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 posljedica je zaštite okoliša, značajne ekonomske učinkovitosti i visoke stope iskorištenja instaliranih kapaciteta.

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

U suvremenoj geotermalnoj energiji najčešći su GeoPP-ovi s toplinskom shemom turbinskog postrojenja, uključujući dodatno proširenje geotermalne pare, ukupne snage 5079 MW. GeoPP blokovi ukupne snage 2863 MW rade na pregrijanoj geotermalnoj pari. Ukupni kapacitet elektrana GeoPP s dva stupnja parne ekspanzije je 2544 MW.

Geotermalne binarne elektrane s organskim Rankineovim ciklusom postaju sve raširenije, a danas njihov ukupni kapacitet prelazi 1800 MW. Prosječni jedinični kapacitet binarnih agregata je 6,3 MW, agregata s jednim separacijskim tlakom - 30,4 MW, s dva tlaka separacije - 37,4 MW, a agregata koji rade na pregrijanu paru - 45,4 MW.

Glavni porast instalirane snage suvremenih geotermalnih elektrana u svijetu posljednjih godina najvećim je dijelom posljedica izgradnje novih GeoPP-a s agregatima binarnog ciklusa.

Tehnološke sheme suvremenih GeoPP-a mogu se klasificirati prema faznom stanju geotermalne rashladne tekućine, vrsti termodinamičkog ciklusa i korištenim turbinama (slika 2). Geotermalne elektrane rade na geotermalnoj rashladnoj tekućini u obliku pregrijane pare, mješavine pare i vode i tople vode. Izravni ciklus GeoPP-a karakterizira korištenje geotermalne rashladne tekućine kao radnog medija u cjelokupnom tehnološkom putu.

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

Kondenzacijske turbine jednokružno GeoPP rade na geotermalnoj pregrijanoj pari, kao i na zasićenoj pari odvojenoj od mješavine pare i vode. Protutlačne turbine koriste se u geotermalnim elektranama s jednom petljom, koje osim što proizvode električnu energiju, daju toplinu u sustave opskrbe toplinom.

Trenutno u Rusiji pogonske jedinice s protutlačnim turbinama rade na otocima Kunashir i Iturup (uključeni u lanac Kurila). Turbinska tvornica Kaluga razvila je pogonske jedinice Omega-500, Tuman-2.0 i Tuman-2.5.

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

Nerijetko se koriste tehnološke sheme jednostrukih GeoPP-ova s ​​jednim, dva i tri separcijska tlaka, tzv. SingleFlash, Double-Flash i Triple-Flash shema. Dakle, GeoPP s dva i tri tlaka odvajanja uključuju korištenje dodatne sekundarne pare dobivene u ekspanderu zbog ključanja separacije. To omogućuje povećanje korištenja topline geotermalne tekućine u usporedbi s GeoPP-om s jednim separacijskim tlakom.

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

U tablici. 1 predstavljeni su glavni proizvođači suvremenih parnih turbinskih postrojenja i opreme za geotermalne elektrane. Konstrukcija geotermalnih turbina ima niz značajki koje su posljedica korištenja geotermalne zasićene pare niske kvalitete kao radnog medija, koju karakterizira korozivnost i sklonost stvaranju naslaga.

Moderne napredne tehnologije za povećanje učinkovitosti geotermalnih turbina uključuju:

• unutarkanalno odvajanje vlage u protočnom putu turbine, uključujući periferno odvajanje vlage, uklanjanje vlage kroz proreze u šupljim lopaticama mlaznice i stupanj separatora;
• sustavi za periodično ispiranje puta protoka i krajnjih brtvi na radnoj turbini;
• primjena tehnologije za kontrolu fizikalnih i kemijskih svojstava geotermalne rashladne tekućine s aditivima tenzida;
• smanjenje gubitaka u turbinskim mrežama optimizacijom geometrije mlaznica i lopatica rotora, uključujući korištenje visoko učinkovitih sabljastih lopatica.

Dakle, u dizajnu geotermalne parne turbine JSC "KTZ" kapaciteta 25 MW za Mutnovskaya GeoPP, korišteni su posebni uređaji za odvajanje vlage za uklanjanje do 80% tekuće faze u obliku velikih kapi i tekućih filmova s ​​puta protoka. Počevši od četvrtog stupnja turbine, u protočnom putu korišten je razvijeni sustav perifernog odvajanja vlage. U sedmom i osmom stupnju oba turbinska strujanja koristi se unutarkanalno odvajanje vlage u nizovima mlaznica. Prilično učinkovita metoda uklanjanja vlage je korištenje posebnog stupnja-separatora turbine, koji omogućuje povećanje učinkovitosti turbine za gotovo 2%.

Salinitet pare koja ulazi u strujni put GeoPP turbina ovisi o salinitetu početne geotermalne tekućine i učinkovitosti odvajanja faza u uređajima za separaciju. Učinkovitost uređaja za separaciju u velikoj mjeri određuje stupanj pomaka turbinskog strujnog puta s naslagama soli, a također utječe na intenzitet erozije lopatica turbine udarnim udarcem i korozijskog pucanja metala elemenata protočnog puta turbine.

U tehnološkim shemama suvremenih geotermalnih elektrana koriste se vertikalni i horizontalni separatori. Vertikalni separatori se uglavnom koriste u GeoPP-ovima izgrađenim uz sudjelovanje novozelandskih stručnjaka na Novom Zelandu, Filipinima i drugim zemljama. Horizontalni separatori se koriste u geotermalnim elektranama u Rusiji, SAD-u, Japanu i Islandu. Štoviše, do 70% GeoPP-a u svijetu radi s vertikalnim separatorima. Vertikalni separatori u prosjeku mogu osigurati suhoću pare na izlazu do 99,9%. Istodobno, njihova učinkovitost značajno ovisi o parametrima režima: protoku i tlaku vlažne pare, sadržaju vlage u mješavini vodene pare (SWS), razini tekućine u separatoru itd.

U Rusiji su na postrojenjima GeoPP razvijeni i rade horizontalni separatori, koji se razlikuju po visokoj učinkovitosti i karakteristikama male veličine. Stupanj suhoće pare na izlazu iz separatora doseže 99,99%. Ti se razvoji temeljili na istraživanju i tehnologiji poduzeća koja proizvode opremu za nuklearne elektrane, brodogradnju i druge industrije. Takvi separatori instalirani su i uspješno rade u modularnim agregatima VerkhneMutnovskaya GeoPP i u prvoj fazi Mutnovskaya GeoPP (slika 3.).

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

• opskrba energijom (također autonomna) regija s niskotemperaturnim geotermalnim resursima;
• povećanje kapaciteta rada GeoPP-a koji rade na visokotemperaturnoj geotermalnoj rashladnoj tekućini bez bušenja dodatnih bušotina;
• povećanje učinkovitosti korištenja geotermalnih izvora korištenjem binarnih instalacija u tehnološkim shemama novoprojektovanih kombiniranih geotermalnih elektrana.

Termofizička, termodinamička i druga svojstva organskih tvari niskog vrenja imaju značajan utjecaj na vrstu i učinkovitost toplinskog ciklusa, tehnološke parametre, dizajn i karakteristike opreme, načine rada, pouzdanost i ekološku prihvatljivost binarnih postrojenja.

U praksi se kao radna tekućina binarnih biljaka koristi oko 15 različitih organskih tvari i smjesa niskog vrenja. Zapravo, geotermalne binarne elektrane trenutno uglavnom rade na ugljikovodike - oko 82,7% ukupne instalirane snage binarnih elektrana u svijetu, fluorougljike - 6,7%, klorofluorougljike - 2,0%, mješavinu vode i amonijaka - 0,5%, tamo nema podataka o radnom fluidu za 8,2%.

Geotermalne elektrane s kombiniranim binarnim ciklusom odlikuju se činjenicom da geotermalni fluid primarnog kruga nije samo izvor topline za sekundarni krug, već se također izravno koristi za pretvaranje topline u mehanički rad u parnoj turbini.

Parna faza geotermalne dvofazne rashladne tekućine koristi se izravno za proizvodnju električne energije ekspanzijom u parnoj turbini s protutlakom, a toplina kondenzacije geotermalne pare (kao i separatora) šalje se u drugi niskotemperaturni krug, u kojem se organski radni fluid koristi za proizvodnju električne energije. Korištenje takve kombinirane GeoPP sheme posebno je preporučljivo u slučajevima kada početna geotermalna tekućina sadrži veliku količinu plinova koji se ne mogu kondenzirati, budući da troškovi energije za njihovo uklanjanje iz kondenzatora mogu biti značajni.

Rezultati termodinamičkih proračuna pokazuju da, pod svim jednakim početnim uvjetima, korištenje binarne jedinice u geotermalnim elektranama s kombiniranim 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 tablici. 2.

Na sl. Na slici 4. prikazani su podaci o cijeni instalirane snage od 1 kW tijekom izgradnje različitih GeoPP-a s turbinskim postrojenjima koja rade na geotermalnu paru i organski radni fluid niskog ključanja, što ukazuje na ovisnost cijene GeoPP-a o korištenom ciklusu i temperatura geotermalnog geofluida.

Najperspektivniji ruski geotermalni energetski projekti su proširenje Mutnovskaya GeoPP (50 MW) i Verkhne-Mutnovskaya GeoPP (12 MW) kombiniranih (s binarnim ciklusom) elektrana kapaciteta 10, odnosno 6,5 MW, zbog povrat topline njihovog nositelja otpadne topline bez bušenja dodatnih bušotina, kao i izgradnja druge faze Mutnovskaya GeoPP kapaciteta 50 MW.

nalazima

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

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

Prema različitim procjenama, temperatura u središtu Zemlje iznosi najmanje 6.650 0C. Brzina hlađenja Zemlje približno je jednaka 300-350 0C na milijardu godina. Zemlja sadrži 42 x 1012 W topline, od čega je 2% sadržano u kori, a 98% u plaštu i jezgri. Suvremena tehnologija ne dopušta dostizanje preduboko topline, ali 840.000.000.000 W (2%) raspoložive geotermalne energije može dugo vremena osigurati potrebe čovječanstva. 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, to je temperatura viša, ali na nekim mjestima geotermalna temperatura raste brže. Takva se mjesta obično nalaze u područjima visoke seizmičke aktivnosti, gdje se tektonske ploče sudaraju ili lome. Zato se najperspektivniji geotermalni resursi nalaze u zonama vulkanske aktivnosti. Što je veći geotermalni gradijent, to je jeftinije izvlačenje topline, smanjenjem troškova bušenja i crpljenja. U najpovoljnijim slučajevima gradijent može biti toliko visok da se površinska voda zagrijava do željene temperature. Gejziri i topli izvori su primjeri takvih slučajeva.

Ispod zemljine kore nalazi se sloj vruće i rastopljene stijene zvan magma. Tu nastaje toplina, prvenstveno zbog raspadanja prirodnih radioaktivnih elemenata kao što su uran i kalij. 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 s aktivnim i mladim vulkanima. Takve "vruće točke" nalaze se na granicama tektonskih ploča ili gdje je kora toliko tanka da toplina iz magme može proći kroz njih. Mnoga žarišta nalaze se u pacifičkom rubu, koji se zbog velikog broja vulkana naziva i "vatrenim prstenom".

Geotermalne elektrane – načini korištenja geotermalne energije

Postoje dvije glavne namjene geotermalne energije: izravna proizvodnja topline i električne energije. Izravna uporaba topline najjednostavnija je i stoga najčešća metoda. Praksa izravne upotrebe topline raširena je u visokim geografskim širinama na granicama tektonskih ploča, na primjer na Islandu i Japanu. Dovod vode u takvim slučajevima se montira izravno u duboke bunare. Dobivena topla voda koristi se za grijanje cesta, sušenje odjeće, grijanje staklenika i stambenih zgrada. Način proizvodnje električne energije iz geotermalne energije vrlo je sličan metodi izravne uporabe. 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.Dakle, u Kaliforniji se 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 doma. Tisuće domova koriste geotermalne toplinske pumpe za pružanje čiste i pristupačne topline.

Geotermalne elektrane - izvori geotermalne energije.

suha zagrijana stijena– Kako bi se iskoristila energija u geotermalnim elektranama sadržana u suhoj stijeni, u stijenu se pumpa voda pod visokim tlakom. Tako se pukotine koje postoje u stijeni šire, a stvara se podzemni rezervoar pare ili tople vode.

Magma Otopljena masa koja nastaje ispod Zemljine kore. Temperatura magme doseže 1200 0S. Iako se male količine magme nalaze na pristupačnim dubinama, praktične metode za generiranje energije iz magme su u razvoju.

Vruća 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 izvora: izravna korištenjem suhe pare, neizravna korištenjem vodene pare i mješovita proizvodna shema (binarni ciklus). Vrsta pretvorbe 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 bušotine prolazi izravno kroz turbinu / generator. Daleko su najčešće elektrane s neizravnim načinom proizvodnje električne energije. Koriste toplu podzemnu vodu (do 182°C) koja se pod visokim tlakom pumpa u agregate na površini. Mješovite geotermalne elektrane razlikuju se od prethodne dvije vrste geotermalnih elektrana po tome što para i voda nikada ne dolaze u izravan kontakt s turbinom/generatorom.

Geotermalne elektrane koje rade na suhu paru

Parne elektrane rade prvenstveno na hidrotermalnoj pari. Para ide izravno u turbinu koja hrani generator koji proizvodi električnu energiju. Korištenje pare eliminira potrebu za izgaranjem fosilnih goriva (također 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 koristi se 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 tekućina ostane u spremniku, može se ispariti u sljedećem isparivaču za još više snage.

Geotermalne elektrane s 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 tekućina s nižom točkom vrelišta od vode prolaze kroz izmjenjivač topline. Toplina iz geotermalne vode isparava drugu tekućinu, čije pare pokreću turbine. Budući da se radi o zatvorenom sustavu, praktički nema emisija u atmosferu. Umjerene vode najzastupljeniji su geotermalni resurs, pa će većina geotermalnih elektrana budućnosti raditi na tom principu.

Budućnost geotermalne električne energije.

Spremnici pare i tople vode samo su mali dio geotermalnih resursa. Zemljina magma i suha stijena osigurat će jeftinu, čistu, praktički neiscrpnu energiju kada se razviju odgovarajuće tehnologije za njihovo korištenje. Do tada će najčešći proizvođači geotermalne električne energije biti elektrane binarnog ciklusa.

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

3.4 PRORAČUN GEOTERMALNE ELEKTRANE

Izračunat ćemo toplinsku shemu geotermalne elektrane binarnog tipa, prema.

Naša geotermalna elektrana sastoji se od dvije turbine:

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

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

Voda iz geotermalnih bušotina s tlakom pgw i temperaturom tgw ulazi u ekspander. Ekspander stvara suhu zasićenu paru pod tlakom od pp. Ova para se šalje u parnu turbinu. Preostala voda iz ekspandera odlazi u isparivač, gdje se hladi i završava natrag 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 unutarnja učinkovitost turbina. Elektromehanička učinkovitost turbogeneratora = 0,95.

Početni podaci dati su u tablici 3.1.

Tab. 3.1. Početni podaci za GeoPP izračun

Shematski dijagram GeoPP-a binarnog tipa (sl. 3.2).

Riža. 3.2. Shematski dijagram GeoES-a.

Prema dijagramu na sl. 3.2 i početne podatke vršimo izračune.

Proračun sheme parne turbine koja radi na suhoj zasićenoj pari

Temperatura pare na ulazu u kondenzator turbine:

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

Tlak pare u kondenzatoru turbine određuje se iz tablica svojstava vode i pare:

Dostupni toplinski 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 unutarnja učinkovitost parne turbine; - elektromehanička učinkovitost turbogeneratora.

Proračun ekspandera geotermalne vode

Jednadžba toplinske ravnoteže ekspandera

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

Jednadžba ravnoteže materijala ekspandera

Zajedničkim rješavanjem ove dvije jednadžbe potrebno je odrediti i.

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

Određivanje parametara na karakterističnim točkama toplinskog kruga turbine koja radi u freonu

Temperatura pare freona na ulazu u turbinu:

Temperatura pare freona na izlazu iz turbine:

Entalpija freonske pare na ulazu u turbinu određena je iz p-h dijagrama za freon na liniji zasićenja na:

240 kJ/kg.

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

220 kJ/kg.

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

215 kJ/kg.

Proračun isparivača

Temperatura geotermalne vode na izlazu iz isparivača:

Jednadžba toplinske ravnoteže isparivača:

gdje je toplinski kapacitet vode. Prihvati = 4,2 kJ / kg.

Iz ove jednadžbe potrebno je odrediti.

Proračun snage turbine koja radi na freonu

gdje je relativna unutarnja učinkovitost freonske turbine; - elektromehanička učinkovitost turbogeneratora.

Određivanje snage pumpe za crpljenje geotermalne vode u bušotinu

gdje je učinkovitost crpke, pretpostavlja se 0,8; - prosječni specifični volumen geotermalne vode.

Električna energija GeoPP-a

Alternativni izvori energije. gromobranska elektrana

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

Izrađujemo osnovne izračune performansi dijela crpke. Dakle, s valom od 1 m, tijelo koje pluta uzdiže se 0,5 m, a zatim pada 0,5 m ispod razine mirne vode ...

Vrste i proračun valne elektrane

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

Obnovljivi izvori energije. Proračun, vrste i zadaci geotermalne elektrane

Postoji nekoliko načina dobivanja energije na GeoPP-u: - izravna shema: para se šalje kroz cijevi do turbina spojenih na električne generatore; - neizravna shema: slična izravnoj shemi, ali prije ulaska u cijevi, para se čisti od plinova ...

geotermalna energija

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

geotermalna energija

Geotermalna energija - dobivanje toplinske ili električne energije iz topline zemljinih dubina. Isplativo u područjima...

geotermalna energija

Postoji mišljenje da se korištenje niskotemperaturne geotermalne energije malih dubina može smatrati revolucijom u sustavu opskrbe toplinom, na temelju neiscrpnosti resursa, sveprisutnosti njegove distribucije...

Geotermalna energija i njena primjena

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

U skladu sa zahtjevima Registra izvršit ćemo proračun opterećenja solarne elektrane u radnom režimu. Koristimo se tabelarnom metodom izračuna. Prilikom ispunjavanja tablice opterećenja u stupcima 2-4 unesite podatke zadatka, u stupce 5-8 - parametre motora ...

Proračun brodske elektrane

Proračun električnog sustava na temelju ekvivalentnog kruga

Shematski dijagram transformatora s tri namota prikazan je na sl. 4.3, a puni ekvivalentni krug poklapa se s ekvivalentnim krugom autotransformatora (vidi sliku 3.2). Sastav kataloških podataka razlikuje se od onog u stavku 3. po tome što ...

Opskrba toplinom industrijskih poduzeća

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

GEOTERMALNA ENERGIJA

Skotarev Ivan Nikolajevič

Student 2. godine, ods fizika SSAU, Stavropolj

Haščenko Andrej Aleksandrovič

znanstveni savjetnik, kan. fizika-matematika. znanosti, Izvanredni profesor, SSAU, Stavropol

Sada čovječanstvo ne razmišlja puno o tome što će ostaviti budućim generacijama. Ljudi bezumno crpe i iskopavaju minerale. Svake godine broj stanovnika planeta raste, a posljedično se povećava i potreba za još više energenata kao što su plin, nafta i ugljen. Ovo ne može dugo trajati. Stoga sada, uz razvoj nuklearne industrije, postaje aktualno korištenje alternativnih izvora energije. Jedno od perspektivnih područja u ovom području je geotermalna energija.

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

Jednostavno rečeno, geotermalna energija je energija unutrašnjosti Zemlje. Na primjer, vulkanske erupcije jasno ukazuju na ogromnu temperaturu unutar planeta. Ova temperatura postupno opada od vruće unutarnje jezgre do površine Zemlje ( slika 1).

Slika 1. Temperatura u različitim slojevima zemlje

Geotermalna energija oduvijek je privlačila ljude svojim korisnim primjenama. Uostalom, osoba je u procesu svog razvoja smislila mnoge korisne tehnologije i u svemu tražila profit i profit. To se dogodilo s ugljenom, naftom, plinom, tresetom itd.

Primjerice, 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 osobi jedinstven izvor energije, samo ga je potrebno koristiti.

Ukupno sada postoji 5 vrsta geotermalnih izvora energije:

1. Naslage geotermalne suhe pare.

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

3. Naslage 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 s 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 uvjeta 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 zagrijavanje raznih objekata. Geotermalna toplina može se pretvoriti u električnu energiju ako temperatura nosača topline dosegne više od 150 °C. Upravo je korištenje unutarnjih područja Zemlje za grijanje najisplativije i najučinkovitije, ali i vrlo pristupačno. Izravna 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 temeljene na naslagama suhe pare - ovo je izravna 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 izravnim krugom

2. Stanice s separatorom koji koriste tlačne naslage tople vode. Ponekad se za to koristi pumpa, koja osigurava potrebnu količinu dolaznog energenta - neizravnu shemu.

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

Slika 3. Neizravna geotermalna elektrana

Karakterizira ih odsutnost interakcije generatora ili turbine s parom ili vodom. Princip njihova rada temelji se na razumnoj upotrebi podzemne vode umjerene temperature.

Obično bi temperatura trebala biti ispod dvjesto stupnjeva. Sam binarni ciklus sastoji se u korištenju dvije vrste vode – tople i umjerene. Obje struje prolaze kroz izmjenjivač topline. Vruća tekućina isparava hladniju, a pare nastale kao rezultat tog procesa pokreću turbine , , .

Slika 4. Shema geotermalne elektrane s binarnim ciklusom

Što se tiče naše zemlje, geotermalna energija je na prvom mjestu po potencijalnoj upotrebi zbog jedinstvenog krajolika i prirodnih uvjeta. Pronađene rezerve geotermalnih voda s temperaturom od 40 do 200 ° C i dubinom do 3500 m na svom teritoriju mogu osigurati oko 14 milijuna m3 tople vode dnevno. Velike rezerve podzemnih termalnih voda nalaze se u Dagestanu, Sjevernoj Osetiji, Čečeno-Ingušetiji, Kabardino-Balkariji, Zakavkazju, Stavropoljskom i Krasnodarskom području, Kazahstanu, Kamčatki i nizu drugih regija Rusije. Na primjer, u Dagestanu se termalne vode već dugo koriste za opskrbu toplinom.

Prva geotermalna elektrana izgrađena je 1966. na polju Pauzhetskoye na poluotoku Kamčatka kako bi se opskrbila električnom energijom okolna sela i poduzeća za preradu ribe, što je pridonijelo lokalnom razvoju. Lokalni geotermalni sustav može osigurati energiju za elektrane snage do 250-350 MW. Ali taj potencijal koristi samo jedna četvrtina.

Teritorij Kurilskog otočja ima jedinstven i istovremeno složen krajolik. Opskrba električnom energijom tamošnjih gradova je vrlo otežana: potreba za isporukom sredstava za život na otoke morem ili zrakom, što je prilično skupo i oduzima puno vremena. Geotermalni resursi otoka trenutno omogućuju dobivanje 230 MW električne energije, što može zadovoljiti sve potrebe regije u opskrbi energijom, toplinom i toplom vodom.

Na otoku Iturup pronađeni su resursi dvofazne geotermalne rashladne tekućine, čija je snaga dovoljna da zadovolji energetske potrebe cijelog otoka. Na južnom otoku Kunashir radi GeoPP snage 2,6 MW, koji se koristi za proizvodnju električne i toplinske energije u gradu Južno-Kurilsk. Planira se izgradnja još nekoliko GeoPP-a ukupnog kapaciteta 12-17 MW.

Regije koje najviše obećavaju za korištenje geotermalnih izvora u Rusiji su jug Rusije i Daleki istok. Kavkaz, Stavropoljski teritorij, Krasnodarski teritorij imaju ogroman potencijal za geotermalnu energiju.

Korištenje geotermalnih voda u središnjem dijelu Rusije je skupo zbog duboke pojave termalnih voda.

U Kalinjingradskoj regiji planira se realizacija pilot-projekta geotermalne opskrbe toplinom i električnom energijom grada Svetly na temelju 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 sustave.

Na Stavropoljskom teritoriju, na polju Kayasulinskoye, započela je i obustavljena izgradnja skupe eksperimentalne Stavropol GeoTPP snage 3 MW.

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

Slika 5. Verkhne-Mutnovskaya GeoPP

Ima kapacitet od 12 MW (3x4 MW) i pilot je faza Mutnovske GeoPP projektirane snage 200 MW, stvorena za opskrbu električnom energijom industrijske regije Petropavlovsk-Kamchatsk.

No, unatoč velikim prednostima u ovom smjeru, postoje i nedostaci:

1. Glavna je potreba za pumpanjem otpadnih voda natrag u podzemni vodonosnik. Termalne vode sadrže veliku količinu soli raznih otrovnih metala (bor, olovo, cink, kadmij, arsen) i kemijskih spojeva (amonijak, fenoli), što onemogućuje ispuštanje ovih voda u prirodne vodne sustave smještene na površini.

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

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

4. Izgradnja GeoPP-a može negativno utjecati na zemljište stabilnosti u okolnom području.

Većina tih nedostataka su manji i potpunije rješivi.

U današnjem svijetu ljudi ne razmišljaju o posljedicama svojih odluka. Uostalom, što će učiniti ako nestane nafte, plina i ugljena? Ljudi su navikli živjeti 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 velike krče šuma i ostaviti svijet bez kisika. Stoga, kako se to ne bi dogodilo, potrebno je resurse koji su nam dostupni ekonomično, ali maksimalno učinkovito koristiti. Samo jedan od načina rješavanja ovog problema je razvoj geotermalne energije. Naravno, ima svoje pluse i minuse, ali njegov će razvoj uvelike olakšati daljnje postojanje čovječanstva i odigrati veliku ulogu u njegovom daljnjem razvoju.

Sada ovaj smjer nije baš popularan, jer svijetom dominira industrija nafte i plina, a velike tvrtke ne žure ulagati u razvoj prijeko potrebne industrije. Stoga su za daljnji napredak geotermalne energije potrebna ulaganja i potpora države, bez kojih je jednostavno nemoguće ništa postići u nacionalnim razmjerima. Uvođenje geotermalne energije u energetsku bilancu zemlje omogućit će:

1. poboljšati energetsku sigurnost, s druge strane smanjiti štetni utjecaj na okoliš u odnosu na tradicionalne izvore.

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

U posljednjem desetljeću korištenje netradicionalnih obnovljivih izvora energije u svijetu je doživjelo pravi procvat. Opseg primjene ovih izvora se nekoliko puta povećao. Ona je u stanju radikalno i na najekonomičnijoj osnovi riješiti problem opskrbe energijom navedenih regija koje koriste skupo uvozno gorivo i koje su na rubu energetske krize, poboljšati socijalni položaj stanovništva ovih regija itd. Upravo to vidimo u zemljama Zapadne Europe (Njemačka, Francuska, Velika Britanija), Sjeverne Europe (Norveška, Švedska, Finska, Island, Danska). To se objašnjava činjenicom da imaju visoku gospodarsku razvijenost i da su vrlo ovisni o fosilnim resursima, te stoga čelnici ovih država, zajedno s gospodarstvenicima, pokušavaju minimizirati tu ovisnost. Posebno, razvoj geotermalne energije u nordijskim zemljama pogoduje prisutnosti 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. Korištenje širokog spektra različitih tehnologija omogućuje smanjenje potrošnje energije za 40-60% i istodobno osigurava stvarni gospodarski razvoj. A preostale potrebe za električnom i toplinskom energijom mogu se zatvoriti zbog njezine učinkovitije proizvodnje, zbog obnove, kombiniranjem proizvodnje toplinske i električne energije, kao i korištenjem obnovljivih izvora, što omogućuje napuštanje nekih vrsta elektrane i smanjiti emisiju ugljičnog dioksida.plina za oko 80%.

Bibliografija:

1. Baeva A.G., Moskvicheva V.N. Geotermalna energija: problemi, resursi, namjene: ur. M.: SO AN SSSR, Institut za toplinsku fiziku, 1979. - 350 str.

2. Berman E., Mavritsky B.F. Geotermalna energija: ur. 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.

Ovaj rad prikazuje povijest razvoja geotermalne energije, kako u cijelom svijetu, tako i kod nas, u Rusiji. Napravljena je analiza korištenja duboke topline Zemlje za pretvaranje u električnu energiju, kao i za opskrbu gradova i naselja toplinom i toplom vodom u područjima naše zemlje kao što su Kamčatka, Sahalin i Sjeverni Kavkaz. Izrađena je ekonomska opravdanost razvoja geotermalnih ležišta, izgradnje elektrana i rokovi njihove povrata. Uspoređujući energiju geotermalnih izvora s drugim vrstama energenata, dobivamo izglede za razvoj geotermalne energije, koja bi trebala zauzeti važno mjesto u ukupnoj bilanci korištenja energije. Konkretno, za restrukturiranje i ponovno opremanje elektroprivrede regije Kamčatka i Kurilskih otoka, 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 elektrana s kombiniranim ciklusom učinkovitosti od 5560%, čime će se učinkovitost postojećih termoelektrana povećati za 2540%. Sljedeća faza bi trebala biti izgradnja termoelektrana uz korištenje novih tehnologija za izgaranje krutih goriva i s nadkritičnim parametrima pare za postizanje faktora učinkovitosti TE od 46-48%. Nuklearne elektrane s novim tipovima toplinskih i brzih neutronskih reaktora također će se dalje razvijati.

Važno mjesto u formiranju ruskog energetskog sektora zauzima sektor opskrbe toplinom u zemlji, koji je najveći po količini potrošenih energetskih resursa, više od 45% njihove ukupne potrošnje. Sustavi daljinskog grijanja (DH) proizvode više od 71%, a decentralizirani izvori proizvode oko 29% sve topline. Više od 34% sve toplinske energije opskrbljuju elektrane, oko 50% kotlovi. U skladu s energetskom strategijom Rusije do 2020. planira se povećanje potrošnje toplinske energije u zemlji za najmanje 1,3 puta, a udio decentralizirane opskrbe toplinskom energijom će se povećati sa 28,6% u 2000. godini na 28,6% u 2000. godini. do 33% u 2020

Porast cijena fosilnih goriva (plin, lož ulje, dizelsko gorivo) do kojih je došlo posljednjih godina i za njihov transport u udaljene regije Rusije i, sukladno tome, objektivno povećanje prodajnih cijena električne i toplinske energije iz temelja mijenjaju stav prema korištenju obnovljivih izvora energije: geotermalne, vjetra, sunca.

Dakle, razvoj geotermalne energije u određenim regijama zemlje već danas omogućava rješavanje problema opskrbe električnom i toplinskom energijom, posebno na Kamčatki, Kurilskim otocima, kao i na Sjevernom Kavkazu, u određenim regijama Sibira. i europski dio Rusije.

Među glavnim pravcima poboljšanja i razvoja sustava opskrbe toplinom treba biti proširenje korištenja lokalnih netradicionalnih obnovljivih izvora energije i prije svega geotermalne topline zemlje. U sljedećih 7-10 godina, uz pomoć suvremenih tehnologija lokalne opskrbe toplinom, zahvaljujući toplinskoj toplini, mogu se uštedjeti značajni izvori fosilnih goriva.

U posljednjem desetljeću korištenje netradicionalnih obnovljivih izvora energije (NRES) doživjelo je pravi procvat u svijetu. Opseg primjene ovih izvora se nekoliko puta povećao. Ovaj smjer se najintenzivnije razvija u usporedbi s drugim područjima energetike. Više je razloga za ovu pojavu. Prije svega, očito je da je era jeftinih tradicionalnih energenata nepovratno završila. Na ovom području postoji samo jedan trend - porast cijena za sve njihove vrste. Ništa manje značajna je i želja mnogih zemalja koje nemaju svoju gorivnu bazu za energetskom neovisnošću, a značajnu ulogu imaju i ekološki aspekti, uključujući emisiju štetnih plinova. Aktivnu moralnu potporu korištenju obnovljive energije pruža stanovništvo razvijenih zemalja.

Iz tih je razloga razvoj obnovljive energije u mnogim državama prioritetna zadaća tehničke politike u području energetike. U nizu zemalja ova se politika provodi kroz usvojeni zakonodavni i regulatorni okvir koji uspostavlja pravne, ekonomske i organizacijske temelje za korištenje obnovljive energije. Konkretno, gospodarski temelji se sastoje u raznim mjerama potpore obnovljivoj energiji u fazi njihovog razvoja energetskog tržišta (porezne i kreditne olakšice, izravne subvencije itd.)

U Rusiji praktična primjena obnovljive energije značajno zaostaje za vodećim zemljama. Ne postoji zakonodavni i regulatorni okvir, kao ni državna ekonomska potpora. Sve to iznimno otežava praksu na ovom području. Glavni razlog inhibitornih čimbenika su dugotrajne ekonomske nevolje u zemlji i, kao rezultat, poteškoće s investicijama, niska likvidna potražnja, nedostatak sredstava za potrebne razvojne aktivnosti. No, određeni radovi i praktične mjere za korištenje obnovljive energije u našoj zemlji se provode (geotermalna energija). Parno-hidrotermalna ležišta u Rusiji dostupna su samo na Kamčatki i Kurilskim otocima. Stoga geotermalna energija u budućnosti ne može zauzeti značajno mjesto u energetskom sektoru zemlje u cjelini. Međutim, u stanju je radikalno i na najekonomičnijoj osnovi riješiti problem opskrbe energijom ovih regija koje koriste skupo uvozno gorivo (loživo ulje, ugljen, dizelsko gorivo) i koje su na rubu energetske krize. Potencijal parno-hidrotermalnih polja na Kamčatki sposoban je osigurati od 1000 do 2000 MW instalirane električne energije iz različitih izvora, što znatno premašuje potrebe ove regije u doglednoj budućnosti. Dakle, ovdje postoje realni izgledi za razvoj geotermalne energije.

Povijest razvoja geotermalne energije.

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

Teritorij Rusije je dobro istražen, a danas su poznati glavni izvori zemaljske topline, koji imaju značajan industrijski potencijal, uključujući i energiju. Štoviše, gotovo posvuda postoje rezerve topline s temperaturom od 30 do 200°C.

Davne 1983. godine u VSEGINGEO je sastavljen atlas resursa termalnih voda SSSR-a. U našoj zemlji istraženo je 47 geotermalnih ležišta s rezervama termalnih voda, koje vam omogućuju da dobijete više od 240 10³ m³ / dan. Danas se u Rusiji stručnjaci iz gotovo 50 znanstvenih organizacija bave problemima korištenja topline zemlje.

Izbušeno je više od 3000 bušotina za korištenje geotermalnih resursa. Trošak geotermalnih istraživanja i bušenja već provedenih na ovom području, u modernim cijenama, iznosi više od 4 milijarde rubalja. dolara. Tako je na Kamčatki već izbušeno 365 bušotina u geotermalnim poljima s dubinom od 225 do 2266 m i potrošeno (još u sovjetsko vrijeme) oko 300 milijuna kubnih metara. dolara (u tekućim cijenama).

Prva geotermalna elektrana počela je s 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 poticaj razvoju geotermalne energije na Kamčatki dat je 90-ih godina s pojavom organizacija i tvrtki (JSC Geoterm, JSC Intergeotherm, JSC Nauka), koje su u suradnji s industrijom (prvenstveno s Kaluškom turbinskom tvornicom) razvile nove progresivne sheme, tehnologije i vrste opreme za pretvaranje geotermalne energije u električnu energiju te osigurani krediti Europske banke za obnovu i razvoj. Kao rezultat toga, 1999. god 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 snage 100 MW može biti puštena u rad 2004. godine

Tako su utvrđene neposredne i sasvim stvarne perspektive geotermalne energije na Kamčatki, što je pozitivan nedvojbeni primjer korištenja obnovljive energije u Rusiji, unatoč ozbiljnim gospodarskim poteškoćama u zemlji. Potencijal parno-hidrotermalnih polja na Kamčatki sposoban je osigurati 1000 MW instalirane električne energije, što znatno premašuje potrebe ove regije u doglednoj budućnosti.

Prema Institutu za vulkanologiju, dalekoistočni ogranak Ruske akademije znanosti, već identificirani geotermalni resursi omogućuju potpuno opskrbu Kamčatke električnom i toplinskom energijom više od 100 godina. Uz visokotemperaturno Mutnovskoe polje s kapacitetom od 300 MW(e) na jugu Kamčatke, poznate su značajne rezerve geotermalnih resursa u Koshelevskoye, Bolshe Bannoy, a na sjeveru u ležištima Kireunskoye. Zalihe topline geotermalnih voda na Kamčatki procjenjuju se na 5000 MW (t).

Čukotka također ima značajne rezerve geotermalne topline (na granici s regijom Kamčatka), neke od njih su već otkrivene i mogu se aktivno koristiti za obližnje gradove i mjesta.

Kurilski otoci također su bogati zalihama zemaljske topline, sasvim su dovoljni za opskrbu toplinom i električnom energijom na ovom teritoriju za 100.200 godina. Na otoku Iturup otkrivene su rezerve dvofaznog geotermalnog rashladnog sredstva, kapaciteta (30 MW(e)) dovoljnog za zadovoljavanje energetskih potreba cijelog otoka u sljedećih 100 godina. Ovdje su već izbušene bušotine na geotermalnom polju Ocean i gradi se GeoPP. Na južnom otoku Kunashir postoje rezerve geotermalne topline, koje se već koriste za proizvodnju električne energije i opskrbu toplinom u gradu Južni Kurilsk. Utroba sjevernog otoka Paramushir manje je proučena, ali je poznato da ovaj otok također ima značajne rezerve geotermalne vode s temperaturom od 70 do 95 °C, a također je GeoTS kapaciteta 20 MW (t). gradi se ovdje.

Mnogo su rasprostranjenije naslage termalnih voda temperature 100-200°C. Pri ovoj temperaturi preporučljivo je koristiti radne tekućine niskog vrenja 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 proučene geotermalne naslage s temperaturom ležišta od 70 do 180 °C, koje se nalaze na dubini od 300 do 5000 m. Geotermalna voda se ovdje već dugo koristi za opskrbu toplinom i toplom vodom. U Dagestanu se godišnje proizvede više od 6 milijuna m geotermalne vode. Oko 500 tisuća ljudi na Sjevernom Kavkazu koristi geotermalnu vodu.

Primorje, Bajkalska regija i regija Zapadnog Sibira također imaju rezerve geotermalne topline pogodne za veliku upotrebu u industriji i poljoprivredi.

Pretvorba geotermalne energije u električnu i toplinsku energiju.

Jedno od perspektivnih područja za korištenje topline visoko mineraliziranih podzemnih termalnih voda je pretvaranje iste u električnu energiju. U tu svrhu razvijena je tehnološka shema za izgradnju GeoTPP-a koja se sastoji od geotermalnog cirkulacijskog sustava (GCS) i parnoturbinskog postrojenja (STP), čija je shema 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 injektne bušotine, gdje se proizvodi termalna voda visoke temperature. se opskrbljuje kopnenim cjevovodom, koji se nakon prijenosa topline na sekundarnu rashladnu tekućinu pumpa natrag u rezervoar. Sekundarna rashladna tekućina iz kondenzatora postrojenja parne turbine gravitacijom ulazi u zonu grijanja kroz cijev spuštenu unutar izmjenjivača topline na dno.

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

Najvažnija točka u konstrukciji GeoTPP-a je izbor radnog fluida u sekundarnom krugu. Radni fluid odabran za geotermalnu instalaciju mora imati povoljna kemijska, fizikalna i radna svojstva u zadanim radnim uvjetima, tj. biti stabilan, nezapaljiv, otporan na eksploziju, neotrovan, inertan na građevinske materijale i jeftin. Poželjno je odabrati radni fluid s nižim koeficijentom dinamičke viskoznosti (manji hidraulički gubici) i s većim koeficijentom toplinske vodljivosti (poboljšani prijenos topline).

Praktički je nemoguće ispuniti sve ove zahtjeve u isto vrijeme, stoga je uvijek potrebno optimizirati izbor jednog ili drugog radnog fluida.

Niski početni parametri radnih tijela geotermalnih elektrana dovode do traženja radnih tijela niskog vrenja s negativnom zakrivljenošću desne granične krivulje u dijagramu t, s, budući da 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 sredstva u sekundarnom krugu binarnih energetskih ciklusa. Korištenje superkritičnih smjesa pogodno je jer kritična svojstva, t.j. kritična temperatura tc(x), kritični tlak pc(x) i kritična gustoća qc(x) ovise o sastavu smjese x. To će omogućiti odabirom sastava smjese odabir superkritičnog sredstva s najpovoljnijim kritičnim parametrima za odgovarajuću temperaturu termalne vode određenog geotermalnog polja.

Kao sekundarno rashladno sredstvo koristi se ugljikovodik niskog vrenja izobutan, čiji termodinamički parametri odgovaraju traženim uvjetima. Kritični parametri izobutana: tc = 134,69°C; pk = 3,629 MPa; qk = 225,5 kg/m³. Osim toga, izbor izobutana kao sekundarne rashladne tekućine je zbog njegove relativno niske cijene i ekološke prihvatljivosti (za razliku od freona). Izobutan kao radni fluid našao je široku rasprostranjenost u inozemstvu, a također se predlaže njegova uporaba u superkritičnom stanju u binarnim geotermalnim energetskim ciklusima.

Energetske karakteristike instalacije izračunate su za širok raspon temperatura proizvedene vode i različite načine njezina 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 zadanoj temperaturi termalne vode ts dovodi do potrebe za snižavanjem temperature isparavanja ts (i, posljedično, tlaka), što će negativno utjecati na učinkovitost ciklusa. U većini praktičnih slučajeva preporuča se uzeti êt = 10÷25ºS.

Dobiveni rezultati pokazuju da postoje optimalni radni parametri termoelektrane, koji ovise o temperaturi vode koja ulazi u primarni krug generatora pare izmjenjivača topline. S povećanjem temperature isparavanja izobutana tz, snaga N koju stvara turbina povećava se za 1 kg/s potrošnje sekundarne rashladne tekućine. Istodobno, kako raste tg, 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 ovisnosti snage N koju stvara turbina o temperaturi isparavanja ts sekundarnog rashladnog sredstva pri različitim temperaturama termalne vode.

Za vodu visoke temperature (tt = 180ºS) razmatraju se superkritični ciklusi, kada je početni tlak pare pn= 3,8; 4,0; 4.2; i 5,0 MPa. Od njih, najučinkovitiji u smislu dobivanja maksimalne snage je superkritični ciklus, blizak takozvanom "trokutastom" ciklusu s početnim tlakom pn = 5,0 MPa. Tijekom ovog ciklusa, zbog minimalne temperaturne razlike između nosača topline i radnog fluida, temperaturni potencijal termalne vode koristi se u najvećoj mjeri. Usporedba ovog ciklusa s subkritičnim (pn=3,4MPa) pokazuje da se snaga koju turbina proizvodi tijekom superkritičnog ciklusa povećava za 11%, gustoća protoka tvari koja ulazi u turbinu je 1,7 puta veća nego u ciklusu s pn =3,4 MPa, što će dovesti do poboljšanja transportnih svojstava rashladne tekućine i smanjenja veličine opreme (dovodnih cjevovoda i turbine) postrojenja parne turbine. Osim toga, u ciklusu s pH = 5,0 MPa temperatura otpadne termalne vode t, koja se ubrizgava natrag u ležište, iznosi 42ºS, dok je u subkritičnom ciklusu s pH = 3,4 MPa temperatura tn = 55ºS.

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

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

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

U budućnosti je potrebno tražiti rashladne tekućine s nižom kritičnom temperaturom, što će omogućiti stvaranje superkritičnih ciklusa korištenjem termalnih voda s nižom temperaturom, budući da toplinski potencijal velike većine istraženih nalazišta u Rusiji ne prelazi 100÷120ºS. U tom smislu, najperspektivniji je R13B1 (trifluorobromometan) sa sljedećim kritičnim parametrima: tc = 66,9ºS; pk = 3,946 MPa; qk= 770 kg/m³.

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

Za uspješan rad GeoTPP-a potrebno je riješiti probleme povezane s pojavom korozije i naslaga soli, koji se u 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, primarna rashladna tekućina cirkulira u zatvorenom krugu: rezervoar - proizvodna bušotina - površinski cjevovod - pumpa - injekciona bušotina - ležište, gdje su uvjeti za otplinjavanje vode minimizirani. Pritom je potrebno pridržavati se takvih termobaričnih uvjeta u površinskom dijelu primarnog kruga, koji sprječavaju otplinjavanje i taloženje karbonatnih naslaga (ovisno o temperaturi i salinitetu, tlak se mora održavati na 1,5 MPa i više).

Smanjenje temperature termalne vode također dovodi do taloženja nekarbonatnih soli, što su potvrdile studije provedene na geotermalnom lokalitetu Kayasulinsky. Dio istaloženih soli taložit će se na unutarnjoj površini injektne bušotine, a glavnina će se prenositi u zonu dna. Taloženje soli na dnu injektne bušotine pridonijet će smanjenju injektivnosti i postupnom smanjenju kružnog protoka, sve do potpunog zaustavljanja GCS-a.

Za sprječavanje korozije i kamenca u GCS krugu, može se koristiti učinkovit HEDPK (hidroksietiliden difosfonska kiselina) reagens, koji ima dugotrajni antikorozivni i antikamni učinak površinske pasivacije. Obnova pasivizirajućeg sloja OEDFK provodi se periodičnim pulsirajućim ubrizgavanjem otopine reagensa u termalnu vodu na ušću proizvodne bušotine.

Za otapanje mulja soli koji će se nakupljati u zoni dna, a samim tim i za vraćanje injektivnosti injektne bušotine, vrlo učinkovit reagens je NMA (koncentrat kiselina niske molekularne mase), koji se također može povremeno unositi u cirkulirajuću 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 njezina pretvorba u električnu energiju izgradnjom dvokružne GeoTPP na radnim sredstvima niskog vrenja. Učinkovitost takve pretvorbe ovisi o mnogim čimbenicima, posebice o izboru radnog fluida i parametrima termodinamičkog ciklusa sekundarnog kruga GeoTPP-a.

Rezultati računske analize ciklusa koji koriste različite nosače topline u sekundarnom krugu pokazuju da su najoptimalniji superkritični ciklusi, koji omogućuju povećanje snage turbine i učinkovitosti ciklusa, poboljšanje transportnih svojstava rashladne tekućine i potpunije podešavanje temperature rashladnog sredstva. početna termalna voda koja cirkulira u primarnom krugu GeoTPP-a.

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

Ovisno o temperaturi ekstrahirane termalne vode, postoji optimalna temperatura za isparavanje sekundarnog nosača topline, koja odgovara maksimalnoj snazi ​​koju stvara turbina.

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

Drugi smjer u korištenju geotermalne energije je opskrba geotermalnom toplinom, 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 opskrbe geotermalnom toplinom. Trenutno u svijetu rade geotermalni sustavi opskrbe toplinom ukupne snage 17.175 MW, a samo u SAD-u radi više od 200.000 geotermalnih instalacija. Prema planovima Europske unije, kapacitet geotermalnih sustava grijanja, uključujući i toplinske 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, Azerbajdžanu i Kazahstanu. Godine 1988. proizvedeno je 60,8 milijuna m³ geotermalne vode, sada se u Rusiji proizvodi do 30 milijuna. m³ godišnje, što je ekvivalentno 150÷170 tisuća tona referentnog goriva. Istodobno, tehnički potencijal geotermalne energije, prema Ministarstvu energetike Ruske Federacije, iznosi 2950 milijuna tona referentnog goriva.

U proteklih 10 godina u našoj zemlji doživio je kolaps sustava istraživanja, razvoja i eksploatacije geotermalnih resursa. U SSSR-u su istraživački rad na ovom problemu provodili instituti Akademije znanosti, ministarstva geologije i plinske industrije. Istraživanje, procjenu i odobravanje rezervi ležišta vršili su zavodi i područni odjeli Ministarstva geologije. Bušenje produktivnih bušotina, razvoj polja, razvoj tehnologija za reinjektiranje, pročišćavanje geotermalnih voda, rad geotermalnih sustava za opskrbu toplinom izveli su pododsjek Ministarstva plinske industrije. Uključuje pet regionalnih operativnih odjela, znanstveno-proizvodnu asocijaciju Soyuzgeotherm (Makhachkala), koja je razvila shemu za buduće korištenje geotermalnih voda SSSR-a. Projektiranje sustava i opreme za geotermalnu opskrbu toplinom izveo je Središnji istraživačko-projektni i eksperimentalni institut za inženjersku opremu.

Trenutno je prestao opsežan istraživački rad u području geotermije: od geoloških i hidrogeoloških studija do problema pročišćavanja geotermalnih voda. Ne provodi se istražno bušenje, ne vrši se razrada prethodno istraženih ležišta, ne modernizira se oprema postojećih geotermalnih sustava za opskrbu toplinom. Uloga državne uprave u razvoju geotermije je zanemariva. Geotermalni stručnjaci su raštrkani, njihovo iskustvo nije traženo. Provest će se analiza postojećeg stanja i perspektiva razvoja u novim gospodarskim uvjetima Rusije na primjeru Krasnodarskog teritorija.

Za ovu regiju, od svih obnovljivih izvora energije, najviše obećava korištenje geotermalnih voda. Slika 4 prikazuje prioritete korištenja obnovljive energije za opskrbu toplinom objekata na Krasnodarskom teritoriju.

Na Krasnodarskom teritoriju godišnje se proizvodi do 10 milijuna m³/godišnje geotermalne vode s temperaturom od 70÷100º C, što zamjenjuje 40÷50 tisuća tona organskog goriva (u smislu konvencionalnog goriva). U radu je 10 polja sa 37 bušotina, u razvoju je 6 polja s 23 bušotine. Ukupan broj geotermalnih bušotina77. 32 hektara grije se geotermalnim vodama. staklenici, 11 tisuća stanova u osam naselja, 2 tisuće ljudi je opskrbljeno toplom vodom. Istražene operativne rezerve geotermalnih voda regije procjenjuju se na 77,7 tisuća kubnih metara. m³ / dan, ili tijekom rada tijekom sezone grijanja - 11,7 milijuna. m³ po sezoni, predviđene rezerve, odnosno 165 tisuća. m³/dan i 24,7 mln. m³ po sezoni.

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

Za opskrbu toplinom stambenih i upravnih zgrada naselja. Most 80-ih godina izgrađeno je geotermalno centralno grijanje (CHP) procijenjene toplinske snage 5 MW, čiji je dijagram prikazan na sl. 5. Geotermalna voda u Centru za centralno grijanje dolazi iz dva bunara protoka od 45÷70 m³/h svaki i temperature 70÷74ºS u dva spremnika kapaciteta 300m³. Za iskorištavanje topline otpadne geotermalne vode ugrađene su dvije parno-kompresorske toplinske pumpe procijenjene toplinske snage 500 kW. Geotermalna voda koja se koristi u sustavima grijanja s temperaturom od 30÷35ºS prije jedinice toplinske pumpe (HPU) dijeli se u dva toka, od kojih se jedan hladi na 10ºS i odvodi u rezervoar, a drugi se zagrijava do 50ºS i vratio u spremnike. Jedinice toplinske pumpe proizvela je moskovska tvornica "Kompresor" na temelju rashladnih strojeva A-220-2-0.

Regulacija toplinske snage geotermalnog grijanja u nedostatku vršnog ponovnog zagrijavanja provodi se na dva načina: propuštanjem rashladne tekućine i ciklički. S potonjom metodom, sustavi se periodično pune geotermalnom rashladnom tekućinom uz istovremeno dreniranje ohlađene. Uz dnevno razdoblje grijanja Z, vrijeme grijanja Zn određuje se formulom

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

Kapacitet spremnika geotermalnih sustava određuje se iz uvjeta osiguravanja normalizirane amplitude kolebanja temperature zraka u grijanim stambenim prostorijama (± 3 ° C) prema formuli.

gdje je kF toplinski učinak sustava grijanja po 1°C temperaturne razlike, W/°C; Z \u003d Zn + Zpp razdoblje rada geotermalnog grijanja; Zp trajanje pauze, h; Qp i Qp je izračunata i sezonska prosječna toplinska snaga sustava grijanja zgrade, W; c volumetrijski toplinski kapacitet geotermalne vode, J/(m³ ºS); n broj pokretanja geotermalnog grijanja po danu; k1 koeficijent gubitka topline u geotermalnom sustavu opskrbe toplinom; A1 amplituda temperaturnih fluktuacija u grijanoj zgradi, ºS; Rnom ukupni pokazatelj apsorpcije topline grijanih prostorija; Vc i Vts kapacitet sustava grijanja i toplinskih mreža, m³.

Tijekom rada dizalica topline, omjer protoka geotermalne vode kroz isparivač Gi i kondenzator Gk određuje se formulom:

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

Treba napomenuti nisku pouzdanost korištenih dizajna toplinskih pumpi, budući da su se njihovi radni uvjeti značajno razlikovali od uvjeta rada rashladnih strojeva. Omjer potisnog i usisnog tlaka kompresora pri radu u režimu toplinskih pumpi je 1,5÷2 puta veći od istog omjera u rashladnim strojevima. Kvarovi klipnjače i klipne grupe, uljnih postrojenja i automatizacije doveli su do prijevremenog kvara ovih strojeva.

Kao rezultat nedostatka kontrole hidrološkog režima, rada geotermalnog polja Mostovskoye nakon 10 godina, tlak na vrhu bušotine smanjen je za 2 puta. Kako bi se obnovio ležišni tlak polja 1985.g. izbušene su tri injekcijske bušotine, izgrađena crpna stanica, ali njihov rad nije dao pozitivan rezultat zbog niske injektivnosti ležišta.

Za najperspektivnije korištenje geotermalnih resursa u gradu Ust-Labinsku s populacijom od 50 tisuća ljudi, koji se nalazi 60 km od Krasnodara, razvijen je sustav opskrbe geotermalnom toplinom s procijenjenom toplinskom snagom od 65 MW. Od tri vodopumpna horizonta odabrane su eocensko-paleocenske naslage dubine 2200÷2600m, temperature formacije 97÷100ºS, saliniteta 17÷24g/l.

Kao rezultat analize postojećih i perspektivnih toplinskih opterećenja u skladu sa shemom razvoja gradske toplinske energije, određena je optimalna, proračunska, toplinska snaga geotermalnog sustava opskrbe toplinom. Tehnička i ekonomska usporedba četiriju opcija (tri bez vršnih kotlova s ​​različitim brojem bunara i jedna s dogrijavanjem u kotlu) pokazala je da shema s vršnim kotlom (slika 6.) ima minimalno razdoblje povrata.

Geotermalni sustav opskrbe toplinom predviđa izgradnju zapadnog i središnjeg zahvata termalne vode sa sedam injektnih bušotina. Način rada zahvata termalne vode s ponovnim ubrizgavanjem ohlađene rashladne tekućine. Dvokružni sustav opskrbe toplinom s vršnim dogrijavanjem u kotlovnici i ovisnim priključkom postojećih sustava grijanja zgrade. Kapitalna ulaganja u izgradnju ovog geotermalnog sustava iznosila su 5,14 milijuna kuna. trljati. (u cijenama iz 1984.), rok povrata 4,5 godine, procijenjena ušteda supstituiranog goriva 18,4 tisuće tona referentnog goriva godišnje.

Trošak električne energije proizvedene u geotermalnim elektranama.

Troškovi istraživanja i razvoja (bušenja) geotermalnih polja čine i do 50% ukupnih troškova GeoTPP-a, te je stoga trošak električne energije proizvedene u GeoPP-u prilično značajan. Dakle, trošak cjelokupne pilot-industrijske (OP) Verkhne-Mutnovskaya GeoPP [kapacitet 12 (3 × 4) MW] iznosio je oko 300 milijuna rubalja. Međutim, nepostojanje troškova prijevoza goriva, obnovljivost geotermalne energije i ekološka prihvatljivost proizvodnje električne i toplinske energije omogućuju geotermalnoj energiji da se uspješno natječe na energetskom tržištu i, u nekim slučajevima, proizvodi jeftiniju električnu energiju i toplinu od tradicionalnih IES i CHP . Za udaljena područja (Kamčatka, Kurilski otoci), GeoPP imaju bezuvjetnu prednost u odnosu na termoelektrane i dizelske 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 loživom ulju, tada je korištenje geotermalne energije isplativije. Čak i danas, kada je proces izgradnje i razvoja novih GeoPP-a na geotermalnom polju Mutnovsky još u tijeku, 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 srpnju 1988. bila je između 10 i 25 centi, a prosječna tarifa električne energije bila je 14 centi. U lipnju 2001 u istoj regiji cijena električne energije 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 gospodarstvo Kamčatke ne može uspješno razvijati bez smanjenja troškova potrošene električne energije, a to se može postići samo korištenjem geotermalnih resursa.

Sada, prilikom restrukturiranja energetskog sektora, vrlo je važno polaziti od stvarnih cijena goriva i opreme, kao i cijena energije za različite potrošače. Inače, možete doći do pogrešnih zaključaka i prognoza. Tako je u strategiji razvoja gospodarstva regije Kamčatka, razvijenoj 2001. u Dalsetproektu, bez dovoljno opravdanja, cijena 1000 m³ plina određena na 50 dolara, iako je jasno da stvarni trošak plina neće biti biti niži od 100 USD, a trajanje razvoja plinskih polja bit će 5 ÷10 godina. Istodobno, prema predloženoj strategiji, rezerve plina izračunavaju se za životni vijek ne duži od 12 godina. Stoga bi izgledi za razvoj energetskog sektora u regiji Kamčatka trebali biti povezani prvenstveno s izgradnjom niza geotermalnih elektrana na polju Mutnovskoye [do 300 MW (e)], ponovnom opremom Pauzhetskaya GeoPP, čiji kapacitet bi trebao biti povećan na 20 MW, te izgradnja novih GeoPP-a. Potonji će osigurati energetsku neovisnost Kamčatke dugi niz godina (najmanje 100 godina) i smanjiti cijenu prodane električne energije.

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

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

Geotermalna opskrba toplinom je najpovoljnija uz izravnu upotrebu geotermalne tople vode, kao i uz uvođenje toplinskih pumpi, koje mogu učinkovito koristiti toplinu zemlje s temperaturom od 10÷30ºS, tj. geotermalna toplina niskog stupnja. U sadašnjim gospodarskim uvjetima Rusije, razvoj opskrbe geotermalnom toplinom iznimno je težak. Dugotrajna sredstva moraju se ulagati u bušenje bušotina. Na Krasnodarskom teritoriju, s troškovima bušenja 1 m bušotine od 8 tisuća rubalja, njegova dubina je 1800 m, troškovi iznose 14,4 milijuna rubalja. S procijenjenim protokom bušotine od 70 m³ / h, aktiviranom temperaturnom razlikom od 30º C, 24-satni rad 150 dana. godišnje, stopa iskorištenja procijenjenog protoka tijekom sezone grijanja je 0,5, količina isporučene topline je 4385 MWh, odnosno u vrijednosti od 1,3 milijuna rubalja. po tarifi od 300 rubalja/(MWh). Ovom brzinom bušenje bušotina isplatit će se za 11 godina. Istodobno, u budućnosti je nesumnjiva potreba za razvojem ovog područja u energetskom sektoru.

Nalazi.

1. Gotovo u cijeloj Rusiji postoje jedinstvene rezerve geotermalne topline s temperaturama rashladne tekućine (voda, dvofazni protok i para) od 30 do 200º C.

2. Posljednjih godina, na temelju velikih temeljnih istraživanja, u Rusiji su stvorene geotermalne tehnologije koje mogu brzo osigurati učinkovito korištenje zemaljske topline u GeoPP i GeoTS za proizvodnju električne i toplinske energije.

3. Geotermalna energija treba zauzeti važno mjesto u ukupnoj bilanci korištenja energije. Konkretno, za restrukturiranje i ponovno opremanje elektroprivrede regije Kamčatka i Kurilskih otoka te dijelom Primorja, Sibira i Sjevernog Kavkaza treba koristiti vlastite geotermalne resurse.

4. Široko uvođenje novih shema opskrbe toplinom s toplinskim pumpama koje koriste izvore topline niske kvalitete smanjit će potrošnju fosilnih goriva za 20÷25%.

5. Za privlačenje investicija i kredita u energetski sektor potrebno je provoditi učinkovite projekte i jamčiti pravovremenu otplatu posuđenih sredstava, što je moguće samo uz potpunu i pravodobnu naplatu isporučene električne i toplinske energije potrošačima.

Bibliografija.

1. Pretvorba geotermalne energije u električnu energiju pomoću 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 izvješća "Izgledi razvoja geotermalnih tehnologija" Ekologija i život-2001-br.6-str 49-52.

4. Tarnizhevsky B.V. "Stanje i izgledi za korištenje obnovljivih izvora energije u Rusiji" Industrijska energija-2002-br.1-str. 52-56 (prikaz, stručni).

5. Kuznetsov V.A. "Mutnovskaya geotermalna elektrana" Elektrane-2002-№1-str. 31-35 (prikaz, stručni).

6. Butuzov V.A. "Geotermalni sustavi opskrbe toplinom na Krasnodarskom teritoriju" Energy Manager-2002-br.1-str.14-16.

7. Butuzov V.A. "Analiza geotermalnih sustava opskrbe toplinom u Rusiji" Industrijska energija-2002-br.6-str.53-57.

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

9. Alkhasov A.B. "Poboljšanje učinkovitosti korištenja geotermalne topline" Termoenergetika-2003-№3-p.52-54.