Jaké jsou ekologické výhody geotermální elektrárny oproti uhelné elektrárně Uveďte dvě výhody

Jaké jsou konstrukční vlastnosti Mutnovskaya GeoPP

Výše popsané nevýhody postrádají binární cyklus. V tomto případě je geotermální voda ve výměnících tepla ohřívána chladivem s relativně nízkou teplotou varu. Turbína se roztáčí v uzavřeném cyklu. Výsledek:

• emise škodlivých látek do ovzduší jsou minimalizovány;
• vyšší účinnost zařízení;
• schopnost používat teplotu vody pod 100 °C.

Princip činnosti související s binárním blokem byl navržen konstruktéry Mutnovskaya GeoPP (JSC Geoterm). Potřeba takového technického řešení byla diktována analýzou provozu GTPP Verkhne-Mutnovskaya. Na stanici nebylo použito velké množství separátu o teplotě 150°C (asi 1000 tun za hodinu) a bylo přečerpáno zpět do nádrže.

Racionální využití přebytečného tepla umožní získat více než 13 MW elektřiny bez přitahování dalších zdrojů na vrtání geotermálních vrtů a těžbu nosičů tepla.

V současné době se elektrárna MGES skládá ze dvou okruhů. V první pracovní tekutině je geotermální chladivo. Z něj vstupuje pára a separátor do expandéru. Ve druhém okruhu se používá organická pracovní kapalina.

Jaké jsou principy provozu hydrotermální stanice

Jak lze teplo uvnitř zemské kůry přeměnit na elektrickou energii? Proces je založen na poměrně jednoduchých krocích. Voda se čerpá do podzemí speciální injekční studnou. Vzniká jakýsi podzemní bazén, který funguje jako výměník tepla. Voda se v něm ohřívá a mění se v páru, která je přiváděna přes těžební vrt na lopatky turbíny napojené na osu generátoru. S vnější jednoduchostí procesu v praxi vznikají provozní problémy:

• geotermální vodu je třeba čistit od rozpuštěných plynů, které ničí potrubí a negativně ovlivňují životní prostředí;
• vysoký bod varu vody vede ke ztrátě části energie s kondenzátem.

Proto inženýři vyvíjejí nová schémata, každá stanice má své vlastní konstrukční prvky.

Poznámky

1. ↑ Kirill Děgtyarev. (nedostupný odkaz). Ruská geografická společnost (24. října 2011). Staženo 1. listopadu 2012.
2. , S. 18, 98.
3. , S. 16-17.
4. ↑
5. ↑
6. . Habrahabr (30.04.2018). Staženo 3. září 2019.
7. L. A. Ogurečnikov. . №11 (31). Alternativní energie a ekologie (2005). Staženo 1. listopadu 2012.
8. . časopis Energosvět. Staženo 1. listopadu 2012.
9. V. A. Butuzov, G. V. Tomarov, V. Kh. Shetov. . časopis „Úspora energie“ (č. 3 2008). Staženo 1. listopadu 2012.
10. VSN 56-87 "Geotermální zásobování teplem a chladem bytových a veřejných budov a staveb"

Geotermální stanice v Rusku

Geotermální energie se spolu s dalšími druhy „zelené“ energie na území našeho státu neustále rozvíjí. Podle vědců je vnitřní energie planety tisíckrát větší než množství energie obsažené v přírodních zásobách tradičních paliv (ropa, plyn).

V Rusku úspěšně fungují geotermální stanice, jsou to:

Pauzhetskaya GeoPP

Nachází se v blízkosti vesnice Pauzhetka na poloostrově Kamčatka. Uveden do provozu v roce 1966.
Specifikace:

1. Elektrický výkon - 12,0 MW;
2. Roční objem vyrobené elektrické energie je 124,0 mil. kWh;
3. Počet pohonných jednotek - 2.

Probíhají rekonstrukční práce, v jejichž důsledku dojde ke zvýšení elektrického výkonu na 17,0 MW.

Verkhne-Mutnovskaya Pilot GeoPP

Nachází se na území Kamčatky. Do provozu byla uvedena v roce 1999.
Specifikace:

1. Elektrický výkon - 12,0 MW;
2. Roční objem vyrobené elektrické energie je 63,0 mil. kWh;
3. Počet pohonných jednotek - 3.

Mutnovskaya GeoPP

Největší elektrárna svého druhu. Nachází se na území Kamčatky. Do provozu byla uvedena v roce 2003.
Specifikace:

1. Elektrický výkon - 50,0 MW;
2. Roční objem vyrobené elektrické energie je 350,0 mil. kWh;
3. Počet pohonných jednotek - 2.

Ocean GeoPP

Nachází se v oblasti Sachalin. Uveden do provozu v roce 2007.
Specifikace:

1. Elektrický výkon - 2,5 MW;
2. Počet napájecích modulů - 2.

Mendělejevskaja GeoTPP

Nachází se na ostrově Kunashir. Uveden do provozu v roce 2000.

Specifikace:

1. Elektrický výkon - 3,6 MW;
2. Tepelný výkon - 17 Gcal / hodinu;
3. Počet napájecích modulů - 2.

V současné době probíhá modernizace stanice, po které bude kapacita 7,4 MW.

Jaké jsou hlavní výhody a nevýhody geotermální energie

Tento způsob získávání energie má řadu zjevných výhod.

1. GeoPP nepotřebují palivo, jehož zásoby jsou omezené.
2. Veškeré provozní náklady jsou sníženy na náklady na regulované práce na plánované výměně součástí.
3. Nevyžadují další energii pro technologické potřeby. Další vybavení je napájeno z vytěžených zdrojů.
4. Po cestě je možné odsolovat mořskou vodu (pokud se stanice nachází na mořském pobřeží)
5. Podmíněně považováno za šetrné k životnímu prostředí. Protože převážná část nedostatků je vázána na šetrnost objektů k životnímu prostředí.

Pokud si pozorně prohlédnete fotografie hydrotermální stanice Mutnovskaja, budete překvapeni. Žádné nečistoty a saze, úhledné čisté trupy s obláčky bílé páry. Ale ne všechno je tak úžasné. Geotermální elektrárny mají své nevýhody.

1. V blízkosti osad se obyvatelé obávají hluku produkovaného podnikem.
2. Samotná výstavba nádraží je nákladná. A to ovlivňuje náklady na konečný produkt.
3. Je těžké předem odhadnout, co bude pocházet ze studny v hlubokých vrstvách: minerální voda (ne nutně léčivá), ropa nebo toxický plyn. A to jsou otázky veřejné bezpečnosti. Samozřejmě je skvělé, když geologové při vrtání narazí na minerální vrstvu. Tento objev ale může zcela změnit způsob života obyvatel. Místní úřady se proto zdráhají povolit ani průzkumné práce.
4. S výběrem místa pro budoucí GeoPP jsou potíže. Pokud totiž zdroj tepla časem ztratí svůj energetický potenciál, peníze přijdou vniveč. Kromě toho jsou v oblasti stanice možné poruchy půdy.

V Rusku

Mutnovskaya GeoPP

V SSSR byla první geotermální elektrárna postavena v roce 1966 na Kamčatce, v údolí řeky Pauzhetka. Jeho výkon je 12 MW.

Dne 29. prosince 1999 byla uvedena do provozu GeoPP Verkhne-Mutnovskaja na ložisku termální vody Mutnovskij o instalovaném výkonu 12 MW (pro rok 2004).

10. dubna 2003 byla uvedena do provozu první etapa GeoPP Mutnovskaja, instalovaný výkon pro rok 2007 je 50 MW, plánovaná kapacita stanice je 80 MW a výroba v roce 2007 je 360,687 mil. kWh. Stanice je plně automatizovaná.

2002 - byl uveden do provozu první startovací komplex Mendělejevskaja GeoTPP o výkonu 3,6 MW jako součást energetického modulu Tuman-2A a infrastruktury stanice.

2007 — uvedení do provozu Okeanskaya GeoTPP, který se nachází na úpatí sopky Baransky na ostrově Iturup v Sachalinské oblasti, s kapacitou 2,5 MW. Jméno této elektrárny je spojeno s těsnou blízkostí Tichého oceánu. V roce 2013 došlo na nádraží k nehodě, v roce 2015 bylo nádraží definitivně uzavřeno.

Název GeoPP	Instalovaný výkon na konci roku 2010, MW	Výroba v roce 2010, mil. kWh	Rok zadání prvního bloku	Rok vložení posledního bloku	Majitel	Umístění
Mutnovská	50,0	360,7 (2007)	2003	2003	OJSC "Geoterm"	Kamčatský kraj
Paužetská	12,0	42,544	1966	2006	OJSC "Geoterm"	Kamčatský kraj
Verkhne-Mutnovskaya	12,0	63,01 (2006)	1999	2000	OJSC "Geoterm"	Kamčatský kraj
Mendělejevská	3,6	?	2002	2007	CJSC Energia Južno-Kurilskaja	Ó. Kunashir
Součet	77,6	>466,3

Co je geotermální energie

Podle geofyziků se teplota zemského jádra pohybuje mezi 3 000 až 6 000 °C. Předpokládá se, že na dně zemské kůry v hloubce 10-15 km klesá teplota na 600-800°C, v oceánech pouze 150-200°C. Ale tyto teploty k provedení práce stačí. Hlavními zdroji ohřevu podloží jsou uran, thorium a radioaktivní draslík. Zemětřesení, erupce stovek sopek, gejzíry svědčí o síle vnitřní energie.

Geotermální označuje tepelnou energii, která se uvolňuje z nitra Země na povrch. Může být použit v oblastech seismické a vulkanické činnosti. Kde teplo země stoupá ve formě horké vody a páry, vyvěrající ve tryskajících pramenech (gejzírech). Geotermální energie je efektivně využívána v těchto zemích: Maďarsko, Island, Itálie, Mexiko, Nový Zéland, Rusko, Salvador, USA, Filipíny, Japonsko. Geotermální zdroje se dělí na emitující

• suchá horká pára
• mokrá horká pára
• horká voda.

Podle odborníků se od roku 1993 do roku 2000 výroba elektřiny pomocí geotermální energie ve světě více než zdvojnásobila. V západní části Spojených států amerických je téměř 200 domů a farem vytápěno horkou vodou z útrob Země. Na Islandu je téměř 80 % bytového fondu vytápěno vodou extrahovanou z geotermálních vrtů poblíž města Reykjavík.

Výhody a nevýhody

Výhody

Hlavní výhodou geotermální energie je její praktická nevyčerpatelnost a naprostá nezávislost na podmínkách prostředí, denní a roční době. Faktor využití instalovaného výkonu GeoTPP může dosáhnout 80 %, což je pro jinou alternativní energii nedosažitelné.

Ekonomická proveditelnost vrtů

K přeměně tepelné energie na elektrickou energii pomocí nějakého tepelného motoru (například parní turbíny) je nutné, aby teplota geotermálních vod byla dostatečně vysoká, jinak bude účinnost tepelného motoru příliš nízká ( např. při teplotě vody 40 °C a okolní teplotě 20 °C bude účinnost ideálního tepelného motoru pouze 6 % a účinnost skutečných strojů je ještě nižší, navíc část energie bude být vynaloženy na vlastní potřeby závodu, například na provoz čerpadel, která odčerpávají chladicí kapalinu ze studny a čerpají vyčerpanou chladicí kapalinu zpět). Pro výrobu elektřiny je vhodné používat geotermální vodu o teplotě 150°C a vyšší. I pro vytápění a ohřev vody je potřeba teplota minimálně 50°C. Teplota Země se však s hloubkou zvyšuje spíše pomalu, obvykle je geotermální gradient pouze 30°C na 1 km, tzn. i pro zásobování teplou vodou by byla potřeba studna hluboká více než kilometr a pro výrobu elektřiny několik kilometrů. Vrtání takto hlubokých vrtů je nákladné, navíc čerpání chladiva jimi vyžaduje i energii, takže využití geotermální energie není zdaleka všude vhodné. Téměř všechny velké GeoPP se nacházejí v místech zvýšeného vulkanismu – Kamčatka, Island, Filipíny, Keňa, Kalifornie atd., kde je geotermální gradient mnohem vyšší, a geotermální vody jsou blízko povrchu.

Ekologie nosičů tepla

Jedním z problémů, které vznikají při využívání podzemních termálních vod, je potřeba obnovitelného cyklu dodávky (vstřikování) vody (obvykle vyčerpané) do podzemní zvodně, což vyžaduje spotřebu energie. Termální vody obsahují velké množství solí různých toxických kovů (například olovo, zinek, kadmium), nekovů (například bor, arsen) a chemických sloučenin (amoniak, fenoly), což vylučuje vypouštění těchto vod. do přírodních vodních systémů umístěných na povrchu . Injektáž odpadních vod je nutná také proto, aby nedocházelo k poklesu tlaku ve zvodně, což povede ke snížení produkce geotermální stanice nebo její úplné nefunkčnosti.

Největší zájem je o vysokoteplotní termální vody nebo výstupy páry, které lze využít pro výrobu elektřiny a zásobování teplem.

Vyvolávání zemětřesení

Zemětřesení v Pohangu v roce 2017

Ekonomická proveditelnost vrtání a infrastruktury vrtů vyžaduje výběr lokalit s velkým geotermálním gradientem. Taková místa se obvykle nacházejí v seismicky aktivních zónách. Kromě toho se během výstavby stanice GCC provádí hydraulická stimulace hornin, což umožňuje zvýšit přenos tepla chladicí kapaliny s horninami v důsledku dalších trhlin. Podle výsledků studie zemětřesení Pohang z roku 2017 (korejsky, anglicky) se ale ukázalo, že ani regulace pomocí měření z doplňkových seismografických stanic k vyloučení indukovaných zemětřesení nestačí. Zemětřesení v Pohangu, vyvolané provozem geotermální stanice, nastalo 15. listopadu 2017 o síle 5,4 jednotky, 135 lidí bylo zraněno a 1700 zůstalo bez domova.

Jak byl postaven Mutnovskaya GeoPP

A jak se v Rusku využívají možnosti geotermální energie? Ještě v šedesátých letech minulého století nebyl hlavním problémem SSSR nedostatek zdrojů, ale potíže s dodávkou energie na rozlehlá území. Sovětští vědci navrhli odvážné a nečekané projekty: otočení severních řek na jih, využití energie mořských přílivů a aktivních sopek.

Prvním úspěšným řešením pro využití alternativní energie byla výstavba geotermální stanice Paužetskaja na Kamčatce. Jeho kapacita byla dostatečná pro obsluhu okolních vesnic: Ozernovsky, Shumny, Pauzhetka a rybích konzerváren v této oblasti. Zdrojem energie byly sopky Kambalnyj a Košelev.

Dále více. V roce 1987 byl vydán výnos Ústředního výboru KSSS „O komplexním rozvoji hospodářské oblasti Dálného východu“. Dokument vysvětluje důležitost geotermálních zdrojů Kamčatky. Je rozhodnuto postavit a uvést do provozu do roku 1997 Mutnovskaya GeoTPP s kapacitou 50 000 kW. Do roku 1998 se plánuje zvýšení kapacity stanice na 200 000 kW.

Plány se nenaplnily. Sovětský svaz se zhroutil. Pro realizaci projektu výstavby geotermální stanice na Kamčatce v roce 1994 byla vytvořena JSC "Geoterm". První fáze Mutnovskaya GeoPP byla uvedena do provozu teprve v roce 2001. Po spuštění druhého bloku v roce 2002 dosáhla stanice provozního výkonu 50 MW. K dnešnímu dni byly zprovozněny tři stupně energetických bloků, pět turbín, což stanici umožňuje stabilní provoz a výrobu levné elektřiny.

Celkem bylo na území MGES-1 provedeno cca 90 vrtů. Pro udržení kapacity v roce 2008 byl uveden do provozu funkční vrt Geo-1. Spolu s GTPP Verkhne-Mutnovskaya dodávají stanice elektřinu více než třetině území Kamčatky.

Nedostatky

• zaplavení
  orná půda

• budova
  provádí pouze tam, kde jsou velké
  zásoby vodní energie

• na
  horské řeky jsou nebezpečné kvůli vys
  seismicita oblastí

• zkrácený
  a neregulované vypouštění vody z
  nádrží na 10-15 dní (až do jejich
  nepřítomnost), vést k restrukturalizaci
  unikátní lužní ekosystémy
  v celém korytě v důsledku toho znečištění
  řeky, redukce potravních řetězců,
  pokles počtu ryb, eliminace
  bezobratlí vodní živočichové,
  zvýšení agresivity komponentů
  pakomáry (komáři) v důsledku podvýživy na
  larvální stadia, mizení míst
  hnízdiště mnoha druhů stěhovavých
  ptactvo, nedostatečné vlhčení nivy
  půdy, negativní rostlinné sukcese
  (vyčerpání fytomasy), snížení toku
  živiny do oceánů.

Slunný
elektrárna —
inženýrská budova obsluhující
přeměnu slunečního záření na
elektrická energie. způsoby
přeměna slunečního záření
jsou různé a závisí na designu
elektrárny

Kde je geotermální stanice Mutnovskaya

Mutnovskaya Sopka je složitý vulkanický masiv. Jeho výška je 2323 m nad mořem. Na svazích jsou různé formy moderní plyno-hydrotermální činnosti. Zde, na úpatí sopky, 116 km od města Petropavlovsk-Kamčatskij, se nachází Mutnovskaya GeoPP. Podle geologického průzkumu se zde nachází bohaté geotermální ložisko, jeho zásoby se odhadují na cca 300 MW.

V jakém režimu to funguje?

Vysoká úroveň automatizace umožňuje obsluhu zařízení minimálním počtem pracovníků. Řídicí centrum udržuje 24hodinový monitoring přístrojů, které přesně indikují množství a kvalitu vody, páry a energetického výkonu.

Zaměstnanci pracují na principu rotace. Změna trvá 15 dní. Cesta k nádraží vede Mutnovským průsmykem, místy zasněžená i v červenci, takže na cestě dochází na pár dní ke zdržení personálu.

Pro dělníky byla do dvaceti minut chůze postavena pohodlná ubytovna. K dispozici je relaxační místnost, tělocvična, knihovna, sauna, bazén. Zajímavá fakta o Mutnovskaya GeoPP

Proč je okolí Mutnovskaja Sopka atraktivní?

Kamčatka je turistický ráj, místa jsou málo projetá a šíleně krásná. Mezi turisty je oblíbené především okolí Mutnovského vulkánu. Cestovatele sem láká výhodná poloha 120 km od Petropavlovska-Kamčatského a silnice, obklopená malebnými kopci a sopkami, hustými lesy a rychlými řekami. Několik vyhlídkových plošin nabízí vynikající výhled na Vilyuchinskaya Sopka, jejíž výška je 2175 metrů.

Potulují se tu místní syslové, torbagani, lišky a na svazích kopců jsou často patrné obrysy medvědů hnědých. Jsou tam medvědi a na březích řek hodují na rybách!

Příběh

V roce 1817 vyvinul hrabě François de Larderel technologii pro sběr páry z přírodních geotermálních zdrojů.
Ve 20. století vedla poptávka po elektřině ke vzniku projektů na vytvoření elektráren, které využívají vnitřní teplo Země.
Osoba, která testovala první geotermální generátor, byl Piero Ginori Conti. Stalo se tak 4. července 1904 v italském městě Larderello. Generátor dokázal úspěšně rozsvítit čtyři elektrické žárovky. Později, v roce 1911, byla ve stejné obci postavena první geotermální elektrárna na světě, která je stále v provozu. Ve dvacátých letech minulého století byly v Beppu (Japonsko) a v gejzírech Kalifornie postaveny experimentální generátory, ale Itálie byla až do roku 1958 jediným průmyslovým výrobcem geotermální elektřiny na světě.

Pět největších zemí ve výrobě geotermální energie, 1980–2012 (US EIA)

Růst kapacity GeoPP po letech

V roce 1958, kdy byla uvedena do provozu elektrárna Wairakei, se Nový Zéland stal druhým významným průmyslovým výrobcem geotermální elektřiny. Wairakei byla první stanice nepřímého typu. V roce 1960 začala společnost Pacific Gas and Electric provozovat první úspěšnou geotermální elektrárnu ve Spojených státech na gejzírech v Kalifornii.
První binární geotermální elektrárna byla poprvé předvedena v roce 1967 v Sovětském svazu a poté představena v USA v roce 1981, po energetické krizi v 70. letech a velkých změnách v regulační politice. Tato technologie umožňuje využívat pro výrobu energie mnohem nižší teplotu než dříve. V roce 2006 spustila China Hot Springs na Aljašce elektrárnu s binárním cyklem vyrábějící elektřinu při rekordně nízké teplotě kapaliny 57 °C.
Donedávna se geotermální elektrárny stavěly výhradně tam, kde byly vysokoteplotní geotermální zdroje blízko povrchu. Nástup elektráren s binárním cyklem a zlepšení technologie vrtání a výroby by mohly vést ke vzniku geotermálních elektráren v mnohem širším geografickém rozsahu.Demonstrační elektrárny se nacházejí v německém městě Landau in der Pfalz a francouzském městě Soultz-sous-Foret, zatímco dřívější práce ve švýcarské Basileji byly odstaveny poté, co vyvolaly zemětřesení. Další demonstrační projekty se připravují v Austrálii, Spojeném království a Spojených státech amerických.

Tepelná účinnost geotermálních elektráren je nízká - asi 7-10%, protože geotermální tekutiny mají nižší teplotu než pára z kotlů. Podle zákonů termodynamiky tato nízká teplota omezuje účinnost tepelných motorů při získávání využitelné energie k výrobě elektřiny. Odpadním teplem se plýtvá, pokud jej nelze přímo využít, například ve sklenících nebo dálkovém vytápění. Účinnost systému neovlivňuje provozní náklady, jako by tomu bylo v případě elektrárny na uhlí nebo jiná fosilní paliva, ale je faktorem životaschopnosti elektrárny. K výrobě více energie, než čerpadla spotřebují, jsou zapotřebí vysokoteplotní geotermální zdroje a specializované tepelné cykly k výrobě elektřiny. Vzhledem k tomu, že geotermální energie je v čase konstantní, na rozdíl například od větrné nebo solární energie, její účiník může být poměrně velký – až 96 %.