Геотермальные электростанции

Геотермальные электростанции можно разделить на три основных типа:

Станции, работающие на месторождениях сухого пара. Пар поступает непосредственно в турбину, которая питает генератор, производящий электроэнергию (рис.9.1). Это старейшие геотермальные электростанции.

Станции с испарителем, работающие на месторождениях горячей воды под давлением. Они используют горячую воду под давлением (выше 180°C), которая течет вверх через скважины, часто с помощью насосов (рис. 9.2.). Так как горячая вода поднимается, ее давление падает, и часть воды закипает (или «мгновенно исчезает») и превращается в пар.

Пар используется для приведения в действие турбины. Остатки воды и конденсированного пара обратно закачиваются в резервуар.

Рис.9.1. Схема работы геотермальной электростанции на сухом пару

Рис.9.2. Схема работы геотермальной электростанции с испарителем, работающей на месторождение горячей воды под давлением

Станции с бинарным циклом, в которых геотермальная теплота передается вторичной жидкости (рис.9.3).Эти станции используют более холодные геотермальные резервуары, чем электростанции, работающие на мгновенном и сухом пару. В качестве рабочей cреды выступает жидкость, которая приводит в действие турбины вместо геотермальной воды или пара. Эти электростанции используют тепло от горячей воды, чтобы довести эту жидкость до кипения (органические соединения с более низкой температурой кипения, чем у воды, такие как изобутан или фреон), выпаривая ее в теплообменнике и используя для работы турбины. Пар вторичной жидкостина выходе из турбины конденсируетсяи подается в теплообменник. Охлажденная вода закачивается обратно в землю для подогревания. Так как горячая вода (которая обычно содержит растворенные соли и минералы) никогда не попадает в атмосферу до закачивания обратно в резервуар, этот тип геотермальной электростанции имеет превосходные экологические характеристики по сравнению с другими.

Рис.9.3. Схема работы геотермальной электростанции с бинарным циклом

Электростанции двойного цикла были введены в середине 1980-х годов и, несмотря на их относительно низкую производительность (10 — 15%), являются наиболее быстро растущим видом геотермальных технологий с производством электроэнергии.

В последнее время появились геотермальные электростанции использующие тепло сухих горячих скальных пород (технология Hot-Dry-Rock)..

Суть этой технологии заключается в следующем. Залегающие на глубине 4,5 км гранитные породы разогреваются до 270°С, и поэтому если на такую глубину через скважину закачать под большим давлением воду, то она, повсеместно проникая в трещины горячего гранита, будет их расширять, одновременно нагреваясь, а затем по другой пробуренной скважине будет подниматься на поверхность (рис. 9.4).

Рис.9.4. Схема работы геотермальной электростанции использующей тепло сухих горячих скальных пород (технология Hot-Dry-Rock).

После этого нагретую воду можно будет без особого труда собирать в теплообменнике, а полученную от нее энергию использовать для испарения другой жидкости с более низкой температурой кипения, пар которой, в свою очередь, и приведет в действие паровые турбины. Вода, отдавшая геотермальное тепло, вновь будет направлена через скважину на глубину, и цикл таким образом повторится.

К началу 2005 г. геотермальные электростанции работают в 24 странах мира, а суммарная установленная мощность их достигла 8910,7 МВт. Лидерами по установленной электрической мощности геотермальных электростанции являются США – 2544 МВт,  Филиппины – 1931, Мексика – 953, Индонезия – 797, Италия – 790, Япония – 535, Новая Зеландия –435, Исландия – 202 МВт.

Россия располагает не только большими запасами органического топлива, но и также и геотермальными ресурсами, энергия которых на порядок превышает весь потенциал органического топлива. Использование тепла Земли в России может составить до 10 % в общем балансе теплоснабжения.

Наиболее перспективными для освоения геотермальной энергии являются Камчатско-Курильский, Западно-Сибирский и Северо-Кавказский регионы.

Вопросы для самопроверки:

1. Основные параметра эффективности ветроприемного устройства

2. Типы и эффективность различных ветроприемных устройств.

3. Основные технические характеристики ветроприемных устройств. Достоинства и недостатки ветроэнергетики.

4. Типы источников геотермальной энергии.

5. Станции, работающие на месторождениях сухого пара.

6. Станции с испарителем, работающие на месторождениях горячей воды под давлением.

7. Станции с бинарным циклом.

8. Станции,  использующие тепло сухих горячих скальных пород.