Геотермальная энергия в Соединенных Штатах
Обзор геотермальной энергетики в Соединенных Штатах Америки

Геотермальная электростанция Sonoma Calpine 3 в районе Гейзерс
Геотермальная энергия в Соединенных Штатах впервые была использована для производства электроэнергии в 1960 году. Гейзеры в округах Сонома и Лейк , Калифорния, были преобразованы в то, что сейчас является крупнейшей геотермальной паровой электростанцией в мире, мощностью 1517 мегаватт . Другие геотермальные паровые поля известны на западе Соединенных Штатов и на Аляске. Геотермальная электроэнергия может быть распределена в соответствии с требованиями изменяющихся нагрузок. Воздействие этого источника энергии на окружающую среду включает выбросы сероводорода , едкие или соленые химикаты, сбрасываемые в сточные воды, возможные сейсмические эффекты от закачки воды в горные породы, отработанное тепло и шум. [1] [2]
История
Геотермальное бурение на Гейзерах в Калифорнии , 1977 г.
Археологические свидетельства подтверждают, что геотермальные ресурсы использовались в США более 10 000 лет. Палеоиндейцы первыми использовали геотермальные горячие источники для тепла, очищения и получения минералов. [3]
Pacific Gas and Electric открыла первую в США коммерческую геотермальную электростанцию ​​в Гейзерс в Калифорнии в сентябре 1960 года, изначально вырабатывавшую одиннадцать мегаватт чистой энергии. Система Гейзерс выросла в крупнейшую в мире, с выходной мощностью 750 МВт. [3] Она эксплуатирует крупнейшее поле сухого пара, в 116 км (72 мили) к северу от Сан-Франциско . [4] Первоначальная турбина прослужила более 30 лет. [5]
В конце 1980-х годов в геологической провинции Бассейн и Рендж в Неваде , юго-восточном Орегоне , юго-западном Айдахо , Аризоне и западной Юте было построено несколько небольших электростанций . В настоящее время это район быстрого развития геотермальной энергетики. [6]
В Солтон-Си по состоянию на 2001 год 15 геотермальных электростанций производили электроэнергию. Геотермальная электростанция Hudson Ranch I мощностью 50 МВт открылась в мае 2012 года. Вторая подобная электростанция должна была открыться в 2013 году. [7]
Расчетные подземные температуры на глубине 6 километров
Самым значительным катализатором развития стал Закон об энергетической политике 2005 года . Этот Закон предоставил новым геотермальным электростанциям право на полный федеральный налоговый кредит на производство, ранее доступный только для проектов ветровой энергетики и определенных видов биомассы. Он также санкционировал и направил увеличенное финансирование исследований Департаментом энергетики и позволил Бюро по управлению земельными ресурсами решить проблему невыполненных геотермальных аренд и разрешений. [8]
В апреле 2008 года началось разведочное бурение на вулкане Ньюберри в штате Орегон . [9] По состоянию на август 2008 года в 13 штатах США велась реализация 103 новых проектов. После разработки эти проекты могли бы потенциально поставлять до 3979 МВт электроэнергии, что удовлетворяло бы потребности около 4 миллионов домов. [10] Программа геотермальных технологий Министерства энергетики США (часть Закона о восстановлении и реинвестировании Америки 2009 года ) позволила Министерству энергетики США финансировать исследования в области усовершенствованных геотермальных систем (EGS), чтобы узнать больше о системах трещин в геотермальных резервуарах и лучше прогнозировать результаты стимуляции резервуаров.
В 2009 году инвестиционный банк Credit Suisse подсчитал, что геотермальная энергия стоит 3,6 цента за киловатт-час по сравнению с 5,5 цента за киловатт-час для угля, если геотермальная энергия получает субсидированные кредиты. [11]
Отчет, опубликованный в конце мая 2019 года Министерством энергетики, предполагает, что мощность геотермальной энергии в США может увеличиться более чем в двадцать шесть раз к 2050 году, достигнув мощности 60 ГВт, благодаря ускоренному технологическому развитию и внедрению. В отчете документированы преимущества геотермальной энергии для отопления жилых и промышленных помещений. [12] Министр энергетики Рик Перри объявил, что его Министерство выделило финансирование на сумму 140 миллионов долларов на исследовательский центр в Университете Юты по искусственной геотермальной энергии. [13]
В 2018 году Министерство энергетики США (DOE) открыло Передовую обсерваторию по исследованиям в области геотермальной энергии (FORGE). [14]
В 2018 году из-за вулканической активности пришлось закрыть геотермальный комплекс Пуна на Гавайях, который был затоплен потоками лавы. [ 15 ] Он вновь открылся в ноябре 2020 года. [16]
В 2023 году стартап Fervo из Хьюстона начал отправлять электроэнергию в сеть из своей усовершенствованной геотермальной системы Project Red мощностью 3,5 МВт. Проект использовал горизонтальное бурение для бурения двух скважин и доступа к дополнительным термальным ресурсам. Компания начала бурение для проекта мощностью 400 МВт, включающего 100 скважин в округе Бивер, штат Юта. [17] В 2024 году компания объявила о сокращении времени бурения на 70% в годовом исчислении, достигнув 70 футов/час в граните и >430 °F (221 °C). [18]
Производство
Существующая и планируемая геотермальная генерация электроэнергии в США, апрель 2015 г.
С установленной геотермальной мощностью в 3900 МВт по состоянию на 2023 год США остаются мировым лидером с примерно 25% от общей мощности онлайн. [19] Перспективы расширения производства с помощью традиционных и усовершенствованных геотермальных систем положительны, поскольку новые технологии обещают увеличение роста в ранее не рассматриваемых местах. [10]
Геотермальная генерация по годам в Соединенных Штатах [20] (ТВт·ч)
По штату
Производство геотермальной энергии в тераватт-часах (ТВт·ч) по штатам по состоянию на декабрь 2023 г. [21] [22]
СостояниеПроизводство (ТВт·ч)Доля в общем объеме США
Калифорния10,96266,6%
Невада4,29626.1%
Юта5213.2%
Гавайи3482.1%
Орегон2121,3%
Айдахо860,5%
Нью-Мексико [23]360,2%
Общий16,462100%
Гейзеры
Geysers имеет 1517  мегаватт (МВт) [24] активной установленной мощности со средним коэффициентом мощности 63%. [25]  Calpine Corporation владеет 15 из 18 активных установок в Geysers и является крупнейшим производителем геотермальной энергии в США. [26] Два других завода находятся в совместной собственности Northern California Power Agency [27] и Silicon Valley Power . [28] Оставшаяся электростанция Bottle Rock принадлежит US Renewables Group. [29] Девятнадцатая установка находится в стадии разработки Ram Power. Geysers подзаряжается путем закачки очищенных сточных вод из города Санта-Роза и очистных сооружений округа Лейк . Эти сточные воды раньше сбрасывались в реки и ручьи, а теперь подаются по трубопроводу на геотермальное поле, где они пополняют пар, производимый для выработки электроэнергии.
Солтон-Си
Другая крупная геотермальная зона расположена в юго-центральной Калифорнии , на юго-восточной стороне моря Солтон , недалеко от Ниланда и Калипатрии , Калифорния. 15 геотермальных электростанций в совокупности имеют мощность около 570 МВт. CalEnergy владеет примерно половиной из них, а остальные принадлежат различным компаниям. [7]
Бассейн и хребет
Геологическая провинция Бассейн и Хребет в Неваде , юго-восточном Орегоне , юго-западном Айдахо , Аризоне и западной Юте вмещает 19 геотермальных электростанций в Неваде, которые производят более 486 МВт. Крупнейшая станция - объект McGinnis Hills, эксплуатируемый Ormat, с мощностью 96 МВт. [6] Другие геотермальные станции в Неваде находятся в Стимбот-Спрингс , Брэди/Дезерт-Пик, Дикси-Вэлли , Сода-Лейк , Стиллуотере и Беоваве .
Гавайи
Puna Geothermal Venture управляет геотермальной электростанцией в Пуне, Гавайи . Ее мощность составляет 25,7 МВт. Станция была вновь открыта в 2020 году после извержения Килауэа в 2018 году, которое разрушило часть станции. [30]
Надежность
Трубопроводы геотермального комплекса МакГиннесс Хиллз в Неваде
В отличие от источников энергии, таких как ветер и солнце, геотермальная энергия является диспетчерской , что означает, что она доступна в любое время, когда это необходимо, и может быстро регулировать выход в соответствии со спросом. По данным Управления энергетической информации США (EIA), из всех типов новых электростанций геотермальные генераторы имеют самый высокий коэффициент мощности , меру того, сколько энергии фактически генерирует объект в процентах от его максимальной мощности. [31]
EIA оценивает новые геотермальные электростанции как имеющие коэффициент использования установленной мощности 92%, что сопоставимо с показателями ядерных электростанций (90%), и выше, чем у газовых (87%) или угольных (85%), и намного выше, чем у прерывистых источников, таких как наземный ветер (34%) или солнечная фотоэлектрическая энергия (25%). [32] В то время как несущая среда для геотермального электричества (вода) должна управляться надлежащим образом, источник геотермальной энергии, тепло Земли, будет доступен для большинства намерений и целей неограниченно долго. [3] [ нерабочая ссылка ] [33]
Национальная система геотермальных данных
В США действует Национальная система геотермальных данных (NGDS). Благодаря NGDS многие старые бумажные архивы и журналы бурения, хранящиеся в государственных геологических службах, теперь оцифровываются и предоставляются бесплатно для общественности. [34]
Расходы
Начальная стоимость поля и электростанции составляет около $2500 за установленный кВт в США, вероятно, $3000-$5000/kWe для небольшой (<1Mwe) электростанции. Эксплуатационные и эксплуатационные расходы варьируются от $0,01 до $0,03 за кВтч. [35]
—  Министерство энергетики США, 2022 г.
Воздействие на окружающую среду
Подземные горячие воды и пар, используемые для выработки геотермальной энергии, могут содержать химические загрязнители, такие как сероводород ( H
2С ).
ЧАС
2S является токсичным в высоких концентрациях и иногда встречается в геотермальных системах. [36] Новые методы производства отделяют горячий пар, собранный под землей, от пара, используемого для питания турбин, и существенно снижают риск выброса загрязняющих веществ. [37]
Вода, смешанная с паром, содержит растворенные соли, которые могут повредить трубы и нанести вред водным экосистемам. [38] Некоторые подземные воды, связанные с геотермальными источниками, содержат высокие концентрации токсичных элементов, таких как бор , свинец и мышьяк .
Закачка воды в улучшенные геотермальные системы может вызвать сейсмичность . Землетрясения на геотермальном поле Гейзерс в Калифорнии, самое крупное из которых имело магнитуду 4,6 по шкале Рихтера , были связаны с закачкой воды. [39]
«Возможные последствия включают в себя порчу ландшафта, высыхание горячих источников, эрозию почвы, шумовое загрязнение и химическое загрязнение атмосферы, а также поверхностных и грунтовых вод». [40]
Смотрите также
Возобновляемые источники энергии в США:
Международный:
Ссылки
  1. ^  "Геотермальная энергия | Служба охраны рыбных ресурсов и диких животных США". www.fws.gov . Получено 29 мая 2024 г. .
  2. ^  "Решение проблемы землетрясений в геотермальной энергетике". news.stanford.edu . Получено 29 мая 2024 г. .
  3. ^ abc  "Geo-energy.org" (PDF) . www.geo-energy.org . Архивировано из оригинала (PDF) 12 октября 2007 г.
  4. ^  Lund, J. (сентябрь 2004 г.), «100 лет геотермального производства энергии» (PDF) , Geo-Heat Centre Quarterly Bulletin , т. 25, № 3, Кламат-Фолс, Орегон: Орегонский технологический институт, стр. 11–19, ISSN  0276-1084, архивировано из оригинала (PDF) 17 июня 2010 г. , извлечено 13 апреля 2009 г.
  5. ^  Макларти, Линн; Рид, Маршалл Дж. (октябрь 1992 г.). «Геотермальная промышленность США: три десятилетия роста» (PDF) . Источники энергии, часть A: восстановление, использование и воздействие на окружающую среду . 14 (4). Лондон: Taylor & Francis: 443–455. doi :10.1080/00908319208908739. ISSN  1556-7230. Архивировано из оригинала (PDF) 16 мая 2016 г.
  6. ^ ab  "Геотермальные ресурсы". NV Energy . Получено 9 марта 2020 г.
  7. ^  Геотермальная электростанция Hudson Ranch I мощностью 49,9 МВт представлена ​​в Калифорнии, Мег Сичон, RenewableEnergyWorld.com
  8. ^  "usurped title". www.ottawadelivered.com . Архивировано из оригинала 27 мая 2007 года. {{cite web}}: Цитата использует общее название ( помощь )CS1 maint: unfit URL (link)
  9. ↑  Гейл Кинси-Хилл (3 июня 2008 г.). «Компания ищет энергию из кратера». Vancouver Sun. стр. B2.
  10. ^ ab  "Архив новостей". Мир возобновляемой энергии .
  11. ↑  Кристофер Мимс «Может ли геотермальная энергия конкурировать с углем по цене?» Scientific American , 2 марта 2009 г. Веб. 9 октября 2009 г.
  12. ^  "DOE публикует новое исследование, подчеркивающее неиспользованный потенциал геотермальной энергии в Соединенных Штатах". Министерство энергетики США . 30 мая 2019 г. Получено 3 июня 2019 г.
  13. ^  МакКомбс, Брэди (30 мая 2019 г.). «Администрация Трампа удваивает ставку на ископаемое топливо». Associated Press (через LA Times) . Получено 3 июня 2019 г.
  14. ^  Барбер, Грегори. «Огромный неиспользованный источник зеленой энергии скрывается под вашими ногами». Wired . ISSN  1059-1028 . Получено 8 августа 2023 г.
  15. ^  «Пепел достиг высоты почти 15 000 футов после последнего взрыва в кратере Халемаумау». 28 мая 2018 г.
  16. ^  «Геотермальное предприятие Пуны снова работает». www.bigislandvideonews.com .
  17. ^  Галлуччи, Мария (28 ноября 2023 г.). «Первая в Америке «улучшенная» геотермальная электростанция только что запущена и работает». Canary Media . Получено 28 ноября 2023 г.
  18. ^  Fervo Energy (12 февраля 2024 г.). «Результаты бурения Fervo Energy показывают быстрый рост производительности геотермальной энергетики». fervoenergy.com . Получено 12 февраля 2024 г. .
  19. ^  GeoEnergy, Think (8 января 2024 г.). «10 лучших стран с геотермальной энергетикой по версии ThinkGeoEnergy в 2023 г. – Мощность генерации электроэнергии» . Получено 29 мая 2024 г.
  20. ^  "Геотермальная чистая генерация электроэнергии в Соединенных Штатах с 2005 по 2023 год". Statista . Получено 25 июня 2024 г.
  21. ^  Geothermal explained, Управление энергетической информации США, 3 апреля 2024 г., дата обращения 25 июня 2024 г.
  22. ^  Таблица 1.16.B. Чистая выработка электроэнергии на объектах коммунального обслуживания за счет геотермальной энергии по штатам, Управление энергетической информации США, Electric Power Monthly , февраль 2024 г., дата обращения 25 июня 2024 г.
  23. ^  Данко, Пит. Нью-Мексико присоединяется к геотермальным энергетическим рядам. Геотермальная энергетика. Возобновляемая энергия. Earth Techling. http://www.earthtechling.com/2014/01/new-mexico-joins-the-geothermal-power-ranks/. Доступно 6 февраля 2014 г.
  24. ^  ДиПиппо, Рональд (2008). Геотермальные электростанции, второе издание: принципы, применение, примеры и воздействие на окружающую среду . Баттерворт-Хайнеманн. ISBN 978-0-7506-8620-4.
  25. ^  Lund, John W.; Bloomquist, R. Gordon; Boyd, Tonya L.; Renner, Joel (24–29 апреля 2005 г.), «The United States of America Country Update» (PDF) , Архивная копия , Proceedings World Geothermal Congress, Antalya, Turkey, архивировано из оригинала (PDF) 27 сентября 2012 г. , извлечено 9 ноября 2009 г.{{citation}}: CS1 maint: archived copy as title (link) CS1 maint: location missing publisher (link)
  26. ^  Все цифры скорректированы с учетом недавно возобновленной работы электростанции Bottle Rock.
  27. ^  "NCPA | Northern California Power Agency" . Получено 7 апреля 2022 г. .
  28. ^  "Electric Utility". 11 октября 2007 г. Архивировано из оригинала 11 октября 2007 г. Получено 7 апреля 2022 г.
  29. ^  Бейкер, Дэвид Р. (14 января 2007 г.). «Паровая промышленность может очистить воздух». San Francisco Chronicle . Lake County. стр. F-1 . Получено 9 ноября 2009 г.
  30. ^  Доббин, Паула (8 июля 2023 г.). «Геотермальная электростанция Пуны сталкивается с проблемами при увеличении производства». Honolulu Civil Beat . Получено 7 августа 2023 г.
  31. ^  Управление энергетической информации США, Нормированная стоимость новых генерирующих ресурсов, Ежегодный энергетический прогноз 2013, 15 апреля 2013 г.
  32. ^  Управление энергетической информации США, Нормированная стоимость новых генерирующих ресурсов, Ежегодный энергетический прогноз 2013, 15 апреля 2013 г.
  33. ^  Геотермальная энергия 101: Основы производства и использования геотермальной энергии, стр. 5 и 7. Архивировано 6 марта 2009 г. на Wayback Machine
  34. ^  «Новая геотермальная система данных может открыть запасы чистой энергии». Scientific American , Уильям Фергюсон, 25 февраля 2013 г.
  35. ^  "Геотермальные часто задаваемые вопросы". Energy.gov . Получено 7 апреля 2022 г. .
  36. ^  Макфарланд, Эрнест Л. «Геотермальная энергия». Энциклопедия энергетики Макмиллана. Ред. Эд Джон Зумерчик. Том 2. Нью-Йорк: Справочник Макмиллана США, 2001. 572-579. Виртуальная справочная библиотека Гейла. Веб-сайт. 9 октября 2009 г.
  37. ^  Raser Technologies - Как работает модульная геотермальная генерация энергии Архивировано 2011-07-03 на Wayback Machine
  38. ^  «Альтернативные источники энергии». Энциклопедия науки UXL. Ред. Роб Нагель. 2-е изд. Детройт: UXL, 2007. Student Resource Center Gold. Веб-сайт. 9 октября 2009 г.
  39. ^  Национальная лаборатория Лоуренса в Беркли, Гейзеры
  40. ^  Arnórsson, Stepan (2004). «Влияние использования геотермальной энергии на окружающую среду». Специальные публикации . 236 (1). Геологическое общество Лондона: 297–336. Bibcode : 2004GSLSP.236..297A. doi : 10.1144/GSL.SP.2004.236.01.18. S2CID  131145568. Получено 23 сентября 2013 г.
  • GA Mansoori, N Enayati, LB Agyarko (2016), Энергия: источники, использование, законодательство, устойчивость, Иллинойс как образцовый штат, World Sci. Pub. Co., ISBN 978-981-4704-00-7 
  • Ассоциация геотермальной энергии
  • Совет по геотермальным ресурсам
  • Аукцион по аренде геотермальных ресурсов сигнализирует о новой тенденции в США
  • Состояние геотермальной промышленности США
  • Масштабирование геотермальной энергии для надежного обеспечения базовой нагрузки
  • Технологические инновации стимулируют возобновление интереса к геотермальной энергии
  • Министерство внутренних дел откроет 190 миллионов акров для геотермальной энергии
  • Raser готов поставлять электроэнергию с термоэлектростанции
  • История геотермальной энергии в Соединенных Штатах
  • Перспективы геотермальной энергии в Соединенных Штатах
  • Гавайский центр подземных вод и геотермальных ресурсов при Гавайском университете в Маноа
  • Геотермальная коллекция UH Manoa
  • M 5.0 - 8 км к северо-западу от Гейзерс, Калифорния – Геологическая служба США
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Geothermal_energy_in_the_United_States&oldid=1246273846"