1598005430-90a810778df6699e55e16004fa136399 (Альтернативные энергоносители. М.В. Голицын, А.М. Голицын, Н.М. Пронина, 2004u), страница 12

Воды Махачкалинского водозабора около 2 млн мз/год исполь- зуются для отопления и горячего водоснабжения, воды (100 "С) Тернаирского водозабора— для отопления геплично-парникового комбината. Высокоминерализованные воды Кизлярской и Ногайской групп используются только для отопления. В Краснодарском крае действуют три водозабора — Вознесенский, Майкопский и Московский, реализующие 2 млн мз/год вод с температурой до ВО С.

В г. Черкесске реализуется 700 тыс. мз/год геотермальных вод для горячего водоснабжения жилых зданий. Экономика использования термальных вод показывает, что, например, годовой зкономический эффект работы Махачкалинского водозабора дал 250 тыс. руб., Избербашского — 250 тыс. руб. (в ценах до 1990 г.). Общая тепловая мощность термозаборов на Северном Кавказе оценивается в 155 млн ГДж (93 млн т у.т.), экономический эффект от использования которой равен 509 млн руб в год (Научно-технический сборник, вып.

5, ЗАО иГеоинформмарк", 1999). В Санкт-Петербурге предполагается использовать термальные воды гранитных массивов на глубине до 2,2 км, где температура воды равна 75 'С. Тепловая мощность 37,3 МВт, годовая продукция 1,072 млн ГДж. Цена геотермического тепла 2,36 долл./ГДж, а топливного тепла 5,2 долл./ГДж, Серьезное внимание использованию термальных вод уделяется в Грузии. Их запасы в районах Большого Кавказа оцениваются в 250 млн мз/год. Воды используются для теплоснабжения чайных фабрик и предприятий пищевой промышленности, получения холодной 7 Голииыи м К 97 воды в летнее время, рыбных хозяйств, овощных комбинатов и лимонариев. Общий тепловой потенциал, используемых на 23 месторождениях термальных вод, — 120 тыс. кал/год, что эквивалентно 105 т у.т./год.

На некоторых ГеоТЗС параллельно с получением электроэнергии из термальных вод извлекают полезные компоненты, например, цинк в Калифорнии (США). В Исландии термальные воды используются для теплоснабжения многих городов, в том числе столицы — Рейкьявика, где 92 скважины глубиной 300 — 2200 м дают 2570 мз/сут воды с температурой 64 — 114 С.

Геотермальное теплоснабжение ведется в 25 странах с общей тепловой мощностью 20 — 25 ГВт, Попытка утилизировать низкопотенциальную энергию верхних подземных горизонтов осуществлена в Ярославской области, где в одной.из школ построена специальная электро- котельная. Для этого использованы 8 тепловых насосов и 8 сорокаметровых скважин, подающих зимой воду с постоянной температурой 5 — 6 'С. Перепада температур между недрами и поверхностью достаточно, чтобы с помощью тепловых насосов нагревать воду в радиаторе добо С.

Следует иметь в виду, что, в ряде случаев, при использовании геотермальной энергии происходит химическое и тепловое загрязнение окружающей среды. С целью охраны природы термальные воды после их использования закачивают обратно в продуктивные пласты (трещинные зоны). Борьба с коррозионным воздействием вод на оборудование ведется путем до- банок химических реагентов в теплоносителе, предварительной дегазации и использования коррозионно-устойчивых покрытий.

Одна из проблем геотермального теплоснабжения — отложение солей при использовании высокоминерализованных вод, что приводит к уменьшению живого сечения в скважинах и наземных коммуникациях, выводит из строя арматуру„сокращает межремонтный период, увеличивает расход труб и снижает эффективность процесса. Для предотвращения отложения солей (в первую очередь, карбоната кальция) в геотермальную воду вводят гексаметафосфат натрия в количестве 1 — 3 мг/л„что удорожает процесс. Для предотвращения солеотложения используют также ультразвук. К числу проблем, которые предстоит решить для более эффективного использования энергии подземных вод относится совершенствование техники и технологии их добычи и использования схем геотермального водоснабжения, резкое повышение КПД процесса, более полное использование теплового потенциала геотермального теплоносителя, совершенствование системы ценообразования.

Энергии Солнца 19, 181 Общее количество энергии, идущей от Солнца к Земле — 123 трлн т у.т. в год — в 3000 раз больше, чем энергия всех остальных видов топлива (Энергия, 1994, № 4). Облученность земной поверхности зависит от географической широты. Например, на 50 С в июне и июле она составляет 9 кВт . ч/м2, а зимой — 1 кВт ч/м2. На экваторе, независимо от времени года она составляет более 7 кВт ч/м~.

Технический потенциал солнечной энергии равен (условно) 0,1% от валового — 123 млрд т у,т. Существуют два типа преобразования солнечной энергии — в электрическую и тепловую. В свою очередь, электроустановки бывают двух основных видов: — солнечная энергия нагревает воду или другое рабочее тело до парообразного состояния, пар направляется в турбину, вращающую злектрогенератор; — солнечная энергия преобразуется непосредственно в электрическую с помощью фотоэлементов. По типу концентратов энергии установки делятся на башенные, где энергия собирается с помощью зеркальных гелиостатов, установленных на земле, нагревающих теплоносители до 400 — 500 'С и установки с параболоцилиндрическими и параболическими концентраторами. В США на СЭС "Солар уан" мощностью 10 МВт отражатель состоит из 22 тысяч зеркал размером 3,5 х 1,1 м.

Температура пара достигает 516 'С при давлении 9,1 МПа. 100 Превращение солнечной энергии в тепловую производится путем нагрева воды для отопления и горячего водоснабжения, нагрева воздуха для сушки овощей, фруктов, сена и др. (рис. 4). Для повышения эффективности водные коллекторы в виде плоских панелей, в которых циркулирует вода, двигаются, "следя" за солнцем. Сторона, обращенная к солнцу, окрашивается в черный цвет и закрывается специальным стеклом, а панель помещается в теплоизолирующий корпус, что позволяет быстро нагреть водудо50 — 60 С. В основе работы фотоэлектрических генераторов лежит фотоэффект — преобразование энергии электромагнитного излучения в электроэнергию (рис.

5, 6). Для производства фотоэлементов используются кристаллы кремния, арсенида галлия, соединения индия, селена и других элементов. Плотность фотоэлектрического тока пропорциональна мощности поглощаемого излучения. Впервые энергия солнечного излучения преобразована в электрическую в 60-х годах ХХ века с помощью полупроводникового фотоэлектрического преобразователя (ФЭП), которые потом стали называться солнечными элементами (СЭ).

На ярком солнечном свете с 1 м2 современных СЭ или батарей можно получить электрическую мощность от 1ОО до 200 Вт (Энергия, 2000, № 8). Суммарная мощность фотоэлектрических установок в.мире в 1998 г. составляла 580 МВт (Энергия, 1998, № 8). В перспективе — строительство крупных солнечных космических электростанций (СКЭС).

кв 102 Рис. 4. Принцип действия гелнотермостата: 1 — теплица; 2 — земляной вал; 3 — отражающий экран; 4 — специальные тросы Рис. 5. Солнечные батареи, предназначенные для пита- ния радиоаппаратуры с потребляемой мощностью от 10 до 30 Вт н подзарядки аккумуляторов Рис. б. Солнечные батареи на искусственном спутнике Для повышения эффективности работы фотоэлементов электростанции рекомендуется располагать на высоте 100 — 500 м, либо в у1цельях между крутыми склонами.

Фотоэлементы следует располагать над землей длинными полосами шириной 5 — 20 м обязательно в меридиональном направлении (Энергия, 1998, М 9). Определенный интерес представляет предложение профессора Института космических исследований в Хьюстоне (США) Девида Криссвелла, предложившего строить электростанции на Луне с передачей энергии на Землю.

На Луне бу- дут установлены солнечные батареи, которые будут собирать солнечные лучи, превращая собранную энергию в "сжатый" микроволновый луч и отправлять его на специальные выпрямительные антенны на Земле, которые превратят его в электрическую энергию. Микроволновый луч легко преодолевает тучи„его интенсивность в пять раз слабее полуденного солнечного света, что делает его безопасным. Создание рабочего прототипа лунной электростанции на спутнике Земли обойдется в 9 млрд дсал., а станции на луне в 50 млрд долл. 1и Мир новостей", 29. 01.02). Различные преобразователи энергии солнца в тепловую или электрическую энергию имеют различный КПД 1табл. 32). В Сибири построен дом площадью 7 х 7 м, имеющий в вертикальном разрезе вид равностороннего треугольника.

Его обогрев осуществляется. за счет солнечного воздушного коллектора, скомбинированного с достаточно емким подземным грунтовощебеночным аккумулятором тепла, позволяющим запасти низкопотенциальную энергию для обогрева в пасмурные дни. За 1,5 часа температура в доме повышается от — 20 до +11 'С 1Энергия, 1995, № 5). В последние годы определенное внимание уделяется производству легковых и грузовых солнцемобилей: — спортивных, со средней скоростью 100 км/час; — экскурсионных и туристических для санаторнокурортных зон и национальных парков и других территорий, закрытых для автомобильного транспорта; Таблица 32 КПДпроизводства злектрознергии за счет энергии Солнца 1181 Технология КПД, Ж 20 — 28 8 — 12 11 — 22 2 — 8 Солнечная термальная Параболический желоб Параболический гелноконцентратор Фотозлектричество на основе использова- ния аморфных материалов Тонкая фотоэлектрическая пленка 1ОЗ вЂ” электровелосипедов, электромотоциклов, электророллеров, инвалидных колясок.