3.4 PAGKUKULANG NG GEOTHERMAL POWER PLANT

Kalkulahin natin ang thermal circuit ng isang binary type geothermal power plant, ayon sa.

Ang aming geothermal power plant ay binubuo ng dalawang turbine:

Ang una ay nagpapatakbo sa puspos na singaw ng tubig na nakuha sa isang expander. Kapangyarihan ng kuryente - ;

Ang pangalawa ay nagpapatakbo sa puspos na singaw ng nagpapalamig na R11, na sumingaw dahil sa init ng tubig na inalis mula sa expander.

Ang tubig mula sa geothermal well na may pressure pgw at temperatura tgw ay pumapasok sa expander. Ang expander ay gumagawa ng dry saturated steam na may pressure na pp. Ang singaw na ito ay ipinadala sa isang steam turbine. Ang natitirang tubig mula sa expander ay napupunta sa evaporator, kung saan ito ay pinalamig at nagtatapos pabalik sa balon. Ang presyon ng temperatura sa evaporation unit = 20°C. Ang mga gumaganang likido ay lumalawak sa mga turbine at pumapasok sa mga condenser, kung saan sila ay pinalamig ng tubig mula sa ilog sa temperatura thw. Pag-init ng tubig sa condenser = 10°C, at subheating hanggang sa saturation temperature = 5°C.

Mga kamag-anak na panloob na kahusayan ng mga turbine. Electromechanical na kahusayan ng mga turbogenerator = 0.95.

Ang paunang datos ay ipinapakita sa Talahanayan 3.1.

mesa 3.1. Paunang data para sa pagkalkula ng GeoPP

Schematic diagram ng isang binary type GeoPP (Fig. 3.2).

kanin. 3.2. Schematic diagram ng GeoPP.

Ayon sa diagram sa Fig. 3.2 at ang paunang data ay isinasagawa namin ang mga kalkulasyon.

Pagkalkula ng circuit ng isang steam turbine na tumatakbo sa dry saturated water steam

Temperatura ng singaw sa pumapasok sa turbine condenser:

kung saan ang temperatura ng paglamig ng tubig sa pumapasok sa condenser; - pagpainit ng tubig sa condenser; - pagkakaiba sa temperatura sa condenser.

Ang presyon ng singaw sa turbine condenser ay tinutukoy mula sa mga talahanayan ng mga katangian ng tubig at singaw ng tubig:

Magagamit na pagbaba ng init sa bawat turbine:

nasaan ang enthalpy ng dry saturated steam sa inlet ng turbine; - enthalpy sa pagtatapos ng teoretikal na proseso ng pagpapalawak ng singaw sa turbine.

Pagkonsumo ng singaw mula sa expander hanggang sa steam turbine:

nasaan ang relatibong panloob na kahusayan ng steam turbine; - electromechanical na kahusayan ng mga turbogenerator.

Pagkalkula ng geothermal water expander

Expander Heat Balance Equation

saan ang daloy ng geothermal na tubig mula sa balon; - enthalpy ng geothermal na tubig mula sa isang balon; - daloy ng tubig mula sa expander hanggang sa evaporator; - enthalpy ng geothermal na tubig sa labasan ng expander. Ito ay tinutukoy mula sa mga talahanayan ng mga katangian ng tubig at singaw ng tubig bilang enthalpy ng tubig na kumukulo.

Expander Material Balance Equation

Sa pamamagitan ng paglutas ng dalawang equation na ito nang magkasama, kinakailangan upang matukoy at.

Ang temperatura ng geothermal na tubig sa labasan ng expander ay tinutukoy mula sa mga talahanayan ng mga katangian ng tubig at singaw ng tubig bilang temperatura ng saturation sa presyon sa expander:

Pagpapasiya ng mga parameter sa mga punto ng katangian ng thermal circuit ng isang turbine na tumatakbo sa freon

Temperatura ng singaw ng freon sa pasukan ng turbine:

Temperatura ng singaw ng freon sa labasan ng turbine:

Ang enthalpy ng refrigerant vapor sa turbine inlet ay tinutukoy ng p-h diagram para sa freon sa linya ng saturation sa:

240 kJ/kg.

Ang enthalpy ng freon vapor sa labasan ng turbine ay tinutukoy mula sa p-h diagram para sa freon sa intersection ng mga linya at linya ng temperatura:

220 kJ/kg.

Ang enthalpy ng kumukulong freon sa labasan ng condenser ay tinutukoy mula sa p-h diagram para sa freon sa curve para sa kumukulong likido ayon sa temperatura:

215 kJ/kg.

Pagkalkula ng evaporator

Temperatura ng geothermal na tubig sa labasan ng evaporator:

Evaporator heat balance equation:

nasaan ang kapasidad ng init ng tubig. Kunin =4.2 kJ/kg.

Mula sa equation na ito ay kinakailangan upang matukoy.

Pagkalkula ng kapangyarihan ng isang turbine na tumatakbo sa freon

kung saan ang relatibong panloob na kahusayan ng freon turbine; - electromechanical na kahusayan ng mga turbogenerator.

Pagtukoy ng lakas ng bomba para sa pagbomba ng geothermal na tubig sa isang balon

kung saan ang kahusayan ng bomba, ipinapalagay na 0.8; - average na tiyak na dami ng geothermal na tubig.

Electric power ng GeoPP

Mga alternatibong mapagkukunan ng enerhiya. planta ng kidlat

Ang pagkalkula ng isang planta ng kidlat ay pangunahing idinisenyo upang matukoy ang lakas ng output. Pagkatapos ng lahat, ang gawain ng anumang planta ng kuryente ay i-maximize ang kahusayan ng enerhiya upang mabawi ang mga pondo para sa operasyon at pag-install...

Gumagawa kami ng mga pangunahing kalkulasyon ng pagganap ng seksyon ng pumping. Kaya, na may alon na 1 m, ang isang katawan na nakalutang ay tumataas ng 0.5 m, at pagkatapos ay bumabagsak ng 0.5 m sa ibaba ng kalmadong antas ng tubig...

Mga uri at pagkalkula ng wave power station

Ang paraan ng pagkalkula para sa isang wave power plant ay inilarawan sa artikulo. Ang proyekto ng kurso ay tumatalakay sa mga pangunahing pormula at isang halimbawa ng pagkalkula ng kapangyarihan ng isang wave hydroelectric power station na may itinatag na mga parameter. Ang pinakamataas na posibleng kapangyarihan sa isang ikot ng ebb at flow...

Mga mapagkukunan ng nababagong enerhiya. Pagkalkula, mga uri at gawain ng isang geothermal power plant

Mayroong ilang mga paraan upang makakuha ng enerhiya sa GeoPP: - direktang pamamaraan: ang singaw ay ipinapadala sa pamamagitan ng mga tubo sa mga turbin na konektado sa mga electric generator; - di-tuwirang pamamaraan: katulad ng direktang pamamaraan, ngunit bago pumasok sa mga tubo, ang singaw ay nalinis ng mga gas...

Enerhiya ng geothermal

Kahit 150 taon na ang nakalilipas, ang ating planeta ay gumamit ng eksklusibong renewable at environment friendly na pinagmumulan ng enerhiya: mga daloy ng tubig ng mga ilog at pag-agos ng dagat upang paikutin ang mga gulong ng tubig...

Enerhiya ng geothermal

Ang geothermal energy ay ang paggawa ng thermal o elektrikal na enerhiya mula sa init ng kailaliman ng lupa. Matipid sa mga lugar...

Enerhiya ng geothermal

Mayroong isang opinyon na ang paggamit ng mababang temperatura na geothermal na enerhiya ng mababaw na kalaliman ay maaaring ituring bilang isang rebolusyon sa sistema ng supply ng init, batay sa hindi pagkaubos ng mapagkukunan, ang ubiquity ng pamamahagi nito...

Geothermal energy at mga aplikasyon nito

Isaalang-alang natin ang pamamahala ng isang modernong geothermal power plant gamit ang halimbawa ng control system ng una sa Baltics, ang Klaipeda geothermal power plant na may kapasidad na 43 MW...

Alinsunod sa mga kinakailangan ng Register, kakalkulahin namin ang load ng solar power plant sa running mode. Gagamitin namin ang paraan ng pagkalkula ng tabular. Kapag pinupunan ang talahanayan ng pagkarga, ilagay ang data ng gawain sa mga hanay 2-4, at mga parameter ng engine sa mga hanay 5-8...

Pagkalkula ng istasyon ng kuryente ng barko

Pagkalkula sistema ng kuryente batay sa katumbas na circuit

Ang schematic diagram ng isang three-winding transformer ay ipinapakita sa Fig. 4.3, at ang kumpletong katumbas na circuit ay tumutugma sa katumbas na circuit ng autotransformer (tingnan ang Fig. 3.2). Ang komposisyon ng data ng catalog ay naiiba sa ibinigay sa talata 3 ng paksa...

Ang supply ng init para sa mga pang-industriya na negosyo

Para sa pagmamaneho ng mga pantulong na mekanismo, ang kabuuang kahusayan ay tinutukoy nang hindi isinasaalang-alang ang mga gastos sa enerhiya. Para sa mga steam turbines na tumatakbo ayon sa Rankine cycle, ang kabuuang kahusayan na isinasaalang-alang ang mga gastos ng pump drive: nasaan ang enthalpy ng singaw sa mga punto 1 at 2 ng diagram...

Ang double-circuit na GeoTEP (Fig. 4.2) ay may kasamang steam generator 4, kung saan ang thermal energy ng geothermal steam-water mixture ay ginagamit upang magpainit at mag-evaporate ng feed water ng isang tradisyunal na wet-steam steam turbine plant 6 na may electric generator 5. Ang geothermal na tubig na ginugol sa steam generator ay ibinobomba ng pump 3 sa return well 2. Dry cleaning Ang paggamot ng turbine plant feedwater ay isinasagawa gamit ang mga kumbensyonal na pamamaraan. Ang feed pump 8 ay nagbabalik ng condensate mula sa condenser 7 patungo sa steam generator.

Sa isang double-circuit installation, walang non-condensable gas sa steam circuit, samakatuwid ang isang mas malalim na vacuum ay nakasisiguro sa condenser at ang thermal efficiency ng pag-install ay tumataas kumpara sa isang single-circuit. Sa labasan mula sa steam generator, ang natitirang init ng geothermal na tubig ay maaaring, tulad ng sa kaso ng isang single-circuit geothermal power plant, ay magagamit para sa mga pangangailangan sa supply ng init.

Fig.4.2. Thermal diagram ng isang double-circuit geothermal power plant

Ang mga gas, kabilang ang hydrogen sulfide, ay ibinibigay mula sa steam generator patungo sa bubble absorber at natutunaw sa basurang geothermal na tubig, pagkatapos nito ay ibobomba sa balon ng pagtatapon. Ayon sa mga pagsusuri sa Ocean Geothermal Power Plant na itinatayo (Kuril Islands), 93.97% ng paunang hydrogen sulfide ay natunaw sa bubbling absorber.

Ang pagkakaiba sa temperatura sa steam generator ay binabawasan ang enthalpy ng live steam sa isang double-circuit installation h 1 kumpara sa isang single-circuit, gayunpaman, sa pangkalahatan, ang pagkakaiba ng init sa turbine ay tumataas dahil sa pagbaba sa enthalpy ng tambutso. singaw h 2 . Ang thermodynamic na pagkalkula ng cycle ay isinasagawa bilang para sa isang conventional steam turbine thermal power plant (tingnan ang seksyon sa solar steam turbine plants).

Ang pagkonsumo ng mainit na tubig mula sa mga balon ng geothermal para sa isang pag-install na may kapasidad N, kW, ay tinutukoy mula sa expression

Kg/s, (4.3)

kung saan ang pagkakaiba ng temperatura ng geothermal na tubig sa pumapasok at labasan ng generator ng singaw, °C, ay ang kahusayan ng generator ng singaw. Ang pangkalahatang kahusayan ng modernong double-circuit steam turbine geothermal power plants ay 17.27%.

Sa mga patlang na may medyo mababang temperatura ng geothermal na tubig (100-200°C), ginagamit ang mga double-circuit na halaman na gumagamit ng mga low-boiling working fluid (freons, hydrocarbons). Makatuwiran din sa ekonomiya na gamitin ang mga naturang instalasyon para sa pag-recycle ng init ng hiwalay na tubig mula sa single-circuit geothermal power plant (sa halip na ang district heating heat exchanger sa Fig. 4.1). Sa ating bansa, sa kauna-unahang pagkakataon sa mundo (noong 1967), isang planta ng kuryente ng ganitong uri ay nilikha gamit ang R-12 na nagpapalamig na may kapasidad na 600 kW, na itinayo sa Paratunsky geothermal field (Kamchatka) sa ilalim ng siyentipikong pamumuno ng ang Institute of Thermophysics ng Siberian Branch ng USSR Academy of Sciences. Ang pagkakaiba sa temperatura ng coolant ay 80...5 o C, ang malamig na tubig ay ibinibigay sa condenser mula sa ilog. Paratunka na may average na taunang temperatura na 5 o C. Sa kasamaang palad, ang mga gawang ito ay hindi binuo dahil sa dating mura ng organikong gasolina.

Sa kasalukuyan, binuo ng JSC "Kirovsky Plant" ang disenyo at teknikal na dokumentasyon ng isang double-circuit geothermal module na may kapasidad na 1.5 MW gamit ang freon R142v (reserve coolant - isobutane). Ang module ng enerhiya ay ganap na gagawin sa pabrika at ihahatid sa pamamagitan ng riles ng konstruksiyon at pag-install at ang koneksyon sa power grid ay mangangailangan ng kaunting gastos. Inaasahan na ang gastos sa pabrika para sa mass production ng mga power module ay mababawasan sa humigit-kumulang $800 kada kilowatt ng naka-install na kapasidad.

Kasama ng GeoTES gamit ang isang homogenous na low-boiling coolant, ang ENIN ay gumagawa ng isang magandang pag-install gamit ang isang pinaghalong tubig-ammonia na working fluid. Ang pangunahing bentahe ng naturang pag-install ay ang posibilidad ng paggamit nito sa isang malawak na hanay ng mga temperatura ng geothermal na tubig at steam-water mixtures (mula 90 hanggang 220 o C). Sa isang homogenous working fluid, ang isang paglihis ng temperatura sa outlet ng steam generator sa pamamagitan ng 10...20 o C mula sa kinakalkula ay humahantong sa isang matalim na pagbaba sa kahusayan ng cycle - sa pamamagitan ng 2.4 beses. Sa pamamagitan ng pagbabago ng konsentrasyon ng mga bahagi ng halo-halong coolant, posible upang matiyak ang katanggap-tanggap na pagganap ng pag-install sa pagbabago ng temperatura. Ang kapangyarihan ng ammonia water turbine sa hanay ng temperatura na ito ay nag-iiba ng mas mababa sa 15%. Bilang karagdagan, ang naturang turbine ay may mas mahusay na mga parameter ng timbang at sukat, at ang pinaghalong tubig-ammonia ay may mas mahusay na mga katangian ng paglipat ng init, na ginagawang posible na bawasan ang pagkonsumo ng metal at gastos ng steam generator at condenser kumpara sa isang power module gamit ang isang homogenous. pampalamig. Ang ganitong mga power plant ay maaaring malawakang magamit para sa pagbawi ng init ng basura sa industriya. Maaaring mayroon silang malakas na pangangailangan sa merkado ng internasyonal na kagamitan sa geothermal.

Ang pagkalkula ng mga geothermal power plant na may mababang kumukulo at halo-halong working fluid ay isinasagawa gamit ang mga talahanayan ng thermodynamic properties at h - s diagram ng mga singaw ng mga likidong ito.

Kaugnay ng problema ng geothermal power plants ay ang posibilidad ng paggamit ng mga thermal resources ng World Ocean, na kadalasang binabanggit sa panitikan. Sa mga tropikal na latitude, ang temperatura ng tubig dagat sa ibabaw ay humigit-kumulang 25 o C, sa lalim na 500...1000 m - mga 2...3 o C. Noong 1881, ipinahayag ni D'Arsonval ang ideya ng ​Ang paggamit ng pagkakaiba sa temperatura na ito upang makabuo ng mga instalasyon ng Scheme para sa isa sa mga proyekto para sa pagpapatupad ng ideyang ito ay ipinapakita sa Fig. 4.3.

Fig.4.3. Scheme ng ocean thermal power plant: 1 - pump para sa pagbibigay ng mainit na tubig sa ibabaw; 2 - low-boiling coolant steam generator; 3 - turbina; 4 - electric generator; 5 - kapasitor; 6 - malamig na malalim na supply ng tubig pump; 7 - feed pump; 8 - platform ng barko

Ang pump 1 ay nagbibigay ng mainit na tubig sa ibabaw sa steam generator 2, kung saan ang coolant na mababa ang kumukulo ay sumingaw. Ang singaw na may temperaturang humigit-kumulang 20° C ay ipinapadala sa turbine 3, na nagtutulak ng electric generator 4. Ang singaw ng tambutso ay pumapasok sa condenser 5 at pinalalamig ng malamig na malalim na tubig na ibinibigay ng circulation pump 6. Ang feed pump 7 ay nagbabalik ng coolant sa steam generator .

Kapag tumataas sa mainit na mga layer ng ibabaw, ang malalim na tubig ay umiinit hanggang sa hindi bababa sa 7...8° C, ayon sa pagkakabanggit, ang naubos na basang coolant steam ay magkakaroon ng temperatura na hindi bababa sa 12...13° C. Bilang resulta, ang thermal ang kahusayan ng cycle na ito ay magiging = 0.028, at para sa isang tunay na cycle - mas mababa sa 2%. Kasabay nito, ang isang planta ng thermal power sa karagatan ay nailalarawan sa pamamagitan ng mataas na gastos sa enerhiya para sa sarili nitong mga pangangailangan ng napakataas na halaga ng mainit at malamig na tubig, pati na rin ang coolant, ang pagkonsumo ng enerhiya ng mga bomba ay lalampas sa enerhiya na nabuo; ng unit. Sa Estados Unidos, ang mga pagtatangka na ipatupad ang mga naturang planta ng kuryente malapit sa Hawaiian Islands ay hindi nagbunga ng positibong resulta.

Ang isa pang proyekto ng thermal power plant sa karagatan - thermoelectric - ay kinabibilangan ng paggamit ng Seebeck effect sa pamamagitan ng paglalagay ng mga thermoelectrode junction sa ibabaw at malalim na mga layer ng karagatan. Ang perpektong kahusayan ng naturang pag-install, tulad ng para sa Carnot cycle, ay halos 2%. Ang Seksyon 3.2 ay nagpapakita na ang aktwal na kahusayan ng mga thermal converter ay isang order ng magnitude na mas mababa. Alinsunod dito, para sa pag-alis ng init sa mga layer sa ibabaw ng tubig sa karagatan at paglipat ng init sa malalim na mga layer, kakailanganing gumawa ng mga ibabaw ng pagpapalitan ng init ("underwater sails") ng isang napakalaking lugar. Ito ay hindi makatotohanan para sa mga power plant na halos kapansin-pansing kapangyarihan. Ang mababang density ng enerhiya ay isang balakid sa paggamit ng mga reserbang init ng karagatan.

Magbasa at magsulat kapaki-pakinabang

Layunin ng lecture: ipakita ang mga posibilidad at paraan ng paggamit ng geothermal heat sa mga power supply system.

Ang init sa anyo ng mga hot spring at geyser ay maaaring gamitin upang makabuo ng kuryente sa pamamagitan ng iba't ibang mga scheme sa geothermal power plants (GeoPP). Ang pinaka madaling ipatupad na pamamaraan ay ang paggamit ng singaw ng mga likido na may mababang punto ng kumukulo. Ang mainit na tubig mula sa mga likas na mapagkukunan, na pinainit ang naturang likido sa isang pangsingaw, ginagawa itong singaw, na ginagamit sa isang turbine at nagsisilbing isang drive para sa isang kasalukuyang generator.

Ipinapakita ng Figure 1 ang isang cycle na may isang working fluid, halimbawa tubig o freon ( A); cycle na may dalawang working fluid - tubig at freon ( b); direktang ikot ng singaw ( V) at double-circuit cycle ( G).

Ang mga teknolohiya para sa paggawa ng elektrikal na enerhiya ay higit na nakadepende sa thermal potensyal ng mga thermal water.

Pagguhit. 1 - Mga halimbawa ng pag-aayos ng cycle para sa produksyon ng kuryente:

I – pinagmumulan ng geothermal; II - siklo ng turbine; III – malamig na tubig

Ang mga mataas na potensyal na deposito ay nagpapahintulot sa paggamit ng halos tradisyonal na mga disenyo ng mga thermal power plant na may mga steam turbine.

Talahanayan 1 -Mga pagtutukoy geothermal power plants

Ipinapakita ng Figure 2 ang pinaka simpleng circuit isang maliit na planta ng kuryente (GeoPP) gamit ang init ng isang mainit na pinagmumulan sa ilalim ng lupa.

Ang tubig mula sa isang mainit na bukal na may temperatura na humigit-kumulang 95 °C ay ibinibigay ng pump 2 sa gas remover 3, kung saan ang mga gas na natunaw dito ay pinaghihiwalay.

Susunod, ang tubig ay pumapasok sa evaporator 4, kung saan ito ay na-convert sa saturated steam at bahagyang overheated dahil sa init ng singaw (mula sa auxiliary boiler), na dati ay naubos sa condenser ejector.

Ang bahagyang sobrang init na singaw ay gumagana sa turbine 5, sa baras kung saan mayroong kasalukuyang generator. Ang singaw ng tambutso ay na-condensed sa condenser 6, pinalamig ng tubig sa normal na temperatura.

Larawan 2-. Scheme ng isang maliit na GeoPP:

1 - receiver ng mainit na tubig; 2 – mainit na tubig pump; 3 - pangtanggal ng gas;

4 – pangsingaw; 5 – steam turbine na may kasalukuyang generator; 6 - kapasitor; 7 - sirkulasyon ng bomba; 8 – receiver ng cooling water

Ang ganitong mga simpleng pag-install ay pinatatakbo sa Africa noong 50s na.

Ang isang malinaw na pagpipilian sa disenyo para sa isang modernong planta ng kuryente ay isang geothermal power plant na may mababang kumukulo na gumaganang substance, na ipinapakita sa Figure 3. Ang mainit na tubig mula sa storage tank ay pumapasok sa evaporator 3, kung saan ito ay nagbibigay ng init sa ilang sangkap na may mababang kumukulo. Ang mga naturang sangkap ay maaaring carbon dioxide, iba't ibang freon, sulfur hexafluoride, butane, atbp. Ang Condenser 6 ay isang uri ng paghahalo, na pinalamig ng malamig na likidong butane na nagmumula sa isang surface air cooler. Ang bahagi ng butane mula sa condenser ay ibinibigay ng feed pump 9 sa heater 10, at pagkatapos ay sa evaporator 3.

Ang isang mahalagang tampok ng scheme na ito ay ang kakayahang magtrabaho panahon ng taglamig na may mababang temperatura ng condensation. Ang temperaturang ito ay maaaring malapit sa zero o kahit na negatibo, dahil ang lahat ng nakalistang sangkap ay may napakababang temperatura ng pagyeyelo. Ito ay nagpapahintulot sa iyo na makabuluhang palawakin ang mga limitasyon ng temperatura na ginamit sa cycle.

Pagguhit 3. Scheme ng isang geothermal power plant na may mababang kumukulo na gumaganang substance:

1 – well, 2 – storage tank, 3 – evaporator, 4 – turbine, 5 – generator, 6 – condenser, 7 – circulation pump, 8 – surface air cooler, 9 – feed pump, 10 – working substance heater

Geothermal planta ng kuryente Sa direkta gamit likas na singaw.

Ang pinakasimple at pinaka-abot-kayang geothermal power plant ay isang steam turbine plant na may back pressure. Ang natural na singaw mula sa balon ay direktang ibinibigay sa turbine at pagkatapos ay ilalabas sa atmospera o sa isang aparato na kumukuha ng mahahalagang kemikal. Ang backpressure turbine ay maaaring ibigay sa pangalawang singaw o singaw na nakuha mula sa separator. Ayon sa pamamaraan na ito, ang planta ng kuryente ay nagpapatakbo nang walang mga capacitor, at hindi na kailangan ng isang compressor upang alisin ang mga di-condensable na gas mula sa mga condenser. Ang pag-install na ito ay ang pinakasimpleng kapital at mga gastos sa pagpapatakbo ay minimal. Ito ay sumasakop sa isang maliit na lugar, halos hindi nangangailangan ng pantulong na kagamitan at madaling iakma bilang isang portable geothermal power plant (Larawan 4).

Figure 4 - Scheme ng isang geothermal power plant na may direktang paggamit ng natural na singaw:

1 – mabuti; 2 – turbina; 3 – generator;

4 – lumabas sa atmospera o sa isang planta ng kemikal

Ang itinuturing na pamamaraan ay maaaring ang pinaka kumikita para sa mga lugar kung saan may sapat na reserba ng natural na singaw. Ang makatwirang operasyon ay nagbibigay ng pagkakataon mahusay na trabaho tulad ng isang pag-install kahit na may variable na mga rate ng daloy ng balon.

Mayroong ilang mga naturang istasyon na tumatakbo sa Italya. Ang isa sa kanila ay may kapangyarihan na 4 libong kW na may isang tiyak na pagkonsumo ng singaw na humigit-kumulang 20 kg/s o 80 t/h; ang isa ay may kapasidad na 16 libong kW, kung saan apat na turbogenerator na may kapasidad na 4 libong kW bawat isa ay naka-install. Ang huli ay binibigyan ng singaw mula sa 7-8 na balon.

Geothermal power plant na may condensing turbine at direktang paggamit ng natural na singaw (Figure 5) ay ang pinakamodernong pamamaraan para sa pagbuo ng elektrikal na enerhiya.

Ang singaw mula sa balon ay ibinibigay sa turbine. Ginugol sa turbine, pumapasok ito sa paghahalo ng condenser. Ang isang halo ng cooling water at condensate ng singaw na naubos na sa turbine ay pinalabas mula sa condenser sa isang tangke sa ilalim ng lupa, mula sa kung saan ito ay kinuha ng mga circulation pump at ipinadala sa cooling tower para sa paglamig. Mula sa cooling tower, ang cooling water ay muling dumadaloy sa condenser (Larawan 5).

Maraming geothermal power plant ang nagpapatakbo ayon sa pamamaraang ito na may ilang mga pagbabago: Larderello-2 (Italy), Wairakei (New Zealand), atbp.

Lugar ng aplikasyon double-circuit power plant na gumagamit ng mga low-boiling working substance (freon-R12, water-ammonia mixture,) ay ang paggamit ng init mula sa mga thermal water na may temperatura na 100...200 °C, pati na rin ang pinaghiwalay na tubig sa hydrothermal steam deposits.

Figure 5 - Scheme ng isang geothermal power plant na may condensing turbine at direktang paggamit ng natural na singaw:

1 – mabuti; 2 – turbina; 3 – generator; 4 – bomba;

5 - kapasitor; 6 - cooling tower; 7 - tagapiga; 8 – i-reset

Pinagsama-sama produksyon ng elektrikal at thermal energy

Ang pinagsamang produksyon ng elektrikal at thermal energy ay posible sa geothermal thermal power plant (GeoTES).

Ang pinakasimpleng diagram ng isang vacuum-type na geothermal power plant para sa paggamit ng init ng mainit na tubig na may temperatura na hanggang 100 °C ay ipinapakita sa Figure 6.

Ang operasyon ng naturang planta ng kuryente ay nagpapatuloy sa mga sumusunod. Ang mainit na tubig mula sa balon 1 ay pumapasok sa tangke ng accumulator 2. Sa tangke, ito ay napalaya mula sa mga gas na natunaw dito at ipinadala sa expander 3, kung saan ang isang presyon ng 0.3 atm ay pinananatili. Sa presyur na ito at sa temperatura na 69 °C, ang isang maliit na bahagi ng tubig ay nagiging singaw at ipinadala sa vacuum turbine 5, at ang natitirang tubig ay ibobomba ng pump 4 sa sistema ng supply ng init. Ang singaw na naubos sa turbine ay ibinubuhos sa paghahalo ng pampalapot 7. Upang alisin ang hangin mula sa pampalapot, ang isang vacuum pump 10 ay naka-install Ang isang pinaghalong pampalamig na tubig at tambutso na steam condensate ay kinuha mula sa condenser sa pamamagitan ng pump 8 at ipinadala para sa paglamig sa. ang ventilation cooling tower 9. Ang tubig na pinalamig sa cooling tower ay ibinibigay sa condenser sa pamamagitan ng gravity dahil sa vacuum.

Ang Verkhne-Mutnovskaya GeoTPP na may kapasidad na 12 MW (3x4 MW) ay isang pilot stage ng Mutnovskaya GeoTPP na may kapasidad na disenyo na 200 MW, na nilikha upang magbigay ng kuryente sa Petropavlovsk-Kamchatsky na pang-industriyang rehiyon.

Larawan 6 -. Diagram ng vacuum geothermal power plant na may isang expander:

1 – well, 2 – storage tank, 3 – expander, 4 – hot water pump, 5 – vacuum turbine 750 kW, 6 – generator, 7 – mixing condenser,

8 – cooling water pump, 9 – fan cooling tower, 10 – vacuum pump

Sa Pauzhetskaya Geothermal Power Plant (timog ng Kamchatka) na may kapasidad na 11 MW, ang pinaghiwalay lamang na geothermal steam mula sa pinaghalong steam-water na nakuha mula sa geothermal wells ay ginagamit sa mga steam turbine. Ang isang malaking halaga ng geothermal na tubig (mga 80 kabuuang pagkonsumo ng PVA) na may temperatura na 120 °C ay pinalabas sa pangingitlog na ilog ng Ozernaya, na humahantong hindi lamang sa pagkawala ng potensyal na thermal ng geothermal coolant, ngunit makabuluhang din nagpapalala sa kalagayang ekolohikal ng ilog.

Mga heat pump

Heat pump- isang aparato para sa paglilipat ng thermal energy mula sa isang mapagkukunan ng mababang antas ng thermal energy na may mababang temperatura patungo sa isang coolant consumer na may mas mataas na temperatura. Thermodynamically, ang heat pump ay isang inverted refrigeration machine. Kung sa isang refrigeration machine ang pangunahing layunin ay upang makagawa ng malamig sa pamamagitan ng pag-alis ng init mula sa anumang volume na may isang pangsingaw, at ang condenser ay naglalabas ng init sa kapaligiran, pagkatapos ay sa isang heat pump ang larawan ay ang kabaligtaran (Figure 7). Ang condenser ay isang heat exchanger na gumagawa ng init para sa consumer, at ang evaporator ay isang heat exchanger na gumagamit ng mababang uri ng init na matatagpuan sa mga reservoir, mga lupa, basurang tubig at mga katulad nito. Depende sa prinsipyo ng pagpapatakbo mga heat pump ay nahahati sa compression at absorption. Ang mga compression heat pump ay palaging pinapatakbo ng isang de-koryenteng motor, habang ang mga absorption heat pump ay maaari ding gumamit ng init bilang isang mapagkukunan ng enerhiya. Ang compressor ay nangangailangan din ng mapagkukunan ng mababang antas ng init.

Sa panahon ng operasyon, ang compressor ay kumonsumo ng kuryente. Ang ratio ng nabuong thermal energy sa natupok na electrical energy ay tinatawag na transformation ratio (o heat conversion coefficient) at nagsisilbing indicator ng kahusayan ng heat pump.

Ang halagang ito ay nakasalalay sa pagkakaiba sa mga antas ng temperatura sa evaporator at condenser: mas malaki ang pagkakaiba, mas maliit ang halagang ito. Sa pamamagitan ng uri ng coolant

sa input at output circuit, ang mga bomba ay nahahati sa anim na uri: "tubig-lupa", "tubig-tubig", "hangin-tubig", "hangin-lupa", "tubig-hangin", "hangin-hangin".

Kapag gumagamit ng enerhiya ng lupa bilang pinagmumulan ng init, ang pipeline kung saan umiikot ang likido ay ibinaon sa lupa 30-50 cm sa ibaba ng antas ng pagyeyelo ng lupa sa isang partikular na rehiyon (Figure 8). Upang mag-install ng isang heat pump na may kapasidad na 10 kW, kinakailangan ang isang earthen circuit na 350-450 m ang haba, para sa pag-install kung saan ang isang plot ng lupa na may lugar na halos 400 m² (20x20 m) ay kinakailangan.

Figure 7 – Heat pump operation diagram

Kabilang sa mga bentahe ng heat pump, una sa lahat, ang kahusayan: upang ilipat ang 1 kWh ng thermal energy sa heating system, ang pag-install ng heat pump ay kailangang gumastos ng 0.2-0.35 kWh ng kuryente mga gastos, maliban sa halaga ng kuryente na kinakailangan upang mapatakbo ang kagamitan, na maaaring makuha mula sa wind at solar power plants. Ang payback period para sa mga heat pump ay 4-9 na taon, na may buhay ng serbisyo na 15-20 taon bago ang mga pangunahing pagkukumpuni.

Ang aktwal na mga halaga ng kahusayan ng mga modernong heat pump ay nasa pagkakasunud-sunod ng COP = 2.0 sa pinagmulang temperatura na −20 °C, at sa pagkakasunud-sunod ng COP = 4.0 sa pinagmulang temperatura na +7 °C.

Ang geothermal energy ay enerhiya na nakuha mula sa natural na init ng Earth. Ang init na ito ay maaaring makamit gamit ang mga balon. Ang geothermal gradient sa balon ay tumataas ng 1 0C bawat 36 metro. Ang init na ito ay inihahatid sa ibabaw sa anyo ng singaw o mainit na tubig. Ang ganitong init ay maaaring gamitin nang direkta para sa pagpainit ng mga bahay at gusali, at para sa pagbuo ng kuryente. Ang mga thermal na rehiyon ay matatagpuan sa maraming bahagi ng mundo.

Ayon sa iba't ibang mga pagtatantya, ang temperatura sa gitna ng Earth ay hindi bababa sa 6,650 0C. Ang rate ng paglamig ng Earth ay humigit-kumulang 300-350 0C bawat bilyong taon. Ang Earth ay naglalaman ng 42 x 1012 W ng init, kung saan 2% ay nasa crust at 98% sa mantle at core. Mga makabagong teknolohiya huwag payagan ang pag-abot sa init na masyadong malalim, ngunit ang 840,000,000,000 W (2%) ng magagamit na geothermal energy ay maaaring matugunan ang mga pangangailangan ng sangkatauhan sa mahabang panahon. Ang mga lugar sa paligid ng mga gilid ng continental plates ay pinakamagandang lugar para sa pagtatayo ng mga geothermal station, dahil mas manipis ang crust sa mga nasabing lugar.

Geothermal power plant at geothermal resources

Kung mas malalim ang balon, mas mataas ang temperatura, ngunit sa ilang mga lugar, mas mabilis na tumataas ang temperatura ng geothermal. Ang ganitong mga lugar ay karaniwang matatagpuan sa mga lugar na may mataas na aktibidad ng seismic, kung saan ang mga tectonic plate ay nagbanggaan o nabibiyak. Iyon ang dahilan kung bakit ang pinaka-promising geothermal resources ay matatagpuan sa mga lugar ng aktibidad ng bulkan. Kung mas mataas ang geothermal gradient, mas mura ang pagkuha ng init, dahil sa pinababang gastos sa pagbabarena at pumping. Sa pinaka-kanais-nais na mga kaso, ang gradient ay maaaring napakataas na ibabaw ng tubig uminit hanggang nais na temperatura. Ang mga geyser at hot spring ay mga halimbawa ng mga ganitong kaso.

Sa ilalim ng crust ng lupa ay isang layer ng mainit at tinunaw na bato na tinatawag na magma. Ang init ay lumitaw doon pangunahin dahil sa pagkabulok ng mga natural na radioactive na elemento tulad ng uranium at potassium. Ang potensyal ng enerhiya ng init sa lalim na 10,000 metro ay 50,000 beses na mas maraming enerhiya kaysa sa lahat ng reserbang langis at gas sa mundo.

Ang pinakamataas na underground temperature zone ay matatagpuan sa mga rehiyong may aktibo at batang bulkan. Ang ganitong mga "hot spot" ay matatagpuan sa mga hangganan ng tectonic plate o sa mga lugar kung saan ang crust ay napakanipis na nagpapahintulot sa init ng magma na dumaan. Maraming mga hot spot ang matatagpuan sa Pacific Rim, na tinatawag ding "Ring of Fire" dahil sa malaking bilang ng mga bulkan.

Geothermal power plants - mga paraan ng paggamit ng geothermal energy

Mayroong dalawang pangunahing paraan ng paggamit ng geothermal energy: direktang paggamit ng init at paggawa ng kuryente. Ang direktang paggamit ng init ay ang pinakasimple at samakatuwid ay pinakakaraniwang paraan. Ang kasanayan ng direktang paggamit ng init ay laganap sa matataas na latitude sa mga hangganan ng tectonic plate, tulad ng Iceland at Japan. Sa ganitong mga kaso, ang supply ng tubig ay direktang naka-install sa malalim na mga balon. Ang nagresultang mainit na tubig ay ginagamit upang magpainit ng mga kalsada, magpatuyo ng mga damit at magpainit ng mga greenhouse at mga gusali ng tirahan. Ang paraan ng paggawa ng kuryente mula sa geothermal energy ay halos kapareho sa direktang paggamit. Ang pagkakaiba lamang ay ang pangangailangan para sa isang mas mataas na temperatura (higit sa 150 0C).

Sa California, Nevada at ilang iba pang lugar, ginagamit ang geothermal energy malalaking power plant Kaya, sa California, humigit-kumulang 5% ng kuryente ang nalilikha ng geothermal energy, sa El Salvador, ang geothermal energy ay gumagawa ng humigit-kumulang 1/3 ng kuryente. Sa Idaho at Iceland, ginagamit ang geothermal heat sa iba't ibang mga aplikasyon, kabilang ang pagpainit sa bahay. Libu-libong tahanan ang gumagamit ng geothermal heat pump para magbigay ng malinis at abot-kayang init.

Ang mga geothermal power plant ay pinagmumulan ng geothermal energy.

Tuyong pinainit na bato– Upang magamit ang enerhiyang nasa tuyong bato sa mga geothermal power plant, ang tubig ay ibinubomba sa bato sa mataas na presyon. Pinapalawak nito ang mga umiiral na bali sa bato, na lumilikha ng underground reservoir ng singaw o mainit na tubig.

Magma- isang molten mass na nabuo sa ilalim ng crust ng Earth. Ang temperatura ng magma ay umabot sa 1,200 0C. Bagama't ang maliliit na volume ng magma ay matatagpuan sa kalaliman, praktikal na pamamaraan ang pagkuha ng enerhiya mula sa magma ay nasa ilalim ng pag-unlad.

Mainit, may presyon ng tubig sa lupa, na naglalaman ng dissolved methane. Gumagamit ng init at gas ang produksyon ng kuryente.

Geothermal power plant - mga prinsipyo ng pagpapatakbo

Sa kasalukuyan, mayroong tatlong scheme para sa pagbuo ng kuryente gamit ang hydrothermal resources: direktang gamit ang dry steam, hindi direktang paggamit ng water steam at isang mixed production scheme (binary cycle). Ang uri ng pagbabago ay nakasalalay sa estado ng daluyan (singaw o tubig) at temperatura nito. Ang mga dry steam power plant ang unang binuo. Upang makagawa ng kuryente, ang singaw mula sa balon ay direktang ipinapasa sa pamamagitan ng turbine/generator. Ang mga power plant na may hindi direktang uri ng produksyon ng kuryente ang pinakakaraniwan ngayon. Gumagamit sila ng mainit na tubig sa ilalim ng lupa (mga temperatura hanggang 182 0C) na ibinobomba sa mataas na presyon sa mga bumubuo ng mga yunit sa ibabaw. Ang mixed-mode geothermal power plants ay naiiba sa naunang dalawang uri ng geothermal power plants dahil ang singaw at tubig ay hindi kailanman direktang nakikipag-ugnayan sa turbine/generator.

Geothermal power plant na tumatakbo sa tuyong singaw

Ang mga steam power plant ay pangunahing gumagana sa hydrothermal steam. Direkta ang singaw sa turbine, na nagpapagana sa generator na gumagawa ng kuryente. Ang paggamit ng singaw ay nag-aalis ng pangangailangang magsunog ng mga fossil fuel (hindi na rin kailangang mag-transport at mag-imbak ng gasolina). Ito ang mga pinakalumang geothermal power plant. Ang unang naturang planta ng kuryente ay itinayo sa Larderello (Italy) noong 1904, at ito ay gumagana pa rin. Ang teknolohiya ng singaw ay ginagamit sa Geysers Power Plant sa Northern California, ang pinakamalaking geothermal power plant sa mundo.

Geothermal power plant gamit ang hydrothermal steam

Upang makagawa ng kuryente, ang mga naturang halaman ay gumagamit ng superheated hydrotherms (mga temperaturang higit sa 182 °C). Ang hydrothermal solution ay ibinobomba sa evaporator upang bawasan ang presyon, na nagiging sanhi ng ilan sa mga solusyon na sumingaw nang napakabilis. Ang nagresultang singaw ay nagtutulak sa turbine. Kung may likidong natitira sa tangke, maaari itong ma-evaporate sa susunod na evaporator upang makakuha ng higit pang lakas.

Geothermal power plant na may binary cycle ng produksyon ng kuryente.

Karamihan sa mga geothermal na lugar ay naglalaman ng tubig sa katamtamang temperatura (sa ibaba 200 0C). Ginagamit ng mga binary cycle power plant ang tubig na ito upang makabuo ng enerhiya. Ang mainit na geothermal na tubig at isang segundo, karagdagang likido na may mas mababang punto ng kumukulo kaysa sa tubig ay ipinapasa sa isang heat exchanger. Ang init mula sa geothermal na tubig ay sumingaw ng pangalawang likido, ang mga singaw na nagtutulak sa mga turbine. Simula noon saradong sistema, halos walang mga emisyon sa atmospera. Ang mapagtimpi na tubig ay ang pinaka-masaganang mapagkukunang geothermal, kaya karamihan sa hinaharap na mga geothermal power plant ay gagana sa prinsipyong ito.

Ang kinabukasan ng geothermal na kuryente.

Ang mga reservoir ng singaw at mainit na tubig ay isang maliit na bahagi lamang ng mga mapagkukunang geothermal. Ang magma at tuyong bato ng daigdig ay magbibigay ng mura, malinis, halos hindi mauubos na enerhiya kapag nabuo ang mga naaangkop na teknolohiya para sa kanilang paggamit. Hanggang sa panahong iyon, ang pinakakaraniwang gumagawa ng geothermal na kuryente ay ang mga binary cycle na power plant.

Upang ang geothermal na kuryente ay maging isang pangunahing elemento ng imprastraktura ng enerhiya ng U.S., ang mga pamamaraan ay dapat na binuo upang mabawasan ang gastos sa pagkuha nito. Ang Kagawaran ng Enerhiya ng US ay nakikipagtulungan sa industriya ng geothermal upang bawasan ang gastos sa bawat kilowatt na oras sa $0.03-0.05. Ito ay hinuhulaan na 15,000 MW ng mga bagong geothermal power plant ay darating online sa susunod na dekada.

GEOTHERMAL ENERGY

Skotarev Ivan Nikolaevich

2nd year student, departamento mga pisiko SSAU, Stavropol

Khashchenko Andrey Alexandrovich

siyentipikong superbisor, maaari. pisika at matematika agham, Associate Professor, St. State Agrarian University, Stavropol

Sa ngayon, hindi na iniisip ng sangkatauhan kung ano ang iiwan nito sa mga susunod na henerasyon. Ang mga tao ay walang isip na nagbobomba at naghuhukay ng mga mineral. Bawat taon ang populasyon ng planeta ay lumalaki, at samakatuwid ang pangangailangan para sa higit pang mga mapagkukunan ng enerhiya tulad ng gas, langis at karbon ay tumataas. Hindi ito maaaring magpatuloy nang matagal. Samakatuwid, ngayon, bilang karagdagan sa pag-unlad ng industriya ng nukleyar, ang paggamit ng mga alternatibong mapagkukunan enerhiya. Isa sa promising direksyon sa lugar na ito ay geothermal energy.

Karamihan sa ibabaw ng ating planeta ay may malaking reserbang geothermal na enerhiya dahil sa makabuluhang aktibidad ng geological: aktibong aktibidad ng bulkan sa mga unang panahon ng pag-unlad ng ating planeta at gayundin hanggang ngayon, radioactive decay, tectonic shift at pagkakaroon ng mga lugar ng magma. sa crust ng lupa. Sa ilang lugar sa ating planeta, lalo na maraming geothermal energy ang naipon. Ito ay, halimbawa, iba't ibang mga lambak ng mga geyser, mga bulkan, mga akumulasyon ng magma sa ilalim ng lupa, na kung saan ay nagpapainit sa itaas na mga bato.

nagsasalita sa simpleng wika Ang geothermal energy ay ang enerhiya ng loob ng Earth. Halimbawa, ang mga pagsabog ng bulkan ay malinaw na nagpapahiwatig ng napakalaking temperatura sa loob ng planeta. Ang temperaturang ito ay unti-unting bumababa mula sa mainit na panloob na core hanggang sa ibabaw ng Earth ( figure 1).

Figure 1. Temperatura sa iba't ibang layer ng mundo

Ang enerhiyang geothermal ay palaging nakakaakit ng mga tao dahil sa potensyal nito. kapaki-pakinabang na aplikasyon. Pagkatapos ng lahat, ang tao sa proseso ng kanyang pag-unlad ay nakabuo ng marami mga kapaki-pakinabang na teknolohiya at naghanap ng tubo at tubo sa lahat ng bagay. Ganito ang nangyari sa coal, oil, gas, peat, etc.

Halimbawa, sa ilan mga heograpikal na lugar ang paggamit ng geothermal sources ay maaaring makabuluhang tumaas ang produksyon ng enerhiya, dahil ang geothermal power plants (GeoTES) ay isa sa mga pinakamurang alternatibong pinagkukunan ng enerhiya, dahil ang itaas na tatlong kilometrong layer ng Earth ay naglalaman ng higit sa 1020 J ng init na angkop para sa pagbuo ng kuryente. Ang kalikasan mismo ay nagbibigay sa isang tao ng isang natatanging mapagkukunan ng enerhiya na kinakailangan lamang na gamitin ito.

Kasalukuyang mayroong 5 uri ng geothermal energy sources:

1. Geothermal dry steam deposits.

2. Pinagmumulan ng basang singaw. (isang pinaghalong mainit na tubig at singaw).

3. Geothermal water deposits (naglalaman ng mainit na tubig o singaw at tubig).

4. Mga tuyong mainit na bato na pinainit ng magma.

5. Magma (mga nilusaw na bato na pinainit hanggang 1300 °C).

Inililipat ng Magma ang init nito sa mga bato, at tumataas ang temperatura nito sa pagtaas ng lalim. Ayon sa magagamit na data, ang temperatura ng mga bato ay tumataas sa average ng 1 °C para sa bawat 33 m ng lalim (geothermal step). Mayroong malawak na pagkakaiba-iba ng mga kondisyon ng temperatura ng geothermal na enerhiya sa buong mundo na tutukuyin teknikal na paraan para sa paggamit nito.

Maaaring gamitin ang geothermal energy sa dalawang pangunahing paraan - upang makabuo ng kuryente at magpainit ng iba't ibang bagay. Ang init ng geothermal ay maaaring gawing kuryente kung ang temperatura ng coolant ay umabot sa higit sa 150 °C. Ito ay tiyak na ang paggamit ng mga panloob na rehiyon ng Earth para sa pagpainit na ang pinaka kumikita at epektibo at napaka-abot-kayang. Ang direktang geothermal na init, depende sa temperatura, ay maaaring gamitin para sa pagpainit ng mga gusali, greenhouse, swimming pool, pagpapatuyo ng mga produktong pang-agrikultura at isda, mga solusyon sa pagsingaw, paglaki ng isda, kabute, atbp.

Ang lahat ng geothermal installation na umiiral ngayon ay nahahati sa tatlong uri:

1. mga istasyon na ang operasyon ay batay sa dry steam deposits - ito ay isang direktang pamamaraan.

Ang mga dry steam power plant ay mas maagang lumitaw kaysa sa iba. Upang makuha ang kinakailangang enerhiya, ang singaw ay ipinapasa sa isang turbine o generator ( figure 2).

Figure 2. Geothermal power plant ng direct circuit

2. mga istasyon na may separator na gumagamit ng mga deposito ng mainit na tubig sa ilalim ng presyon. Minsan ang isang bomba ay ginagamit para dito, na nagbibigay ng kinakailangang dami ng papasok na enerhiya - isang hindi direktang pamamaraan.

Ito ang pinakakaraniwang uri ng geothermal plant sa mundo. Dito ibinobomba ang tubig sa ilalim mataas na presyon sa mga generator set. Ang hydrothermal solution ay ibinubo sa evaporator upang bawasan ang presyon, na nagreresulta sa pagsingaw ng bahagi ng solusyon. Susunod, nabuo ang singaw, na ginagawang gumagana ang turbine. Ang natitirang likido ay maaari ding maging kapaki-pakinabang. Kadalasan ito ay ipinapasa sa isa pang evaporator upang makakuha ng karagdagang kapangyarihan ( figure 3).

Larawan 3. Hindi direktang geothermal power plant

Ang mga ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng kawalan ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng generator o turbine at singaw o tubig. Ang prinsipyo ng kanilang operasyon ay batay sa matalinong paggamit ng tubig sa ilalim ng lupa sa katamtamang temperatura.

Karaniwan ang temperatura ay dapat na mas mababa sa dalawang daang degrees. Ang binary cycle mismo ay binubuo ng paggamit ng dalawang uri ng tubig - mainit at katamtaman. Ang parehong mga stream ay dumaan sa isang heat exchanger. Ang mas mainit na likido ay sumisingaw sa mas malamig, at ang mga singaw na nabuo bilang resulta ng prosesong ito ay nagtutulak sa mga turbine.

Figure 4. Schematic ng isang geothermal power plant na may binary cycle.

Para sa ating bansa, ang geothermal energy ay nangunguna sa mga tuntunin ng mga potensyal na posibilidad para sa paggamit nito dahil sa kakaibang tanawin at natural na kondisyon. Ang mga natuklasang reserba ng geothermal na tubig na may temperatura mula 40 hanggang 200 °C at may lalim na hanggang 3500 m sa teritoryo nito ay maaaring magbigay ng humigit-kumulang 14 milyong m3 ng mainit na tubig bawat araw. Malaking reserba ng underground thermal waters ay matatagpuan sa Dagestan, North Ossetia, Checheno-Ingushetia, Kabardino-Balkaria, Transcaucasia, Stavropol at Krasnodar teritoryo, Kazakhstan, Kamchatka at isang bilang ng iba pang mga rehiyon ng Russia. Halimbawa, sa Dagestan, ang mga thermal water ay ginagamit para sa supply ng init sa loob ng mahabang panahon.

Ang unang geothermal power plant ay itinayo noong 1966 sa Pauzhetsky field sa Kamchatka Peninsula upang matustusan ang kuryente sa mga nakapaligid na nayon at mga planta sa pagpoproseso ng isda, sa gayon ay nagtataguyod ng lokal na pag-unlad. Ang lokal na geothermal system ay maaaring magbigay ng enerhiya para sa mga power plant na may kapasidad na hanggang 250-350 MW. Ngunit ang potensyal na ito ay ginagamit lamang ng isang-kapat.

Ang teritoryo ng Kuril Islands ay may natatangi at sa parehong oras kumplikadong tanawin. Ang supply ng kuryente sa mga lungsod na matatagpuan doon ay nagsasangkot ng malalaking paghihirap: ang pangangailangan na maghatid ng mga paraan ng pamumuhay sa mga isla sa pamamagitan ng dagat o hangin, na medyo mahal at tumatagal ng maraming oras. Ang geothermal resources ng mga isla ay kasalukuyang ginagawang posible na makakuha ng 230 MW ng kuryente, na maaaring matugunan ang lahat ng pangangailangan ng rehiyon para sa enerhiya, init, at mainit na supply ng tubig.

Sa isla ng Iturup, natagpuan ang mga mapagkukunan ng isang two-phase geothermal coolant, ang kapangyarihan nito ay sapat upang matugunan ang mga pangangailangan ng enerhiya ng buong isla. Sa katimugang isla ng Kunashir mayroong isang 2.6 MW GeoPP, na ginagamit upang makabuo ng kuryente at supply ng init sa lungsod ng Yuzhno-Kurilsk. Nakaplanong magtayo ng ilan pang GeoPP na may kabuuang kapasidad na 12-17 MW.

Ang pinaka-promising na mga rehiyon para sa paggamit ng geothermal sources sa Russia ay ang timog ng Russia at ang Malayong Silangan. Ang Caucasus, Stavropol, at Krasnodar Territories ay may napakalaking potensyal para sa geothermal energy.

Ang paggamit ng geothermal na tubig sa gitnang bahagi ng Russia ay nangangailangan ng mataas na gastos dahil sa malalim na paglitaw ng mga thermal water.

Sa rehiyon ng Kaliningrad, may mga planong magpatupad ng pilot project para sa geothermal heat at power supply sa lungsod ng Svetly batay sa isang binary GeoPP na may kapasidad na 4 MW.

Ang geothermal energy sa Russia ay nakatutok kapwa sa pagtatayo ng malalaking pasilidad at sa paggamit ng geothermal energy para sa mga indibidwal na tahanan, paaralan, ospital, pribadong tindahan at iba pang pasilidad gamit ang geothermal circulation system.

Sa Teritoryo ng Stavropol, sa larangan ng Kayasulinskoye, sinimulan at nasuspinde ang pagtatayo ng isang mamahaling eksperimentong Stavropol Geothermal Power Plant na may kapasidad na 3 MW.

Noong 1999, ipinatupad ang Verkhne-Mutnovskaya GeoPP ( Larawan 5).

Larawan 5. Verkhne-Mutnovskaya GeoPP

Ito ay may kapasidad na 12 MW (3x4 MW) at isang pilot stage ng Mutnovskaya GeoPP na may kapasidad na disenyo na 200 MW, na nilikha upang magbigay ng kuryente sa industriyal na rehiyon ng Petropavlovsk-Kamchatsk.

Ngunit sa kabila ng mahusay na mga pakinabang sa direksyong ito, mayroon ding mga kawalan:

1. Ang pangunahing isa ay ang pangangailangan na magbomba ng basurang tubig pabalik sa ilalim ng lupa na aquifer. Ang mga thermal water ay naglalaman ng malaking halaga ng mga asing-gamot ng iba't ibang nakakalason na metal (boron, lead, zinc, cadmium, arsenic) at mga kemikal na compound (ammonia, phenols), na ginagawang imposibleng ilabas ang mga tubig na ito sa mga natural na sistema ng tubig na matatagpuan sa ibabaw.

2. Minsan ang nagpapatakbong geothermal power plant ay maaaring huminto sa paggana bilang resulta ng mga natural na pagbabago sa crust ng lupa.

3. Hanapin angkop na lugar upang magtayo ng isang geothermal power plant at makakuha ng pahintulot mula sa mga lokal na awtoridad at pahintulot mula sa mga residente para sa pagtatayo nito ay maaaring maging problema.

4. Ang pagtatayo ng isang GeoPP ay maaaring negatibong makaapekto sa katatagan ng lupa sa nakapaligid na rehiyon.

Karamihan sa mga pagkukulang na ito ay maliit at ganap na nalulusaw.

Sa panahon ngayon, hindi iniisip ng mga tao ang kahihinatnan ng kanilang mga desisyon. Kung tutuusin, ano ang gagawin nila kung maubusan sila ng langis, gas at karbon? Nakasanayan na ng mga tao na mamuhay ng ginhawa. Hindi nila mapapainit ang kanilang mga bahay ng kahoy sa mahabang panahon, dahil ang isang malaking populasyon ay mangangailangan ng isang malaking halaga ng kahoy, na natural na hahantong sa malakihang deforestation at iiwan ang mundo na walang oxygen. Samakatuwid, upang maiwasang mangyari ito, kinakailangan na gamitin ang mga mapagkukunang magagamit sa amin nang matipid, ngunit may pinakamataas na kahusayan. Isang paraan lamang upang malutas ang problemang ito ay ang pagbuo ng geothermal energy. Siyempre, mayroon itong mga kalamangan at kahinaan, ngunit ang pag-unlad nito ay lubos na magpapadali sa patuloy na pag-iral ng sangkatauhan at magkakaroon ng malaking papel sa karagdagang pag-unlad nito.

Ngayon ang direksyon na ito ay hindi masyadong popular, dahil ang industriya ng langis at gas ay nangingibabaw sa mundo at ang mga malalaking kumpanya ay hindi nagmamadaling mamuhunan sa pagpapaunlad ng isang kailangang-kailangan na industriya. Samakatuwid, para sa karagdagang pag-unlad ng geothermal na enerhiya, ang mga pamumuhunan at suporta ng gobyerno ay kinakailangan, kung wala ito ay imposible lamang na ipatupad ang anumang bagay sa isang pambansang sukat. Ang pagpapakilala ng geothermal energy sa balanse ng enerhiya ng bansa ay magbibigay-daan sa:

1. dagdagan ang seguridad ng enerhiya, sa kabilang banda - bawasan mapaminsalang epekto sa sitwasyon sa kapaligiran kumpara sa mga tradisyunal na mapagkukunan.

2. paunlarin ang ekonomiya, dahil ang liberated cash magiging posible na mamuhunan sa iba pang mga industriya, panlipunang pag-unlad estado, atbp.

Sa nakalipas na dekada, ang paggamit ng hindi tradisyonal na renewable energy sources ay nakaranas ng tunay na boom sa mundo. Ang sukat ng paggamit ng mga mapagkukunang ito ay tumaas nang maraming beses. Ito ay may kakayahang radikal at sa pinakapang-ekonomiyang batayan na lutasin ang problema ng suplay ng enerhiya sa mga lugar na ito, na gumagamit ng mamahaling imported na gasolina at nasa bingit ng krisis sa enerhiya, mapabuti ang kalagayang panlipunan ng populasyon ng mga lugar na ito, atbp. Ito ay eksakto kung ano ang nakikita natin sa mga bansa Kanlurang Europa(Germany, France, Great Britain), Northern Europe (Norway, Sweden, Finland, Iceland, Denmark). Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na sila ay may mataas na pag-unlad ng ekonomiya at lubos na umaasa sa mga mapagkukunan ng fossil, at samakatuwid ang mga pinuno ng mga estadong ito, kasama ang negosyo, ay nagsisikap na bawasan ang pag-asa na ito. Sa partikular, ang pag-unlad ng geothermal na enerhiya sa mga bansa sa Hilagang Europa ay pinapaboran ng pagkakaroon ng isang malaking bilang ng mga geyser at bulkan. Ito ay hindi para sa wala na ang Iceland ay tinatawag na bansa ng mga bulkan at geyser.

Ngayon ang sangkatauhan ay nagsisimula nang maunawaan ang kahalagahan ng industriyang ito at sinusubukang paunlarin ito hangga't maaari. Ang paggamit ng isang malawak na hanay ng magkakaibang mga teknolohiya ay ginagawang posible upang mabawasan ang pagkonsumo ng enerhiya ng 40-60% at sa parehong oras ay matiyak ang tunay na pag-unlad ng ekonomiya. At ang natitirang mga pangangailangan para sa kuryente at init ay maaaring matugunan sa pamamagitan ng mas mahusay na produksyon, sa pamamagitan ng pagpapanumbalik, sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng henerasyon ng thermal at enerhiyang elektrikal, pati na rin sa pamamagitan ng paggamit ng mga nababagong mapagkukunan, na ginagawang posible na iwanan ang ilang uri ng mga planta ng kuryente at binabawasan ang mga emisyon ng carbon dioxide ng humigit-kumulang 80%.

Mga sanggunian:

1.Baeva A.G., Moskvicheva V.N. Geothermal energy: mga problema, mapagkukunan, paggamit: ed. M.: SO AN USSR, Institute of Thermophysics, 1979. - 350 p.

2.Berman E., Mavritsky B.F. Geothermal energy: ed. M.: Mir, 1978 - 416 pp.

3.Enerhiya ng geothermal. [Electronic na mapagkukunan] - Access mode - URL: http://ustoj.com/Energy_5.htm(petsa ng access 08/29/2013).

4. Geothermal energy sa Russia. [Electronic na mapagkukunan] - Access mode - URL: http://www.gisee.ru/articles/geothermic-energy/24511/(petsa ng access: 09/07/2013).

5. Dvorov I.M. Malalim na init ng Earth: ed. M.: Nauka, 1972. - 208 p.

6.Enerhiya. Materyal mula sa Wikipedia - ang libreng encyclopedia. [Electronic na mapagkukunan] - Access mode - URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/Geothermal_energy(petsa ng access: 09/07/2013).