¿Cuáles son las características de diseño de Mutnovskaya GeoPP?
Las desventajas descritas anteriormente están desprovistas de un ciclo binario. En este caso, el agua geotérmica en los intercambiadores de calor se calienta con un refrigerante de punto de ebullición relativamente bajo. La turbina gira en un ciclo cerrado. Resultado:
- se minimizan las emisiones de sustancias nocivas a la atmósfera;
- mayor eficiencia de la planta;
- la capacidad de utilizar temperaturas del agua por debajo de 100 ° C.
El principio de funcionamiento relacionado con el bloque binario fue propuesto por los diseñadores de Mutnovskaya GeoPP (JSC Geoterm). La necesidad de tal solución técnica fue dictada por el análisis de la operación del Verkhne-Mutnovskaya GTPP. En la estación, una gran cantidad de agua separada con una temperatura de 150°C (alrededor de 1000 toneladas por hora) no se usó y se bombeó nuevamente al tanque.
El uso racional del exceso de calor permitirá obtener más de 13 MW de electricidad sin atraer recursos adicionales para perforar pozos geotérmicos y extraer portadores de calor.
En la actualidad, la planta de energía del MGES consta de dos circuitos. En el primer fluido de trabajo hay un refrigerante geotérmico. Desde allí, el vapor y un separador ingresan al expansor. En el segundo circuito, se utiliza un fluido de trabajo orgánico.
Cuáles son los principios de funcionamiento de una central hidrotermal
¿Cómo se puede convertir el calor dentro de la corteza terrestre en energía eléctrica? El proceso se basa en pasos bastante simples. El agua se bombea bajo tierra a través de un pozo de inyección especial. Se forma una especie de piscina subterránea, que actúa como intercambiador de calor. El agua que contiene se calienta y se convierte en vapor, que se alimenta a través de un pozo de producción a los álabes de la turbina conectados al eje del generador. Con la simplicidad externa del proceso, en la práctica surgen problemas operativos:
- el agua geotérmica debe purificarse de los gases disueltos que destruyen las tuberías y afectan negativamente al medio ambiente;
- el alto punto de ebullición del agua provoca la pérdida de parte de la energía con el condensado.
Por lo tanto, los ingenieros están desarrollando nuevos esquemas, cada estación tiene sus propias características de diseño.
notas
- ↑ Kirill Degtyarev. (enlace no disponible). Sociedad Geográfica Rusa (24 de octubre de 2011). Consultado el 1 de noviembre de 2012.
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- VSN 56-87 "Suministro geotérmico de calor y frío de edificios y estructuras residenciales y públicas"
Estaciones geotérmicas en Rusia
La energía geotérmica, junto con otros tipos de energía "verde", se desarrolla constantemente en el territorio de nuestro estado. Según los científicos, la energía interna del planeta es miles de veces mayor que la cantidad de energía contenida en las reservas naturales de los combustibles tradicionales (petróleo, gas).
En Rusia, las estaciones geotérmicas están funcionando con éxito, estas son:
Pauzhetskaya GeoPP
Ubicado cerca del pueblo de Pauzhetka en la península de Kamchatka. Puesta en funcionamiento en 1966.
Especificaciones:
- Energía eléctrica - 12,0 MW;
- El volumen anual de energía eléctrica generada es de 124,0 millones de kWh;
- Número de unidades de potencia - 2.
Los trabajos de reconstrucción están en marcha, como resultado de lo cual la potencia eléctrica aumentará a 17,0 MW.
Verkhne-Mutnovskaya Piloto GeoPP
Situado en el territorio de Kamchatka. Se puso en funcionamiento en 1999.
Especificaciones:
- Energía eléctrica - 12,0 MW;
- El volumen anual de energía eléctrica generada es de 63,0 millones de kWh;
- Número de unidades de potencia - 3.
Mutnovskaya GeoPP
La planta de energía más grande de su tipo. Situado en el territorio de Kamchatka. Se puso en funcionamiento en 2003.
Especificaciones:
- Energía eléctrica - 50,0 MW;
- El volumen anual de energía eléctrica generada es de 350,0 millones de kWh;
- Número de unidades de potencia - 2.
Océano GeoPP
Situado en la región de Sajalín. Puesta en funcionamiento en 2007.
Especificaciones:
- Energía eléctrica - 2,5 MW;
- Número de módulos de potencia - 2.
Mendeleevskaya GeoTPP
Situado en la isla de Kunashir. Puesta en funcionamiento en el año 2000.
Especificaciones:
- Energía eléctrica - 3,6 MW;
- Potencia térmica - 17 Gcal / hora;
- Número de módulos de potencia - 2.
La estación se encuentra actualmente en proceso de mejora, después de lo cual la capacidad será de 7,4 MW.
Cuáles son las principales ventajas y desventajas de la energía geotérmica
Este método de obtención de energía tiene una serie de ventajas obvias.
- Los GeoPP no necesitan combustible, cuyas reservas son limitadas.
- Todos los costos operativos se reducen a los costos del trabajo regulado en el reemplazo planificado de los componentes.
- No requieren energía adicional para necesidades tecnológicas. El equipo adicional se alimenta de los recursos extraídos.
- Es posible desalinizar agua de mar en el camino (Si la estación está ubicada en la costa del mar)
- Considerado condicionalmente respetuoso con el medio ambiente. Porque la mayor parte de las deficiencias está ligada al respeto por el medio ambiente de los objetos.
Si observa detenidamente las fotos de la estación hidrotermal Mutnovskaya, se sorprenderá. Sin suciedad ni hollín, cascos limpios y limpios con bocanadas de vapor blanco. Pero no todo es tan maravilloso. Las plantas de energía geotérmica tienen sus inconvenientes.
- Cuando se encuentra cerca de los asentamientos, los residentes están preocupados por el ruido producido por la empresa.
- La construcción de la estación en sí es costosa. Y esto afecta el costo del producto final.
- Es difícil predecir de antemano lo que saldrá de un pozo en capas profundas: agua mineral (no necesariamente curativa), petróleo o gas tóxico. Y estos son problemas de seguridad pública. Por supuesto, es genial si los geólogos se topan con una capa mineral mientras perforan. Pero este descubrimiento puede cambiar por completo la forma de vida de la población. Por lo tanto, las autoridades locales son reacias a dar permiso incluso para trabajos de inspección.
- Hay dificultades para elegir una ubicación para el futuro GeoPP. Después de todo, si la fuente de calor pierde su potencial energético con el tiempo, se desperdiciará el dinero. Además, las fallas del suelo son posibles en el área de la estación.
En Rusia
Mutnovskaya GeoPP
En la URSS, la primera planta de energía geotérmica se construyó en 1966 en Kamchatka, en el valle del río Pauzhetka. Su potencia es de 12 MW.
El 29 de diciembre de 1999, se puso en funcionamiento el GeoPP Verkhne-Mutnovskaya en el depósito de agua termal de Mutnovsky con una capacidad instalada de 12 MW (para 2004).
El 10 de abril de 2003 se puso en funcionamiento la primera etapa de Mutnovskaya GeoPP, la capacidad instalada para 2007 es de 50 MW, la capacidad prevista de la central es de 80 MW y la generación en 2007 es de 360.687 millones de kWh. La estación está completamente automatizada.
2002: se puso en funcionamiento el primer complejo de puesta en marcha Mendeleevskaya GeoTPP con una capacidad de 3,6 MW como parte de la infraestructura de estación y módulo de potencia Tuman-2A.
2007 — puesta en marcha del GeoTPP Okeanskaya, ubicado al pie del volcán Baransky en la isla Iturup en la región de Sakhalin, con una capacidad de 2,5 MW. El nombre de esta central eléctrica está asociado con la proximidad al Océano Pacífico. En 2013 ocurrió un accidente en la estación, en 2015 finalmente se cerró la estación.
| Nombre GeoPP | Capacidad instalada al cierre de 2010, MW | Generación en 2010, millones de kWh | Año de entrada del primer bloque | Año de entrada del último bloque | Dueño | Ubicación |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Mutnovskaya | 50,0 | 360.7 (2007) | 2003 | 2003 | OJSC "Geotérmino" | Krai de Kamchatka |
| pauzhetskaya | 12,0 | 42,544 | 1966 | 2006 | OJSC "Geotérmino" | Krai de Kamchatka |
| Verkhne-Mutnovskaya | 12,0 | 63.01 (2006) | 1999 | 2000 | OJSC "Geotérmino" | Krai de Kamchatka |
| Mendeleievskaya | 3,6 | ? | 2002 | 2007 | CJSC Energía Yuzhno-Kurilskaya | o Kunashir |
| Suma | 77,6 | >466,3 |
¿Qué es la energía geotérmica?
Según los geofísicos, la temperatura del núcleo de la Tierra está entre 3.000 y 6.000 °C. Se supone que en el fondo de la corteza terrestre, a una profundidad de 10 a 15 km, la temperatura desciende a 600 a 800 °C, en los océanos solo a 150 a 200 °C. Pero estas temperaturas son suficientes para hacer el trabajo. Las principales fuentes de calentamiento del subsuelo son el uranio, el torio y el potasio radiactivo. Terremotos, erupciones de cientos de volcanes, géiseres dan testimonio del poder de la energía interna.
La geotermia se refiere a la energía térmica que se libera desde el interior de la Tierra hacia la superficie. Puede ser utilizado en áreas de actividad sísmica y volcánica. Donde el calor de la tierra asciende en forma de agua caliente y vapor, brotando en manantiales (géiseres). La energía geotérmica se utiliza de manera efectiva en los siguientes países: Hungría, Islandia, Italia, México, Nueva Zelanda, Rusia, El Salvador, EE. UU., Filipinas, Japón. Las fuentes geotérmicas se clasifican en emisoras
- vapor caliente seco
- vapor húmedo y caliente
- agua caliente.
Según los expertos, de 1993 a 2000, la producción de electricidad a partir de energía geotérmica se ha más que duplicado en el mundo. En la parte occidental de los Estados Unidos, casi 200 casas y granjas se calientan con agua caliente de las entrañas de la Tierra. En Islandia, casi el 80 % del parque de viviendas se calienta con agua extraída de pozos geotérmicos cerca de la ciudad de Reykjavik.
Ventajas y desventajas
Ventajas
La principal ventaja de la energía geotérmica es su inagotabilidad práctica y su completa independencia de las condiciones ambientales, la hora del día y el año. El factor de utilización de la capacidad instalada de GeoTPP puede llegar al 80%, lo que es inalcanzable para cualquier otra energía alternativa.
Viabilidad económica de los pozos.
Para convertir la energía térmica en energía eléctrica utilizando algún tipo de máquina térmica (por ejemplo, una turbina de vapor), es necesario que la temperatura de las aguas geotérmicas sea lo suficientemente alta, de lo contrario la eficiencia de la máquina térmica será demasiado baja ( por ejemplo, a una temperatura del agua de 40 °C y una temperatura ambiente de 20 °C, la eficiencia de un motor térmico ideal será solo del 6 %, y la eficiencia de las máquinas reales es aún menor, además, parte de la energía se gastarse en las propias necesidades de la planta, por ejemplo, en la operación de bombas que bombean refrigerante fuera del pozo y bombean el refrigerante gastado de vuelta). Para generar electricidad, es recomendable utilizar agua geotérmica con una temperatura de 150 ° C y superior. Incluso para calefacción y agua caliente, se requiere una temperatura de al menos 50°C. Sin embargo, la temperatura de la Tierra aumenta con bastante lentitud con la profundidad, por lo general el gradiente geotérmico es de solo 30°C por 1 km, es decir incluso para el suministro de agua caliente se necesitaría un pozo de más de un kilómetro de profundidad, y para la generación de electricidad, varios kilómetros. Perforar pozos tan profundos es costoso, además, bombear el refrigerante a través de ellos también requiere energía, por lo que el uso de energía geotérmica está lejos de ser recomendable en todas partes. Casi todos los GeoPP grandes están ubicados en lugares de mayor vulcanismo: Kamchatka, Islandia, Filipinas, Kenia, California, etc., donde el gradiente geotérmico es mucho más alto y las aguas geotérmicas están cerca de la superficie.
Ecología portadora de calor
Uno de los problemas que surgen al utilizar aguas termales subterráneas es la necesidad de un ciclo renovable de abastecimiento (inyección) de agua (normalmente agotada) al acuífero subterráneo, lo que requiere un consumo energético. Las aguas termales contienen una gran cantidad de sales de varios metales tóxicos (por ejemplo, plomo, zinc, cadmio), no metales (por ejemplo, boro, arsénico) y compuestos químicos (amoníaco, fenoles), lo que excluye el vertido de estas aguas. en los sistemas naturales de agua ubicados en la superficie. También es necesaria la inyección de aguas residuales para que no descienda la presión en el acuífero, lo que provocará una disminución de la producción de una estación geotérmica o su completa inoperancia.
De mayor interés son las aguas termales de alta temperatura o las salidas de vapor que pueden utilizarse para la generación de electricidad y el suministro de calor.
Provocando terremotos
Terremoto de Pohang de 2017
La viabilidad económica de la infraestructura de perforación y pozos hace necesaria la elección de ubicaciones con un gran gradiente geotérmico. Dichos lugares suelen estar ubicados en zonas sísmicamente activas. Además, durante la construcción de la estación GCC, se realiza una estimulación hidráulica de las rocas, lo que permite aumentar la transferencia de calor del refrigerante con las rocas debido a grietas adicionales. Sin embargo, según los resultados del estudio del terremoto de Pohang de 2017 (coreano, inglés), resultó que incluso la regulación que utiliza mediciones de estaciones sismográficas adicionales no es suficiente para excluir terremotos inducidos. Provocado por el funcionamiento de una estación geotérmica, el terremoto de Pohang ocurrido el 15 de noviembre de 2017, con una magnitud de 5,4 unidades, 135 personas resultaron heridas y 1.700 quedaron sin hogar.
Cómo se construyó el GeoPP Mutnovskaya
¿Y cómo se aprovechan las posibilidades de la energía geotérmica en Rusia? Allá por los años sesenta del siglo pasado, el principal problema de la URSS no era la falta de recursos, sino la dificultad de distribuir energía en vastos territorios. Los científicos soviéticos propusieron proyectos audaces e inesperados: convertir los ríos del norte en sur, utilizando la energía de las mareas marinas y los volcanes activos.
La primera solución exitosa para el uso de energía alternativa fue la construcción de la estación geotérmica Pauzhetskaya en Kamchatka. Su capacidad era suficiente para atender a los pueblos cercanos: Ozernovsky, Shumny, Pauzhetka y las plantas conserveras de pescado de la zona. Las fuentes de energía fueron los volcanes Kambalny y Koshelev.
Además. En 1987, se emitió el Decreto del Comité Central del PCUS "Sobre el desarrollo integral de la Región Económica del Lejano Oriente". El documento explica la importancia de los recursos geotérmicos de Kamchatka. Se toma la decisión de construir y poner en funcionamiento para 1997 la GeoTPP Mutnovskaya con una capacidad de 50.000 kW. Está previsto aumentar la capacidad de la estación para 1998 a 200.000 kW.
Los planes no se hicieron realidad. La Unión Soviética se derrumbó. Para implementar el proyecto de construcción de una estación geotérmica en Kamchatka en 1994, se creó JSC "Geoterm". La primera fase de Mutnovskaya GeoPP se puso en funcionamiento solo en 2001. Tras la puesta en marcha de la segunda unidad en 2002, la central alcanzó su capacidad operativa de 50 MW. Hasta la fecha, se han puesto en funcionamiento tres etapas de unidades de potencia, cinco turbinas, lo que permite que la planta opere de manera estable y genere electricidad barata.
En total, se perforaron alrededor de 90 pozos en el territorio de MGES-1. Para mantener la capacidad en 2008, se puso en operación un pozo en funcionamiento Geo-1. Junto con Verkhne-Mutnovskaya GTPP, las estaciones suministran electricidad a más de un tercio del territorio de Kamchatka.
Defectos
-
inundación
tierra cultivable -
edificio
llevado a cabo sólo donde hay grandes
reservas de energía del agua -
sobre el
Los ríos de montaña son peligrosos debido a la alta
sismicidad de áreas -
abreviado
y las liberaciones no reguladas de agua de
reservorios durante 10-15 días (hasta su
ausencia), conducen a la reestructuración
ecosistemas únicos de planicies aluviales
en todo el cauce del río, por lo que la contaminación
ríos, reducción de cadenas alimentarias,
disminución del número de peces, eliminación
animales acuáticos invertebrados,
aumentando la agresividad de los componentes
mosquitos (mosquitos) debido a la desnutrición en
estadios larvarios, desaparición de lugares
criaderos de muchas especies de aves migratorias
pájaros, humedecimiento insuficiente de la llanura aluvial
suelos, sucesiones vegetales negativas
(agotamiento de fitomasa), reducción de flujo
nutrientes a los océanos.
Soleado
central eléctrica —
edificio de ingeniería sirviendo
convertir la radiación solar en
energía eléctrica. Formas
conversión de la radiación solar
son diferentes y dependen del diseño
plantas de energía
¿Dónde está la estación geotérmica Mutnovskaya?
Mutnovskaya Sopka es un macizo volcánico complejo. Su altura es de 2323 m sobre el nivel del mar. En las laderas hay varias formas de actividad hidrotermal de gas moderna. Aquí, al pie del volcán, a 116 km de la ciudad de Petropavlovsk-Kamchatsky, se encuentra el GeoPP Mutnovskaya. Según la exploración geológica, aquí hay un rico depósito geotérmico, sus reservas se estiman en unos 300 MW.
¿En qué modo funciona?
Un alto nivel de automatización permite que el equipo sea operado por un número mínimo de personal. El centro de control mantiene un monitoreo las 24 horas de los instrumentos que indican con precisión la cantidad y calidad del agua, el vapor y la producción de energía.
Los empleados trabajan en forma rotativa. El cambio dura 15 días. El camino a la estación pasa por el Paso Mutnovsky, a veces cubierto de nieve incluso en julio, por lo que hay retrasos en el personal durante un par de días en el camino.
Se ha construido un cómodo albergue para los trabajadores a veinte minutos a pie. Hay una sala de relajación, gimnasio, biblioteca, sauna, piscina. Datos interesantes sobre Mutnovskaya GeoPP
¿Por qué son atractivos los alrededores de Mutnovskaya Sopka?
Kamchatka es un paraíso turístico, los lugares son poco transitados y increíblemente hermosos. Los alrededores del volcán Mutnovsky son especialmente populares entre los turistas. Los viajeros se sienten atraídos aquí por una ubicación conveniente a 120 km de Petropavlovsk-Kamchatsky y la carretera, rodeada de pintorescas colinas y volcanes, densos bosques y ríos rápidos. Varias plataformas de observación ofrecen excelentes vistas de Vilyuchinskaya Sopka, cuya altura es de 2175 metros.
Las ardillas terrestres locales, torbagans, zorros se escabullen por aquí, y en las laderas de las colinas, los contornos de los osos pardos son a menudo visibles. ¡Hay osos ya lo largo de las orillas de los ríos, se dan un festín de pescado!
Historia
En 1817, el conde François de Larderel desarrolló una tecnología para recolectar vapor de fuentes geotérmicas naturales.
En el siglo XX, la demanda de energía eléctrica hizo que surgieran proyectos para crear centrales eléctricas que aprovecharan el calor interno de la Tierra.
La persona que probó el primer generador geotérmico fue Piero Ginori Conti. Ocurrió el 4 de julio de 1904 en la ciudad italiana de Larderello. El generador pudo encender con éxito cuatro bombillas eléctricas. Más tarde, en 1911, se construyó la primera planta de energía geotérmica del mundo en el mismo pueblo, y todavía está en funcionamiento. En la década de 1920, se construyeron generadores experimentales en Beppu (Japón) y los géiseres de California, pero Italia fue el único productor industrial de electricidad geotérmica del mundo hasta 1958.
Los cinco principales países en producción de energía geotérmica, 1980-2012 (EIA de EE. UU.)
Crecimiento de la capacidad de GeoPP por años
En 1958, cuando se puso en marcha la central eléctrica de Wairakei, Nueva Zelanda se convirtió en el segundo mayor productor industrial de electricidad geotérmica. Wairakei fue la primera estación del tipo indirecto. En 1960, Pacific Gas and Electric comenzó a operar la primera planta de energía geotérmica exitosa en los Estados Unidos en géiseres en California.
La primera planta de energía geotérmica binaria se demostró por primera vez en 1967 en la Unión Soviética y luego se introdujo en los EE. UU. en 1981, luego de la crisis energética de la década de 1970 y los cambios importantes en la política regulatoria. Esta tecnología hace posible utilizar una temperatura mucho más baja para la generación de energía que antes. En 2006, China Hot Springs, Alaska, inauguró una planta de ciclo binario que produce electricidad a una temperatura líquida récord de 57 °C.
Hasta hace poco, las plantas de energía geotérmica se construían exclusivamente donde había fuentes geotérmicas de alta temperatura cerca de la superficie. El advenimiento de las centrales eléctricas de ciclo binario y las mejoras en la tecnología de perforación y producción podrían conducir al surgimiento de centrales eléctricas geotérmicas en un rango geográfico mucho más amplio.Las plantas de energía de demostración están ubicadas en la ciudad alemana de Landau in der Pfalz y en la ciudad francesa de Soultz-sous-Foret, mientras que el trabajo anterior en Basilea, Suiza, se cerró después de que provocó terremotos. Se están desarrollando otros proyectos de demostración en Australia, el Reino Unido y los Estados Unidos de América.
La eficiencia térmica de las plantas de energía geotérmica es baja, alrededor del 7-10%, ya que los fluidos geotérmicos tienen una temperatura más baja que el vapor de las calderas. De acuerdo con las leyes de la termodinámica, esta baja temperatura limita la eficiencia de los motores térmicos en la extracción de energía utilizable para generar electricidad. El calor residual se desperdicia a menos que pueda usarse directamente, como en invernaderos o calefacción urbana. La eficiencia del sistema no afecta los costos operativos como lo haría con una planta de carbón u otro combustible fósil, pero es un factor en la viabilidad de la planta. Para producir más energía de la que consumen las bombas, se requieren fuentes geotérmicas de alta temperatura y ciclos térmicos especializados para generar electricidad. Dado que la energía geotérmica es constante en el tiempo, a diferencia, por ejemplo, de la energía eólica o solar, su factor de potencia puede ser bastante grande, hasta el 96%.
