Vilka är miljöfördelarna med ett geotermiskt kraftverk framför ett koleldat kraftverk Ange två fördelar

Vilka är designegenskaperna hos Mutnovskaya GeoPP

De ovan beskrivna nackdelarna saknar en binär cykel. I detta fall värms det geotermiska vattnet i värmeväxlarna upp av en relativt lågkokande kylvätska. Turbinen snurrar upp i en sluten cykel. Resultat:

• utsläpp av skadliga ämnen till atmosfären minimeras;
• högre anläggningseffektivitet;
• förmågan att använda vattentemperaturer under 100 ° C.

Funktionsprincipen relaterad till det binära blocket föreslogs av konstruktörerna av Mutnovskaya GeoPP (JSC Geoterm). Behovet av en sådan teknisk lösning dikterades av analysen av driften av Verkhne-Mutnovskaya GTPP. På stationen användes inte en stor mängd separat med en temperatur på 150°C (cirka 1000 ton per timme) utan pumpades tillbaka in i reservoaren.

Rationell användning av överskottsvärme kommer att göra det möjligt att få ut mer än 13 MW el utan att dra till sig ytterligare resurser för att borra geotermiska brunnar och utvinna värmebärare.

För närvarande består kraftverket i MGES av två kretsar. I den första arbetsvätskan finns ett geotermiskt kylmedel. Från den kommer ånga och en separator in i expandern. I den andra kretsen används en organisk arbetsvätska.

Vilka är driftsprinciperna för en hydrotermisk station

Hur kan värme inuti jordskorpan omvandlas till elektrisk energi? Processen bygger på ganska enkla steg. Vatten pumpas under jorden genom en speciell injektionsbrunn. En sorts underjordisk pool bildas, som fungerar som en värmeväxlare. Vattnet i den värms upp och omvandlas till ånga, som matas genom en produktionsbrunn till turbinbladen som är anslutna till generatoraxeln. Med den externa enkelheten i processen uppstår i praktiken operativa problem:

• geotermiskt vatten måste renas från lösta gaser som förstör rör och negativt påverkar miljön;
• vattens höga kokpunkt leder till förlust av en del av energin med kondensat.

Därför utvecklar ingenjörer nya system, varje station har sina egna designfunktioner.

Anteckningar

1. ↑ Kirill Degtyarev. (inte tillgänglig länk). Russian Geographical Society (24 oktober 2011). Hämtad 1 november 2012.
2. , Med. 18, 98.
3. , Med. 16-17.
4. ↑
5. ↑
6. . Habrahabr (30.04.2018). Hämtad 3 september 2019.
7. L. A. Ogurechnikov. . №11 (31). Alternativ energi och ekologi (2005). Hämtad 1 november 2012.
8. . Energosvet tidning. Hämtad 1 november 2012.
9. V. A. Butuzov, G. V. Tomarov, V. Kh. Shetov. . tidningen "Energibesparing" (nr 3 2008). Hämtad 1 november 2012.
10. VSN 56-87 "Geotermisk värme och kyla försörjning av bostäder och offentliga byggnader och strukturer"

Geotermiska stationer i Ryssland

Geotermisk energi, tillsammans med andra typer av "grön" energi, utvecklas stadigt på vår stats territorium. Enligt forskare är planetens inre energi tusentals gånger större än mängden energi som finns i naturliga reserver av traditionella bränslen (olja, gas).

I Ryssland fungerar geotermiska stationer framgångsrikt, dessa är:

Pauzhetskaya GeoPP

Beläget nära byn Pauzhetka på Kamchatka-halvön. Togs i drift 1966.
Specifikationer:

1. Elektrisk effekt - 12,0 MW;
2. Den årliga volymen genererad elektrisk energi är 124,0 miljoner kWh;
3. Antal kraftenheter - 2.

Ombyggnadsarbeten pågår, vilket gör att eleffekten kommer att öka till 17,0 MW.

Verkhne-Mutnovskaya Pilot GeoPP

Beläget i Kamchatka-territoriet. Den togs i drift 1999.
Specifikationer:

1. Elektrisk effekt - 12,0 MW;
2. Den årliga volymen genererad elektrisk energi är 63,0 miljoner kWh;
3. Antal kraftenheter - 3.

Mutnovskaya GeoPP

Det största kraftverket i sitt slag. Beläget i Kamchatka-territoriet. Den togs i drift 2003.
Specifikationer:

1. Elektrisk effekt - 50,0 MW;
2. Den årliga volymen genererad elektrisk energi är 350,0 miljoner kWh;
3. Antal kraftenheter - 2.

Ocean GeoPP

Beläget i Sakhalin-regionen. Togs i drift 2007.
Specifikationer:

1. Elektrisk effekt - 2,5 MW;
2. Antal kraftmoduler - 2.

Mendeleevskaya GeoTPP

Beläget på ön Kunashir. Togs i drift år 2000.

Specifikationer:

1. Elektrisk effekt - 3,6 MW;
2. Termisk effekt - 17 Gcal / timme;
3. Antal kraftmoduler - 2.

Stationen håller just nu på att uppgraderas, varefter kapaciteten blir 7,4 MW.

Vilka är de främsta fördelarna och nackdelarna med geotermisk energi

Denna metod för att få energi har ett antal uppenbara fördelar.

1. GeoPPs behöver inte bränsle, vars reserver är begränsade.
2. Alla driftskostnader reduceras till kostnaderna för reglerat arbete med planerat utbyte av komponenter.
3. Behöver inte ytterligare energi för tekniska behov. Ytterligare utrustning matas från de utvunna resurserna.
4. Det är möjligt att avsalta havsvatten längs vägen (om stationen ligger vid havets kust)
5. Villkorligt betraktad som miljövänlig. Eftersom huvuddelen av bristerna är knuten till objektens miljövänlighet.

Om du noggrant tittar på bilderna av Mutnovskaya hydrotermiska station kommer du att bli förvånad. Ingen smuts och sot, snyggt rena skrov med puffar av vit ånga. Men allt är inte så underbart. Geotermiska kraftverk har sina nackdelar.

1. När de är belägna i närheten av bosättningar är invånarna oroliga för bullret från företaget.
2. Att bygga själva stationen är dyrt. Och detta påverkar kostnaden för slutprodukten.
3. Det är svårt att i förväg förutse vad som kommer ut ur brunnen i de djupa lagren: mineralvatten (inte nödvändigtvis läkande), olja eller giftig gas. Och det här är frågor om allmän säkerhet. Det är förstås bra om geologer snubblar över ett minerallager när de borrar. Men denna upptäckt kan helt förändra befolkningens livsstil. Därför är lokala myndigheter ovilliga att ge tillstånd även för undersökningsarbete.
4. Det finns svårigheter med att välja en plats för framtida GeoPP. När allt kommer omkring, om värmekällan förlorar sin energipotential över tid, kommer pengarna att gå till spillo. Dessutom är jordfel möjliga i området kring stationen.

I Ryssland

Mutnovskaya GeoPP

I Sovjetunionen byggdes det första geotermiska kraftverket 1966 i Kamchatka, i Pauzhetka-flodens dal. Dess effekt är 12 MW.

Den 29 december 1999 togs Verkhne-Mutnovskaya GeoPP i drift vid Mutnovskys termiska vattenfyndighet med en installerad kapacitet på 12 MW (för 2004).

Den 10 april 2003 togs den första etappen av Mutnovskaya GeoPP i drift, den installerade kapaciteten för 2007 är 50 MW, den planerade kapaciteten för stationen är 80 MW och produktionen 2007 är 360,687 miljoner kWh. Stationen är helautomatiserad.

2002 - det första uppstartskomplexet Mendeleevskaya GeoTPP med en kapacitet på 3,6 MW togs i drift som en del av Tuman-2A kraftmodul och stationsinfrastruktur.

2007 - driftsättning av Ocean GeoTPP, belägen vid foten av vulkanen Baransky på Iturup Island i Sakhalin-regionen, med en kapacitet på 2,5 MW. Namnet på detta kraftverk är förknippat med närheten till Stilla havet. 2013 inträffade en olycka på stationen, 2015 stängdes stationen slutligen.

GeoPP namn	Installerad effekt i slutet av 2010, MW	Produktion 2010, miljoner kWh	År för inmatning av det första blocket	År för införandet av det sista blocket	Ägare	Plats
Mutnovskaya	50,0	360,7 (2007)	2003	2003	OJSC "Geoterm"	Kamchatka Krai
Pauzhetskaya	12,0	42,544	1966	2006	OJSC "Geoterm"	Kamchatka Krai
Verkhne-Mutnovskaya	12,0	63,01 (2006)	1999	2000	OJSC "Geoterm"	Kamchatka Krai
Mendeleevskaya	3,6	?	2002	2007	CJSC Energia Yuzhno-Kurilskaya	O. Kunashir
Belopp	77,6	>466,3

Vad är geotermisk energi

Enligt geofysiker är temperaturen på jordens kärna mellan 3 000 och 6 000°C. Man tror att på botten av jordskorpan på ett djup av 10-15 km sjunker temperaturen till 600-800°C, i haven endast 150-200°C. Men dessa temperaturer räcker för att göra jobbet. De viktigaste källorna till uppvärmning av undergrunden är uran, torium och radioaktivt kalium. Jordbävningar, utbrott av hundratals vulkaner, gejsrar vittnar om kraften i intern energi.

Geotermisk hänvisar till den värmeenergi som frigörs från jordens inre till ytan. Den kan användas i områden med seismisk och vulkanisk aktivitet. Där jordens värme stiger i form av hett vatten och ånga, som bryter ut i forsande källor (gejsrar). Geotermisk energi används effektivt i sådana länder: Ungern, Island, Italien, Mexiko, Nya Zeeland, Ryssland, El Salvador, USA, Filippinerna, Japan. Geotermiska källor klassificeras som emitterande

• torr het ånga
• våt het ånga
• varmt vatten.

Enligt experter har produktionen av el med geotermisk energi från 1993 till 2000 mer än fördubblats i världen. I den västra delen av USA värms nästan 200 hus och gårdar upp av varmt vatten från jordens tarmar. På Island värms nästan 80 % av bostadsbeståndet upp av vatten som utvinns från geotermiska brunnar nära staden Reykjavik.

Fördelar och nackdelar

Fördelar

Den största fördelen med geotermisk energi är dess praktiska outtömlighet och fullständiga oberoende av miljöförhållanden, tid på dygnet och året. Utnyttjandefaktorn för installerad kapacitet för GeoTPP kan nå 80 %, vilket är ouppnåeligt för någon annan alternativ energi.

Ekonomisk genomförbarhet av brunnar

För att omvandla termisk energi till elektrisk energi med hjälp av någon form av värmemotor (till exempel en ångturbin) är det nödvändigt att temperaturen i de geotermiska vattnen är tillräckligt hög, annars blir värmemotorns verkningsgrad för låg ( till exempel, vid en vattentemperatur på 40 ° C och en omgivningstemperatur på 20 ° C, kommer effektiviteten för en idealisk värmemotor att vara endast 6 %, och verkningsgraden för riktiga maskiner är ännu lägre, dessutom kommer en del av energin spenderas på anläggningens egna behov, till exempel på driften av pumpar som pumpar ut kylvätska ur brunnen och pumpar tillbaka den förbrukade kylvätskan ). För att generera elektricitet är det lämpligt att använda geotermiskt vatten med en temperatur på 150 ° C och över. Även för värme och varmvatten krävs en temperatur på minst 50°C. Jordens temperatur ökar dock ganska långsamt med djupet, vanligtvis är den geotermiska gradienten endast 30°C per 1 km, d.v.s. även för varmvattenförsörjning skulle det krävas en brunn på mer än en kilometer djup och för elproduktion flera kilometer. Att borra så djupa brunnar är dyrt, dessutom kräver det energi att pumpa kylvätskan genom dem, så användningen av geotermisk energi är långt ifrån att rekommendera överallt. Nästan alla stora GeoPPs är belägna på platser med ökad vulkanism - Kamchatka, Island, Filippinerna, Kenya, Kalifornien, etc., där den geotermiska gradienten är mycket högre och det geotermiska vattnet är nära ytan.

Värmebärarekologi

Ett av problemen som uppstår när man använder underjordiska termiska vatten är behovet av en förnybar cykel av tillförsel (injektion) av vatten (vanligtvis uttömt) till den underjordiska akvifären, vilket kräver energiförbrukning. Termiska vatten innehåller en stor mängd salter av olika giftiga metaller (till exempel bly, zink, kadmium), icke-metaller (till exempel bor, arsenik) och kemiska föreningar (ammoniak, fenoler), vilket utesluter utsläpp av dessa vatten i naturliga vattensystem som ligger på ytan. Insprutningen av avloppsvatten är också nödvändig så att trycket i akvifären inte sjunker, vilket kommer att leda till en minskning av produktionen av en geotermisk station eller dess fullständiga inoperabilitet.

Av störst intresse är termalvatten med hög temperatur eller ångutlopp som kan användas för elproduktion och värmeförsörjning.

Provocerande jordbävningar

Jordbävningen i Pohang 2017

Den ekonomiska genomförbarheten av borrnings- och brunnsinfrastruktur gör det nödvändigt att välja platser med stor geotermisk gradient. Sådana platser är vanligtvis belägna i seismiskt aktiva zoner. Dessutom, under konstruktionen av GCC-stationen, utförs hydraulisk stimulering av stenarna, vilket gör det möjligt att öka värmeöverföringen av kylvätskan med stenarna på grund av ytterligare sprickor. Men enligt resultaten av studien av jordbävningen i Pohang 2017 (koreanska, engelska) visade det sig att ens reglering med mätningar från ytterligare seismografiska stationer inte räcker för att utesluta inducerade jordbävningar. Provocerad av driften av en geotermisk station inträffade jordbävningen i Pohang den 15 november 2017, med en magnitud på 5,4 enheter, 135 personer skadades och 1 700 lämnades hemlösa.

Hur Mutnovskaya GeoPP byggdes

Och hur används geotermisk energis möjligheter i Ryssland? Tillbaka på sextiotalet av förra seklet var Sovjetunionens huvudproblem inte bristen på resurser, utan svårigheten att leverera energi över stora territorier. Sovjetiska forskare föreslog djärva och oväntade projekt: att vända de norra floderna söderut med hjälp av energin från havsvatten och aktiva vulkaner.

Den första framgångsrika lösningen för användning av alternativ energi var byggandet av Pauzhetskaya geotermiska station i Kamchatka. Dess kapacitet var tillräcklig för att betjäna de närliggande byarna: Ozernovsky, Shumny, Pauzhetka och fiskkonservfabriker i området. Energikällorna var vulkanerna Kambalny och Koshelev.

Vidare. 1987 utfärdades dekretet från SUKP:s centralkommitté "Om den övergripande utvecklingen av den ekonomiska regionen i Fjärran Östern". Dokumentet förklarar vikten av Kamchatkas geotermiska resurser. Ett beslut fattas att bygga och ta i drift senast 1997 Mutnovskaya GeoTPP med en kapacitet på 50 000 kW. Man planerar att öka stationens kapacitet till 1998 till 200 000 kW.

Planerna blev inte verklighet. Sovjetunionen kollapsade. För att genomföra projektet för byggandet av en geotermisk station i Kamchatka 1994 skapades JSC "Geoterm". Den första fasen av Mutnovskaya GeoPP togs i drift först 2001. Efter lanseringen av den andra enheten 2002 nådde stationen sin driftskapacitet på 50 MW. Hittills har tre etapper av kraftenheter, fem turbiner tagits i drift, vilket gör att anläggningen kan fungera stabilt och generera billig el.

Totalt har cirka 90 brunnar borrats på MGES-1:s territorium. För att bibehålla kapaciteten under 2008 togs en fungerande brunn Geo-1 i drift. Tillsammans med Verkhne-Mutnovskaya GTPP levererar stationerna el till mer än en tredjedel av Kamchatka-territoriet.

Brister

• översvämning
  åkermark

• byggnad
  genomförs endast där det finns stora
  vattenenergireserver

• på
  bergsfloder är farliga på grund av de höga
  områdens seismicitet

• förkortad
  och oreglerade utsläpp av vatten från
  reservoarer i 10-15 dagar (upp till deras
  frånvaro), leda till omstruktureringen
  unika översvämningsekosystem
  i hela flodbädden, som ett resultat, föroreningar
  floder, minskning av näringskedjor,
  nedgång i fiskantal, eliminering
  ryggradslösa vattenlevande djur,
  öka komponenternas aggressivitet
  myggor (myggor) på grund av undernäring på
  larvstadier, försvinnande av platser
  häckningsplatser för många arter av flyttande
  fåglar, otillräcklig fuktning av översvämningsslätten
  jordar, negativa växtföljder
  (fytomassautarmning), flödesreduktion
  näringsämnen i haven.

Solig
kraftverk —
ingenjörsbyggnad betjänar
omvandla solstrålning till
elektrisk energi. Sätt
omvandling av solstrålning
är olika och beror på designen
kraftverk

Var ligger Mutnovskaya geotermiska station

Mutnovskaya Sopka är ett komplext vulkanmassiv. Dess höjd är 2323 m över havet. På sluttningarna finns olika former av modern gas-hydrotermisk aktivitet. Här, vid foten av vulkanen, 116 km från staden Petropavlovsk-Kamchatsky, ligger Mutnovskaya GeoPP. Enligt geologisk utforskning finns här en rik geotermisk fyndighet, dess reserver uppskattas till cirka 300 MW.

Vilket läge fungerar det i?

En hög nivå av automatisering gör att utrustningen kan användas av ett minimum av personal. Kontrollcentret upprätthåller 24-timmarsövervakning av instrument som exakt indikerar kvantiteten och kvaliteten på vatten, ånga och energi.

Anställda arbetar på rotationsbasis. Förändringen varar i 15 dagar. Vägen till stationen går genom Mutnovsky-passet, ibland täckt av snö även i juli, så det finns personalförseningar i ett par dagar på vägen.

Ett bekvämt vandrarhem har byggts för arbetare inom tjugo minuters promenad. Här finns relaxrum, gym, bibliotek, bastu, pool. Intressanta fakta om Mutnovskaya GeoPP

Varför är Mutnovskaya Sopkas omgivningar attraktiva?

Kamchatka är ett turistparadis, platserna är lite beresta och vansinnigt vackra. Omgivningarna kring vulkanen Mutnovsky är särskilt populära bland turister. Resenärer lockas hit av ett bekvämt läge 120 km från Petropavlovsk-Kamchatsky och vägen, omgiven av pittoreska kullar och vulkaner, täta skogar och snabba floder. Flera utsiktsplattformar erbjuder utmärkt utsikt över Vilyuchinskaya Sopka, vars höjd är 2175 meter.

Lokala markekorrar, torbaganer, rävar springer runt här och på kullarnas sluttningar syns ofta konturerna av brunbjörnar. Det finns björnar och längs flodernas strand frossar de i fisk!

Berättelse

År 1817 utvecklade greve François de Larderel en teknik för att samla upp ånga från naturliga geotermiska källor.
På 1900-talet ledde efterfrågan på el till uppkomsten av kraftverksprojekt som använder jordens inre värme.
Den som testade den första geotermiska generatorn var Piero Ginori Conti. Det hände den 4 juli 1904 i den italienska staden Larderello. Generatorn kunde framgångsrikt tända fyra elektriska glödlampor. Senare, 1911, byggdes världens första geotermiska kraftverk i samma by, och det är fortfarande i drift. På 1920-talet byggdes experimentella generatorer i Beppu (Japan) och Kaliforniens gejsrar, men Italien var fram till 1958 världens enda industriella producent av geotermisk elektricitet.

Topp fem länder inom geotermisk energiproduktion, 1980–2012 (US EIA)

GeoPP-kapacitetsökning med år

1958, när kraftverket Wairakei togs i drift, blev Nya Zeeland den andra stora industriella producenten av geotermisk elektricitet. Wairakei var den första stationen av den indirekta typen. 1960 började Pacific Gas and Electric driva det första framgångsrika geotermiska kraftverket i USA på gejsrar i Kalifornien.
Det första binära geotermiska kraftverket demonstrerades först 1967 i Sovjetunionen och introducerades sedan till USA 1981, efter energikrisen på 1970-talet och stora förändringar i regleringspolitiken. Denna teknik gör det möjligt att använda en mycket lägre temperatur för elproduktion än tidigare. 2006 lanserade China Hot Springs, Alaska, en binär kretsanläggning som producerar elektricitet vid en rekordlåg vätsketemperatur på 57°C.
Fram till nyligen byggdes geotermiska kraftverk uteslutande där det fanns geotermiska källor med hög temperatur nära ytan. Tillkomsten av kraftverk med binära kretslopp och förbättringar av borr- och produktionsteknik kan leda till uppkomsten av geotermiska kraftverk över ett mycket bredare geografiskt område.Demonstrationskraftverk finns i den tyska staden Landau in der Pfalz och den franska staden Soultz-sous-Foret, medan tidigare arbeten i Basel, Schweiz stängdes efter att det orsakade jordbävningar. Andra demonstrationsprojekt är under utveckling i Australien, Storbritannien och USA.

Den termiska verkningsgraden för geotermiska kraftverk är låg - cirka 7-10%, eftersom geotermiska vätskor har en lägre temperatur än ånga från pannor. Enligt termodynamikens lagar begränsar denna låga temperatur värmemotorernas effektivitet när det gäller att utvinna användbar energi för att generera elektricitet. Spillvärme går till spillo om den inte kan användas direkt, till exempel i växthus eller fjärrvärme. Systemeffektivitet påverkar inte driftskostnaderna som för en kol- eller andra fossila bränsleanläggningar, men det är en faktor för anläggningens livskraft. För att producera mer energi än vad pumparna förbrukar krävs geotermiska källor med hög temperatur och specialiserade termiska cykler för att generera elektricitet. Eftersom geotermisk energi är konstant över tid, till skillnad från till exempel vind- eller solenergi, kan dess effektfaktor vara ganska stor – upp till 96 %.