Idef0 Аэропорт Сочинения и курсовые работы. Современные технологии объектно-ориентированного анализа и проектирования информационных систем
Тенденции развития современного мира таковы, что с каждым годом возрастает потребность в дополнительных источниках электрической энергии. Причина этого вполне очевидна: уже начался постепенный процесс переориентирования многих технических отраслей, в которых на данный момент в качестве топлива используются ископаемые его виды, на электричество. Примеров много: электросталеплавильные печи, и пр. Именно это служит причиной, поясняющей активное строительство электростанций во всем мире.
Каждая страна заинтересована в наиболее эффективном решении. А выбирать сейчас есть из чего: геотермальные электростанции; атомные; работающие на мазуте, угле и газе; гидроэлектростанции; использующие энергию солнца и ветра. Все их можно условно разделить на два типа: зависящие от поставок топлива (подвоз транспортом) и другие, в основе которых лежат природные локальные источники электроэнергии. Вторые являются абсолютно безопасными для окружающей среды, что очень актуально в современном мире.
Среди таких экологичных решений наибольший интерес представляют геотермальные электростанции. У них лишь два существенных недостатка: относительно малые и возможность строительства только вблизи действующих Рассмотрим этот вид генерирующих станций более подробно.
Ни для кого не секрет, что в некоторых точках земного шара существуют природные источники воды и пара. Обычно это районы возле горных гряд и в местах, где толщина земной коры небольшая. Внутренняя температура Земли исчисляется тысячами градусов. В некоторых случаях в разлом коры попадает вода, нагревается теплом недр и вырывается вверх в виде перегретого пара или Геотермальные электростанции используют кинетическую силу таких источников. Очевидно, что если пар направить по трубам к турбине, то будет выполнена работа по ее вращению. Достаточно подключить классическую генерирующую машину и снимать с ее выводов электроэнергию.
Принцип работы действительно очень прост. Однако существует ряд особенностей, из-за которых подобные станции отличаются одна от другой.
Перед началом строительства георазведка определяет оптимальное место размещения будущих генерирующих мощностей. Условие одно - близость к внутреннему источнику тепла. Если существует развитая система гейзеров, то остается лишь откорректировать их конфигурацию должным образом (направить канал вертикально, увеличив скорость движения пара). В другом случае приходится с помощью буровых установок дополнительно углубляться в недра планеты: каждые 36 метров дают увеличение температуры на 1 градус.
Иногда пар (вода) содержит смесь растворенных газов, быстро разрушающих аппараты станции. В этом случае поток пара проходит промежуточную очистку. Первые геотермальные электростанции появились в 1904 году и все еще работают.
Существует два типа работы: с открытым и замкнутым циклом. При использовании первого пар, вращающий турбины, выбрасывается в атмосферу. Название второго говорит само за себя: пар закольцовывается. Обычно все станции имеют два подземных канала - для подачи носителя на турбины и закачки обратно в недра. В некоторых странах используется уникальное решение: закачиваются в недра, пополняя дебет водоносного слоя. Таким способом удается утилизировать воды и обеспечить дополнительное поступление пара на электростанцию. Кроме пара может использоваться и вода.
Иногда применяется непрямая (бинарная) схема. В ней создается контур из турбины и закольцованных каналов, содержащих жидкость с низкой (меньше, чем у воды). Внешняя горячая вода источника испаряет жидкость в контуре, давление паров которой и приводит турбину в движение. Фактически речь идет о разновидности большой тепловой трубки.
Геотермальные ТЭС на месторождениях пароводяной смеси или геотермальных рассолов с конденсационными турбинами и одно- или многократным расширением геотермального флюида.
Если на месторождениях пароводяной смеси температура отсепарированной воды достаточно высока (выше 100 °С), то можно путем расширения [сбросом давления в расширителе 9 (рис.) получить дополнительный пар, который направляется на промежуточный вход турбины.
Это позволяет получить дополнительную работу и, тем самым, повысить КПД энергоустановки. Таких каскадов теоретически может быть несколько. На практике, однако, возможность применения таких схем ограничивается солеотложением в элементах оборудования в результате повышения концентрации солей выше предельной растворимости. На месторождениях пароводяной смеси раньше всего образуются отложения кремневой кислоты, растворимость которой быстро уменьшается при снижении температуры. На месторождениях геотермальных рассолов, добываемых из карбонатных коллекторов (Северный Кавказ) при расширении рассолов выделяется растворенный СО2 , что приводит к нарушению углекислотного равновесия и образованию отложений кальцита, магнезита и т.п. Поэтому применение схем с расширителями возможно лишь при отсутствии массивных солеотложений или при использовании регулярной очистки оборудования.
Расширители являются сравнительно дешевыми объемными аппаратам и, поэтому их применение практически не увеличивает капиталовложения, остающиеся на уровне 1000 долл/кВт.
Рис . 3. С хе ма Гео ТЭС с конд енс ационно й т урб ино й и расши ре -
нием геот ерма льно го флю ида:
1 — подъемная скважина; 2 — сепаратор; 3 — конденсационная турбина; 4 — конденсатор; 5 — градирня; 6 — циркуляционный насос; 7 — конденсатный насос; 8 — нагнетательная скважина; 9 — расширитель.
Геотермальные ТЭС с использованием низкокипящих чистых или смесевых рабочих тел.
Во избежание солеотложений, возникающих при упаривании геотермальных рассолов в схемах с расширителями, применяется схема с использованием низкокипящих рабочих тел.
Геотермальный рассол из подъемной скважины 1
поступает в теплообменник-парогенератор 2
(который обычно выполняется в виде двух кожухотрубных аппаратов ― испарителя и подогревателя (экономайзера)). После охлаждения до предельной температуры, определяемой условием отсутствия солеотложений, рассол возвращается обратно в пласт по нагнетательной скважине 3
. В связи с высокой стоимостью скважин, для увеличения расхода геотермального рассола иногда применяются погружные насосы, размещаемые на глубине до 200 м в подъемной скважине, а для обратной закачки практически всегда используется нагнетательный насос перед реинжекционной скважиной3
. Расход электроэнергии на привод этих насосов иногда достигает 20% от выработки электроэнергии.
Рис . 4 . Схем а Гео ТЭС с испо льзование м низ ко кипящ и х ра боч их тел :
1 — по дъе мна я скважин а; 2 — теплообм е нник- паро генер ато р; 3 — нагнетательна я с кважин а; 4 — тур бин а ; 5 — к о нде нсато р; 6 — циркуляционный нас ос
В качестве рабочих тел таких ГеоТЭС используются хладагенты (углеводороды: пропан, бутан, фреоны, в последнее время рассматривается возможность применения водоаммиачной смеси). Жидкое рабочее тело подогревается и испаряется в парогенераторе 2 и подается на вход турбины 4 . Расширение пара низкокипящих рабочих тел в турбине происходит (в отличие от водяного пара) в области сухого пара, что связано с аномальным видом правой ветви их кривых насыщения в T ,s -диаграмме—энтропия уменьшается при снижении температуры, поэтому из турбины выходит сухой пар. Если его температура значительно выше температуры конденсации, определяемой обычно температурой воздуха, целесообразно возвратить избыточное тепло в цикл, для чего используется непоказанный на схеме рекуперативный теплообменник, устанавливаемый перед конденсатором 5 , который обычно является воздухоохлаждаемым из-за дефицита охлаждающей воды. Сконденсированное рабочее тело циркуляционным насосом 6 подается на вход парогенератора (при наличии рекуператора—через него).Первая в мире геотермальная энергоустановка по такой схеме с фреоном-22 в качестве рабочего тела была изготовлена в 1956 г. и испытана на Паратунском месторождении термальных вод на Камчатке. Оборудование для таких ГеоТЭС с разными рабочими телами изготавливалось рядом фирм в США, Японии, Италии, Австрии. В настоящее время промышленный выпуск энергомодулей мощностью 0,5…3 МВт с низкокипящими рабочими телами осуществляется фирмой «Ормат» (Израиль). Общая мощность ГеоТЭС, построенных во многих странах с этими энергомодулями, превышает 350 МВт. В нашей стране на Кировском заводе был спроектирован энергомодуль мощностью 1,5 МВт на озонобезопасном фреоне-42b. В настоящее время работы по созданию специальной турбины ведутся в ОАО «Наука».
В последние годы особое внимание проявляется к использованию водоаммиачной смеси в качестве рабочего тела. Этот интерес обусловлен изменением температуры в процессе парообразования смеси ― сначала при более низкой температуре выкипает, в основном, аммиак и по мере уменьшения его концентрации температура кипящей смеси растет. В результате удается сблизить кривые охлаждения геотермального рассола и нагрева и парообразования водоаммиачной смеси в I ,t -диаграмме, что приводит к снижению необратимых потерь эксергии при теплообмене и повышению КПДцикла ГеоТЭС. Кроме того, путем изменения концентрации аммиака в смеси можно эффективно использовать одну и ту же турбину на геотермальных месторождениях с температурами рассолов 80…200 °С.
Э н ерг омо д у ли ф ирм ы «О рмат » постав ляют с я п о це н е в средне м 100 0 д о лл . з а 1 к Вт .
Геотермальные ТЭС комбинированного цикла с паровой турбиной в верхнем цикле и низкокипящим рабочим телом в нижнем цикле.
Д ля боле е по лног о испо льзован ия т еплово г о п от е нциал а геотермально й пароводяно й смес и целе сообразно испо льзо ват ь комб ин ирова нну ю тепл ову ю схем у.
Из подъемной скважины 1 пароводяная смесь подается в сепаратор 2 , откуда пар направляется в противодавленческую паровую турбину 3 , после выхода из турбины пар поступает в конденсатор 4 ,являющийся парогенератором низкокипящего рабочего тела. Образующийся конденсат используется на станции. Отсепарированный горячий геотермальный рассол подается в пароперегреватель низкокипящего рабочего тела 5 , после чего возвращается в пласт по нагнетательной скважине 10 . Перегретый пар низкокипящего РТ подается на вход бинарной турбины 6 , после расширения в которой идет в рекуператор 7 , где охлаждается и идет в воздушный конденсатор 8 . Сконденсированное низкокипящее РТ питательным насосом 9 подается на предварительный подогрев в рекуператор 7 и затем в парогенератор 4 . Такая схема позволяет использовать тепло отсепарированного рассола для перегрева низкокипящего РТ, что приводит к увеличению КПД ГеоТЭС. Особенно эффективно применение такой схемы при низких температурах воздуха, так как благодаря низким температурам замерзания низкокипящих РТ (ниже -50 °С) можно осуществлять конденсацию при отрицательных температурах. Для условий Мутновского месторождения пароводяной смеси (среднегодовая температура воздуха ― 5 °С) выработка электроэнергии на комбинированной ГеоТЭС увеличивается на 20 % по сравнению с традиционным конденсационным циклом. Соответствующий патент получен совместно ОАО «Наука» и ОАО «ЭНИН им. Г.М. Кржижановского».
ко нденсатор ; 5 — пароперегреватель ; 6 — бинарна я турби на; 7 — рекуператор ; 8 — воздушны й конденсато р; 9 — пита тельн ый насос ; 1 0 — нагнетательна я скважина.
Оборудование ГеоТЭС комбинированного цикла выпускается израильской фирмой «Ормат», оно установлено на ряде геотермальных станций на Филиппинах и Индонезии. В России по этой схеме планируется построить 4-й блок Верхне-Мутновской ГеоТЭС общей мощностью 6 МВт.
Васильев В.А, Тарнижевский Б.В., ОАО «ЭНИН»
Стремительный рост энергопотребления, ограниченность невозобновляемых природных богатств, вынуждают задуматься об использовании альтернативных источников энергии. В этом отношении особого внимания заслуживает применение геотермальных ресурсов.
Геотермальные электростанции (ГеоЭС) – сооружения для получения электрической энергии за счет природного тепла Земли.Геотермальная энергетика имеет более чем столетнюю историю. В июле 1904 года в итальянском городке Лардерелло был проведен первый эксперимент, позволивший получить электроэнергию из геотермального пара. А через несколько лет здесь же была запущена первая геотермальная электростанция, работающая до сих пор.
Перспективные территории
Для построения геотермальных электростанций идеальными считаются районы с геологической активностью, где естественное тепло находится на сравнительно небольшой глубине.
Сюда относятся области, изобилующие гейзерами, открытыми термальными источниками с водой, разогретой вулканами. Именно здесь геотермальная энергетика развивается наиболее активно.
Однако и в сейсмически неактивных районах имеются пласты земной коры, температура которых составляет более 100 °С.
На каждых 36 метрах глубины температурный показатель возрастает на 1 °С. В этом случае бурят скважину и закачивают туда воду.
На выходе получают кипяток и пар, которые можно использовать как для обогрева помещений, так и для производства электрической энергии.
Территорий, где можно таким образом получать энергию, много, поэтому геотермальные электростанции функционируют повсеместно.
Источники получения геотермальной энергии
Добыча естественного тепла может осуществляться из следующих источников.
Принципы работы геотермальных электростанций
Сегодня применяется три способа производства электричества с использованием геотермальных средств, зависящих от состояния среды (вода или пар) и температуры породы.
- Прямой (использование сухого пара). Пар напрямую воздействует на турбину, питающую генератор.
- Непрямой (применение водяного пара). Здесь используется гидротермальный раствор, который закачивается в испаритель. Полученное при снижении давления испарение приводит турбину в действие.
- Смешанный, или бинарный. В этом случае используется гидротермальная вода и вспомогательная жидкость с низкой точкой кипения, например фреон, который закипает под воздействием горячей воды. Образовавшийся при этом пар от фреона крутит турбину, потом конденсируется и снова возвращается в теплообменник для нагрева. Образуется замкнутая система (контур), практически исключающая вредные выбросы в атмосферу.
Непрямой способ на сегодняшний день считается самым распространенным. Здесь используются подземные воды температурой около 182 °С, которые закачиваются в генераторы, расположенные на поверхности.
Достоинства ГеоЭС
- Запасы геотермальных ресурсов считаются возобновляемыми, практически неисчерпаемыми, но при одном условии : в нагнетательную скважину нельзя закачивать большое количество воды в короткий промежуток времени.
- Для работы станции не требуется внешнее топливо.
- Установка может работать автономно, на своем вырабатываемом электричестве. Внешний источник энергии необходим лишь для первого запуска насоса.
- Станция не требует дополнительных вложений, за исключением расходов на техническое обслуживание и ремонтные работы.
- Геотермальным электрическим станциям не нужны площади для санитарных зон.
- В случае расположения станции на морском или океаническом берегу, возможно ее использование для естественного опреснения воды. Этот процесс может происходить непосредственно в режиме работы станции – при разогреве воды и охлаждении водяного испарения.
Недостатки геотермальных установок
- Велики первоначальные вложения в разработку, проектирование и строительство геотермальных станций.
- Зачастую проблемы возникают в выборе подходящего места для размещения электростанции и получении разрешения властей и местных жителей.
- Через рабочую скважину возможны выбросы горючих и токсичных газов, минералов, которые содержатся в земной коре. Технологии на некоторых современных установках позволяют собирать эти выбросы и перерабатывать в топливо.
- Бывает, что действующая электростанция останавливается. Это может произойти вследствие естественных процессов в породе либо при чрезмерной закачке воды в скважину.
Крупнейшие производители геотермальной энергии
В США и на Филиппинах построены самые крупные ГеоЭС. Они представляют собой целые геотермальные комплексы, состоящие из десятков отдельных геотермальных станций.
Самым мощным считается комплекс «Гейзеры», расположенный в Калифорнии. Он состоит из 22 двух станций с суммарной мощностью 725 МВт, достаточной для обеспечения многомиллионного города.- Мощность филиппинской электростанции «Макилинг-Банахау» составляет около 500 МВт.
- Еще одна филиппинская электростанция с названием «Тиви» имеет мощность 330 МВт.
- «Долина Империал» в США – комплекс из десяти геотермальных электростанций с совокупной мощностью 327 МВт.
- Хронология развития отечественной геотермальной энергетики
Российская геотермальная энергетика начала свое развитие с 1954 года, когда было принято
решение о создании лаборатории по исследованию естественных тепловых ресурсов на Камчатке.
- 1966 год – запущена Паужетская геотермальная электростанция с традиционным циклом (сухой пар) и мощностью 5 МВт. Через 15 лет ее мощность была доработана до 11 МВт.
- В 1967 году начала функционировать Паратунская станция с бинарным циклом. Кстати, патент на уникальную технологию бинарного цикла, разработанный и запатентованный советскими учеными С. Кутателадзе и Л. Розенфельдом, был куплен многими странами.
Большие уровни добычи углеводородного сырья в 1970-е годы, критическая экономическая ситуация в 90-е годы остановили развитие геотермальной энергетики в России. Однако сейчас интерес к ней вновь появился по ряду причин:
- Цены на нефть и газ на внутреннем рынке становятся близкими к мировым.
- Запасы топлива стремительно истощаются.
- Вновь открытые месторождения углеводородов на дальневосточном шельфе и побережье Арктики в настоящее время малорентабельны.
Вам нравятся большие, мощные машины? Прочитайте интересную статью про .
Если вам нужно оборудование для дробления материалов – прочтите эту .
Перспективы освоения геотермальных ресурсов в России
Наиболее перспективными областями Российской Федерации в части использования тепловой энергии для выработки электричества являются
Курильские острова и Камчатка.
На Камчатке имеются такие потенциальные геотермальные ресурсы с вулканическими запасами парогидротерм и энергетических термальных вод, которые способны обеспечить потребность края на 100 лет. Многообещающим считается Мутновское месторождение, известные запасы которого могут предоставить до 300 МВт электричества. История освоения этой области началась с георазведки, оценки ресурсов, проектирования и строительства первых камчатских ГеоЭС (Паужетской и Паратунской), а также Верхне-Мутновской геотермальной станции мощностью 12 МВт и Мутновской, имеющей мощность 50 МВт.
На Курильских островах функционируют две электростанции, использующие геотермальную энергию – на острове Кунашир (2,6 МВт) и на острове Итуруп (6МВт).
В сравнении с энергетическими ресурсами отдельных филиппинских и американских ГеоЭС отечественные объекты производства альтернативной энергии проигрывают значительно: их суммарная мощность не превышает и 90 МВт. Но камчатские электростанции, к примеру, обеспечивают потребности региона в электричестве на 25 %, что в случае непредвиденных прекращений поставки топлива не позволит жителям полуострова остаться без электроэнергии.
В России имеются все возможности для разработки геотермальных ресурсов – как петротермальных, так и гидрогеотермальных. Однако используются они крайне мало, а перспективных областей более чем достаточно. Кроме Курил и Камчатки возможно практическое применение на Северном Кавказе, Западной Сибири, Приморье, Прибайкалье, Охотско-Чукотском вулканическом поясе.
В настоящее время мировыми лидерами в получении энергии из земных недр являются Соединенные Штаты Америки, Филиппины, Мексика, Индонезия, Италия, Япония, Новая Зеландия и Исландия. Но и Россия не стоит в стороне. Мутновская геотермальная электростанция на Камчатке – один из ярких примеров преобразования глубинного тепла Земли в электрическую энергию в России.
Геотермальная энергетика – самая перспективная отрасль энергетики, особенно это касается России. Согласно прогнозам специалистов объемы энергии тепла Земли, сконцентрированная под толщей земной коры в 10 км, в 50 тысяч раз превышают объемы энергии всех мировых запасов углеводородов – нефти и природного газа.
Электростанции такого плана, как правило, возводятся в вулканических районах той или иной страны. При соприкосновении лавы вулканов с водными ресурсами происходит интенсивный нагрев воды, в результате чего в местах разлома тектонических плит, где земная кора наиболее тонка, горячая вода вырывается на поверхность земли в виде гейзеров, образуя горячие геотермальные озера или подводные течения.
Благодаря таким природным явлениям появилась возможность использования их свойств в качестве альтернативного, можно даже сказать, неисчерпаемого источника энергии. К сожалению, такие геотермальные источники распределены по поверхности земного шара неравномерно. Так на сегодняшний день они обнаружены и используются почти в 60-и странах, в основном, в районе Тихоокеанского вулканического кольца, а также в районе Дальнего Востока России.
Кроме открытых источников, добраться до подземной энергии возможно с помощью бурения скважин, причем через каждые 36 метров температура повышается на один градус. Получаемое таким способом тепло в виде горячей воды или пара можно использовать как для производства электрической энергии, для обогрева помещений, а также для производственных нужд, что актуально для России с холодными зимами.
Геотермальные электростанции
Электростанции, в работе которых используется пар, поступающий непосредственно из скважин в турбину генератора, называют станциями прямого типа. Самая первая и простейшая электростанция в мире была создана именно по такому принципу и заработала в 1911 году в итальянском населенном пункте Лардерелло. Жаль, конечно, что не в России. Что интересно, она вырабатывает электроэнергию до сих пор.
Одной из крупнейших электростанций, работающей на основе сухого пара из геотермального источника и в настоящее время, является станция, расположенная в местечке Гейзерс, в штате Северная Калифорния, США.
Наибольшее распространение получили геотермальные электростанции непрямого типа. Принцип работы заключается в подаче подземной горячей воды под высоким давлением в генераторные установки, расположенные на поверхности.
Наиболее экологически чистыми являются геотермальные электростанции смешанного типа. Удачным решением стало то, что кроме подземной воды используют дополнительную жидкость или газ с более низкой точкой кипения. При пропускании через теплообменник, горячая вода преобразует дополнительную жидкость до состояния пара, который приводит в действие турбины.
Кроме того, такие электростанции способны функционировать при довольно низких температурах подземной воды, от 100 до 190 °С. В ближайшем будущем геотермальные станции такого типа могут стать наиболее востребованными, поскольку большинство геотермальных источников в России имеют температуру воды намного ниже 190 °С.
Целью строительства в 1966 году Паужетской геотермальной электростанции, первой в России, стала необходимость обеспечения электроэнергией ряда жилых поселков и предприятий по переработке рыбы. Расположена станция на западном побережье Камчатки, вблизи села Паужетка, рядом с вулканом Камбальный.
Установленная мощность на момент пуска электростанции в 1966 году составляла 5 МВт, в 2011 году – 12 МВт. В настоящее время реализуется введение бинарного энергоблока, созданного по отечественной технологии. Реализация данного проекта не только выведет электростанцию на новые мощности – до 17 МВт, но и решит экологические проблемы, связанные со сбросом отработанного сепарата на грунт.
Верхне-Мутновская опытно-промышленная ГеоЭС
Электростанция расположена на юго-востоке Камчатского полуострова на отметке 780 метров над уровнем моря на склонах вулкана Мутновский. Станция была введена в эксплуатацию в 1999-м году. Она имеет три энергоблока по 4 МВт, то есть ее проектная мощность составляет 12 МВт.
Мутновская ГеоЭС
Электростанция, использующая геотермальные источники, расположена близ вулкана Мутновский, на юго-востоке Камчатки. Дата введения в эксплуатацию – апрель 2003 года.
Установленная мощность – 50 МВт, планируемая 80 МВт. Обслуживание данной станции полностью автоматизировано.
Благодаря использованию геотермальных электростанций на Камчатке значительно ослаблена зависимость этого региона от привозного дорогостоящего топлива. На данный момент примерно 30% энергозатрат покрываются именно этими источниками электрической энергии.
На острове Итуруп Курильской гряды построена и введена в действие геотермальная электростанция «Океанская».
Начало строительства — 1993 год, ввод — 2006 год, мощность 2,5 МВт.
Менделе́евская ГеоТЭС
Геотермальная электростанция на острове Кунашир близ вулкана Менделеева. Мощность станции — 3,6 МВт. В 2011 году начались работы по модернизации, результатом которой станет достижение мощности в 7,4 МВт. Данная станция предназначена для теплоснабжения и электроснабжения города Южно-Курильска.
Имеющиеся ресурсы Курильских островов могут позволить выработать 230 МВт электроэнергии, что достаточно для удовлетворения всех потребностей региона в тепле, горячем водоснабжении, а самое главное – в энергетике.
О.Баратова
Мощность Паужетской ГеоЭС могут увеличить за счет дублирующих скважин:
Геотермальная электростанция (ГеоТЭС) – вид электростанций, которые вырабатывают электрическую энергию из тепловой энергии подземных источников.
Схема работы геотермальной электростанции достаточно проста. Вода, через специально пробуренные отверстия, закачивается глубоко под землю, в те слои земной коры, которые естественным образом довольно сильно нагреты. Просачиваясь в трещины и полости горячего гранита, вода нагревается, вплоть до образования водяного пара, и по другой, параллельной скважине поднимается обратно. После этого горячая вода поступает непосредственно на электростанцию, в теплообменник, и её энергия преобразуется в электрическую. Это происходит посредством турбины и генератора, как и во многих других типах электростанций. В другом варианте геотермальной электростанции, используются природные гидротермальные ресурсы, т.е. вода, нагретая до высокой температуры в результате естественных природных процессов. Однако область использования подобных ресурсов значительно ограничена наличием особых геологических районов. В этом случае в теплообменник поступает уже нагретая вода, выкачанная из земных недр. В другом случае – вода в результате высокого геологического давления, поднимается самостоятельно, через специально пробуренные отверстия. Это, так скажем, общий принцип работы геотермальной электростанции, который подходит для всех их типов.
Виды геотермальный электростанций
По своему техническому устройству, геотермальные электростанции подразделяются на несколько видов:
· геотермальные электростанции на парогидротермах – это электростанции, в которых используется уже нагретая природой вода;
· двухконтурная геотермальная электростанция на водяном паре. В таких электростанциях имеется специальный двухконтурный парогенератор, позволяющий генерировать “добавочный” пар. Иными словами, на “горячей” стороне парогенератора используется геотермальный пар, а на “холодной” его стороне генерируется вторичный пар, полученный из подведенной воды;
· двухконтурная геотермальная электростанция на низкокипящих рабочих веществах. Область применения таких электростанций – использование очень горячих (до 200 градусов) термальных вод.
В данном реферате мы познакомились только с тремя альтернативными источниками энергии, но нельзя думать, что это они все. Биотопливо, гелиоэнергетика, альтернативная гидроэнергетика, грозовая энергетика, управляемый термоядерный синтез и многое другое, являются не традиционными способами получения энергии. Но к сожалению, автор посвятил реферат более известным альтернативным источникам энергии, а этими пренебрёг.
В ходе работы над рефератом были рассмотрены разные способы получения энергии. Были представлены их плюсы, которые заключались в том, что альтернативные источники энергии являются возобновляемыми и не несут вреда окружающей среде. Но также были представлены и минусы, которые заключались в дорого стоимости материалов для строительства приборов, которые преобразовывают энергию, в долгой и тяжёлой подготовке места для строительства, проблемы эксплуатации.
В ходе работы над рефератом была изучена научная литература, систематизирован материал и оформлена данная работа.
Аккумулятор – химический источник тока.
Альтернативные источники энергии – получение энергии не из ее традиционных источников (уголь, нефть и т.д.) а из возобновляемых, использующих энергию Солнца, ветра, приливов и отливов, геотермальных источников.
Ветрогенератор – устройство что получает электроэнергию из ветра.
Ветроэлектростанции – группа ветрогенераторов, которые объединены для того чтобы обеспечивать определенный регион электроэнергией.
Гелиосистемы – устройство для преобразования энергии солнечной радиации в другие, удобные для использования виды энергии.
Геотермальная энергия – это энергия тепла, которое выделяется из внутренних зон Земли на протяжении сотен миллионов лет.
Геотермальная электростанция – вид электростанций, которые вырабатывают электрическую энергию из тепловой энергии подземных источников.
Диод – солнечный элемент батареи.
Инвертор – устройство для преобразования постоянного тока в переменный с изменением величины частоты и/или напряжения.
Инфраструктура – комплекс взаимосвязанных обслуживающих структур, составляющих и/или обеспечивающих основу функционирования системы.
Киловатт – единица мощности.
Космическая станция – обитаемый долговременный летательный аппарат, предназначенный для исследований на околоземной орбите или в открытом космосе.
Микроволны – сверхвысокие частоты.
Мировая экономика – многоуровневая, глобальная система хозяйства, объединяющая национальные экономики стран мира на основе международного разделения труда посредством международных экономических отношений.
Мощность – физическая величина, равная отношению работы, выполняемой за некоторый промежуток времени, к этому промежутку времени.
Утилизация – использование ресурсов, не находящих прямого применения, вторичных ресурсов, отходов производства и потребления.
Фотовольтаическая система – метод выработки электрической энергии путем использования фоточувствительныхэлементов для преобразования солнечной энергии в электричество.
Четырёхлопастный ротор – смеситель для обеспечения улучшенного рассеивания и распределения при смешивании в закрытом смесителе периодического действия с синхронным электроприводом.
Полимерные солнечные батареи – разновидность солнечных батарей, которые производят электричество из солнечного света.
Полимерный фотоэлемент – это пленка, которая состоит из активного слоя, электродов из алюминия, гибкой органической подложки и защитного слоя.
Радиоактивный распад – спонтанное изменение состава нестабильных атомных ядер путём испускания элементарных частиц или яденых фрагментов
Рефлектор – оптический телескоп, использующий в качестве светособирающего элемента зеркало.
Солнечная батарея – устройство прямопреобразующее солнечную энергию в постоянный электрический ток.
Электроприёмник – устройство в котором происходит преобразование электрической энергии в другой вид энергии для ее использования.
Электроэнергия – энергия, передаваемая электрическим током.
Энергетик – это специалист, в функции которого входит разработка, производство, а также эксплуатация систем энергетического и теплового обеспечения.
Энергоресурсы – все доступные для промышленного и бытового использования источники разнообразных видов энергии
Энергостанции – станции которые вырабатывают электричество.
1. Алхасов, А.Б. Геотермальная энергетика: проблемы, ресурсы, технологии / А.Б. Алхасов – М.: “Физматлит”, 2008. – 376 с.
2. Безруких П.П., Безруких П.П. (младший) – М.: Институт устойчивого развития Общественной палаты Российской Федерации / Центр экологической политики России, 2011. – 74 c.
3. Валерий Чумаков. Токи ветров // Журнал «Вокруг света». 2008.
4. Виссарионов В.И. Методы расчета ресурсов возобновляемых источников энергии / В.И. Виссарионов. – М.: Учебное пособие для вузов, 2008, 144 – с.
5. Гарипов М.Г. Ветроэнергетика. Вестник Казанского технологического университета // М.Г. Гарипов. – К.: Выпуск № 2, том 16, 2013.
6. Максимов, И.Г. Альтернативные источники энергии / И.Г. Максимов – М.: “Эко-Тренд”, 2005. – 387 с.
7. Олейник Я.Б. Солнечная энергия // Основы экологии. – М.: 2011.
8. Павел Урушев. Ветряные мельницы – панацея для энергетики // Pravda.ru Наука и техника. 2009.
9. Попов, М.С. Геотермальная энергетика в России / М.С. Попов – М.: “Энергоатомиздат”, 1988. – 294 с.
10. Стэн Гибилиско, Альтернативная энергия без тайн / Стэн Гибилиско. – М.: 2010, – 368 с.
11. Феофанов, Ю.А. Геотермальные электростанции / Ю.А. Феофанов – М.: “Эко-Тренд”, 2005. – 217 с.
Принцип работы геотермальных электростанций
Принцип работы геотермальных электростанций Геотермальная электростанция (ГеоТЭС) – вид электростанций, которые вырабатывают электрическую энергию из тепловой энергии подземных источников.
Геотермальные электростанции
Геотермальные электростанции или что такое геотермальная энергия?
Геотермальная энергия – это энергия, получаемая из природного тепла Земли. Достичь этого тепла можно с помощью скважин. Геотермический градиент в скважине возрастает на 1 0С каждые 36 метров. Это тепло доставляется на поверхность в виде пара или горячей воды. Такое тепло может использоваться как непосредственно как для обогрева домов и зданий, так и для производства электроэнергии. Термальные регионы имеются во многих частях мира.
По различным подсчетам, температура в центре Земли составляет, минимум, 6 650 0С. Скорость остывания Земля примерно равна 300-350 0С в миллиард лет. Земля содержит 42 х 1012 Вт тепла, из которых 2% содержится в коре и 98% – в мантии и ядре. Современные технологии не позволяют достичь тепла, которое находится слишком глубоко, но и 840 000 000 000 Вт (2%) доступной геотермальной энергии могут обеспечить нужды человечества на долгое время. Области вокруг краев континентальных плит являются наилучшим местом для строительства геотермальных станций, потому что кора в таких зонах намного тоньше.
Геотермальные электростанции и геотермальные ресурсы
Чем глубже скважина, тем выше температура, но в некоторых местах геотермальная температура поднимается быстрее. Такие места обычно находятся в зонах повышенной сейсмической активности, где сталкиваются или разрываются тектонические плиты. Именно поэтому наиболее перспективные геотермальные ресурсы находятся в зонах вулканической активности. Чем выше геотермический градиент, тем дешевле обходится добыча тепла, за счет уменьшения расходов на бурение и качание. В наиболее благоприятных случаях, градиент может быть настолько высок, что поверхностные воды нагреваются до нужной температуры. Примером таких случаев служат гейзеры и горячие источники.
Ниже земной коры находится слой горячего и расплавленного камня называемый магмой. Тепло возникает там, прежде всего, за счет распада природных радиоактивных элементов, таких как уран и калий. Энергетический потенциал тепла на глубине 10 000 метров в 50 000 раз больше энергии, чем все мировые запасы нефти и газа.
Зоны наивысших подземных температур находятся в регионах с активными и молодыми вулканами. Такие «горячие точки» находятся на границах тектонических плит или в местах, где кора настолько тонка, что пропускает тепло магмы. Множество горячих точек находится в зоне Тихоокеанского кольца, которое еще называют «огненное кольцо» из-за большого количества вулканов.
Геотермальные электростанции – способы использования геотермальной энергии
Существует два основных способа использования геотермальной энергии: прямое использование тепла и производство электроэнергии. Прямое использование тепла является наиболее простым и поэтому наиболее распространенным способом. Практика прямого использования тепла широко распространенна в высоких широтах на границах тектонических плит, например в Исландии и Японии. Водопровод в таких случаях монтируется непосредственно в глубинные скважины. Получаемая горячая вода применяется для подогрева дорог, сушки одежды и обогрева теплиц и жилых строений. Способ производства электричества из геотермальной энергии очень похож на способ прямого использования. Единственным отличием является необходимость в более высокой температуре (более 150 0С).
В Калифорнии, Неваде и некоторых других местах геотермальная энергия используется на больших электростанциях, Так, в Калифорнии около 5% электричества вырабатывается за счет геотермальной энергии, в Сальвадоре геотермальная энергия производит около 1/3 электроэнергии. В Айдахо и Исландии геотермальное тепло используется в различных сферах, в том числе и для обогрева жилья. В тысячах домах геотермальные тепловые насосы используются для получения экологически чистого и недорогого тепла.
Геотермальные электростанции – источники геотермальной энергии.
Сухая нагретая порода – Для того, чтобы использовать энергию в геотермальных электростанциях, содержащуюся в сухой скальной породе, воду при высоком давлении закачивают в породу. Таким образом, расширяются существующие в породе изломы, и создается подземный резервуар пара или горячей воды.
Магма – расплавленная масса, образующаяся под корой Земли. Температура магмы достигает 1 200 0С. Несмотря на то, что небольшие объемы магмы находятся на доступных глубинах, практические методы получения энергии из магмы находятся на стадии разработки.
Горячие, находящиеся под давлением, подземные воды , содержащие растворенный метан. В производстве электроэнергии используются и тепло, и газ.
Геотермальные электростанции – принципы работы
В настоящее время существует три схемы производства электроэнергии с использованием гидротермальных ресурсов: прямая с использованием сухого пара, непрямая с использованием водяного пара и смешанная схема производства (бинарный цикл). Тип преобразования зависит от состояния среды (пар или вода) и ее температуры. Первыми были освоены электростанции на сухом пару. Для производства электроэнергии на них пар, поступающий из скважины, пропускается непосредственно через турбину/генератор. Электростанции с непрямым типом производства электроэнергии на сегодняшний день являются самыми распространенными. Они используют горячие подземные воды (температурой до 182 0С) которая закачивается при высоком давлении в генераторные установки на поверхности. Геотермальные электростанции со смешанной схемой производства отличаются от двух предыдущих типов геотермальных электростанций тем, что пар и вода никогда не вступают в непосредственный контакт с турбиной/генератором.
Геотермальные электростанции, работающие на сухом пару
Геотермальные электростанции на парогидротермах
Для производства электричества на таких заводах используются перегретые гидротермы (температура выше 182 °С). Гидротермальный раствор нагнетается в испаритель для снижения давления, из-за этого часть раствора очень быстро выпаривается. Полученный пар приводит в действие турбину. Если в резервуаре остается жидкость, то ее можно выпарить в следующем испарителе для получения еще большей мощности.
Геотермальные электростанции с бинарным циклом производства электроэнергии.
Будущее геотермального электричества.
Резервуары с паром и горячей водой являются лишь малой частью геотермальных ресурсов. Земная магма и сухая твердая порода обеспечат дешевой, чистой практически неиссякаемой энергией, как только будут разработаны соответствующие технологии по их утилизации. До тех пор, самыми распространенными производителями геотермальной электроэнергии будут электростанции с бинарным циклом.
Чтобы геотермальное электричество стало ключевым элементом энергетической инфраструктуры США, необходимо разработать методы по уменьшению стоимости его получения. Департамент Энергетики США работает с представителями геотермальной промышленности по уменьшению стоимости киловатт-часа до $0,03-0,05. По прогнозам, в ближайшее десятилетие появятся новые геотермальные электростанции мощностью 15 000 МВт.
Геотермальные электростанции
Виды ГеоТЭС по принципу работы
Геотермальная электростанция (ГеоТЭС) – вид электростанций, которые вырабатывают электрическую энергию из тепловой энергии подземных источников.
Схема работы геотермальной электростанции достаточно проста. Вода, через специально пробуренные отверстия, закачивается глубоко под землю, в те слои земной коры, которые естественным образом довольно сильно нагреты. Просачиваясь в трещины и полости горячего гранита, вода нагревается, вплоть до образования водяного пара, и по другой, параллельной скважине поднимается обратно. После этого горячая вода поступает непосредственно на электростанцию, в теплообменник, и её энергия преобразуется в электрическую. Это происходит посредством турбины и генератора, как и во многих других типах электростанций. В другом варианте геотермальной электростанции, используются природные гидротермальные ресурсы, т.е. вода, нагретая до высокой температуры в результате естественных природных процессов. Однако область использования подобных ресурсов значительно ограничена наличием особых геологических районов. В этом случае в теплообменник поступает уже нагретая вода, выкачанная из земных недр. В другом случае – вода в результате высокого геологического давления, поднимается самостоятельно, через специально пробуренные отверстия. Это, так скажем, общий принцип работы геотермальной электростанции, который подходит для всех их типов. По своему техническому устройству, геотермальные электростанции подразделяются на несколько видов:
– геотермальные электростанции на парогидротермах – это электростанции, в которых используется уже нагретая природой вода;
– двухконтурная геотермальная электростанция на водяном паре. В таких электростанциях имеется специальный двухконтурный парогенератор, позволяющий генерировать “добавочный” пар. Иными словами на “горячей” стороне парогенератора используется геотермальный пар, а на “холодной” его стороне генерируется вторичный пар, полученный из подведенной воды;
– двухконтурная геотермальная электростанция на низкокипящих рабочих веществах. Область применения таких электростанций – использование очень горячих (до 200 градусов) термальных вод, а также использование дополнительно воды на месторождениях парогидротерм, о которых было сказано выше;
В настоящее время существует три схемы производства электроэнергии с использованием геотермальных ресурсов:
– прямая с использованием сухого пара
– непрямая с использованием водяного пара
– смешанная схема производства (бинарный цикл)
Тип преобразования зависит от состояния среды (пар или вода) и ее температуры.
Первыми были освоены электростанции на сухом пару с прямым типом производства электроэнергии. Самая первая геотермальная электростанция в мире работала именно по такому принципу. Эксплуатация этой станции началась в итальянском городке Лардерелло (недалеко от Флоренции) ещё в 1911 году. Семью годами ранее, 4 июля 1904 года с помощью геотермального пара здесь был приведен в действие генератор, который смог зажечь четыре электрические лампочки, после чего и было принято решение о строительстве электростанции. Что примечательно, станция в Лардерелло функционирует и по сей день. Для производства электроэнергии на таких ГеоТЭС, пар, поступающий по трубам из скважины, пропускается непосредственно через турбину, которая вращает генератор, вырабатывающий электроэнергию. (Смотри рисунок 1)
Рисунок 1 – Принцип работы геотермальной электростанции, работающей на сухом пару
Дальнейшим развитием ГеоТЭС стали электростанции с непрямым типом производства электроэнергии, на сегодняшний день являющиеся самыми распространенными. Они используют горячие подземные воды (температурой до 182 С) которые закачиваются при высоком давлении в установки на поверхности. Гидротермальный раствор нагнетается в испаритель для снижения давления, из-за этого часть раствора очень быстро выпаривается. Полученный пар приводит в действие турбину. Если в резервуаре остается жидкость, то ее можно выпарить в следующем испарителе для получения еще большей мощности. (Смотри рисунок 2)
На данный момент, все большее распространение получают ГеоТЭС со смешанным циклом работы. Появившаяся несколько лет назад новая, разработанная австралийской компанией Geodynamics Ltd., революционная технология строительства ГеоТЭС – технология Hot-Dry-Rock, существенно повышает эффективность преобразования энергии геотермальных вод в электроэнергию. Суть этой технологии заключается в следующем. До самого последнего времени в термоэнергетике незыблемым считался главный принцип работы всех геотермальных станций, заключающийся в использовании естественного выхода пара. Австралийцы отступили от этого принципа и решили сами создать подходящий “гейзер”. Для этого они отыскали в пустыне на юго-востоке Австралии точку, где тектоника и изолированность скальных пород создают аномалию, которая круглогодично поддерживает в округе очень высокую температуру. Поэтому если на такую глубину через скважину закачать воду, то она, повсеместно проникая в трещины горячего гранита, будет их расширять, одновременно нагреваясь, а затем по другой пробуренной скважине будет подниматься на поверхность. После этого нагретую воду можно будет без особого труда собирать в теплообменнике, а полученную от нее энергию использовать для испарения другой жидкости с более низкой температурой кипения, пар которой и приведет в действие паровые турбины. Вода, отдавшая геотермальное тепло, вновь будет направлена через скважину на глубину, и цикл, таким образом, повторится. (Смотри рисунок 3)
Рисунок 2 – Принцип работы геотермальной электростанции с непрямым типом производства энергии
Рисунок 3 – Принцип работы геотермальной электростанции с бинарным циклом
Геотермальные электростанции - Геотермальные электростанции
Геотермальные электростанции Виды ГеоТЭС по принципу работы Геотермальная электростанция (ГеоТЭС) – вид электростанций, которые вырабатывают электрическую энергию из тепловой энергии
Геотермальные электростанции
Геотерма́льная электроста́нция (ГеоТЭС) - вид электростанций, которые вырабатывают электрическую энергию из тепловой энергии подземных источников (например, гейзеров).
^ История развития геотермальной энергетики в России
Наряду с огромными ресурсами органического топлива Россия располагает значительными запасами тепла земли, которые могут быть преумножены за счет геотермальных источников, находящихся на глубине от 300 до 2500м в основном в зонах разломов земной коры.
Для использования геотермальных ресурсов пробурено более 3000 скважин. Стоимость исследований геотермии и буровых работ, уже выполненных в этой области, в современных ценах составляет более 4млрд. долларов. Так на Камчатке на геотермальных полях уже пробурено 365 скважин глубиной от225до2266м и израсходовано (ещё в советское время) около 300млн. долларов (в современных ценах).
Геотермальная энергия-это энергия внутренних областей Земли. Извержение вулканов наглядно свидетельствует об огромном жаре внутри планеты Ученые оценивают температуру ядра Земли в тысячи градусов Цельсия Эта температура постепенно снижается от горячего внутреннего ядра где как полагают металлы и породы могут существовать только в расплавленном состоянии до поверхности Земли
воды и пара извлекается из земли для электростанций, работающих на влажном паре, и там, где горячая вода извлекается для станций с бинарным циклом, воду необходимо удалять. Эта вода может быть необычно соленой (до 20% соли), и тогда потребуется перекачка ее в
способностью. Впрочем, следует иметь в виду, что топливо в данном случае бесплатное и результирующая стоимость энергии поэтому низка. Сведений о продолжительности жизни геотермальных источников мало, и поэтому, хотя геотермальная энергия производится при малых затратах, проекты, рассчитанные на долгую перспективу, неизвестны. Этот способ может снабжать только небольшой долей требуемой энергии даже те страны, в которых доступны геотермальные воды, и тоже не свободен от проблемы загрязнения атмосферы.
^ Источники геотермальной энергии
Сухая нагретая порода – Для того, чтобы использовать энергию в геотермальных электростанциях, содержащуюся в сухой скальной породе, воду при высоком давлении закачивают в породу. Таким образом, расширяются существующие в породе изломы, и создается подземный резервуар пара или горячей воды.
^ Способы использования геотермальной энергии
Существует два основных способа использования геотермальной энергии: прямое использование тепла и производство электроэнергии. Прямое использование тепла является наиболее простым и поэтому наиболее распространенным способом. Практика прямого использования тепла широко распространенна в высоких широтах на границах тектонических плит, например в Исландии и Японии. Водопровод в таких
случаях монтируется непосредственно в глубинные скважины. Получаемая горячая вода применяется для подогрева дорог, сушки одежды и обогрева теплиц и жилых строений. Способ производства электричества из геотермальной энергии очень похож на способ прямого использования. Единственным отличием является необходимость в более высокой температуре (более 150 0С).
Одно из перспективных направлений использования тепла высокоминерализованных подземных термальных вод преобразование его в электрическую энергию. С этой целью была разработана технологическая схема для строительства ГеоТЭС, состоящая из геотермальной циркуляционной системы (ГЦС) и паротурбинной установки (ПТУ), схема которой приведена на рис.1. Отличительной особенностью такой технологической схемы от известных является то, что в ней роль испарителя и перегревателя выполняет внутри-
^ Виды ГеоЭС(по принципу работы)
В настоящее время существует три схемы производства электроэнергии с использованием гидротермальных ресурсов: прямая с использованием сухого пара, непрямая с использованием водяного пара и смешанная схема производства (бинарный цикл). Тип преобразования зависит от состояния среды (пар или вода) и ее температуры. Первыми были освоены электростанции на сухом пару. Для производства электроэнергии на них пар, поступающий из скважины, пропускается непосредственно через турбину/генератор. Электростанции с непрямым типом производства электроэнергии на сегодняшний день являются самыми распространенными. Они используют горячие подземные воды (температурой до 182 0С) которая закачивается при высоком давлении в
генераторные установки на поверхности. Геотермальные электростанции со смешанной схемой производства отличаются от двух предыдущих типов геотермальных электростанций тем, что пар и вода никогда не вступают в непосредственный контакт с турбиной/генератором.
^ Геотермальные электростанции, работающие на сухом пару
Паровые электростанции работают преимущественно на гидротермальном пару. Пар поступает непосредственно в турбину, которая питает генератор, производящий электроэнергию. Использование пара позволяет отказаться от сжигания ископаемого топлива (также отпадает необходимость в транспортировке и хранении топлива). Это старейшие геотермальные электростанции. Первая такая электростанция была построена в Лардерелло (Италия) в 1904 году, она действует и в настоящее время. Паровая технология используется на электростанции «Гейзерс» в Северной Калифорнии – это самая крупная геотермальная электростанция в мире.
Для производства электричества на таких заводах используются перегретые гидротермы (температура выше 182 °С). Гидротермальный раствор нагнетается в испаритель для снижения давления, из-за этого
часть раствора очень быстро выпаривается. Полученный пар приводит в действие турбину. Если в резервуаре остается жидкость, то ее можно
^ Геотермальные электростанции с бинарным циклом производства электроэнергии.
Большинство геотермальных районов содержат воду умеренных температур (ниже 200 0С). На электростанциях с бинарным циклом производства эта вода используется для получения энергии. Горячая геотермальные вода и вторая, дополнительная жидкость с более низкой точкой кипения, чем у воды, пропускаются через теплообменник. Тепло геотермальной воды выпаривает вторую жидкость, пары которой приводят в действие турбины. Так как это замкнутая система, выбросы в атмосферу практически отсутствуют. Воды умеренной температуры являются наиболее распространенным геотермальным ресурсом, поэтому большинство геотермальных электростанций будущего будут работать на этом принципе.
^ Примеры крупнейших ГеоЭС
The Geysers («Гейзеры»), США
США считается самым крупным производителем геотермальной энергии в мире. Здесь, в штате Калифорния, расположен самый крупный комплекс геотермальных электростанций. Он состоит из 22 отдельных ГеоЭС. Совокупная мощность этого комплекса 725 МВт, таким образом, «Гейзеры» могут обеспечить электроэнергией город размерами с Сан-Франциско. Предполагается, что предельная мощность «Гейзеров» может достигать 1360 МВт.
^ Makiling Banahaw («Макилинг-Банахау»), Филиппины
Филиппины входят в число крупнейших стран-производителей геотермальной энергии. Так, в 2007 году они занимали второе место в мире, уступая лишь США. В 1984 году на Филиппинских островах начала свою работу геотермальная электростанция «Макилинг-Банахау», мощность которой в тот момент составляла 330 МВт. Считается, что в настоящее время мощность данной электростанции превышает 458 МВт.
^ Imperial Valley Geothermal Area, США
В штате Калифорния находится долина Империал (Imperial Valley). Здесь расположен комплекс, состоящий из 10 геотермальных электростанций. Его совокупная мощность равна приблизительно 327 МВт.
^ Navy 1 Geothermal Area, США
Эта еще одна калифорнийская геотермальная электростанция. Она расположена на озере Чайна Лэйк, рядом с военной базой. Ее мощность превышает 270 МВт.
^ Положительные и отрицательные стороны ГеоЭС
Геотермальные энергетика, и геотермальные электростанции в том числе, является одним из самых перспективных видов получения альтернативных источников энергии. К остальным положительным качествам геотермальной энергии можно отнести «круглосуточный» режим работы, который не зависит от климатических условий, времени года и прочих подобных факторов. Это полностью экологически чистый источник энергии, а его экономическая эффективность во много раз превосходит более традиционные виды получения электроэнергии.
Кроме того, геотермальную электростанцию построить можно не везде, потому что для ее постройки необходимы определенные геологические условия.
В последние годы в России отмечается значительный прогресс в развитии геотермальной энергетики,обусловленный необходимостью решения острых проблем энергоснабжения отдаленных районов, располагающих большими разведанными запасами высокотемпе-ратурных геотермальных ресурсов, и достижениями отечественной промышленности в создании новых образцов геотермального оборудования.На территории России разведаны большие запасы
Геотермальные электростанции
Геотермальные электростанции (ГеоЭС) – разновидность альтернативной энергетики. ГеоЭС получают электрическую энергию за счёт геотермальных источников недр Земли – гейзеров, открытых и подземных горячих источников воды или метана, теплых сухих пород, магмы. Поскольку геологическая активность происходит на планете регулярно, геотермальные источники можно условно считать неисчерпаемыми (возобновляемыми). По подсчётам ученых тепловая энергия Земли составляет 42 триллиона Ватт, 2% из которых (840 миллиардов) содержится в земной коре и доступна для добычи, однако и этой цифры достаточно, чтобы обеспечить население Земли неиссякаемой энергией на долгие годы.
Регионы с геотермальной активностью имеются во многих частях планеты, и идеальными для построения станций считаются районы с высокой геологической активностью (вулканической, сейсмической). Наиболее активное развитие отрасли происходит в местах скопления горячих гейзеров, а также в областях вокруг краёв литосферных плит в силу наименьшей толщины земной коры.
Принцип геотермальной электростанции:
Для получения тепла из закрытых подземных источников используется бурение скважин. При углублении скважины температура повышается примерно на 1 градус каждые 36 метров, но есть и более высокие показатели. Полученное тепло доставляется на поверхность станции в виде горячей воды или пара, они могут применяться как для прямой подачи на отопительные системы домов и помещений, так и для последующего преобразования в электроэнергию на станции.
В зависимости от состояния среды (вода, пар) используется три способа получения электроэнергии – прямой, непрямой и смешанный. При прямом используется сухой пар, воздействующий на турбину генератора напрямую. При непрямом используется (наиболее популярен в настоящее время) очищенный и нагретый водяной пар, получаемый испарением воды, закачиваемой из подземных источников температурой до 190 градусов. Как видно из представленного рисунка – перегретый пар по добывающим скважинам поднимается к теплообменнику. В нем происходит передача тепловой энергии в закрытый контур паровой турбины. Полученный от закипания жидкости пар вращает турбину, после чего снова конденсируется в теплообменнике, что образует замкнутую и практически безвредную для атмосферы систему. Паровая турбина соединена с электрогенератором, с которого и получают электроэнергию. При смешанном способе применяют промежуточные легко-вскипаемые жидкости (фреон и др.), на которые воздействуют кипящей водой из источников.
Преимущества геотермальных электростанций:
1) Станции не требуют внешнего топлива для работы;
2) Практически неисчерпаемые запасы энергии (если соблюдать необходимые условия);
3) Возможность автоматизированной и автономной работы за счёт использования собственно-выработанного электричества;
4) Относительная дешевизна обслуживания станций;
5) Станции можно использовать для опреснения воды при расположении их на побережье океана или моря.
Геотермальные электростанции – недостатки:
1) Выбор места установки станции зачастую затруднён политическими и социальными аспектами;
2) Проектирование и строительство ГеоЭС может потребовать очень больших вложений;
3) Загрязнение атмосферы периодическими выбросами через скважину вредных веществ, содержащихся в коре (современные технологии позволяют частично преобразовывать эти выбросы в топливо), однако оно значительно ниже, чем при производстве электроэнергии из ископаемых источников;
4) Нестабильность естественных геологических процессов и, как следствие, периодическая остановка работы станций.
Первая геотермальная электростанция
Первые эксперименты с добычей энергии из геотермальных источников относятся к началу 20 века (1904 год, Италия, где спустя небольшое время была также построена первая полноценная геотермальная электростанция). В настоящее время, с учётом быстрого роста потребления электричества и быстрого иссякания запасов традиционного энергетического сырья, это одна из наиболее перспективных отраслей энергетики.
Крупнейшие геотермальные электростанции
Лидерами получения геотермальной энергии сейчас являются США и Филиппины, где построены самые крупные ГеоЭС, производящие более 300 МВт энергии каждая, что достаточно для энергоснабжения крупных городов.
Геотермальные электростанции в России
В России отрасль развита меньше, но и здесь идёт активное развитие. Самыми перспективными регионами страны являются Курильские острова и Камчатка. Крупнейшая геотермальная электростанция страны – Мутновская ГеоЭС на юго-востоке Камчатки, производящая до 50 МВт энергии (в перспективе – до 80 МВт). Также следует отметить Паужетскую (первая, построенная в России), Океанскую и Менделеевскую ГеоЭС.
Геотермальные электростанции
Билеты по электробезопасности ростехнадзора с ответами. Документация ответственного за электрохозяйство – приказы, положения, наряды, бланки, протоколы, правила и нормы. Исполнительная и приёмосдаточная документация для элекромонтажных работ. Инструкции по технике безопасности. Описания электростанций и электрооборудования с примерами подключения и использования.
