Quines són les característiques de disseny de Mutnovskaya GeoPP
Els desavantatges descrits anteriorment no tenen un cicle binari. En aquest cas, l'aigua geotèrmica dels intercanviadors de calor s'escalfa amb un refrigerant de baix punt d'ebullició. La turbina gira en un cicle tancat. Resultat:
- es minimitzen les emissions de substàncies nocives a l'atmosfera;
- major eficiència de la planta;
- la capacitat d'utilitzar temperatures de l'aigua per sota dels 100 ° C.
El principi de funcionament relacionat amb el bloc binari va ser proposat pels dissenyadors de Mutnovskaya GeoPP (JSC Geoterm). La necessitat d'aquesta solució tècnica va ser dictada per l'anàlisi del funcionament del GTPP Verkhne-Mutnovskaya. A l'estació, no es va utilitzar una gran quantitat de separadors amb una temperatura de 150 °C (unes 1000 tones per hora) i es van tornar a bombejar al dipòsit.
L'ús racional de l'excés de calor permetrà obtenir més de 13 MW d'electricitat sense atraure recursos addicionals per a la perforació de pous geotèrmics i l'extracció de portadors de calor.
Actualment, la central elèctrica del MGES consta de dos circuits. En el primer fluid de treball hi ha un refrigerant geotèrmic. A partir d'ell, el vapor i un separador entren a l'expansor. En el segon circuit, s'utilitza un fluid de treball orgànic.
Quins són els principis de funcionament d'una estació hidrotermal
Com es pot convertir la calor de l'escorça terrestre en energia elèctrica? El procés es basa en passos bastant senzills. L'aigua es bombeja sota terra a través d'un pou d'injecció especial. Es forma una mena de piscina subterrània, que actua com a intercanviador de calor. L'aigua que hi ha s'escalfa i es converteix en vapor, que s'alimenta a través d'un pou de producció a les pales de la turbina connectades a l'eix del generador. Amb la simplicitat externa del procés, a la pràctica, sorgeixen problemes operatius:
- l'aigua geotèrmica ha de ser purificada a partir de gasos dissolts que destrueixen les canonades i afecten negativament el medi ambient;
- l'elevat punt d'ebullició de l'aigua comporta la pèrdua de part de l'energia amb el condensat.
Per tant, els enginyers estan desenvolupant nous esquemes, cada estació té les seves pròpies característiques de disseny.
Notes
- ↑ Kirill Degtyarev. (enllaç no disponible). Societat Geogràfica Russa (24 d'octubre de 2011). Recuperat l'1 de novembre de 2012.
- , Amb. 18, 98.
- , Amb. 16-17.
- ↑
- ↑
- . Habrahabr (30.04.2018). Recuperat el 3 de setembre de 2019.
- L. A. Ogurechnikov. . №11 (31). Energia alternativa i ecologia (2005). Recuperat l'1 de novembre de 2012.
- . Revista Energosvet. Recuperat l'1 de novembre de 2012.
- V. A. Butuzov, G. V. Tomarov, V. Kh. Shetov. . revista "Estalvi d'energia" (núm. 3 2008). Recuperat l'1 de novembre de 2012.
- VSN 56-87 "Subministrament geotèrmic de calor i fred d'edificis i estructures residencials i públics"
Estacions geotèrmiques a Rússia
L'energia geotèrmica, juntament amb altres tipus d'energia "verda", es desenvolupa constantment al territori del nostre estat. Segons els científics, l'energia interna del planeta és milers de vegades més gran que la quantitat d'energia continguda en les reserves naturals de combustibles tradicionals (petroli, gas).
A Rússia, les estacions geotèrmiques funcionen amb èxit, aquestes són:
Pauzhetskaya GeoPP
Situat a prop del poble de Pauzhetka a la península de Kamtxatka. Posada en funcionament l'any 1966.
Especificacions:
- Potència elèctrica - 12,0 MW;
- El volum anual d'energia elèctrica generada és de 124,0 milions de kWh;
- Nombre d'unitats de potència - 2.
Les obres de reconstrucció estan en marxa, com a conseqüència de les quals la potència elèctrica augmentarà fins als 17,0 MW.
Verkhne-Mutnovskaya Pilot GeoPP
Situat al territori de Kamtxatka. Es va posar en funcionament l'any 1999.
Especificacions:
- Potència elèctrica - 12,0 MW;
- El volum anual d'energia elèctrica generada és de 63,0 milions de kWh;
- Nombre d'unitats de potència - 3.
Mutnovskaya GeoPP
La central elèctrica més gran d'aquest tipus. Situat al territori de Kamtxatka. Es va posar en funcionament l'any 2003.
Especificacions:
- Potència elèctrica - 50,0 MW;
- El volum anual d'energia elèctrica generada és de 350,0 milions de kWh;
- Nombre d'unitats de potència - 2.
Ocean GeoPP
Situat a la regió de Sakhalin. Posada en funcionament l'any 2007.
Especificacions:
- Potència elèctrica - 2,5 MW;
- Nombre de mòduls d'alimentació - 2.
Mendeleevskaya GeoTPP
Situat a l'illa de Kunashir. Posada en funcionament l'any 2000.
Especificacions:
- Potència elèctrica - 3,6 MW;
- Potència tèrmica - 17 Gcal / hora;
- Nombre de mòduls d'alimentació - 2.
Actualment l'estació està en fase de millora, després de la qual cosa la capacitat serà de 7,4 MW.
Quins són els principals avantatges i inconvenients de l'energia geotèrmica
Aquest mètode d'obtenció d'energia té una sèrie d'avantatges evidents.
- Els GeoPP no necessiten combustible, les reserves del qual són limitades.
- Tots els costos operatius es redueixen als costos del treball regulat en la substitució prevista de components.
- No requereix energia addicional per a les necessitats tecnològiques. L'equip addicional s'alimenta dels recursos extrets.
- És possible dessalar aigua de mar al llarg del camí (si l'estació es troba a la costa del mar)
- Condicionalment considerat respectuós amb el medi ambient. Perquè la major part de les deficiències està lligada a la compatibilitat amb el medi ambient dels objectes.
Si mireu amb atenció les fotos de l'estació hidrotermal de Mutnovskaya, us sorprendrà. Sense brutícia i sutge, cascs nets i nets amb bufades de vapor blanc. Però no tot és tan meravellós. Les centrals geotèrmiques tenen els seus inconvenients.
- Quan es troben a prop dels assentaments, els residents estan preocupats pel soroll produït per l'empresa.
- Construir l'estació en si és car. I això afecta el cost del producte final.
- És difícil predir amb antelació què vindrà d'un pou en capes profundes: aigua mineral (no necessàriament curativa), petroli o gas tòxic. I aquests són temes de seguretat pública. Per descomptat, és fantàstic si els geòlegs ensopeguen amb una capa de minerals durant la perforació. Però aquest descobriment pot canviar completament la forma de vida de la població. Per tant, les autoritats locals són reticents a donar permís fins i tot per a treballs d'enquesta.
- Hi ha dificultats per triar una ubicació per al futur GeoPP. Al cap i a la fi, si la font de calor perd el seu potencial energètic amb el temps, els diners es malbarataran. A més, a la zona de l'estació són possibles falles del sòl.
A Rússia
Mutnovskaya GeoPP
A l'URSS, la primera central geotèrmica es va construir l'any 1966 a Kamtxatka, a la vall del riu Pauzhetka. La seva potència és de 12 MW.
El 29 de desembre de 1999, el Verkhne-Mutnovskaya GeoPP es va posar en funcionament al dipòsit d'aigua tèrmica de Mutnovsky amb una capacitat instal·lada de 12 MW (per al 2004).
El 10 d'abril de 2003, es va posar en funcionament la primera etapa del Mutnovskaya GeoPP, la capacitat instal·lada per al 2007 és de 50 MW, la capacitat prevista de l'estació és de 80 MW i la generació el 2007 és de 360,687 milions de kWh. L'estació està totalment automatitzada.
2002 - el primer complex de posada en marxa Mendeleevskaya GeoTPP amb una capacitat de 3,6 MW es va posar en funcionament com a part del mòdul d'energia Tuman-2A i la infraestructura de l'estació.
2007 - posada en marxa de l'Ocean GeoTPP, situat als peus del volcà Baransky a l'illa d'Iturup a la regió de Sakhalin, amb una capacitat de 2,5 MW. El nom d'aquesta central elèctrica està associat a la proximitat a l'oceà Pacífic. L'any 2013 es va produir un accident a l'estació, l'any 2015 l'estació es va tancar definitivament.
| Nom GeoPP | Potència instal·lada a finals de 2010, MW | Generació el 2010, milions de kWh | Any d'entrada del primer bloc | Any d'entrada de l'últim bloc | Propietari | Ubicació |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Mutnovskaia | 50,0 | 360,7 (2007) | 2003 | 2003 | OJSC "Geoterm" | Krai de Kamtxatka |
| Pauzhetskaya | 12,0 | 42,544 | 1966 | 2006 | OJSC "Geoterm" | Krai de Kamtxatka |
| Verkhne-Mutnovskaya | 12,0 | 63.01 (2006) | 1999 | 2000 | OJSC "Geoterm" | Krai de Kamtxatka |
| Mendeleievskaia | 3,6 | ? | 2002 | 2007 | CJSC Energia Yuzhno-Kurilskaya | O. Kunashir |
| Suma | 77,6 | >466,3 |
Què és l'energia geotèrmica
Segons els geofísics, la temperatura del nucli de la Terra està entre 3.000 i 6.000 °C. Se suposa que al fons de l'escorça terrestre a una profunditat de 10-15 km, la temperatura baixa a 600-800 °C, als oceans només 150-200 °C. Però aquestes temperatures són suficients per fer la feina. Les principals fonts d'escalfament del subsòl són l'urani, el tori i el potassi radioactiu. Terratrèmols, erupcions de centenars de volcans, guèisers testimonien el poder de l'energia interna.
La geotèrmica fa referència a l'energia tèrmica que s'allibera de l'interior de la Terra a la superfície. Es pot utilitzar en zones d'activitat sísmica i volcànica. On la calor de la terra s'eleva en forma d'aigua calenta i vapor, esclatant en fonts brolladores (guèisers). L'energia geotèrmica s'utilitza efectivament als països següents: Hongria, Islàndia, Itàlia, Mèxic, Nova Zelanda, Rússia, El Salvador, EUA, Filipines, Japó. Les fonts geotèrmiques es classifiquen en emissores
- vapor sec sec
- vapor calent humit
- aigua calenta.
Segons els experts, entre 1993 i 2000, la producció d'electricitat mitjançant l'energia geotèrmica s'ha més que duplicat al món. A la part occidental dels Estats Units, gairebé 200 cases i granges s'escalfen amb aigua calenta de les entranyes de la Terra. A Islàndia, gairebé el 80% del parc d'habitatges s'escalfa amb l'aigua extreta dels pous geotèrmics prop de la ciutat de Reykjavík.
Avantatges i inconvenients
Avantatges
El principal avantatge de l'energia geotèrmica és la seva pràctica inesgotable i total independència de les condicions ambientals, l'hora del dia i l'any. El factor d'utilització de la capacitat instal·lada de GeoTPP pot arribar al 80%, cosa que és inassolible per a cap altra energia alternativa.
Viabilitat econòmica dels pous
Per convertir l'energia tèrmica en energia elèctrica mitjançant algun tipus de motor tèrmic (per exemple, una turbina de vapor), és necessari que la temperatura de les aigües geotèrmiques sigui prou alta, en cas contrari, l'eficiència del motor tèrmic serà massa baixa ( per exemple, a una temperatura de l'aigua de 40 ° C i una temperatura ambient de 20 ° C, l'eficiència d'un motor tèrmic ideal serà només del 6% i l'eficiència de les màquines reals és encara més baixa, a més, part de l'energia serà gastar-se en les necessitats de la pròpia planta, per exemple, en el funcionament de bombes que bomben refrigerant fora del pou i bomben el refrigerant gastat de tornada). Per generar electricitat, s'aconsella utilitzar aigua geotèrmica amb una temperatura de 150 °C o superior. Fins i tot per a la calefacció i l'aigua calenta, es requereix una temperatura d'almenys 50 °C. Tanmateix, la temperatura de la Terra augmenta força lentament amb la profunditat, normalment el gradient geotèrmic és de només 30 °C per 1 km, és a dir. fins i tot per al subministrament d'aigua calenta caldria un pou de més d'un quilòmetre de profunditat, i per a la generació d'electricitat, diversos quilòmetres. Perforar pous tan profunds és car, a més, bombejar el refrigerant a través d'ells també requereix energia, de manera que l'ús de l'energia geotèrmica està lluny de ser aconsellable a tot arreu. Gairebé tots els grans GeoPP es troben en llocs d'augment del vulcanisme: Kamtxatka, Islàndia, Filipines, Kenya, Califòrnia, etc., on el gradient geotèrmic és molt més alt i les aigües geotèrmiques estan a prop de la superfície.
Ecologia del portador de calor
Un dels problemes que es plantegen en utilitzar aigües termals subterrànies és la necessitat d'un cicle renovable de subministrament (injecció) d'aigua (generalment esgotada) a l'aqüífer subterrani, que requereix un consum energètic. Les aigües termals contenen una gran quantitat de sals de diversos metalls tòxics (per exemple, plom, zinc, cadmi), no metalls (per exemple, bor, arsènic) i compostos químics (amoníac, fenols), que exclou l'abocament d'aquestes aigües. en sistemes d'aigua naturals situats a la superfície. També és necessària la injecció d'aigües residuals perquè no baixi la pressió a l'aqüífer, la qual cosa comportarà una disminució de la producció d'una estació geotèrmica o la seva completa inoperabilitat.
De gran interès són les aigües termals d'alta temperatura o les sortides de vapor que es poden utilitzar per a la generació d'electricitat i el subministrament de calor.
Provocant terratrèmols
Terratrèmol de Pohang 2017
La viabilitat econòmica de les infraestructures de perforació i pou fa que sigui necessari escollir ubicacions amb un gran gradient geotèrmic. Aquests llocs solen estar situats en zones sísmicament actives. A més, durant la construcció de l'estació GCC, es realitza una estimulació hidràulica de les roques, que permet augmentar la transferència de calor del refrigerant amb les roques a causa de les esquerdes addicionals. No obstant això, segons els resultats de l'estudi del terratrèmol de Pohang del 2017 (coreà, anglès), va resultar que fins i tot la regulació utilitzant mesures d'estacions sismogràfiques addicionals no és suficient per excloure els terratrèmols induïts. Provocat pel funcionament d'una estació geotèrmica, el terratrèmol de Pohang es va produir el 15 de novembre de 2017, amb una magnitud de 5,4 unitats, 135 persones van resultar ferides i 1.700 es van quedar sense llar.
Com es va construir el GeoPP de Mutnovskaya
I com s'utilitzen les possibilitats de l'energia geotèrmica a Rússia? A la dècada dels seixanta del segle passat, el principal problema de l'URSS no era la manca de recursos, sinó la dificultat de subministrar energia a grans territoris. Els científics soviètics van proposar projectes atrevits i inesperats: girar els rius del nord cap al sud, utilitzant l'energia de les marees marines i dels volcans actius.
La primera solució reeixida per a l'ús d'energia alternativa va ser la construcció de l'estació geotèrmica Pauzhetskaya a Kamtxatka. La seva capacitat era suficient per donar servei als pobles propers: Ozernovsky, Shumny, Pauzhetka i plantes de conserves de peix de la zona. Les fonts d'energia van ser els volcans Kambalny i Koshelev.
A més. El 1987, es va emetre el Decret del Comitè Central del PCUS "Sobre el desenvolupament integral de la regió econòmica de l'Extrem Orient". El document explica la importància dels recursos geotèrmics de Kamtxatka. Es pren la decisió de construir i posar en funcionament el 1997 el Mutnovskaya GeoTPP amb una capacitat de 50.000 kW. Es preveu augmentar la capacitat de l'estació el 1998 fins als 200.000 kW.
Els plans no es van fer realitat. La Unió Soviètica es va ensorrar. Per implementar el projecte de construcció d'una estació geotèrmica a Kamtxatka el 1994, es va crear JSC "Geoterm". La primera fase del GeoPP de Mutnovskaya es va posar en funcionament només l'any 2001. Després del llançament de la segona unitat l'any 2002, l'estació va assolir la seva capacitat operativa de 50 MW. Fins ara, s'han posat en funcionament tres etapes d'unitats de potència, cinc turbines, la qual cosa permet que la planta funcioni de manera estable i generi electricitat barata.
En total, al territori de MGES-1 es van perforar uns 90 pous. Per mantenir la capacitat l'any 2008, es va posar en funcionament un pou Geo-1 en funcionament. Juntament amb el GTPP Verkhne-Mutnovskaya, les estacions subministren electricitat a més d'un terç del territori de Kamtxatka.
Defectes
-
inundació
terra cultivable -
edifici
es realitza només on n'hi ha grans
reserves d'energia d'aigua -
a la
els rius de muntanya són perillosos per l'altitud
sismicitat de les zones -
abreujat
i emissions no regulades d'aigua
embassaments durant 10-15 dies (fins al seu
absència), conduir a la reestructuració
ecosistemes únics de planes inundables
a tota la llera del riu, com a conseqüència, contaminació
rius, reducció de les cadenes alimentàries,
disminució del nombre de peixos, eliminació
animals aquàtics invertebrats,
augmentant l'agressivitat dels components
mosquits (mosquits) a causa de la desnutrició
estadis larvaris, desaparició de llocs
zones de cria de moltes espècies migratòries
ocells, humitat insuficient de la plana inundable
sòls, successions vegetals negatives
(esgotament de la fitomassa), reducció del flux
nutrients als oceans.
Assolellat
central elèctrica —
servei d'edificis d'enginyeria
convertir la radiació solar en
energia elèctrica. Maneres
conversió de la radiació solar
són diferents i depenen del disseny
plantes d'energia
On es troba l'estació geotèrmica de Mutnovskaya
Mutnovskaya Sopka és un complex massís volcànic. La seva alçada és de 2323 m sobre el nivell del mar. Als vessants hi ha diverses formes d'activitat moderna gas-hidrotermal. Aquí, als peus del volcà, a 116 km de la ciutat de Petropavlovsk-Kamtxatsky, es troba el Mutnovskaya GeoPP. Segons l'exploració geològica, aquí hi ha un ric jaciment geotèrmic, les seves reserves s'estimen en uns 300 MW.
En quin mode funciona?
Un alt nivell d'automatització permet que l'equip sigui operatiu per un nombre mínim de personal. El centre de control manté un seguiment les 24 hores dels instruments que indiquen amb precisió la quantitat i la qualitat de l'aigua, el vapor i l'energia.
Els empleats treballen de manera rotativa. El canvi dura 15 dies. El camí cap a l'estació passa pel pas de Mutnovsky, de vegades cobert de neu fins i tot al juliol, de manera que hi ha retards de personal durant un parell de dies en el camí.
S'ha construït un confortable hostal per als treballadors a uns vint minuts a peu. Hi ha una sala de relaxació, gimnàs, biblioteca, sauna, piscina. Dades interessants sobre Mutnovskaya GeoPP
Per què són atractius els voltants de Mutnovskaya Sopka?
Kamtxatka és un paradís turístic, els llocs són poc transitats i increïblement bonics. Els voltants del volcà Mutnovsky són especialment populars entre els turistes. Els viatgers se senten atrets aquí per una ubicació convenient a 120 km de Petropavlovsk-Kamtxatsky i la carretera, envoltat de turons i volcans pintorescos, boscos densos i rius ràpids. Diverses plataformes d'observació ofereixen unes vistes excel·lents de la Vilyuchinskaya Sopka, l'alçada de la qual és de 2175 metres.
Els esquirols de terra locals, els torbagans i les guineus corren per aquí i, als vessants dels turons, sovint es veuen els contorns dels óssos brus. Hi ha óssos i, a la vora dels rius, s'alimenten de peixos!
Història
El 1817, el comte François de Larderel va desenvolupar una tecnologia per a la recollida de vapor de fonts geotèrmiques naturals.
Al segle XX, la demanda d'electricitat va provocar l'aparició de projectes per crear centrals elèctriques que aprofitessin la calor interna de la Terra.
La persona que va provar el primer generador geotèrmic va ser Piero Ginori Conti. Va passar el 4 de juliol de 1904 a la ciutat italiana de Larderello. El generador va poder encendre amb èxit quatre bombetes elèctriques. Més tard, l'any 1911, al mateix poble es va construir la primera central geotèrmica del món i encara està en funcionament. A la dècada de 1920 es van construir generadors experimentals a Beppu (Japó) i guèisers de Califòrnia, però Itàlia va ser l'únic productor industrial d'electricitat geotèrmica del món fins al 1958.
Els cinc països principals en producció d'energia geotèrmica, 1980–2012 (EUA EIA)
Creixement de la capacitat de GeoPP per anys
El 1958, quan es va posar en funcionament la central elèctrica de Wairakei, Nova Zelanda es va convertir en el segon gran productor industrial d'electricitat geotèrmica. Wairakei va ser la primera estació de tipus indirecte. El 1960, Pacific Gas and Electric va començar a operar la primera central geotèrmica d'èxit als Estats Units amb guèisers a Califòrnia.
La primera central d'energia geotèrmica binària es va demostrar per primera vegada el 1967 a la Unió Soviètica i després es va introduir als EUA el 1981, arran de la crisi energètica dels anys setanta i dels grans canvis en la política reguladora. Aquesta tecnologia permet utilitzar una temperatura molt més baixa per a la generació d'electricitat que abans. L'any 2006, China Hot Springs, Alaska, va llançar una planta de cicle binari que produïa electricitat a una temperatura de líquid rècord de 57 °C.
Fins fa poc, les centrals geotèrmiques es construïen exclusivament on hi havia fonts geotèrmiques d'alta temperatura prop de la superfície. L'arribada de les centrals elèctriques de cicle binari i les millores en la tecnologia de perforació i producció podrien provocar l'aparició de centrals geotèrmiques en un rang geogràfic molt més ampli.Les centrals elèctriques de demostració es troben a la ciutat alemanya de Landau in der Pfalz i la ciutat francesa de Soultz-sous-Foret, mentre que les obres anteriors a Basilea, Suïssa, es van tancar després que van provocar terratrèmols. Altres projectes demostratius estan en desenvolupament a Austràlia, el Regne Unit i els Estats Units d'Amèrica.
L'eficiència tèrmica de les centrals geotèrmiques és baixa, al voltant del 7-10%, ja que els fluids geotèrmics tenen una temperatura més baixa que el vapor de les calderes. Segons les lleis de la termodinàmica, aquesta baixa temperatura limita l'eficiència dels motors tèrmics en l'extracció d'energia utilitzable per generar electricitat. La calor residual es malbarata tret que es pugui utilitzar directament, com ara en hivernacles o calefacció urbana. L'eficiència del sistema no afecta els costos operatius com ho faria amb una planta de carbó o d'altres combustibles fòssils, però és un factor en la viabilitat de la planta. Per produir més energia de la que consumeixen les bombes, es necessiten fonts geotèrmiques d'alta temperatura i cicles tèrmics especialitzats per generar electricitat. Com que l'energia geotèrmica és constant al llarg del temps, a diferència de, per exemple, l'energia eòlica o solar, el seu factor de potència pot ser bastant gran, fins al 96%.
