Trenutno se geotermalna energija koristi u 51 zemlji u tehnologijama proizvodnje električne energije. Za pet godina (od 2010. do 2015.) ukupni kapacitet geotermalnih elektrana povećan je za 16% i iznosi 12.635 MW. Značajno povećanje kapaciteta geotermalnih elektrana je zbog ekološke sigurnosti, značajne ekonomske efikasnosti i visoke stope iskorištenosti instaliranih kapaciteta.

Danas geotermalne elektrane (GeoPS) rade u 26 zemalja sa godišnjom proizvodnjom električne energije od oko 73.549 GW. Očekivani porast instalisane snage geotermalnih elektrana do 2020. godine je oko 21.443 MW (Sl. 1). Sjedinjene Američke Države imaju značajne pokazatelje u oblasti geotermalne energije: ukupni instalirani kapacitet GeoPP-a je 3450 MW sa godišnjom proizvodnjom električne energije od 16,6 MW/h. Na drugom mjestu su Filipini sa ukupnim kapacitetom GeoPP 1870 MW, na trećem Indonezija - 1340 MW. Istovremeno, najznačajnije povećanje kapaciteta GeoPP-a u proteklih pet godina zabilježeno je u Turskoj - sa 91 na 397 MW, odnosno za 336%. Slijede Njemačka - za 280% (sa 6,6 na 27 MW) i Kenija - za 194% (sa 202 na 594 MW).

U savremenoj geotermalnoj energiji najčešći su GeoPP sa termalnom šemom turbinskog postrojenja, uključujući dodatno proširenje geotermalne pare, ukupnog kapaciteta 5079 MW. GeoPP blokovi ukupne snage 2863 MW rade na pregrijanoj geotermalnoj pari. Ukupni kapacitet agregata GeoPP sa dva stepena parne ekspanzije je 2544 MW.

Geotermalne binarne elektrane sa organskim Rankineovim ciklusom postaju sve rasprostranjenije, a danas njihov ukupni kapacitet premašuje 1800 MW. Prosječni jedinični kapacitet binarnih agregata je 6,3 MW, agregata sa jednim separacijskim pritiskom - 30,4 MW, sa dva separacijskog tlaka - 37,4 MW, a agregata koji rade na pregrijanu paru - 45,4 MW.

Glavni porast instalisanih kapaciteta modernih geotermalnih elektrana u svijetu posljednjih godina najvećim je dijelom rezultat izgradnje novih GeoPP-a s agregatima binarnog ciklusa.

Tehnološke šeme savremenih GeoPP mogu se klasifikovati prema faznom stanju geotermalne rashladne tečnosti, vrsti termodinamičkog ciklusa i turbinama koje se koriste (slika 2). Geotermalne elektrane rade na geotermalnoj rashladnoj tečnosti u obliku pregrijane pare, mješavine pare i vode i tople vode. Direktni ciklus GeoPP-a karakterizira korištenje geotermalne rashladne tekućine kao radnog medija u cjelokupnom tehnološkom putu.

GeoPP sa binarnim ciklusom uglavnom se koriste na poljima sa niskom temperaturom tople vode (90-120°C), koja karakteriše upotreba radnog fluida niskog ključanja u sekundarnom krugu. GeoPP-ovi sa dvostrukom petljom uključuju upotrebu binarnih i kombinovanih binarnih ciklusa. U kombiniranom ciklusu GeoPP, parna turbina radi na geotermalnu paru, a toplina istrošenog ili otpadnog geotermalnog rashladnog sredstva u obliku tekuće faze se koristi u binarnoj elektrani sekundarnog kruga.

Kondenzacijske turbine jednokružnih GeoPP rade na geotermalnoj pregrijanoj pari, kao i na zasićenoj pari odvojenoj od mješavine pare i vode. Turbine s protutlakom koriste se u geotermalnim elektranama s jednom petljom, koje osim što proizvode električnu energiju, obezbjeđuju toplinu u sistemima za opskrbu toplinom.

Trenutno u Rusiji pogonske jedinice sa turbinama protiv pritiska rade na ostrvima Kunašir i Iturup (uključeni u Kurilski lanac). Kaluška turbina je razvila agregate Omega-500, Tuman-2.0 i Tuman-2.5.

Protutlačne turbinske jedinice su po svojoj konstrukciji mnogo jednostavnije od kondenzacijskih, pa je njihova cijena znatno niža.

Vrlo često se koriste tehnološke sheme jednokružnih GeoPP-ova sa jednim, dva i tri separacijskih tlaka, takozvane SingleFlash, Double-Flash i Triple-Flash sheme, respektivno. Dakle, GeoPP sa dva i tri pritiska separacije podrazumevaju upotrebu dodatne sekundarne pare dobijene u ekspanderu usled ključanja separacije. Ovo omogućava povećanje upotrebe toplote geotermalnog fluida u poređenju sa GeoPP sa jednim pritiskom separacije.

Geotermalne parne turbine proizvode kompanije u Japanu, SAD-u, Italiji i Rusiji.

U tabeli. 1 predstavlja glavne proizvođače modernih parnih turbinskih postrojenja i opreme za geotermalne elektrane. Konstrukcija geotermalnih turbina ima niz karakteristika koje su rezultat upotrebe geotermalne zasićene pare niskog kvaliteta kao radnog medija, koju karakterizira korozivnost i sklonost stvaranju naslaga.

Savremene napredne tehnologije za povećanje efikasnosti geotermalnih turbina uključuju:

• unutarkanalno odvajanje vlage u protočnom putu turbine, uključujući periferno odvajanje vlage, uklanjanje vlage kroz proreze u šupljim lopaticama mlaznice i stepen separatora;
• sistemi za periodično ispiranje puta protoka i krajnjih zaptivki na turbini koja radi;
• primjena tehnologije za kontrolu fizičkih i kemijskih svojstava geotermalnog rashladnog sredstva sa aditivima tenzida;
• smanjenje gubitaka u turbinskim mrežama optimizacijom geometrije mlaznica i lopatica rotora, uključujući upotrebu visoko efikasnih sabljastih lopatica.

Dakle, u projektu geotermalne parne turbine JSC "KTZ" kapaciteta 25 MW za Mutnovskaya GeoPP, korišćeni su specijalni uređaji za odvajanje vlage za uklanjanje do 80% tečne faze u obliku velikih kapi i tečni filmovi sa puta protoka. Počevši od četvrtog stepena turbine, u protočnom putu je korišten razvijeni sistem perifernog odvajanja vlage. U sedmom i osmom stupnju oba turbinska strujanja koristi se unutarkanalno odvajanje vlage u nizovima mlaznica. Prilično efikasna metoda uklanjanja vlage je upotreba posebnog stepena separatora turbine, koji omogućava povećanje efikasnosti turbine za skoro 2%.

Sadržaj soli u pari koja ulazi u strujni put GeoPP turbina zavisi od saliniteta početnog geotermalnog fluida i efikasnosti odvajanja faza u uređajima za separaciju. Efikasnost uređaja za separaciju u velikoj meri određuje stepen drifta turbinskog strujanja sa naslagama soli, a takođe utiče na intenzitet erozije lopatica turbine udarom pada i korozionog pucanja metala elemenata protočnog puta turbine.

U tehnološkim shemama modernih geotermalnih elektrana koriste se vertikalni i horizontalni separatori. Vertikalni separatori se uglavnom koriste u GeoPP izgrađenim uz učešće novozelandskih stručnjaka na Novom Zelandu, Filipinima i drugim zemljama. Horizontalni separatori se koriste u geotermalnim elektranama u Rusiji, SAD, Japanu i Islandu. Štaviše, do 70% GeoPP-a u svijetu radi s vertikalnim separatorima. Vertikalni separatori u proseku mogu da obezbede suvoću pare na izlazu do 99,9%. Istovremeno, njihova efikasnost značajno zavisi od parametara režima: protoka i pritiska vlažne pare, sadržaja vlage u mešavini pare i vode (SWS), nivoa tečnosti u separatoru itd.

U Rusiji su razvijeni i rade horizontalni separatori na elektranama GeoPP, koje se odlikuju visokom efikasnošću i karakteristikama male veličine. Stepen suhoće pare na izlazu iz separatora dostiže 99,99%. Ovi razvoji su se zasnivali na istraživanju i tehnologiji preduzeća koja proizvode opremu za nuklearne elektrane, brodogradnju i druge industrije. Takvi separatori su instalirani i uspješno rade u modularnim agregatima VerkhneMutnovskaya GeoPP i u prvoj fazi Mutnovskaya GeoPP (Sl. 3).

Prednost binarnih instalacija, koja se sastoji prvenstveno u mogućnosti proizvodnje električne energije na bazi niskotemperaturnog izvora topline, uvelike je odredila glavne smjerove njihove primjene. Posebno je preporučljivo koristiti binarne postavke za:

• snabdevanje energijom (takođe autonomno) regiona sa niskotemperaturnim geotermalnim resursima;
• povećanje kapaciteta rada GeoPP-a koji rade na visokotemperaturnoj geotermalnoj rashladnoj tečnosti bez bušenja dodatnih bušotina;
• povećanje efikasnosti korišćenja geotermalnih izvora kroz korišćenje binarnih instalacija u tehnološkim šemama novoprojektovanih kombinovanih geotermalnih elektrana.

Termofizička, termodinamička i druga svojstva organskih tvari niskog ključanja imaju značajan utjecaj na vrstu i efikasnost termičkog ciklusa, tehnološke parametre, dizajn i karakteristike opreme, režime rada, pouzdanost i ekološku prihvatljivost binarnih postrojenja.

U praksi se kao radni fluid binarnih biljaka koristi oko 15 različitih organskih supstanci i mješavina niskog ključanja. Zapravo, trenutno geotermalne binarne elektrane uglavnom rade na ugljovodonicima - oko 82,7% ukupnog instaliranog kapaciteta binarnih jedinica u svijetu, fluorougljike - 6,7%, hlorofluorougljike - 2,0%, mješavinu vode i amonijaka - 0,5%, tamo nema podataka o radnom fluidu za 8,2%.

Geotermalne elektrane kombiniranog binarnog ciklusa odlikuju se činjenicom da geotermalni fluid primarnog kruga nije samo izvor topline za sekundarni krug, već se i direktno koristi za pretvaranje topline u mehanički rad u parnoj turbini.

Parna faza geotermalne dvofazne rashladne tekućine koristi se direktno za proizvodnju električne energije ekspanzijom u parnoj turbini s protutlakom, a toplota kondenzacije geotermalne pare (kao i separatora) šalje se u drugu niskotemperaturnu krug, u kojem se organski radni fluid koristi za proizvodnju električne energije. Upotreba takve kombinirane GeoPP sheme posebno je preporučljiva u slučajevima kada početni geotermalni fluid sadrži veliku količinu nekondenzirajućih plinova, budući da troškovi energije za njihovo uklanjanje iz kondenzatora mogu biti značajni.

Rezultati termodinamičkih proračuna pokazuju da, pod svim jednakim početnim uslovima, upotreba binarne jedinice u geotermalnim elektranama sa kombinovanim ciklusom može povećati kapacitet Single-Flash GeoPP-a za 15%, a DoubleFlash GeoPP-a za 5%. Trenutno se binarne instalacije proizvode u tvornicama u SAD-u, Njemačkoj, Italiji, Švedskoj, Rusiji i drugim zemljama. Podaci o nekim tehničkim karakteristikama binarnih instalacija različitih proizvođača prikazani su u tabeli. 2.

Na sl. Na slici 4. prikazani su podaci o cijeni instalisane snage od 1 kW pri izgradnji različitih GeoPP sa turbinskim postrojenjima koja rade na geotermalnu paru i organski radni fluid niskog ključanja, što ukazuje na ovisnost cijene GeoPP-a od korištenog ciklusa i temperatura geotermalnog geofluida.

Najperspektivniji ruski geotermalni energetski projekti su proširenje kombinovanih (sa binarnim ciklusom) elektrana Mutnovskaya GeoPP (50 MW) i Verkhne-Mutnovskaya GeoPP (12 MW) kapaciteta 10, odnosno 6,5 MW, zbog rekuperaciju toplote njihovog otpadnog toplotnog nosača bez bušenja dodatnih bušotina, kao i izgradnju druge faze Mutnovske GeoPP snage 50 MW.

nalazi

1. U svjetskoj geotermalnoj energiji koriste se tehnološke sheme sa GeoPP-ovima direktnog, binarnog i kombinovanog ciklusa - ovisno o faznom stanju i temperaturi geotermalne rashladne tekućine.
2. Glavni porast ukupnog instaliranog kapaciteta GeoPP-a u svijetu posljednjih godina je posljedica razvoja tehnologija binarne geotermalne energije.
3. Jedinični trošak instaliranog kapaciteta geotermalnih elektrana značajno ovisi o temperaturi geotermalne rashladne tekućine i naglo opada s njenim povećanjem.

Geotermalna energija je energija koja se dobija iz prirodne toplote Zemlje. Ova toplota se može postići uz pomoć bunara. Geotermalni gradijent u bušotini se povećava za 1 0C svakih 36 metara. Ova toplota se isporučuje na površinu u obliku pare ili tople vode. Takva toplina se može koristiti kako direktno za grijanje kuća i zgrada, tako i za proizvodnju električne energije. Termalne regije postoje u mnogim dijelovima svijeta.

Prema različitim procjenama, temperatura u centru Zemlje iznosi najmanje 6.650 0C. Brzina hlađenja Zemlje je približno jednaka 300-350 0C na milijardu godina. Zemlja sadrži 42 x 1012 W toplote, od čega se 2% nalazi u kori, a 98% u omotaču i jezgru. Savremena tehnologija ne dozvoljava dostizanje preduboke toplote, ali 840.000.000.000 W (2%) raspoložive geotermalne energije može dugo da obezbedi potrebe čovečanstva. Područja oko rubova kontinentalnih ploča najbolje su mjesto za izgradnju geotermalnih postrojenja jer je kora u takvim područjima mnogo tanja.

Geotermalne elektrane i geotermalni resursi

Što je bušotina dublja, temperatura je viša, ali na nekim mjestima geotermalna temperatura raste brže. Takva mjesta se obično nalaze u područjima visoke seizmičke aktivnosti, gdje se tektonske ploče sudaraju ili lome. Zbog toga se najperspektivniji geotermalni resursi nalaze u zonama vulkanske aktivnosti. Što je veći geotermalni gradijent, to je jeftinije izvlačenje toplote, smanjenjem troškova bušenja i crpljenja. U najpovoljnijim slučajevima gradijent može biti toliko visok da se površinska voda zagrije na željenu temperaturu. Gejziri i topli izvori su primjeri takvih slučajeva.

Ispod zemljine kore nalazi se sloj vruće i rastopljene stijene zvan magma. Tu nastaje toplota, prvenstveno zbog raspadanja prirodnih radioaktivnih elemenata kao što su uranijum i kalijum. Energetski potencijal topline na dubini od 10.000 metara je 50.000 puta više energije od svih svjetskih rezervi nafte i plina.

Zone najviših podzemnih temperatura nalaze se u regijama sa aktivnim i mladim vulkanima. Takve "vruće tačke" nalaze se na granicama tektonskih ploča ili tamo gdje je kora toliko tanka da toplina iz magme može proći kroz njih. Mnoga žarišta nalaze se u pacifičkom obodu, koji se naziva i "vatrenim prstenom" zbog velikog broja vulkana.

Geotermalne elektrane - načini korištenja geotermalne energije

Postoje dvije glavne upotrebe geotermalne energije: direktna proizvodnja topline i električne energije. Direktno korištenje topline je najjednostavniji i stoga najčešći način. Praksa direktne upotrebe topline rasprostranjena je u visokim geografskim širinama na granicama tektonskih ploča, na primjer na Islandu i Japanu. Dovod vode u takvim slučajevima se montira direktno u duboke bunare. Dobivena topla voda koristi se za grijanje puteva, sušenje odjeće i grijanje plastenika i stambenih zgrada. Metoda proizvodnje električne energije iz geotermalne energije je vrlo slična metodi direktne upotrebe. Jedina razlika je potreba za višom temperaturom (više od 150 0C).

U Kaliforniji, Nevadi i nekim drugim mjestima geotermalna energija se koristi u velikim elektranama, tako da se u Kaliforniji oko 5% električne energije proizvodi geotermalnom energijom, u El Salvadoru geotermalna energija proizvodi oko 1/3 električne energije. U Idahu i Islandu, geotermalna toplina se koristi u raznim primjenama, uključujući grijanje kuće. Hiljade domova koriste geotermalne toplotne pumpe da obezbede čistu i pristupačnu toplotu.

Geotermalne elektrane - izvori geotermalne energije.

suva zagrejana stena– Da bi se koristila energija u geotermalnim elektranama sadržana u suvoj stijeni, u stijenu se pumpa voda pod visokim pritiskom. Tako se pukotine koje postoje u stijeni šire i stvara se podzemni rezervoar pare ili tople vode.

Magma Rastopljena masa koja se formira ispod Zemljine kore. Temperatura magme dostiže 1200 0S. Iako se male količine magme nalaze na pristupačnim dubinama, praktične metode za proizvodnju energije iz magme su u razvoju.

Topla podzemna voda pod pritiskom koji sadrže otopljeni metan. Proizvodnja električne energije koristi i toplinu i plin.

Geotermalne elektrane - principi rada

Trenutno postoje tri sheme za proizvodnju električne energije korištenjem hidrotermalnih resursa: direktna korištenjem suhe pare, indirektna korištenjem vodene pare i mješovita proizvodna shema (binarni ciklus). Vrsta konverzije ovisi o stanju medija (para ili voda) i njegovoj temperaturi. Prve su savladane suhe parne elektrane. Za proizvodnju električne energije za njih, para koja dolazi iz bunara prolazi direktno kroz turbinu/generator. Ubedljivo su najčešće elektrane sa indirektnim tipom proizvodnje električne energije. Koriste toplu podzemnu vodu (do 182°C) koja se pod visokim pritiskom pumpa u agregate na površini. Mješovite geotermalne elektrane razlikuju se od prethodna dva tipa geotermalnih elektrana po tome što para i voda nikada ne dolaze u direktan kontakt sa turbinom/generatorom.

Geotermalne elektrane koje rade na suhu paru

Parne elektrane rade prvenstveno na hidrotermalnoj pari. Para ide direktno u turbinu koja napaja generator koji proizvodi električnu energiju. Upotreba pare eliminiše potrebu za sagorevanjem fosilnih goriva (takođe nema potrebe za transportom i skladištenjem goriva). Ovo su najstarije geotermalne elektrane. Prva takva elektrana izgrađena je u Larderellu (Italija) 1904. godine i još uvijek radi. Tehnologija pare se koristi u elektrani Gejziri u sjevernoj Kaliforniji, najvećoj geotermalnoj elektrani na svijetu.

Geotermalne elektrane na parnim hidrotermama

Ova postrojenja koriste pregrijane hidroterme (temperature iznad 182°C) za proizvodnju električne energije. Hidrotermalna otopina se gura u isparivač kako bi se smanjio tlak, zbog čega dio otopine vrlo brzo isparava. Nastala para pokreće turbinu. Ako tečnost ostane u rezervoaru, može se ispariti u sledećem isparivaču za još više snage.

Geotermalne elektrane sa binarnim ciklusom proizvodnje električne energije.

Većina geotermalnih područja sadrži vodu umjerene temperature (ispod 200°C). Elektrane binarnog ciklusa koriste ovu vodu za proizvodnju energije. Topla geotermalna voda i druga, dodatna tečnost sa nižom tačkom ključanja od vode prolaze kroz izmjenjivač topline. Toplota iz geotermalne vode isparava drugu tečnost, čije pare pokreću turbine. Pošto se radi o zatvorenom sistemu, emisija u atmosferu praktično nema. Umjerene vode su najzastupljeniji geotermalni resurs, tako da će većina geotermalnih elektrana budućnosti raditi na ovom principu.

Budućnost geotermalne električne energije.

Rezervoari pare i tople vode samo su mali dio geotermalnih resursa. Zemljina magma i suhe stijene pružit će jeftinu, čistu, gotovo neiscrpnu energiju kada se razviju odgovarajuće tehnologije za njihovo korištenje. Do tada će najčešći proizvođači geotermalne električne energije biti elektrane binarnog ciklusa.

Da bi geotermalna električna energija postala ključni element energetske infrastrukture SAD, moraju se razviti metode za smanjenje troškova njene proizvodnje. Ministarstvo energetike SAD-a radi s predstavnicima geotermalne industrije na smanjenju cijene kilovat-sata na 0,03-0,05 dolara. Predviđa se da će se nove geotermalne elektrane snage 15.000 MW pojaviti u narednoj deceniji.

3.4 PRORAČUN GEOTERMALNE ELEKTRANE

Termičku šemu geotermalne elektrane binarnog tipa izračunat ćemo prema.

Naša geotermalna elektrana se sastoji od dvije turbine:

Prvi radovi na zasićenoj vodenoj pari dobijenoj u ekspanderu. Električna energija - ;

Drugi radi na zasićenoj pari freona R11, koji isparava zbog topline vode uklonjene iz ekspandera.

Voda iz geotermalnih bunara sa pritiskom pgw i temperaturom tgw ulazi u ekspander. Ekspander stvara suhu zasićenu paru pod pritiskom od pp. Ova para se šalje u parnu turbinu. Preostala voda iz ekspandera odlazi u isparivač, gdje se hladi i završava nazad u bunar. Temperaturna razlika u postrojenju za isparavanje = 20°C. Radni fluidi se šire u turbinama i ulaze u kondenzatore, gdje se hlade vodom iz rijeke temperature txw. Zagrijavanje vode u kondenzatoru = 10°C, a pothlađivanje do temperature zasićenja = 5°C.

Relativna unutrašnja efikasnost turbina. Elektromehanička efikasnost turbogeneratora = 0,95.

Početni podaci dati su u tabeli 3.1.

Tab. 3.1. Početni podaci za GeoPP proračun

Šematski dijagram GeoPP binarnog tipa (sl. 3.2).

Rice. 3.2. Šematski dijagram GeoES-a.

Prema dijagramu na sl. 3.2 i početnih podataka vršimo proračune.

Proračun sheme parne turbine koja radi na suhu zasićenu paru

Temperatura pare na ulazu u kondenzator turbine:

gdje je temperatura rashladne vode na ulazu kondenzatora; - grijanje vode u kondenzatoru; je temperaturna razlika u kondenzatoru.

Pritisak pare u kondenzatoru turbine određuje se iz tabela svojstava vode i pare:

Dostupni toplotni pad na turbinu:

gdje je entalpija suhe zasićene pare na ulazu u turbinu; - entalpija na kraju teoretskog procesa ekspanzije pare u turbini.

Protok pare od ekspandera do parne turbine:

gdje je relativna unutrašnja efikasnost parne turbine; - elektromehanička efikasnost turbogeneratora.

Proračun ekspandera geotermalne vode

Jednačina toplinske ravnoteže ekspandera

gdje je protok geotermalne vode iz bunara; - entalpija geotermalne vode iz bunara; - protok vode od ekspandera do isparivača; - entalpija geotermalne vode na izlazu ekspandera. Određuje se iz tablica svojstava vode i vodene pare kao entalpija ključale vode.

Jednačina ravnoteže materijala ekspandera

Zajedničkim rješavanjem ove dvije jednačine potrebno je odrediti i.

Temperatura geotermalne vode na izlazu iz ekspandera određena je iz tablica svojstava vode i pare kao temperatura zasićenja pri pritisku u ekspanderu:

Određivanje parametara u karakterističnim tačkama termičkog kruga turbine koja radi u freonu

Temperatura pare freona na ulazu u turbinu:

Temperatura pare freona na izlazu turbine:

Entalpija pare freona na ulazu u turbinu određuje se iz p-h dijagrama za freon na liniji zasićenja na:

240 kJ/kg.

Entalpija pare freona na izlazu iz turbine određena je iz p-h dijagrama za freon na presjeku linija i temperaturne linije:

220 kJ/kg.

Entalpija ključanja freona na izlazu iz kondenzatora određena je iz p-h dijagrama za freon na krivulji ključanja tekućine po temperaturi:

215 kJ/kg.

Proračun isparivača

Temperatura geotermalne vode na izlazu iz isparivača:

Jednačina toplotnog bilansa isparivača:

gde je toplotni kapacitet vode. Prihvati = 4,2 kJ / kg.

Iz ove jednačine potrebno je odrediti.

Proračun snage turbine koja radi na freonu

gdje je relativna unutrašnja efikasnost freonske turbine; - elektromehanička efikasnost turbogeneratora.

Određivanje snage pumpe za pumpanje geotermalne vode u bunar

gdje je efikasnost pumpe, pretpostavlja se 0,8; - prosječna specifična zapremina geotermalne vode.

Električna energija GeoPP

Alternativni izvori energije. gromobranska elektrana

Proračun gromobranske elektrane dizajniran je prije svega za određivanje izlazne snage. Uostalom, zadatak bilo koje elektrane je maksimizirati energetsku efikasnost kako bi se nadoknadila sredstva za rad i instalaciju ...

Izrađujemo osnovne proračune performansi dijela pumpe. Dakle, s talasom od 1 m, tijelo koje pluta uzdiže se 0,5 m, a zatim se spusti 0,5 m ispod nivoa mirne vode ...

Vrste i proračun talasne elektrane

Metoda za proračun valne elektrane opisana je u članku. U predmetnom projektu razmatraju se osnovne formule i primjer proračuna snage talasne hidroelektrane sa utvrđenim parametrima. Maksimalna moguća snaga u jednom ciklusu oseke i oseke...

Obnovljivi izvori energije. Proračun, vrste i zadaci geotermalne elektrane

Postoji nekoliko načina za dobijanje energije na GeoPP-u: - direktna šema: para se šalje kroz cijevi do turbina spojenih na električne generatore; - indirektna shema: slična direktnoj shemi, ali prije ulaska u cijevi, para se čisti od plinova...

geotermalna energija

Još prije 150 godina na našoj planeti korišteni su isključivo obnovljivi i ekološki izvori energije: vodeni tokovi rijeka i morske oseke - za rotaciju vodenih kotača...

geotermalna energija

Geotermalna energija - dobijanje toplotne ili električne energije iz toplote zemljinih dubina. Isplativo u oblastima...

geotermalna energija

Postoji mišljenje da se korišćenje niskotemperaturne geotermalne energije malih dubina može smatrati revolucijom u sistemu snabdevanja toplotom, na osnovu neiscrpnosti resursa, sveprisutnosti njegove distribucije...

Geotermalna energija i njena primena

Razmotrimo upravljanje modernom geotermalnom elektranom na primjeru kontrolnog sistema prve demonstracijske geotermalne elektrane Klaipeda na Baltiku snage 43 MW...

U skladu sa zahtjevima Registra izvršićemo proračun opterećenja solarne elektrane u radnom režimu. Koristimo tabelarni metod obračuna. Prilikom popunjavanja tablice opterećenja u stupcima 2-4 unesite podatke zadatka, u stupce 5-8 - parametre motora ...

Proračun brodske elektrane

Proračun električnog sistema na osnovu ekvivalentnog kola

Šematski dijagram transformatora s tri namotaja prikazan je na sl. 4.3, a puno ekvivalentno kolo poklapa se sa ekvivalentnim kolom autotransformatora (vidi sliku 3.2). Sastav kataloških podataka razlikuje se od onog datog u stavu 3 po tome što ...

Opskrba toplinom industrijskih preduzeća

Za pogon pomoćnih mehanizama bruto efikasnost se utvrđuje bez uzimanja u obzir troškova energije. Za STU koji radi na Rankineovom ciklusu, bruto efikasnost, uzimajući u obzir troškove pogona pumpe: gdje je entalpija pare u tačkama 1 i 2 dijagrama...

GEOTERMALNA ENERGIJA

Skotarev Ivan Nikolajevič

Student 2. godine, ods fizike SSAU, Stavropolj

Haščenko Andrej Aleksandrovič

naučni savjetnik, doc. Phys.-Math. nauke, Vanredni profesor, SSAU, Stavropolj

Sada čovečanstvo ne razmišlja mnogo o tome šta će ostaviti budućim generacijama. Ljudi bezumno crpe i iskopavaju minerale. Svake godine broj stanovnika planete raste, a samim tim i potreba za još više energenata kao što su plin, nafta i ugalj. Ovo ne može dugo trajati. Stoga sada, pored razvoja nuklearne industrije, postaje aktuelno korištenje alternativnih izvora energije. Jedno od perspektivnih područja u ovoj oblasti je geotermalna energija.

Većina površine naše planete ima značajne rezerve geotermalne energije zbog značajne geološke aktivnosti: aktivne vulkanske aktivnosti u početnim razdobljima razvoja naše planete pa do danas, radioaktivnog raspada, tektonskih pomaka i prisustva magme u Zemljinoj površini. kora. Na nekim mjestima naše planete akumulira se posebno velika količina geotermalne energije. To su, na primjer, razne doline gejzira, vulkani, podzemne nakupine magme, koje zauzvrat zagrijavaju gornje stijene.

Jednostavno rečeno, geotermalna energija je energija unutrašnjosti Zemlje. Na primjer, vulkanske erupcije jasno ukazuju na ogromnu temperaturu unutar planete. Ova temperatura postepeno opada od vrućeg unutrašnjeg jezgra do površine Zemlje ( slika 1).

Slika 1. Temperatura u različitim slojevima zemlje

Geotermalna energija je oduvijek privlačila ljude svojim korisnim primjenama. Uostalom, osoba je u procesu svog razvoja došla do mnogih korisnih tehnologija i tražila profit i profit u svemu. To se desilo sa ugljem, naftom, gasom, tresetom itd.

Na primjer, u nekim geografskim područjima korištenje geotermalnih izvora može značajno povećati proizvodnju energije, budući da su geotermalne elektrane (GeoTPP) jedan od najjeftinijih alternativnih izvora energije, jer gornji sloj Zemlje od tri kilometra sadrži preko 1020 J topline pogodne za proizvodnju električne energije. Sama priroda daje čovjeku jedinstven izvor energije, samo ga je potrebno iskoristiti.

Ukupno sada postoji 5 vrsta geotermalnih izvora energije:

1. Naslage geotermalne suhe pare.

2. Izvori vlažne pare. (mješavine tople vode i pare).

3. Geotermalne vode (sadrže toplu vodu ili paru i vodu).

4. Suhe vruće stijene zagrijane magmom.

5. Magma (otopljene stijene zagrijane na 1300°C).

Magma prenosi svoju toplinu na stijene, a sa povećanjem dubine njihova temperatura raste. Prema dostupnim podacima, temperatura stijena raste u prosjeku za 1 °C na svakih 33 m dubine (geotermalni stupanj). U svijetu postoji širok raspon temperaturnih uslova za geotermalne izvore energije, koji će odrediti tehnička sredstva za njihovo korištenje.

Geotermalna energija se može koristiti na dva glavna načina - za proizvodnju električne energije i za grijanje različitih objekata. Geotermalna toplota se može pretvoriti u električnu energiju ako temperatura nosača toplote dostigne više od 150 °C. Upravo je korištenje unutrašnjih područja Zemlje za grijanje najisplativije i najefikasnije, ali i vrlo pristupačno. Direktna geotermalna toplina, ovisno o temperaturi, može se koristiti za grijanje zgrada, staklenika, bazena, sušenje poljoprivrednih i ribljih proizvoda, isparavanje otopina, uzgoj ribe, gljiva itd.

Sve postojeće geotermalne instalacije danas su podijeljene u tri tipa:

1. Stanice zasnovane na naslagama suhe pare - ovo je direktna shema.

Prve su se pojavile suhe parne elektrane. Da bi se dobila potrebna energija, para se propušta kroz turbinu ili generator ( slika 2).

Slika 2. Geotermalna elektrana s direktnim krugom

2. Stanice sa separatorom koji koriste taloženje tople vode pod pritiskom. Ponekad se za to koristi pumpa, koja osigurava potrebnu količinu dolaznog energenta - indirektna shema.

Ovo je najčešća vrsta geotermalnog postrojenja na svijetu. Ovdje se voda pod visokim pritiskom pumpa u agregate. Hidrotermalna otopina se pumpa u isparivač kako bi se smanjio tlak, što rezultira isparavanjem dijela otopine. Zatim se formira para, zbog čega turbina radi. Ostatak tečnosti takođe može biti od koristi. Obično se propušta kroz drugi isparivač i dobija dodatnu snagu ( slika 3).

Slika 3. Indirektna geotermalna elektrana

Karakterizira ih odsustvo interakcije generatora ili turbine s parom ili vodom. Princip njihovog rada zasniva se na razumnoj upotrebi podzemnih voda umjerene temperature.

Obično temperatura treba da bude ispod dve stotine stepeni. Sam binarni ciklus sastoji se u korištenju dvije vrste vode - tople i umjerene. Oba toka prolaze kroz izmjenjivač topline. Vruća tečnost isparava hladniju, a pare nastale kao rezultat ovog procesa pokreću turbine , , .

Slika 4. Šema geotermalne elektrane sa binarnim ciklusom

Što se tiče naše zemlje, geotermalna energija je na prvom mestu po potencijalnoj upotrebi zbog jedinstvenog pejzaža i prirodnih uslova. Pronađene rezerve geotermalnih voda sa temperaturom od 40 do 200°C i dubinom do 3500 m na njenoj teritoriji mogu obezbediti oko 14 miliona m3 tople vode dnevno. Velike rezerve podzemnih termalnih voda nalaze se u Dagestanu, Severnoj Osetiji, Čečeno-Ingušetiji, Kabardino-Balkariji, Zakavkaziji, Stavropoljskim i Krasnodarskim teritorijama, Kazahstanu, Kamčatki i nizu drugih regiona Rusije. Na primjer, u Dagestanu se termalne vode već dugo koriste za opskrbu toplinom.

Prva geotermalna elektrana izgrađena je 1966. godine na polju Paužetskoye na poluostrvu Kamčatka da bi snabdevala električnom energijom okolna sela i preduzeća za preradu ribe, što je doprinelo lokalnom razvoju. Lokalni geotermalni sistem može obezbijediti energiju za elektrane kapaciteta do 250-350 MW. Ali ovaj potencijal koristi samo jedna četvrtina.

Teritorija Kurilskih ostrva ima jedinstven i istovremeno složen pejzaž. Snabdijevanje tamošnjih gradova električnom energijom je vrlo teško: potreba za isporukom sredstava za život na otoke morskim ili zračnim putem, što je prilično skupo i oduzima puno vremena. Geotermalni resursi ostrva trenutno omogućavaju dobijanje 230 MW električne energije, koja može da obezbedi sve potrebe regiona u snabdevanju energijom, toplotom i toplom vodom.

Na ostrvu Iturup pronađeni su resursi dvofaznog geotermalnog rashladnog sredstva, čija je snaga dovoljna da zadovolji energetske potrebe cijelog ostrva. Na južnom ostrvu Kunašir radi GeoPP snage 2,6 MW, koji se koristi za proizvodnju električne i toplotne energije u gradu Južno-Kurilsk. Planirana je izgradnja još nekoliko GeoPP-a ukupnog kapaciteta 12-17 MW.

Najperspektivnije regije za korištenje geotermalnih izvora u Rusiji su jug Rusije i Daleki istok. Kavkaz, Stavropoljska teritorija, Krasnodarska teritorija imaju ogroman potencijal za geotermalnu energiju.

Korišćenje geotermalnih voda u centralnom delu Rusije je skupo zbog duboke pojave termalnih voda.

U Kalinjingradskoj oblasti planirana je realizacija pilot projekta geotermalnog snabdijevanja toplotom i električnom energijom grada Svetli na bazi binarnog GeoPP-a snage 4 MW.

Geotermalna energija u Rusiji je usmjerena kako na izgradnju velikih objekata tako i na korištenje geotermalne energije za individualne kuće, škole, bolnice, privatne trgovine i druge objekte koji koriste geotermalne cirkulacijske sisteme.

Na Stavropoljskoj teritoriji, na Kayasulinskom polju, započeta je i obustavljena izgradnja skupe eksperimentalne Stavropol GeoTEC kapaciteta 3 MW.

1999. godine Verkhne-Mutnovskaya GeoPP je pušten u rad ( slika 5).

Slika 5. Verkhne-Mutnovskaya GeoPP

Ima kapacitet od 12 MW (3x4 MW) i predstavlja pilot fazu Mutnovske GeoPP sa projektnim kapacitetom od 200 MW, stvoren za snabdevanje električnom energijom industrijskog regiona Petropavlovsk-Kamčatsk.

Ali uprkos velikim prednostima u ovom pravcu, postoje i nedostaci:

1. Glavna je potreba da se otpadna voda pumpa natrag u podzemni vodonosnik. Termalne vode sadrže veliku količinu soli raznih toksičnih metala (bor, olovo, cink, kadmijum, arsen) i hemijskih jedinjenja (amonijak, fenoli), što onemogućava ispuštanje ovih voda u prirodne vodne sisteme koji se nalaze na površini.

2. Ponekad se radna geotermalna elektrana može obustaviti kao rezultat prirodnih promjena u zemljinoj kori.

3. Pronalaženje odgovarajuće lokacije za izgradnju geotermalne elektrane i dobijanje dozvole od lokalnih vlasti i stanovnika za njenu izgradnju može biti problematično.

4. Izgradnja GeoPP-a može negativno uticati na zemljište stabilnosti u okolnom regionu.

Većina ovih nedostataka su manji i potpunije rješivi.

U današnjem svijetu ljudi ne razmišljaju o posljedicama svojih odluka. Uostalom, šta će učiniti ako nestane nafte, gasa i uglja? Ljudi su navikli da žive u udobnosti. Dugo vremena neće moći grijati kuće na drva, jer će velikoj populaciji biti potrebna ogromna količina drva, što će samo po sebi dovesti do krčenja šuma velikih razmjera i ostaviti svijet bez kisika. Stoga, da do toga ne bi došlo, potrebno je resurse koji su nam na raspolaganju koristiti ekonomično, ali maksimalno efikasno. Samo jedan od načina rješavanja ovog problema je razvoj geotermalne energije. Naravno, on ima svoje pluse i minuse, ali njegov razvoj će uvelike olakšati daljnje postojanje čovječanstva i odigrati veliku ulogu u njegovom daljnjem razvoju.

Sada ovaj pravac nije baš popularan, jer svijetom dominiraju naftne i plinske industrije i velike kompanije ne žure ulagati u razvoj prijeko potrebne industrije. Dakle, za dalji napredak geotermalne energije potrebne su investicije i podrška države, bez koje je jednostavno nemoguće bilo šta implementirati u nacionalnim razmerama. Uvođenje geotermalne energije u energetski bilans zemlje omogućit će:

1. poboljšati energetsku sigurnost, s druge strane smanjiti štetan uticaj na životnu sredinu u odnosu na tradicionalne izvore.

2. razvijati privredu, jer se oslobođena sredstva mogu ulagati u druge industrije, društveni razvoj države itd.

U posljednjoj deceniji, upotreba netradicionalnih obnovljivih izvora energije doživjela je pravi procvat u svijetu. Obim primjene ovih izvora se nekoliko puta povećao. U stanju je da radikalno i na najekonomičnijoj osnovi riješi problem snabdijevanja energentima navedenih regiona, koji koriste skupo uvozno gorivo i koji su na rubu energetske krize, poboljša socijalni položaj stanovništva ovih regija itd. Upravo to vidimo u zemljama Zapadne Evrope (Nemačka, Francuska, Velika Britanija), Severne Evrope (Norveška, Švedska, Finska, Island, Danska). To se objašnjava činjenicom da imaju visoku ekonomsku razvijenost i da su veoma zavisni od fosilnih resursa, te stoga šefovi ovih država, zajedno sa biznisom, pokušavaju da minimiziraju ovu zavisnost. Posebno, razvoj geotermalne energije u nordijskim zemljama favorizira prisustvo velikog broja gejzira i vulkana. Nije uzalud što Island nazivaju zemljom vulkana i gejzira.

Sada čovječanstvo počinje shvaćati važnost ove industrije i pokušava je razviti što je više moguće. Upotreba širokog spektra različitih tehnologija omogućava smanjenje potrošnje energije za 40-60% i istovremeno osigurava stvarni ekonomski razvoj. A preostale potrebe za električnom i toplotnom energijom mogu se zatvoriti zbog njene efikasnije proizvodnje, zbog obnove, kombinovanjem proizvodnje toplotne i električne energije, kao i korišćenjem obnovljivih izvora, što omogućava napuštanje nekih vrsta elektrane i smanjiti emisiju ugljičnog dioksida.gasa za oko 80%.

Bibliografija:

1. Baeva A.G., Moskvicheva V.N. Geotermalna energija: problemi, resursi, upotreba: ed. M.: SO AN SSSR, Institut za termofiziku, 1979. - 350 str.

2. Berman E., Mavritsky B.F. Geotermalna energija: ed. M.: Mir, 1978 - 416 str.

3. Geotermalna energija. [Elektronski izvor] - Način pristupa - URL: http://ustoj.com/Energy_5.htm(pristupljeno 29.08.2013).

4. Geotermalna energija u Rusiji. [Elektronski izvor] - Način pristupa - URL: http://www.gisee.ru/articles/geothermic-energy/24511/(pristupljeno 07.09.2013).

5. Dvorov I.M. Duboka toplina Zemlje: ur. M.: Nauka, 1972. - 208 str.

6. Energija. Iz Wikipedije, slobodne enciklopedije. [Elektronski izvor] - Način pristupa - URL: http://en.wikipedia.org/wiki/Geothermal_energy(pristupljeno 07.09.2013).

geotermalna energija

Sažetak.

Uvod.

Trošak električne energije proizvedene u geotermalnim elektranama.

Bibliografija.

Sažetak.

U ovom radu je prikazana istorija razvoja geotermalne energije, kako širom sveta, tako i kod nas, u Rusiji. Urađena je analiza korišćenja duboke toplote Zemlje za njeno pretvaranje u električnu energiju, kao i za snabdevanje gradova i naselja toplotom i toplom vodom u regionima naše zemlje kao što su Kamčatka, Sahalin i Severni Kavkaz. Izrađena je ekonomska opravdanost razvoja geotermalnih ležišta, izgradnje elektrana i rokovi njihove otplate. Upoređujući energiju geotermalnih izvora sa drugim vrstama energenata, dobijamo izglede za razvoj geotermalne energije, koja bi trebala zauzeti značajno mjesto u ukupnom bilansu korištenja energije. Konkretno, za restrukturiranje i ponovno opremanje elektroprivrede regiona Kamčatka i Kurilskih ostrva, dijelom Primorja i Sjevernog Kavkaza, treba koristiti vlastite geotermalne resurse.

Uvod.

Glavni pravci razvoja proizvodnih kapaciteta u energetskom sektoru zemlje u bliskoj budućnosti su tehničko preopremanje i rekonstrukcija elektrana, kao i puštanje u rad novih proizvodnih kapaciteta. Prije svega, riječ je o izgradnji kombinovanih elektrana sa efikasnošću od 5560%, čime će se efikasnost postojećih termoelektrana povećati za 2540%. Sljedeća faza bi trebala biti izgradnja termoelektrana po novim tehnologijama za sagorijevanje čvrstih goriva i sa superkritičnim parametrima pare za postizanje faktora efikasnosti TE od 46-48%. Nuklearne elektrane s novim tipovima termičkih reaktora i reaktora na brzim neutronima također će se dalje razvijati.

Važno mjesto u formiranju ruskog energetskog sektora zauzima sektor snabdijevanja toplotom u zemlji, koji je najveći po obimu utrošenih energetskih resursa, više od 45% njihove ukupne potrošnje. Sistemi daljinskog grijanja (DH) proizvode više od 71%, a decentralizirani izvori proizvode oko 29% sve topline. Više od 34% sve topline se isporučuje iz elektrana, oko 50% iz kotlova. U skladu sa energetskom strategijom Rusije do 2020. planirano je povećanje potrošnje toplotne energije u zemlji za najmanje 1,3 puta, a udeo decentralizovanog snabdevanja toplotom će se povećati sa 28,6% u 2000. godini na do 33% u 2020

Porast cijena koji se dogodio posljednjih godina za fosilna goriva (plin, lož ulje, dizel gorivo) i za njihov transport u udaljene regije Rusije i, shodno tome, objektivno povećanje prodajnih cijena električne i toplotne energije iz temelja mijenjaju stav prema korištenju obnovljivih izvora energije: geotermalne, vjetra, sunca.

Dakle, razvoj geotermalne energije u određenim regionima zemlje već danas omogućava rešavanje problema snabdevanja električnom i toplotnom energijom, posebno na Kamčatki, Kurilskim ostrvima, kao i na Severnom Kavkazu, u određenim regionima Sibira. i evropski deo Rusije.

Među glavnim pravcima unapređenja i razvoja sistema za snabdevanje toplotom trebalo bi da bude proširenje upotrebe lokalnih netradicionalnih obnovljivih izvora energije i, pre svega, geotermalne toplote zemlje. Već u narednih 7-10 godina, uz pomoć savremenih tehnologija lokalnog snabdijevanja toplinom, zahvaljujući toplinskoj toplini, mogu se uštedjeti značajni resursi fosilnih goriva.

U posljednjoj deceniji korištenje netradicionalnih obnovljivih izvora energije (NRES) doživjelo je pravi procvat u svijetu. Obim primjene ovih izvora se nekoliko puta povećao. Ovaj pravac se najintenzivnije razvija u odnosu na druge oblasti energetike. Postoji nekoliko razloga za ovu pojavu. Prije svega, očito je da je era jeftinih tradicionalnih energenata nepovratno okončana. U ovoj oblasti postoji samo jedan trend - rast cijena svih njihovih vrsta. Ništa manje značajna je i želja mnogih zemalja koje su lišene ogrjevne baze za energetskom nezavisnošću, a značajnu ulogu imaju i ekološki aspekti, uključujući emisiju štetnih gasova. Aktivnu moralnu podršku korišćenju obnovljive energije pruža stanovništvo razvijenih zemalja.

Iz ovih razloga, razvoj obnovljive energije u mnogim državama je prioritetni zadatak tehničke politike u oblasti energetike. U nizu zemalja ova politika se sprovodi kroz usvojeni zakonodavni i regulatorni okvir, koji uspostavlja pravne, ekonomske i organizacione osnove za korišćenje obnovljive energije. Konkretno, ekonomske osnove se sastoje u različitim mjerama podrške obnovljivoj energiji u fazi njihovog razvoja energetskog tržišta (poreske i kreditne olakšice, direktne subvencije, itd.)

U Rusiji praktična primjena obnovljive energije značajno zaostaje za vodećim zemljama. Ne postoji zakonodavni i regulatorni okvir, kao ni državna ekonomska podrška. Sve to izuzetno otežava praksu u ovoj oblasti. Glavni razlog inhibitornih faktora su dugotrajne ekonomske nevolje u zemlji i, kao rezultat, poteškoće sa investicijama, niska solventna potražnja, nedostatak sredstava za neophodan razvoj. Međutim, određeni radovi i praktične mjere za korištenje obnovljive energije u našoj zemlji se sprovode (geotermalna energija). Parno-hidrotermalna ležišta u Rusiji dostupna su samo na Kamčatki i Kurilskim ostrvima. Stoga geotermalna energija ne može u budućnosti zauzeti značajno mjesto u energetskom sektoru zemlje u cjelini. Međutim, ona je u stanju da radikalno i na najekonomičnijoj osnovi riješi problem snabdijevanja energijom ovih regija, koje koriste skupo uvozno gorivo (mazut, ugalj, dizel gorivo) i nalaze se na ivici energetske krize. Potencijal parno-hidrotermalnih ležišta na Kamčatki je sposoban da obezbijedi iz različitih izvora od 1000 do 2000 MW instalirane električne energije, što znatno premašuje potrebe ovog regiona u doglednoj budućnosti. Dakle, ovdje postoje realni izgledi za razvoj geotermalne energije.

Istorija razvoja geotermalne energije.

Uz ogromne resurse fosilnih goriva, Rusija ima značajne rezerve zemljine toplote, koje se mogu umnožiti geotermalnim izvorima koji se nalaze na dubini od 300 do 2500 m, uglavnom u zonama rasjeda zemljine kore.

Teritorija Rusije je dobro istražena, a danas su poznati glavni izvori zemaljske toplote, koji imaju značajan industrijski potencijal, uključujući i energiju. Štaviše, skoro svuda postoje rezerve toplote sa temperaturom od 30 do 200°C.

Davne 1983 u VSEGINGEO-u je sastavljen atlas resursa termalnih voda SSSR-a. U našoj zemlji istraženo je 47 geotermalnih ležišta sa rezervama termalnih voda, koje vam omogućavaju da dobijete više od 240 10³ m³/dan. Danas se u Rusiji stručnjaci iz skoro 50 naučnih organizacija bave problemima korišćenja toplote zemlje.

Više od 3.000 bušotina je izbušeno za korištenje geotermalnih resursa. Troškovi geotermalnih istraživanja i bušenja koja su već obavljena u ovoj oblasti, u savremenim cijenama, iznose više od 4 milijarde rubalja. dolara. Tako je na Kamčatki već izbušeno 365 bušotina u geotermalnim poljima sa dubinom od 225 do 2266 m i potrošeno (u sovjetsko vreme) oko 300 miliona kubnih metara. dolara (u tekućim cijenama).

Prva geotermalna elektrana počela je sa radom u Italiji 1904. godine. Prva geotermalna elektrana na Kamčatki, a prva u SSSR-u, Paužetska geotermalna elektrana puštena je u rad 1967. godine. i imao je snagu od 5 mW, naknadno povećanu na 11 mW. Novi podsticaj razvoju geotermalne energije na Kamčatki dat je 90-ih godina pojavom organizacija i firmi (JSC Geoterm, JSC Intergeotherm, JSC Nauka), koje su u saradnji sa industrijom (prvenstveno sa Kaluškom turbinskom tvornicom) razvile nove progresivne šeme, tehnologije i vrste opreme za pretvaranje geotermalne energije u električnu energiju i obezbeđeni krediti Evropske banke za obnovu i razvoj. Kao rezultat toga, 1999 Verkhne-Mutnovskaya GeoTPP (tri modula od po 4 MW) puštena je u rad na Kamčatki. Uveden je prvi blok od 25mW. prva faza TE Mutnovskaya GeoTPP ukupnog kapaciteta 50 MW.

Druga faza kapaciteta 100 MW može biti puštena u rad 2004. godine

Tako su utvrđene neposredne i sasvim realne perspektive geotermalne energije na Kamčatki, što je pozitivan nesumnjiv primjer korištenja obnovljive energije u Rusiji, uprkos ozbiljnim ekonomskim poteškoćama u zemlji. Potencijal parno-hidrotermalnih polja na Kamčatki je u stanju da obezbedi 1000 MW instalirane električne energije, što značajno pokriva potrebe ovog regiona u doglednoj budućnosti.

Prema Institutu za vulkanologiju Dalekoistočnog ogranka Ruske akademije nauka, već identifikovani geotermalni resursi omogućavaju potpuno snabdevanje Kamčatke električnom i toplotnom energijom više od 100 godina. Pored visokotemperaturnog Mutnovskog polja sa kapacitetom od 300 MW(e) na jugu Kamčatke, poznate su značajne rezerve geotermalnih resursa u Košelevskom, Bolše Banoj i na severu u ležištima Kireunskoye. Zalihe toplote geotermalnih voda na Kamčatki procjenjuju se na 5000 MW (t).

Čukotka takođe ima značajne rezerve geotermalne toplote (na granici sa regijom Kamčatka), neke od njih su već otkrivene i mogu se aktivno koristiti za obližnje gradove i mesta.

Kurilska ostrva su takođe bogata zalihama zemaljske toplote, sasvim su dovoljna da ovu teritoriju snabdevaju toplotom i električnom energijom za 100.200 godina. Na ostrvu Iturup otkrivene su rezerve dvofaznog geotermalnog rashladnog sredstva, kapaciteta (30 MW(e)) dovoljnog da zadovolji energetske potrebe cijelog ostrva u narednih 100 godina. Ovdje su već izbušene bušotine na geotermalnom polju Ocean i gradi se GeoPP. Na južnom ostrvu Kunašir postoje rezerve geotermalne toplote, koje se već koriste za proizvodnju električne energije i snabdevanje toplotom grada Južnog Kurilska. Utroba sjevernog ostrva Paramušir je manje proučena, ali je poznato da ovo ostrvo ima i značajne rezerve geotermalne vode sa temperaturom od 70 do 95°C, a takođe je i GeoTS kapaciteta 20 MW (t). se ovde gradi.

Mnogo su rasprostranjenije naslage termalnih voda temperature 100-200°C. Pri ovoj temperaturi preporučljivo je koristiti radne fluide niskog ključanja u ciklusu parne turbine. Korištenje geotermalnih elektrana s dva kruga na termalnu vodu moguće je u brojnim regijama Rusije, prvenstveno na Sjevernom Kavkazu. Ovdje su dobro proučena geotermalna ležišta sa temperaturom rezervoara od 70 do 180°C, koja se nalaze na dubini od 300 do 5000 m. Geotermalna voda se ovdje već dugo koristi za snabdijevanje toplotom i toplom vodom. U Dagestanu se godišnje proizvede više od 6 miliona m geotermalne vode. Oko 500 hiljada ljudi na Sjevernom Kavkazu koristi geotermalnu vodu.

Primorje, region Bajkala i region Zapadnog Sibira takođe imaju rezerve geotermalne toplote pogodne za široku upotrebu u industriji i poljoprivredi.

Pretvaranje geotermalne energije u električnu i toplotnu energiju.

Jedno od perspektivnih područja za korištenje toplote visoko mineraliziranih podzemnih termalnih voda je pretvaranje iste u električnu energiju. U tu svrhu razvijena je tehnološka šema za izgradnju Geotermalne elektrane, koja se sastoji od geotermalnog cirkulacijskog sistema (GCS) i postrojenja parne turbine (STP), čija je šema prikazana na Sl.1. Posebnost takve tehnološke sheme od poznatih je da u njoj ulogu isparivača i pregrijača obavlja vertikalni protutočni izmjenjivač topline koji se nalazi u gornjem dijelu injekcione bušotine, gdje se proizvodi termalna voda visoke temperature. se napaja preko kopnenog cjevovoda, koji se, nakon prijenosa topline na sekundarnu rashladnu tekućinu, pumpa natrag u rezervoar. Sekundarni rashladni fluid iz kondenzatora postrojenja parne turbine gravitacijom ulazi u zonu grijanja kroz cijev spuštenu unutar izmjenjivača topline na dno.

Rankineov ciklus je u središtu rada stručnih škola; t,s je dijagram ovog ciklusa i prirode promjene temperatura nosača topline u izmjenjivaču topline isparivača.

Najvažnija tačka u konstrukciji GeoTPP-a je izbor radnog fluida u sekundarnom krugu. Radni fluid odabran za geotermalnu instalaciju mora imati povoljna hemijska, fizička i operativna svojstva u datim uslovima rada, tj. biti stabilan, nezapaljiv, otporan na eksploziju, netoksičan, inertan na građevinske materijale i jeftin. Poželjno je izabrati radni fluid sa nižim koeficijentom dinamičke viskoznosti (manji hidraulički gubici) i sa većim koeficijentom toplotne provodljivosti (poboljšani prenos toplote).

Praktično je nemoguće ispuniti sve ove zahtjeve istovremeno, stoga je uvijek potrebno optimizirati izbor jednog ili drugog radnog fluida.

Niski početni parametri radnih tijela geotermalnih elektrana dovode do traženja radnih tijela niskog ključanja s negativnom zakrivljenošću desne granične krivulje na t, s dijagramu, jer korištenje vode i pare u ovom slučaju dovodi do pogoršanje termodinamičkih parametara i naglo povećanje dimenzija parnoturbinskih postrojenja, što značajno povećava njihovu vrijednost.

Predlaže se korištenje mješavine izobutana + izopentana u superkritičnom stanju kao superkritičnog agensa u sekundarnom krugu binarnih energetskih ciklusa. Upotreba superkritičnih smjesa je pogodna jer kritična svojstva, tj. kritična temperatura tc(x), kritični pritisak pc(x) i kritična gustina qc(x) zavise od sastava smeše x. To će omogućiti odabirom sastava mješavine da se izabere superkritični agens sa najpovoljnijim kritičnim parametrima za odgovarajuću temperaturu termalne vode određenog geotermalnog polja.

Kao sekundarno rashladno sredstvo koristi se ugljovodonični izobutan niskog ključanja, čiji termodinamički parametri odgovaraju potrebnim uslovima. Kritični parametri izobutana: tc = 134,69°C; pk = 3,629 MPa; qk = 225,5 kg/m³. Osim toga, izbor izobutana kao sekundarnog rashladnog sredstva je zbog njegove relativno niske cijene i ekološke prihvatljivosti (za razliku od freona). Izobutan je kao radni fluid našao široku rasprostranjenost u inostranstvu, a takođe se predlaže da se koristi u superkritičnom stanju u binarnim geotermalnim energetskim ciklusima.

Energetske karakteristike instalacije izračunate su za širok raspon temperatura proizvedene vode i različite načine njenog rada. U svim slučajevima pretpostavljeno je da je temperatura kondenzacije izobutana tcon =30°C.

Postavlja se pitanje izbora najmanje temperaturne razlikeêtsl.2. S jedne strane, smanjenje êt dovodi do povećanja površine izmjenjivača topline isparivača, što možda nije ekonomski opravdano. S druge strane, povećanje êt na datoj temperaturi termalne vode ts dovodi do potrebe da se snizi temperatura isparavanja ts (i, posljedično, pritisak), što će negativno utjecati na efikasnost ciklusa. U većini praktičnih slučajeva preporučuje se uzimanje êt = 10÷25ºS.

Dobijeni rezultati pokazuju da postoje optimalni parametri za rad termoelektrane, koji zavise od temperature vode koja ulazi u primarni krug generatora pare izmjenjivača topline. Sa povećanjem temperature isparavanja izobutana tz, snaga N koju stvara turbina povećava se za 1 kg/s potrošnje sekundarnog rashladnog sredstva. Istovremeno, kako se tg povećava, količina isparenog izobutana opada na 1 kg/s potrošnje termalne vode.

Kako temperatura termalne vode raste, raste i optimalna temperatura isparavanja.

Na slici 3 prikazani su grafovi zavisnosti snage N koju stvara turbina od temperature isparavanja ts sekundarnog rashladnog sredstva pri različitim temperaturama termalne vode.

Za vodu visoke temperature (tt = 180ºS) razmatraju se superkritični ciklusi, kada je početni pritisak pare pn= 3,8; 4.0; 4.2; i 5.0MPa. Od njih, najefikasniji u smislu postizanja maksimalne snage je superkritični ciklus, blizak takozvanom "trokutastom" ciklusu sa početnim pritiskom pn = 5,0 MPa. Tokom ovog ciklusa, zbog minimalne temperaturne razlike između toplotnog nosača i radnog fluida, temperaturni potencijal termalne vode se koristi u najvećoj meri. Poređenje ovog ciklusa sa subkritičnim (pn=3,4MPa) pokazuje da se snaga koju proizvodi turbina tokom superkritičnog ciklusa povećava za 11%, gustina protoka supstance koja ulazi u turbinu je 1,7 puta veća nego u ciklusu sa pn =3,4 MPa, što će dovesti do poboljšanja transportnih svojstava rashladnog sredstva i smanjenja veličine opreme (dovodnih cjevovoda i turbine) postrojenja parne turbine. Takođe, u ciklusu sa pH = 5,0 MPa, temperatura otpadne termalne vode t, koja se ubrizgava nazad u rezervoar, iznosi 42ºS, dok je u subkritičnom ciklusu sa pH = 3,4 MPa temperatura tn = 55ºS.

Istovremeno, povećanje početnog tlaka na 5,0 MPa u superkritičnom ciklusu utječe na cijenu opreme, posebno na cijenu turbine. Iako se s povećanjem pritiska smanjuju dimenzije protočnog dijela turbine, istovremeno se povećava broj stupnjeva turbine, potrebna je razvijenija krajnja zaptivka i, što je najvažnije, povećava se debljina stijenki kućišta.

Za stvaranje superkritičnog ciklusa u tehnološkoj šemi GeoTPP-a potrebno je ugraditi pumpu na cjevovod koji povezuje kondenzator sa izmjenjivačem topline.

Međutim, faktori kao što su povećanje snage, smanjenje veličine dovodnih cjevovoda i turbine, te potpunije aktiviranje termičkog potencijala termalne vode, govore u prilog superkritičnom ciklusu.

U budućnosti je potrebno tražiti rashladne tečnosti sa nižom kritičnom temperaturom, što će omogućiti stvaranje superkritičnih ciklusa koristeći termalne vode niže temperature, budući da termalni potencijal velike većine istraženih nalazišta u Rusiji ne prelazi 100÷120ºS. U tom smislu, najperspektivniji je R13B1 (trifluorobromometan) sa sledećim kritičnim parametrima: tc = 66,9ºS; pk = 3,946 MPa; qk= 770kg/m³.

Rezultati evaluacijskih proračuna pokazuju da je korištenje termalne vode temperature tk = 120ºS u primarnom krugu GeoTPP-a i stvaranje superkritičnog ciklusa sa početnim pritiskom pn = 5,0 MPa u sekundarnom krugu na freonu R13B1 također omogućava povećanje snage turbine do 14% u odnosu na subkritični ciklus sa početnim pritiskom pn = 3,5 MPa.

Za uspješan rad GeoTPP-a potrebno je riješiti probleme vezane za pojavu korozije i naslaga soli, koji se po pravilu pogoršavaju povećanjem mineralizacije termalne vode. Najintenzivnije naslage soli nastaju zbog otplinjavanja termalne vode i zbog toga narušavanja ravnoteže ugljičnog dioksida.

U predloženoj tehnološkoj shemi primarno rashladno sredstvo cirkulira u zatvorenom krugu: rezervoar - proizvodni bunar - površinski cjevovod - pumpa - injekciona bušotina - rezervoar, gdje su uslovi za otplinjavanje vode svedeni na minimum. Istovremeno, potrebno je pridržavati se takvih termobaričnih uvjeta u površinskom dijelu primarnog kruga, koji sprečavaju otplinjavanje i taloženje karbonatnih naslaga (u zavisnosti od temperature i saliniteta, pritisak se mora održavati na 1,5 MPa i više).

Smanjenje temperature termalne vode dovodi i do taloženja nekarbonatnih soli, što su potvrdile studije provedene na geotermalnoj lokaciji Kayasulinsky. Dio precipitiranih soli deponovaće se na unutrašnjoj površini injekcione bušotine, a glavnina će biti odneta u zonu dna. Taloženje soli na dnu injekcione bušotine će doprinijeti smanjenju injektivnosti i postepenom smanjenju kružnog protoka, sve do potpunog zaustavljanja GCS-a.

Da bi se spriječila korozija i stvaranje kamenca u GCS krugu, može se koristiti efikasan HEDPK (hidroksietiliden difosfonska kiselina) reagens, koji ima dugotrajni antikorozivni i antikamični efekat površinske pasivacije. Restauracija pasivizirajućeg sloja OEDFK se vrši periodičnim pulsnim ubrizgavanjem rastvora reagensa u termalnu vodu na ušću proizvodne bušotine.

Za otapanje slanog mulja koji će se akumulirati u zoni dna, a samim tim i za vraćanje injektivnosti injekcione bušotine, veoma efikasan reagens je NMA (koncentrat kiselina niske molekularne težine), koji se takođe može periodično unositi u cirkulišuću termalnu vodu. u području prije pumpe za ubrizgavanje.

Stoga se iz navedenog može sugerirati da je jedan od obećavajućih pravaca razvoja toplinske energije unutrašnjosti zemlje njena konverzija u električnu energiju izgradnjom dvokružne GeoTPP na radnim sredstvima niskog ključanja. Efikasnost takve konverzije zavisi od mnogih faktora, posebno od izbora radnog fluida i parametara termodinamičkog ciklusa sekundarnog kola GeoTPP-a.

Rezultati računske analize ciklusa koji koriste različite nosače toplote u sekundarnom krugu pokazuju da su najoptimalniji superkritični ciklusi, koji omogućavaju povećanje snage turbine i efikasnosti ciklusa, poboljšanje transportnih svojstava rashladne tečnosti i potpunije podešavanje temperature rashladnog sredstva. početna termalna voda koja cirkuliše u primarnom krugu GeoTPP.

Takođe je utvrđeno da je za visokotemperaturnu termalnu vodu (180ºS i više) najperspektivnije stvaranje superkritičnih ciklusa u sekundarnom krugu GeoTPP-a korišćenjem izobutana, dok je za vode sa nižom temperaturom (100÷120ºS i više). ), pri kreiranju istih ciklusa, najprikladniji nosač topline je freon R13B1.

U zavisnosti od temperature ekstrahovane termalne vode, postoji optimalna temperatura za isparavanje sekundarnog nosača toplote, koja odgovara maksimalnoj snazi ​​koju proizvodi turbina.

U budućnosti je potrebno proučavati superkritične smjese, čija je upotreba kao radnog sredstva za geotermalne energetske cikluse najpogodnija, jer se odabirom sastava smjese mogu lako promijeniti njihova kritična svojstva ovisno o vanjskim uvjetima.

Još jedno područje upotrebe geotermalne energije je geotermalna toplinska energija, koja se dugo koristi na Kamčatki i Sjevernom Kavkazu za grijanje staklenika, grijanje i opskrbu toplom vodom u stambeno-komunalnom sektoru. Analiza svjetskog i domaćeg iskustva ukazuje na izglede geotermalnog snabdijevanja toplinom. Trenutno u svijetu rade geotermalni sistemi za opskrbu toplinom ukupne snage 17175 MW, a samo u SAD-u radi više od 200 hiljada geotermalnih instalacija. Prema planovima Evropske unije, kapacitet geotermalnih sistema grijanja, uključujući toplotne pumpe, trebao bi se povećati sa 1300 MW u 1995. na 5000 MW u 2010. godini.

U SSSR-u su geotermalne vode korištene u Krasnodarskom i Stavropoljskom teritoriju, Kabardino-Balkariji, Sjevernoj Osetiji, Čečeno-Ingušetiji, Dagestanu, Kamčatskoj oblasti, Krimu, Gruziji, Azerbejdžanu i Kazahstanu. Godine 1988. proizvedeno je 60,8 miliona m³ geotermalne vode, sada se u Rusiji proizvodi do 30 miliona. m³ godišnje, što je ekvivalentno 150÷170 hiljada tona referentnog goriva. Istovremeno, tehnički potencijal geotermalne energije, prema podacima Ministarstva energetike Ruske Federacije, iznosi 2950 miliona tona referentnog goriva.

U proteklih 10 godina u našoj zemlji je urušen sistem istraživanja, razvoja i eksploatacije geotermalnih resursa. U SSSR-u su istraživački rad na ovom problemu obavljali instituti Akademije nauka, ministarstva geologije i gasne industrije. Istraživanje, procjenu i odobravanje rezervi ležišta vršili su zavodi i područni odjeli Ministarstva geologije. Bušenje produktivnih bunara, razvoj polja, razvoj tehnologija za reinjektiranje, tretman geotermalnih voda, rad geotermalnih sistema za snabdevanje toplotom vršili su pododseci Ministarstva gasne industrije. Uključivao je pet regionalnih operativnih odjela, naučno-proizvodno udruženje Soyuzgeotherm (Mahačkala), koje je razvilo shemu za buduće korištenje geotermalnih voda SSSR-a. Projektovanje sistema i opreme za geotermalno snabdevanje toplotom izvršio je Centralni istraživačko-projektni i eksperimentalni institut za inženjersku opremu.

Trenutno je obustavljen sveobuhvatan istraživački rad u oblasti geotermije: od geoloških i hidrogeoloških studija do problema prečišćavanja geotermalnih voda. Ne vrši se istražna bušenja, ne vrši se razrada ranije istraženih ležišta, ne modernizuje se oprema postojećih geotermalnih sistema za snabdevanje toplotom. Uloga državne uprave u razvoju geotermije je zanemarljiva. Geotermalni stručnjaci su raštrkani, njihovo iskustvo nije traženo. Na primjeru Krasnodarskog kraja biće izvršena analiza postojećeg stanja i perspektiva razvoja u novim ekonomskim uslovima Rusije.

Za ovu regiju, od svih obnovljivih izvora energije, najperspektivnije je korištenje geotermalnih voda. Na slici 4 prikazani su prioriteti za korišćenje obnovljive energije za snabdevanje toplotom objekata na teritoriji Krasnodarske teritorije.

Na Krasnodarskom teritoriju godišnje se proizvede do 10 miliona m³/godišnje geotermalne vode temperature 70÷100º C, što zamjenjuje 40÷50 hiljada tona organskog goriva (u smislu konvencionalnog goriva). U eksploataciji je 10 polja sa 37 bušotina, u razvoju je 6 polja sa 23 bušotine. Ukupan broj geotermalnih bušotina77. 32 hektara se grije geotermalnim vodama. plastenici, 11 hiljada stanova u osam naselja, 2 hiljade ljudi je snabdeveno toplom vodom. Istražene operativne rezerve geotermalnih voda regiona procjenjuju se na 77,7 hiljada kubnih metara. m³ / dan, ili tokom rada tokom grejne sezone - 11,7 miliona. m³ po sezoni, predviđene rezerve, odnosno 165 hiljada. m³/dan i 24,7 mln. m³ po sezoni.

Jedno od najrazvijenijih geotermalnih polja Mostovskoye, 240 km od Krasnodara u podnožju Kavkaza, gde je izbušeno 14 bušotina sa dubinom od 1650÷1850m sa protokom od 1500÷3300 m³/dan, temperaturom na ušću od 67 ÷78º C, ukupni salinitet 0,9÷1, 9g/l. Po hemijskom sastavu geotermalna voda gotovo zadovoljava standarde za vodu za piće. Glavni potrošač geotermalne vode sa ovog polja je staklenički kompleks sa plasteničkom površinom do 30 hektara, koji je ranije koristio 8 bunara. Trenutno se ovdje grije 40% površine staklenika.

Za toplotno napajanje stambenih i upravnih zgrada sela. Most 80-ih godina izgrađena je geotermalna centralna grejna tačka (CHP) sa procenjenom toplotnom snagom od 5 MW, čiji je dijagram prikazan na sl. 5. Geotermalna voda u Centru za centralno grijanje dolazi iz dva bunara sa protokom od 45÷70 m³/h svaki i temperaturom od 70÷74ºS u dva rezervoara za skladištenje kapaciteta 300m³. Za iskorištavanje topline otpadne geotermalne vode ugrađene su dvije parno-kompresorske toplotne pumpe procijenjene toplotne snage od 500 kW. Geotermalna voda koja se koristi u sistemima grejanja sa temperaturom od 30÷35ºS pre jedinice toplotne pumpe (HPU) deli se u dva toka, od kojih se jedan hladi na 10ºS i odvodi u rezervoar, a drugi se zagreva do 50ºS i vratio u rezervoare za skladištenje. Jedinice toplotne pumpe proizvela je moskovska fabrika „Kompresor“ na bazi rashladnih mašina A-220-2-0.

Regulacija toplinske snage geotermalnog grijanja u odsustvu vršnog ponovnog zagrijavanja vrši se na dva načina: propuštanjem rashladnog sredstva i ciklički. Kod ove druge metode, sistemi se periodično pune geotermalnim rashladnim sredstvom uz istovremeno dreniranje ohlađenog. Sa dnevnim periodom grijanja Z, vrijeme grijanja Zn određuje se formulom

Zn = 48j/(1 + j), gdje je koeficijent toplinskog izlaza; projektna temperatura zraka u prostoriji, °C; i stvarna i izračunata vanjska temperatura zraka, °S.

Kapacitet rezervoara za skladištenje geotermalnih sistema određuje se iz uslova obezbeđivanja normalizovane amplitude kolebanja temperature vazduha u grejanim stambenim prostorijama (±3°C) prema formuli.

gdje je kF toplotna snaga sistema grijanja na 1°C temperaturne razlike, W/°C; Z \u003d Zn + Zpp period rada geotermalnog grijanja; Zp trajanje pauze, h; Qp i Qp je izračunata i sezonska prosječna toplinska snaga sistema grijanja zgrade, W; c volumetrijski toplotni kapacitet geotermalne vode, J/(m³ ºS); n broj pokretanja geotermalnog grijanja po danu; k1 koeficijent toplotnih gubitaka u geotermalnom sistemu za snabdevanje toplotom; A1 amplituda temperaturnih fluktuacija u grijanoj zgradi, ºS; Rnom ukupni pokazatelj apsorpcije toplote grijanih prostorija; Vc i Vts kapacitet sistema grijanja i toplinskih mreža, m³.

Tokom rada toplotnih pumpi, odnos protoka geotermalne vode kroz isparivač Gi i kondenzator Gk određuje se formulom:

Gdje je tk, to, t temperatura geotermalne vode nakon kondenzatora, sistema grijanja zgrade i HPI isparivača, ºS.

Treba napomenuti nisku pouzdanost korišćenih dizajna toplotnih pumpi, budući da su se njihovi radni uslovi značajno razlikovali od uslova rada rashladnih mašina. Odnos potisnog i usisnog pritiska kompresora pri radu u režimu toplotne pumpe je 1,5÷2 puta veći od istog odnosa u rashladnim mašinama. Kvarovi klipnjače i klipne grupe, uljnih postrojenja i automatike doveli su do preranog kvara ovih mašina.

Kao rezultat nedostatka kontrole hidrološkog režima, rada geotermalnog polja Mostovskoye nakon 10 godina, pritisak na ušću bušotine je smanjen za 2 puta. Da bi se povratio rezervoarski pritisak polja 1985. izbušene su tri injekcione bušotine, izgrađena crpna stanica, ali njihov rad nije dao pozitivan rezultat zbog niske injektivnosti ležišta.

Za najperspektivnije korišćenje geotermalnih resursa u gradu Ust-Labinsku sa populacijom od 50 hiljada ljudi, koji se nalazi 60 km od Krasnodara, razvijen je sistem geotermalnog snabdevanja toplotom sa procenjenom toplotnom snagom od 65 MW. Od tri vodopumpna horizonta odabrane su eocensko-paleocenske naslage sa dubinom od 2200÷2600m, temperaturom formacije 97÷100ºS, salinitetom 17÷24g/l.

Kao rezultat analize postojećih i perspektivnih toplotnih opterećenja u skladu sa šemom razvoja toplotne energije grada, utvrđena je optimalna, proračunska, toplotna snaga geotermalnog sistema za snabdevanje toplotom. Tehničko-ekonomsko poređenje četiri opcije (tri bez vršnih kotlova sa različitim brojem bunara i jedna sa dogrevanjem u kotlu) pokazalo je da shema sa vršnim kotlom (slika 6) ima minimalni period povrata.

Geotermalnim sistemom toplotne energije predviđena je izgradnja zapadnog i centralnog zahvata termalne vode sa sedam injekcionih bunara. Režim rada dovoda termalne vode sa ponovnim ubrizgavanjem ohlađene rashladne tečnosti. Dvokružni sistem za snabdevanje toplotom sa vršnim dogrevanjem u kotlarnici i zavisnom vezom postojećih sistema grejanja zgrade. Kapitalna ulaganja u izgradnju ovog geotermalnog sistema iznosila su 5,14 miliona eura. rub. (u cijenama iz 1984. godine), rok povrata 4,5 godine, procijenjena ušteda supstituisanog goriva 18,4 hiljade tona referentnog goriva godišnje.

Trošak električne energije proizvedene u geotermalnim elektranama.

Troškovi istraživanja i razvoja (bušenja) geotermalnih polja iznose do 50% ukupne cijene GeoTPP-a, te je stoga cijena električne energije proizvedene u GeoPP-u prilično značajna. Dakle, cijena cjelokupne pilot-industrijske (OP) Verkhne-Mutnovskaya GeoPP [kapacitet 12 (3 × 4) MW] iznosila je oko 300 miliona rubalja. Međutim, nepostojanje troškova transporta goriva, obnovljivost geotermalne energije i ekološka prihvatljivost proizvodnje električne i toplinske energije omogućavaju geotermalnoj energiji da se uspješno natječe na energetskom tržištu i, u nekim slučajevima, proizvodi jeftiniju električnu i toplinsku energiju od tradicionalnih IES i CHP . Za udaljena područja (Kamčatka, Kurilska ostrva), GeoPP imaju bezuslovnu prednost u odnosu na termoelektrane i dizel stanice koje rade na uvozno gorivo.

Ako uzmemo u obzir Kamčatku kao primjer, gdje se više od 80% električne energije proizvodi u CHPP-1 i CHPP-2, radeći na uvoznom lož-ulju, tada je korištenje geotermalne energije isplativije. Čak i danas, kada je proces izgradnje i razvoja novih GeoPP na geotermalnom polju Mutnovsky još u toku, cijena električne energije na Verkhne-Mutnovskaya GeoPP je više od dva puta niža nego u CHPP u Petropavlovsk Kamchatsky. Trošak 1 kWh(e) na staroj GeoPP Pauzhetskaya je 2¸3 puta niži nego u CHPP-1 i CHPP-2.

Cijena 1 kWh električne energije na Kamčatki u julu 1988. bila je između 10 i 25 centi, a prosječna tarifa za električnu energiju bila je 14 centi. U junu 2001 u istom regionu, tarifa za električnu energiju za 1 kWh kretala se od 7 do 15 centi. Početkom 2002 prosječna tarifa u OAO Kamchatskenergo bila je 3,6 rubalja. (12 centi). Jasno je da se privreda Kamčatke ne može uspješno razvijati bez smanjenja troškova utrošene električne energije, a to se može postići samo korištenjem geotermalnih resursa.

Sada, prilikom restrukturiranja energetskog sektora, veoma je važno polaziti od realnih cijena goriva i opreme, kao i cijena energije za različite potrošače. U suprotnom možete doći do pogrešnih zaključaka i prognoza. Tako je u strategiji razvoja privrede regiona Kamčatka, razvijenoj 2001. godine u Dalsetproektu, bez dovoljno opravdanja, cena 1000 m³ gasa određena na 50 dolara, iako je jasno da stvarna cena gasa neće biti biti manji od 100$, a trajanje razvoja gasnih polja će biti 5 ÷10 godina. Istovremeno, prema predloženoj strategiji, rezerve gasa se računaju za životni vek ne duži od 12 godina. Stoga bi izgledi za razvoj energetskog sektora u regionu Kamčatke trebali biti povezani prvenstveno s izgradnjom niza geotermalnih elektrana na polju Mutnovsky [do 300 MW (e)], ponovnom opremom Paužetske GeoPP, čiji kapacitet bi trebao biti povećan na 20 MW, te izgradnja novih GeoPP. Potonji će osigurati energetsku nezavisnost Kamčatke dugi niz godina (najmanje 100 godina) i smanjiti cijenu prodane električne energije.

Prema procjeni Svjetskog energetskog savjeta, od svih obnovljivih izvora energije, GeoPP ima najnižu cijenu po 1 kWh (vidi tabelu).

Iz iskustva rada velikih GeoPP-ova na Filipinima, Novom Zelandu, Meksiku i SAD-u proizilazi da cijena 1 kWh električne energije često ne prelazi 1 cent, pri čemu treba imati na umu da je faktor iskorištenja energije na GeoPP-ovima dostiže 0,95.

Geotermalno snabdevanje toplotom je najkorisnije direktnom upotrebom geotermalne tople vode, kao i uvođenjem toplotnih pumpi, koje mogu efikasno da koriste toplotu zemlje sa temperaturom od 10÷30ºS, tj. geotermalna toplota niskog stepena. U sadašnjim ekonomskim uslovima Rusije razvoj geotermalne toplotne energije je izuzetno težak. Osnovna sredstva se moraju ulagati u bušenje bunara. Na Krasnodarskom teritoriju, sa troškovima bušenja 1 m bunara 8 hiljada rubalja, njegova dubina je 1800 m, troškovi iznose 14,4 miliona rubalja. Sa procijenjenim protokom bunara od 70 m³/h, aktiviranom temperaturnom razlikom od 30ºC, 24-satni rad 150 dana. godišnje, stopa iskorišćenja procenjenog protoka tokom grejne sezone je 0,5, količina isporučene toplote je 4385 MWh, odnosno u vrednosti od 1,3 miliona rubalja. po tarifi od 300 rubalja/(MWh). Ovom brzinom, bušenje bunara će se isplatiti za 11 godina. Istovremeno, u budućnosti je nesumnjiva potreba za razvojem ove oblasti u energetskom sektoru.

Nalazi.

1. Gotovo širom Rusije postoje jedinstvene rezerve geotermalne toplote sa temperaturama rashladne tečnosti (voda, dvofazni protok i para) od 30 do 200ºC.

2. Poslednjih godina, na osnovu velikih fundamentalnih istraživanja, u Rusiji su stvorene geotermalne tehnologije koje mogu brzo da obezbede efikasno korišćenje zemaljske toplote u GeoPP i GeoTS za proizvodnju električne i toplotne energije.

3. Geotermalna energija treba da zauzme važno mjesto u ukupnom bilansu korištenja energije. Konkretno, za restrukturiranje i ponovno opremanje elektroprivrede regiona Kamčatke i Kurilskih ostrva i delimično Primorja, Sibira i Severnog Kavkaza, treba koristiti sopstvene geotermalne resurse.

4. Široko uvođenje novih šema opskrbe toplinom sa toplotnim pumpama koje koriste niskokvalitetne izvore toplote smanjiće potrošnju fosilnih goriva za 20÷25%.

5. Za privlačenje investicija i kredita u energetski sektor potrebno je realizovati efikasne projekte i garantovati blagovremenu otplatu pozajmljenih sredstava, što je moguće samo uz punu i blagovremenu naplatu isporučene električne i toplotne energije potrošačima.

Bibliografija.

1. Pretvaranje geotermalne energije u električnu energiju korištenjem superkritičnog ciklusa u sekundarnom krugu. Abdulagatov I.M., Alkhasov A.B. „Termoenergetika.-1988. br. 4-str. 53-56".

2. Salamov A.A. "Geotermalne elektrane u energetskom sektoru svijeta" Termoenergetika 2000 br. 1-str. 79-80"

3. Toplina Zemlje: Iz izvještaja "Perspektive razvoja geotermalnih tehnologija" Ekologija i život-2001-br.6-str 49-52.

4. Tarnizhevsky B.V. "Stanje i izgledi za korišćenje obnovljivih izvora energije u Rusiji" Industrijska energija-2002-br.1-str. 52-56.

5. Kuznjecov V.A. "Mutnovskaya geotermalna elektrana" Elektrane-2002-№1-str. 31-35.

6. Butuzov V.A. "Geotermalni sistemi za snabdevanje toplotom u Krasnodarskoj teritoriji" Energy Manager-2002-br.1-str.14-16.

7. Butuzov V.A. "Analiza geotermalnih sistema za snabdevanje toplotom u Rusiji" Industrijska energija-2002-br.6-str.53-57.

8. Dobrohotov V.I. "Korišćenje geotermalnih resursa u energetskom sektoru Rusije" Termoenergetika-2003-№1-p.2-11.

9. Alkhasov A.B. „Poboljšanje efikasnosti korišćenja geotermalne toplote“ Termoenergetika-2003-br.3-str.52-54.