990-йилларга нисбатан 25% га камайди[3]. Сўнгги технологик ютуқлар харажатларни кескин камайтирди ва шу тариқа яшашга яроқли ресурсларнинг ассортименти ва ҳажмини кенгайтирди. 2021-йилда АҚШ Энергетика вазирлигининг ҳисоб-китобларига кўра, „бугун қурилган“ электр стансиясидан олинадиган геотермал энергия тахминан 0,05 доллар/кВт/соат туради[4].

2019-йилда бутун дунё бўйлаб 13 900 мегаватт (МВт) геотермал қувват мавжуд эди. 2010-йил ҳолатига кўра марказий иситиш, космик иситиш, курортлар, саноат жараёнлари, тузни тозалаш ва қишлоқ хўжалигида қўллаш учун қўшимча 28 гигаватт тўғридан-тўғри геотермал иситиш қуввати ўрнатилди.

Тарих

Милоддан аввалги ИИИ-асрда Қин сулоласида қурилган иссиқ булоқдан сув келадиган энг қадимги ҳовуз

Иссиқ булоқлар ҳеч бўлмаганда палеолит ​​давридан бери чўмилиш учун ишлатилган[5]. Маълум бўлган энг қадимги курорт — Ҳуақинг Чи саройи қурилган жой ҳисобланади. Милодий биринчи асрда римликлар Ақуаэ Сулис(ҳозирги Ван Сомерсет) ни забт этишди ва у ердаги иссиқ булоқлардан жамоат ванналари ва полни иситиш учун фойдаланишди. Ушбу ванналар учун кириш тўловлари, эҳтимол, геотермал энергиядан биринчи тижорат мақсадларида фойдаланишни англатади. Франсиянинг Чаудес-Аигуэс шаҳридаги дунёдаги энг қадимги геотермал марказлаштирилган иситиш тизими ХВ-асрдан бери ишлайди[6]. Биринчи саноат эксплуатацияси 1827-йилда Италиянинг Лардерелло шаҳрида вулқон лойидан борик кислотасини олиш учун гейсер буғидан фойдаланиш билан бошланган.

Глобал геотермал электр қуввати. Юқори қизил чизиқ ўрнатилган қувват, пастки яшил чизиқ ишлаб чиқариш амалга оширилади.

1892-йилда Айдахо штатининг Боисе шаҳрида Американинг биринчи марказий иситиш тизими тўғридан-тўғри геотермал энергия билан таъминланган ва 1900-йилда Орегон штатининг Кламатҳ Фаллс шаҳрига кўчирилган. Дунёда геотермал энергиядан асосий иссиқлик манбаи сифатида фойдаланган биринчи бино Ҳот Лаке Ҳотел эди. Орегон штатининг Унион округидаги меҳмонхона, қурилиши 1907-йилда якунланган[7]. 1926-йилда Боиседаги иссиқхоналарни иситиш учун чуқур геотермал қудуқ ишлатилган, Исландия ва Тосканадаги иссиқхоналарни иситиш учун эса гейзерлардан бир вақтнинг ўзида фойдаланилган[8]. Чарли Лиэб биринчи чуқурликдаги иссиқлик алмаштиргични ишлаб чиқди. 1930-йилда уйини иситиш учун. 1943-йилдан бошлаб гейзерлардан буг 'ва иссиқ сув, Исландиядаги уйларни иситишни бошлади.

ХХ-асрда электр энергиясига бўлган талаб геотермал энергияни ишлаб чиқарувчи манба сифатида кўриб чиқишга олиб келди. Шаҳзода Пиэро Гинори Конти 1904-йил 4-июлда геотермал кислота қазиб олиш бошланган ўша Лардерелло қуруқ буғ конида биринчи геотермал электр генераторини синовдан ўтказди. У тўртта лампочкани муваффақиятли ёқди. Кейинчалик, 1911-йилда у ерда дунёдаги биринчи тижорат геотермал электр стансияси қурилган. 1958-йилда Янги Зеландия завод қургунга қадар у дунёдаги ягона геотермал электр энергияси ишлаб чиқарувчиси эди. 2012-йилда у тахминан 594 мегаватт ишлаб чиқарди.

1960-йилда Паcифиc Гас анд Элеcтриc компанияси Калифорниядаги Гейзерларда Қўшма Штатлардаги биринчи муваффақиятли геотермал электр стансиясини ишга туширди[9]. Турбина 30 йилдан ортиқ хизмат қилди ва 11 МВт қувват ишлаб чиқарди[10].

Иккилик сикл электр стансияси биринчи марта 1967-йилда СССРда намойиш этилган ва кейинроқ 1981-йилда АҚШга тақдим этилган. Бу технология аввалгига қараганда анча паст ҳароратли ресурслардан электр энергиясини ишлаб чиқариш имконини беради. 2006-йилда Алясканинг Чена Ҳот Спрингс шаҳридаги иккилик сиклли завод ишга тушди ва суюқликнинг рекорд даражада паст ҳарорати 57 °C дан электр энергияси ишлаб чиқарди.

Кенгайтирилган геотермал тизим 1: Резервуар 2: Насос қурилмаси 3: Иссиқлик алмаштиргич 4: Турбинали зал 5: Ишлаб чиқариш қудуғи 6: Инексия қудуғи 7: Иссиқ сув марказлаштирилган иситиш учун 8: Гöзенекли чўкинди жинслар 9: Кузатиш қудуғи 10: Кристалли асосий жинслар

Ресурслар

Ернинг ички иссиқлик энергияси 44,2 тераватт (ТВт) тезликда ўтказувчанлик орқали ер юзасига оқади ва 30 ТВт тезликда минералларнинг радиоактив парчаланиши билан тўлдирилади[11]. Бу қувват инсониятнинг барча асосий манбалардан ҳозирги энергия истеъмолидан икки баравар кўпдир, лекин бу энергия оқимининг катта қисмини қайта тиклаб бўлмайди. Ички иссиқлик оқимларига қўшимча равишда, 10 м чуқурликдаги сиртнинг юқори қатлами ёзда қуёш энергияси билан иситилади ва бу энергияни чиқаради ва қишда совийди.

Мавсумий ўзгаришлардан ташқари, Ер қобиғи орқали ҳароратнинг геотермик градиэнти дунёнинг кўп қисмида км чуқурлик учун 25-30 °C ни ташкил қилади. Супер ўтказувчилар иссиқлик оқими ўртача 0,1 МВт / км 2 ни ташкил қилади. Бу қийматлар қобиқ юпқароқ бўлган тектоник плиталар чегаралари яқинида анча юқори. Улар магма ўтказгичлари, иссиқ булоқлар, гидротермал айланиш ёки уларнинг комбинацияси орқали суюқлик айланиши билан янада кўпайтирилиши мумкин.

Электр энергиясини ишлаб чиқаришнинг иссиқлик самарадорлиги ва рентабеллиги ҳароратга айниқса сезгир. Энг талабчан иловалар юқори табиий иссиқлик оқимидан, идеал ҳолда иссиқ булоқдан фойдаланишдан катта фойда олади. Кейинги энг яхши вариант — қудуқни иссиқ сувли қатламга бурғулаш. Агар етарли даражада сув қатлами мавжуд бўлмаса, тоғ жинсларини гидравлик йўл билан синдириш учун сув қуйиш орқали сунъий қатлам қуриш мумкин. Ушбу охирги ёндашув Европада иссиқ қуруқ тош геотермал энергия ёки Шимолий Америкада кенгайтирилган геотермал тизимлар деб аталади. Ушбу ёндашув табиий сув қатламларини анъанавий сув билан таъминлашдан кўра кўпроқ имкониятларга эга бўлиши мумкин[12].

Геотермал энергиядан электр энергиясини ишлаб чиқариш потенциалини баҳолаш инвестициялар кўламига қараб, 0,035 дан 2 ТВт гача ўзгариб туради[13]. Геотермал ресурсларнинг юқори баҳоларига кўра, чуқурлиги 10 километргача кенгайтирилган геотермал қудуқлар мавжуд, мавжуд геотермал қудуқлар эса камдан-кам ҳолларда 3 километрдан чуқурроқдир[13]. Бундай чуқурликдаги қудуқлар ҳозир нефт саноатида кенг тарқалган[14]. Дунёдаги энг чуқур тадқиқот қудуғи, Кола суперчуқур қудуғи 12 километр чуқурликда[15].

Иқтисодиёт

Гейзердаги геотермал электр станцияси

Геотермал энергия ёнилғини талаб қилмайди (насослардан ташқари) ва шунинг учун ёқилғи нархининг ўзгариши у ишлаб чиқарган электр энергиясига таъсир қилмайди. Бироқ, капитал харажатлар сезиларли даражада. Бурғилаш харажатларнинг ярмидан кўпини ташкил қилади ва чуқур ресурсларни қидириш катта хавфларни келтириб чиқаради. АҚСҲнинг Невада штатидаги одатий қудуқ дублети (қазиб олиш ва қуйиш қудуқлари) 4,5 мегаватт (МВт) қувватга эга бўлиши мумкин ва бурғулаш учун тахминан 10 миллион доллар керак бўлади. Ишламай қолиш даражаси 20% ни ташкил қилади[16].

Юқорида таъкидланганидек, бурғулаш харажатлари геотермал электр стансияси бюджетининг асосий таркибий қисми бўлиб, геотермал ресурсларни янада кенгроқ ривожлантириш йўлидаги асосий тўсиқлардан бири ҳисобланади. Электр станциясида иссиқ суюқликни (буг 'ёки иссиқ сув) юзага чиқариш учун ишлаб чиқариш қудуқлари бўлиши керак, шунингдек, суюқликни электр станциясидан ўтгандан кейин резервуарга қайтариш учун қуйиш қудуқлари бўлиши керак. Геотермал қудуқларни бурғилаш бир неча сабабларга кўра таққосланадиган чуқурликдаги нефт ва газ қудуқларини бурғилашдан қимматроқ:

  • Геотермал сув омборлари одатда магматик ёки метаморфик жинсларда бўлиб, улар углеводородли резервуарларнинг чўкинди жинсига қараганда қаттиқроқдир.
  • Тоғ жинси тез-тез ёрилиб кетади, бу эса битларга ва бошқа бурғулаш асбобларига зарар етказадиган тебранишларни келтириб чиқаради.
  • Тоғ жинси кўпинча абразив бўлиб, таркибида кварц кўп, баъзан эса ўта коррозив суюқликлар мавжуд.
  • Геотермал қудуқлардаги корпуслар ҳарорат ўзгариши билан кенгайиш ва қисқариш тенденциясига қарши туриш учун юқоридан пастгача сементланган бўлиши керак. Нефт ва газ қудуқлари одатда фақат пастки қисмида сементланади.
  • Ҳеллишеиди геотермал электр стансияси
    Геотермал қудуқ паст қийматли суюқлик (буг 'ёки иссиқ сув) ҳосил қилганлиги сабабли унинг диаметри одатдаги нефт ва газ қудуқларидан сезиларли даражада каттароқдир.

Ҳаммаси бўлиб, электр стансиясини қуриш ва қудуқни бурғулаш ҳар бир МВт электр қуввати учун тахминан 2-5 миллион еврога тушади, зарарсизланиш нархи эса 1 кВт / соат учун 0,04-0,10 евро ни ташкил қилади. Кенгайтирилган геотермал тизимлар одатда бу диапазонларнинг юқори томонида бўлади, капитал харажатлар МВт учун 4 миллион доллардан ва 2007-йилда 1 кВт/соат учун 0,054 доллардан ошади. Бундай марказий иситиш тизимининг капитал қиймати Баварияда МВт учун 1 миллион евродан кўпроқ баҳоланган. Ҳар қандай ўлчамдаги тўғридан-тўғри тизимлар электр генераторларига қараганда анча содда ва ҳар бир кВт · соат учун камроқ техник харажатларга эга, аммо улар насослар ва компрессорларни ишлатиш учун электр энергиясини истеъмол қилишлари керак. Баъзи ҳукуматлар геотермал лойиҳаларни субсидиялайди.

Қўшма Штатлардаги энг ривожланган геотермал майдон Шимолий Калифорниядаги Гейзерлардир[17].

Геотермал лойиҳалар бир неча ривожланиш босқичларига эга. Ҳар бир босқичда тегишли хавф мавжуд. Разведка ва геофизик тадқиқотларнинг дастлабки босқичларида кўплаб лойиҳалар бекор қилинади, бу эса бу босқични анъанавий кредитлаш учун яроқсиз ҳолга келтиради. Аниқлаш, қидирув ва разведка бурғулашдан олдинга силжаётган лойиҳалар кўпинча молиялаштириш учун ўз капиталини сотади.

Филиппиндаги геотермал электр станцияси

Атроф-муҳитга таъсири

Ер чуқурлигидан олинган суюқликлар газлар аралашмасини, хусусан, карбонат ангидридни (Фаилед то парсе (Ункноwн фунcтион \cе): {\дисплайстйле \cе{CО2}}), водород сулфиди (Фаилед то парсе (Ункноwн фунcтион \cе): {\дисплайстйле \cе{Ҳ2С}}), метан (Фаилед то парсе (Ункноwн фунcтион \cе): {\дисплайстйле \cе{CҲ4}}) ва аммиак (Фаилед то парсе (Ункноwн фунcтион \cе): {\дисплайстйле \cе{НҲ3}}) каби газларни чиқишига сабаб бўлади. Ушбу ифлослантирувчи моддалар глобал исиш, кислотали ёмғир ва зарарли ҳидлар пайдо бўлишига ҳисса қўшади. Мавжуд геотермал электр станциялари ўртача 122 килограмм карбонат ангидрид (Фаилед то парсе (Ункноwн фунcтион \cе): {\дисплайстйле \cе{CО2}}) чиқаради.

Исландия шимоли-шарқидаги Крафла геотермал станцияси

Туркиядаги баъзи геотермал энергия стансиялари дастлабки бир неча йил ичида газ билан ишлайдиган қувватдан кўпроқ энергия чиқарди. Кислоталар ва учувчи кимёвий моддаларнинг юқори миқдорини камайтириш учун эмиссияни назорат қилиш тизимлари билан жиҳозланган.

Геотермал манбалардан олинган иссиқ сув таркибида симоб, мишяк, бор ва сурма каби заҳарли элементларни сақлаши мумкин. Бу кимёвий моддалар сув совиши билан чўкади ва агар чиқса атроф-муҳитга зарар етказиши мумкин[18]. Ишлаб чиқаришни рағбатлантириш учун совутилган геотермал суюқликларни Ерга қайтаришнинг замонавий амалиёти ушбу экологик хавфни камайтиришнинг бир қанча осонлаштиради.

Заводнинг қурилиши ернинг барқарорлигига салбий таъсир кўрсатиши мумкин. Янги Зеландиядаги Вайракей конида чўкиш содир бўлган[19]. Германиянинг Стауфен им Брейсгау шаҳри ўрнида тектоник кўтарилиш содир бўлди, бунинг ўрнига аввал изоляция қилинган ангидрит қатлами сув билан алоқа қилиб, гипсга айланиб, унинг ҳажмини икки баробарга оширди[20][21][22]. Кенгайтирилган геотермал тизимлар гидравлик синишнинг бир қисми сифатида зилзилаларни келтириб чиқариши мумкин. Швейцариянинг Базел шаҳридаги лойиҳа 3,4 баллгача бўлган 10 000 дан ортиқ сейсмик ҳодисалар туфайли тўхтатилди. Рихтер шкаласи сув қуйишнинг дастлабки 6 кунида содир бўлди.

Манбалар

  1. ↑ Де, СТ (2012). „Геонеутринос ва Ернинг радиоактив кучи“. Геофизика бўйича шарҳлар. 50 (3): РГ3007. арХив : 1111.6099. Бибкод : 2012РвГео..50.3007Д. дои : 10.1029/2012РГ000400. С2CИД 118667366.
  2. ↑ „Геонеутрино ўлчовлари билан аниқланган Ер учун қисман радиогеник иссиқлик модели“
  3. ↑ Энергй Алтернативес
  4. ↑ „Геотермал ФАҚ“
  5. ↑ „"Замонавий давргача бо'лган О'рта эр денгизи ва Месоамерикан остидаги геотермал энергиянинг тарихшунослигини ко'риб чиқиш"“. 2010-йил 18-июнда асл нусхадан архивланган. Қаралди: 2022-йил 4-июн.
  6. ↑ „Геотермал ресурсларнинг ривожланиши, ривожланиш ва жорий этиш“
  7. ↑ Кливленд ва Моррис 2015
  8. ↑ Геотермал энергия нима?
  9. ↑ „"Геотермал энергия ишлаб чиқаришнинг 100 йили"“. 2010-йил 17-июнда асл нусхадан архивланган. Қаралди: 2022-йил 4-июн.
  10. ↑ „АҚШ геотермал саноат: ўсишнинг уч ўн йиллиги“
  11. ↑ „Геотермал осонлик“. 2012-йил 17-февралда асл нусхадан архивланган. Қаралди: 2022-йил 4-июн.
  12. ↑ Геотермал энергия келажаги
  13. ↑ 13,0 13,1 Иқлим ўзингизни юмшатишда геотермал энергиянинг мумкин бўлган роли ва ҳиссаси |
  14. ↑ „ДнепрДонецк депрессиясида карбонли конлардан юк ташиш геотермал электр станциясининг ресурсларини ишлаб чиқаришда“
  15. ↑ „Энг чуқур бурғулаш чуқурлиги“
  16. ↑ Геотермал иқтисодиёт 101, 35 МВт қувватли иккилик сиклли геотермал заводнинг иқтисодиёти
  17. ↑ „Йирик компаниялар“
  18. ↑ Атроф -
  19. ↑ „Геотермал ресурсларнинг характеристикалари, ишлаб чиқариш ва ундан кейинги йўл“
  20. ↑ Стауфен: Риссе: Ҳоффнунг ин Стауфен: Қуэллворгäнге лассен нач
  21. ↑ „ДЛР портали — ТерраСАР-Х ойнинг сурати: Стауфеннинг Эски шаҳарчаси остидаги ерни кўтариш“. 2018-йил 16-ноябрда асл нусхадан архивланган. Қаралди: 2022-йил 4-июн.
  22. ↑ WЕCҲСЕЛWИРКУНГ — Нумерисче Геотечник 
"https://new.ziyosfera.uz/ziyo/Geotermal_energiya" dan olindi