|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Energia geotermalna. Technika pozyskiwania wód geotermalnych. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Alternatywne źródła energii Energia geotermalna pozyskiwana jest ze źródeł ciepła o wysokich temperaturach, posiada pewne cechy. Jednym z nich jest to, że temperatura płynu chłodzącego jest znacznie niższa niż temperatura podczas spalania paliwa. Pomimo tego, że całkowite zasoby energii geotermalnej są duże, jej jakość termodynamiczna jest niska. Źródła te mają wiele wspólnego z przemysłową emisją ciepła i energią cieplną oceanów. Strategia wykorzystania energii geotermalnej została pokrótce omówiona poniżej. Połączenie możliwości i potrzeb Źródła geotermalne zawsze kojarzą się z próbami wytwarzania energii elektrycznej jako najcenniejszego produktu, natomiast najlepszym sposobem wykorzystania energii cieplnej jest zastosowanie trybu kombinowanego (wytwarzanie energii elektrycznej i ciepła). Oczywiście energia elektryczna może być wprowadzana do systemu elektroenergetycznego i przesyłana przez niego do odbiorców wraz z energią elektryczną wytwarzaną z innych źródeł. Nie będzie przy tym zbyteczne wspomnieć, że zapotrzebowanie na ciepło o temperaturze do 100°C jest zwykle nawet większe niż na energię elektryczną. Dlatego równie ważne jest wykorzystanie energii geotermalnej w postaci ciepła. Wytwarzanie energii elektrycznej może być interesujące, jeśli temperatura płynu chłodzącego przekracza 300°C, a nie będzie, jeśli temperatura ta jest niższa niż 150°C. Ciepło nie jest łatwo przesyłane na odległość większą niż 30 km, dlatego musi być stosowane blisko miejsca wydobycia. W strefach klimatu zimnego ogrzewanie budynków mieszkalnych i przemysłowych stwarza znaczne zapotrzebowanie na ciepło, jeżeli gęstość zaludnienia przekracza 300 osób na 1 km2 (ponad 100 gospodarstw na 1 km2). Tak więc ciepłownia o mocy 100 MW może obsłużyć obszar mieszkalny o powierzchni około 20x20 km przy zużyciu ciepła około 2 kW na gospodarstwo. Podobny system geotermalny jest od dawna stosowany na Islandii iw mniejszym stopniu w Nowej Zelandii. Innymi głównymi odbiorcami ciepła są szklarnie (do 60 MW/km w jednej jednostce dla Europy Północnej), farmy rybne, suszarnie żywności i inne technologie. O skali wykorzystania energii geotermalnej decyduje kilka czynników. Dominującym kosztem jest koszt kapitałowy budowy studni, którego koszt rośnie wykładniczo wraz ze wzrostem głębokości. Ponieważ temperatura rośnie wraz z głębokością, a produkcja energii wzrasta wraz z temperaturą, w większości przypadków optymalna głębokość odwiertu jest ograniczona do około 5 km. W konsekwencji najczęściej wybiera się skalę elektrowni powyżej 100 MW (elektryczne lub cieplne – dla wysokich temperatur, tylko cieplne – dla niskich temperatur). Całkowitą ilość ciepła odzyskanego z odwiertu geotermalnego można zwiększyć poprzez ponowne zatłaczanie ścieków i częściowo schłodzonej wody. To wygodny sposób na pozbycie się ścieków, które mogą być silnie zmineralizowane (zawierają do 25 kg/m3 soli) i stanowią niebezpieczne zanieczyszczenia środowiska. Prowadzi to jednak do wzrostu kosztów stacji. Technika ekstrakcji ciepła Najwięcej sukcesów zrealizowano w przypadku odwiertów wierconych bezpośrednio w naturalnych zbiornikach podziemnych obszarów geotermalnych (rys. 1). Metodę tę stosuje się w gejzerach (Kalifornia) oraz w Wairakei (Nowa Zelandia), gdzie w studniach panuje znaczne ciśnienie. Podobne metody są wykorzystywane do pozyskiwania energii z warstw wodonośnych na obszarach o wysokiej temperaturze, gdzie naturalne ciśnienie jest wystarczające, aby zrezygnować z systemów pompowych. Ostatnie osiągnięcia koncentrują się na pozyskiwaniu ciepła z suchych skał, ponieważ mogą one zapewnić większą produktywność niż źródła wody. Wiodąca grupa specjalistów (Los Alamos Scientific Laboratory, USA) opracowała metody kruszenia skał metodą szczelinowania hydraulicznego z wykorzystaniem zimnej wody wtłaczanej pod ciśnieniem do odwiertu (ryc. 1). Po wstępnym skruszeniu skał woda jest wtłaczana studnią zasilającą, filtrowana przez skały na głębokości około 5 km w temperaturze 250°C, ciepła woda wraca na powierzchnię studnią odbiorczą. Dwie takie studnie mogą zapewnić energię dla elektrowni gigawatów.
Systemy wytwarzania energii elektrycznej i cieplnej. Dobór wymienników ciepła i turbin do konwencjonalnych źródeł geotermalnych jest złożonym zadaniem wymagającym specjalistycznej wiedzy. Kilka opcji możliwych schematów GeoTPP pokazano na ryc. 6.2. Jeśli do wytwarzania energii elektrycznej wykorzystywane są źródła niskotemperaturowe, wówczas do napędzania turbin zamiast wody należy stosować inne płyny robocze (np. freon, toluen). Nowe rodzaje technologii muszą być bardziej wydajne. Szczególne trudności mogą pojawić się w przypadku wymienników ciepła ze względu na wysokie stężenie różnych chemikaliów w wodzie studziennej. Koszt kapitałowy budowy GeoTPP wynosi obecnie od 1500 do 2500 USD. za kilowat zainstalowanej energii elektrycznej, co jest porównywalne z tymi dla elektrowni jądrowych i elektrociepłowni. Głównymi odbiorcami zasobów geotermalnych w bliższej i dalszej przyszłości będzie niewątpliwie zaopatrzenie w ciepło oraz w znacznie mniejszym stopniu wytwarzanie energii elektrycznej. Priorytet zaopatrzenia w ciepło w bilansie wykorzystania energii geotermalnej.
Geotermalna technologia pozyskiwania energii cieplnej z podłoża to zespół metod, środków i procesów wydobywania, przetwarzania i dostarczania nośnika ciepła o określonej jakości i rynkowym poziomie efektywności ekonomicznej jego wykorzystania. Wykorzystanie niskotemperaturowej energii geotermalnej z płytkich głębokości można uznać za fenomen techniczny i ekonomiczny lub prawdziwą rewolucję w systemie ciepłowniczym. W ciągu niespełna 10 lat w Stanach Zjednoczonych opracowano wielowariantową technologię i zbudowano setki tysięcy działających systemów zaopatrzenia w ciepło. Co roku uruchamianych jest co najmniej 50-80 tys. nowych systemów. Technologia ta jest z powodzeniem wdrażana w innych krajach świata: Szwecji, Szwajcarii, Kanadzie, Austrii, Niemczech, Rosji. W 2002 roku na świecie działało około 450 2.9 takich systemów o łącznej mocy 10 GW(t), przy średniej -XNUMX kW(t). Powierzchniowe (płytkie) systemy geotermalne służą do ogrzewania i chłodzenia różnego rodzaju budynków mieszkalnych (od indywidualnych po wielomieszkaniowe), stacji benzynowych, supermarketów, kościołów, placówek oświatowych itp. Istotą rozważanych technologii, reprezentowanych przez systemy przypowierzchniowe (instalacje górnicze i energetyczne) z wymianą ciepła w studniach i kanałach, jest stworzenie podziemnego wymiennika ciepła, o obiegu zamkniętym lub otwartym, zlokalizowanego na niewielkiej głębokości (50 - 300 m) i podłączony do pompy ciepła zainstalowanej w ogrzewanym pomieszczeniu (rys. 6.3). Jednocześnie na terenie centralnej Rosji można stosować temperatury skał w zakresie od 7 do 15°C. Systemy te pozyskują nie tylko energię geotermalną zmagazynowaną w skałach czy wodzie, ale także energię słoneczną. Konkretny udział tej lub innej energii zużywanej przez instalację zależy od głębokości wymiennika ciepła, warunków klimatycznych i hydrogeologicznych terenu. W Rosji są pozytywne doświadczenia w budowie i eksploatacji takich instalacji geotermalnych. W szczególności w rejonie Jarosławia zbudowano system zaopatrzenia w ciepło dla dużej wiejskiej szkoły, który działa już drugi rok, projektowane i budowane są trzy kolejne jednostki tego typu.
Ocena technologii geotermalnych stosowanych w praktyce światowej pokazuje, że mogą one służyć szerokiemu gronu odbiorców energii cieplnej: od mikroosiedla miejskiego po indywidualny dom. Na bazie geotermalnych systemów cyrkulacyjnych (GCC), składających się z dubletu głębokich (do 1,5 - 2,5 km) odwiertów, wykorzystujących pompy ciepła i szczytowe dogrzewanie, uzyskuje się tryby ogrzewania wysokotemperaturowego (90°C i więcej) przy moc cieplna do kilkudziesięciu MW. Technologia gruntowych pomp ciepła w studniach 50 - 150 m odpowiada warunkom średniotemperaturowym i niskotemperaturowym, do zastosowań komercyjnych (sklepy, biura itp.) i komunalnych (szkoły, szpitale itp.) oraz mieszkalnictwa i usług komunalnych, z moc do 0,1-0,4 MW. Na ryc. 6.4 pokazuje schematy zaopatrzenia w ciepło wodą geotermalną.
Głównym kryterium oceny efektów energooszczędnych, ekonomicznych i środowiskowych instalacji geotermalnych z elektryczną pompą ciepła jest współczynnik wykorzystania nośników energii pierwotnej (PIEC), który wyznacza iloczyn sprawności. produkcji energii elektrycznej (CPIe = 0,30 - 0,35) przez średni, w całym okresie życia instalacji, współczynnik konwersji pompy ciepła (CHPTC). Zakres SFTC, który można osiągnąć przy użyciu źródeł geotermalnych, od gruntu do solanek zbiornikowych, w temperaturach od 5 - 7°C do 35 - 40°C, od 3 do 7 jednostek i więcej. Tym samym w zależności od rodzaju źródła można uzyskać wartości KIPI od 1,1 do 2,5 jednostek, czyli od 1,2 do 7,0 razy wyższe niż dla kotłów tradycyjnych (rys. 6.5). Sprawność elektrowni geotermalnej z WC elektrycznym jest tym większa w porównaniu z tradycyjną kotłownią, im większy jest stosunek ich KPI. Stąd oszczędności w zużyciu energii i redukcja szkodliwych emisji: 20 - 70%. Rosnące ceny importowanego paliwa i koszty transportu z góry zdeterminowały dziś przyspieszony rozwój energii geotermalnej na Kamczatce, Wyspach Kurylskich iw północnych regionach Rosji. na ryc. 6.5 przedstawiono współczynniki zużycia nośników energii pierwotnej w kotłach tradycyjnych i geotermalnych.
Rosja ma wieloletnie doświadczenie w badaniu pól geotermalnych, prowadzeniu na nich operacji wiertniczych i obsłudze GeoPP. Od ponad 30 lat Pauzhetskaya GeoPP (na południe od Kamczatki) dostarcza najtańszą energię elektryczną do wsi Ozernaya, gdzie koncentruje się główna produkcja czerwonego kawioru. W 1967 roku Rosja jako pierwszy kraj na świecie stworzyła GeoPP z cyklem binarnym wykorzystującym ciepło niskiej jakości (gorąca woda - 95°C) na polu geotermalnym Paratunsky na Kamczatce. Autor: Magomedov A.M.
Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach
02.05.2024 Zaawansowany mikroskop na podczerwień
02.05.2024 Pułapka powietrzna na owady
01.05.2024
▪ Oświetlenie LED o skuteczności 135 lm/W ▪ Skuter elektryczny Bugatti 9.0 ▪ Mały zintegrowany system monitorowania ciśnienia w oponach ▪ Panasonic stworzy telewizory 16 razy wyraźniejsze niż Full HD
▪ sekcja serwisu Zegary, timery, przekaźniki, przełączniki obciążenia. Wybór artykułu ▪ artykuł Nic nie zostało powiedziane, co nie zostało powiedziane wcześniej. Popularne wyrażenie ▪ artykuł Specjalista ds. Szkolenia Kadr. Opis pracy ▪ artykuł Urządzenie do monitorowania wideo. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony