Геотермальная электростанция, устройство и принцип работы.
Геотермальная электростанция (ГеоЭС или ГеоТЭС) – один из видов электростанций, которые преобразуют тепловую – геотермальную энергию подземных источников (например, гейзеров) в электрическую энергию.
Геотермальная электростанция и геотермальная энергия
Устройство геотермальной электростанции
Преимущества геотермальной электростанции
Трудности и проблемы эксплуатации геотермальной электростанции
Выработка электроэнергии на геотермальных электростанциях в России
Геотермальная электростанция и геотермальная энергия:
Геотермальная электростанция (ГеоЭС или ГеоТЭС) – один из видов электростанций, которые преобразуют тепловую – геотермальную энергию подземных источников (например, гейзеров) в электрическую энергию.
Геотермальная энергия – это энергия, получаемая из природного тепла Земли. По различным подсчетам температура в центре Земли составляет минимум 6650 °C. Тепло образуется за счет радиоактивного распада урана, тория, калия и других радиоактивных изотопов химических элементов. Температура в центре Земли постоянна. Конечно ж, Земля остывает, но скорость остывания равна 300-350 °C в один миллиард лет. Тепловой поток, текущий из недр Земли через ее поверхность, составляет 47±2 ТВт тепла или 400 тыс. ТВт·ч в год, что в 17 раз больше, чем выработка всей мировой энергетики и эквивалентно сжиганию 46 млрд тонн угля. Таким образом, получается, что Земля представляет собой неисчерпаемый источник тепловой – геотермальной энергии.
Геотермальная энергия относится к альтернативным и возобновляемым источникам энергии. Такая энергия в виде тепла может использоваться как непосредственно для обогрева домов и зданий, так и для производства электроэнергии.
Однако тепловой КПД геотермальных электростанций невысок и составляет около 7-10 %.
Виды геотермальной энергии:
Геотермальная энергия подразделяется на петротермальную энергию и гидротермальную энергию.
В первом случае источником энергии служит температура глубинных слоев Земли.
Так, при движении в глубь – к центру Земли повышается окружающая температура. На каждые 100 метров в глубь температура увеличивается в среднем на 2,5 °С. Или геотермический градиент возрастает на 1 °C каждые 36 метров. На глубине 5 км температура составляет примерно 125 °С, а на 10 км – около 250 °С.
Наибольший геотермический градиент, равный 150 °С на 1 км, зарегистрирован в штате Орегон (США), наименьший – в ЮАР (6 °С на 1 км).
Для извлечения петротермальной энергии бурятся две скважины, в одну из них закачивают воду. При движении к центру Земли вода нагревается, затем попадает в смежную скважину и выходит в виде пара на поверхность.
Во втором – горячие подземные воды. В вулканических районах Земли циркулирующая в глубине планеты вода перегревается выше температуры кипения и по трещинам поднимается вверх к поверхности. Перегретая вода выходит к поверхности в виде пара или горячей воды, иногда проявляя себя в виде гейзеров. Поэтому геотермальные электростанции строятся непосредственно в местах выхода воды на поверхность в виде гейзеров либо в областях вокруг краев континентальных плит, потому что земная кора в таких зонах намного тоньше.
Перспективным и широко распространенным источником является как раз гидротермальная энергия.
Гидротермальные регионы имеются во многих частях мира: в России (Камчатка, Курильские острова, Краснодарский край, Ставропольский край, Дагестан, Карачаево-Черкесия, Чечня, Северная Осетия и пр.), Исландии, Новой Зеландии, Италии, Франции, Литве, Мексике, Никарагуа, Коста-Рике, Индонезии, Китае, Японии, Кении, Таджикистане, на Филиппинах.
Для извлечения гидротермальной энергии также бурятся скважины.
Виды геотермальных вод:
– по температуре: слаботермальные – до +40 °C, термальные – от +40 до +60 °C, высокотермальные – от +60 до +100 °C, перегретые – более +100 °C;
– по минерализации: ультрапресные – до 0,1 г сухого остатка на 1 л, пресные – 0,1-1,0 г/л, слабосолоноватые – 1,0-3,0 г/л, сильносолоноватые – 3,0-10,0 г/л, солёные – 10,0-35,0 г/л, рассольные – более 35,0 г/л;
– по общей жёсткости: очень мягкие, мягкие, средние, жёсткие, очень жёсткие;
– по кислотности: сильнокислые – до 3,5 рН, кислые – 3,5-5,5 рН, слабокислые – 5,5-6,8, нейтральные – 6,8-7,2 рН, слабощелочные – 7,2-8,5 рН, щелочные – более 8,5 рН;
– по газовому составу: сероводородные, сероводородно-углекислые, углекислые, азотно-углекислые, метановые, азотно-метановые и азотные;
– по газонасыщенности: слабые – до 100 мг/л, средние – 100-1000 мг/л, высокие – более 1000 мг/л.
Устройство геотермальной электростанции:
Для получения гидротермальной энергии и преобразования ее в электрическую на геотермальной электростанции используют несколько способов:
– прямой способ. Пар из скважины напрямую направляется по трубам в паровую турбину, соединённую с электрогенератором, и вращает её лопасти. За счет вращательного движения вырабатывается электрический ток;
– непрямой способ. Аналогичен предыдущему с той лишь разницей, что перед попаданием в трубы пар очищают от газов, вызывающих разрушение труб;
– смешанный способ. Аналогичен прямому способу с той лишь разницей, что пар конденсируется и из воды удаляют не растворившиеся в ней газы;
– бинарный способ. В качестве рабочего тела используется не термальная вода или пар, а другая жидкость с низкой температурой кипения. Термальная вода (или пар) из скважины пропускается через теплообменник, который передает тепло другой жидкости с меньшей температурой кипения. Эта – другая жидкость закипает в теплообменнике и её пар подается в паровую турбину и вращает ее лопасти.
Преимущества геотермальной электростанции:
– геотермальная электростанция работает на возобновляемом источнике энергии,
– запасы геотермальной энергии неисчерпаемы,
– способна работать в автономном режиме без участия человека,
– не зависит от сезонных, погодных и прочих (день-ночь) факторов,
– геотермальная энергия постоянна во времени.
Трудности и проблемы эксплуатации геотермальной электростанции:
– необходимость возобновляемого цикла поступления и обратной закачки отработанной воды в подземный водоносный горизонт, на что требуется дополнительный расход энергии. Закачка отработанной воды необходима еще и для того, чтобы давление в водоносном пласте не упало, что приведет к уменьшению выработки геотермальной станции или её полной неработоспособности;
– в термальных водах содержится большое количество солей различных токсичных металлов (например, свинца, цинка, кадмия), неметаллов (например, бора, мышьяка) и химических соединений (например, аммиака, фенолов, сероводорода, метана), что исключает сброс этих вод в природные водные системы, расположенные на поверхности, с одной стороны, и которые негативно влияют на работу оборудования, с другой, а потому подлежат извлечению и утилизации.
Выработка электроэнергии на геотермальных электростанциях в России:
В России работают несколько геотермальных электростанций:
– Верхне-Мутновская геотермальная электростанция (ГеоТЭС), установленной мощностью 12 МВт (2011 г.) и выработкой электроэнергии 69,5 млн кВт·ч/год (2010 г.). Расположена на Мутновском месторождении в Елизовском районе Камчатского края, вблизи Мутновской сопки;
– Мутновская геотермальная электростанция (ГеоТЭС), установленной мощностью 50 МВт (2011 г.) и выработкой электроэнергии 360,5 млн кВт·ч/год (2010 г.). Расположена на Мутновском месторождении в Елизовском районе Камчатского края, к северо-востоку от Мутновской сопки, на высоте около 800 метров над уровнем моря;
– Паужетская геотермальная электростанция (ГеоТЭС), установленной мощностью 14,5 МВт (2011 г.) и выработкой 43,1 млн кВт·ч/год (2011 г.). Расположена на Камбальском месторождении парогидротерм в юго-западной части Камчатского полуострова в посёлке Паужетка около вулканов Кошелева и Камбального. Это первая по времени строительства геотермальная электростанция России, введена в эксплуатацию в 1966 году;
– Океанская геотермальная электростанция (ГеоТЭС), установленной мощностью 2,5 МВт (2009 г.). Расположена у подножия вулкана Баранского на острове Итуруп в Сахалинской области вблизи океана;
– Менделеевская геотермальная электростанция (ГеоТЭС), установленной мощностью 3,6 МВт (2009 г.). Расположена на острове Кунашир около вулкана Менделеева.
Примечание: © Фото //www.pexels.com, //pixabay.com
солнечные ветровые действующие крупнейшие геотермальные электростанции в россии принцип работы в мире презентация список источник энергии какие
преимущества плюсы и минусы недостатки типы виды мощность геотермальных электростанций
преимущества геотермальной электростанции перед тэс
первая геотермальная электростанция на камчатке схема является фото на карте исландии для дома особенности примеры на полуострове страны лидеры