ГЕОТЕРМАЛЬНАЯ ЭНЕРГИИ ВУЛКАНОВ КАК АЛЬТЕРНАТИВНЫЙ ИСТОЧНИК ЭНЕРГИИ Текст научной статьи по специальности «Прочие социальные науки»

Н

А У К К И

О З Е М Л Е

УДК 55

Е.А. Чумикова

ГЕОТЕРМАЛЬНАЯ ЭНЕРГИИ ВУЛКАНОВ КАК АЛЬТЕРНАТИВНЫЙ ИСТОЧНИК ЭНЕРГИИ

В статье описывается опыт использования геотермальной энергии вулканов как альтернативного источника энергии в стране Коста Рика и Гавайи (штат США). Делается вывод, что страна и острова бедные на нефть, газ, но богатые на природные источники энергии имеют неисчерпаемые ресурсы, так называемые возобновляемые источники энергии.

Ключевые слова: геотермальная энергия, альтернативный источник, возобновляемый источник

Использование геотермальной энергии является актуальной проблемой в мировом сообществе. Поэтому изучению вопроса использования геотермальной энергии уделяется большое внимание, как в отечественной научно-технической литературе, так и в зарубежной.

Предлагаемый обзор зарубежных публикаций в области геотермальной энергии вулканов как альтернативного источника определяет направление развития исследований, отвечающих нуждам современного удовлетворения потребностей людей в энергии.

Прежде чем приступить к обзору, необходимо определить внутреннее наполнение понятия «геотермальная энергия». Геотермальная энергия - это энергия тепла, которая выделяется из внутренних зон Земли на протяжении сотен миллионов лет. По данным геолого-геофизических исследований, температура в ядре Земли достигает 3 000-6 000 °С, постепенно снижаясь в направлении от центра планеты к ее поверхности. Извержение тысяч вулканов, движение блоков земной коры, землетрясения свидетельствуют о действии мощной внутренней энергии Земли [1].

Как известно, извержение вулканов - одно из самых удивительных и ужасающих проявлений силы природы. Они могут извергать облака горячего пепла, потоки жидкой лавы, и даже производить гигантские огненные торнадо [2].

В качестве примера, рассмотрим небольшую страну Коста-Рику, покрытую вулканическими образованиями. На ее территории 9 действующих вулканов. Анализ информационных источников показывает, что Коста-Рика в течение двух месяцев использовала возобновляемую энергию на 100%. Геотермальная энергия, получаемая от действующих вулканов, составила большую часть от этого числа [2].

Хотя Коста-Рика, вероятно, не сможет поддерживать долгосрочную модель возобновляемой энергии, это - все же огромное достижение и демонстрация того, что использование возобновляемых источников энергии возможно в крупных масштабах.

Кроме того Гавайи (штат США) заявляют о готовности создать 100% возобновляемую электриче-

© Чумикова Е.А., 2015.

Научный руководитель: Меркулова Надежда Вячеславовна - кандидат филологических наук, доцент, Воронежский государственный архитектурно строительный университет, Россия.

Вестник магистратуры. 2015. № 11 (50). Т. 1.

ISSN 2223-4047

скую сеть - чего еще не достиг, например, ни один штат США. В отличие от Коста-Рики, Гавайи планируют создать инфраструктуру и дать гарантию постоянной поддержки.

У Гавайи есть мотивация, чтобы развивать возобновляемые источники энергии, так как у них нет значительных запасов угля, нефти, природного газа или другого топлива. Фактически, согласно американскому Управлению по энергетической информации, государству стоит около $5 миллиардов в год импортировать достаточное количество нефти для удовлетворения энергетических потребностей граждан.

Гавайи обладают большим количеством природных источников энергии. У них есть доступ к солнцу, ветру, океанским волнам и, конечно, вулканам. На основании данных 2015 года, уже сейчас Гавайи получают одну четвертую часть всей добываемой энергии из возобновляемых источников. Тайна к получению 100% этой энергии заключается в пяти действующих вулканах государства [2].

Один только Большой Остров получает приблизительно 50% своей энергии от возобновляемых источников, большинство из которой благодаря единственному геотермальному заводу государства -Puna Geothermal Venture - который находится в восточной части вулкана Килауэа [2].

Геотермальный источник является решением проблем удовлетворения потребностей в энергии: естественный, почти неистощимый источник энергии, который всегда работает (в отличие от солнца или ветра). Электростанция, стоящая у подножия непредсказуемого вулкана, кажется опасной, и это вполне обосновано. К счастью, Килауэа относительно безопасен; вероятность извержения низкая.

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. 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.

Возникает проблема при бурении скважин, которые должны обеспечить новые геотермальные заводы. Если буровая установка неожиданно поражает горячую паровую зону с высоким давлением, то может произойти взрыв. Прорывы пара похожи на реактивный взлетающий самолет, и они могут извергать такие вредные газы как сероводород.

Однако, когда геотермальный завод сделан правильно, то это - неисчерпаемый ресурс - особенно для такого места как Гавайи с высокой вулканической активностью.

Другой пример использования геотермальной энергии вулканов представляет небоскрёб, использующий чистую энергию действующего вулкана в Мехико.

Так как извержения никак не контролируются, конструкторы VolcanElectric Mask (большой купол, накрывающий вулкан) предлагают строительство промышленной конструкции над вулканом, которая будет собирать вулканический пепел во время извержения, препятствуя попаданию его в небо и переносу в ближайшие города и деревни, а также использовать энергию тепла от вулкана в период его спокойствия и обеспечивать чистой электроэнергией окружающие территории [3].

В качестве модели конструкторы представили конструкцию, размещённую на вулкане Попокате-пель, который находится в 70 километрах от города Мехико. В радиусе от 10 до 30 км вокруг его кратера проживают около 500 000 людей, не смотря на то, что этот вулкан является одним из самых активных.

VolcanElectric Mask фактически представляет собой многослойную оболочку, которая накрывает вулкан, возвышаясь над его поверхностью и над кратером с лавой. Оболочка состоит из наклонённых друг к другу верхушек щупальцев, плоских вверху, и по форме напоминающих саморезы (так она выглядит, если смотришь на вулкан), но длинные и заострённые к нижней части. Это длинное острое основание позволяет каждому щупальцу погружаться в вулкан чтобы отследить температуру, что помогает предсказать извержения, а также позволяет каждому щупальцу производить забор углекислого газа, который в дальнейшем используется для производства и хранения сухого льда [3].

В то время, когда вулкан спит, каждый щупалец работает как электростанция. Верхние слои конструкции щупальцев, похожей на головки саморезов, содержат широкие отверстия, которые позволяют сохранить экологию на поверхности вулкана ненарушенной, давая возможность проникать внутрь осадкам и свежему воздуху. Чтобы произвести термальную энергию, верхняя часть каждого щупальца работает как накопитель дождевой воды. Накопленная вода далее направляется в нижнюю часть щупальца, где она вступает в контакт с лавой. Образовавшийся в результате пар вращает турбины генератора в центре щупальца, в месте, где верхняя часть соединяется с длинным заострённым основанием. Так вырабатывается чистая термальная энергия.

Когда щупальцы распознают приближающееся извержение, они в первую очередь активируют экраны, которые закрывают верхние проёмы щупальцев - этот процесс позволяет удержать лаву, вулканический пепел и различные обломки, выбрасываемые вулканом. Сейчас все эти продукты извержения попадают в воздух или стекают в близлежащие города. Затем щупальца сбрасывают заготовленный сухой

лёд на поверхность вулкана для охлаждения лавы с тем, чтобы, когда она облепит щупальца, её температура не была настолько высокой, чтобы разрушить работающие механизмы. Итак, при извержении вулкана окружающий мир под защитой. После того, как лава остынет, тефровые отложения собираются и отвозятся на промышленные предприятия для использования их в производстве, а поверхность щупалец снова открывается, чтобы возобновить производство термальной энергии [3].

В заключении следует сказать, анализ научно-технической литературы показывает, что запасы геотермальной теплоты в 35 млрд раз превышают годовое мировое потребление энергии. Лишь 1% геотермальной энергии земной коры (глубина 10 км) может дать количество энергии в 500 раз превышающее все мировые запасы нефти и газа. Неукротимая сила вулканов может быть использована для того, чтобы помочь шагнуть нам в Золотой Век возобновляемой энергии.

Список литературы

1. Геотермальная энергия - общие понятия. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http: // alternativenergy.ru/energiya/320-geotermalnaya-energiya.html (дата обращения 19.10.2015).

2. Hawaii is chasing 100% renewable energy - with active volcanoes URL: http: // www.businessinsider.com/hawaii-volcanoes-first-100-percent-renewable-energy-state-us-2015-7 (дата обращения 18.10.2015).

3. Volcano Skyscraper Harnesses Clean Energy from Active Volcanoes. URL: http: // www.evolo.us /competition/volcano-skyscraper-harnesses-clean-energy-from-active-volcanoes/ (дата обращения 19.10.2015).

ЧУМИКОВА ЕКАТЕРИНА АЛЕКСАНДРОВНА - магистрант, Воронежский государственный архитектурно строительный университет, Россия.