המקרה לאנרגיה גיאותרמית במערכות הכוח המודרניות

ככל שהמעבר לאנרגיה העולמית מאיץ, מערכות חשמל מתכננות בפני האתגר המורכב של אמינות האיזון, affordability וקיימות סביבתית. בעוד מקורות מתחדשים משתנים כמו השמש והרוח שולטים כותרות, אנרגיה גיאותרמית מציעה פתרון משכנע אך לעתים קרובות ללא מיצוי של פתרון.עם היכולת שלה לספק כוח ממסד בסיס מתמשך, נמוך של עומס בסיס, אנרגיה גיאותרמית ממוקמת ייחודית כדי להשלים את המשתנים מחדש ולהגדיל את תיקי האנרגיה של אנרגיה זה, לבחון את המסגרת הטכנית, ושילוב של אנרגיה מודרנית, וטכנולוגיות חשמל מודרניות, וטכנולוגיות אסטרטגיות, וטכנולוגיות חשמל מודרניות, וטכנולוגיות אסטרטגיות, וטכנולוגיות חשמל מודרניות, וטכנולוגיות אסטרטגיות, וטכנולוגיות חשמל מודרניות, שילוב, וטכניות, שילוב של אנרגיה מודרנית, וגמישות, פריסה, וטכנולוגיות חשמל מודרניות, וטכניות, שילוב של אנרגיה גיאומטרידות, וטכנולוגיות יציבות, וטכנולוגיות חשמל מודרניות, וטכנולוגיות חשמל מודרניות, וטכנולוגיות חשמל מודרניות, וטכנולוגיות חשמל מודרניות, שילוב של אנרגיה גיאודות, שילוב של אנרגיה גיאותרמית, וטכנולוגיות מודרניות, וטכנולוגיות אסטרטגיות, שילוב של אנרגיה גיאותרמיות, על בסיס טכנולוגיות אסטרטגיות, על בסיס טכנולוגיות אנרגיה גיאותרמית, על בסיס יעיל, וטכנית, וטכנית, על בסיס יעיל, וטכניות, וטכנולוגיות חשמל

הבנה של יסודות אנרגיה גיאותרמית

אנרגיה גיאותרמית מקורה בחום הפנימי של כדור הארץ, שנוצר על ידי דעיכה רדיואקטיבית וחום היווצרות פלנטרית שאריות.טמפרטורות גדל עם עומק - באופן חד-משמעי 25-30 מעלות צלזיוס לקילומטרים - אבל משאבים בעלי יכולת מסחרית קיימים שבו ⁇ זה הוא תלול יותר, לעתים קרובות ליד גבולות צלחת טקטוני, אזורי געשיים, או כתמים חמים.

קיימים שלושה סוגים עיקריים של תחנות כוח גיאותרמיות:

  • (FLT:0) צמחי קיטור (FLT:1) ללכוד קיטור ישירות מן המאגר ולערוץ אותו לטורבינות.הם העיצוב העתיק והפשוט ביותר, עם מתקנים בולטים ב-Giters בקליפורניה.
  • (FLT:0) Flash FitFLT:1 , לחלץ מים חמים בלחץ גבוה, להפחית את הלחץ כדי ליצור קיטור, ולאחר מכן לכוון אותו טורבינות.זה העיצוב הנפוץ ביותר עבור מאגרים עתירי גבוה מעל 180 מעלות צלזיוס.
  • (FLT:0) צמחים מחזוריים מחזוריים של מחזור 1 (FLT:1) להעביר חום מן נוזל גיאותרמאל נוזל עבודה משני עם נקודה מתפתלת נמוכה יותר (למשל, הוא פתוח או נוזל אורגני) נוזל משני מחווות ומניע טורבינות, בעוד נוזל גיאותרמל הוא rejected.

בכל המקרים, נוזל גיאותרמאל מוזן בדרך כלל לתוך המאגר כדי לשמור על לחץ ולהפחית את ההשפעה הסביבתית.התהליך כולו שונה ביסודו מדור מבוסס הבעירה – לא צריכת דלק מתרחשת, ופליטות מוגבלות לסילוק כמויות של פחמן דו חמצני, מימן sulfide, וגזים מתמוססים אחרים, אשר ניתן לכבוי או לשפשף.

היתרונות האסטרטגיים של אנרגיה גיאותרמית בתיקי כוח

אחריות ויציבות גריידי

בניגוד לשמש ורוח, אשר תלויים במזג אוויר וזמן של יום, צמחים גיאותרמיים יכולים לפעול בגורמים בעלי יכולת גבוהה יותר מ -90% - בהשוואה לגז גרעיני וטבעי בשילוב צמחים מחזוריים.חיזוי זה הופך את הגיאוותרמאל לעומס אידיאלי המשלים ל- i מתחדשת. מפעילי מערכת החשמל יכולים לסמוך על פלט גיאותרמאלי כדי לעמוד ברמות הביקוש המינימלי, צמצום הצורך בגיבוי מדלקים או אחסון יקר.

יתרונות סביבתיים ואקלים

כוח גאוותרמאל מייצר כ-40-50 גרם של CO2 שווה ערך ל-Kloוואט-שעה (gCO2eq/kWh), בהשוואה ל-800-1000 gCO2eq עבור פחם ו-400-500 gCO2eq עבור גז טבעי.אפילו מתקני גז פחמן פחמיים נמוכים יותר עם פחמן לכידת פחמן מאחור, ג'רמימל דורש שטח מינימלי עבור מגה-וואט - 5 לסכסוכים אוויריים אלה הוא יכול להיות נמוך יותר ל פולשים שטח עד 50 מ"מ"מאטים פחמן לכידת שטח אחוריים.

עצמאות אנרגיה וביטחון

משאבים גאוותרמאליים הם מקומיים ולא לסירוגין, מרתיעים מדינות משווקים דלק מאובן וגורמי אספקה גיאופוליטיים.מדינות כמו איסלנד, קניה והפיליפינים מינוף גיאותרמאל כדי להשיג עצמאות אנרגיה קרובה-לולטית או להפחית יבואי נפט.עבור מדינות בעלות פוטנציאל גיאותרמאל משמעותי - כגון אינדונזיה, ארה"ב, טורקיה ומקסיקו - חיזוק משאבים אלה לאנרגיה ותורמים לביטחונות לאומיים.

יציבות כלכלית ארוכת טווח

למרות שפרויקטים גיאותרמאליים יש עלויות הון גבוהות - לעתים קרובות $3,000 $ ל $5,000 לכל קילווואט מותקן - חיי התפעול ארוכים שלהם (30-50 שנים) ועלויות משתנות נמוכות (ללא דלק, תחזוקה מינימלית) בעלות מלוטשת של חשמל (LCOE) בין 50 $ ל -90 דולר ל-MWh, תחרותי עם דלק משולב גז באזורים רבים.

אתגרים וסיכון בפיתוח גאוותרמי

עלויות מחקר וקידום

זיהוי והוכחה למאגרי גיאותרמאל דורש סקרים גיאולוגיים, ניתוח גיאוכימי ומחקרים גיאופיזיקה - שלבים שיכולים לעלות 5-10 מיליון דולר ללא כל קידוח. Exploratory קידוח הוא בשלב היקר ביותר, המייצגים לעתים קרובות 30–50% מסך כל עלות הפרויקט.באר אחת יכולה לעלות 4–8 מיליון דולר, ותוספות השקעה מרובות נדרשים בדרך כלל לאשר מאפיינים (זמן, יכולת, אם הן מוקדמות, למנוע את צריכת החשמל או את הסיכון).

קונסטריטים גיאוגרפיים

משאבים הידרותרמיים של האמנה מרוכזים באזורים פעילים מבחינה טקטית: טבעת האוקיינוס השקט של אש, מזרח אפריקה Rift וחלקים מאירופה (אירלנד, איטליה, טורקיה) באזורים עצומים, כולל רבים של צפון אירופה, אפריקה (למעט ה- Rift), וחלקים גדולים של אסיה - יש מוגבלים ליד משאבים גבוהים ברמת ה-GGirdthermal Systems (EGS) ו-

דאגות סביבתיות וחברתיות

  • (FLT:0) ,חינוך של פשיזם: הזרקת פלויד:1 במהלך גירוי המאגר יכול לגרום מיקרו-הquakes, בעוד שבדרך כלל לא מזיק, תפיסה ציבורית יכולה ליצור התנגדות.פרויקט באזל EGS ב -2006 בשווייץ הושעה לאחר גודל של 3.4 quake.
  • (FLT:0Land subsidence and Surface Effects: FIRLT:1) Over-extraction ללא גלגול יכול לגרום לשקעים באדמה, אם כי ניהול המאגר המתאים מצמצם את הסיכון הזה.
  • (ב) שימוש במים: ⁇ FLT:1; רוב הצמחים הגיאו-תרמיים דורשים כמויות גדולות של מים קירור; צמחים בינאריים יכולים להפחית את הצריכה אך עדיין זקוקים למים מסוימים לצורך פעולות.
  • (FLT:0) פליטות גזי חממה: 1FLT:1 hydrogen sulfide, כספית ואסרניק עשויים להיות נוכחים בנוזלים גיאותרמאליים.צמחים מודרניים משתמשים ב-Subbers, condensers, ו-Rejection כדי להפחית את המהדורות לרמות רשלנות.

ה Hurdles

מעבר לסיכון המחקר, פרויקטים גיאותרמאליים עומדים בפני מחזורי פיתוח ארוכים - לעתים קרובות 5-10 שנים מחיפוש ראשוני ועד גיוס. ציר הזמן הזה עולה על אופקים פוליטיים או משקיעים טיפוסיים ודורש הון סבלני. Financing מורכב עוד יותר על ידי היעדר עלות דלק שתספק הזדמנויות גינון; הכנסות תלויות לחלוטין במחירי החשמל וחוזים.

שילוב גיאותרמאל לתוך מערכות כוח

הערכה ומיפוי

לפני הכללה בתיקים, מיפוי משאבים יסודי הוא הכרחי.ממשלות ושירותים משתמשים יותר ויותר בניתוח גיאו-מרחבי המשלב נתונים גיאולוגיים, מגבלות שימוש הקרקע, הקרבה ודחיסות האוכלוסייה.ה-FLT:0EL Gethermal Prospectormal ProspectFLT:1 (משרד האנרגיה של ארה"ב) הוא כלי בולט המספק מפות אינטראקטיביות של משאבים ידועים, אנתרופולוגיות תרמיות, תשתיות ויוזמות דומות קיימות באירופה.

ערך החלפה ופוטנציאל

אחריותו של ג'ותרמאל פירושה שהיא יכולה לספק יכולת מוצקה, להפחית את הצורך בדור גיבוי או אחסון.בפורט הנשלט על ידי השמש והרוח, גיאותרמאל יכול לשמש משאב "תמיד-on" מתחדש, כמו אלה שבוצעו על ידי FLT:0 (Halthermal OfficeFal Technologies) של Gethermal OfficeFLT:1, להראות כי הוספת 10%-20% יכולת גיאוותרמית לצמצום גבוה של טורבינות (בינות) על ידי 15.

מודלים כלכליים להחלטות תיק

Planners להשתמש במודלים של קיבולת הרחבה (למשל, NREL של ReEDS, IRENA של REmap, או כלי מסחרי פרטי) כדי לדמות דור שונה לערבב וייעל עלויות תחת מגבלות פחמן.עלות ההון הגבוהה של ג'ותרמאל, אך עלות הפעלה נמוכה פירושה שהיא מתחרה בתרחישים עם מחירי פחמן גבוהים (למשל, 50–100 / CO2) או אמינות שבה הוא מוערך בדרך כלל ניתוחי של עלייה ברמת ה- 30 מעלות צלזיוס.

חידושים טכנולוגיים שמציינים את העתיד

מערכות גאוותרמיות (EGS)

(א) מטרתו ליצור מאגרים מלאכותיים בסלע יבש חם על ידי fracturing הידראולי או גירוי.פרויקטים פיוניטיביים כוללים את ה-FLT:0GEveFLT:1 (מרכז המעקב אחר מחקר ב-Girtier Energy) ביוטה, בראשות אוניברסיטת יוטה, ואת ה-FLT:2Soultz-sous-fortsLTF:3 in France, Ungicial Development in the EGS.

ביקורתי Gethermal

(העברה למעמקים של 5 ק"מ שבהם הטמפרטורות עולה על 400 מעלות צלזיוס ולחצים הם ליד קריטי יכול להניב נוזלים על-טבעיים עם צפיפות אנרגיה גבוהה בהרבה. טמפרטורות כאלה יכולות לייצר 5-10 פעמים את הכוח של בארות קונבנציונליות.ה-FLT:0Iceland Deep Moving ProjectFLT:1 (IDDP) כבר נתקלה בתנאים סופר קריטיים בעומק של 4.5 ק"מ, אך, אך ורק כדי למנוע אתגרים חומריים ואסור על-ל.

מחזורים מתקדמים ו-Integrated Systems

נוזלים חדשים עבודה מחזורי תרמודינמיקה (למשל, מחזור קלינה באמצעות תערובת מים אמוניה-מי, או מחזורי CO2 קריטיים) מבטיחים יעילות גבוהה יותר והשפעה סביבתית נמוכה יותר.בנוסף, גיאותרמית יכול להיות משולב עם השמש, ביומסה, או משאבות חום כדי ליצור מערכות היברידיות שממקסמות ניצול.לדוגמה, צמח היברידי-סולי יכול להשתמש חום סולארי כדי להגביר את הטמפרטורה של השמש, כאשר הביקוש הוא גבוה יותר.

Global Case Studies: Lessons from Lead Markets

איסלנד: Govermal Dominance

איסלנד מייצרת כמעט 70% מהאנרגיה העיקרית שלה מגיאורמי, עם 30% מהחשמל שמגיע מצמחים גיאוותרמים (היתר מכוח הידרואלקטרי) ההצלחה של המדינה מושרשת במשאבים עתירי זמן רב ליד Mid-Atlantic, תמיכה ממשלתית חזקה ומערכות חימום מחוזיים שמנצלים שימוש ישיר.

הפיליפינים: ג'ותרמאל בכלכלה מתפתחת

הפיליפינים היא היצרנית השנייה בגודלה בעולם (1.9 GW) בעלת יכולת מותקנת, המספקת כ-12% מהחשמל הלאומי.מדיניות כמו חוק האנרגיה המתחדשת של 2008 (הספקת מכסי מזון ותמריצים מס) עוררה פיתוח.

ארצות הברית: Rebirth of Gethermal Exploration

לאחר הדבקה בשנות ה-90 וה-2000, היכולת הגיאוגרפית של ארה"ב גדלה שוב, מונעת מתקני תיק מתחדשים המדינה ואשראיי מס פדרליים:0GeysirFLT:1 בקליפורניה (1,500MW) נותרה הבסיס הגיאוגרף הגדול בעולם, אך פרויקטים חדשים כמו FLT:2GinnessphirFLT3: 45Gir) ממטרה מתקדמת ל-E5 (DV) יכולים להפחית את עלויות ה-DGMADGR5 ל-DV) ל-ERVRVMAFRIGNFR) ל-DGR5 (DVEST) ל-ERVESTERERERERICGRIGNFRICGR) ל-DIGNFRICGRICGRIGNFRIGNRUDUDERER) ל-DERERERERICERERICERER) ל-DUDUDUDUDIUMERERICERERIUMERERUDIGNRICGRICGRU (DGR) לצמצום מטרות מתקדמות ב-DUDIGNFRI

מדיניות ושוק מכניזם לתמיכה בגאוותרמאל

בהתחשב בסיכון גבוה למעלה, התערבות מדיניות היא קריטית מנגנונים יעילים כוללים:

  • (FLT:0) מכסים (FiTs) וחוזים לשינוי (CfDs): FLT:1 הבטחת מחירים לתקופה קבועה להפחית את אי הוודאות בהכנסות.
  • (ה) ,0) ביטוח סיכון או ערבויות: ממשלות יכולות לספוג חלק מסיכון הקידוח.הממשל האמריקאי DOE's FLT:2Gethermal Loan PromiseFLT 3LT ו- New Zealand'sFLT:4Crown מינרלים FundFLT:5 הם דוגמאות.
  • (FLT:0) זיכויי מס של השקעות (ITCs): IRLT:1 (US פדרלי ITC עבור גיאותותרמאל כבר 26% (הרחבה משמעותית) מתבטלים עוד יותר את כלכלת הפרויקט.
  • מחיר פחמן משמעותי (למשל, 50–100/tCO2) הופך את ג'ותרמאל ליותר עלות יחסית לגז ולפחם.
  • (FLT:0) מאפשר: FIRLT:1 מיזמים גיאותרמאליים לעתים קרובות להתמודד עם ביקורות סביבתיות ארוכות; פגיעה בתקנות ובמעורבות מוקדמת עם קבוצות ילידיות יכולה לקצר את קווי הזמן.

הדרך קדימה: עתיד עשרות שנים

סוכנות האנרגיה הבינלאומית (IEA) מעריכה כי הדור של חשמל גיאותרמי יכול להתרחב מ 80 TWh בשנת 2022 ליותר מ-600 TWh עד שנת 2050 תחת תרחיש של אפס נטו, המחייב תוספות יכולות שנתיות של 3-5 GW, אך זה תלוי בפריצת עלויות EGS ומדיניות תומכת.צמיחה לטווח קצר תתמקד במדינות עם משאבים מוכחים - הודוניה, קניה, מקסיקו, ו-US - בעוד טייסים בוגרים במקום אחר.

חידושים בתרגול ובהנדסת מאגר הם המכשולים הקריטיים ביותר.אם עלויות EGS נופלות ל-1,500/kW (בהשוואה לרוח החוף כיום), גיאותרמאל יכול להפוך לאופציה מרכזית בעולם. יתר על כן, יישומים מהירים לשימוש ישיר (התחממות מוגבלת, חקלאות, תהליך תעשייתי) מייצגים שוק גדול עוד יותר, עם פוטנציאל להפחתת צריכת גז טבעי.

מסקנה

אנרגיה גיאותרמית מציעה שילוב ייחודי של אמינות, פליטות נמוכות וטביעת אדמה קטנה שהופך אותו מרכיב יקר ערך של תיקוני מערכת החשמל בעתיד.בעוד גיאולוגי, פיננסים, ומכשולים טכנולוגיים להישאר, הם ניתנים להשגה באמצעות מדיניות ממוקדת, המשך R&D, והשקעות במגזר הפרטי. עבור תוכניות אנרגיה גיאומטרי, המסר הוא ברור: גיאומטריה אינה פתרון אבל אסטרטגי שיכול להגדיל את התשתית של מערכת אנרגיה נמוכה, כמו גם בעתיד.

לקריאה נוספת, עיין בדו"ח האנרגיה העולמית של ה-FLT:0 (IEA World Energy Outlook 2023FLT:1 ו-FLT:2IRENA Gethermal Energy Report).