Геотермальной электростанции

Анализ работы геотермальных электростанций в Новой Зеландии и Италии показал, что со временем падают давление и температура в скважине и значительно оседает поверхность вокруг скважины на площади примерно в 6 км2, а производительность скважин убывает по экспоненциальному закону. На базе геотермальных источников в Новой Зеландии и Италии работают электростанции, вырабатывающие 40 и 6% электроэнергии соответственно.

В настоящее время геотермальные источники больше используются для теплоснабжения, чем для выработки электрической энергии. Это объясняется как техническими трудностями в работе геотермальных электростанций, так и высокой стоимостью их в расчете на единицу установленной мощности.

Анализ работы геотермальных электростанций в Новой Зеландии и Италии показал, что со временем падают давление и температура в скважине и значительно оседает поверхность земли вокруг скважины на площади примерно в 6 км2, а производительность скважин убывает со временем по экспоненциальному закону. На базе геотермических источников в Новой Зеландии и Италии работают электростанции, вырабатывающие 40 и 6% соответственно

Человек издавна использует теплоту Земли. Еще римляне наслаждались термальными ваннами. На первой экспериментальной геотермальной электростанции, введенной в действие в Дардере (Италия) в 1904 г., использовали естественный выход пара. В настоящее время в мире работает около 20 геотермальных электростанций

Оценить ресурсы геотермальной энергии — задача трудная; любая количественная оценка на сегодняшний день, вероятно, неточна, однако не настолько, чтобы серьезно изменить сделанные выводы. Использованный метод оценки состоял в обследовании всех известных в мире районов геотермальной активности и определении количества теплоты, содержащейся в этих районах на глубине до 19 км. При этом методе геотермальные ресурсы были оценены в 4-Ю22 Дж. (В США сосредоточено около 10 % суммарных мировых ресурсов геотермальной энергии, в основном в западных штатах). Допустим, что из этого количества энергии 1 % может быть преобразован в электроэнергию при КПД=25%. В этом случае общее производство электроэнергии составит 1020 Дж. Для выработки такого количества электроэнергии, скажем за 50 лет, понадобилось бы построить геотермальные электростанции общей установленной мощностью 60 ГВт. Это в 120 раз больше всей установленной мощности действующих геотермальных электростанций США. Однако эта мощность одного порядка с мощностью, которую можно получить при освоении всего потенциала прилив-' ной энергии.

На январь 1976 г. общая мощность геотермальных электростанций в мире составляла 1292 МВт, в том числе: в США — 510, Италии — 420, Новой Зеландии—170, Мексике—75, Японии— 70 МВт. Ожидается, что к 1980 г. установленная мощность геотермальных электростанций в мире достигнет 3800 МВт. В настоящее время участие ГеоТЭС в мировом производстве электроэнергии составляет около 0,1%. Технико-экономические показатели ГеоТЭС конкурентоспособны с тепловыми электростанциями. Стоимость электроэнергии и удельные капиталозатраты на установленный 1 кВт мощности ГеоТЭС во многих странах ниже, чем на других электростанциях.

В Италии геотермальная энергия используется в КРУПНЫХ масштабах фирмой «Умпреса», деятельность которой на 8U% контролируется государством. Эта фирма владеет несколькими геотермальными электростанциями общей установленной мощностью 390 МВт. В Новой Зеландии подобные электростанции расположены в вулканическом поясе о-ва Северный, их общая установленная мощность составляет 200 МВт. В США близ Сан-Франциско действует геотермальная электростанция мощностью 200 МВт, в Мексике — две электростанции мощностью 76 МВт, в Японии эксплуатируются две геотермальных электростанции и в Исландии — две. В 1975 г. в мире действовало более 30 геотермальных электростанций (ГТЭС) общей установленной мощностью 1000 МВт. К геотермальным источникам для использования их на ГТЭС предъявляются следующие требования:

В 1972 г. была произведена оценка геотермических ресурсов США. Было установлено, что возможно строительство геотермальных электростанций (ГТЭ) общей мощностью к 1985 г. до 132 ГВт и к 2000 г. до 395 ГВт. Общую мощность ГТЭ в 1975 г. намечалось довести до 750 МВт. В 1975 г. компании «Барма ойл» и «ГЭС компани» бурили скважины в округе Лейк (штат Калифорния), с глубины 2172 м был получен пар. Первая скважина была пробурена на площади Кастя-Рок-Спрингес (в районе севернее Сан-Франциско). Полученный здесь пар будет использован на геотермической электростанции, мощность которой определена в 135 тыс. кВт, она войдет в эксплуатацию в 1978 г. Это единственный район США, где имеются геотермические источники, мощность которых позволяет использовать их для энергетических целей.

Спрос на электроэнергию в Мексике возрастает примерно в 2 раза за каждые шесть лет. В 1960 г. электростанции, контролируемые частным капиталом, 'были национализированы, после чего решающую роль в электроэнергетике страны стала играть Федеральная комиссия по электроэнергетике (ФКЭ). В 1976 г. она довела мощность своих электростанций до 9830 МВт. В 1980 г. мощность всех электростанций Мексики предполагается довести до 19 тыс. МВт и в 1990 г. — до 48 тыс. МВт, а выработку электроэнергии соответственно до 89 и 238 млрд. кВт -ч. В 1972 г. выработка электроэнергии в Мексике на одного -жителя составила 630 кВт -ч, по прогонозам она увеличится в 1980 г. до 1200 кВт -ч и в 1990 г. до 2500 кВт -ч, а пока что около 50% населения страны проживает в неэлектрифицированных районах. В настоящее время более 60% общей выработки электроэнергии приходится на долю ТЭС, преимущественно работающих на мазуте, дизельном топливе и природном газе. Доля ГЭС в общем производстве электроэнергии в стране составляет около 38%, геотермальных электростанций — 0,9%, ТЭС, работающих на угле, — 0,5% (две ТЭС в штате Коауила). Примерно 69% потребляемой электроэнергии в стране приводится на долю промышленности и торговли.

создание серийного оборудования для широкого использования низкопотенциальной теплоты слабонагретых вод и вентиляционных выбросов, солнечной, геотермальной и ветровой энергии, а также оборудования для утилизации теплоты сжигания бытового мусо- _ ра и сооружение крупных геотермальных электростанций на Камчатке, в Дагестане и в Ставропольском крае;

серийное оборудование для широкого использования низкопотенциального тепла слабонагретых вод и вентиляционных выбросов (тепловые насосы, рекуператоры, регенераторы и т. п.), солнечной, геотермальной и ветро-вой энергии, а также для утилизации тепла от сжигания бытовых отходов. Создание опытно-промышленных электростанций, использующих энергию солнца и глу-• бинное тепло земли, а также сооружение крупных геотермальных электростанций на Камчатке, в Дагестане, в Ставропольском крае;

Эксплуатация первой геотермальной электростанции была начата в Италии в 1904 г. Интерес к таким станциям возрос в последние годы в связи с резким увеличением цен на ископаемое топливо на мировом рынке.

Структурная схема геотермальной электростанции для вулканических районов приведена на 3.13. Схема электростанции для вулканических районов, располагающих ресурсами термальных вод с температурой 100°С на глубинах, доступных для современной буровой техники, приведена на 3.14.

3.13. Схема геотермальной электростанции для вулканических районов:

Использование геотермальной энергии в современных условиях в значительной степени зависит от затрат, необходимых для вывода на поверхность геотермального теплоносителя в виде пара или горячей воды. Все действующие в настоящее время геотермальные электростанции располагаются в таких районах Земли, в которых

3.14. Схема геотермальной электростанции для невулканических районов:

1.11. Принципиальная схема геотермальной электростанции

4.29. Схема геотермальной электростанции для вулканических районов:

Структурная схема геотермальной электростанции для вулканических районов приведена на 4.29. Схема электростанции для невулканических районов, располагающих ресурсами термальных вод с температурой 100° С на глубинах, доступных для современной буровой техники, приведена на 4.30.

Геотермальные электростанции имеются уже в Италии, Японии, США, Исландии, Новой Зеландии и в СССР. В Италии мощность первой геотермальной ТЭС в Лардерелло выросла с 30 кВт в начале века до более 100 МВт в последние годы, а всего на этих ТЭС вырабатывается 5% электроэнергии (при общей мощности геотермальных ТЭС 350 МВт). Выявленные ресурсы этого ИЭ в Японии позволяют построить ТЭС общей мощностью 10 000 МВт, пока же построена станция мощностью 20 МВт, которая будет доведена до 60 МВт. С 1960 г. под Сан-Франциско (США) работает станция «Гейзеры», мощность которой с 12,5 МВт возросла к 1976 г. до 534 МВт. Мощность геотермальной электростанции в Вайракей (Новая Зеландия) увеличилась с 1960 г. с 69 до 282,6 МВт (в последние годы). В Рейкьявике (Исландия) за счет тепла гейзеров подается 300 тыс. м3 горячей воды и работает электростанция.

Человек издавна использует теплоту Земли. Еще римляне наслаждались термальными ваннами. На первой экспериментальной геотермальной электростанции, введенной в действие в Дардере (Италия) в 1904 г., использовали естественный выход пара. В настоящее время в мире работает около 20 геотермальных электростанций

сколько это соответствует действительности, необходимо внимательно проанализировать принципы использования геотермальной энер-гни. На 2,15 показана схема потоков ве-гщества и энергии на современной геотермальной электростанции (ГеоТЭС). Принцип выработки электроэнергии тот же, что и на ТЭС, работающей на органическом топливе: теплота, получаемая в данном случае из недр Земли, используется для выработки пара, который вращает турбоагрегат. КПД ГеоТЭС из-за низкой температуры пара меньше, чем ТЭС на органическом топливе. Кроме того, пар, поступающий из недр Земли, загрязнен, иногда значительно, растворенными в нем солями. Для удаления нежелательных химических примесей в схеме ГеоТЭС предусмотрен сепаратор пара. В последующем эти химические вещества могут быть использованы в качестве промышленного сырья. Из конденсатора поступает чистая вода, которая в таких районах, как, например, долина Империал, штат Калифорния (США), может использоваться в хозяйственных целях. Для .-конденсации отработавшего пара используется внешнее охлаждение — возможно охлаждение с помощью градирен, а получаемая вода может вновь закачиваться через скважины в недра Земли для ее дальнейшего включения в процесс теплообмена. В более простых схемах отдельные компоненты могут отсутствовать.