Quali sono le caratteristiche del design del Mutnovskaya GeoPP
Gli svantaggi sopra descritti sono privi di un ciclo binario. In questo caso, l'acqua geotermica negli scambiatori di calore viene riscaldata da un liquido di raffreddamento relativamente basso. La turbina gira a ciclo chiuso. Risultato:
- le emissioni di sostanze nocive nell'atmosfera sono ridotte al minimo;
- maggiore efficienza dell'impianto;
- la capacità di utilizzare temperature dell'acqua inferiori a 100 ° C.
Il principio di funzionamento relativo al blocco binario è stato proposto dai progettisti del Mutnovskaya GeoPP (JSC Geoterm). La necessità di una tale soluzione tecnica è stata dettata dall'analisi del funzionamento della Verkhne-Mutnovskaya GTPP. Alla stazione, una grande quantità di separatore con una temperatura di 150°C (circa 1000 tonnellate all'ora) non è stata utilizzata ed è stata ripompata nel serbatoio.
L'uso razionale del calore in eccesso consentirà di ottenere più di 13 MW di elettricità senza attrarre risorse aggiuntive per la perforazione di pozzi geotermici e l'estrazione di vettori di calore.
Attualmente, la centrale elettrica del MGES è composta da due circuiti. Nel primo fluido di lavoro c'è un refrigerante geotermico. Da esso, il vapore e un separatore entrano nell'espansore. Nel secondo circuito viene utilizzato un fluido di lavoro organico.
Quali sono i principi di funzionamento di una centrale idrotermale
Come può il calore all'interno della crosta terrestre essere convertito in energia elettrica? Il processo si basa su passaggi abbastanza semplici. L'acqua viene pompata nel sottosuolo attraverso uno speciale pozzo di iniezione. Si forma una specie di piscina interrata, che funge da scambiatore di calore. L'acqua al suo interno si riscalda e si trasforma in vapore, che viene alimentato attraverso un pozzo di produzione alle pale della turbina collegate all'asse del generatore. Con la semplicità esterna del processo, in pratica, sorgono problemi operativi:
- l'acqua geotermica deve essere purificata dai gas disciolti che distruggono i tubi e influiscono negativamente sull'ambiente;
- l'alto punto di ebollizione dell'acqua porta alla perdita di parte dell'energia con condensa.
Pertanto, gli ingegneri stanno sviluppando nuovi schemi, ogni stazione ha le sue caratteristiche di progettazione.
Appunti
- ↑ Kirill Degtyarev. (link non disponibile). Società geografica russa (24 ottobre 2011). Estratto il 1 novembre 2012.
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- VSN 56-87 "Fornitura geotermica di calore e freddo di edifici e strutture residenziali e pubblici"
Stazioni geotermiche in Russia
L'energia geotermica, insieme ad altri tipi di energia "verde", è in costante sviluppo sul territorio del nostro stato. Secondo gli scienziati, l'energia interna del pianeta è migliaia di volte maggiore della quantità di energia contenuta nelle riserve naturali dei combustibili tradizionali (petrolio, gas).
In Russia, le stazioni geotermiche funzionano con successo, queste sono:
Pauzhetskaya GeoPP
Situato vicino al villaggio di Pauzhetka sulla penisola di Kamchatka. Entrato in funzione nel 1966.
Specifiche:
- Potenza elettrica - 12,0 MW;
- Il volume annuo di energia elettrica generata è di 124,0 milioni di kWh;
- Numero di unità di potenza - 2.
Sono in corso i lavori di ricostruzione, a seguito dei quali la potenza elettrica salirà a 17,0 MW.
Verkhne-Mutnovskaya Pilot GeoPP
Situato nel territorio della Kamchatka. È stato messo in funzione nel 1999.
Specifiche:
- Potenza elettrica - 12,0 MW;
- Il volume annuo di energia elettrica generata è di 63,0 milioni di kWh;
- Numero di unità di potenza - 3.
Mutnovskaya GeoPP
La più grande centrale elettrica del suo genere. Situato nel territorio della Kamchatka. È stato messo in funzione nel 2003.
Specifiche:
- Potenza elettrica - 50,0 MW;
- Il volume annuo di energia elettrica generata è di 350,0 milioni di kWh;
- Numero di unità di potenza - 2.
Ocean GeoPP
Situato nella regione di Sakhalin. Messa in funzione nel 2007.
Specifiche:
- Potenza elettrica - 2,5 MW;
- Numero di moduli di potenza - 2.
Mendeleevskaya GeoTPP
Situato sull'isola di Kunashir. Messa in funzione nel 2000.
Specifiche:
- Potenza elettrica - 3,6 MW;
- Potenza termica - 17 Gcal/ora;
- Numero di moduli di potenza - 2.
La stazione è attualmente in fase di ammodernamento, dopodiché la capacità sarà di 7,4 MW.
Quali sono i principali vantaggi e svantaggi dell'energia geotermica
Questo metodo per ottenere energia presenta una serie di ovvi vantaggi.
- I GeoPP non necessitano di carburante, le cui riserve sono limitate.
- Tutti i costi operativi sono ridotti ai costi del lavoro regolamentato sulla sostituzione pianificata dei componenti.
- Non richiedono energia aggiuntiva per esigenze tecnologiche. L'equipaggiamento aggiuntivo viene alimentato dalle risorse estratte.
- È possibile dissalare l'acqua di mare lungo il percorso (se la stazione si trova sulla costa del mare)
- Considerato condizionalmente rispettoso dell'ambiente. Perché la maggior parte delle carenze è legata alla compatibilità ambientale degli oggetti.
Se guardi attentamente le foto della stazione idrotermale Mutnovskaya, rimarrai sorpreso. Niente sporco e fuliggine, scafi puliti e puliti con sbuffi di vapore bianco. Ma non tutto è così meraviglioso. Le centrali geotermiche hanno i loro svantaggi.
- Quando si trovano vicino agli insediamenti, i residenti sono preoccupati per il rumore prodotto dall'impresa.
- Costruire la stazione stessa è costoso. E questo incide sul costo del prodotto finale.
- È difficile prevedere in anticipo cosa proverrà da un pozzo in strati profondi: acqua minerale (non necessariamente curativa), petrolio o gas tossico. E questi sono problemi di pubblica sicurezza. Naturalmente, è fantastico se i geologi si imbattono in uno strato minerale durante la perforazione. Ma questa scoperta può cambiare completamente il modo di vivere della popolazione. Pertanto, le autorità locali sono riluttanti a concedere il permesso anche per il lavoro di rilevamento.
- Ci sono difficoltà nella scelta di una posizione per il futuro GeoPP. Dopotutto, se la fonte di calore perde il suo potenziale energetico nel tempo, i soldi andranno sprecati. Inoltre, sono possibili cedimenti del suolo nell'area della stazione.
In Russia
Mutnovskaya GeoPP
In URSS, la prima centrale geotermica è stata costruita nel 1966 a Kamchatka, nella valle del fiume Pauzhetka. La sua potenza è di 12 MW.
Il 29 dicembre 1999 è stato messo in funzione il Verkhne-Mutnovskaya GeoPP presso il deposito di acqua termale Mutnovsky con una capacità installata di 12 MW (per il 2004).
Il 10 aprile 2003 è stato messo in funzione il primo stadio del Mutnovskaya GeoPP, la capacità installata per il 2007 è di 50 MW, la capacità prevista della stazione è di 80 MW e la produzione nel 2007 è di 360.687 milioni di kWh. La stazione è completamente automatizzata.
2002 - Il primo complesso di avvio Mendeleevskaya GeoTPP con una capacità di 3,6 MW è stato messo in funzione come parte del modulo di alimentazione Tuman-2A e dell'infrastruttura della stazione.
2007 - messa in servizio dell'Ocean GeoTPP, situato ai piedi del vulcano Baransky sull'isola di Iturup nella regione di Sakhalin, con una capacità di 2,5 MW. Il nome di questa centrale elettrica è associato alla vicinanza dell'Oceano Pacifico. Nel 2013 si è verificato un incidente alla stazione, nel 2015 la stazione è stata definitivamente chiusa.
| Nome GeoPP | Capacità installata a fine 2010, MW | Produzione nel 2010, mln di kWh | Anno di immissione del primo blocco | Anno di ingresso dell'ultimo blocco | Proprietario | Posizione |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Mutnovskaja | 50,0 | 360.7 (2007) | 2003 | 2003 | OJSC "Geoterme" | Krai della Kamchatka |
| Pauzhetskaja | 12,0 | 42,544 | 1966 | 2006 | OJSC "Geoterme" | Krai della Kamchatka |
| Verkhne-Mutnovskaya | 12,0 | 63.01 (2006) | 1999 | 2000 | OJSC "Geoterme" | Krai della Kamchatka |
| Mendeleevskaja | 3,6 | ? | 2002 | 2007 | CJSC Energia Yuzhno-Kurilskaya | o. Kunashir |
| Somma | 77,6 | >466,3 |
Cos'è l'energia geotermica
Secondo i geofisici, la temperatura del nucleo terrestre è compresa tra 3.000 e 6.000°C. Si presume che sul fondo della crosta terrestre a una profondità di 10-15 km, la temperatura scenda a 600-800°C, negli oceani solo 150-200°C. Ma queste temperature sono sufficienti per fare il lavoro. Le principali fonti di riscaldamento del sottosuolo sono l'uranio, il torio e il potassio radioattivo. Terremoti, eruzioni di centinaia di vulcani, geyser testimoniano il potere dell'energia interna.
La geotermia si riferisce all'energia termica che viene rilasciata dall'interno della Terra alla superficie. Può essere utilizzato in aree di attività sismica e vulcanica. Dove il calore della terra sale sotto forma di acqua calda e vapore, sgorgando in sorgenti zampillanti (geyser). L'energia geotermica è utilizzata efficacemente nei seguenti paesi: Ungheria, Islanda, Italia, Messico, Nuova Zelanda, Russia, El Salvador, USA, Filippine, Giappone. Le sorgenti geotermiche sono classificate in emittenti
- vapore caldo secco
- vapore caldo umido
- acqua calda.
Secondo gli esperti, dal 1993 al 2000, la produzione di energia elettrica mediante l'energia geotermica è più che raddoppiata nel mondo. Nella parte occidentale degli Stati Uniti, quasi 200 case e fattorie sono riscaldate dall'acqua calda delle viscere della Terra. In Islanda, quasi l'80% del patrimonio abitativo è riscaldato dall'acqua estratta dai pozzi geotermici vicino alla città di Reykjavik.
Vantaggi e svantaggi
Vantaggi
Il principale vantaggio dell'energia geotermica è la sua pratica inesauribilità e la completa indipendenza dalle condizioni ambientali, dall'ora del giorno e dall'anno. Il fattore di utilizzo della capacità installata di GeoTPP può raggiungere l'80%, che è irraggiungibile per qualsiasi altra energia alternativa.
Fattibilità economica dei pozzi
Per convertire l'energia termica in energia elettrica utilizzando una sorta di motore termico (ad esempio una turbina a vapore), è necessario che la temperatura delle acque geotermiche sia sufficientemente alta, altrimenti l'efficienza del motore termico sarà troppo bassa ( ad esempio, a una temperatura dell'acqua di 40 °C e una temperatura ambiente di 20 °C, l'efficienza di un motore termico ideale sarà solo del 6% e l'efficienza delle macchine reali è ancora inferiore, inoltre, parte dell'energia sarà essere speso per le esigenze dell'impianto, ad esempio, per il funzionamento di pompe che pompano il refrigerante fuori dal pozzo e reimmettono il refrigerante esaurito). Per la produzione di energia elettrica si consiglia di utilizzare acqua geotermica con temperatura di 150°C e oltre. Anche per il riscaldamento e l'acqua calda è necessaria una temperatura di almeno 50°C. Tuttavia, la temperatura della Terra aumenta piuttosto lentamente con la profondità, di solito il gradiente geotermico è di soli 30°C per 1 km, cioè anche per la fornitura di acqua calda servirebbe un pozzo profondo più di un chilometro, e per la produzione di energia elettrica diversi chilometri. La perforazione di pozzi così profondi è costosa, inoltre, anche il pompaggio del refrigerante attraverso di essi richiede energia, quindi l'uso dell'energia geotermica è tutt'altro che consigliabile ovunque. Quasi tutti i grandi GeoPP si trovano in luoghi di maggiore vulcanismo: Kamchatka, Islanda, Filippine, Kenya, California, ecc., Dove il gradiente geotermico è molto più alto e le acque geotermiche sono vicine alla superficie.
Ecologia portatrice di calore
Uno dei problemi che si presentano quando si utilizzano acque termali sotterranee è la necessità di un ciclo rinnovabile di approvvigionamento (iniezione) di acqua (solitamente esausta) nella falda acquifera sotterranea, che richiede consumi energetici. Le acque termali contengono una grande quantità di sali di vari metalli tossici (ad esempio piombo, zinco, cadmio), non metalli (ad esempio boro, arsenico) e composti chimici (ammoniaca, fenoli), che esclude lo scarico di queste acque in sistemi idrici naturali posti in superficie. L'iniezione di acque reflue è inoltre necessaria affinché la pressione nella falda acquifera non cada, il che comporterà una diminuzione della produzione di una stazione geotermica o la sua completa inoperatività.
Di grande interesse sono le acque termali ad alta temperatura o gli sbocchi di vapore che possono essere utilizzati per la produzione di energia elettrica e la fornitura di calore.
Terremoti provocatori
Terremoto del Pohang del 2017
La fattibilità economica delle perforazioni e delle infrastrutture dei pozzi rende necessaria la scelta di località con un grande gradiente geotermico. Tali luoghi si trovano solitamente in zone sismicamente attive. Inoltre, durante la costruzione della stazione GCC, viene effettuata la stimolazione idraulica delle rocce, che consente di aumentare il trasferimento di calore del liquido di raffreddamento con le rocce a causa di ulteriori crepe. Tuttavia, secondo i risultati dello studio del terremoto di Pohang del 2017 (coreano, inglese), è emerso che anche la regolamentazione che utilizza misurazioni da stazioni sismografiche aggiuntive non è sufficiente per escludere i terremoti indotti. Provocato dal funzionamento di una stazione geotermica, il terremoto di Pohang si è verificato il 15 novembre 2017, con una magnitudo di 5,4 unità, 135 persone sono rimaste ferite e 1.700 sono rimaste senza casa.
Come è stato costruito il Mutnovskaya GeoPP
E come vengono utilizzate le possibilità dell'energia geotermica in Russia? Negli anni Sessanta del secolo scorso, il problema principale dell'URSS non era la mancanza di risorse, ma la difficoltà di fornire energia attraverso vasti territori. Gli scienziati sovietici hanno proposto progetti audaci e inaspettati: girare a sud i fiumi settentrionali, utilizzando l'energia delle maree e dei vulcani attivi.
La prima soluzione di successo per l'utilizzo di energia alternativa è stata la costruzione della stazione geotermica Pauzhetskaya in Kamchatka. La sua capacità era sufficiente per servire i villaggi vicini: Ozernovsky, Shumny, Pauzhetka e gli stabilimenti di conserve di pesce della zona. Le fonti di energia erano i vulcani Kambalny e Koshelev.
Inoltre. Nel 1987 è stato emesso il decreto del Comitato centrale del PCUS "Sullo sviluppo globale della regione economica dell'Estremo Oriente". Il documento precisa l'importanza delle risorse geotermiche della Kamchatka. Si decide di costruire e mettere in funzione entro il 1997 il Mutnovskaya GeoTPP con una capacità di 50.000 kW. Si prevede di aumentare la capacità della stazione entro il 1998 a 200.000 kW.
I piani non si sono avverati. L'Unione Sovietica è crollata. Per realizzare il progetto per la costruzione di una stazione geotermica in Kamchatka nel 1994, è stato creato JSC "Geoterm". La prima fase del Mutnovskaya GeoPP è stata messa in funzione solo nel 2001. Dopo il lancio della seconda unità nel 2002, la stazione ha raggiunto la sua capacità operativa di 50 MW. Ad oggi, tre stadi di unità di potenza, cinque turbine sono state messe in funzione, il che consente all'impianto di funzionare in modo stabile e generare elettricità a basso costo.
In totale, sono stati perforati circa 90 pozzi sul territorio di MGES-1. Per mantenere la capacità nel 2008, è stato messo in funzione un pozzo funzionante Geo-1. Insieme alla Verkhne-Mutnovskaya GTPP, le stazioni forniscono elettricità a più di un terzo del territorio della Kamchatka.
Screpolatura
-
allagamento
terra arabile -
edificio
condotto solo dove ci sono grandi
riserve energetiche dell'acqua -
sul
i fiumi di montagna sono pericolosi a causa dell'alto
sismicità delle aree -
abbreviato
e rilasci non regolamentati di acqua da
serbatoi per 10-15 giorni (fino al loro
assenza), portare alla ristrutturazione
ecosistemi unici delle pianure alluvionali
in tutto il letto del fiume, di conseguenza, l'inquinamento
fiumi, riduzione delle catene alimentari,
diminuzione del numero di pesci, eliminazione
animali acquatici invertebrati,
aumentando l'aggressività dei componenti
moscerini (moscerini) a causa della malnutrizione
stadi larvali, scomparsa di luoghi
focolaio di numerose specie migratorie
uccelli, inumidimento insufficiente della pianura alluvionale
suoli, successioni vegetali negative
(impoverimento della fitomassa), riduzione del flusso
nutrienti negli oceani.
Soleggiato
centrale elettrica —
servizio di costruzione di ingegneria
convertire la radiazione solare in
energia elettrica. Modi
conversione della radiazione solare
sono diversi e dipendono dal design
centrali elettriche
Dov'è la stazione geotermica Mutnovskaya
Mutnovskaya Sopka è un complesso massiccio vulcanico. La sua altezza è di 2323 m sul livello del mare. Sulle pendici sono presenti varie forme di moderna attività idrotermale gassosa. Qui, ai piedi del vulcano, a 116 km dalla città di Petropavlovsk-Kamchatsky, si trova il Mutnovskaya GeoPP. Secondo l'esplorazione geologica, qui c'è un ricco giacimento geotermico, le sue riserve sono stimate in circa 300 MW.
In che modalità funziona?
Un elevato livello di automazione consente all'apparecchiatura di essere azionata da un numero minimo di personale. Il centro di controllo effettua il monitoraggio 24 ore su 24 di strumenti che indicano con precisione la quantità e la qualità dell'acqua, del vapore e della produzione di energia.
I dipendenti lavorano a rotazione. La modifica dura 15 giorni. La strada per la stazione passa attraverso il passo Mutnovsky, a volte coperto di neve anche a luglio, quindi ci sono ritardi del personale per un paio di giorni lungo il percorso.
Un confortevole ostello è stato costruito per i lavoratori a una ventina di minuti a piedi. C'è una sala relax, palestra, biblioteca, sauna, piscina. Fatti interessanti su Mutnovskaya GeoPP
Perché i dintorni di Mutnovskaya Sopka sono attraenti?
La Kamchatka è un paradiso turistico, i luoghi sono poco frequentati e di una bellezza folle. I dintorni del vulcano Mutnovsky sono particolarmente apprezzati dai turisti. I viaggiatori sono attratti qui da una posizione conveniente a 120 km da Petropavlovsk-Kamchatsky e dalla strada, circondata da pittoresche colline e vulcani, fitte foreste e fiumi veloci. Diverse piattaforme di osservazione offrono una vista eccellente sulla Vilyuchinskaya Sopka, la cui altezza è di 2175 metri.
Scoiattoli di terra, torbagan, volpi locali si aggirano da queste parti e sui pendii delle colline sono spesso visibili i contorni degli orsi bruni. Ci sono gli orsi e lungo le rive dei fiumi si nutrono di pesci!
Storia
Nel 1817, il conte François de Larderel sviluppò una tecnologia per la raccolta del vapore da fonti geotermiche naturali.
Nel 20° secolo, la domanda di energia elettrica ha portato alla nascita di progetti per la realizzazione di centrali elettriche che sfruttano il calore interno della Terra.
La persona che ha testato il primo generatore geotermico è stato Piero Ginori Conti. Accadde il 4 luglio 1904 nella città italiana di Larderello. Il generatore è stato in grado di accendere con successo quattro lampadine elettriche. Successivamente, nel 1911, nello stesso villaggio fu costruita la prima centrale geotermica del mondo, tuttora in funzione. Negli anni '20 furono costruiti generatori sperimentali a Beppu (Giappone) e geyser in California, ma l'Italia era l'unico produttore industriale al mondo di elettricità geotermica fino al 1958.
Primi cinque paesi nella produzione di energia geotermica, 1980–2012 (VIA USA)
Crescita della capacità di GeoPP negli anni
Nel 1958, quando fu commissionata la centrale elettrica di Wairakei, la Nuova Zelanda divenne il secondo grande produttore industriale di elettricità geotermica. Wairakei è stata la prima stazione di tipo indiretto. Nel 1960, Pacific Gas and Electric iniziò a gestire la prima centrale geotermica di successo negli Stati Uniti su geyser in California.
La prima centrale geotermica binaria è stata dimostrata per la prima volta nel 1967 in Unione Sovietica e poi introdotta negli Stati Uniti nel 1981, in seguito alla crisi energetica degli anni '70 e ai grandi cambiamenti nella politica normativa. Questa tecnologia consente di utilizzare una temperatura molto più bassa per la generazione di energia rispetto a prima. Nel 2006, China Hot Springs, Alaska, ha lanciato un impianto a ciclo binario che produce elettricità a una temperatura del liquido record di 57°C.
Fino a tempi recenti, le centrali geotermiche venivano costruite esclusivamente dove erano presenti sorgenti geotermiche ad alta temperatura in prossimità della superficie. L'avvento delle centrali elettriche a ciclo binario e i miglioramenti nella tecnologia di perforazione e produzione potrebbero portare all'emergere di centrali geotermiche su un'area geografica molto più ampia.Le centrali elettriche dimostrative si trovano nella città tedesca di Landau in der Pfalz e nella città francese di Soultz-sous-Foret, mentre i lavori precedenti a Basilea, in Svizzera, sono stati chiusi dopo aver causato terremoti. Altri progetti dimostrativi sono in fase di sviluppo in Australia, Regno Unito e Stati Uniti d'America.
L'efficienza termica delle centrali geotermiche è bassa - circa il 7-10%, poiché i fluidi geotermici hanno una temperatura inferiore rispetto al vapore delle caldaie. Secondo le leggi della termodinamica, questa bassa temperatura limita l'efficienza dei motori termici nell'estrazione di energia utilizzabile per generare elettricità. Il calore di scarto viene sprecato a meno che non possa essere utilizzato direttamente, come nelle serre o nel teleriscaldamento. L'efficienza del sistema non influisce sui costi operativi come farebbe per un impianto a carbone o altri combustibili fossili, ma è un fattore di fattibilità dell'impianto. Per produrre più energia di quella consumata dalle pompe, sono necessarie fonti geotermiche ad alta temperatura e cicli termici specializzati per generare elettricità. Poiché l'energia geotermica è costante nel tempo, a differenza, ad esempio, dell'energia eolica o solare, il suo fattore di potenza può essere piuttosto elevato, fino al 96%.
