Реферати українською » Физика » Геотермальна енергетика


Реферат Геотермальна енергетика

Страница 1 из 3 | Следующая страница

>Реферат

на задану тему

Геотермальна енергетика


Зміст

>Анотация.

Запровадження.

Історія розвитку геотермальної енергетики.

Перетворення геотермальної енергії у електричну і теплову.

Вартість електроенергії, вироблюваноїгеотермальнимиелетростанциями.

Висновки.

Список літератури.


>Анотация.

 У цьому роботі приведено історія розвитку геотермальної енергетики, як в усьому світі, і у нашоїстранеРоссии. Виконано аналіз використання глибинного тепла Землі, для перетворення у електричну енергію, і навіть задля забезпечення міст і селищ теплому і гарячим водопостачанням в регіонах нашої країни, як у Камчатці, Сахаліні, північному Кавказі. Зроблено економічного обгрунтування розробки геотермальних родовищ, будівництво електростанцій й терміни їхньої окупності. Порівнюючи енергії геотермальних джерел коїться з іншими видами електричних джерел отримуємо перспективність розвитку геотермальної енергетики, які мають зайняти важливе місце у загальному балансі використання. Зокрема, длярест-руктуризации і переозброєння енергетики Камчатської області й Курильських островів, частково Примор'я і ПівнічногоКавка-за варто використовувати власні геотермальні ресурси.


Запровадження.

Основних напрямів розвитку генеруючих потужностей у енергетиці країни на найближчу перспективу є технічне переозброєння та їх реконструкція електростанцій, і навіть введення нових генеруючих потужностей. Першвсегоето будівництво парогазових установок з ККД 5560% , що дозволить збільшити ефективність існуючих ТЕС на 2540%. Наступним етапом має стати спорудження теплових електростанцій з допомогою нових технологій спалювання твердого палива й зісверхкритическими параметрами пара задля досягнення ККД ТЕС, рівного 46-48%. Подальший розвиток одержують достойну і атомних електростанцій з реакторами нових типів на теплових і швидких нейтронах.

Важливе місце у формуванні енергетики Росії займає сектор теплопостачання країни, що є найбільшим за обсягом споживаних енергоресурсів більш 45% їхньої спільної споживання. У системах централізованого теплопостачання (ЦТ) виготовляється понад 71%, а децентралізованими джерелами близько 29% всього тепла.Электростанциями відпускається більш 34% всього тепла, котельнями приблизно 50%. Відповідно до енергетичної стратегією Росії до2020г. планується зростання теплоспоживання країни щонайменше ніж у 1,3 разу, причому частка децентралізованого теплопостачання зростатиме з 28,6% в 2000 р. до 33% в2020г.

Підвищення цін, що відбулося останні роки, на органічне паливо (газ, мазут, дизельне паливо) і вкриваю його транспортування віддалені райони же Росії та відповідно об'єктивний зростання відпускних ціни електричну і теплову енергію принципово змінюють ставлення для використання НПДЕ: геотермальної, вітрової, сонячної.

Так, розвиток геотермальної енергетики окремими регіонах країни дозволяє вже нині вирішувати проблему електро і теплопостачання, зокрема Камчатці, Курильських островах, і навіть на північному Кавказі, окремими районах Сибіру та європейській частині Росії.

Серед основних напрямів вдосконалювання і розвитку систем теплопостачання має стати розширення використання місцевих нетрадиційних відновлювальних джерел енергії й у першу чергугеотермального тепла землі. Вже найближчі 7-10 років із допомогою сучасних технологій локального теплопостачання завдякитермальному теплу можна заощадити значні ресурси органічного палива.

 За останнє десятиліття використання нетрадиційних відновлювальних джерел енергії (НПДЕ) переживає у світі справжній бум. Масштаб застосування самих джерел зріс у кілька разів. Дане напрям розвивається найінтенсивніше проти іншими напрямами енергетики. Причин цього явища кілька. Насамперед, очевидно, що прекрасна епоха дешевих традиційних енергоносіїв безповоротно закінчилася. У цій сфері є лише одне тенденція - зростання ціни всі ці види. Так само значимо прагнення багатьох країн, позбавлених своєї паливної бази до енергетичну незалежність Істотну роль грають екологічні міркування, зокрема щодо викиду шкідливих газів. Активну моральну підтримку застосуванню НПДЕ надає населення розвинутих країн.

З цих причин розвиток НПДЕ у багатьох державах пріоритетне завдання технічної політики у сфері енергетики. У багатьох країн ця політика реалізується через прийняту законодавчу і нормативну базу, у якій встановлено правові, економічні та організаційні основи використання НПДЕ. Зокрема, економічну основу перебувають у різних заходи підтримки НПДЕ на стадії освоєння ними енергетичного ринку (податкові і кредитні пільги, прямі дотації і дуже ін.)

У Росії її практичне застосування НПДЕ істотно відстає від країнах. Відсутня будь-яка законодавча і нормативна база, як і державна економічна підтримка. Усе це вкрай утрудняє практичну діяльність у цій сфері. Основною причиною гальмують чинників тривале економічне неблагополуччя у країні й, як наслідок проблеми з інвестиціями, низький платоспроможний попит, відсутність коштів у необхідні розробки. Проте, деякі праці та практичні заходи для використанню НПДЕ нашій країні проводяться (>геотермальная енергетика).Парогидротермальние родовища у Росії є лише з Камчатці і Курильських островах. Томугеотермальная енергетика неспроможна і у перспективі зайняти значуще місце у енергетиці країни загалом. Але вона здатна радикально і найбільш економічній основі покінчити з проблемою енергопостачання зазначених районів, які користуються дорогим привізнимтопливом(мазут, вугілля, дизельне паливо) і за межею енергетичної кризи. Потенціалпарогидротермальних родовищ на Камчатці здатний забезпечити за різними джерелами від 1000 до 2000Мвт встановленої електричної потужності, що перевищує потреби цього регіону на досяжну для ока перспективу. Отже, існують реальні перспективи розвитку тут геотермальної енергетики.


Історія розвитку геотермальної енергетики.

Поруч із величезними ресурсами органічного палива Росія має значними запасами тепла землі, які можна збільшені з допомогою геотермальних джерел, що є на глибині від 300 до2500м переважно у зонах розламів земної кори.

Територія Росії гаразд досліджували, і сьогодні відомі основні ресурси тепла землі, які мають значний промисловий потенціал, зокрема енергетична. Понад те, практично скрізь є запаси тепла з температурою від 30 до200°С.

Ще1983г. уВСЕГИНГЕО підготували атлас ресурсів термальних вод СРСР. У нашій країні розвідано 47 геотермальних родовищ з запасами термальних вод, що дозволяють отримати240·10м/сут. Сьогодні у Росії проблемами використання тепла землі займаються фахівці майже 50 наукових організацій.

Для використання геотермальних ресурсів пробурено більш 3000 свердловин. Вартість дослідженьгеотермии і бурових робіт, вже виконаних цій галузі, у сприйнятті сучасних цінах становить понад4млрд. доларів. Так, на Камчатці на геотермальних полях вже пробурено 365 свердловин глибиноюот225до2266м і витрачено (ще радянські часи) близько300млн. доларів (у сприйнятті сучасних цінах).

Експлуатація першої геотермальної електростанції була започаткована Італії1904г. Першагеотермальная електростанція на Камчатці, та й перша група у СРСРПаужетскаяГеоТЭС було запроваджено роботу у1967г. й мала потужність5мВт, підвищену згодом до 11 мВт. Нового імпульсу розвитку геотермальної енергетики Камчатці було надано 90-х років з приходом громадських організацій і фірм (АТ «>Геотерм», АТ «>Интергеотерм», АТ «Наука»), які у кооперування з промисловістю (насамперед ізКалужскимтурбинним заводом) розробили нові прогресивні схеми, технологій і види устаткування з перетворення геотермальної енергії у електричну і добилися кредитування від Європейського банку реконструкції й розвитку. У результаті 1999 р. на Камчатці було запровадженоВерхне-МутновскаяГеоТЭС (три модуля по4мВт.). Запроваджується перший блок25мВт. першу чергуМутновскойГеоТЭС сумарною потужністю50мВт.

Друга чергу потужністю100МВт може бути впровадженав2004г

Отже, найближчі і геть реальні перспективи геотермальної енергетики на Камчатці визначилися, що позитивним безсумнівним прикладом використання НПДЕ у Росії, попри свої різноманітні країни серйозні економічні труднощі. Потенціалпарогидротермальних родовищ на Камчатці здатний забезпечити1000МВт встановленої електричної потужності, значно перекриває потреби цього регіону на досяжну для ока перспективу.

За даними Інституту вулканологіїДВО РАН, вже виявлені геотермальні ресурси повністю забезпечити Камчатку електрикою, і теплом понад 100 років. Поруч ізвисокотемпературнимМутновским родовищем потужністю300МВт (е) Півдні Камчатки відомі значні запаси геотермальних ресурсів наКошелевском, БільшеБанном, але в півночі наКиреунском родовищах. Запаси тепла геотермальних вод, на Камчатці оцінюються5000МВт (т).

На Чукотці також є чималі запасигеотермального тепла (за українсько-словацьким кордоном з Камчатської областю), частина вжеот-крита і може активно використовуватися для сусідніх міст і селищ.

Курильські острова також багаті запасами тепла землі, цілком достатньо тепла і електрозабезпечення території протягом 100200 років. На острові Ітуруп виявлено запасидвухфазногогеотермального теплоносія, потужності якого (>30МВт(е)) достатньо задоволенняенергопотребностей всього острови у найближчі 100 років. Тут наОкеанскомгеотермальном родовищі вже пробурені свердловини і будуєтьсяГеоЭС. На південному острові Кунашир є запасигеотермального тепла, які вже використовуються щоб одержати електроенергії та теплопостачання р.ЮжноКурильска. Надра північного островаПарамушир менш вивчені, проте відомо, що й цьому острові є великі запаси геотермальної води температурою від 70 до 95° З, тут будуєтьсяГеоТС потужністю 20 МВт (т).

Набагато більшого поширення мають родовища термальних вод з температурою100-200°С. Під час такої температурі доцільно використаннянизкокипящих робочих тіл впаротурбинном циклі. ЗастосуваннядвухконтурнихГеоТЭС на термальної воді можливе ряді районів Росії, насамперед північному Кавказі. Тут чудово вивчені геотермальні родовища з температурою в резервуарі від 70 до 180° З, які перебувають глибині від 300 до 5000 м. Тут ми вже протягом багато часу використовуєтьсягеотермальная вода для теплопостачання і гарячого водопостачання. У Дагестані впродовж року добувається більше шести млн. м. геотермальної води. На північному Кавказі близько 500 тис. чол, використовуютьгеотермальное водопостачання.

Примор'я,Прибайкалье, Західно-Сибірський регіон також мають запасамигеотермального тепла, придатного до застосування у промисловості і сільське господарство.


Перетворення геотермальної енергії у електричну і теплову.

Один із перспективних напрямів використання тепла високомінералізованих підземних термальних вод перетворення у електричну енергію. Для цього він розробили технологічна схема на будівництвоГеоТЭС, що складається з геотермальноїциркуляционной системи (>ГЦС) іпаротурбинной установки (ПТУ), схема якої приведено на мал.1. Відмінною рисою такий технологічної схеми відомі і те, що роль випарника іперегревателя виконуєвнутрискважинний вертикальнийпротивоточний теплообмінник, що у верхню частинунагнетательной свердловини, куди по наземного трубопроводу підводиться видобута високотемпературна термальна вода, котра вже після передачі тепла вторинномутеплоносителю закачується знову на пласт. Вторинний теплоносій з конденсаторапаротурбинной установки самопливом вступає у зону нагріву по трубі, спущеній всередині теплообмінника до днища.

У основі роботи ПТУ лежить циклРенкина;t,s діаграма цього циклу і характеру зміни температур теплоносіїв втеплообменникеиспарителе.

Найважливішим моментом для будівництваГеоТЭС є вибір робочого тіла у вторинному контурі. Робоча тіло,вибираемое для геотермальної установки, має мати сприятливими хімічними, фізичними і експлуатаційними властивостями при заданих умовах роботи, тобто. бути стабільним,негорючим,взривобезопасним, нетоксичним, інертним стосовно конструкційним матеріалам тадешевим. Бажано вибирати робоче тіло з нижчим коефіцієнтом динамічної в'язкості (менше гідравлічні втрати) і з вищим коефіцієнтом теплопровідності (поліпшується теплообмін).

Всі ці вимоги одночасно виконати практично неможливо, завжди доводиться оптимізувати вибір тієї чи іншої робочого тіла.

Невисокі початкові параметри робочих тіл геотермальних енергетичних установок призводять до пошукунизкокипящих робочих тіл із від'ємною кривизною правої прикордонної кривою вt,s діаграмі, оскільки використання води та водяної пари спричиняє такому випадку до погіршення термодинамічних показників і до різкого збільшення габаритів паротурбінних установок, що підвищує їхню вартість.

Яксверхкритического агента вторинного контуру бінарних енергетичних циклів запропоновано застосовувати сумішизобутан +изопентан всверхкритическом стані. Використаннясверхкритических сумішей зручно тим, що критичні властивості, тобто. критична температураtк(x), критичне тискpк(x) і критична щільністьqк (x) залежить від складу суміші x. Це дозволить шляхом добору складу суміші вибратисверхкритический агент з найсприятливішими критичними параметрами для відповідної температури термальної води конкретногогеотермального родовища.

Як вторинного теплоносія використовуєтьсялегкокипящийуглеводородизобутан,термодинамические параметри якого відповідають потрібним умовам. Критичні параметриизобутана:tк = 134,69° З;pк =3,629МПа;qк =>225,5кг/м. З іншого боку, вибіризобутана як вторинної теплоносія обумовлений його щодо невисокою вартістю й екологічної нешкідливістю (на відміну фреонів).Изобутан за робочу тіла знайшов стала вельми поширеною там, і навіть пропонується використовувати його насверхкритическом стані бінарних геотермальних енергетичних циклах.

Енергетичні характеристики установки розраховані для великого діапазону температур видобутої води та різних режимів її роботи. Водночас у першій-ліпшій нагоді приймалося, що температура конденсаціїизобутанаtкон =30° З.

Постає питання про вибір найменшого температурногонапораt мал.2. З одного боку, зменшенняt призводить до збільшення поверхні теплообмінника випарника, може бути економічно невиправдане. З іншого боку, збільшенняt при заданої температурі термальної водиtт призводить до необхідності понизити температуру випаровуванняtз (отже, і тиск), що негативно впливає на ККД циклу. У багатьох практичних випадків рекомендують вживатиt =1025С.

Отримані результати показують, що є оптимальні параметри роботипаросиловой установки, які залежить від температури води, що надходить у первинний контур парогенератора теплообмінника. Зі збільшенням температури випаровуванняизобутанаtз зростає потужність N вироблювана турбіною на1кг/с витрати вторинного теплоносія. У цьому зі збільшеннямtз зменшується кількістьиспаряемогоизобутана на1кг/с витрати термальної води.

З підвищенням температури термальної води зростає й оптимальна температура випаровування.

На рис.3 представлені графіки залежності потужності N, вироблюваної турбіною, від температури випаровуванняtз вторинного теплоносія що за різних температурах термальної води.

Для високотемпературної води (>tт =180С) розглянутісверхкритические цикли, коли початкова тиск параpн= 3,8; 4,0; 4,2; і5,0МПа. У тому числі найефективніші з погляду отримання максимальної потужності єсверхкритический цикл, близький до так званому «трикутникове» циклу з початковим тискомpн=5,0Мпа. У цьому циклі внаслідок мінімальної різниці температур між теплоносієм і робочим тілом температурний потенціал термальної води використовується найповніше. Порівняння цього циклу здокритическим (>pн=3,4Мпа) показує ,що потужність, вироблювана турбіною присверхкритическом циклі, поповнюється 11%, щільність потоку речовини, що надходить на турбіну, в 1,7 разу вищу, ніж у циклі зpн=3,4Мпа, що призведе до поліпшенню транспортних властивостей теплоносія і поступового зменшення розмірів устаткування (підводять трубопроводів і турбіни)паротурбинной установки. З іншого боку, в циклі зpн=5,0Мпа температура відпрацьованою термальної водиtн, яка нагнітається знову на пласт, становить42С, тоді як ідокритическом циклі зpн= 3,4МПа температураtн=55С.

У той самий час підвищення початкового тиску до 5,0МПа всверхкритическом циклі впливає вартість устаткування, зокрема вартість турбіни. Хоча зростанням тиску розміри проточній частини турбіни зменшуються, одночасно зростає кількість щаблів турбіни, потрібно понад розвиненеконцевое ущільнення і, збільшується товщина стінок корпусу.

До сформуваннясверхкритического циклу у технологічному схемоюГеоТЭС необхідна установка насоса на трубопроводі, єднальному конденсатор з теплообмінником.

Але такі чинники, як зростання потужності, зменшення розмірів підводять трубопроводів і турбіни і більше повне спрацьовування температурного потенціалу термальної води, свідчать на користьсверхкритического циклу.

Надалі слід шукати теплоносії з дешевше критичної температурою, що

Страница 1 из 3 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація