Бестопливная малая электростанция для бытовых нужд в современной жизни

 ГЛАВНАЯ  »  МАТЕРИАЛЫ  »  Бестопливная малая электростанция для бытовых нужд в современном обществе

27 сентября, 2016 МАТЕРИАЛЫ Комментариев нет

Бестопливная малая электростанция для бытовых нужд — это не фантастика, а реалии современного мира. Сегодня стали доступными различные схемы, позволяющие создать настоящий вечный двигатель без каких-либо нарушений. Причем производители России регулярно обращаются к ним, создавая новые и новые товары. Им удается обойти многие законы физики, изготавливая настоящие шедевры.

Бытовые бестопливные малые электростанции — это реальность

Современные бытовые бестопливаные малые электростанции больше не изготавливаются вручную. Их производство привлекает многих покупателей, готовых отказаться от традиционных принципов. Сложно указать на человека, который бы не оценил такое устройство. Энергия в нем появляется практически из воздуха, что оставляет после себя массу вопросов. Какими же плюсами обладает оборудование?

• Экологическая чистота;
• Стабильность;
• Экономичность.

Энергетика будущего должна измениться. В скором времени традиционные электростанции работать совсем перестанут, так как в каждом доме будет стоять полностью автономная система.

Экологическая чистота

Экологическая чистота — главное преимущества. Любой источник энергии сильно влияет на окружающую среду. Постоянные выбросы выводят природу из равновесия, нанося ей непоправимый вред. Каждый форум на высшем уровне касается этих вопросов, поэтому с ними приходится мириться, стараясь найти оптимальное решение.

Стабильность

Электростанции бестопливные отличаются удивительной стабильностью. Пусть их срок беспрерывной эксплуатации не так велик, но генератор будет давать постоянный поток энергии. На практике альтернативных вариантов нет, так как иные источники напрямую зависят от сторонних факторов. Для некоторых требуется движущая вода, а другие — не могут действовать без солнечного света. Теперь эта проблема остается прежней, ведь двигатель заряжает сам себя.

Экономичность

Нужда в бытовой электростанции давно стала острой. Традиционные лини электропередач используются постоянно, но это связано с расходами. Конструкторы предложили полезное решение, которым стала автономная система. Она не сломается, а в конце месяца выставленный счет за электричество не испугает семью.

Недостатки бестопливных электростанций

Солнечный генератор может заинтересовать многих покупателей, но его цена остается серьезной проблемой. Бестопливные электростанции стали замечательной альтернативой, предложив надежное решение для каждого дома. Только нельзя забывать пару недостатков:

• Малая мощность;
• Короткий срок службы.

Поначалу страшной проблемой считалась малая мощность. Такие модели рассчитаны исключительно на маленький дом, где людям не требуются колоссальные затраты энергии. Когда тот вопрос решился, на первый план вышел срок службы Он остается небольшим, но особенность не отпугивает потребителей.

Технологии будущего снова заставляют обратиться к автономии каждого дома. Теперь это можно сделать без задержек, чтобы снова не придется оплачивать счета из месяца в месяц. После чего владельцы уже не откажутся от совершенного оборудования, решающегося отказаться от устаревших стандартов с их потенциальной опасностью.

ВВЕДЕНИЕ

ТЕХНОЛОГИИ И ЭФФЕКТИВНОСТЬ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ГЕНЕРАЦИИ

В литературе часто противопоставляется собственная ге­нерация компаний-потребителей и централизованное энер­госнабжение [Hansen С. J., Bower J., 2004; A. A., Hawkes А., 2004; Трачук А.В., 2010 а]. Вместе с тем, генерирующие мощности разных категории в определенных экономических условиях имеют свои преимущества и недостатки.

В большинстве исследований распределенная генера­ция понимается как выработка электроэнергии множеством местных потребителей, которые производят тепловую и электрическую энергию для собственных нужд, а профи­цит направляют в энергосистему через общую сетевую ин­фраструктуру [Селляхова О. , 2012; Трачук А. В., 2010 б]. Ос­новные определения распределенной генерации в мировой практике приведены в табл. 1.

 

Таблица 1

Определения понятия распределенной генерации

Источник	Определение
Всемирный Союз распределенной энергетики	Распределенная генерация (Distributed Generation) часто используется наравне с термином «децентра­лизованная энергетика» (Decentralized Energy). При этом под термином «распределенная генерация» понимается только генерация электроэнергии, в то время как «децентрализованная энергетика» вклю­чает в себя производство и тепловой энергии, и электроэнергии. [McDonald, 2005]
Международное энергетическое агентство	«Распределенная генерация – это генерирующий объект, вырабатывающий электроэнергию в месте на­хождения потребителя или обеспечивающий поддержку распределительной сети, подключенный к сети при напряжении уровня распределения» [IEA, 2002].
Союз распределенной энергетики Америки	«Распределенная генерация – это генерирующий объект малой мощности с использованием технологии любого типа, производящий электроэнергию ближе к потребителю по сравнению с генерирующими объектами централизованного энергоснабжения» [Rújula et al., 2005].
Министерство энергетики США	«Распределенная генерация – модульные генерирующие объекты малой мощности, расположенные вблизи от потребителя, – позволяет избежать дорогостоящих инвестиций в системы передачи и распре­деления, а также обеспечивает надежную подачу электроэнергии лучшего качества» [Rújula, 2005.]

Технологии распределенной генерации. Технологии распределенной генерации, как правило, предназначены для установок малой мощности (до 25 МВт), включая возоб­новляемые источники электроэнергии (ВИЭ). Наиболее пол­ная классификация технологий распределенной генерации приведена в работе [Стенникова В. А., Воропай Н. И., 2014] (рис.

1).

 

Рис. 1. Состав технологий распределенной генерации [Стенникова В. А., Воропай Н. И., 2014].

https://cdn.elpub.ru/assets/journals/ecr/2018/1/6nsNKazRAKj7RFxug9oPEqC7vPXvj0e7U74fCBaK.png

Анализ показывает, что большинство технологий, ис­пользуемых для установок распределенной генерации, ос­новано на прямом сжигании твердого топлива (угля, био­массы и твердых бытовых отходов). Сжигание природного газа используют газотурбинные установки, газопоршне­вые агрегаты, парогазовые и другие установки. Ветряные электростанции, малые гидроэлектростанции, солнечные электростанции и фотоэлектрические установки, станции солнечного теплоснабжения, а также гибридные установки задействуют соответствующие возобновляемые источники энергии. Тепловые насосы используют низкопотенциальное тепло как для теплоснабжения, так и для холодоснабжения. Атомные станции малой мощности как автономные источ­ники электрической и тепловой энергии используются в изо­лированных энергорайонах.

Перспективными представляются топливные элементы, включающие газопоршневые агрегаты, микротурбины, дви­гатели Стирлинга, накопители энергии (химические, инер­ционные, гравитационные и другие), роторно-лопастные двигатели, чиллеры (аппараты для охлаждения воздуха).

Основные источники распределенной генерации имеют разные технические характеристики (табл. 2) и разную эко­номическую эффективность как технологические направле­ния, так:

Распределенная генерация наиболее часто используется:

Автономные источники. Распределенную генерацию на базе автономных источников используют промышленные предприятия, офисные центры, объекты социальной инфра­структуры в случае, если централизованное технологиче­ское присоединение недоступно по каким-либо причинам. К таким причинам относятся, в частности: территориальная удаленность объектов, дефицит установленной мощности в регионе, ограниченная пропускная способность сетевой инфраструктуры. Кроме того, централизованное электро­снабжение может быть экономически неэффективно (высо­кая цена за присоединение, высокие тарифы, другие причи­ны) или может не соответствовать требованиям потребителя по срокам присоединения с учетом планов реконструкции и развития сетей и генерации.

В связи с этим новые или ре­конструируемые средние и малые предприятия различных отраслей все чаще выбирают распределенную генерацию в качестве альтернативы присоединения к сетям энергоси­стемы страны.

Распределенные системы, в том числе объединенные в локальную сеть, могут использоваться для энергоснаб­жения комплексно застраиваемых микрорайонов и даже городов, возводимых в рамках национальной программы «Доступное и комфортное жилье» [Энергоэффективный мегаполис – Smart City «Новая Москва», 2015]. Такое стро­ительство может планироваться на территориях, не обеспе­ченных соответствующей инфраструктурой. Распределен­ная генерация позволяет вводить энергетические мощности поэтапно, по мере роста элекгропотребления, например для механизации строительных работ или в соответствии с очередностью ввода в эксплуатацию жилых и инфраструк­турных объектов [Decentralised generation, 2002]. Таким об­разом обеспечивается эффективность инвестиций, снижают­ся риски простоя во время работ.

Параллельная работа с энергосистемой. При изме­нении объемов производства или перепрофилировании объекта, особенно при неравномерном суточном профиле потребления энергии, возможен как дефицит, так и профи­цит поставок электроэнергии от центральной энершсистемы. Во время пиковых нагрузок распределенная система может передавать излишки мощности при присоединении к центральной энергосистеме и наоборот, экономически эффективно может оказаться проектировать мощности рас­пределенных систем, исходя из величины постоянного по­требления, а пиковые нагрузки покрывать за счет централь­ной энергосистемы.

 

Таблица 2

Основные технические характеристики источников распределенной генерации

Характеристика	Дизельный гене­ратор	Газотурбинная установка	Парогазовая установка	Малые ГЭС	Солнечная установка	Ветряной генератор
Топливо	Продукты переработки нефти	Природный и биогаз	Природный и биогаз	Энергия воды	Энергия сол­нечного света	Энергия ветра
Возможность работы по графику	Возможна	Возможна	Возможна	Возможна	Ограничена	Ограничена
Возможность регулирования	Высокая	Высокая	Высокая	Низкая	Низкая	Низкая
Установленная мощность, МВт	От 6	0,1-30 и более	0. 3-10	0,1-30	ДоЗ	0,1-2,5
КПД, %	30-45	30-45	20-40	30-50	6-30	1-35

 

Таблица 2

Основные технические характеристики источников распределенной генерации

Компания	Распределенная генерация
Оборудованиеи/или технология	Отрасль/основные эффекты
ЖКХ
ОАО «Мытищинскаятеплосеть», Мытищи	Когенерация	Создание городского коммунального рынка энергообеспечения; развитие и экономически эффективное использование децентрализованных источников; доступ потребителей к более дешевой тепловой и электрической энергии; обеспечение потребности города в дополнительных мощностях; аварийноеснабжение жизненно важных объектов городской инфраструктуры; решение экологических проблем; оптимизация графика нагрузки, снижение технологических потерь в процессе распределения энергии; применение когенерации,сочетание видов топлива
Розничная торговля
ЗАО «Аптеки 36,6»,Москва	12 микротурбин Capstone, тригенерация	Обеспечение нужд нового административного здания и складских помещений: налаженное аварийное снабжение; обеспечение прогнозируемых затрат на энергоснабжение; снижение затрат на электроэнергию; оптимизация графика нагрузки, снижение технологических потерь в процессе распределения энергии
Крупномасштабное строительство
Московский международный деловой центр«Москва-Сити», Москва	Газотурбинная установка (ГТУ) OPRA, вторая очередь мини-ТЭЦ (вторая ГТУ OPRA мощностью 1,8 МВт), микротурбины	Энергоснабжение механизации строительства; стабильная поставка высококачественной электроэнергии от микротурбин; мониторинг состояния электрической cети; возможность работы микротурбин в автономном режиме; питание системы бесперебойного энергоснабжения
Нефтегазовая промышленность
ОАО «Оренбургнефть»(Вахитовское нефтяноеместорождение)	6 энергоблоков OPRA,автономный режим	Использование попутного нефтяного газа; обеспечение инфраструктуры месторождения дешевой энергией; отсутствие необходимости строить объекты газосбора, трубопроводы, компрессорные станции; низкий уровень выбросов в атмосферу, соблюдение экологических требований
ООО «Лукойл-север»(Тэдинское нефтяноеместорождение)	2 ГТУ OPRA, когенерация	Использование попутного нефтяного газа – вовлечение местных энергоресурсов, обеспечение инфраструктуры месторождения дешевой энергией; отсутствие необходимости строить объекты газосбора, трубопроводы, компрессорные станции; низкий уровень выбросов в атмосферу, соблюдение экологических требований, снижение нагрузки на окружающую среду
ООО «Нарьянмарнефтегаз» (Тобойское нефтяноеместорождение)	Мобильная электростанцияна базе 2 микротурбинCapstone С60 общей мощностью 120 кВт, параллельный режим (дизельныйгенератор)	Автономное энергоснабжение объектов инфраструктуры месторождения; сравнительно простая установка и эксплуатация энергоблока; оптимальное число согласований в контролирующих органах; экономичное обслуживание и ремонт в условиях открытой площадки; снижение нагрузки на окружающую среду
Пищевая промышленность
ООО «АМА» (кондитерская фабрика), Московская область, Долгопрудный	Электростанция на базе6 микротурбин Capstone, тригенерация	Налаженное аварийное снабжение; обеспечение прогнозируемых затрат на энергоснабжение; снижение затрат на электроэнергию; оптимизация графика нагрузки в зависимости от производственного цикла; снижение технологических потерь в процессе распределения энергии
Санаторно-курортное обслуживание
Горнолыжный курорт«Игора», Ленинградскаяобласть	Электростанция на базе 30 микротурбин Capstone C60 и 8 микротурбин CapstoneC65, под управлением сервера Capstone CPS-100	Обеспечение экологических стандартов: малые выбросы, низкий уровень шума генерирующего оборудования; использование энергии выхлопных газов турбин для получения тепла – снижение нагрузки на окружающую среду; экономия затрат на электроэнергию за счет ряда факторов
Горнолыжный курорт«Красная Поляна»,Адлерский район, селоЭсто-Cадок	6 ГТУ OPRA мощностью1,8 МВт	Постоянное, бесперебойное электроснабжение. Обеспечение экологических стандартов: низкий уровень выбросов, низкий уровень шума. Обеспечение сейсмостойкости до 9 (MSK-64)
Производство
ООО «Ека-97» (заводнетканых материалов),Рязань	Распределенная электро- станция на базе 6 ми- кротурбин Capstone С 60общей мощностью 360 кВт	Возможность постепенного наращивания энергетических мощностей; качество и надежность поставок электроэнергии; снижение производственных издержек и затрат на электро- и теплоэнергию; оптимизация графика нагрузки, сниже- ние технологических потерь в процессе распределения энергии; оптимизация управления нагрузкой и создание необходимых технологических резервов с учетом производственных циклов
Связь
ОАО «Уралсвязьинформ»(радиорелейная станциясвязи), Ханты-Мансийск	Микротурбины CapstoneС30 мощностью 30 кВт,когенерация, тригенерация	Эффективное электроснабжение, поставки тепла и холода для потребителей, не подключенных к централизованной электрической сети; комплектация с учетом потребностей предприятия; удобная транспортировка и обслуживание; сокращение затрат на электроснабжение

Когенерация и тригенерация. Когенерация – процесс совместной выработки электроэнергии и тепла с использо­ванием единого источника первичной энергии (в случае три- генерации добавляется выработка холода). Когенерация яв­ляется наиболее эффективным решением, если проводится реконструкция котельных, которые переводят на газ или пе­репрофилируют в мини-ТЭЦ. Когенерация и тригенерация – это одно из самых экономичных решений для энергоснаб­жения офисных зданий, торгово-развлекательных цен­тров, спортивных сооружений [Ackermann Т., Anderson G., Soeder L., 2001].

При реализации указанных технологий могут исполь­зоваться альтернативные виды топлива. Как правило, они используются при решении комплексной задачи: улучше­ния экологической ситуации и удовлетворения собствен­ных потребностей предприятий в тепло- и электроэнергии. Например, попутный нефтяной газ – при обустройстве но­вых нефтяных месторождений, шахтный метан – при соз­дании эффективных систем взрывобезопасности, биогаз – при улучшении экологической ситуации в районах город­ских свалок и очистных сооружений.

Специализированные решения. Специализированные решения при проектировании систем распределенной гене­рации могут применяться в зависимости от отрасли и осо­бенностей территории, на которой расположено предприя­тие. Так, при энергоснабжении теплиц может использоваться выделяемый при генерации углекислый газ; животноводче­ские фермы используют биогаз; экономная тригенерация эффективна при энергоснабжении бассейнов и аквапарков. Необходимость соблюдения жестких экологических тре­бований по выбросам вредных веществ, шуму, вибрациям на горнолыжных курортах и в охотничьих хозяйствах при­водят к использованию при проектировании системы рас­пределенной генерации специального оборудования. То же касается мобильных источников энергии, особенностей энергоснабжения удаленных необслуживаемых энергоси­стем, таких, как радиорелейные станции на линиях дальней связи, системы химзащиты трубопроводов, метеостанции.

Технические решения – микротурбины и турбины малой мощности.

В течение продолжительного времени, с 60-х до 90-х годов XX века, масштабное строительство распределенных энергетических систем сдерживалось, в частности, отсут­ствием адекватной технологической базы. Практической реализации концепции распределенных систем генерации содействовало коммерческое производство совершенно но­вого класса энергетического оборудования – микротурбин (15 кВт – 1 МВт) и радиальных турбин малой мощности (2 МВт). В настоящее время некоторым международным ком­паниям удалось наладить массовый выпуск надежных, про­стых и относительно недорогих газовых малых и микротур­бин [Massel A., Massel L., 2015]. Проектирование подобной генерации осуществляется в соответствии со специфически­ми требованиями конкретных потребителей, энергоблоки комплектуются в зависимости от целей, задач и вариантов использования, в том числе для выработки тепла и охлаж­дения.

Основными достоинствами малых и микротурбин явля­ются компактность, соответствие экологическим требовани­ям, низкий уровень шума и вибраций, техническая возмож­ность оперативного изменения нагрузки без существенного снижения КПД, высокая надежность, а также большая эффек­тивность в режимах ко генерации и тригенерации по сравне­нию с оборудованием других классов. [Ховалова Т.В.,2017]. Эти и другие характеристики повлияли на увеличение ско­рости распространения малой и средней генерации в мире [European Smart Grid, 2006]. Так, например, в странах ЕС распределенная генерация составляет в среднем около 10% от общего объема производства электроэнергии.

В США эксплуатируется около 12 млн установок малой распределенной генерации (мощность отдельных устано­вок – до 60 МВт, общая установленная мощность – свыше 220 ЕВт, прирост – порядка 5 ЕВт в год). Часть объектов распределенной генерации используется как аварийный ре­зерв (около 84 ЕВт) в случае аварийных перерывов электро­снабжении, остальные используются в качестве основного источника электроснабжения. Коалиция распределенной энергетики США (The Distributed Power Coalition of America) прогнозирует, что в ближайшие два десятилетия 20% новых генерирующих мощностей будут объектами распределенной генерации [Grid 2030, 2003].

Автономные или автономные системы возобновляемой энергии

Энергосбережение

Изображение

Для многих людей обеспечение энергией своих домов или малых предприятий с использованием небольшой системы возобновляемой энергии, которая не подключена к электросети, называемой автономной системой, имеет экономический смысл и соответствует их экологическим ценностям.

В отдаленных районах автономные системы могут быть более рентабельными, чем продление линии электропередачи до электросети (стоимость которой может варьироваться от 15 000 до 50 000 долларов за милю). Но эти системы также используются людьми, которые живут рядом с сетью и хотят получить независимость от поставщика электроэнергии или продемонстрировать приверженность экологически чистым источникам энергии.

Успешные автономные системы обычно используют комбинацию приемов и технологий для обеспечения надежного энергоснабжения, снижения затрат и минимизации неудобств. Некоторые из этих стратегий включают использование ископаемого топлива или возобновляемых гибридных систем и сокращение количества электроэнергии, необходимой для удовлетворения ваших потребностей.

В дополнение к покупке фотоэлектрических панелей, ветряной турбины или небольшой гидроэнергетической системы вам потребуется инвестировать в некоторое дополнительное оборудование (называемое «балансом системы») для кондиционирования и безопасной передачи электроэнергии на нагрузку, которая будет используй это. Это оборудование может включать:

• Батарейки
• Контроллер заряда
• Оборудование для кондиционирования воздуха
• Средства безопасности
• Счетчики и контрольно-измерительные приборы.

Подробнее о дополнительном оборудовании, необходимом для автономных домашних энергосистем, см. на нашей странице требований к оборудованию баланса системы для небольших систем возобновляемой энергии.

• Узнать больше
• Ссылки

Автономные или автономные системы возобновляемой энергии

Снижение потребления электроэнергии и затрат Узнать больше

Планирование домашних систем возобновляемой энергии Узнать больше

Оборудование баланса системы, необходимое для систем возобновляемой энергии Узнать больше

Системы возобновляемой энергии, подключенные к сети Узнать больше

Использование солнечной энергии дома Узнать больше

Малые ветроэлектрические системы Узнать больше

Системы микрогидроэнергетики Узнать больше

Гибридные ветряные и солнечные электрические системы Узнать больше

• Федеральные налоговые льготы для малой солнечной и ветровой энергии
• Стандарты для инверторов, преобразователей, контроллеров и системного оборудования для использования с распределенными источниками энергии

Часто задаваемые вопросы о геотермальной энергии | Департамент энергетики

Управление геотермальных технологий

Узнайте больше:

Основы геотермальной энергии

Глоссарий по геотермальной энергии

Найдите ответы на наиболее часто задаваемые вопросы Управления геотермальных технологий (GTO) и узнайте больше об использовании геотермальной энергии.

 

Не нашли то, что ищете?
Электронная почта [email protected] для получения помощи.

 

1. Что такое геотермальная энергия и как она работает?

Чтобы использовать эту энергию, в земле можно пробурить колодцы. В виде естественного пара и горячей воды геотермальная энергия может быть извлечена на поверхность для выработки электроэнергии, обогрева и охлаждения зданий, а также для других целей.

Узнайте больше из нашего информационного бюллетеня: Что такое геотермальная энергия?

2. Каковы преимущества использования геотермальной энергии?

Несколько характеристик делают геотермальную энергию выгодным источником энергии, в том числе:

• Это экологически чистое место, предлагающее энергию, которую можно извлекать без сжигания ископаемого топлива, такого как уголь, газ или нефть. Использование геотермальной энергии для производства электроэнергии производит только около одной шестой углекислого газа электростанции, работающей на природном газе, и мало — если вообще вообще — — закиси азота или двуокиси серы. Геотермальные электростанции с бинарным циклом, работающие по замкнутому циклу, практически не производят выбросов.
• Геотермальная энергия является «доморощенной» и предлагает внутренний источник надежной возобновляемой энергии.
• Геотермальная энергия доступна 24 часа в сутки, 365 дней в году, независимо от погоды. Геотермальные электростанции имеют высокий коэффициент мощности — обычно 90% или выше — это означает, что они могут работать на максимальной мощности почти все время. Эти факторы означают, что геотермальная энергия может сбалансировать прерывистые источники энергии, такие как ветер и солнечная энергия, что делает ее важной частью национального баланса возобновляемых источников энергии.
• Геотермальная энергия также может использоваться для обогрева и охлаждения домов и предприятий либо с помощью геотермальных тепловых насосов, либо путем прямого использования.

Узнайте больше на нашей странице «Основы геотермальной энергетики» и ознакомьтесь с нашим анализом GeoVision .

3. Почему геотермальная энергия является возобновляемым ресурсом?

• Геотермальная энергия — это тепло, которое непрерывно течет из недр Земли на поверхность, и это происходит уже около 4,5 миллиардов лет. Температура в центре Земли примерно такая же, как на поверхности Солнца (около 6000°C, или около 10800°F).
• Это тепло постоянно пополняется за счет распада естественных радиоактивных элементов под землей и будет оставаться доступным в течение миллиардов лет, обеспечивая практически неисчерпаемый запас энергии.

Узнайте больше на нашей странице «Основы геотермальной энергии».

4. Где доступна геотермальная энергия?

В Соединенных Штатах традиционные гидротермальные ресурсы — природные резервуары пара или горячей воды — имеются в основном в западных штатах, на Аляске и на Гавайях. Тем не менее, геотермальная энергия может быть использована практически в любом месте с помощью геотермальных тепловых насосов и приложений прямого использования. Усовершенствованные геотермальные системы (EGS), которые могут производить энергию везде, где есть горячие породы, будут все более широко применяться по мере дальнейшего развития технологии. EGS также поможет расширить геотермальное отопление и охлаждение по всей стране.

Узнайте больше о проектах GTO по продвижению геотермальных технологий в рамках кампании Geothermal Everywhere.

5. Каковы экологические преимущества использования геотермальной энергии?

Геотермальные технологии предлагают множество экологических преимуществ, в том числе:

• Низкий уровень выбросов при производстве электроэнергии . Геотермальные электростанции в основном выделяют только избыток пара, при этом большинство установок не выпускает воздух или жидкость. Это делает геотермальные электростанции чистым источником электроэнергии и важным вкладом в безуглеродное будущее страны. Достижение уровней использования геотермальной электроэнергии, указанных в 9Анализ 0106 GeoVision может помочь Соединенным Штатам избежать выбросов парниковых газов, равных ежегодным выбросам 6 миллионов автомобилей.
• Важные материалы . Некоторые геотермальные установки производят твердые материалы или шламы, которые необходимо утилизировать в утвержденных местах. Некоторые из этих твердых веществ в настоящее время добываются для продажи (например, цинк, кремнезем и сера), что делает ресурс еще более ценным и экологически безопасным. Кроме того, литий — важный материал — присутствует в высоких концентрациях в некоторых геотермальных рассолах. Обучение рентабельному извлечению этого лития могло бы обеспечить Соединенные Штаты внутренним источником этого важного материала.
• Эффективность и сокращение выбросов углерода для отопления и охлаждения . Геотермальная энергия предлагает домам и предприятиям США низкоуглеродные и энергоэффективные варианты отопления и охлаждения, такие как геотермальные тепловые насосы, которые используют постоянную температуру Земли для регулирования тепла от зданий. Достижение целевого количества установленных геотермальных тепловых насосов, указанных в анализе GeoVision  , может помочь США избежать выбросов парниковых газов, равных ежегодным выбросам 20 миллионов автомобилей.
• Сравнительно низкое потребление воды . К 2050 году геотермальная энергия может составлять 8,5% от общего объема производства электроэнергии в США, при этом на ее долю приходится лишь 1,1% водозабора в энергетическом секторе. Большая часть этого роста может быть обеспечена за счет непресноводных источников.

Узнайте больше в GeoVision a nalysis Support Task Force Report: Impacts.
 

6. Каково визуальное воздействие геотермальных технологий?

Системы централизованного теплоснабжения и геотермальные тепловые насосы обычно легко интегрируются в сообщества, практически не оказывая визуального воздействия. Геотермальные электростанции, как правило, имеют более низкий профиль и меньшую занимаемую площадь по сравнению со многими другими технологиями производства энергии, и они не требуют хранения, транспортировки или сжигания топлива.

Узнайте больше в анализе GeoVision .

7. Можем ли мы исчерпать геотермальную энергию?

Геотермальная энергия — это тепло, которое непрерывно течет от ядра Земли к поверхности уже около 4,5 миллиардов лет. Это тепло постоянно пополняется за счет распада естественных радиоактивных элементов в недрах Земли и будет оставаться доступным в течение миллиардов лет, обеспечивая практически неисчерпаемый запас энергии. Геотермальные электростанции работают за счет забора жидкости или пара из подземных резервуаров, и эти резервуары в течение длительного времени демонстрировались на геотермальных электростанциях, таких как Лардарелло в Италии (19).13), Вайракей в Новой Зеландии (1958 г.) и «Гейзеры в Калифорнии» (1960 г.).

На некоторых геотермальных электростанциях наблюдается снижение давления и производительности, но операторы находят решения для поддержания пластового давления. Например, город Санта-Роза, штат Калифорния, направляет очищенные сточные воды на геотермальное поле Гейзерс для использования в качестве жидкости для обратной закачки, тем самым продлевая срок службы резервуара при рециркуляции очищенных сточных вод.

8. Дорогая ли геотермальная энергия?

В долгосрочной перспективе геотермальная энергия предлагает экономически эффективные средства достижения агрессивных путей обезуглероживания; однако в краткосрочной перспективе разработка геотермальных систем сопряжена со значительными первоначальными затратами.

Геотермальные тепловые насосы (ГТН), например, являются рентабельными, зрелыми технологиями, которые существуют уже несколько десятилетий, но остаются нишевым применением из-за затрат на внедрение контуров грунтового теплообменника. Точно так же затраты на строительство геотермальной электростанции в значительной степени связаны с первоначальными расходами, а не с топливом для поддержания их работы. Фактор высокой мощности геотермальной энергии — ее способность производить электричество 90 % времени или более — это означает, что затраты могут быть окуплены быстрее, поскольку время простоя после запуска завода очень мало. Но геологоразведочные работы — от геотехнических исследований перед бурением до разведки, подтверждения и эксплуатационного бурения — оказывают коллективное влияние на общие затраты и успех проекта.

Узнайте больше о том, как исследования, разработки и демонстрации GTO решают эту проблему.

9. Какие существуют типы геотермальных электростанций?

Для преобразования гидротермальных флюидов в электричество используются три технологии геотермальных электростанций: сухой пар, вторичный пар и бинарный цикл. Тип преобразования выбирается при разработке проекта и зависит от состояния подземного флюида (пар или вода) и его температуры.

Узнайте больше о типах электростанций и посмотрите иллюстрации каждой из них на странице «Производство электроэнергии».

10. Сколько стоит разработка геотермальной электростанции?

Затраты на геотермальную электростанцию ​​в большей степени относятся к первоначальным расходам, чем к топливу для поддержания их работы. Разведочные работы — геотехнические исследования перед бурением, разведка, подтверждающее и эксплуатационное бурение — оказывают коллективное влияние на общие затраты и успех проекта. Большинство геотермальных электростанций могут работать с коэффициентом готовности более 90 % (т. е. производить более 90 % времени), что означает более быстрое возмещение затрат. Однако операторам необходимо сбалансировать операции с затратами и ценами на электроэнергию. Бег в 97% или 98% могут увеличить затраты на техническое обслуживание, но более высокая цена на электроэнергию оправдывает эксплуатацию станции в 98% случаев, поскольку в результате более высокие затраты на техническое обслуживание будут возмещены.

Узнайте больше о типах электростанций на странице производства электроэнергии.

11. Что делает участок подходящим для развития геотермальной электроэнергетики?

Элементы, указывающие на то, что площадка может быть подходящей для разработки геотермальной электроэнергии, включают горячий подземный геотермальный флюид с низким содержанием минералов и газа, неглубокие водоносные горизонты для добычи и повторной закачки флюида, место, подходящее для получения разрешения, близость к существующим линиям электропередачи или нагрузке, и другие характеристики. Температура геотермальной жидкости должна быть не менее 300°F/149.°C, хотя установки могут работать при температурах жидкости до 210°F/99°C.

Узнайте больше о типах электростанций и посмотрите иллюстрации каждой из них на странице «Производство электроэнергии».

12. Как работают геотермальные тепловые насосы?

Геотермальные тепловые насосы, или GHP, используют постоянную температуру неглубокой земли (40–70°F/4,5–21°C) для обеспечения решений по отоплению и охлаждению зданий везде, где есть экономически эффективный доступ к земле на глубину ниже сезонных колебаний температуры. Свойства аккумулирования тепловой энергии горными породами и почвами позволяют GHP действовать как тепловые поглотитель — поглощающий избыточное тепло летом, когда температура поверхности относительно выше, — и как источник тепла зимой, когда температура поверхности ниже. Это повышает эффективность и снижает потребление энергии на отопление и охлаждение жилых и коммерческих зданий.

Узнайте больше на нашей странице геотермальных тепловых насосов и в нашем информационном бюллетене Что такое геотермальные тепловые насосы?

13. Что такое усовершенствованная геотермальная система (EGS)?

Присутствие горячих пород, проницаемость и подземная жидкость создают естественные геотермальные системы. Небольшие подземные проходы проводят жидкости через горячие породы, перенося энергию в виде тепла через колодцы на поверхность Земли, когда условия для этого самые подходящие. На поверхности эта энергия приводит в действие турбины и вырабатывает электроэнергию.

Иногда условия не идеальны для природных геотермальных систем; скалы горячие, но они не очень проницаемы и содержат мало воды. Нагнетание флюида в горячие породы увеличивает размер и связность путей прохождения флюида за счет повторного открытия трещин. После создания усовершенствованная геотермальная система (EGS) функционирует так же, как и природная геотермальная система. Жидкости несут энергию на поверхность, приводя в движение турбины и вырабатывая электроэнергию.

Узнайте об EGS, о том, как она работает, и о ее будущем в Соединенных Штатах.

14. Как работает геотермальное централизованное отопление и охлаждение?

Районные и общественные системы геотермального отопления и охлаждения используют один или несколько подземных контуров для создания сети отопления и охлаждения, которая может использовать ряд тепловых насосов. Новые и различные конфигурации этих систем появляются в университетах и ​​сообществах по всей территории Соединенных Штатов. Инициатива GTO по проектированию и развертыванию систем геотермального отопления и охлаждения для местных сообществ направлена ​​на поддержку сообществ при внедрении таких систем и позволит увеличить объем воспроизводимых тематических исследований для увеличения масштабов развертывания по всей стране.

Узнайте больше о местных геотермальных системах, а также о геотермальном отоплении и охлаждении.

15. Что мешает развитию геотермальной энергетики в США?

Препятствия для использования геотермальных ресурсов в основном являются результатом уникальных характеристик геотермальной энергии как подземного ресурса. Изучение, обнаружение, разработка и управление геотермальными ресурсами по своей сути сложны и могут быть связаны с большими рисками и первоначальными затратами, чем другие технологии возобновляемых источников энергии. Геотермальная энергия также может столкнуться с препятствиями в доступе к земле, выдаче разрешений и финансировании проектов. Кроме того, все геотермальные ресурсы имеют ключевой нетехнический барьер: недостаточная информированность и неприятие. Такие ресурсы, как солнце и ветер, легко увидеть и почувствовать, но по своей природе геотермальная энергия относительно неизвестна, потому что она находится в недрах.

Узнайте больше о барьерах для геотермального развертывания в разделе 2.4 анализа GeoVision и в этом отчете о нетехнических барьерах.

16. Как геотермальная энергия распространяется на двухпартийный закон об инфраструктуре?

Двухпартийный закон об инфраструктуре от 2021 года предусматривает выделение 84 млн долларов Управлению геотермальных технологий на создание 4–7 пилотных демонстрационных площадок усовершенствованных геотермальных систем (EGS) в течение следующих четырех лет. Новый закон касается проектов, демонстрирующих технологию УГС в различных геологических и географических условиях, в том числе в восточной части Соединенных Штатов, с использованием различных методов и способов заканчивания скважин.

Узнайте больше о двухпартийных демонстрационных площадках закона об инфраструктуре EGS.

17. Как геотермальная энергия подпадает под действие Закона о снижении инфляции?

Закон о снижении инфляции (IRA) содержит многочисленные положения, включая геотермальную энергию. IRA снизит расходы для семей, борется с климатическим кризисом, сократит дефицит и потребует от крупнейших корпораций выплаты справедливой доли. Это включает в себя снижение затрат на энергию — экономию семьям 500 долларов в год на счетах за электроэнергию — и преодоление климатического кризиса как самого важного законодательства в истории США, направленного на сокращение загрязнения, продвижение экологической справедливости и повышение энергетической безопасности Америки.

IRA продлевает инвестиционный налоговый кредит (ITC) и налоговый кредит на производство (PTC) для возобновляемых источников энергии, включая геотермальную, до 2024 года. Он также предоставляет налоговый кредит в размере 30% до 2000 долларов США на покупку теплового насоса ( геотермальный или воздушный источник), а также финансирование штатов для предоставления скидок на повышение эффективности домохозяйств.

Узнайте больше о Законе о снижении инфляции в цифрах и его влиянии на ваш штат.

18. Какие исследования проводит Управление геотермальных технологий?

GTO работает над снижением затрат и рисков, связанных с геотермальной разработкой, поддерживая инновационные технологии, решающие ключевые проблемы разведки и эксплуатации. В партнерстве с промышленностью, академическими кругами и национальными лабораториями Министерства энергетики GTO работает над исследованиями и разработками в следующих областях:

• Расширенные геотермальные системы
• Гидротермальные ресурсы
• Низкотемпературные и совместно производимые ресурсы
• Данные, моделирование и анализ

19. Каковы текущие инициативы Управления геотермальных технологий?

Страница GTO «Геотермальные источники повсюду» — отличное место, где можно узнать о некоторых последних инициативах GTO. Вы также можете подписаться на все обновления по электронной почте GTO или подписаться на ежемесячный информационный бюллетень Drill Down , чтобы получать обновления об инициативах GTO, возможностях финансирования и других новостях.

Узнайте больше об областях исследований GTO.

20. Как Управление геотермальных технологий финансирует исследования?

Бюджет GTO формируется за счет ассигнований Конгресса. Каждый год GTO предлагает провести исследование, которое необходимо провести в следующем финансовом году, и соответствующий бюджет в рамках так называемого «Обоснования бюджета Конгресса» или CBJ. Конгресс рассматривает информацию и устанавливает бюджет в рамках и в рамках общего федерального бюджета на финансовый год. CBJ являются общедоступными.

GTO организует свой портфель таким образом, чтобы гарантировать, что мы инвестируем в ценные и высокодоходные исследования с реальным потенциалом расширения использования геотермальной энергии.

Узнайте больше о деятельности GTO и о том, как она финансирует проекты.

21. Как узнать, какая возможность финансирования мне подходит?

GTO предлагает ряд возможностей финансирования, которые помогают промышленности, академическим кругам, национальным лабораториям, сообществам и предпринимателям исследовать, разрабатывать и демонстрировать геотермальные инновации. GTO создает веб-страницы уведомлений о финансировании для каждой возможности финансирования, чтобы помочь потенциальным заявителям понять цели, основные требования и сроки подачи заявок, а также ориентироваться в процессе подачи заявок. Некоторые возможности также имеют краткие версии этого руководства, называемые краткими руководствами, чтобы помочь потенциальным кандидатам понять FOA и требования к заявке. Например, изучите нашу страницу уведомления о финансировании геотермальной энергии из нефти и газа (GEODE) и краткое руководство.

На веб-сайте GTO также есть страница, посвященная открытым возможностям финансирования, а Управление по энергоэффективности и возобновляемым источникам энергии (EERE), частью которого является GTO, также имеет специальную страницу возможностей финансирования. GTO также финансирует проекты в рамках программы исследований инноваций для малого бизнеса и несколько призов, связанных с геотермальной энергией, в рамках программы American-Made Challenges.

Все возможности финансирования и детали заявки доступны на портале EERE Exchange.

Чтобы быть в курсе наших последних возможностей финансирования и призов, подпишитесь на все обновления по электронной почте GTO или подпишитесь на ежемесячный информационный бюллетень Drill Down .

22. Какие возможности есть у студентов в области геотермальной энергии?

Министерство энергетики участвует в нескольких инициативах, направленных на то, чтобы дать студентам реальный опыт работы с геотермальной энергией.

Университетский конкурс по геотермальной энергии предлагает студентам возможность побороться за денежные призы, получить новый опыт работы в отрасли возобновляемых источников энергии и пообщаться с признанными профессионалами отрасли, а также с местными сообществами.

Национальный научный фонд США (NSF) и Министерство энергетики сотрудничают в рамках программы NSF INTERN, которая будет поддерживать от 10 до 20 шестимесячных исследовательских стажировок в год для работы в геотермальной отрасли над проектами, продвигающими геотермальные технологии.

Программа стипендий для новаторов в области чистой энергии, спонсируемая GTO и семью другими офисами, финансирует недавних выпускников и специалистов в области энергетики для работы с энергетическими организациями в течение двух лет для продвижения решений в области чистой энергии и расширения доступа к карьерным возможностям в области чистой энергии по всей стране.

Другие студенческие программы, в которых участвует GTO, включают стипендии GEM, программу стажировок в рамках Партнерской программы по обслуживанию меньшинств, а также стипендии в рамках Американской ассоциации развития науки и программы президентских стипендий по управлению.

Кроме того, все проекты, финансируемые GTO, должны загружать свои данные в хранилище геотермальных данных (GDR) для публичного использования. Эти данные дополняются окончательными техническими отчетами, которые исследователи GTO загружают на OSTI.gov. Студентам предлагается получить доступ и использовать ГДР в исследовательских и образовательных целях.

Узнайте больше о возможностях для студентов, подписавшись на все обновления по электронной почте GTO, информационный бюллетень Университетского конкурса по геотермальной энергии и/или ежемесячный информационный бюллетень Drill Down .

23. Как я могу найти кого-то, кто установит геотермальную систему у меня дома или на работе?

Здорово, что вы заинтересованы в использовании геотермальной энергии в вашем доме или бизнесе! Есть несколько способов поиска возможных установщиков.