2020-06-10
57
Геотермальная энергия и методы ее преобразования
Классификация и направления использования геотермальных ресурсов [1, С. 95–96], [2, С. 504]
По характеру скопления термальные воды делят на трещинно-жильные и пластовые.
Трещинно-жильные термальные воды встречаются в горно-складчатых областях и характеризуются локальными выходами термальных источников и парогидротерм (пароводяной смеси) с температурой до 370 К и выше.
Пластовые термальные воды залегают в пределах континентальных платформ, краевых прогибов и межгорных впадин. Такие бассейны могут занимать площади в сотни тысяч и миллионы квадратных километров.
По степени минерализации различают термальные воды:
– с низкой минерализацией (до 10 г/л), которые могут использоваться без предварительной подготовки;
– со средней минерализацией (10…35 г/л), требующие очистки;
– с высокой минерализацией (35…200 г/л), которые могут использоваться только в двухконтурных схемах.
По тепловому потенциалу различают:
– низкопотенциальные термальные воды с температурой до 100 °С;
– термальные воды и парогидротермы с температурой 100…150 °С;
– парогидротермы с температурой 150…200 °С.
Низкопотенциальные геотермальные ресурсы могут использоваться по следующим направлениям:
– коммунальное хозяйство (нужды отопления и горячего водоснабжения зданий различного назначения, бани, плавательные бассейны, хладоснабжение);
– сельское хозяйство (снабжение водой животноводческих комплексов, тепловое орошение, отопление теплично-парниковых комбинатов);
– технологические нужды (сушка фруктов, чайного листа и т.д.);
– теплоснабжение промышленных предприятий;
– извлечение ценных химических элементов и соединений (йод, бром, стронций, рубидий, цезий, литий и др.).
Тепло геотермальных ресурсов с температурой 100…150 °С может применяться как в промышленности, так и для генерации электроэнергии в установках, работающих на низкокипящих рабочих жидкостях (изобутане, фреоне и т.д.). После выполнения работы, затрачиваемой на производство электрической энергии, указанные ресурсы могут быть использованы как термальные воды низкопотенциального типа в технологических или теплофикационных целях.
Парогидротермы с температурой 150…200 °С могут использоваться для выработки электроэнергии.
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).
Энергия океана и методы ее преобразования
Океан как источник энергии [1, С. 124–130], [2, С. 125, 132–135, 146–147, 151–153]
Приливы – периодические колебания уровня океана – вызываются притяжением Луны и Солнца, а также центробежными силами, возникающими при вращении Земли. Так как Луна находится к Земле в 400 раз ближе, чем Солнце, то решающую роль играет прилив, вызываемый Луной. Так как взаимное положение Луны, Земли и Солнца постоянно меняется, то непостоянны и приливы. В связи с этим приливы подразделяются на сизигийные и квадратурные. Сизигийные приливы возникают в том случае, когда Солнце, Луна и Земля находятся на одной прямой. Так как при этом гравитационное притяжение небесных тел суммируется, такие приливы выше. Когда небесные тела находятся под углом друг к другу, наступают квадратурные приливы.
На границе раздела океан – суша высота приливной волны может достигать 15…20 м. Самые высокие и сильные приливы возникают в мелких и узких заливах или устьях рек, впадающих в моря и океаны.
Энергия приливов образуется от кинетической энергии воды, движущейся от верхнего уровня к нижнему. Количество энергии, заключенной в приливе, приблизительно пропорционально квадрату высоты прилива.
Максимально возможная мощность в одном цикле прилив-отлив, т.е. от одного прилива до другого, выражается уравнением
 ,
| (7.2) |
где g = 9,81 м/с2 – ускорение свободного падения; S – площадь приливного бассейна; R – разность уровней при приливе.
Общая мощность приливов на земном шаре оценена примерно в 3 млрд. кВт (что составляет около 1/3 всей мощности, используемой в настоящее время людьми). Однако только около 2 % этой энергии считается потенциально доступными для использования в тех местах, где высота приливов составляет 5 м и более (при КПД 8…25 %).
В настоящее время в мире насчитывается 25 районов, где по географическим условиям возможно извлечение приливной мощности (в Российской Федерации таких районов четыре). Эта мощность оценивается в 60…100 млн. кВт.
В отличие от солнечной и ветровой энергии приливная энергия характеризуется неизменностью ее среднемесячного потенциала в сезонном и многолетних циклах.
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. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии: учебное пособие / под ред. В.В. Денисова. – Ростов н/Д.: Феникс, 2015. – 382 с. + CD. – (Высшее образование). – Электронное приложение.
