Геотермальные источники энергии Выполнил магистрант 1 года Абиев Даулет Проверил: К.т.н. Туманов И.Е.

Геотермальная энергия Выражение «геотермальная энергия» буквально означает, что это энергия тепла Земли («гео» – земля, «термальная» – тепловая). Основным источником этой энергии служит постоянный поток теплоты из раскаленных недр, направленный к поверхности Земли. Земная кора получает теплоту в результате трения ядра, радиоактивного распада элементов (подобно торию и урану), химических реакций. Постоянные времени этих процессов настолько велики относительно времени существования Земли, что невозможно оценить, увеличивается или уменьшается ее температура.

Запасы геотермальной энергии огромны. Геотермальная энергия в ряде стран (Венгрии, Исландии, Италии, Мексики, Новой Зеландии, России, США, Японии) широко используется для теплоснабжения, выработки электроэнергии. Так, в Исландии за счет геотермальной энергии обеспечивается 26,5% выработки электроэнергии. В 2004 г. в мире суммарная мощность геотермальных электростанций составила около 9 млн. к Вт, а геотермальных систем теплоснабжения – около 20 млн.к Вт (тепловых). По прогнозам мощность геоТЭС может составить около 20 млн.к Вт, а выработка электроэнергии – 120 млрд. к Вт·ч.

Основные типы геотермальной энергии нормальное поверхностное тепло Земли на глубине от нескольких десятков до сотен метров; гидротермальные системы, то есть резервуары горячей или теплой воды, в большинстве случаев самовыливной; паро гидротермальные системы – месторождения пара и самовыливной пароводяной смеси; петрогеотермальные зоны или теплота сухих горных пород; магма (нагретые до 1300°С расплавленные горные породы).

Виды получаемой энергии СУЩЕСТВУЕТ ДВА ОСНОВНЫХ ТИПА ПОЛУЧАЕМОЙ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ, ЭТО: Тепло Электроэнергия

Принцип геотермального отопления Принцип работы тепловых станций: Геотермальная установка работает в автономном режиме, четко регулируя при этом необходимую в помещении температуру. Принцип, заложенный в основу ее работы, одинаков для всех установок, поэтому он независим от различных производителей комплектующих элементов. Основная работа возлагается на специальные насосы, которые могут иметь некоторые отличия между собой по дизайнерскому решению, разновидностям, но при этом коэффициентные данные по производительности тепла у всех них аналогичны. Что касается используемой энергии, то геотермальная система успешно работает с различными видами энергии Земли.

Система состоит из двух контуров: Внутреннего Внешнего Первый из упомянутых представлен привычной для многих отопительной установкой из соединения труб и радиаторных элементов. Внешний контур это габаритный теплообменник, который монтируется под толщей земли или же в водном массиве. Внутри по нему циркулирует особая жидкость с добавлением антифриза, иногда еще его заполняют обычной водойй. Теплоноситель набирает температуру окружающей среды, и уже прогретый поступает далее в геотермальный насос. Накопленное таким образом тепло передается далее внутреннему контуру. Это позволяет прогревать воду в радиаторных элементах и трубах по дому.

Тепловые электростанции 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. Принципиальная схема двухконтурной геоТЭС: 1 – скважина; 2 – теплообменник; 3 – парогенератор; 4 – турбина; 5 – электрогенератор; 6 – воздухоохлаждаемый конденсаторр; 7 – конденсатор- питательный насос; 8 – нагнетательный насос

Геотермальные электростанции (геоТЭС) имеют ряд особенностей: постоянный излишек энергоресурсов, что обеспечивает использование полной установленной мощности оборудования геоТЭС; достаточно простой уровень автоматизации; последствия возможных аварий ограничиваются территорией станции; удельные капиталовложения и себестоимость электрической энергии в основном могут быть ниже, чем на электростанциях, использующих другие возобновляемые источники энергии. ГеоТЭС можно разделить на три основных типа: станции, работающие на месторождениях сухого пара; станции с парообразователем, работающие на месторождениях горячей воды под давлением; станции с бинарным циклом, в которых геотермальная теплота передается вторичной жидкости (например фреону или изобутану) и происходит классический цикл Ренкина.

Достоинства и недостатки использования геотермальных источников Главным достоинством геотермальной энергии является возможность ее использования в виде геотермальной воды или смеси воды и пара (в зависимости от их температуры) для нужд горячего водой- и теплоснабжения, для выработки электроэнергии либо одновременно для всех трех целей, ее практическая неиссякаемость, полная независимость от условий окружающей среды, времени суток и года. Тем самым использование геотермальной энергии (наряду с использованием других экологически чистых возобновляемых источников энергии) может внести существенный вклад в решение Основной недостаток геотермальной энергии - необходимость обратной закачки отработанной воды в подземный водойносный горизонт. Другой недостаток этой энергии заключается в высокой минерализации термальных вод большинства месторождений и наличии в воде токсичных соединений и металлов, что в большинстве случаев исключает возможность сброса этих вод в расположенные на поверхности природные водные системы. Отмеченные выше недостатки геотермальной энергии приводят к тому, что для практического использования теплоты геотермальных вод необходимы значительные капитальные затраты на бурение скважин, обратную закачку отработанной геотермальной воды, а также на создание коррозийно-стойкого теплотехнического оборудования.

Потенциал Сегодня 58 стран используют тепло своих геотермальных ресурсов не только на производство электроэнергии, а непосредственно в виде тепла: для обогрева ванн и бассейнов – 42%; для отопления – 23%; для тепловых насосов – 12%; для обогрева теплиц – 9%; для подогрева воды в рыбных хозяйствах – 6%; в промышленности – 5%; для других целей – 2%; для сушения сельхозпродуктов, таяния снега и кондиционирования – 1%. ГеоТЭС, построенные в США, Италии, России и других странах, по удельным капвложениям и стоимости электроэнергии могут конкурировать с современными ТЭС и АЭС. В 2008 г. в мире установленная мощность электрогенерирующих геотермальных установок составила около 11 млн. к Вт с выработкой около 55 млрд. к Вт·ч. По разным прогнозам мощность геотермальных станций к 2030 г. возрастет до 40–70 млн. к Вт.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!