Aké sú environmentálne výhody geotermálnej elektrárne v porovnaní s uhoľnou elektrárňou Uveďte dve výhody

Aké sú konštrukčné prvky Mutnovskaya GeoPP

Vyššie opísané nevýhody neobsahujú binárny cyklus. V tomto prípade sa geotermálna voda vo výmenníkoch tepla ohrieva chladivom s relatívne nízkou teplotou varu. Turbína sa roztočí v uzavretom cykle. výsledok:

• emisie škodlivých látok do ovzdušia sú minimalizované;
• vyššia účinnosť zariadenia;
• schopnosť používať teplotu vody pod 100 ° C.

Princíp fungovania binárneho bloku navrhli dizajnéri Mutnovskej GeoPP (JSC Geoterm). Potreba takéhoto technického riešenia bola diktovaná analýzou prevádzky GTPP Verkhne-Mutnovskaya. Na stanici sa veľké množstvo separátu s teplotou 150°C (asi 1000 ton za hodinu) nepoužilo a prečerpalo sa späť do nádrže.

Racionálne využitie prebytočného tepla umožní získať viac ako 13 MW elektriny bez prilákania ďalších zdrojov na vŕtanie geotermálnych vrtov a ťažbu nosičov tepla.

V súčasnosti pozostáva elektráreň MGES z dvoch okruhov. V prvej pracovnej kvapaline je geotermálne chladivo. Z neho vstupuje para a separátor do expandéra. V druhom okruhu sa používa organická pracovná kvapalina.

Aké sú princípy fungovania hydrotermálnej stanice

Ako sa dá teplo vo vnútri zemskej kôry premeniť na elektrickú energiu? Proces je založený na pomerne jednoduchých krokoch. Voda sa čerpá pod zem cez špeciálnu injekčnú studňu. Vzniká akýsi podzemný bazén, ktorý funguje ako výmenník tepla. Voda v ňom sa zohrieva a mení sa na paru, ktorá je privádzaná cez výrobný vrt na lopatky turbíny spojené s osou generátora. S vonkajšou jednoduchosťou procesu v praxi vznikajú prevádzkové problémy:

• geotermálnu vodu je potrebné čistiť od rozpustených plynov, ktoré ničia potrubia a negatívne ovplyvňujú životné prostredie;
• vysoký bod varu vody vedie k strate časti energie s kondenzátom.

Preto inžinieri vyvíjajú nové schémy, každá stanica má svoje vlastné konštrukčné prvky.

Poznámky

1. ↑ Kirill Degtyarev. (nedostupný odkaz). Ruská geografická spoločnosť (24. október 2011). Získané 1. novembra 2012.
2. , S. 18, 98.
3. , S. 16-17.
4. ↑
5. ↑
6. . Habrahabr (30.04.2018). Získané 3. septembra 2019.
7. L. A. Ogurečnikov. . №11 (31). Alternatívna energia a ekológia (2005). Získané 1. novembra 2012.
8. . časopis Energosvet. Získané 1. novembra 2012.
9. V. A. Butuzov, G. V. Tomarov, V. Kh. Shetov. . časopis „Úspora energie“ (č. 3 2008). Získané 1. novembra 2012.
10. VSN 56-87 "Geotermálne zásobovanie teplom a chladom bytových a verejných budov a stavieb"

Geotermálne stanice v Rusku

Geotermálna energia spolu s ďalšími druhmi „zelenej“ energie sa na území nášho štátu neustále rozvíja. Podľa vedcov je vnútorná energia planéty tisíckrát väčšia ako množstvo energie obsiahnutej v prírodných zásobách tradičných palív (ropa, plyn).

V Rusku úspešne fungujú geotermálne stanice, sú to:

Pauzhetskaya GeoPP

Nachádza sa v blízkosti obce Pauzhetka na polostrove Kamčatka. Uvedený do prevádzky v roku 1966.
Technické údaje:

1. Elektrický výkon - 12,0 MW;
2. Ročný objem vyrobenej elektrickej energie je 124,0 miliónov kWh;
3. Počet pohonných jednotiek - 2.

Prebiehajú rekonštrukčné práce, v dôsledku ktorých sa elektrický výkon zvýši na 17,0 MW.

Verkhne-Mutnovskaya Pilot GeoPP

Nachádza sa na území Kamčatky. Do prevádzky bola uvedená v roku 1999.
Technické údaje:

1. Elektrický výkon - 12,0 MW;
2. Ročný objem vyrobenej elektrickej energie je 63,0 miliónov kWh;
3. Počet pohonných jednotiek - 3.

Mutnovskaya GeoPP

Najväčšia elektráreň svojho druhu. Nachádza sa na území Kamčatky. Do prevádzky bola uvedená v roku 2003.
Technické údaje:

1. Elektrický výkon - 50,0 MW;
2. Ročný objem vyrobenej elektrickej energie je 350,0 miliónov kWh;
3. Počet pohonných jednotiek - 2.

Ocean GeoPP

Nachádza sa v regióne Sachalin. Uvedený do prevádzky v roku 2007.
Technické údaje:

1. Elektrický výkon - 2,5 MW;
2. Počet napájacích modulov - 2.

Mendelejevskaja GeoTPP

Nachádza sa na ostrove Kunashir. Uvedený do prevádzky v roku 2000.

Technické údaje:

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

V súčasnosti prebieha modernizácia stanice, po ktorej bude kapacita 7,4 MW.

Aké sú hlavné výhody a nevýhody geotermálnej energie

Tento spôsob získavania energie má množstvo zjavných výhod.

1. GeoPP nepotrebujú palivo, ktorého zásoby sú obmedzené.
2. Všetky prevádzkové náklady sú znížené na náklady na regulované práce na plánovanej výmene komponentov.
3. Nevyžadujú dodatočnú energiu pre technologické potreby. Ďalšie vybavenie je napájané z vyťažených zdrojov.
4. Po ceste je možné odsoľovať morskú vodu (ak sa stanica nachádza na pobreží mora)
5. Podmienečne považované za šetrné k životnému prostrediu. Pretože väčšina nedostatkov je viazaná na šetrnosť objektov k životnému prostrediu.

Ak sa pozorne pozriete na fotografie hydrotermálnej stanice Mutnovskaja, budete prekvapení. Žiadne nečistoty a sadze, úhľadne čisté trupy s obláčikmi bielej pary. Ale nie všetko je také úžasné. Geotermálne elektrárne majú svoje nevýhody.

1. V blízkosti sídiel sa obyvatelia obávajú hluku, ktorý podnik produkuje.
2. Samotná výstavba stanice je drahá. A to ovplyvňuje náklady na konečný produkt.
3. Je ťažké vopred predpovedať, čo bude pochádzať zo studne v hlbokých vrstvách: minerálna voda (nie nevyhnutne liečivá), ropa alebo toxický plyn. A to sú otázky verejnej bezpečnosti. Samozrejme, je skvelé, ak geológovia pri vŕtaní narazia na minerálnu vrstvu. No tento objav môže úplne zmeniť spôsob života obyvateľov. Preto sa miestne úrady zdráhajú dať povolenie aj na prieskumné práce.
4. S výberom miesta pre budúci GeoPP sú ťažkosti. Ak totiž zdroj tepla časom stratí svoj energetický potenciál, peniaze budú zbytočne vyhodené. Okrem toho sú v oblasti stanice možné poruchy pôdy.

V Rusku

Mutnovskaya GeoPP

V ZSSR bola prvá geotermálna elektráreň postavená v roku 1966 na Kamčatke, v údolí rieky Pauzhetka. Jeho výkon je 12 MW.

Dňa 29. decembra 1999 bol uvedený do prevádzky GeoPP Verkhne-Mutnovskaya na ložisku termálnej vody Mutnovsky s inštalovaným výkonom 12 MW (pre rok 2004).

10. apríla 2003 bola uvedená do prevádzky prvá etapa GeoPP Mutnovskaja, inštalovaný výkon na rok 2007 je 50 MW, plánovaný výkon stanice je 80 MW a výroba v roku 2007 je 360,687 milióna kWh. Stanica je plne automatizovaná.

2002 - bol uvedený do prevádzky prvý štartovací komplex Mendelejevskaja GeoTPP s kapacitou 3,6 MW ako súčasť energetického modulu a infraštruktúry stanice Tuman-2A.

2007 — uvedenie do prevádzky Okeanskaya GeoTPP, ktorá sa nachádza na úpätí sopky Baransky na ostrove Iturup v regióne Sachalin, s kapacitou 2,5 MW. Názov tejto elektrárne sa spája s tesnou blízkosťou Tichého oceánu. V roku 2013 sa na stanici stala nehoda, v roku 2015 bola stanica definitívne uzavretá.

Názov GeoPP	Inštalovaný výkon na konci roka 2010, MW	Výroba v roku 2010, mil. kWh	Rok zadania prvého bloku	Rok zaradenia posledného bloku	vlastník	Miesto
Mutnovskaja	50,0	360,7 (2007)	2003	2003	OJSC "Geoterm"	Kamčatský kraj
Paužetskaja	12,0	42,544	1966	2006	OJSC "Geoterm"	Kamčatský kraj
Verkhne-Mutnovskaya	12,0	63,01 (2006)	1999	2000	OJSC "Geoterm"	Kamčatský kraj
Mendelejevskaja	3,6	?	2002	2007	CJSC Energia Južno-Kurilskaja	O. Kunashir
Sum	77,6	>466,3

Čo je geotermálna energia

Podľa geofyzikov sa teplota zemského jadra pohybuje medzi 3 000 až 6 000 °C. Predpokladá sa, že na dne zemskej kôry v hĺbke 10-15 km klesá teplota na 600-800°C, v oceánoch len 150-200°C. Ale tieto teploty stačia na vykonanie práce. Hlavnými zdrojmi vykurovania podložia sú urán, tórium a rádioaktívny draslík. Zemetrasenia, erupcie stoviek sopiek, gejzíry svedčia o sile vnútornej energie.

Geotermálna energia sa vzťahuje na tepelnú energiu, ktorá sa uvoľňuje z vnútra Zeme na povrch. Môže byť použitý v oblastiach seizmickej a sopečnej činnosti. Kde teplo zeme stúpa vo forme horúcej vody a pary, vyviera vo vyvierajúcich prameňoch (gejzíroch). Geotermálna energia sa efektívne využíva v týchto krajinách: Maďarsko, Island, Taliansko, Mexiko, Nový Zéland, Rusko, Salvádor, USA, Filipíny, Japonsko. Geotermálne zdroje sú klasifikované ako emitujúce

• suchá horúca para
• mokrá horúca para
• horúca voda.

Podľa odborníkov sa od roku 1993 do roku 2000 výroba elektriny pomocou geotermálnej energie vo svete viac ako zdvojnásobila. V západnej časti Spojených štátov amerických je takmer 200 domov a fariem vykurovaných horúcou vodou z útrob Zeme. Na Islande je takmer 80 % bytového fondu vykurovaných vodou získanou z geotermálnych vrtov neďaleko mesta Reykjavík.

Výhody a nevýhody

Výhody

Hlavnou výhodou geotermálnej energie je jej praktická nevyčerpateľnosť a úplná nezávislosť od podmienok prostredia, dennej a ročnej doby. Faktor využitia inštalovaného výkonu GeoTPP môže dosiahnuť 80%, čo je pre inú alternatívnu energiu nedosiahnuteľné.

Ekonomická realizovateľnosť studní

Na premenu tepelnej energie na elektrickú energiu pomocou nejakého tepelného motora (napríklad parnej turbíny) je potrebné, aby teplota geotermálnych vôd bola dostatočne vysoká, inak bude účinnosť tepelného motora príliš nízka ( napríklad pri teplote vody 40 °C a teplote okolia 20 °C bude účinnosť ideálneho tepelného motora len 6 % a účinnosť skutočných strojov je ešte nižšia, navyše časť energie bude vynaložené na vlastné potreby závodu, napríklad na prevádzku čerpadiel, ktoré čerpajú chladivo zo studne a čerpajú vyčerpané chladivo späť). Na výrobu elektriny je vhodné využívať geotermálnu vodu s teplotou 150°C a viac. Aj na vykurovanie a ohrev vody je potrebná teplota aspoň 50°C. Teplota Zeme sa však s hĺbkou zvyšuje pomerne pomaly, zvyčajne je geotermálny gradient len ​​30°C na 1 km, t.j. aj na zásobovanie teplou vodou by bola potrebná studňa hlboká viac ako kilometer a na výrobu elektriny niekoľko kilometrov. Vŕtanie takýchto hlbokých vrtov je drahé, navyše čerpanie chladiva cez ne vyžaduje aj energiu, takže využitie geotermálnej energie nie je zďaleka všade vhodné. Takmer všetky veľké GeoPP sa nachádzajú v miestach zvýšeného vulkanizmu – Kamčatka, Island, Filipíny, Keňa, Kalifornia atď., kde je geotermálny gradient oveľa vyšší a geotermálne vody sú blízko povrchu.

Ekológia nosičov tepla

Jedným z problémov, ktoré vznikajú pri využívaní podzemných termálnych vôd, je potreba obnoviteľného cyklu dodávky (vtláčania) vody (zvyčajne vyčerpanej) do podzemnej zvodnenej vrstvy, čo si vyžaduje spotrebu energie. Termálne vody obsahujú veľké množstvo solí rôznych toxických kovov (napríklad olovo, zinok, kadmium), nekovov (napríklad bór, arzén) a chemických zlúčenín (amoniak, fenoly), čo vylučuje vypúšťanie týchto vôd. do prírodných vodných systémov umiestnených na povrchu . Injektáž odpadovej vody je potrebná aj preto, aby neklesol tlak vo vodonosnej vrstve, čo povedie k zníženiu produkcie geotermálnej stanice alebo jej úplnej nefunkčnosti.

Najväčší záujem sú o vysokoteplotné termálne vody alebo výstupy pary, ktoré je možné využiť na výrobu elektriny a zásobovanie teplom.

Vyvolávanie zemetrasení

Zemetrasenie v Pohangu v roku 2017

Ekonomická realizovateľnosť vrtov a infraštruktúry vrtov si vyžaduje výber lokalít s veľkým geotermálnym sklonom. Takéto miesta sa zvyčajne nachádzajú v seizmicky aktívnych zónach. Okrem toho sa počas výstavby stanice GCC vykonáva hydraulická stimulácia hornín, čo umožňuje zvýšiť prenos tepla chladiacej kvapaliny s horninami v dôsledku dodatočných trhlín. Podľa výsledkov štúdie zemetrasenia Pohang z roku 2017 (kórejčina, angličtina) sa však ukázalo, že ani regulácia pomocou meraní z dodatočných seizmografických staníc na vylúčenie indukovaných zemetrasení nestačí. Zemetrasenie na Pohangu, vyvolané prevádzkou geotermálnej stanice, nastalo 15. novembra 2017 s magnitúdou 5,4 jednotky, 135 ľudí bolo zranených a 1 700 zostalo bez strechy nad hlavou.

Ako bola postavená Mutnovskaya GeoPP

A ako sa využívajú možnosti geotermálnej energie v Rusku? V šesťdesiatych rokoch minulého storočia nebol hlavným problémom ZSSR nedostatok zdrojov, ale ťažkosti s dodávkou energie na obrovské územia. Sovietski vedci navrhli odvážne a neočakávané projekty: otočenie severných riek na juh, využitie energie morských prílivov a aktívnych sopiek.

Prvým úspešným riešením využitia alternatívnej energie bola výstavba geotermálnej stanice Pauzhetskaya na Kamčatke. Jeho kapacita bola dostatočná na to, aby obsluhovala blízke obce: Ozernovsky, Shumny, Pauzhetka a závody na konzervovanie rýb v okolí. Zdrojom energie boli sopky Kambalnyj a Košelev.

Ďalej viac. V roku 1987 bol vydaný výnos Ústredného výboru CPSU „O komplexnom rozvoji hospodárskeho regiónu Ďalekého východu“. Dokument vysvetľuje dôležitosť geotermálnych zdrojov Kamčatky. Je prijaté rozhodnutie vybudovať a uviesť do prevádzky do roku 1997 Mutnovskaya GeoTPP s kapacitou 50 000 kW. Do roku 1998 sa plánuje zvýšenie kapacity stanice na 200 000 kW.

Plány sa nenaplnili. Sovietsky zväz sa zrútil. Na realizáciu projektu výstavby geotermálnej stanice na Kamčatke v roku 1994 bola vytvorená JSC "Geoterm". Prvá fáza Mutnovskaya GeoPP bola uvedená do prevádzky až v roku 2001. Po spustení druhého bloku v roku 2002 dosiahla stanica prevádzkový výkon 50 MW. K dnešnému dňu boli uvedené do prevádzky tri stupne pohonných jednotiek, päť turbín, čo stanici umožňuje stabilnú prevádzku a výrobu lacnej elektriny.

Celkovo bolo na území MGES-1 vyvŕtaných asi 90 vrtov. Na udržanie kapacity v roku 2008 bol uvedený do prevádzky funkčný vrt Geo-1. Spolu s GTPP Verkhne-Mutnovskaya dodávajú stanice elektrinu viac ako tretine územia Kamčatky.

Nedostatky

• záplavy
  orná pôda

• budova
  vykonávané len tam, kde sú veľké
  zásoby vodnej energie

• na
  horské rieky sú nebezpečné kvôli vys
  seizmicita oblastí

• skrátené
  a neregulované uvoľňovanie vody z
  nádrží na 10-15 dní (do ich
  neprítomnosť), vedú k reštrukturalizácii
  jedinečné lužné ekosystémy
  v celom koryte v dôsledku toho znečistenie
  rieky, redukcia potravinových reťazcov,
  pokles počtu rýb, eliminácia
  bezstavovcové vodné živočíchy,
  zvýšenie agresivity komponentov
  pakomáry (midges) v dôsledku podvýživy na
  larválne štádiá, miznutie miest
  hniezdiská pre mnohé druhy sťahovavých
  vtákov, nedostatočné vlhčenie nivy
  pôdy, negatívne rastlinné sukcesie
  (vyčerpanie fytomasy), zníženie toku
  živín do oceánov.

Slnečno
elektráreň —
inžinierska budova slúžiaca
premenou slnečného žiarenia na
elektrická energia. Spôsoby
premena slnečného žiarenia
sú rôzne a závisia od dizajnu
elektrárne

Kde je geotermálna stanica Mutnovskaya

Mutnovskaya Sopka je komplexný sopečný masív. Jeho výška je 2323 m nad morom. Na svahoch sú rôzne formy modernej plyno-hydrotermálnej činnosti. Tu, na úpätí sopky, 116 km od mesta Petropavlovsk-Kamčatskij, sa nachádza Mutnovskaya GeoPP. Podľa geologického prieskumu sa tu nachádza bohaté geotermálne ložisko, jeho zásoby sa odhadujú na cca 300 MW.

V akom režime to funguje?

Vysoká úroveň automatizácie umožňuje obsluhu zariadenia minimálnym počtom personálu. Riadiace centrum zabezpečuje 24-hodinový monitoring prístrojov, ktoré presne indikujú množstvo a kvalitu vody, pary a výdaja energie.

Zamestnanci pracujú na princípe rotácie. Zmena trvá 15 dní. Cesta na stanicu vedie cez Mutnovsky priesmyk, miestami zasnezeny aj v juli, takze na ceste par dni meska personal.

Pre robotníkov bola vybudovaná pohodlná ubytovňa do dvadsať minút chôdze. K dispozícii je relaxačná miestnosť, telocvičňa, knižnica, sauna, bazén. Zaujímavé fakty o Mutnovskaya GeoPP

Prečo je okolie Mutnovskej Sopky atraktívne?

Kamčatka je turistický raj, miesta sú málo precestované a šialene krásne. Okolie Mutnovského vulkánu je obľúbené najmä medzi turistami. Cestovateľov sem láka výhodná poloha 120 km od Petropavlovska-Kamčatského a cesty, obklopená malebnými kopcami a sopkami, hustými lesmi a rýchlymi riekami. Niekoľko vyhliadkových plošín ponúka vynikajúci výhľad na Vilyuchinskaya Sopka, ktorej výška je 2175 metrov.

Potulujú sa tu miestne sysle, torbagany, líšky a na svahoch kopcov sú často viditeľné obrysy medveďa hnedého. Sú tam medvede a na brehoch riek hodujú na rybách!

Príbeh

V roku 1817 vyvinul gróf François de Larderel technológiu na zber pary z prírodných geotermálnych zdrojov.
V 20. storočí dopyt po elektrine viedol k vzniku projektov na vytvorenie elektrární, ktoré využívajú vnútorné teplo Zeme.
Osoba, ktorá testovala prvý geotermálny generátor, bol Piero Ginori Conti. Stalo sa tak 4. júla 1904 v talianskom meste Larderello. Generátor dokázal úspešne rozsvietiť štyri elektrické žiarovky. Neskôr, v roku 1911, bola v tej istej obci postavená prvá geotermálna elektráreň na svete, ktorá je stále v prevádzke. V 20. rokoch 20. storočia boli v Beppu (Japonsko) a v kalifornských gejzíroch postavené experimentálne generátory, no Taliansko bolo až do roku 1958 jediným priemyselným výrobcom geotermálnej elektriny na svete.

Päť najlepších krajín vo výrobe geotermálnej energie, 1980 – 2012 (USA EIA)

Rast kapacity GeoPP po rokoch

V roku 1958, keď bola sprevádzkovaná elektráreň Wairakei, sa Nový Zéland stal druhým hlavným priemyselným výrobcom geotermálnej elektriny. Wairakei bola prvou stanicou nepriameho typu. V roku 1960 začala spoločnosť Pacific Gas and Electric prevádzkovať prvú úspešnú geotermálnu elektráreň v USA na gejzíroch v Kalifornii.
Prvá binárna geotermálna elektráreň bola prvýkrát predstavená v roku 1967 v Sovietskom zväze a potom predstavená v USA v roku 1981 po energetickej kríze v 70. rokoch a veľkých zmenách v regulačnej politike. Táto technológia umožňuje použiť na výrobu energie oveľa nižšiu teplotu ako predtým. V roku 2006 spustili China Hot Springs na Aljaške elektráreň s binárnym cyklom, ktorá vyrába elektrinu pri rekordne nízkej teplote kvapaliny 57 °C.
Donedávna sa geotermálne elektrárne stavali výlučne tam, kde sa pri povrchu nachádzali vysokoteplotné geotermálne zdroje. Nástup elektrární s binárnym cyklom a vylepšenia technológie vŕtania a výroby by mohli viesť k vzniku geotermálnych elektrární v oveľa širšom geografickom rozsahu.Ukážkové elektrárne sa nachádzajú v nemeckom meste Landau in der Pfalz a vo francúzskom meste Soultz-sous-Foret, zatiaľ čo predchádzajúce práce vo švajčiarskom Bazileji boli zatvorené po tom, čo spôsobili zemetrasenia. Ďalšie demonštračné projekty sú vo vývoji v Austrálii, Spojenom kráľovstve a Spojených štátoch amerických.

Tepelná účinnosť geotermálnych elektrární je nízka - asi 7-10%, keďže geotermálne kvapaliny majú nižšiu teplotu ako para z kotlov. Podľa zákonov termodynamiky táto nízka teplota obmedzuje účinnosť tepelných motorov pri získavaní využiteľnej energie na výrobu elektriny. Odpadové teplo sa plytvá, pokiaľ sa nedá priamo využiť, napríklad v skleníkoch alebo diaľkovom vykurovaní. Účinnosť systému neovplyvňuje prevádzkové náklady, ako by to bolo v prípade elektrárne na uhlie alebo iné fosílne palivá, ale je faktorom životaschopnosti elektrárne. Na výrobu väčšieho množstva energie, ako čerpadlá spotrebujú, sú na výrobu elektriny potrebné vysokoteplotné geotermálne zdroje a špecializované tepelné cykly. Keďže geotermálna energia je v čase konštantná, na rozdiel napríklad od veternej alebo slnečnej energie, jej účinník môže byť dosť veľký – až 96 %.