Mik a Mutnovskaya GeoPP tervezési jellemzői
A fent leírt hátrányok nem tartalmazzák a bináris ciklust. Ebben az esetben a hőcserélőkben lévő geotermikus vizet viszonylag alacsony forráspontú hűtőközeg melegíti fel. A turbina zárt ciklusban felpörög. Eredmény:
- a káros anyagok légkörbe történő kibocsátása minimálisra csökken;
- nagyobb üzemi hatékonyság;
- 100 ° C alatti vízhőmérséklet használatának képessége.
A bináris blokkhoz kapcsolódó működési elvet a Mutnovskaya GeoPP (JSC Geoterm) tervezői javasolták. Egy ilyen műszaki megoldás szükségességét a Verkhne-Mutnovskaya GTPP működésének elemzése szabta meg. Az állomáson nagy mennyiségű, 150°C hőmérsékletű (körülbelül 1000 tonna/óra) szeparátort nem használtak, és visszaszivattyúzták a tartályba.
A többlethő racionális felhasználása lehetővé teszi több mint 13 MW villamos energia előállítását anélkül, hogy további forrásokat vonnánk be a geotermikus kutak fúrásához és a hőhordozók kitermeléséhez.
Jelenleg az MGES erőműve két áramkörből áll. Az első munkaközegben egy geotermikus hűtőfolyadék található. Ebből gőz és elválasztó jut az expanderbe. A második körben szerves munkafolyadékot használnak.
Mik a hidrotermikus állomás működési elvei?
Hogyan alakítható át a földkéregben lévő hő elektromos energiává? A folyamat meglehetősen egyszerű lépéseken alapul. A vizet egy speciális befecskendező kúton keresztül szivattyúzzák a föld alá. Egyfajta földalatti medence alakul ki, amely hőcserélőként működik. A benne lévő víz felmelegszik és gőzzé alakul, amely termelő kúton keresztül jut a generátor tengelyéhez kapcsolódó turbinalapátokhoz. A folyamat külső egyszerűsége miatt a gyakorlatban működési problémák merülnek fel:
- a geotermikus vizet meg kell tisztítani az oldott gázoktól, amelyek tönkreteszik a csöveket és negatívan befolyásolják a környezetet;
- a víz magas forráspontja a kondenzátummal járó energia egy részének elvesztéséhez vezet.
Ezért a mérnökök új rendszereket fejlesztenek ki, minden állomásnak megvannak a saját tervezési jellemzői.
Megjegyzések
- ↑ Kirill Degtyarev. (nem elérhető link). Orosz Földrajzi Társaság (2011. október 24.). Letöltve: 2012. november 1.
- , Val vel. 18, 98.
- , Val vel. 16-17.
- ↑
- ↑
- . Habrahabr (30.04.2018). Letöltve: 2019. szeptember 3.
- L. A. Ogurecsnyikov. . №11 (31). Alternatív energia és ökológia (2005). Letöltve: 2012. november 1.
- . Energosvet magazin. Letöltve: 2012. november 1.
- V. A. Butuzov, G. V. Tomarov, V. Kh. Shetov. . „Energiatakarékosság” magazin (2008. évi 3. szám). Letöltve: 2012. november 1.
- VSN 56-87 "Lakó- és középületek és építmények geotermikus hő- és hidegellátása"
Geotermikus állomások Oroszországban
Államunk területén a geotermikus energia másfajta „zöld” energiákkal együtt folyamatosan fejlődik. A tudósok szerint a bolygó belső energiája több ezerszer nagyobb, mint a hagyományos üzemanyagok (olaj, gáz) természetes készleteiben található energia mennyisége.
Oroszországban sikeresen működnek geotermikus állomások, ezek:
Pauzhetskaya GeoPP
A Kamcsatka-félszigeten, Pauzhetka falu közelében található. 1966-ban helyezték üzembe.
Műszaki adatok:
- Villamos teljesítmény - 12,0 MW;
- A megtermelt villamos energia éves mennyisége 124,0 millió kWh;
- Tápegységek száma - 2.
Folyamatban vannak a rekonstrukciós munkálatok, melynek eredményeként a villamos teljesítmény 17,0 MW-ra nő.
Verkhne-Mutnovskaya Pilot GeoPP
A kamcsatkai területen található. 1999-ben helyezték üzembe.
Műszaki adatok:
- Villamos teljesítmény - 12,0 MW;
- Az éves megtermelt villamos energia mennyisége 63,0 millió kWh;
- A teljesítményegységek száma - 3.
Mutnovskaya GeoPP
A maga nemében a legnagyobb erőmű. A kamcsatkai területen található. 2003-ban helyezték üzembe.
Műszaki adatok:
- Villamos teljesítmény - 50,0 MW;
- A megtermelt villamos energia éves mennyisége 350,0 millió kWh;
- Tápegységek száma - 2.
Ocean GeoPP
A Szahalin régióban található. 2007-ben helyezték üzembe.
Műszaki adatok:
- Villamos teljesítmény - 2,5 MW;
- Tápmodulok száma - 2.
Mendelejevszkaja GeoTPP
Kunashir szigetén található. 2000-ben helyezték üzembe.
Műszaki adatok:
- Villamos teljesítmény - 3,6 MW;
- Hőteljesítmény - 17 Gcal / óra;
- Tápmodulok száma - 2.
Az állomás jelenleg korszerűsítés alatt áll, ezt követően a teljesítmény 7,4 MW lesz.
Melyek a geotermikus energia fő előnyei és hátrányai?
Ennek az energiaszerzési módszernek számos nyilvánvaló előnye van.
- A GeoPP-knek nincs szükségük üzemanyagra, amelynek készletei korlátozottak.
- Az összes üzemeltetési költség az alkatrészek tervezett cseréjével kapcsolatos szabályozott munkák költségeire csökken.
- Nem igényel további energiát a technológiai igényekhez. A kitermelt erőforrásokból további berendezéseket táplálnak.
- Lehetőség van a tengervíz sótalanítására útközben (ha az állomás a tenger partján található)
- Feltételesen környezetbarátnak tekinthető. Mert a hiányosságok nagy része a tárgyak környezetbarát jellegéhez kötődik.
Ha figyelmesen megnézi a Mutnovskaya hidrotermikus állomás fotóit, meg fog lepődni. Nincs kosz és korom, tiszta, tiszta hajótestek fehér gőzzel. De nem minden olyan csodálatos. A geotermikus erőműveknek vannak hátrányai.
- A települések közelében lévő lakosok aggódnak a vállalkozás által keltett zaj miatt.
- Maga az állomás építése drága. És ez befolyásolja a végtermék költségét.
- Nehéz előre megjósolni, hogy a mélyrétegekben lévő kútból mi lesz: ásványvíz (nem feltétlenül gyógyító), olaj vagy mérgező gáz. És ezek közbiztonsági kérdések. Persze nagyon jó, ha a geológusok fúrás közben ásványi rétegbe botlanak. De ez a felfedezés teljesen megváltoztathatja a lakosság életmódját. Ezért a helyi hatóságok nem szívesen adnak engedélyt még a felmérési munkákra sem.
- A jövőbeni GeoPP helyszínének kiválasztása nehézségekbe ütközik. Hiszen ha a hőforrás idővel elveszíti energiapotenciálját, a pénz elpazarolódik. Ezenkívül talajhibák is előfordulhatnak az állomás területén.
Oroszországban
Mutnovskaya GeoPP
A Szovjetunióban az első geotermikus erőmű 1966-ban épült Kamcsatkán, a Pauzhetka folyó völgyében. Teljesítménye 12 MW.
1999. december 29-én üzembe helyezték a Verkhne-Mutnovskaya GeoPP-t a Mutnovsky termálvízlelőhelyen 12 MW beépített teljesítménnyel (2004-re).
2003. április 10-én üzembe helyezték a Mutnovszkaja GeoPP első ütemét, a 2007. évi beépített teljesítmény 50 MW, az állomás tervezett teljesítménye 80 MW, a 2007. évi termelés 360,687 millió kWh. Az állomás teljesen automatizált.
2002 - a Tuman-2A teljesítménymodul és állomás infrastruktúra részeként üzembe helyezték az első induló komplexumot, a Mendeleevskaya GeoTPP-t 3,6 MW kapacitással.
2007 - Az Ocean GeoTPP üzembe helyezése, amely a Szahalin régióban található Iturup-szigeten, a Baransky vulkán lábánál található, 2,5 MW kapacitással. Az erőmű nevéhez a Csendes-óceán közelsége fűződik. 2013-ban baleset történt az állomáson, 2015-ben végleg bezárták az állomást.
| GeoPP név | Beépített teljesítmény 2010 végén, MW | Termelés 2010-ben, millió kWh | Az első blokk bevitelének éve | Az utolsó blokk bejegyzésének éve | Tulajdonos | Elhelyezkedés |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Mutnovszkaja | 50,0 | 360,7 (2007) | 2003 | 2003 | OJSC "Geoterm" | Kamcsatkai körzet |
| Pauzhetskaya | 12,0 | 42,544 | 1966 | 2006 | OJSC "Geoterm" | Kamcsatkai körzet |
| Verkhne-Mutnovovskaya | 12,0 | 63,01 (2006) | 1999 | 2000 | OJSC "Geoterm" | Kamcsatkai körzet |
| Mengyelejevszkaja | 3,6 | ? | 2002 | 2007 | CJSC Energia Yuzhno-Kurilskaya | O. Kunashir |
| Összeg | 77,6 | >466,3 |
Mi a geotermikus energia
A geofizikusok szerint a Föld magjának hőmérséklete 3000 és 6000°C között van. Feltételezik, hogy a földkéreg alján 10-15 km mélységben a hőmérséklet 600-800°C-ra csökken, az óceánokban csak 150-200°C. De ez a hőmérséklet elegendő a munka elvégzéséhez. Az altalaj fűtésének fő forrásai az urán, a tórium és a radioaktív kálium. Földrengések, vulkánok százainak kitörései, gejzírek a belső energia erejéről tanúskodnak.
A geotermikus hőenergia azt a hőenergiát jelenti, amely a Föld belsejéből a felszínre szabadul fel. Használható szeizmikus és vulkáni aktivitású területeken. Ahol a föld melege forró víz és gőz formájában felemelkedik, kitörő forrásokban (gejzírekben). A geotermikus energia hatékony felhasználása a következő országokban történik: Magyarország, Izland, Olaszország, Mexikó, Új-Zéland, Oroszország, Salvador, USA, Fülöp-szigetek, Japán. A geotermikus forrásokat kibocsátó kategóriába sorolják
- száraz forró gőz
- nedves forró gőz
- forró víz.
Szakértők szerint 1993-tól 2000-ig több mint kétszeresére nőtt a geotermikus energiát használó villamosenergia-termelés a világon. Az Egyesült Államok nyugati részén csaknem 200 házat és farmot fűtenek a Föld béléből származó forró vízzel. Izlandon a lakásállomány közel 80%-át a Reykjavík városa melletti geotermikus kutakból nyert víz melegíti fel.
Előnyök és hátrányok
Előnyök
A geotermikus energia fő előnye a gyakorlati kimeríthetetlensége és a környezeti feltételektől, a napszaktól és az évszaktól való teljes függetlenség. A GeoTPP beépített kapacitás kihasználtsága elérheti a 80%-ot, ami más alternatív energia esetében elérhetetlen.
A kutak gazdasági megvalósíthatósága
Ahhoz, hogy a hőenergiát valamilyen hőgép (például gőzturbina) segítségével elektromos energiává alakítsuk, szükséges, hogy a geotermikus vizek hőmérséklete elég magas legyen, különben a hőgép hatásfoka túl alacsony lesz ( Például 40 °C-os vízhőmérséklet és 20 °C-os környezeti hőmérséklet mellett az ideális hőmotor hatásfoka csak 6%, a valódi gépek hatásfoka pedig még alacsonyabb, ráadásul az energia egy része az üzem saját szükségleteire fordítható, például olyan szivattyúk működtetésére, amelyek a kútból kiszivattyúzzák a hűtőfolyadékot és visszaszivattyúzzák az elhasznált hűtőfolyadékot ). Áramtermeléshez 150 °C-os és annál magasabb hőmérsékletű geotermikus vizet célszerű használni. Még fűtéshez és melegvízhez is legalább 50°C hőmérséklet szükséges. A Föld hőmérséklete azonban meglehetősen lassan emelkedik a mélységgel, általában a geotermikus gradiens mindössze 30°C/1 km, i.e. még melegvíz ellátáshoz is több mint egy kilométer mély kútra lenne szükség, áramtermeléshez pedig több kilométerre. Az ilyen mély kutak fúrása drága, ráadásul a hűtőfolyadék átszivattyúzása is energiát igényel, így a geotermikus energia felhasználása korántsem mindenhol célszerű. Szinte az összes nagy GeoPP fokozott vulkanizmusú helyeken található - Kamcsatkán, Izlandon, a Fülöp-szigeteken, Kenya, Kalifornia stb., ahol a geotermikus gradiens sokkal magasabb, és a geotermikus vizek közel vannak a felszínhez.
Hőhordozó ökológia
A felszín alatti termálvizek használata során felmerülő problémák egyike az, hogy a (általában kimerült) víz megújuló ciklusára van szükség a földalatti víztartóba, ami energiafogyasztást igényel. A termálvizek nagy mennyiségben tartalmaznak különféle mérgező fémek (például ólom, cink, kadmium), nemfémek (például bór, arzén) és kémiai vegyületek (ammónia, fenolok) sóit, ami kizárja ezeknek a vizeknek a kibocsátását. a felszínen elhelyezkedő természetes vízrendszerekbe . A szennyvíz befecskendezése azért is szükséges, hogy a víztartó rétegben ne csökkenjen a nyomás, ami a geotermikus állomás termelésének csökkenéséhez vagy teljes üzemképtelenségéhez vezet.
Legnagyobb érdeklődésre tartanak számot a magas hőmérsékletű termálvizek vagy gőzkivezetések, amelyek villamosenergia-termelésre és hőszolgáltatásra használhatók.
Földrengések kiváltása
2017-es pohangi földrengés
A fúrás és a kútinfrastruktúra gazdaságossága megköveteli a nagy geotermikus gradiensű helyszínek kiválasztását. Az ilyen helyek általában szeizmikusan aktív zónákban találhatók. Ezenkívül a GCC állomás építése során a kőzetek hidraulikus stimulációját végzik, amely lehetővé teszi a hűtőfolyadék hőátadását a kőzetekkel a további repedések miatt. A 2017-es pohangi földrengés (koreai, angol) vizsgálatának eredményei szerint azonban kiderült, hogy még a további szeizmográfiai állomások méréseivel történő szabályozás sem elegendő az indukált földrengések kizárásához. A geotermikus állomás működése által kiváltott Pohang földrengés 2017. november 15-én volt, 5,4 egység erősségű, 135-en sérültek meg, 1700-an pedig hajléktalanok maradtak.
Hogyan épült a Mutnovskaya GeoPP
És hogyan használják ki a geotermikus energia lehetőségeit Oroszországban? A múlt század hatvanas éveiben a Szovjetunió fő problémája nem az erőforrások hiánya volt, hanem a hatalmas területeken történő energiaszállítás nehézsége. A szovjet tudósok merész és váratlan projekteket javasoltak: az északi folyók délre forgatását, a tenger árapályának és az aktív vulkánok energiájának felhasználásával.
Az alternatív energia felhasználásának első sikeres megoldása a Pauzhetskaya geotermikus állomás megépítése volt Kamcsatkában. Kapacitása elegendő volt a környező falvak: Ozernovsky, Shumny, Pauzhetka és a környékbeli halkonzerv üzemek kiszolgálására. Az energiaforrások a Kambalny és a Koshelev vulkánok voltak.
Tovább tovább. 1987-ben kiadták az SZKP Központi Bizottságának rendeletét „A távol-keleti gazdasági régió átfogó fejlesztéséről”. A dokumentum kiemeli Kamcsatka geotermikus erőforrásainak fontosságát. Döntés születik az 50 000 kW teljesítményű Mutnovskaya GeoTPP megépítéséről és 1997-ig történő üzembe helyezéséről. A tervek szerint az állomás teljesítményét 1998-mal 200 000 kW-ra növelik.
A tervek nem váltak valóra. A Szovjetunió összeomlott. A kamcsatkai geotermikus állomás 1994-es építési projektjének megvalósítására létrehozták a „Geoterm” JSC-t. A Mutnovskaya GeoPP első szakaszát csak 2001-ben helyezték üzembe. A második blokk 2002-es elindítása után az állomás elérte az 50 MW-os üzemi teljesítményét. A mai napig három fokozatú erőművet, öt turbinát helyeztek üzembe, ami lehetővé teszi az erőmű stabil működését és olcsó áramtermelést.
Az MGES-1 területén összesen mintegy 90 kutat fúrtak. A kapacitás fenntartása érdekében 2008-ban egy működő Geo-1 kutat helyeztek üzembe. A Verkhne-Mutnovskaya GTPP-vel együtt az állomások Kamcsatka területének több mint egyharmadát látják el árammal.
Hibák
-
árvíz
szántóföld -
épület
csak ott végeznek, ahol nagyok
vízenergia tartalékok -
a
a hegyi folyók a magas miatt veszélyesek
területek szeizmikussága -
rövidítve
és szabályozatlan vízkibocsátások innen
tározók 10-15 napig (legfeljebb
hiányában), szerkezetátalakításhoz vezetnek
egyedülálló ártéri ökoszisztémák
az egész mederben, ennek következtében szennyezés
folyók, táplálékláncok csökkentése,
halállomány csökkenése, elimináció
gerinctelen vízi állatok,
az összetevők agresszivitásának növelése
szúnyogok (midges) az alultápláltság miatt be
lárvastádiumok, helyek eltűnése
számos vonuló faj költőhelye
madarak, az ártér elégtelen nedvesítése
talajok, negatív növénysorok
(fitomassza kimerülése), fluxuscsökkentés
tápanyagokat az óceánokba juttatni.
Napos
erőmű —
mérnöki épület kiszolgálása
a napsugárzást alakítja át
elektromos energia. Módokon
a napsugárzás átalakítása
különbözőek és a kialakítástól függenek
erőművek
Hol van a Mutnovszkaja geotermikus állomás?
A Mutnovskaya Sopka egy összetett vulkáni masszívum. Magassága 2323 m tengerszint feletti magasságban van. A lejtőkön a modern gáz-hidrotermikus tevékenység különféle formái találhatók. Itt, a vulkán lábánál, Petropavlovsk-Kamchatsky városától 116 km-re található a Mutnovskaya GeoPP. A geológiai feltárás szerint gazdag geotermikus lelőhely található itt, készleteit mintegy 300 MW-ra becsülik.
Milyen üzemmódban működik?
A magas szintű automatizálás lehetővé teszi, hogy a berendezést minimális számú személyzet üzemeltethesse. Az irányítóközpont 24 órás felügyeletet tart a víz-, gőz- és energiakibocsátás mennyiségét és minőségét pontosan jelző műszerekről.
Az alkalmazottak rotációs alapon dolgoznak. A változás 15 napig tart. Az állomáshoz vezető út a Mutnovszkij-hágón keresztül vezet, olykor még júliusban is hó borítja, így néhány napos késések vannak az úton.
Kényelmes szálló épült a munkások számára húsz perc sétára. Relaxációs szoba, edzőterem, könyvtár, szauna, úszómedence található. Érdekes tények a Mutnovskaya GeoPP-ről
Miért vonzó Mutnovskaya Sopka környéke?
Kamcsatka turistaparadicsom, a helyek keveset jártak és őrülten szépek. A Mutnovszkij vulkán környéke különösen népszerű a turisták körében. Az utazókat a Petropavlovszk-Kamcsatszkijtól és az úttól 120 km-re található kényelmes elhelyezkedés vonzza ide, festői dombokkal és vulkánokkal, sűrű erdőkkel és gyors folyókkal körülvéve. Számos kilátóról remek kilátás nyílik a 2175 méteres Vilyuchinskaya Sopkára.
Helyi ürgék, torbagánok, rókák cikáznak errefelé, a dombok lejtőin pedig gyakran barnamedvék körvonalai is kivehetők. Vannak medvék, és a folyók partján halat lakmároznak!
Sztori
1817-ben François de Larderel gróf kifejlesztett egy technológiát a természetes geotermikus forrásokból származó gőz összegyűjtésére.
A 20. században az elektromos áram iránti kereslet a Föld belső hőjét hasznosító erőművek létrehozására irányuló projektek megjelenéséhez vezetett.
Az első geotermikus generátort Piero Ginori Conti tesztelte. 1904. július 4-én történt az olaszországi Larderello városában. A generátor négy elektromos izzót tudott sikeresen meggyújtani. Később, 1911-ben ugyanabban a faluban épült a világ első geotermikus erőműve, amely máig működik. Az 1920-as években kísérleti generátorokat építettek Beppuban (Japán) és kaliforniai gejzírekben, de Olaszország volt a világ egyetlen ipari geotermikus villamosenergia-termelője 1958-ig.
Az öt legjobb ország a geotermikus energiatermelésben, 1980–2012 (US EIA)
GeoPP kapacitás növekedés évekkel
1958-ban, amikor a Wairakei erőművet üzembe helyezték, Új-Zéland lett a geotermikus villamos energia második legnagyobb ipari termelője. Wairakei volt az első közvetett típusú állomás. 1960-ban a Pacific Gas and Electric megkezdte az Egyesült Államok első sikeres geotermikus erőművét gejzíreken Kaliforniában.
Az első bináris geotermikus erőművet először 1967-ben mutatták be a Szovjetunióban, majd 1981-ben mutatták be az Egyesült Államokban, az 1970-es évek energiaválságát és a szabályozási politika jelentős változásait követően. Ezzel a technológiával az eddigieknél jóval alacsonyabb hőmérsékletet lehet felhasználni villamosenergia-termelésre. 2006-ban az alaszkai China Hot Springs egy bináris ciklusú üzemet indított, amely rekordalacsony, 57 °C-os folyadékhőmérsékleten termel villamos energiát.
Egészen a közelmúltig geotermikus erőműveket kizárólag ott építettek, ahol a felszín közelében magas hőmérsékletű geotermikus források voltak. A bináris ciklusú erőművek megjelenése, valamint a fúrási és termelési technológia fejlesztése a geotermikus erőművek sokkal szélesebb földrajzi tartományban való megjelenését eredményezheti.Demonstrációs erőművek a németországi Landau in der Pfalz városában és a francia Soultz-sous-Foret városában találhatók, míg a svájci Bázelben a korábbi munkákat leállították, miután földrengéseket váltottak ki. További demonstrációs projektek fejlesztés alatt állnak Ausztráliában, az Egyesült Királyságban és az Amerikai Egyesült Államokban.
A geotermikus erőművek termikus hatásfoka alacsony - körülbelül 7-10%, mivel a geotermikus folyadékok hőmérséklete alacsonyabb, mint a kazánokból származó gőz. A termodinamika törvényei szerint ez az alacsony hőmérséklet korlátozza a hőgépek hatékonyságát az elektromos áram előállításához felhasználható energia kinyerésében. A hulladékhő elpazarolt, kivéve, ha közvetlenül felhasználható, például üvegházakban vagy távfűtésben. A rendszer hatékonysága nem befolyásolja a működési költségeket, mint a szén- vagy más fosszilis tüzelésű erőművek esetében, de az üzem életképességét befolyásoló tényező. Ahhoz, hogy több energiát állítsanak elő, mint amennyit a szivattyúk fogyasztanak, magas hőmérsékletű geotermikus forrásokra és speciális hőciklusokra van szükség az elektromos áram előállításához. Mivel a geotermikus energia időben állandó, ellentétben például a szél- vagy napenergiával, teljesítménytényezője meglehetősen nagy lehet - akár 96%.
