Геотермальная энергия и методы ее преобразования

Геотермальное теплоснабжение [1, С. 99–101], [3, С. 102]

 

Большая часть геотермальных источников имеет температуру термальных вод, не превышающую 80 °С, поэтому они предпочтительнее для целей теплоснабжения (отопление, горячее водоснабжение), а не выработки электроэнергии.

Термальные воды, имеющие слабую минерализацию, не требуют применения сложных и дорогостоящих схем. Система теплоснабжения, теплоносителем в которой является слабоминерализованная термальная вода, включает в свой состав скважину, дегазатор, распределительный бак и трубопроводы (см. рис. 3.4).

 

Рис.3.4. Простейшая схема геотермального горячего водоснабжения: 1 – скважина; 2 – трубопровод; 3 – дегазатор; 4 – распределительный бак

 

В такой системе вода, получаемая из скважины, направляется в дегазатор, где из нее удаляются содержащиеся в воде газы (например, сероводород), после чего поступает в распределительный бак. Из бака вода самотеком поступает потребителям.

Чаще всего термальные воды содержат большое количество минеральных солей. В таком случае в схеме теплоснабжения предусматривается теплообменник (например, змеевиковый), в котором горячая вода, получаемая из скважины, отдает тепло пресной воде, направляемой далее потребителю (см. рис. 3.5).

 

Рис.3.5. Схема геотермального горячего водоснабжения с промежуточным теплообменником: 1 – скважина; 2 – трубопровод; 3 – теплообменник; 4 – распределительный бак; 5 – к потребителям; 6 – от потребителей

 

Недостатком таких систем является интенсивное отложение солей жесткости на теплопередающих поверхностях теплообменника, что ухудшает процесс теплообмена, сокращает срок работы теплообменника между ремонтами и ресурс теплообменника.

В случаях, когда термальные воды не имеют достаточный потенциал для того, чтобы быть использованными в системе теплоснабжения непосредственно, становится необходимым применение в системе геотермального теплового насоса.

В системах, использующих низкопотенциальную энергию термальных вод с применением тепловых насосов, могут быть осуществлены два различных принципа сбора теплоты.

В первом случае замкнутая трубопроводная система опускается в скважину. В таком коллекторе циркулирует теплоноситель, который извлекает тепло из подземных вод и переносит его в испаритель теплового насоса. Охлажденный теплоноситель затем закачивается обратно через систему скважин.

В другом варианте термальная вода закачивается непосредственно в испаритель и после охлаждения сбрасывается в специальную скважину, достаточно отдаленную от места забора, чтобы исключить охлаждение источника подземной воды.

 

Вопросы для самопроверки

1. Опишите схему и принцип работы системы геотермального горячего водоснабжения, теплоносителем в которой является слабоминерализованная термальная вода.

2. Опишите схему и принцип работы системы геотермального горячего водоснабжения с промежуточным теплообменником.

3. Укажите основной недостаток системы геотермального горячего водоснабжения с промежуточным теплообменником.

4. В каких случаях становится актуальным применение в системе геотермального горячего водоснабжения теплового насоса?

5. Какие принципы сбора теплоты могут осуществляться в системах, использующих низкопотенциальную энергию термальных вод с применением тепловых насосов.

 

 

Литература

1. Баранов, Н.Н. Нетрадиционные источники и методы преобразования энергии: учебное пособие для вузов / Н.Н. Баранов. – М.: Издательский дом МЭИ, 2012. – 384 с.

2. Теоретические основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент: Справочник / Под общ. ред. чл.-корр. РАН А.В. Клименко и проф. В.М. Зорина. – 3-е изд., перераб и доп. – М.: Издательство МЭИ, 2001. – 564 с. – (Теплоэнергетика и теплотехника; Кн. 2).

3. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии: учебное пособие / под ред. В.В. Денисова. – Ростов н/Д.: Феникс, 2015. – 382 с. + CD. – (Высшее образование).