3 способа получить электричество из земли для дома своими руками – теория, практика, схема

Зачем добывать электричество из земли

Для того, чтобы получить электричество, нужно найти разность потенциалов и проводник. Соединив всё в единый поток, можно обеспечить себе постоянный источник электроэнергии. Однако в действительности приручить разность потенциалов не так-то просто.

Природа проводит через жидкую среду электроэнергию огромной силы. Это разряды молнии, которые, как известно, возникают в воздухе, насыщенном влагой. Однако это всего лишь единичные разряды, а не постоянный поток электроэнергии.

Человек взял на себя функцию природной мощи и организовал перемещение электроэнергии по проводам. Однако это всего лишь перевод одного вида энергии в другой. Извлечение электричества непосредственно из среды остаётся преимущественно на уровне научных поисков, опытов из разряда занимательной физики и создания небольших установок малой мощности.

Проще всего извлекать электричество из твёрдой и влажной среды.

Способ с двумя электродами

Простейший способ получить в домашних условиях электроэнергию – использовать принцип, по которому устроены классические солевые батарейки, где использована гальваническая пара и электролит. При погружении стержней, выполненных из разных металлов, в раствор соли, на их концах образуется разность потенциалов.

Мощность такого гальванического элемента зависит от целого ряда факторов

, включая:

• сечение и длину электродов;
• глубину погружения электродов в электролит;
• концентрацию солей в электролите и его температуру и т.д.

Чтобы получить электричество, требуется взять два электрода для гальванической пары – один из меди, второй из оцинкованного железа. Электроды погружают в грунт приблизительно на глубину в полметра, установив их на расстоянии около 25 см, относительно друг друга. Грунт между электродами следует хорошо пролить раствором соли. Замеряя вольтметром напряжение на концах электродов спустя 10-15 минут, можно обнаружить, что система дает бесплатно ток около 3 В.

Если провести ряд экспериментов на разных участках, выяснится, что показания вольтметра варьируются в зависимости от характеристик грунта и его влажности, размеров и глубины установки электродов. Для повышения эффективности рекомендуется ограничить при помощи куска трубы подходящего диаметра контур, куда будет заливаться солевой раствор.

Внимание! Требуется использовать насыщенный электролит, а такая концентрация соли делает почву непригодной для роста растений.

Единство трёх сред

Самой популярной средой в этом случае является почва. Дело в том, что земля – это единство трёх сред: твёрдой, жидкой и газообразной. Меду мелкими частичками минералов расположены капли воды и пузырьки воздуха. Более того, элементарная единица почвы – мицелла или глинисто-гумусовый комплекс представляет собой сложную систему, обладающую разницей потенциалов.

На внешней оболочке такой системы формируется отрицательный заряд, на внутренней – положительный. К отрицательно заряженной оболочке мицеллы притягиваются положительно заряженные ионы, находящиеся в среде. Так что в почве постоянно происходят электрические и электрохимические процессы. В более гомогенной воздушной и водной среде таких условий для концентрации электричества нет.

Энергия магнитного поля планеты

Земля представляет собой своего рода конденсатор сферической формы, на внутренней поверхности которой накапливается отрицательный заряд, а снаружи – положительный. Изолятором служит атмосфера – через нее проходит электрический ток, при этом разность потенциалов сохраняется. Утерянные заряды восполняются за счет магнитного поля, которое служит природным электрогенератором.

Как получить на практике электричество из земли? По сути, необходимо подсоединиться к полюсу генератора и организовать надежное заземление.

Устройство, получающее электричество из природных источников, должно состоять из следующих элементов

:

• проводник;
• заземляющий контур, к которому подсоединен проводник;
• эмиттер (катушка Тесла, высоковольтный генератор, позволяющий электронам покидать проводник).

К цепи подключается потребитель энергии, причем чем эффективнее работает катушка Тесла, тем выше сила тока в цепи, тем больше (или мощнее) потребителей тока можно подключить к системе.

Так как электрическое поле окружает заземленные проводники, к которым относятся деревья, здания, различные высотные конструкции, то в городской черте верхняя часть системы должна располагаться выше всех имеющихся объектов. Своими руками создать подобную конструкцию не реально.

Видео по теме:

Как получить электроэнергию из земли

Поскольку в почве есть и электричество, и электролиты, то её можно рассматривать не только как среду для живых организмов и источник урожая, но и как мини электростанцию. Кроме того, наши электрифицированные жилища концентрируют в среде вокруг себя и то электричество, которое «стекает» чрез заземление. Этим нельзя не воспользоваться.

Чаще всего домовладельцы применяют следующие способы извлечения электроэнергии из грунта, расположенного вокруг дома.

Традиционные источники

Наиболее актуальным для владельцев загородных домов и дачных участков будет вопрос об источнике электричества (

Работающие схемы

Неужели все попытки фанатов получить электричество из земли тщетны?

Конечно, существуют работающие схемы извлечения электрической энергии из почвы.

Все методы добычи электричества из земли, описанные в данной статье, – реальные и рабочие, проблема лишь в том, что они не дают желанной мощности.

О том, что такое лучевая система отопления и как она организована, вы можете почитать на нашем сайте.

Все о плюсах и минусах инфракрасных обогревателей вы можете почитать в этой теме.

В интернете есть множество видео, в которых счастливые обладатели частных домов и дачных участков показывают, как при помощи земли заряжают смартфоны, заставляют работать моторы, чайники и холодильники. Все это можно назвать фокусами на доверии.

Возможно, в будущем появятся способы получения большого количества энергии из малых участков земли, но пока все это – лишь исследования и опыты отдельных фанатов.

Способ 1 — Нулевой провод –> нагрузка –> почва

Напряжение в жилые помещения подается через 2 проводника: фазный и нулевой. При создании третьего, заземлённого, проводника между ним и нулевым контактом возникает напряжение от 10 до 20 В. Этого напряжения достаточно для того, чтобы зажечь пару лампочек.

Таким образом, для подключения потребителей электроэнергии к «земляному» электричеству достаточно создать схему: нулевой провод – нагрузка – почва. Умельцы эту примитивную схему могут усовершенствовать и получить ток большего напряжения.

Способ с нулевым проводом

Напряжение в жилой дом подается с использованием двух проводников: один из них фаза, второй – нуль. Если дом оборудован качественным заземляющим контуром, в период интенсивного потребления электроэнергии часть тока уходит через заземление в грунт. Подключив к нулевому проводу и заземлению лампочку на 12 В, вы заставите ее светиться, поскольку между контактами нуля и «земли» напряжение может достигать 15 В. И этот ток электросчетчиком не фиксируется.

Схема, собранная по принципу ноль – потребитель энергии – земля, вполне рабочая. При желании для выравнивания колебаний напряжения можно использовать трансформатор. Недостатком является нестабильность появления электричества между нулем и заземлением – для этого требуется, чтобы дом потреблял много электроэнергии.

Обратите внимание! Данный способ добывать даровое электричество пригоден только в условиях частного домовладения. В квартирах нет надежного заземления, а использовать в этом качестве трубопроводы систем отопления или водоснабжения нельзя. Тем более запрещено соединять контур заземления с фазой для получения электричества, так как заземляющая шина оказывается под напряжением 220 В, что смертельно опасно.

Несмотря на то, что такая система задействует для работы землю, ее нельзя отнести к источнику земной электроэнергии. Как добыть энергию, используя электромагнитный потенциал планеты, остается открытым.

Способ 2 — Цинковый и медный электрод

Следующий способ получения электричества основан на использовании только земли. Берутся два металлических стрежня – один цинковый, другой медный, и помещаются в грунт. Лучше, если это будет грунт в изолированном пространстве.

Изоляция необходима для того, чтобы создать среду с повышенной солёностью, что несовместимо с жизнью – в таком грунте ничего расти не будет. Стержни создадут разницу потенциалов, а грунт станет электролитом.

В самом простом варианте получим напряжение в 3 В. Этого, конечно мало для дома, но систему можно усложнить, увеличив тем самым мощность.

Способ 3 — Потенциал между крышей и землёй

3. Достаточно большую разность потенциалов можно создать между крышей дома и землёй. Если на крыше поверхность металлическая, а в земле – ферритовая, то можно добиться разницы потенциалов в 3 В. Увеличить этот показатель можно за счёт изменения размеров пластин, а также расстояния между ними.

Это законно?

Да, за это не наказывают электросети, так как мы не будем задействовать фазу. И фактически это не воровство.

Электрические счетчики будут учитывать эту энергию?

Все зависит от типа электросчетчика. Бывают счётчики с одним шунтом (с одним измерительным элементом) – самые распространённые и двух шунтовые (с двумя измерительными элементами). Одно шунтовые как раз не учитываю ноль – так как измерительный шунт у них расположен на фазе.

Сколько электричества можно получить?

Все зависит от количества абонентов в сети и мощности всей проводки. Обычно это где-то 3-10 вольт. Если подключить повышающий трансформатор, то можно зажечь светодиодную лампу. Напряжение после повышающего трансформатора порядка 100-220 В.

Схема

Мифы и реальность

Современная наука смогла доказать наличие собственного электромагнитного поля вокруг планеты. Оно не только создает естественные колебания в атмосфере Земли, но и призвано защищать все человечество от воздействия солнечного излучения, пыли и других мелких частиц, которые могли бы попасть из космоса. С теоретической точки зрения, если разместить один электрод на поверхности грунта, а второй поднять вверх на 500 м, то между ними получится разность потенциалов около 80 В. Если пропорционально увеличить расстояние до 1000 м, то и уровень напряжения должен увеличиться в два раза.

Однако на практике все получается далеко на так складно:

• Во-первых, электроды должны иметь достаточно большую площадь, из-за чего они будут обладать парусностью и возникнут сложности с их массой и фиксацией на высоте.
• Во-вторых, электромагнитное состояние поля земли непостоянно, поэтому оно во многом зависит от различных факторов и его распределение в пространстве также неравномерно.
• В-третьих, верхний электрод будет главным претендентом на притяжение разрядов атмосферного электричества, что приведет к перенапряжению в генераторе.

Тем не менее, определенные опыты получения бесплатного электричества все же существуют, но их практическая реализация носит скорее экспериментальный, чем предметный характер.

Электричество от двух стержней

Данный способ основан совсем на другой теории и никакого отношения к магнитному или электрическому полю Земли не имеет. А теория эта – о взаимодействии гальванических пар в солевом растворе. Если взять два стержня из разных металлов, погрузить их в такой раствор (электролит), то на концах появится разница потенциалов. Ее величина зависит от многих факторов: состава, насыщенности и температуры электролита, размеров электродов, глубины погружения и так далее.

Такое получение электричества возможно и через землю. Берем 2 стержня из разных металлов, образующих так называемую гальваническую пару: алюминиевый и медный. Погружаем их в землю на глубину ориентировочно полметра, расстояние между электродами соблюдаем небольшое, хватит 20—30 см. Участок земли между ними обильно поливаем солевым раствором и спустя 5—10 мин производим измерение электронным вольтметром. Показания прибора могут быть разными, но в лучшем случае вы получите 3 В.

Примечание. Показания вольтметра зависят от влажности почвы, ее природного солесодержания, размеров стержней и глубины их погружения.

В действительности все просто, получившееся бесплатное электричество – это результат взаимодействия гальванической пары, при котором влажная земля служила электролитом, принцип похож на работу солевой батарейки. Реальный эксперимент о разнице потенциалов на электродах, забитых в землю, можно посмотреть на видео:

Что можно попробовать сделать?

Но следует быть осторожным, так как некоторые из предложенных вариантов созданы исключительно в качестве коммерческой рекламы и не представляют пользы даже с теоретической точки зрения. Такие способы предназначены для продажи нерабочих устройств доверчивым соискателям бесплатного напряжения.

Однако, есть эксперименты, позволяющие извлечь электричество, пускай и относительно малого вольтажа. Среди существующих способов получения электричества из земли мы рассмотрим несколько действительно рабочих вариантов.

Схема по Белоусову

Название метода произошло от фамилии ученного, предложившего такой способ получения электричества из земли. Для этого используется двойное пассивное заземление без каких-либо активаторов, два конденсатора и катушки индуктивности. Схема Белоусова приведена на рисунке ниже:

Извлечение электричества из земли будет происходить по такому принципу:

• Через цепь двух заземлений постоянно пропускаются высокочастотные разряды, присутствующие в грунте. Но их будет отсеивать индуктивная составляющая первой катушки схемы Тр.1.
• Конденсаторы в схеме подключаются положительными пластинами друг к другу, важно соблюдать эту последовательность, иначе накопление электричества, как в единой емкости не произойдет.
• Ко второй катушке подключается лампочка, которая при наличии электричества покажет, что вам удалось добывать ток. Это своеобразная нагрузка, которую вы можете заменить на любой прибор.

Земля как источник бесплатного электричества

Затраты на электроэнергию растут с каждым повышением тарифов. И если городские жители для уменьшения финансовых трат сокращают лишнее потребление электроэнергии, то владельцы частных домов имеют возможность дополнительно получать электричество из земли.

Получаем бесплатное электричество из земли

Вопрос эффективности

Получение электричества из земли окутано мифами – в Интернет регулярно выкладываются материалы на тему получения бесплатной электроэнергии за счет использования неисчерпаемого потенциала электромагнитного поля планеты.

Однако многочисленные видео, на которых самодельные установки добывают ток из земли и заставляют сиять многоваттные лампочки или крутиться электромоторы, являются мошенническими.

Если бы получение электричества из земли было настолько эффективно, атомная и гидроэнергетика давно ушли бы в прошлое.

Однако бесплатное электричество добыть из земной оболочки вполне реально и сделать это можно своими руками. Правда, полученного тока хватит только на светодиодную подсветку или на то, чтобы не торопясь подзарядить мобильное устройство.

Варианты автономной подсветки гаража

Как уже было сказано, самым лучшим выбором для любых гаражных сооружений будут светодиоды. Они имеют массу преимуществ, среди которых нужно выделить следующие моменты:

• создание равномерного и яркого освещения;
• по интенсивности свечения такой светильник создает световой поток, который приравнивается к дневному свету;
• экономное расходование электроэнергии;
• такие осветительные приборы можно запитать от различных приспособлений (например, от аккумулятора) в ситуации, когда нет источника электричества.

Светодиодное освещение гаража

Наиболее часто для подсветки гаражных помещений используют светодиодные ленты на 12 вольт. С ее помощью можно создать как общее освещение, пустив ленту по периметру сооружения. В такой ситуации свет, исходящий от ленты, будет падать равномерно. С помощью светодиодной ленты можно также создать локальную подсветку полок и стеллажей, а также смотровой ямы.

Обратите внимание! Для подсветки смотровой ямы светильник или светодиодная лента должны приобретаться с высоким классом влагозащищенности. Это связано с тем, что здесь всегда присутствует повышенная влажность из-за плохой вентиляции и отсутствия отопления.

Эти же условия и требования характерны и для подвала. В связи с этим осветительная установка, которая будет использоваться здесь, не должны иметь мощность выше 12 вольт. О том, что в определенных местах гаража нужно установить влагозащищенный светильник нужно помнить, как при создании автономного освещения, так и при наличии электричества.

Простые схемы

Желая добыть атмосферное электричество своими руками, следует рассмотреть различные схемы и чертежи. Некоторые из них настолько простые, что даже начинающий изобретатель без особых трудностей сможет воплотить их в жизнь и создать примитивную установку. Важно отметить, что современные сети и линии электропередач вызывают дополнительную ионизацию воздушного пространства, что повышает количество электрического потенциала, содержащегося в атмосфере. Остается научиться добывать его и накапливать.

Наиболее простая схема подразумевает использование земли в качестве основания и металлической пластины в виде антенны. Такое устройство может накапливать электроэнергию из воздуха, а затем распределять ее для решения бытовых задач.

При создании такой установки не приходится задействовать дополнительные накопительные приборы или преобразователи. Между металлической землей и антенной устанавливается электрический потенциал, который имеет свойство расти. Однако из-за непостоянной величины предугадать его силу очень проблематично.

Принцип работы такого устройства чем-то напоминает молнию — когда потенциал достигает пиковой отметки, происходит разряд. Из-за этого можно добыть из земли и атмосферы внушительный объем полезных ресурсов.

Среди плюсов вышеописанной схемы следует выделить:

1. Простоту реализации в домашних условиях. Такой опыт можно с легкостью выполнить в домашней мастерской, используя подручные материалы и инструменты.
2. Дешевизну. При создании устройства не придется покупать дорогие приспособления или узлы. Достаточно найти обычную металлическую пластину с токопроводящими свойствами.

Однако кроме плюсов есть и существенные недостатки. Один из них заключается в высокой опасности, связанной с невозможностью рассчитать примерное количество ампер и силу импульса. Также в рабочем состоянии система создает открытый контур заземления, способный притягивать молнию. Именно по этой причине проект не приобрел массового распространения.

Автономная гаражная подсветка и способы ее реализации

В гараже автономное освещение необходимо в ситуации, когда на участке нет электричества или с ним бывают частые перебои. Поэтому, чтобы свет в гараже был всегда, многие автовладельце делают автономное освещение.

Обратите внимание! В гараже можно организовать два типа освещения: от сети питания в 220 вольт и автономную подсветку. При этом автономное освещение в данной ситуации будет уже называться аварийным. Но такой подход актуален только тогда, когда основное освещение уже было сделано ранее, а проблемы с ним появились относительно недавно.

Подсветка гаража

Сегодня существует много способов сделать своими руками автономную подсветку гаража. Наиболее популярными среди автовладельцев являются следующие способы организовать свет в гараже без наличия в нем электричества:

• размещение солнечных батарей;
• установка ветрогенератора;
• покупка бензинового генератора;
• использование аккумулятора;
• садовый светильник;
• филиппинский фонарь.

Для лучшего понимания рассмотрим каждый способ подсветки более детально.

Освещение с помощью солнечных батарей

Сегодня многие люди у себя в частных домах и даже в квартирах устанавливают солнечные батареи. С их помощью можно не только экономить на электроэнергии, но и осветить гараж, в котором нет электричества.

Освещение гаража солнечными батареями

Несмотря на популярность такого способа подсветки, для гаража он вряд ли подойдет по следующим причинам:

• стоимость одной солнечной батареи и ее подключение обойдется в значительную сумму;
• установить такую систему своими руками без помощи специалистов вряд ли удастся;
• сложность системы подключения осветительных приборов и батарей к накопительной аппаратуре (аккумуляторам).

Но один раз потратившись на закупку и установку солнечных батарей, вы получите не только качественную автономную подсветку любого помещения, в том числе и гаража, но и сможете продавать государству избыток электроэнергии, который накопился. Питать от такой системы можно светильник в 12 вольт. При этом их количество может достигать нескольких штук, что как раз подходит для данного помещения. Если есть потребность в напряжении в 220 вольт, тогда в данную систему нужен преобразователь на 12 вольт или инвертер.

Освещение с помощью ветрогенератора

Для автономного освещения гаража можно использовать самодельный ветрогенератор. Такой ветряк также будет генерировать бесплатное электричество, от которого можно запитать светильник на 12 вольт.

Обратите внимание! Ветряк можно как сделать своими руками, так и купить уже готовое устройство. Однако покупной ветрогенератор обойдется в кругленькую сумму.

Самодельный ветрогенератор

При создании такого типа подсветки необходимо учитывать скорость ветра. В ситуации, если в районе проживания сильные ветры редкость, то такой способ освещения будет малоэффективным. Здесь все затраты, которые пошли на установку ветрогенератора, не окупятся.

Полезные советы

Создавая прибор по добыче электроэнергии из воздуха, необходимо помнить об определенной опасности, которая связана с риском появления принципа молнии. Чтобы избежать непредвиденных последствий, важно соблюдать правильность подключения, полярность и прочие важные моменты.

Работы по изготовлению устройства для получения доступного электричества не требуют больших финансовых затрат или усилий. Достаточно подобрать простую схему и в точности следовать пошаговому руководству.

Конечно же, сверхмощный прибор своими руками создать проблематично, так как он требует более сложных схем и может обойтись в кругленькую сумму. А вот что касается изготовления простых механизмов, то такую задачу можно реализовать в домашних условиях.

Подсветка с помощью бензинового генератора

Вместо ветрогенератора для создания автономной подсветки гаража можно использовать бензиновый или дизельный генератор.

Бензиновый генератор

Применять бензиновый генератор рационально только в том случае, когда проблемы с электричеством носят редкий характер, а свет отключают на непродолжительный период времени. Также его рационально приобрести в том случае, если вы в гараже часто пользуетесь электроинструментами.

Аккумуляторные батареи и их применение

Еще одним способом создать в гаражной постройке автономную подсветку будет подключение светильников к аккумулятору. От аккумулятора можно запитать светильник в 12 вольт.

Автомобильный аккумулятор

При отключении света такой осветительный прибор (рассчитанный на 12 вольт) сможет работать на протяжении 10 часов. Конечно, если до этого аккумулятор был полностью заряжен. Для подсветки гаража можно использовать запасной автомобильный аккумулятор. С его помощью лучше всего питать светодиодную ленту, которую можно пустить по всему периметру помещений.

Геотермальная энергетика: как тепло Земли превратили в эффективный энергоресурс

внутри Земли имеется горячее ядро, с его помощью нужно выработать электричество.
Вопрос:
как это сделать?
Ответ:
построить геотермальную электростанцию. Разбираемся, как именно, откуда под землёй пар и много ли пользы от такой электростанции. Самый старый и самый популярный на сегодняшний день метод получения электричества в промышленных масштабах — это вращение турбины генератора мощным потоком горячего пара от вскипевшей из-за принудительного разогрева воды. Если вдуматься, то и в угольной ТЭС, и в современной АЭС суть работы сводится к кипячению воды с той лишь разницей, что в ТЭС для этого сжигается уголь, а в реакторе АЭС её кипятят нагревающиеся в результате управляемой цепной реакции ТВЭЛы.

Но зачем греть воду, если в некоторых местах она поступает из-под земли уже горячей? Нельзя ли использовать её напрямую? Можно: в 1904 году итальянец Пьеро Джинори Конти запустил первый генератор, работавший от пара естественных геотермальных источников, в изобилии присутствующих в Италии. Так появилась первая в мире геотермальная электростанция, которая работает до сих пор.

Впрочем, чтобы обеспечить геотермальной электростанции приемлемые КПД и стоимость, нужна вода определённой температуры, находящаяся не глубже определённого уровня. Если вы захотите построить геотермальную электростанцию (скажем, на своём дачном участке), вам для начала придётся заняться бурением скважин до водоносных слоёв, где вода под огромным давлением разогревается до 150-200 °C и готова выйти на поверхность в виде перегретого кипятка или пара. Ну а далее, подобно электростанциям на ископаемом топливе, поступающий пар будет вращать турбину, которая приведёт в действие генератор, вырабатывающий электричество. Использовать естественное тепло планеты для получения пара — это и есть геотермальная энергетика. А теперь перейдём к деталям.

Немного о тепле Земли

Температура поверхности твёрдого ядра Земли на глубине около 5100 км равна примерно 6000 °C. При приближении к земной коре температура постепенно снижается.

Так называемый геотермический градиент — изменение температуры на определенном участке земной толщи, — в среднем составляет 3 °C на каждые 100 метров. То есть в шахте на глубине 1 км будет стоять тридцатиградусная жара —кто бывал в такой шахте, это подтвердит. Но в зависимости от региона температурный градиент меняется — например, в Кольской сверхглубокой скважине на горизонте 12 км была зафиксирована температура 220 °C, а в некоторых местах планеты, у тектонических разломов и зонах вулканической активности, для достижения аналогичных температур достаточно пробурить от нескольких сотен метров до нескольких километров, обычно от 0,5 до 3 км. В американском штате Орегон геотермический градиент 150 °C на 1 км, а в Южной Африке всего 6 °C на 1 км. Отсюда вывод: где угодно хорошую геотермальную станцию не построишь (перед началом работ убедитесь, что ваш дачный участок находится в подходящем месте). Как правило, подходящие места те, где сильная геологическая активность — часто происходят землетрясения и имеются действующие вулканы.

Виды геотермальных электростанций

В зависимости от того, какой источник геотермальной энергии имеется в наличии (скажем, в вашем ДСК), вы будете выбирать тип электростанции. Разберёмся, какие они бывают.
Гидротермальная станция

Упрощенная схема гидротермальной электростанции прямого цикла будет понятна даже ребенку: из земли по трубе поднимается горячий пар, который раскручивает турбину генератора, а после устремляется в атмосферу. Всё действительно так просто, если нам повезло найти подходящий источник пара.

Если из имеющейся у вас в наличии скважины бьёт не пар, а пароводяные смеси с температурой выше 150 °C, то потребуется станция комбинированного цикла. Перед турбиной сепаратор будет отделять пар от воды — пар отправится в турбину, а горячая вода либо будет сброшена в скважину, либо перейдет в расширитель, где в условиях низкого давления отдаст дополнительный пар для турбины.

Если вашему дачному посёлку не повезло с горячими источниками — например, если температура воды из-под земли составляет меньше 100 °C на экономически приемлемой глубине, — а ГеоТЭС иметь очень хочется, то потребуется строить сложную бинарную геотермальную станцию

, цикл которой был изобретен в СССР. В ней жидкость из скважины вообще не подается на турбину ни в каком виде. Вместо этого в теплообменнике она разогревает другую рабочую жидкость с меньшей температурой кипения, которая, превращаясь в пар, раскручивает турбину, конденсируется и вновь возвращается в теплообменную камеру. В роли таких рабочих жидкостей может выступать, например, фреон, один из видов которого (фтордихлорбромметан) кипит уже при 51,9 °C. Бинарный цикл можно сочетать с комбинированным, когда на одну турбину будет подаваться пар, а отделенная вода направится в другой контур для разогрева теплоносителя с низкой температурой кипения.

Петротермальная станция

Разогретые подземные источники — весьма редкое явление в масштабах планеты, как вы, наверное, могли заметить, что резко ограничивает потенциальную область внедрения геотермальной энергетики, поэтому был разработан альтернативный подход: если в горячей глубине земной коры нет воды, значит, ее нужно туда закачать. Петротермальный принцип подразумевает закачку воды в глубокую скважину с разогретой породой, где жидкость превращается в пар и возвращается обратно на турбину электростанции.

Необходимо пробурить как минимум две скважины: в одну с поверхности будет подаваться вода, чтобы от тепла пород превратиться в пар и выйти через другую скважину. А далее процесс получения электроэнергии будет полностью аналогичен гидротермальной станции.

Естественно, соединить под землей на глубине нескольких километров две скважины нереально — вода между ними сообщается за счет разломов, образующихся в результате закачивания жидкости под огромным давлением (гидроразрыв). Чтобы расщелины и пустоты не закрылись со временем, к воде добавляют гранулы, например, песок.

В среднем одна скважина для петротермального процесса дает поток пароводяной смеси, достаточный для генерации 3-5 МВт энергии. Пока такие системы на промышленном уровне нигде не реализованы, но работы ведутся, в частности, в Японии и Австралии.

Преимущества геотермальной энергетики

Из сказанного выше следует, что использование тепла Земли для получения электричества в промышленных масштабах, предприятие недешёвое. Но весьма выгодное по ряду причин.
Неисчерпаемость.

Электростанции на ископаемом топливе — природном газе, угле, мазуте — сильно зависят от поставок этого самого топлива. Причем опасность заключается не только в прекращении поставок из-за бедствий или изменения политической ситуации, но и в незапланированном скачкообразном росте цен на сырье. В начале 1970-х годов из-за политической турбулентности на Ближнем Востоке разразился топливный кризис, который привел к росту цен на нефть в четыре раза. Кризис дал новый толчок развитию электротранспорта и альтернативных видов энергетики. Одним из плюсов использования земного тепла является его практическая неисчерпаемость (в результате действий человека, по крайней мере). Ежегодный тепловой поток Земли к поверхности составляет порядка 400 000 ТВт·ч в год, что в 17 раз больше, чем за тот же период вырабатывают все электростанции планеты. Температура ядра Земли составляет 6000 °C, а скорость остывания оценивается в 300-500 °C за 1 млрд лет. Не стоит беспокоиться о том, что человечество способно ускорить этот процесс бурением скважин и закачкой туда воды — падение температуры ядра на 1 градус высвобождает 2·1020 кВт·ч энергии, что в миллионы раз больше ежегодного потребления электроэнергии всем человечеством.

Стабильность.

Ветряные и солнечные электростанции крайне чувствительны к погоде и времени дня. Нет солнечного света — нет выработки, станция отдает запас из аккумуляторов. Ослаб ветер — вновь нет выработки, опять в дело вступают батареи с отнюдь не бесконечной емкостью. При соблюдении техпроцессов по обратной отдаче воды в скважину гидротермальная электростанция будет беспрерывно функционировать в режиме 24/7.

Компактность и удобство для сложных районов.

Электроснабжение отдаленных областей с изолированной инфраструктурой — задача непростая. Она осложняется еще больше, если район имеет плохую транспортную доступность, а рельеф не походит для строительства традиционных электростанций. Одним из важных плюсов геотермальных электростанций стала их компактность: так как теплоноситель берётся в буквальном смысле из земли, на поверхности строится машинный зал с турбиной и генератором и градирня, которые вместе занимают очень мало места.

Геотермальная станция с выработкой 1 ГВт·ч/год займет площадь 400 м2 — даже в гористой местности геотермальной электростанции потребуется очень небольшой участок и автомобильная дорога. Для солнечной станции с такой же выработкой потребуется 3240 м2, для ветряной — 1340 м2.

Экологичность.

Само по себе функционирование геотермальной станции практически безвредно: её выброс углекислого газа в атмосферу оценивается в 45 кг CO2 на 1 кВт·ч выработанной энергии. Для сравнения: у угольных станций на тот же киловатт-час приходится 1000 кг CO2, у нефтяных — 840 кг, газовых — 469 кг. Впрочем, на атомные станции приходится всего 16 кг — уж чего-чего, а углекислого газа они производят минимум.

Возможность параллельной добычи полезных ископаемых.

Удивительно, но факт: на некоторых энергоблоках ГеоТЭС, помимо электроэнергии, добывают газы и металлы, растворенные в поступающей из-под земли пароводяной смеси. Их можно было бы просто пустить вместе с отработанным конденсированным паром обратно в скважину, но, учитывая, какие объемы полезных элементов проходят через геотермальную электростанцию, разумнее наладить их добычу. В некоторых районах Италии пар из скважин содержит 150-700 мг борной кислоты на каждый килограмм пара. Одна из местных гидротермических электростанций на 4 МВт расходует 20 кг пара в секунду, поэтому добыча борной кислоты там поставлена на промышленную основу.

Недостатки геотермальной энергетики

Рабочая жидкость опасна.
Как было отмечено выше, ГеоТЭС не вырабатывают дополнительных токсичных выбросов, лишь только небольшой объем углекислого газа, на порядок меньший, чем у газовых ТЭС. Что, впрочем, не значит, что подземные воды и пар — это всегда чистые субстанции, сродни минеральной питьевой воде. Пароводяная смесь из земных глубин насыщена газами и тяжелыми металлами, которые свойственны конкретному участку земной коры: свинец, кадмий, мышьяк, цинк, сера, бор, аммиак, фенол и так далее. В некоторых случаях по трубам к ГеоТЭС течёт такой впечатляющий коктейль, что его сброс в атмосферу или водоемы немедленно вызовет локальную экологическую катастрофу.

При соблюдении всех требований безопасности пар, отправляемый в атмосферу, тщательно фильтруется от металлов и газов, а конденсат закачивается обратно в скважину. Но в случае нештатных ситуаций или намеренного нарушения технического регламента геотермальная станция может нанести окружающей среде некоторый урон.

Высокая стоимость за киловатт.

Несмотря на относительную простоту конструкции ГеоТЭС, первичные вложения в их строительство немалые. Много средств уходит на геологоразведку и анализ, в результате чего себестоимость геотермальных станций колеблется на уровне $2800/кВт установленной мощности. Для сравнения: ТЭС — $1000/кВт, ветряки — $1600/кВт, солнечная электростанция — $1800-2000/кВт, АЭС — около $6000/кВт. Причём для ГеоТЭС приведена усреднённая стоимость, которая может сильно варьироваться в зависимости от страны, рельефа, химического состава пара и глубины бурения.

Относительно низкая мощность.

ГеоТЭС в принципе пока не могут сравниться по выработке электроэнергии с ГЭС, АЭС и ТЭС. Даже при бурении большого количества скважин поток пара все равно будет невелик, а произведённого электричества хватит лишь для небольших населённых пунктов.

Самый мощный на 2021 год геотермальный энергокомплекс The Geysers раскинулся на площади 78 км2 в Калифорнии, США. Он состоит из 22 гидротермальных станций и 350 скважин с общей установленной мощность 1517 МВт (реальная выработка 955 МВт), которые покрывают до 60% энергопотребностей северного побережья штата. Мощность всего The Geysers сопоставима с советским реактором РБМК-1500, когда-то работавшем на Игналинской АЭС, где их было два, а сама АЭС располагалась на площади 0,75 км2. ГеоТЭС с выработкой 200-300 МВт считаются очень мощными, большинство же станций по миру оперируют двузначными числами.

Где всё это работает и насколько это перспективно

По состоянию на 2021 год во всем мире геотермальные электростанции вырабатывают более 14,3 ГВт энергии, тогда как в 2007 году производили всего 9,7 ГВт. Да, не геотермальная революция, но рост налицо.
Лидером по геотермальной выработке является США со своими 3591 МВт. Впечатляющее значение, которое, однако, составляет всего 0,3% от общей выработки страны. Далее идет Индонезия с 1948 МВт и 3,7%. А вот на третьем месте начинается интересное: на Филиппинах геотермальные электростанции имеют установленную мощность 1868 МВт, при этом на них приходится 27% электричества страны. А в Кении — и вовсе 51%! Япония также входит в десятку лидеров по количеству киловатт, выработанных ГеоТЭС.

Первая геотермальная электростанция, «Мацукава», открылась в Японии в 1966 году. Она вырабатывала 23,5 МВт, а турбину и генератор для неё произвела Toshiba. В 2010-х годах геотермальная энергия стала наиболее востребованной в странах Африки, где началось активное заключение контрактов и строительство ГеоТЭС. В 2015 году в Кении была открыта станция Olkaria IV, одна из четырёх, находящаяся в зоне Олкария в 120 км от Найроби, с мощностью 140 МВт. С ее помощью правительство снижает зависимость от гидроэлектростанций, сброс воды из которых часто приводит к разрушительным наводнениям.

ГеоТЭС активно строят также в Уганде, Танзании, Эфиопии и Джибути.

В России развитие геотермальной энергетики идет очень неторопливыми темпами, так как в строительстве дополнительных электростанций нет особой необходимости. В 2015 году на долю таких станций приходилось всего 82 МВт.

Паужетская геотермальная станция, построенная на Камчатке в 1966 году, была первой в СССР. Ее изначальная установленная мощность составляла всего 5 МВт, сейчас она доведена до 12 МВт. Вслед за ней появилась Паратунская станция с мощностью всего 600 кВт — первая бинарная ГеоТЭС в мире.

Сейчас в России действуют только четыре станции, три из них питают Камчатку, ещё одна, Менделеевская ГеоТЭС на 3,6 МВт, снабжает остров Кунашир Курильской гряды.

На нашей планете есть немало способов добычи электроэнергии без помощи ископаемого топлива. Какие-то из них, например, солнечная и ветряная энергия, успешно используются уже сейчас. Какие-то, вроде водородных топливных ячеек, пока пребывают на начальной стадии адаптации. Геотермальная энергетика — это наш задел на будущее, раскрыть потенциал которого в полной мере нам еще только предстоит.

Особенности монтажа электросети

Если с источниками все более-менее ясно, переходим к правилам обустройства самой электросети:

Установка электрощитка

• Монтаж проводки и электроприборов в дачном доме вполне можно выполнить и своими руками, а вот подключение к магистрали или генератору лучше доверить специалистам-электрикам.
• На входе в дом обязательно устанавливаем щиток со счетчиком. Также каждую ветку проводов присоединяем к щитку через УЗО – автоматический размыкатель цепи. Использование таких предохранителей способно защитить систему от перепадов напряжения и коротких замыканий.

Совет! Если вы часто бываете в отъездах, то есть смысл обустроить дистанционное включение электричества на даче. Для этого в щитке монтируем специальный модуль с GSM-приемником, который активирует всю систему по сигналу с мобильного телефона. Особенно удобно использовать такой управляемый блок в зимнее время: к вашему приезду отопительные приборы как раз успеют прогреть воздух.

Для защиты от огня провода прокладываем в негорючих каналах

• При использовании генераторов нужно тщательно рассчитывать мощность всех включаемых в сеть приборов. К примеру, обогрев дачного дома электричеством может потребовать установки отдельной генерирующей установки, иначе осенью и зимой придется выбирать: либо у нас работают батареи, либо светят лампочки.
• Дачные дома из блок — контейнеров, каркасные конструкции и бревенчатые здания отличаются высокой горючестью. Чтобы снизить риск пожара, вся проводка должна прокладываться в негорючих, желательно металлических, коробах.

Правильное заземление — одно из условий безопасности

• Весьма желательным является также заземление проводов. Для этого каждую ветку системы присоединяем к заземляющему контуру, выведенному наружу. Контур чаще всего представляет собой треугольник из стальных или омедненных стержней, вкопанных в землю и соединенных с домовой электросетью токопроводящим кабелем.

Элемент гальваники

Для получения электроэнергии из земли собственными силами данный метод наиболее действенный и несложный. Для его реализации используют электроды, изготовленные из цинка и меди.

В качестве электродов можно использовать различные гвозди, пластинки, штыри. Но, так как в отличие от меди цинк встречается не так уж и часто, его можно с лёгкостью заменить оцинкованным железом.

Электроды закапываются на метр в землю на расстоянии 50-ти сантиметров друг от друга. В такой конструкции цинковые электроды будут выступать анодом, а медные — катодом.

При использовании такого метода можно получить электроэнергию напряжением приблизительно 1,1В.

Площадь электродов вышеупомянутой конструкции является немаловажным моментом. Именно от их площади будет зависеть та сила тока, которую можно получить при данном методе.

Иногда электрод из цинка поливают солевым или щелочным раствором. Это необходимо для того, чтобы земля была влажной. Именно от этого зависит, будет ли выдавать ток конструкция или нет.

Чем выше сила тока требуется, тем большее количество параллельно соединённых электродов потребуется. Аналогичным строением обладают практически все аккумуляторные батареи.

Но следует иметь в виду, что данная система не вечная, и со временем выйдет из строя по причине разрушения электродов.