Геотермальные электростанции

                Уфимский государственный авиационный  технический университет 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                      Реферат на тему

        “Геотермальные электростанции” 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                                                     Подготовил: Сагадеев И.С.

                                                     Группа  ЭСиС-120

                                                      Проверил: Федосов Е.М. 
 
 
 

                                                                    г.Уфа

Содержание 

• Введение           3
• История развития геотермальной энергетики в России   3
• Геотермальная энергия         4
• Источники геотермальной энергии      7
• Способы использования геотермальной энергии    7
• Преобразование геотермальной энергии в электрическую

и тепловую           8

• Виды ГеоЭС(по принципу работы)      9
• Примеры крупнейших ГеоЭС              12
• Положительные и отрицательные стороны ГеоЭС          13
• Развитие геотермальной энергетики в России           14
• Список литературы                15

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                     Введение 

       Геотерма́льная электроста́нция (ГеоТЭС) — вид электростанций, которые вырабатывают электрическую энергию из тепловой энергии подземных источников (например, гейзеров).

       Первая  в СССР геотермальная электростанция была построена в 1966 году на Камчатке, в долине реки Паужетка. Её мощность — 11 МВт. Геотермальная энергия – это энергия, получаемая из природного тепла Земли. Достичь этого тепла можно с помощью скважин. Геотермический градиент в скважине возрастает на 1°C каждые 36 метров. Это тепло доставляется на поверхность в виде пара или горячей воды. Такое тепло может использоваться как непосредственно как для обогрева домов и зданий, так и для производства электроэнергии. Термальные регионы имеются во многих частях мира.

       По  различным подсчетам, температура  в центре Земли составляет, минимум, 6 650°C. Скорость остывания Земля примерно равна 300-350 °C в миллиард лет. Земля содержит 42 х 10^12 Вт тепла, из которых 2% содержится в коре и 98% - в мантии и ядре. Современные технологии не позволяют достичь тепла, которое находится слишком глубоко, но и 840 000 000 000 Вт (2%) доступной геотермальной энергии могут обеспечить нужды человечества на долгое время. Области вокруг краев континентальных плит являются наилучшим местом для строительства геотермальных станций, потому что кора в таких зонах намного тоньше. 

    История развития  геотермальной энергетики  в России 

       Наряду  с огромными ресурсами органического  топлива Россия располагает значительными  запасами тепла земли, которые могут  быть преумножены за счет геотермальных  источников, находящихся на глубине от 300 до 2500м в основном в зонах разломов земной коры.

       Территория  России хорошо исследована, и сегодня  известны основные ресурсы тепла  земли, которые имеют значительный промышленный потенциал, в том числе  и энергетический. Более того, практически везде имеются запасы тепла с температурой от 30 до 200°С.

       Ещё в 1983г. Во ВСЕГИНГЕО был составлен атлас ресурсов термальных вод СССР. В нашей стране разведано 47 геотермальных месторождений с запасами термальных вод, которые позволяют получить более 240·10³м³/сут. Сегодня в России проблемами использования тепла земли занимаются специалисты почти 50 научных организаций. 

       Для использования геотермальных ресурсов пробурено более 3000 скважин. Стоимость  исследований геотермии и буровых работ, уже выполненных в этой области, в современных ценах составляет более 4млрд. долларов. Так на Камчатке на геотермальных полях уже пробурено 365 скважин глубиной от225до2266м и израсходовано (ещё в советское время) около 300млн. долларов (в современных ценах).

       Эксплуатация  первой геотермальной электростанции была начата в Италии в 1904г. Первая геотермальная  электростанция на Камчатке, да и первая в СССР Паужетская ГеоТЭС была введена  в работу в 1967г. И имела мощность 5мВт, увеличенную впоследствии до 11 мВт. Новый импульс развитию геотермальной энергетике на Камчатке был придан в 90-е годы с появлением организаций и фирм (АО «Геотерм», АО «Интергеотерм», АО «Наука»), которые в кооперации с промышлен-

ностью (прежде всего с Калужским турбинным  заводом) разработали новые прогрессивные схемы, технологии и виды оборудования по преобразованию геотермальной энергии в электрическую и добились кредитования от Европейского банка реконструкции и развития. В результате в 1999г на Камчатке была введена Мутновская ГеоТЭС (три модуля по 4мВт.). Вводится первый блок 25мВт. Первой очереди Мутновской ГеоТЭС суммарной мощностью 50мВт. 

Геотермальная энергия 

       Геотермальная энергия—это энергия внутренних областей Земли. Извержение вулканов наглядно свидетельствует об огромном жаре внутри планеты. Ученые оценивают температуру ядра Земли в тысячи градусов Цельсия. Эта температура постепенно снижается от горячего внутреннего ядра где как полагают металлы и породы могут существовать только в расплавленном состоянии до поверхности Земли

       Геотермальные ресурсы огромны. Истоки их освоения уходят еще в глубокую древность. Тепло Земли уже сейчас вносит вклад в современ-

ную энергетику, но он не соответствует ни экономической  и экологи-

ческой эффективности, ни ресурсам, пригодным для освоения имеющимися техническими средствами. Остается надеяться, что повсеместное введение новой интенсивной циркуляционной технологии  
 

для производства геотермальной энергии приведет к более широкому ее использованию.

       Геотермальная энергия может быть использована двумя основными способами —для выработки электроэнергии и для обогрева домов, учреждений и промышленных предприятий. Для какой из этих целей она будет использоваться зависит от формы в которой она поступает в наше распоряжение. Иногда вода вырывается из-под земли в виде чистого «сухого пара» т. е пара без примеси водяных капелек. Этот сухой пар может быть непосредственно использован для вращения турбины и выработки электроэнергии. Конденсационную воду можно возвращать в землю и при ее достаточно хорошем качестве—сбрасывать в ближний водоем.

       В других местах, где имеется смесь  воды с паром (влажный пар), этот пар  отделяют и затем используют для  вращения турбин; капли воды повредили  бы турбину. Наконец, в большинстве  месторождений есть только горячая вода, и энергию здесь можно вырабатывать, пользуясь этой водой для перевода изобутана в парообразное состояние, с тем чтобы этот изобутановый «пар» вращал турбины. Такой процесс называют системой с бинарным циклом. Горячей водой можно непосредственно обогревать жилища, общественные здания и предприятия (централизованное теплоснабжение).

       В районах, отличающихся газотермальной активностью для отопления используются парогеотермальные источники. Применение этого способа отопления лимитируется наличием в мире соответствующих районов. Тем не менее имеется потенциальная возможность его расширения путем прокачивания геотермальных вод через горячие подземные породы, где они находятся на умеренной глубине.

       Применение  геотермальных вод не может рассматриваться  как экологически чистое потому, что пар часто сопровождается газообразными выбросами, включая сероводород и радон- оба считаются опасными. На геотермальных станциях пар, вращающий турбину, должен быть конденсирован, что требует источника охлаждающей воды, точно так же как этого требуют электростанции на угле или ядерном топливе. В результате сброса как охлаждающей, так и конденсационной горячей воды возможно тепловое загрязнение среды. Кроме того, там, где смесь  
 
 

воды и пара извлекается из земли для электростанций, работающих на влажном паре, и там, где горячая вода извлекается для станций с бинарным циклом, воду необходимо удалять. Эта вода может быть необычно соленой (до 20% соли), и тогда потребуется перекачка ее в

океан или нагнетание в землю. Сброс такой воды в реки или озера мог бы уничтожить в них пресноводные формы жизни. В геотермальных водах нередко содержатся также значительные количества сероводорода—дурно пахнущего газа, опасного в больших концентрациях.

       Обоснование и строительство первых в нашей стране опытных ГЦС с гидроразрывом горячих пород также базируется на результатах зарубежных исследований. Вместе с тем у нас разрабатываются оригинальные технологические схемы. Ископаемое топливо исчерпаемо, и поэтому уже сейчас нужно не только задумываться о поиске альтернативных источников энергии, но и смело проводить технологические эксперименты по внедрению в нашу жизнь новых нетрадиционных источников, которые, вполне возможно, откроют серьезные перспективы для электроэнергетики будущего. И наряду со многими идеями нельзя отрицать важности использования геотермальной энергии – энергии нашей родной Земли.

       Геотермальные тепловые электростанции (ГеоТЭС) используют в качестве источника энергии  естественные парогидротермы, залегающие на глубине до 5 км. Геотермальная энергетика развивается достаточно интенсивно в США, на Филиппинах, в Мексике, Италии, Японии, России. Самая мощная ГеоТЭС (50 МВт) построена в США — ГеоТЭС Хебер.

Запасы геотермальной  энергии составляют 200 ГВт. Геотермальные  ресурсы распределены неравномерно, и основная их часть сосредоточена в районе Тихого океана.

       В России геотермальные источники  экономически расположены невыгодно. Камчатка, Сахалин и Курильские острова  отличаются слабой инфраструктурой, высокой  сейсмичностью, малонаселенностью, сложным рельефом местности. Общие запасы этого вида энергии в России оцениваются в 2000 МВт. В настоящее время в России действует Паужетская ГеоТЭС на Камчатке мощностью 11 МВт.

       Вода  и пар разделяются в циклонах. Вода, находящаяся под высоким  давлением, преобразуется в пар и также используется для генерации электричества. Давление пара значительно меньше по сравнению с современными тепловыми электростанциями, и это вынуждает применять крупные турбины с ограниченной генерирующей  

способностью. Впрочем, следует иметь в виду, что топливо в данном случае бесплатное и результирующая стоимость энергии поэтому низка. Сведений о продолжительности жизни геотермальных источников мало, и поэтому, хотя геотермальная энергия производится при малых затратах, проекты, рассчитанные на долгую перспективу, неизвестны. Этот способ может снабжать только небольшой долей требуемой энергии даже те страны, в которых доступны геотермальные воды, и тоже не свободен от проблемы загрязнения атмосферы.

       Основное  направление развития геотермальной энергетики — отбор теплоты не только термальных вод, но и водовмещающих горных пород путем закачки отработанной воды в пласты, преобразование глубинной теплоты в электрическую энергию. Такое использование глубинной теплоты обеспечит экологическую безопасность технологии ее использования. 

   Источники геотермальной  энергии 

       Сухая нагретая порода – Для того, чтобы  использовать энергию в геотермальных  электростанциях, содержащуюся в сухой  скальной породе, воду при высоком  давлении закачивают в породу. Таким образом, расширяются существующие в породе изломы, и создается подземный резервуар пара или горячей воды.

       Магма – расплавленная масса, образующаяся под корой Земли. Температура  магмы достигает 1 200 0С. Несмотря на то, что небольшие объемы магмы находятся на доступных глубинах, практические методы получения энергии из магмы находятся на стадии разработки.

       Горячие, находящиеся под давлением, подземные  воды, содержащие растворенный метан. В производстве электроэнергии используются и тепло, и газ. 

       Способы использования геотермальной  энергии 

       Существует  два основных способа использования  геотермальной энергии: прямое использование  тепла и производство электроэнергии. Прямое использование тепла является наиболее простым и поэтому наиболее распространенным способом. Практика прямого использования тепла широко распространенна в высоких широтах на границах тектонических плит, например в Исландии и Японии. Водопровод в таких