Геотермальная энергия может снизить выбросы углекислого газа на 800 миллионов т

Для получения 1000 МВт электрической энергии угольная электростанция сжигает примерно 3,2 млн тонн черного угля в год или 9,3 млн тонн бурого.

Ядерный реактор той же мощности, (после первоначальной загрузки урана), имеет годовую потребность около 27 тонн топлива. Производство такого количества уранового топлива требует добычу 45-70,000 тонн урановой руды.

Для сравнения, очень малое количество урана требуется чтобы делать ту же работу. АЭС мощностью 1000 МВт требует 27 тонн свежего топлива в год, что означает в среднем около 74 кг в сутки, такое количество может поместится в багажнике автомобиля. Угольной электростанции потребуется 8600 тонн каменного угля в сутки.

Выбросы двуокиси углерода в результате сжигания ископаемых видов топлива около 28 млрд тонн в год по всему миру, из которых около 38% приходится на уголь, 21% от газа и 41% от нефти.

Этот рисунок показывает относительные уровни выбросов CO2 от генерации одного киловатт-часа электроэнергии из различных источников. Каждые 22 тонн урана позволяют не попасть в атмосферу миллиону тонн CO2 по сравнению с углем. Существуют методы для удаления диоксида серы и закиси азота, но их стоимость высока и зола, как правило, отправляется в свалку.

Ни один из этих выбросов не может произойти на атомной электростанции.

Сжигание угля может также привести к выбросу радиоактивных тяжелых металлов (в том числе урана и тория), содержащихся в нем, хотя они в основном остаются в золе. Использование природного газа может привести к выбросу радиоактивных веществ, пусть даже очень слабых.

Использованные топливные элементы ядерных реакторов хранятся до 50 лет, чтобы произошел распад большей части радиоактивных элементов, перед окончательным удалением.

Scisne ?

Главная ≫ Инфотека ≫ География ≫ Тепло Земли. Геотермальная энергия // Кирилл Дегтярев

Тепло Земли. Геотермальная энергия

Кирилл Дегтярев

Комментарии: 0

В нашей стране, богатой углеводородами, геотермальная энергия — некий экзотический ресурс, который при сегодняшнем положении дел вряд ли составит конкуренцию нефти и газу. Тем не менее этот альтернативный вид энергии может использоваться практически всюду и довольно эффективно.

Геотермальная энергия — это тепло земных недр. Вырабатывается оно в глубинах и поступает к поверхности Земли в разных формах и с различной интенсивностью.

Температура верхних слоёв грунта зависит в основном от внешних (экзогенных) факторов — солнечного освещения и температуры воздуха. Летом и днём грунт до определённых глубин прогревается, а зимой и ночью охлаждается вслед за изменением температуры воздуха и с некоторым запаздыванием, нарастающим с глубиной. Влияние суточных колебаний температуры воздуха заканчивается на глубинах от единиц до нескольких десятков сантиметров. Сезонные колебания захватывают более глубокие пласты грунта — до десятков метров.

На некоторой глубине — от десятков до сотен метров — температура грунта держится постоянной, равной среднегодовой температуре воздуха у поверхности Земли. В этом легко убедиться, спустившись в достаточно глубокую пещеру.

Когда среднегодовая температура воздуха в данной местности ниже нуля, это проявляется как вечная (точнее, многолетняя) мерзлота. В Восточной Сибири мощность, то есть толщина, круглогодично мёрзлых грунтов достигает местами 200–300 м.

С некоторой глубины (своей для каждой точки на карте) действие Солнца и атмосферы ослабевает настолько, что на первое место выходят эндогенные (внутренние) факторы и происходит разогрев земных недр изнутри, так что температура с глубиной начинает расти.

Разогрев глубинных слоёв Земли связывают, главным образом, с распадом находящихся там радиоактивных элементов, хотя называют и другие источники тепла, например физико-химические, тектонические процессы в глубоких слоях земной коры и мантии. Но чем бы это ни было обусловлено, температура горных пород и связанных с ними жидких и газообразных субстанций с глубиной растёт. С этим явлением сталкиваются горняки — в глубоких шахтах всегда жарко. На глубине 1 км тридцатиградусная жара — нормальное явление, а глубже температура ещё выше.

Незначительность теплового потока из недр к поверхности на большей части планеты связана с низкой теплопроводностью горных пород и особенностями геологического строения. Но есть исключения — места, где тепловой поток велик. Это, прежде всего, зоны тектонических разломов, повышенной сейсмической активности и вулканизма, где энергия земных недр находит выход. Для таких зон характерны термические аномалии литосферы, здесь тепловой поток, достигающий поверхности Земли, может быть в разы и даже на порядки мощнее «обычного». Огромное количество тепла на поверхность в этих зонах выносят извержения вулканов и горячие источники воды.

Именно такие районы наиболее благоприятны для развития геотермальной энергетики. На территории России это, прежде всего, Камчатка, Курильские острова и Кавказ.

В то же время развитие геотермальной энергетики возможно практически везде, поскольку рост температуры с глубиной — явление повсеместное, и задача заключается в «добыче» тепла из недр, подобно тому, как оттуда добывается минеральное сырьё.

В среднем температура с глубиной растёт на 2,5–3°C на каждые 100 м. Отношение разности температур между двумя точками, лежащими на разной глубине, к разности глубин между ними называют геотермическим градиентом.

Обратная величина — геотермическая ступень, или интервал глубин, на котором температура повышается на 1°C.

Чем выше градиент и соответственно ниже ступень, тем ближе тепло глубин Земли подходит к поверхности и тем более перспективен данный район для развития геотермальной энергетики.

В разных районах, в зависимости от геологического строения и других региональных и местных условий, скорость роста температуры с глубиной может резко различаться. В масштабах Земли колебания величин геотермических градиентов и ступеней достигают 25 крат. Например, в штате Орегон (США) градиент составляет 150°C на 1 км, а в Южной Африке — 6°C на 1 км.

Вопрос, какова температура на больших глубинах — 5, 10 км и более? При сохранении тенденции температура на глубине 10 км должна составлять в среднем примерно 250–300°C. Это более или менее подтверждается прямыми наблюдениями в сверхглубоких скважинах, хотя картина существенно сложнее линейного повышения температуры.

Например, в Кольской сверхглубокой скважине, пробурённой в Балтийском кристаллическом щите, температура до глубины 3 км меняется со скоростью 10°C/1 км, а далее геотермический градиент становится в 2–2,5 раза больше. На глубине 7 км зафиксирована уже температура 120°C, на 10 км — 180°C, а на 12 км — 220°C.

Другой пример — скважина, заложенная в Северном Прикаспии, где на глубине 500 м зарегистрирована температура 42°C, на 1,5 км — 70°C, на 2 км — 80°C, на 3 км — 108°C.

Предполагается, что геотермический градиент уменьшается начиная с глубины 20–30 км: на глубине 100 км предположительные температуры около 1300–1500°C, на глубине 400 км — 1600°C, в ядре Земли (глубины более 6000 км) — 4000–5000°C.

На глубинах до 10–12 км температуру измеряют через пробурённые скважины; там же, где их нет, её определяют по косвенным признакам так же, как и на бóльших глубинах. Такими косвенными признаками могут быть характер прохождения сейсмических волн или температура изливающейся лавы.

Впрочем, для целей геотермальной энергетики данные о температурах на глубинах более 10 км пока не представляют практического интереса.

На глубинах в несколько километров много тепла, но как его поднять? Иногда эту задачу решает за нас сама природа с помощью естественного теплоносителя — нагретых термальных вод, выходящих на поверхность или же залегающих на доступной для нас глубине. В ряде случаев вода в глубинах разогрета до состояния пара.

Строгого определения понятия «термальные воды» нет. Как правило, под ними подразумевают горячие подземные воды в жидком состоянии или в виде пара, в том числе выходящие на поверхность Земли с температурой выше 20°C, то есть, как правило, более высокой, чем температура воздуха.

Тепло подземных вод, пара, пароводяных смесей — это гидротермальная энергия. Соответственно энергетика, основанная на её использовании, называется гидротермальной.

Сложнее обстоит дело с добычей тепла непосредственно сухих горных пород — петротермальной энергии, тем более что достаточно высокие температуры, как правило, начинаются с глубин в несколько километров.

На территории России потенциал петротермальной энергии в сто раз выше, чем у гидротермальной, — соответственно 3500 и 35 трлн тонн условного топлива. Это вполне естественно — тепло глубин Земли имеется везде, а термальные воды обнаруживаются локально. Однако из-за очевидных технических трудностей для получения тепла и электроэнергии в настоящее время используются большей частью термальные воды.

Воды температурой от 20–30 до 100°C пригодны для отопления, температурой от 150°C и выше — и для выработки электроэнергии на геотермальных электростанциях.

В целом же геотермальные ресурсы на территории России в пересчёте на тонны условного топлива или любую другую единицу измерения энергии примерно в 10 раз выше запасов органического топлива.

Теоретически только за счёт геотермальной энергии можно было бы полностью удовлетворить энергетические потребности страны. Практически же на данный момент на большей части её территории это неосуществимо по технико-экономическим соображениям.

В мире использование геотермальной энергии ассоциируется чаще всего с Исландией — страной, расположенной на северном окончании Срединно-Атлантического хребта, в исключительно активной тектонической и вулканической зоне. Наверное, все помнят мощное извержение вулкана Эйяфьятлайокудль (Eyjafjallajökull) в 2010 году.

Именно благодаря такой геологической специфике Исландия обладает огромными запасами геотермальной энергии, в том числе горячих источников, выходящих на поверхность Земли и даже фонтанирующих в виде гейзеров.

В Исландии в настоящее время более 60% всей потребляемой энергии берут из Земли. В том числе за счёт геотермальных источников обеспечивается 90% отопления и 30% выработки электроэнергии. Добавим, что остальная часть электроэнергии в стране производится на ГЭС, то есть также с использованием возобновляемого источника энергии, благодаря чему Исландия выглядит неким мировым экологическим эталоном.

«Приручение» геотермальной энергии в XX веке заметно помогло Исландии в экономическом отношении. До середины прошлого столетия она была очень бедной страной, сейчас занимает первое место в мире по установленной мощности и производству геотермальной энергии на душу населения и находится в первой десятке по абсолютной величине установленной мощности геотермальных электростанций. Однако её население составляет всего 300 тысяч человек, что упрощает задачу перехода на экологически чистые источники энергии: потребности в ней в целом невелики.

Помимо Исландии высокая доля геотермальной энергетики в общем балансе производства электроэнергии обеспечивается в Новой Зеландии и островных государствах Юго-Восточной Азии (Филиппины и Индонезия), странах Центральной Америки и Восточной Африки, территория которых также характеризуется высокой сейсмической и вулканической активностью. Для этих стран при их нынешнем уровне развития и потребностях геотермальная энергетика вносит весомый вклад в социально-экономическое развитие.

Использование геотермальной энергии имеет весьма давнюю историю. Один из первых известных примеров — Италия, местечко в провинции Тоскана, ныне называемое Лардерелло, где ещё в начале XIX века местные горячие термальные воды, изливавшиеся естественным путём или добываемые из неглубоких скважин, использовались в энергетических целях.

Вода из подземных источников, богатая бором, употреблялась здесь для получения борной кислоты. Первоначально эту кислоту получали методом выпаривания в железных бойлерах, а в качестве топлива брали обычные дрова из ближайших лесов, но в 1827 году Франческо Лардерел (Francesco Larderel) создал систему, работавшую на тепле самих вод. Одновременно энергию природного водяного пара начали использовать для работы буровых установок, а в начале XX века — и для отопления местных домов и теплиц. Там же, в Лардерелло, в 1904 году термальный водяной пар стал энергетическим источником для получения электричества.

Примеру Италии в конце XIX—начале XX века последовали некоторые другие страны. Например, в 1892 году термальные воды впервые были использованы для местного отопления в США (Бойсе, штат Айдахо), в 1919-м — в Японии, в 1928-м — в Исландии.

В США первая электростанция, работавшая на гидротермальной энергии, появилась в Калифорнии в начале 1930-х годов, в Новой Зеландии — в 1958 году, в Мексике — в 1959-м, в России (первая в мире бинарная ГеоЭС) — в 1965-м.

Старый принцип на новом источнике

Выработка электроэнергии требует более высокой температуры гидроисточника, чем для отопления, — более 150°C. Принцип работы геотермальной электростанции (ГеоЭС) сходен с принципом работы обычной тепловой электростанции (ТЭС). По сути, геотермальная электростанция — разновидность ТЭС.

На ТЭС в роли первичного источника энергии выступают, как правило, уголь, газ или мазут, а рабочим телом служит водяной пар. Топливо, сгорая, нагревает воду до состояния пара, который вращает паровую турбину, а она генерирует электричество.

Отличие ГеоЭС состоит в том, что первичный источник энергии здесь — тепло земных недр и рабочее тело в виде пара поступает на лопасти турбины электрогенератора в «готовом» виде прямо из добывающей скважины.

Существуют три основные схемы работы ГеоЭС: прямая, с использованием сухого (геотермального) пара; непрямая, на основе гидротермальной воды, и смешанная, или бинарная.

Применение той или иной схемы зависит от агрегатного состояния и температуры энергоносителя.

Самая простая и потому первая из освоенных схем — прямая, в которой пар, поступающий из скважины, пропускается непосредственно через турбину. На сухом пару работала и первая в мире ГеоЭС в Лардерелло в 1904 году.

ГеоЭС с непрямой схемой работы в наше время самые распространённые. Они используют горячую подземную воду, которая под высоким давлением нагнетается в испаритель, где часть её выпаривается, а полученный пар вращает турбину. В ряде случаев требуются дополнительные устройства и контуры для очистки геотермальной воды и пара от агрессивных соединений.

Отработанный пар поступает в скважину нагнетания либо используется для отопления помещений, — в этом случае принцип тот же, что при работе ТЭЦ.

На бинарных ГеоЭС горячая термальная вода взаимодействует с другой жидкостью, выполняющей функции рабочего тела с более низкой температурой кипения. Обе жидкости пропускаются через теплообменник, где термальная вода выпаривает рабочую жидкость, пары которой вращают турбину.

Эта система замкнута, что решает проблемы выбросов в атмосферу. Кроме того, рабочие жидкости со сравнительно низкой температурой кипения позволяют использовать в качестве первичного источника энергии и не очень горячие термальные воды.

Во всех трёх схемах эксплуатируется гидротермальный источник, но для получения электричества можно использовать и петротермальную энергию.

Принципиальная схема в этом случае также достаточно проста. Необходимо пробурить две соединяющиеся между собою скважины — нагнетательную и эксплуатационную. В нагнетательную скважину закачивается вода. На глубине она нагревается, затем нагретая вода или образовавшийся в результате сильного нагрева пар по эксплуатационной скважине подаётся на поверхность. Далее всё зависит от того, как используется петротермальная энергия — для отопления или для производства электроэнергии. Возможен замкнутый цикл с закачиванием отработанного пара и воды обратно в нагнетательную скважину либо другой способ утилизации.

Недостаток такой системы очевиден: для получения достаточно высокой температуры рабочей жидкости нужно бурить скважины на большую глубину. А это серьёзные затраты и риск существенных потерь тепла при движении флюида вверх. Поэтому петротермальные системы пока менее распространены по сравнению с гидротермальными, хотя потенциал петротермальной энергетики на порядки выше.

В настоящее время лидер в создании так называемых петротермальных циркуляционных систем (ПЦС) — Австралия. Кроме того, это направление геотермальной энергетики активно развивается в США, Швейцарии, Великобритании, Японии.

Подарок лорда Кельвина

Изобретение в 1852 году теплового насоса физиком Уильямом Томпсоном (он же — лорд Кельвин) предоставило человечеству реальную возможность использования низкопотенциального тепла верхних слоёв грунта. Теплонасосная система, или, как её называл Томпсон, умножитель тепла, основана на физическом процессе передачи тепла от окружающей среды к хладагенту. По сути, в ней используют тот же принцип, что и в петротермальных системах. Отличие — в источнике тепла, в связи с чем может возникнуть терминологический вопрос: насколько тепловой насос можно считать именно геотермальной системой? Дело в том, что в верхних слоях, до глубин в десятки-сотни метров, породы и содержащиеся в них флюиды нагреваются не глубинным теплом земли, а солнцем. Таким образом, именно солнце в данном случае — первичный источник тепла, хотя забирается оно, как и в геотермальных системах, из земли.

Работа теплового насоса основана на запаздывании прогрева и охлаждения грунта по сравнению с атмосферой, в результате чего образуется градиент температур между поверхностью и более глубокими слоями, которые сохраняют тепло даже зимой, подобно тому, как это происходит в водоёмах. Основное назначение тепловых насосов — обогрев помещений. По сути — это «холодильник наоборот». И тепловой насос, и холодильник взаимодействуют с тремя составляющими: внутренней средой (в первом случае — отапливаемое помещение, во втором — охлаждаемая камера холодильника), внешней средой — источником энергии и холодильным агентом (хладагентом), он же — теплоноситель, обеспечивающий передачу тепла или холода.

В роли хладагента выступает вещество с низкой температурой кипения, что позволяет ему отбирать тепло у источника, имеющего даже сравнительно низкую температуру.

В холодильнике жидкий хладагент через дроссель (регулятор давления) поступает в испаритель, где из-за резкого уменьшения давления происходит испарение жидкости. Испарение — эндотермический процесс, требующий поглощения тепла извне. В результате тепло из внутренних стенок испарителя забирается, что и обеспечивает охлаждающий эффект в камере холодильника. Далее из испарителя хладагент засасывается в компрессор, где он возвращается в жидкое агрегатное состояние. Это обратный процесс, ведущий к выбросу отнятого тепла во внешнюю среду. Как правило, оно выбрасывается в помещение, и задняя стенка холодильника сравнительно тёплая.

Тепловой насос работает практически так же, с той разницей, что тепло забирается из внешней среды и через испаритель поступает во внутреннюю среду — систему отопления помещения.

В реальном тепловом насосе вода нагревается, проходя по внешнему контуру, уложенному в землю или водоём, далее поступает в испаритель.

В испарителе тепло передаётся во внутренний контур, заполненный хладагентом с низкой температурой кипения, который, проходя через испаритель, переходит из жидкого состояния в газообразное, забирая тепло.

Далее газообразный хладагент попадает в компрессор, где сжимается до высокого давления и температуры, и поступает в конденсатор, где происходит теплообмен между горячим газом и теплоносителем из системы отопления.

Для работы компрессора требуется электроэнергия, тем не менее коэффициент трансформации (соотношение потребляемой и вырабатываемой энергии) в современных системах достаточно высок, чтобы обеспечить их эффективность.

В настоящее время тепловые насосы довольно широко используются для отопления помещений, главным образом, в экономически развитых странах.

Экокорректная энергетика

Геотермальная энергетика считается экологически чистой, что в целом справедливо. Прежде всего, в ней используется возобновляемый и практически неисчерпаемый ресурс. Геотермальная энергетика не требует больших площадей, в отличие от крупных ГЭС или ветропарков, и не загрязняет атмосферу, в отличие от углеводородной энергетики. В среднем ГеоЭС занимает 400 м 2 в пересчёте на 1 ГВт вырабатываемой электроэнергии. Тот же показатель для угольной ТЭС, к примеру, составляет 3600 м 2 . К экологическим преимуществам ГеоЭС относят также низкое водопотребление — 20 литров пресной воды на 1 кВт, тогда как для ТЭС и АЭС требуется около 1000 литров. Отметим, что это экологические показатели «среднестатистической» ГеоЭС.

Но отрицательные побочные эффекты всё же имеются. Среди них чаще всего выделяют шум, тепловое загрязнение атмосферы и химическое — воды и почвы, а также образование твёрдых отходов.

Главный источник химического загрязнения среды — собственно термальная вода (с высокой температурой и минерализацией), нередко содержащая большие количества токсичных соединений, в связи с чем существует проблема утилизации отработанной воды и опасных веществ.

Отрицательные эффекты геотермальной энергетики могут прослеживаться на нескольких этапах, начиная с бурения скважин. Здесь возникают те же опасности, что и при бурении любой скважины: разрушение почвенно-растительного покрова, загрязнение грунта и грунтовых вод.

На стадии эксплуатации ГеоЭС проблемы загрязнения окружающей среды сохраняются. Термальные флюиды — вода и пар — обычно содержат углекислый газ (CO2), сульфид серы (H2S), аммиак (NH3), метан (CH4), поваренную соль (NaCl), бор (B), мышьяк (As), ртуть (Hg). При выбросах во внешнюю среду они становятся источниками её загрязнения. Кроме того, агрессивная химическая среда может вызывать коррозионные разрушения конструкций ГеоТЭС.

В то же время выбросы загрязняющих веществ на ГеоЭС в среднем ниже, чем на ТЭС. Например, выбросы углекислого газа на каждый киловатт-час выработанной электроэнергии составляют до 380 г на ГеоЭС, 1042 г — на угольных ТЭС, 906 г — на мазутных и 453 г — на газовых ТЭС.

Возникает вопрос: что делать с отработанной водой? При невысокой минерализации она после охлаждения может быть сброшена в поверхностные воды. Другой путь — закачивание её обратно в водоносный пласт через нагнетательную скважину, что предпочтительно и преимущественно применяется в настоящее время.

Добыча термальной воды из водоносных пластов (как и выкачивание обычной воды) может вызывать просадку и подвижки грунта, другие деформации геологических слоёв, микроземлетрясения. Вероятность таких явлений, как правило, невелика, хотя отдельные случаи зафиксированы (например, на ГеоЭС в Штауфен-им-Брайсгау в Германии).

Следует подчеркнуть, что большая часть ГеоЭС расположена на сравнительно малонаселённых территориях и в странах третьего мира, где экологические требования бывают менее жёсткими, чем в развитых странах. Кроме того, на данный момент количество ГеоЭС и их мощности сравнительно невелики. При более масштабном развитии геотермальной энергетики экологические риски могут возрасти и умножиться.

Почём энергия Земли?

Инвестиционные затраты на строительство геотермальных систем варьируют в очень широком диапазоне — от 200 до 5000 долларов на 1 кВт установленной мощности, то есть самые дешёвые варианты сопоставимы со стоимостью строительства ТЭС. Зависят они, прежде всего, от условий залегания термальных вод, их состава, конструкции системы. Бурение на большую глубину, создание замкнутой системы с двумя скважинами, необходимость очистки воды могут многократно увеличивать стоимость.

Например, инвестиции в создание петротермальной циркуляционной системы (ПЦС) оцениваются в 1,6–4 тыс. долларов на 1 кВт установленной мощности, что превышает затраты на строительство атомной электростанции и сопоставимо с затратами на строительство ветряных и солнечных электростанций.

Очевидное экономическое преимущество ГеоТЭС — бесплатный энергоноситель. Для сравнения — в структуре затрат работающей ТЭС или АЭС на топливо приходится 50–80% или даже больше, в зависимости от текущих цен на энергоносители. Отсюда ещё одно преимущество геотермальной системы: расходы при эксплуатации более стабильны и предсказуемы, поскольку не зависят от внешней конъюнктуры цен на энергоносители. В целом эксплуатационные затраты ГеоТЭС оцениваются в 2–10 центов (60 коп.–3 руб.) на 1 кВт·ч произведённой мощности.

Вторая по величине после энергоносителя (и весьма существенная) статья расходов — это, как правило, заработная плата персонала станции, которая может кардинально различаться по странам и регионам.

В среднем себестоимость 1 кВт·ч геотермальной энергии сопоставима с таковой для ТЭС (в российских условиях — около 1 руб./1 кВт·ч) и в десять раз выше себестоимости выработки электроэнергии на ГЭС (5–10 коп./1 кВт·ч).

Отчасти причина высокой себестоимости заключается в том, что, в отличие от тепловых и гидравлических электростанций, ГеоТЭС имеет сравнительно небольшую мощность. Кроме того, необходимо сравнивать системы, находящиеся в одном регионе и в сходных условиях. Так, например, на Камчатке, по оценкам экспертов, 1 кВт·ч геотермальной электроэнергии обходится в 2–3 раза дешевле электроэнергии, произведённой на местных ТЭС.

Показатели экономической эффективности работы геотермальной системы зависят, например, и от того, нужно ли утилизировать отработанную воду и какими способами это делается, возможно ли комбинированное использование ресурса. Так, химические элементы и соединения, извлечённые из термальной воды, могут дать дополнительный доход. Вспомним пример Лардерелло: первичным там было именно химическое производство, а использование геотермальной энергии первоначально носило вспомогательный характер.

Форварды геотермальной энергетики

Геотермальная энергетика развивается несколько иначе, чем ветряная и солнечная. В настоящее время она в существенно большей степени зависит от характера самого ресурса, который резко различается по регионам, а наибольшие концентрации привязаны к узким зонам геотермических аномалий, связанных, как правило, с районами развития тектонических разломов и вулканизма.

Кроме того, геотермальная энергетика менее технологически ёмкая по сравнению с ветряной и тем более с солнечной энергетикой: системы геотермальных станций достаточно просты.

В общей структуре мирового производства электроэнергии на геотермальную составляющую приходится менее 1%, но в некоторых регионах и странах её доля достигает 25–30%. Из-за привязки к геологическим условиям значительная часть мощностей геотермальной энергетики сосредоточена в странах третьего мира, где выделяются три кластера наибольшего развития отрасли — острова Юго-Восточной Азии, Центральная Америка и Восточная Африка. Два первых региона входят в Тихоокеанский «огненный пояс Земли», третий привязан к Восточно-Африканскому рифту. С наибольшей вероятностью геотермальная энергетика и далее будет развиваться в этих поясах. Более отдалённая перспектива — развитие петротермальной энергетики, использующей тепло слоёв земли, лежащих на глубине нескольких километров. Это практически повсеместно распространённый ресурс, но его извлечение требует высоких затрат, поэтому петротермальная энергетика развивается прежде всего в наиболее экономически и технологически мощных странах.

В целом, учитывая повсеместное распространение геотермальных ресурсов и приемлемый уровень экологической безопасности, есть основания предполагать, что геотермальная энергетика имеет хорошие перспективы развития. Особенно при нарастании угрозы дефицита традиционных энергоносителей и росте цен на них.

От Камчатки до Кавказа

В России развитие геотермальной энергетики имеет достаточно давнюю историю, и по ряду позиций мы находимся в числе мировых лидеров, хотя в общем энергобалансе огромной страны доля геотермальной энергии пока ничтожно мала.

Пионерами и центрами развития геотермальной энергетики в России стали два региона — Камчатка и Северный Кавказ, причём если в первом случае речь идёт прежде всего об электроэнергетике, то во втором — об использовании тепловой энергии термальной воды.

На Северном Кавказе — в Краснодарском крае, Чечне, Дагестане — тепло термальных вод для энергетических целей использовалось ещё до Великой Отечественной войны. В 1980–1990-е годы развитие геотермальной энергетики в регионе по понятным причинам застопорилось и пока из состояния стагнации не вышло. Тем не менее геотермальное водоснабжение на Северном Кавказе обеспечивает теплом около 500 тыс. человек, а, например, город Лабинск в Краснодарском крае с населением 60 тыс. человек полностью отапливается за счёт геотермальных вод.

На Камчатке история геотермальной энергетики связана, прежде всего, со строительством ГеоЭС. Первые из них, до сих пор работающие Паужетская и Паратунская станции, были построены ещё в 1965–1967 годах, при этом Паратунская ГеоЭС мощностью 600 кВт стала первой станцией в мире с бинарным циклом. Это была разработка советских учёных С. С. Кутателадзе и А. М. Розенфельда из Института теплофизики СО РАН, получивших в 1965 году авторское свидетельство на извлечение электроэнергии из воды с температурой от 70°C. Эта технология впоследствии стала прототипом для более 400 бинарных ГеоЭС в мире.

Мощность Паужетской ГеоЭС, введённой в эксплуатацию в 1966 году, изначально составляла 5 МВт и впоследствии была наращена до 12 МВт. В настоящее время на станции идёт строительство бинарного блока, который увеличит её мощность ещё на 2,5 МВт.

Развитие геотермальной энергетики в СССР и России тормозилось доступностью традиционных энергоносителей — нефти, газа, угля, но никогда не прекращалось. Крупнейшие на данный момент объекты геотермальной энергетики — Верхне-Мутновская ГеоЭС с суммарной мощностью энергоблоков 12 МВт, введённая в эксплуатацию в 1999 году, и Мутновская ГеоЭС мощностью 50 МВт (2002 год).

Мутновская и Верхне-Мутновская ГеоЭС — уникальные объекты не только для России, но и в мировом масштабе. Станции расположены у подножия вулкана Мутновский, на высоте 800 метров над уровнем моря, и работают в экстремальных климатических условиях, где 9–10 месяцев в году зима. Оборудование Мутновских ГеоЭС, на данный момент одно из самых современных в мире, полностью создано на отечественных предприятиях энергетического машиностроения.

В настоящее время доля Мутновских станций в общей структуре энергопотребления Центрально-Камчатского энергетического узла составляет 40%. В ближайшие годы планируется увеличение мощности.

Отдельно следует сказать о российских петротермальных разработках. Крупных ПЦС у нас пока нет, однако есть передовые технологии бурения на большую глубину (порядка 10 км), которые также не имеют аналогов в мире. Их дальнейшее развитие позволит кардинально снизить затраты на создание петротермальных систем. Разработчики данных технологий и проектов — Н. А. Гнатусь, М. Д. Хуторской (Геологический институт РАН), А. С. Некрасов (Институт народнохозяйственного прогнозирования РАН) и специалисты Калужского турбинного завода. Сейчас проект петротермальной циркуляционной системы в России находится на экспериментальной стадии.

Перспективы у геотермальной энергетики в России есть, хотя и сравнительно отдалённые: на данный момент достаточно велик потенциал и сильны позиции традиционной энергетики. В то же время в ряде отдалённых районов страны использование геотермальной энергии экономически выгодно и востребовано уже сейчас. Это территории с высоким геоэнергетическим потенциалом (Чукотка, Камчатка, Курилы — российская часть Тихоокеанского «огненного пояса Земли», горы Южной Сибири и Кавказ) и одновременно удалённые и отрезанные от централизованного энергоснабжения.

Вероятно, в ближайшие десятилетия геотермальная энергетика в нашей стране будет развиваться именно в таких регионах.

Геотермальная энергия может снизить выбросы углекислого газа на 800 миллионов т

Во всём мире активно обсуждается глобальное потепление и считающийся опасным СО2, выделяющийся при сгорании ископаемых углеводородов. В 1988 году для изучения и документирования этой опасности была создана Межправительственная комиссия по изменению климата (МКИК). На эту тему написано большое количество статей и научных трудов, проведено множество международных встреч — и всё это для того, чтобы понять: можно ли путём достижения соответствующих соглашений смягчить последствия этой предполагаемой угрозы нашей планете.

Были поставлены цели – уменьшить выбросы СО2 в ближайшем будущем; в развитых странах вводятся программы для достижения поставленных целей. А достичь их непросто, так как развитие страны за последние двести лет во многом обуславливается открытием и постоянно растущим потреблением доступной энергии, извлекаемой из ископаемых углеводородов: угля, нефти и природного газа. Доступная энергия стала движущей силой экстенсивного развития промышленности, создала миллионы рабочих мест, стала основой благополучия огромной части населения Земли.

Нагрузка на развивающиеся страны

«Восходящих звёзд» индустриального мира будущего сейчас вынуждают выполнять нереальные задачи и тратить средства на уменьшение выбросов СО2, которые по факту крайне необходимы для развития инфраструктуры этих стран, совершенствование системы здравоохранения, снижение загрязнения воздуха, воды и почв. В то же время, чем выше уровень СО2, тем выше урожайность, что помогает прокормить растущее население Земли и поголовье животных. ВВП всех современных и развивающихся стран напрямую связан с потреблением энергии, равно как и прогнозируемая продолжительность жизни. Пока не будет найден новый, надёжный и приемлемый по стоимости источник энергии, будут востребованы именно ископаемые углеводороды. Быстрое и резкое сокращение их потребления, которого требует ряд правительств, создаст серьёзную проблему. Это негативно отразится на социальном благосостоянии огромного числа людей, занятых в энергетическом секторе, и поставит под угрозу жизни многих миллионов других.

Источники возобновляемой энергии

Развиваются и финансируются новые энергетические технологии, для выработки электрической энергии устанавливаются панели с солнечными элементами, геотермальные источники, ветровые электростанции, приливно-отливные турбины. Это хорошая тенденция, но у всех у них (кроме геотермальных источников и приливно-отливных турбин) есть основная проблема: источники энергии нестабильны и не могут использоваться для работы в с базовой нагрузкой, что является ключевым фактором стабильного энергообеспечения города или промышленного центра. Панели с солнечными элементами не вырабатывают энергию ночью, ветроэнергетические установки работают только при достаточной силе ветра и отключаются, если скорость ветра слишком высока. В этой связи основными проблемами стали накопление, хранение и перераспределение дополнительной энергии. Только приемлемая по цене и передовая технология с возможностью глобального применения обеспечит возможность широкомасштабного экономического потребления энергии солнца и ветра. Энергия ископаемых углеводородов вырабатывается из стабильных источников, она относительно дешёвая и эффективна 24 часа в сутки. Поэтому в ближайшие десятилетия без неё не обойтись никак.

Ключевые факторы, влияющие на климат

Вопрос, который мы должны задать, звучит так: уверены ли мы в том, что затратный и резкий отход от углеводородов исключительно ради снижения выбросов СО2 так срочно необходим? Каковы ключевые факторы, влияющие на климат? Разве не способствует высокий уровень СО2 росту растений, не полезен ли он для окружающей среды?

История мирового климата

Источник ледниковых периодов и межледниковых периодов

Подобные сильные колебаний температур, скорее всего, вызваны известными и задокументированными изменениями солнечной активности, формы орбиты Земли вокруг Солнца, смещениями Земли относительно Солнца, прочими факторами, которые способствовали изменению количества и распределения солнечной энергии, поступающей на Землю, и отражающейся от поверхности Земли обратно в космос. Эти процессы описаны в циклах Миланковича.

Создаётся впечатление, что мы на 2°С отстаём от пиковых температур тёплого периода (между двумя последними ледниковыми периодами). Может ли это быть основой максимального предела повышения на 2°С, установленного МКИК и другими организациями?

Ключевым фактором является то, что потепление, которому способствует СО2, является сильно нелинейным. По мере увеличения значения чнм, утепляющий эффект быстро снижается (3) . Предлагаем ознакомиться с двумя детальными расчётами, произведёнными самым признанным специалистом по атмосфере профессором Уильямом Хэппером из Принстонского университета (4, 5) .

Обоснованное предположение профессора Хэппера заключается в том, что повышение концентрации СО2 (с нынешних 400 чнм до 800 чнм) будет способствовать потеплению всего лишь на 1°С. Также он утверждает, что при удвоении этого значения потребление воды растениями сократится на 50%. И так как большей части наземных растений сейчас требуется минимум 100 грамм воды для выделения 1 грамма углевода, сокращение потребления на 50% позволит сэкономить огромное количество воды во всех уголках планеты.

По мере завершения ледникового периода, на Земле наблюдается потепление на 10°С, что видно из Иллюстрации 1 (1) . По большей части глобальное потепление вызвано не повышением выбросов СО2, а масштабными изменениями, которые отражаются на уровне солнечной энергии, достигающей Земли (это объясняется циклами Миланковича). Это скорее повышение температур способствует росту уровня СО2, а не наоборот. Позже, рассматривая температуры и значения СО2, мы обсудим причинно-следственные связи.

Роль СО2 в глобальном потеплении

Чтобы лучше понять роль СО2 в глобальном потеплении, нам необходимо знать об энергии и радиации следующее:

  • Большая часть приходящего солнечного излучения (коротковолновая радиация) поглощается и преобразуется в тепловую энергию на поверхности или в атмосфере
  • Отходящее тепловое излучение (длинноволновая радиация) от поверхности и вызывающие парниковый эффект газы несут энергию обратно в космос, способствуя остыванию Земли.

Часть приходящей солнечной энергии поглощается преимущественно водой атмосферы. Далее поглощается ещё больший объём отходящего теплового излучения – опять же главным образом водой и определённым объёмом СО2, равно как и другими остаточными газами, которые согревают атмосферу и «держат» Землю в диапазоне комфортных температур, необходимых для жизни человека. Без поглощения теплового излучения водяными парами и парниковыми газами на Земле очень жаркие дни чередовались бы крайне холодными ночами. Понятно, что жизнь стала бы невозможной.

Джон Тиндейл, открывший парниковые газы в 50-ые годы 19-го века, признал их огромную пользу для жизни на Земле:

«Водяные пары – это защитное оболочка, более необходимая для жизни растений в Англии, чем одежда для человека. Если на одну единственную летнюю ночь убрать водяные пары из атмосферы над нашей страной, любое растение, способное погибнуть от заморозков, несомненно, погибнет. Тепло наших полей и садов безвозвратно испарится в космос, и солнце взойдёт над островом, скованным железной хваткой холода».

Джон Тиндейл: «Тепло, характер движения», Лонгманнс, Грин энд Компани, Лондон 1875.

Основные факты о поглощении солнечной энергии

1. Поступающая солнечная энергия

Вот тут начинается самое интересное. Давайте изучим излучение и его поглощаемый объём: исходящая от Солнца энергия, достигающая Земли, имеет широкий диапазон волн. Величина энергии сильно варьируется в пределах волнового диапазона, что видно на Иллюстрации 3 (1) .

Из красного графика слева на Иллюстрации 3 видно: СО2 поглощает малую часть энергии солнечного света, поступающего в атмосферу Земли, что подтверждает утверждение МКИК о том, что СО2 не оказывает значительного влияния на поступающую солнечную радиацию. Также видно, что молекула Н2О поглощает поступающую солнечную радиацию в 4 диапазонах волн.

2. Обратно излучаемая солнечная энергия – главный источник глобального потепления

Часть солнечной энергии, которая поглощается сушей и океанами Земли, излучается обратно в атмосферу в виде теплового излучения, как показано на графике справа (синий).

Большая часть этого теплового излучения поглощается Н2О в двух широких диапазонах волн при более низких температурах на большей высоте. СО2 поглощает тепловое излучение с поверхности земли в диапазоне волн 12 – 18 микрон (красная стрелка), волны этих длин также поглощаются водой. Этот процесс хорошо известен и именуется «парниковым эффектом». По сути углекислый газ так и осуществляет «глобальное потепление».

Иллюстрация 3: поступающая и отходящая солнечная энергия

Поглощение длинноволнового излучения от нагретой поверхности и поглощение обратного рассеивания углекислым газом и водой исключают сильнейшие перепады температур между дневными и ночными периодами и повышают среднюю температуру поверхности Земли. В какой-то степени ошибочно это явление называется «парниковым эффектом», так как теплицы с их стеклянными крышами тоже пропускают солнечный свет, предотвращая при этом улетучивание тепла. Однако в реальной теплице тепло удерживается за счёт подавления конвекционных потоков тёплого воздуха. Реальные теплицы эффективны и с окнами, которые пропускают длинноволновое излучение. Парниковый эффект на Земле главным образом происходит за счёт подавления переноса передаваемого излучением тепла.

Что более важно, при нынешнем уровне СО2 400 чнм диапазоны волн, в которых СО2 поглощает солнечную энергию длинноволнового излучения, являются завершёнными. На основании этих данных делаем вывод: дальнейшее повышение СО2 не способствует сильному потеплению, так как в этом диапазоне волн (12 – 18 микрон) остаётся немного дополнительной и поглощаемой энергии.

Какие ещё источники, кроме деятельности человека, могут способствовать текущему повышению уровня СО2 так, чтобы его уровень превысил концентрации за все предыдущие межледниковые периоды? Причина может заключаться и в беспрецедентно затянувшемся нынешнем тёплом периоде и его долгосрочном воздействии на температуры океанов. Более высокие температуры приводят к уменьшению хранящегося в океанах углекислого газа. Обратите внимание: мы не оспариваем и тот факт, что уровень углекислого газа повышается ещё и в результате деятельности человека.

3. Роль океанов в глобальном потеплении

За последние три ледниковых периода тёплый период ещё не был таким долгим!

Океаны поглощают значительный объём СО2. Когда температура океанов падает, поглощается большее количество СО2, а когда температуры поднимаются, происходит обратное, и СО2 выделяется обратно в атмосферу. За текущий продолжительный тёплый период было достаточно времени, чтобы температуры океанов выросли намного больше, чем любой другой тёплый период, и это стало причиной выделения больших объёмов дополнительного углекислого газа.

На Иллюстрации 5 (9) показаны колебания показателей растворимости СО2 в воде при изменениях температур.

Иллюстрация 5. Колебания растворимости углекислого газа в зависимости от тем-ры

Вопрос повышения кислотности океанских вод от углекислого газа

Большие споры вызывает вопрос повышения кислотности океанов при росте СО2, но эта проблема слишком преувеличена.

Р. Коэн и профессор Хэппер (10) отмечают:

«Если бы в атмосфере не было углекислого газа, рН океана составил бы 11,3, значение, примерно равное рН нашатырного спирта, и среда стала бы слишком едкой для большинства живых организмов.

Именно углекислый газ удерживает значения рН в океане на уровнях, приемлемых для жизни. Удвоение уровня СО2 в атмосфере с 400 чнм в настоящее время до 800 чнм позволит снизить уровень рН с 8,2 до 7,9. Данное изменение сопоставимо с нормальными колебаниями этого значения в зависимости от места и времени».

Также помните и о том, что влияние СО2 на рН в океане быстро снижается по мере его увеличения. Например, при увеличении СО2 в 4 раза, то есть до 1600 чнм, значение рН было бы 7,5 (приемлемое значение в щелочном диапазоне).

Ошибки введения налога за выбросы углерода

С целью ускорения сокращения потребления углеводородов предлагается ввести налог 40 долларов за 1 тонну выброшенного углерода. Этот вопрос серьёзно рассматривается в Вашингтоне и ряде других развитых стран. Главным образом это затронет потребление природного газа, нефти, угля, а они дают 80% всей потребляемой в США энергии. По одной из оценок цена на 1 галлон бензина в США вырастет на 36 центов.

На основании представленных здесь данных мы считаем введение такого налога большой ошибкой, так как эта мера вынудит энергетические компании закрывать прибыльные (до введения налога) электростанции и вывести цены на энергию за пределы экономически оправданного диапазона.

Также предложена технология улавливания и хранения углерода (УХУ) с целью недопущения выбросов СО2 вместе с другими отходами. Углерод предлагается транспортировать по трубопроводам и хранить на лицензированных подземных станциях. По прогнозам внедрение УХУ в два раза повысит базовую стоимость электроэнергии, полученной из угля, нефти и природного газа. Цены в этом случае будут просто неприемлемыми, и все расходы в первую очередь лягут на общественность, которая зависит от стабильных источников энергии. К тому же, как объяснялось выше, эта мера не будет нести практической пользы для управления изменением климата.

Другой ключевой момент заключается в том, что растительный мир благополучно развивается в средах с высоким уровнем СО2, и фермеры уже давно практикуют закачку СО2 в теплицы, создавая концентрации 1500 чнм и значительно повышая урожайность (см. Иллюстрацию 6).

Иллюстрация 6. Вот, что происходит с увеличением концентрации СО2

Углекислый газ является ключевым питательным элементом растительного мира, и если его уровень упадёт ниже 150 чнм, выживет небольшое количество растений и животных. Чем выше СО2, тем лучше растения справляются с засухой, так как выделяют меньше воды в процессе поглощения СО2, являющегося их основным источником пищи. Если бы концентрация СО2 в воздухе увеличилась вдвое, потребность растений в воде уменьшилась бы на 50%. Это было бы огромным благом для сельского хозяйства всего мира, особенно засушливых районов, помогло бы прокормить постоянно растущее население планеты.

Уровень СО2 в наших домах намного выше, чем снаружи, и всё равно он безопасен для дыхания. Помните о том, что СО2 является не загрязнителем воздуха, во что пытаются заставить нас поверить СМИ, а жизненно важным и основным элементом жизни на Земле: как на суше, так и в океане.

1 Анализ данных наглядно демонстрирует, что рост объёмов СО2 выше текущего уровня не может способствовать глобальному потеплению вследствие обратного излучения солнечной энергии.

2 СО2 благоприятно воздействует на окружающую среду, не является загрязнителем, он полезен для растительности, способствует росту биомассы, улучшает основу жизни человека на Земле.

4 Если текущее значение увеличится втрое и составит 1200 чнм, это не приведёт, как предполагается, к повышению кислотности океанских вод. Показатель рН составит 7,8, то есть, среда будет достаточно щелочной, и в ней по-прежнему смогут активно развиваться морские организмы, как и за большую часть периода геологической истории, когда уровни СО2 были в несколько раз выше нынешнего.

Предлагаемый план энергетического развития на будущее

Разумеется, срок использования ископаемых углеводородов ограничен, и технический прогресс поможет нам избавиться от зависимости от них не позднее 2200 года. Нам необходимо разработать тщательно спланированное введение новых источников энергии — жизнеспособных и доступных по цене – в экономику, экологию и социальную сферу. Нам необходимо постепенно менять нашу социальную инфраструктуру, повышать качество жизни людей, совершенствовать будущее целых городов и регионов в США и каждой стране мира. И причина заключается не в выделяемом ископаемыми углеводородами СО2, она заключается в потребности в более эффективных и экологически чистых технологиях производства энергии в течение двух ближайших столетий.

По словам профессора Хэппера (4, 5) и доктора Шерникау (6) рассмотрения требуют другие реальные проблемы, связанные с использованием углеводородов, например, загрязнение грунтовых вод, смог, образующийся в результате выбросов сажистых частиц и коррозионно-активных газов, содержащих серу, равно как и технологии безопасного хранения зольного уноса. Именно в этих направлениях следует использовать наши научные ресурсы и неординарность мышления, сделать всё, чтобы улучшить существующее положение.

Миллиарды долларов США, потраченные на уменьшение выбросов СО2, могли бы (при другом применении), реально помочь изменить ситуацию, оздоровить нашу планету и улучшить жизнь населения. Время для этого у нас есть, давайте делать это мудрее и практичнее.

Помните о том, что в течение последующих 2000 лет, а может быть и раньше, независимо от количества выделяемого СО2, на Земле, скорее всего, произойдёт резкое понижение температуры, и начнётся новый ледниковый период.

Авторы:

Алекс Николсон, магистр наук (машиностроение), магистр бизнеса, технический писатель, Бёрбэнк, Калифорния, США

Доктор Ларс Шерникау, магистр бизнеса, бакалавр наук, финансовый предприниматель и трейдер, Швейцария

Библиография:

(3) Профессор Айэн Праймер: “Небо и Земля: глобальное потепление, отсутствующие научные знания”, Taylor Trade Publishing 2009

(5) Профессор Уильям Хэппер: доклад о глобальном потеплении (The Best Schools),

(6) Доктор Ларс Шерникау: “Экономика международной торговли углем”, Springer 2016

(10) Р. Коэн и У. Хэппер: “pH океанских вод: научные основы”, CO2 Coalition 2015

Энергоэффективные технологии

Новости. Интересные факты. Разработки.

19 нояб. 2009 г.

Захоронение углекислого газа ( часть ІII )

П овышение энергоэффективности предоставляет возможность, сокращая выбросы парниковых газов, сберегать энергию и ресурсы. За прошедшее столетие энергоэффективность в развитых странах возросла в десятки раз. Например, исследования производства электроэнергии в Великобритании показывают, что в 1891 г. для производства 1 кВт*ч энергии расходовалось 10–25 фунтов угля, в 1947 г. – 1,5 фунта, а в наши дни – всего 0,7 фунта. Тем не менее, потенциал сокращения выбросов парниковых газов за счет более эффективного использования энергии еще достаточно высок. Международное энергетическое агентство оценивает его в 16 Гт СО2-экв. в год. Наряду с мерами по энергоэффективности необходимо разрабатывать и внедрять низкоуглеродные технологии. Среди них следует прежде всего
выделить использование возобновляемых источников энергии (ВИЭ) – ветроэнергетики, приливных электростанций, солнечных батареи, гидроэнергетики, биоэнергетики. К сожалению, во многих случаях эти технологии оказываются значительно дороже, чем традиционные технологии, основанные на сжигании ископаемого топлива. Поэтому для их
внедрения требуется государственная поддержка и специальные меры стимулирования. Особое место занимает ядерная энергетика. И не только в силу повышенной опасности ядерных объектов и неоднозначного отношения к ней. А еще и потому, что потенциал развития ядерной энергетики в мире весьма ограничен и она в любом случае не сможет сыграть решающей роли в сокращении выбросов парниковых газов.

Мероприятия по сокращению выбросов парниковых газов сопровождаются сокращением выбросов традиционных загрязнителей (SO2, NOx, твердые частицы), что благотворно сказывается на здоровье населения и состоянии окружающей среды на местном уровне. Многочисленными исследованиями доказано, что загрязнение воздуха влияет на здоровье, а значит, и на качество жизни населения. Особенно заметно это влияние в развивающихся странах. По степени негативного воздействия на здоровье населения загрязнение атмос-
ферного воздуха в развивающихся странах может сравниться с такими явлениями, как недоедание, нехватка воды, плохая санитария. Соответственно, снижение выбросов вредных веществ, в том числе в результате реализации мер, направленных на сокращение выбросов парниковых газов, дает ощутимый положительный эффект на локальном уровне. Подсчитано, например, что в Китае выгоды от снижения загрязнения воздуха традиционными загрязнителями при сокращении выбросов парниковых газов на 10–20% от нынешнего уровня превзойдут затраты на реализацию соответствующих мер. Впрочем, выиграют не только развивающиеся страны. По данным Европейского экологического агентства, снижение выбросов традиционных, вредных для здоровья загрязнителей в результате выполнения европейскими странами мероприятий по снижению выбросов парниковых газов, необходимых для удерживания роста глобальной температуры в пределах 2°С, приведут к сокращению расходов на здравоохранение в этих странах на 16–46 млрд евро в год.

По материалам доклада Николаса Стерна «Экономика изменения климата»

Захоронение углекислого газа ( часть ІІ )

Похороны углекислого газа возмутили население Восточной Германии

Жители небольших городов Нойтребин и Бисков на востоке Германии протестуют против проекта захоронения под их домами углекислого газа с тепловых электростанций, который задуман как мера борьбы с глобальным потеплением.
Шведская компания Vattenfall, крупнейший производитель электроэнергии в своей стране, считает захоронение углекислого газа на глубине нескольких сотен метров путем к экологически чистой угольной энергетике: ведь тогда парниковые газы не будут поступать в атмосферу. Однако местные жители опасаются утечек.
Некоторые вспоминают случай, произошедшей на озере Ниос в Камеруне в 1986 году, когда вырвавшийся из котловины высокогорного вулканического озера углекислый газ убил свыше 1700 человек. Противники проекта говорят и о том, что технология захоронения углекислого газа в подобных масштабах не отработана, а экономический эффект от нее будет даже отрицательным.

Похоронить и не откапывать

Самые первые ТЭЦ на угле были достаточно грязным источником энергии. Тонны сажи дополнялись оксидом серы, который при взаимодействии с водой давал сернистую кислоту. В окрестностях электростанций осаждалась угольная пыль и шли кислотные дожди. Позднее, когда требования к чистоте воздуха заставили владельцев ТЭЦ заняться выбросами всерьез, на них стали устанавливать фильтры. Частицы сажи улавливали с помощью электрического поля, а оксид серы связывали химическим путем. На выходе оставались лишь углекислый газ и водяной пар – вещества, долгое время считавшиеся совершенно безвредными.
С точки зрения химии они действительно безвредны. Углекислый газ опасен только при накоплении его в низинах, но при этом он является тем газом, который выдыхает человек. Его опасность – не в токсическом действии на живые организмы.
Углекислый газ неспроста назвали парниковым – он действительно напоминает парниковое стекло, которое пропускает свет, но задерживает тепловое излучение. Планета получает больше тепла, чем отдает, и за счет этого ее температура повышается. А повышение температуры ведет не только к более мягким зимам и расширению пригодных для сельского хозяйства территорий в приполярных и умеренных широтах, но и к нарушению сложившейся системы воздушных потоков, таянию ледников и росту уровня моря. Подтопления прибрежных территорий, погодные аномалии, засухи – все это следствия глобального потепления.
И чтобы хотя бы замедлить нагрев планеты, концентрацию углекислого газа (уже заметно выросшую с начала промышленной революции) надо снижать. В частности, путем захоронения либо только что произведенного на электростанциях, либо даже специально извлеченного из атмосферы газа. Если весь газ, который образуется при работе ТЭЦ, будет закачан вглубь земли, то влияние на окружающую среду будет сведено к минимуму. По крайней мере так считают авторы проекта.

За чей счет?

Углекислый газ – возвращение из глубин

В дорогостоящем проекте, который позиционируется как спасение от парникового эффекта, жителей Нойтребина смущает вероятность утечки газа и возможное падение стоимости их земельных участков. В апреле 2009 года, когда было объявлено о проекте захоронения углекислого газа, в Нойтребине поднялась волна протестов, а ранее построенная опытная установка в Шварц Пампе так и не начала свою работу из-за отсутствия разрешения от властей, извлекаемый углекислый газ по-прежнему выбрасывается в атмосферу.
Компания Vattenfall пытается развеять страхи, организуя встречи с жителями с участием геологов и специалистов по горному делу. Инженер Томас Лаутш, который провел шесть таких встреч, указывает, что в Германии насчитывается 40 месторождений природного газа, часть из которых расположены прямо под домами. Природный газ куда как более опасен, чем углекислый, говорит он – однако никто же по этому поводу не переживает!
Другой аргумент, основанный непосредственно на практике, гласит, что норвежская нефтяная компания StatOil уже закачивала под землю, в бывшие месторождения природного газа, углекислый газ – и никаких утечек там не было. Глиняные породы и насыщенные рассолом пласты в принципе не пропускают газ, будь он природным или углекислым: по мнению ученых, проект безопасен.
Однако по мнению жителей, которые приходят на встречи с плакатами «Мы не подопытные морские свинки!», это далеко не так. Чем закончится противостояние, пока неизвестно. Правительство в свете недавно прошедших выборов предпочитало молчать, а местные власти упорно не желали подписывать разрешения на проведение опытных работ.

Статья написана по материалам сайтов: scisne.net, www.slavic-europe.eu, energy-efficient-technology.blogspot.com.

«

Это интересно:  Злоупотребление должностными полномочиями и превышение должностных полномочий
Помогла статья? Оцените её
1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars
Загрузка...
Добавить комментарий