Alternativ energi: elektrisitet fra bakken. Geotermiske kraftverk (GeoTES) Driftsprinsipp for geotermiske stasjoner

Definisjonen av geotermisk energi er inneholdt i selve navnet - det er varmeenergien til jordens indre. Magmalaget som ligger under jordskorpen er en brennende væske, oftest silikatsmelte. I følge beregninger er energipotensialet til varme på en dybde på 10 tusen meter 50 tusen ganger høyere enn energien til verdens reserver av naturgass og olje. Magma som når overflaten av jorden kalles lava. Jordens største «bæreevne» for lavautbrudd observeres ved grensene til tektoniske plater og hvor jordskorpen er ganske tynn. Når lava kommer i kontakt med planetens vannressurser, begynner vannet raskt å varmes opp, noe som resulterer i geysirutbrudd, dannelse av varme innsjøer og undervannsstrømmer. Kort sagt oppstår naturfenomener hvis egenskaper kan brukes som en nesten uuttømmelig energikilde. Kilder til geotermisk energi er praktisk talt uuttømmelige. Riktignok er de ikke utbredt, selv om de er funnet i mer enn 60 land rundt om i verden. Det største antallet aktive landvulkaner er lokalisert i Pacific Volcanic Ring of Fire (328 av 540 kjente). Den geotermiske gradienten i brønnen, som brukes for å komme til underjordisk energi, øker med 1 o C hver 36. meter. Varmen som dermed produseres når overflaten i form av varm damp eller vann, som kan brukes direkte til å varme opp bygninger eller indirekte til å generere elektrisitet. I praksis skiller geotermiske kilder i ulike regioner av planeten seg betydelig fra hverandre, og det er derfor de må klassifiseres i henhold til dusinvis av forskjellige egenskaper, som gjennomsnittstemperatur, saltholdighet, gasssammensetning, surhet osv. Med tanke på praktisk søknad for generering av elektrisk energi, hovedklassifiseringen er Geotermiske kilder kan betraktes som delt inn i tre hovedtyper:

Direkte - tørr damp brukes;
Indirekte - vanndamp brukes;
Blandet (binær syklus).

I de enkleste geotermiske kraftverkene av direkte type brukes damp til å produsere elektrisitet, som kommer fra brønnen direkte inn i generatorturbinen. Det aller første geotermiske kraftverket i verden fungerte nettopp etter dette prinsippet. Driften av denne stasjonen begynte i den italienske byen Larderello (nær Firenze) tilbake i 1911. Syv år tidligere, 4. juli 1904, ble det ved hjelp av geotermisk damp drevet her en generator som kunne tenne fire lyspærer, hvoretter det ble tatt beslutningen om å bygge et kraftverk. Bemerkelsesverdig nok er stasjonen i Larderello fortsatt i drift i dag. Et av de største geotermiske kraftverkene i verden i drift, med en kapasitet på 1400 MW, ligger i Geysers-regionen i Nord-California (USA), og det bruker også tørr damp. Geotermiske kraftverk med indirekte type elektrisitetsproduksjon er de vanligste i dag. De opererer ved hjelp av varmt underjordisk vann, som pumpes ved høyt trykk inn i generasjonsenheter installert på overflaten. I geotermiske kraftverk av blandet type, i tillegg til underjordisk vann, brukes en ekstra væske (eller gass), hvis kokepunkt er lavere enn vann. De føres gjennom en varmeveksler, der geotermisk vann fordamper den andre væsken, og den resulterende dampen driver turbinene. Et slikt lukket system er miljøvennlig, siden det praktisk talt ikke er noen skadelige utslipp til atmosfæren. I tillegg opererer binære stasjoner ved ganske lave kildetemperaturer sammenlignet med andre typer geotermiske stasjoner (100-190 °C). Denne funksjonen kan gjøre denne typen geotermiske kraftverk til de mest populære i fremtiden, siden i de fleste geotermiske kilder er vanntemperaturen under 190 ° C.

Bruk av geotermiske kilder i verden

Det første geotermiske kraftverket i Sovjetunionen ble bygget i Kamchatka - Pauzhetskaya Geothermal Power Plant, som begynte å operere i 1967. Stasjonens opprinnelige kapasitet var 5 MW; deretter ble den økt til 11 MW. Potensialet til hydrotermiske avsetninger i Kamchatka er enormt. Varmereservene til geotermisk vann her er beregnet til 5000 MW. Full bruk av geotermisk varme kan løse energiproblemet i Kamchatka-regionen og gjøre den uavhengig av importert drivstoff. Det mest studerte og mest lovende er Mutnovskoye geotermiske felt, som ligger 90 kilometer sør for byen Petropavlovsk-Kamchatsky. Tilbake i 1986 viste en vurdering utført av Institutt for vulkanologi ved det russiske vitenskapsakademiet at de anslåtte ressursene til feltet var 312 MW ved termisk fjerning, og 450 MW ved den volumetriske metoden. Det eksperimentelle-industrielle Verkhne-Mutnovskaya geotermiske kraftverket med en kapasitet på 12 (3x4) MW har vært i drift siden 1999. Installert effekt for 2004 er 12 MW. Den første fasen av Mutnovskaya geotermiske kraftverk med en kapasitet på 50 (2x25) MW ble koblet til nettverket 10. april 2003; den installerte kapasiteten for 2007 er 50 MW, den planlagte kapasiteten til stasjonen er 80 MW. Driftende geotermiske kraftverk gir opptil 30 % av energiforbruket til det sentrale energiknutepunktet i Kamchatka. Det er hyggelig å merke seg at det termomekaniske utstyret til GeoTPP på Mutnovskoye-feltet ble utviklet, opprettet og levert av innenlandske fabrikker: turbiner tilhører KTZ OJSC, separatorer tilhører PMZ OJSC, strømarmaturer tilhører ChZEM OJSC, etc. Kuriløyene er rike på varmereserver på jorden. Spesielt på øya Iturup, ved det geotermiske feltet Ocean, er det allerede boret brønner og et geotermisk kraftverk er under bygging. Det er reserver av geotermisk varme på den sørlige øya Kunashir, og de brukes allerede til å generere strøm og varmeforsyning til byen Yuzhno Kurilsk. På øya Paramushir, som har reserver av geotermisk vann med temperaturer fra 70 til 95°C, bygges en GeoTS med en kapasitet på 20 MW. Betydelige reserver av geotermisk varme (på grensen til Kamchatka-regionen) er tilgjengelig i Chukotka. De er delvis åpne og brukes til å varme opp nærliggende befolkede områder. I Russland er bruk av geotermisk energi, bortsett fra Kamchatka, Kuriløyene, Primorye, Baikal-regionen og den vest-sibirske regionen, mulig i Nord-Kaukasus. Geotermiske avsetninger med temperaturer fra 70 til 180°C, lokalisert på 300 til 5000 meters dyp, er studert her. Bare i Dagestan ble det utvunnet mer enn 6 millioner m 3 geotermisk vann i 2000. Totalt er omtrent en halv million mennesker i Nord-Kaukasus forsynt med geotermisk vannforsyning. I dag er verdens ledende innen geotermisk kraft USA, Filippinene, Mexico, Indonesia, Italia, Japan, New Zealand og Island. Sistnevnte tilstand gir et spesielt slående eksempel på bruk av geotermisk energi. Øya Island dukket opp på overflaten av havet som et resultat av vulkanutbrudd for 17 millioner år siden, og nå nyter innbyggerne sin privilegerte posisjon - omtrent 90 % av islandske hjem varmes opp av underjordisk energi. Når det gjelder elektrisitetsproduksjon, er det fem geotermiske kraftverk med en total kapasitet på 420 MW, som bruker varm damp fra 600 til 1000 meters dyp. Dermed produseres 26,5 % av Islands elektrisitet ved bruk av geotermiske kilder.

Topp 15 land som bruker geotermisk energi (data fra 2007)

Energi med lavt potensial, men lovende

Geotermiske kilder kan deles inn i lav, middels og høy temperatur. Den første (med temperaturer opp til 150 °C) brukes for det meste til oppvarming av varmt vann - det tilføres gjennom rør til bygninger (bolig og industri), svømmebassenger, drivhus, etc. Sistnevnte (med en temperatur over 150 °C), som inneholder tørr eller våt damp, er egnet for å drive turbiner til geotermiske kraftverk (GeoTES). En betydelig ulempe med "varme" geotermiske kilder er deres "selektive" plassering på steder med tektonisk ustabilitet, som diskutert ovenfor. Hvis vi tar Russland, kan reservene av geotermisk energi med høy potensial bare brukes i Kamchatka, Kuriløyene og i regionen til det kaukasiske mineralvannet. Men jordens "kjelerom" har ikke bare høypotensial, men også lavpotensialenergi, hvis kilde er jorda til overflatelagene på jorden (opptil 400 m dyp) eller underjordiske vann med relativt lav temperatur . Lavgradig varme kan brukes ved hjelp av varmepumper. Det termiske regimet til jorda til jordens overflatelag skapes under påvirkning av radiogen varme som kommer fra jordens tarmer, samt solstråling som faller på overflaten. Intensiteten av innfallende solstråling kan variere avhengig av spesifikke jord- og klimatiske forhold, fra flere titalls centimeter til halvannen meter. Lavkvalitetsvarme kan effektivt brukes til å varme opp bygninger, levere varmt vann og varme opp ulike strukturer (for eksempel feltene til åpne stadioner). Det siste tiåret har antallet systemer som bruker underjordiske ressurser for å forsyne bygninger med varme og kulde økt betydelig. De fleste av disse systemene er lokalisert i USA. De er også tilgjengelige i Østerrike, Tyskland, Sverige, Sveits og Canada. Det finnes bare noen få slike systemer i vårt land. I europeiske land varmer varmepumper hovedsakelig rom. I USA, hvor luftvarmesystemer kombineres med ventilasjon, blir luften ikke bare oppvarmet, men også avkjølt. Hvis vi snakker om Russland, er et eksempel på bruk av en lavpotensialkilde til termisk energi lokalisert i Moskva, i Nikulino-2 mikrodistriktet. Her ble det bygget et varmepumpeanlegg for å levere varmtvann til et fleretasjes bolighus. Dette prosjektet ble implementert i 1998-2002 av Forsvarsdepartementet i Den russiske føderasjonen sammen med Moskva-regjeringen, Russlands industri- og vitenskapsdepartement, NP ABOK og OJSC Insolar-Invest som en del av det langsiktige energispareprogrammet i byen. Moskva". Det er to typer systemer for bruk av jord med lavt potensial termisk energi: åpne systemer og lukkede systemer. Den første bruker grunnvann som tilføres direkte til varmepumper, den andre - en jordmasse. Åpne systemer er preget av sammenkoblede brønner. , ved hjelp av hvilket grunnvann ikke bare hentes ut, men deretter returneres tilbake til akviferene Åpne systemer gjør det mulig å få store mengder termisk energi til relativt lave kostnader. Jorden må imidlertid være permeabel, og selve grunnvannet må ha en passende kjemisk sammensetning for å unngå korrosjon og avleiringer på veggene i rørene.Verdens største geotermiske varmepumpesystem, som bruker grunnvannsenergi, ligger i den amerikanske byen Louisville.Med dens hjelp forsynes et hotell- og kontorkompleks med varme og kulde Systemkapasiteten er ca 10 MW Closed-loop systemer er delt inn i vertikale og horisontale. Vertikale jordvarmevekslere bruker lavgradig termisk energi av jordmassen under den såkalte "nøytrale sonen" (10-20 meter fra bakkenivå). Slike systemer krever ikke store arealer, og er heller ikke avhengig av intensiteten av solstråling som faller inn på overflaten. De er egnet for nesten alle typer geologiske miljøer, bortsett fra jord med lav varmeledningsevne, som tørr sand eller grus. I vertikale jordvarmevekslere sirkulerer kjølevæsken gjennom rør (oftest polypropylen eller polyetylen) lagt i vertikale brønner med en dybde på 50 til 200 meter. Det er to typer vertikale jordvarmevekslere som vanligvis brukes: U-formede og koaksiale. Den første består av to parallelle rør koblet sammen i bunnen. Ett eller to par slike rør er plassert i en brønn. Fordelen med den U-formede typen er dens relativt lave produksjonskostnad. Den andre typen varmeveksler (også kalt konsentrisk) består av to rør med forskjellige diametre, hvorav det ene er plassert inne i det andre. Systemer med vertikale jordvarmevekslere er egnet for å forsyne bygninger med både varme og kulde. For et lite bygg er en varmeveksler nok, men for store bygg kan det være behov for flere brønner med vertikale varmevekslere. Et eksempel på sistnevnte er varme- og kjøleforsyningssystemet til den amerikanske høyskolen "Richard Stockton College", som bruker rekordmange brønner - 400 (130 meters dyp). I Europa er det største antallet brønner (154 brønner med en dybde på 70 meter) boret for varme- og kjølesystemet til sentralkontoret til den tyske lufttrafikkkontrollen. Horisontale jordvarmevekslere lages vanligvis i nærheten av bygningen, på en grunn dybde, men alltid under nivået av jordfrysing om vinteren. I Europa er slike varmevekslere tett sammenkoblede (serier eller parallelle) rør. For å spare plass er det laget spesielle typer varmevekslere, for eksempel i form av en spiral. Det er lovende å bruke vann fra tunneler og gruver som en kilde til lavkvalitets termisk energi, siden vanntemperaturen i dem er konstant hele året og er lett tilgjengelig. Bruken av underjordisk varme, både med høyt potensial og lavt potensial, anses som ekstremt lovende. Dette gjelder spesielt for å gi bygninger varm og avkjølt luft ved bruk av lavgradig varme. I følge prognosene til World Energy Committee (WEC) vil de utviklede landene i verden innen 2020 bli ganske aktive i å levere varme med varmepumpesystemer. Og her er ikke bare jordens "varme" tarmer egnet, men også luften og vannet i hav og hav. For eksempel, i Sverige, hvor en stasjon på seks lektere med en kapasitet på 320 MW ligger nær Stockholm, brukes vann fra Østersjøen med en temperatur på +4 ° C. I den russiske føderasjonen gjør enorme reserver av naturgass, olje, kull og skog det mulig (foreløpig) å ikke tenke for mye på alternative energikilder. Det har imidlertid vært utført arbeid med utvikling av geotermiske kilder på dens territorium i flere tiår, noe som tyder på forståelse for viktigheten av problemstillingen. Tross alt snakker vi om uuttømmelige kilder til varme og elektrisitet, som før eller siden vil bli viktige, og kanskje hovedleverandørene av energi for hele menneskeheten, og ikke bare for enkeltland.

For tiden er verdens ledere når det gjelder å hente energi fra jordens tarmer, USA, Filippinene, Mexico, Indonesia, Italia, Japan, New Zealand og Island. Men Russland står heller ikke til side. Mutnovskaya geotermiske kraftverk i Kamchatka er et av de slående eksemplene på å konvertere jordens dype varme til elektrisk energi i Russland.

Geotermisk energi er den mest lovende energigrenen, spesielt i Russland. I følge ekspertprognoser er volumene av jordens varmeenergi, konsentrert under en 10 km tykkelse av jordskorpen, 50 tusen ganger større enn energivolumene til alle verdens hydrokarbonreserver - olje og naturgass.

Kraftverk av denne typen bygges vanligvis i vulkanske områder i et bestemt land. Når lava fra vulkaner kommer i kontakt med vannressurser, oppstår en intens oppvarming av vann, som et resultat av at på steder der tektoniske plater bryter, der jordskorpen er tynnest, strømmer varmt vann til jordoverflaten i form av geysirer, som danner varme geotermiske innsjøer eller undervannsstrømmer.

Takket være slike naturfenomener ble det mulig å bruke egenskapene deres som en alternativ, kan man til og med si, uuttømmelig energikilde. Dessverre er slike geotermiske kilder ujevnt fordelt over klodens overflate. Så i dag er de oppdaget og brukt i nesten 60 land, hovedsakelig i regionen ved Stillehavets vulkanske ring, så vel som i det russiske fjerne østen.

I tillegg til åpne kilder er det mulig å komme til underjordisk energi ved å bore brønner, og hver 36. meter stiger temperaturen med én grad. Varmen som oppnås på denne måten i form av varmt vann eller damp kan brukes til produksjon av elektrisk energi, til oppvarming av lokaler, samt til industrielle behov, noe som er viktig for Russland med kalde vintre.

Geotermiske kraftverk

Kraftverk som bruker damp levert direkte fra brønner til generatorturbinen kalles direkte-type anlegg. Det aller første og enkleste kraftverket i verden ble opprettet nettopp på dette prinsippet og begynte å operere i 1911 i den italienske landsbyen Larderello. Det er selvfølgelig synd at det ikke er i Russland. Interessant nok genererer den fortsatt strøm.

Et av de største kraftverkene som opererer på grunnlag av tørr damp fra en geotermisk kilde på det nåværende tidspunkt er en stasjon som ligger i byen Geysers, i delstaten Nord-California, USA.

De mest utbredte er indirekte geotermiske kraftverk. Driftsprinsippet er å levere underjordisk varmtvann under høyt trykk til generasjonsenheter plassert på overflaten.

De mest miljøvennlige er geotermiske kraftverk av blandet type. En vellykket løsning var at det i tillegg til underjordisk vann ble brukt en ekstra væske eller gass med lavere kokepunkt. Når det føres gjennom en varmeveksler, omdanner det varme vannet den ekstra væsken til damp, som driver turbinene.

I tillegg er slike kraftverk i stand til å operere ved ganske lave temperaturer på underjordisk vann, fra 100 til 190 °C. I nær fremtid kan geotermiske anlegg av denne typen bli de mest populære, siden de fleste geotermiske kilder i Russland har vanntemperaturer mye lavere enn 190 °C.

Formålet med byggingen av Pauzhetskaya geotermiske kraftverk i 1966, det første i Russland, var behovet for å skaffe strøm til en rekke boliglandsbyer og fiskeforedlingsbedrifter. Stasjonen ligger på den vestlige kysten av Kamchatka, nær landsbyen Pauzhetka, ved siden av Kambalny-vulkanen.

Den installerte effekten på tidspunktet kraftverket ble lansert i 1966 var 5 MW, i 2011 - 12 MW. For tiden implementeres introduksjonen av en binær kraftenhet laget ved hjelp av innenlandsk teknologi. Gjennomføringen av dette prosjektet vil ikke bare bringe kraftverket til ny kapasitet - opptil 17 MW, men vil også løse miljøproblemer knyttet til utslipp av brukt separator på bakken.

Verkhne-Mutnovskaya eksperimentell-industriell GeoPP

Kraftverket ligger sørøst på Kamchatka-halvøya på 780 meter over havet i skråningene til Mutnovsky-vulkanen. Stasjonen ble satt i drift i 1999. Den har tre kraftenheter på 4 MW hver, det vil si at dens designkapasitet er 12 MW.

Mutnovskaya GeoPP

Et kraftverk som bruker geotermiske kilder ligger nær Mutnovsky-vulkanen, sørøst for Kamchatka. Igangsettingsdato: april 2003.
Installert effekt er 50 MW, planlagt 80 MW. Vedlikehold av denne stasjonen er helautomatisert.

Takket være bruken av geotermiske kraftverk i Kamchatka har regionens avhengighet av importert dyrt drivstoff blitt betydelig svekket. For øyeblikket dekkes omtrent 30 % av energikostnadene av disse elektriske energikildene.

På øya Iturup i Kurilryggen ble Okeanskaya geotermiske kraftverk bygget og satt i drift.
Byggingen startet i 1993, satt i drift i 2006, kapasitet 2,5 MW.

Mendeleevskaya GeoTPP

Geotermisk kraftverk på Kunashir-øya nær Mendeleev-vulkanen. Stasjonens effekt er 3,6 MW. I 2011 startet moderniseringsarbeidet som vil gi en kapasitet på 7,4 MW. Denne stasjonen er designet for å levere varme og elektrisitet til byen Yuzhno-Kurilsk.

De tilgjengelige ressursene på Kuriløyene kan generere 230 MW elektrisitet, noe som er nok til å tilfredsstille alle regionens behov for varme, varmtvannsforsyning og viktigst av alt, energi.

O. Baratova

Kapasiteten til Pauzhetskaya GeoPP kan økes på grunn av dupliserte brønner:

Den raske veksten i energiforbruket og den begrensede tilgjengeligheten av ikke-fornybare naturressurser tvinger oss til å tenke på bruken av alternative energikilder. I denne forbindelse fortjener bruken av geotermiske ressurser spesiell oppmerksomhet.

Geotermiske kraftverk (GeoPP) er strukturer for å generere elektrisk energi fra jordens naturlige varme.

Geotermisk energi har en historie på mer enn et århundre. I juli 1904 ble det første eksperimentet utført i den italienske byen Larderello, som gjorde det mulig å få elektrisitet fra geotermisk damp. Noen år senere ble det første geotermiske kraftverket satt i drift her, som fortsatt er i drift.

Lovende territorier

For bygging av geotermiske kraftverk anses områder med geologisk aktivitet, hvor naturlig varme ligger på relativt grunt dyp, som ideelle.

Disse inkluderer områder som bugner av geysirer, åpne termiske kilder med vann oppvarmet av vulkaner. Det er her geotermisk energi utvikler seg mest aktivt.

Men selv i seismisk inaktive områder er det lag av jordskorpen som har en temperatur på over 100 °C.

For hver 36 meter dyp øker temperaturen med 1 °C. I dette tilfellet bores en brønn og vann pumpes inn i den.

Utgangen er kokende vann og damp, som kan brukes både til oppvarming av rom og til å produsere elektrisk energi.

Det er mange territorier hvor det er mulig å skaffe energi på denne måten, så geotermiske kraftverk opererer overalt.

Kilder til geotermisk energi

Naturlig varme kan produseres fra følgende kilder.

Driftsprinsipper for geotermiske kraftverk

I dag brukes tre metoder for å produsere elektrisitet ved hjelp av geotermiske midler, avhengig av tilstanden til mediet (vann eller damp) og temperaturen på fjellet.

Direkte (ved hjelp av tørr damp). Dampen påvirker direkte turbinen som driver generatoren.
Indirekte (bruk av vanndamp). Dette bruker en hydrotermisk løsning som pumpes inn i en fordamper. Fordampningen som følge av en reduksjon i trykket driver turbinen.
Blandet eller binært. I dette tilfellet brukes hydrotermisk vann og en hjelpevæske med lavt kokepunkt, for eksempel freon, som koker når den utsettes for varmt vann. Den resulterende dampen fra freon snurrer turbinen, kondenserer deretter og går tilbake til varmeveksleren for oppvarming. Et lukket system (krets) dannes, som praktisk talt eliminerer skadelige utslipp til atmosfæren.

De første geotermiske kraftverkene gikk på tørrdamp.

Den indirekte metoden regnes som den vanligste i dag. Her brukes grunnvann med en temperatur på ca 182 °C, som pumpes inn i generatorer plassert på overflaten.

Fordeler med GeoPP

Reserver av geotermiske ressurser regnes som fornybare, praktisk talt uuttømmelige, men under én betingelse: En stor mengde vann kan ikke pumpes inn i en injeksjonsbrønn på kort tid.
Stasjonen krever ikke eksternt drivstoff for å fungere.
Installasjonen kan operere autonomt ved å bruke sin egen genererte elektrisitet. En ekstern strømkilde er kun nødvendig for første start av pumpen.
Stasjonen krever ingen tilleggsinvesteringer, med unntak av kostnader til vedlikehold og reparasjonsarbeider.
Geotermiske kraftverk krever ikke sanitærarealer.
Hvis stasjonen ligger ved en hav- eller havbredd, kan den brukes til naturlig avsalting av vann. Denne prosessen kan skje direkte i stasjonens driftsmodus - ved oppvarming av vann og fordamping av kjølevann.

Ulemper med geotermiske installasjoner

Den første investeringen i utvikling, design og bygging av geotermiske anlegg er stor.
Det oppstår ofte problemer med å velge egnet plassering for et kraftverk og innhente tillatelse fra myndigheter og lokale innbyggere.
Gjennom en fungerende brønn er utslipp av brennbare og giftige gasser og mineraler i jordskorpen mulig. Teknologier i noen moderne anlegg gjør at disse utslippene kan samles opp og bearbeides til drivstoff.
Det hender at et driftskraftverk stopper. Dette kan skje på grunn av naturlige prosesser i fjellet eller på grunn av overdreven injeksjon av vann i brønnen.

Største produsenter av geotermisk energi

De største GeoPP-ene er bygget i USA og Filippinene. De representerer hele geotermiske komplekser, bestående av dusinvis av individuelle geotermiske stasjoner.

Geysers-komplekset, som ligger i California, regnes som det kraftigste. Den består av 22 to stasjoner med en total kapasitet på 725 MW, tilstrekkelig til å drive en multimillion-dollar by.

Det filippinske Makiling-Banahau kraftverket har en kapasitet på rundt 500 MW.
Et annet filippinsk kraftverk ved navn Tiwi har en kapasitet på 330 MW.
Imperial Valley i USA er et kompleks av ti geotermiske kraftverk med en total kapasitet på 327 MW.
Kronologi for utviklingen av innenlandsk geotermisk energi

Russisk geotermisk energi begynte sin utvikling i 1954, da den ble vedtatt beslutning om å opprette et laboratorium for studier av naturlige termiske ressurser i Kamchatka.

1966 - Pauzhetskaya geotermiske kraftverk med en tradisjonell syklus (tørr damp) og en kapasitet på 5 MW ble lansert. Etter 15 år ble kapasiteten økt til 11 MW.
I 1967 begynte Paratunka-stasjonen med en binær syklus å operere. Forresten, et patent på en unik binær syklusteknologi, utviklet og patentert av sovjetiske forskere S. Kutateladze og L. Rosenfeld, ble kjøpt av mange land.

Høye nivåer av hydrokarbonproduksjon på 1970-tallet og den kritiske økonomiske situasjonen på 90-tallet stoppet utviklingen av geotermisk energi i Russland. Nå har imidlertid interessen for det dukket opp igjen av en rekke årsaker:

Olje- og gassprisene på hjemmemarkedet nærmer seg verdensprisene.
Drivstoffreservene tømmes raskt.
Nyoppdagede hydrokarbonforekomster på den fjerne østlige sokkelen og ishavskysten er for tiden ulønnsomme.

Liker du store, kraftige biler? Les en interessant artikkel om.

Trenger du utstyr for å knuse materialer, les dette.

Utsikter for utvikling av geotermiske ressurser i Russland

De mest lovende områdene i Den russiske føderasjonen når det gjelder bruk av termisk energi for å generere elektrisitet er Kuriløyene og Kamchatka.

Kamchatka har slike potensielle geotermiske ressurser med vulkanske reserver av hydrotermisk damp og energisk termalvann som kan dekke regionens behov i 100 år. Mutnovskoye-feltet anses som lovende, hvis kjente reserver kan gi opptil 300 MW elektrisitet. Historien om utviklingen av dette området begynte med geoutforskning, ressursvurdering, design og bygging av de første Kamchatka GeoPPs (Pauzhetskaya og Paratunka), samt Verkhne-Mutnovskaya geotermiske stasjon med en kapasitet på 12 MW og Mutnovskaya, med en kapasitet på 50 MW.

Det er to kraftverk som opererer på Kuriløyene som bruker geotermisk energi - på Kunashir Island (2,6 MW) og på Iturup Island (6 MW).

Sammenlignet med energiressursene til individuelle filippinske og amerikanske GeoPP-er, taper innenlandske alternativ energiproduksjonsanlegg betydelig: deres totale kapasitet overstiger ikke 90 MW. Men Kamchatka kraftverk gir for eksempel 25 % av regionens strømbehov, som i tilfelle uventede avbrudd i drivstoffforsyningen ikke vil tillate at innbyggerne på halvøya blir stående uten strøm.

Russland har alle muligheter til å utvikle geotermiske ressurser – både petrotermiske og hydrogeotermiske. De brukes imidlertid ekstremt lite, og det er mer enn nok lovende områder. I tillegg til Kuriløyene og Kamchatka, er praktisk anvendelse mulig i Nord-Kaukasus, Vest-Sibir, Primorye, Baikal-regionen og Okhotsk-Chukotka vulkanbeltet.

Introduksjon

1. Geotermisk energi

Konklusjon

Bibliografi

Introduksjon

Strømforsyningen til et samfunn er grunnlaget for dets vitenskapelige og teknologiske fremgang, grunnlaget for utviklingen av produksjonskrefter. Dens etterlevelse av sosiale behov er den viktigste faktoren for økonomisk vekst. Verdensøkonomien krever en konstant økning i energiforsyningen til produksjon. Den må være pålitelig og utformet for lang sikt. Energikrisen i 1973-1974 i kapitalistiske land viste at dette er vanskelig å oppnå kun basert på tradisjonelle energikilder (olje, kull, gass). Det er nødvendig ikke bare å endre strukturen på forbruket deres, men også å introdusere utradisjonelle, fornybare energikilder (NRES) i større grad. Disse inkluderer solenergi, geotermisk energi, vindenergi, samt biomasse og havenergi. Dette inkluderer også kjernekraft, men i det nåværende utviklingsstadiet virker dette ekstremt vagt.

I motsetning til fossilt brensel er ikke ukonvensjonelle energityper begrenset av geologisk akkumulerte reserver. Dette betyr at bruk og forbruk ikke fører til irreversibel utarming av ressurser. Hovedfaktoren ved vurdering av gjennomførbarheten av å bruke fornybare energikilder er kostnaden for energien som produseres sammenlignet med kostnaden for energi oppnådd ved konvensjonelle metoder. Utradisjonelle kilder blir spesielt viktige for å tilfredsstille lokale energiforbrukere.

Av de ovennevnte alternative energikildene er geotermisk energi en av de mest vanlige, teknologisk avanserte, etterspurte og, viktigere, billige. Takket være disse egenskapene har den siden begynnelsen av 1900-tallet blitt utbredt selv i forhold til andre alternative energikilder, noe som gir oss rett til å håpe at den vil ta sin rettmessige plass i utviklingen av alternativ energi i nåværende og muligens etterfølgende århundrer.

1. Geotermisk energi

Verdenspotensial. utviklingsutsikter

Geotermisk energi er energi hentet fra jordens naturlige varme, dannet på grunn av spaltning av radionuklider som et resultat av fysiske og kjemiske prosesser i jordens tarmer.

I henhold til klassifiseringen til Det internasjonale energibyrået er geotermiske energikilder delt inn i 5 typer:

-forekomster av geotermisk tørr damp - relativt lett å utvikle, men ganske sjelden; halvparten av alle geotermiske kraftverk som opererer i verden bruker imidlertid varme fra disse kildene;

-kilder til våt damp (blandinger av varmt vann og damp) er mer vanlige, men når du utvikler dem, er det nødvendig å løse problemene med å forhindre korrosjon av geotermisk kraftverksutstyr og miljøforurensning (fjerning av kondensat på grunn av dets høye saltholdighetsgrad );

-forekomster av geotermisk vann (inneholder varmt vann eller damp og vann) - er såkalte geotermiske reservoarer, som dannes som et resultat av å fylle underjordiske hulrom med vann fra atmosfærisk nedbør, oppvarmet av magma i nærheten;

-tørre varme bergarter oppvarmet av magma (på en dybde på 2 km eller mer) - deres energireserver er størst;

-magma, som er smeltet bergart oppvarmet til 1300°C. Varme oppstår der først og fremst på grunn av nedbrytning av naturlige radioaktive elementer som uran og kalium.

Jordens varme er imidlertid veldig "spredt", og i de fleste områder av verden kan bare en svært liten del av slik energi brukes lønnsomt av mennesket. Av disse utgjør brukbare geotermiske ressurser kun 1 % av den totale varmekapasiteten til de øvre 10 km av jordskorpen, eller 137 billioner. at. t (tonn standard drivstoff). Men denne mengden geotermisk energi kan dekke menneskehetens behov i lang tid. Områder med høy seismisk aktivitet rundt kantene av kontinentalplater er de beste stedene å bygge geotermiske kraftverk fordi jordskorpen i slike soner er mye tynnere. Derfor er de mest lovende geotermiske ressursene lokalisert i områder med vulkansk aktivitet. Dessverre har menneskeheten ennå ikke lært å bruke energien til vulkaner til fredelige formål. Men de skjulte, ved første øyekast umerkelige manifestasjonene av energien til jordens indre, vurdert nedenfor, har lenge vært effektivt brukt av mennesker for å skaffe termisk, og i løpet av de siste nesten 100 årene, elektrisk energi.

Ved direkte bruk brukes vanligvis høytemperaturvarme som varmer opp geotermisk vann til temperaturer som ikke overstiger 100°C til oppvarming, varmtvannsforsyning og andre lignende formål. Praksisen med direkte bruk av varme er utbredt ved tektoniske plategrenser, for eksempel på Island, Japan og Fjernøsten. Geysirer er et eksempel på en slik varmekilde. I slike tilfeller installeres vannforsyningen direkte i dype brønner. Ved temperaturer i geotermisk vann over 140 - 150 °C, når vann nær jordoverflaten varmes opp til et kokepunkt, som et resultat av at det bryter ut til overflaten i form av vanndamp, er det økonomisk mest lønnsomt å bruke geotermisk energi til å generere elektrisitet (Se tabell 1).

Tabell 1 - Sammenheng mellom temperaturverdier og metoder for bruk av geotermisk energi

Vanntemperaturverdi, °С Anvendelsesområde Mer enn 150 Elektrisitetsproduksjon Mindre enn 100 Byggevarmeanlegg Ca 60 Varmtvannsforsyningsanlegg Mindre enn 60 Varmeforsyning til veksthus, geotermiske kjøleaggregater mv.

En gruppe eksperter fra World Geothermal Energy Association, som vurderte reservene av lav- og høytemperatur geotermisk energi for hvert kontinent, innhentet følgende data om potensialet til ulike typer geotermiske kilder på planeten vår (se tabell 2).

Tabell 2 - Geotermisk potensial for lav- og høytemperaturenergi

Navn på kontinent Type geotermisk kilde: Høy temperatur, brukt til elektrisitetsproduksjon, TJ/år Lav temperatur, brukt i form av varme, TJ/år (nedre grense) tradisjonelle teknologier tradisjonelle og binære teknologier Europa 18303700 >370Asia29705900 >320 Afrika12202400 >240 Nord-Amerika13302700 >120 Latin-Amerika28005600 >240Oceania10502100 >110Verdenspotensial1120022400 >1400

Som det fremgår av denne tabellen, er potensialet til geotermiske energikilder ganske enkelt enormt. Den brukes imidlertid ekstremt lite: den installerte kapasiteten til geotermiske kraftverk verden over på begynnelsen av 1990-tallet var bare rundt 5000, og på begynnelsen av 2000-tallet - rundt 6000 MW, betydelig dårligere i denne indikatoren enn de fleste kraftverk som opererer på andre fornybare energikilder. Og produksjonen av elektrisitet ved geotermiske kraftverk i denne perioden var ubetydelig. Dette er bevist av følgende data. I strukturen til global elektrisitetsproduksjon ga fornybare energikilder 19 % av den globale elektrisitetsproduksjonen i 2000. På samme tid, til tross for det betydelige utviklingstakten, utgjorde geotermisk energi, sol- og vindenergi mindre enn 3 % av den totale bruken av energi hentet fra fornybare kilder i 2000.

Imidlertid utvikler geotermisk kraftproduksjon for tiden i et akselerert tempo, ikke minst på grunn av den galopperende økningen i kostnadene for olje og gass. Denne utviklingen tilrettelegges i stor grad av statlige programmer vedtatt i mange land rundt om i verden som støtter denne retningen for utvikling av geotermisk energi.

Det skal bemerkes at geotermiske ressurser har blitt utforsket i 80 land i verden og brukes aktivt i 58 av dem. Den største produsenten av geotermisk elektrisitet er USA, hvor geotermisk elektrisitet, som en av de alternative energikildene, har spesiell statlig støtte. I USA genererte geotermiske kraftverk i 2005 om lag 16 milliarder kW ⋅timer med elektrisitet i slike store industriområder som Great Geysers-området, som ligger 100 km nord for San Francisco (1360 MW installert kapasitet), den nordlige delen av Salthavet i sentrale California (570 MW installert kapasitet), Nevada (235 MW installert). kapasitet ) etc. Geotermisk kraftindustri er også i rask utvikling i en rekke andre land, blant annet: på Filippinene, hvor det i begynnelsen av 2003 ble installert 1930 MW elektrisk kraft ved geotermiske kraftverk, noe som gjorde det mulig å møte ca. 27 % av landets strømbehov; i Italia, hvor geotermiske kraftverk med en total kapasitet på 790 MW var i drift i 2003; på Island, hvor det er fem geotermiske kraftverk for kraftvarme med en total elektrisk kapasitet på 420 MW, som genererer 26,5 % av all elektrisitet i landet; i Kenya, hvor tre geotermiske kraftverk med en samlet elektrisk kapasitet på 160 MW opererte i 2005 og det ble utviklet planer for å øke denne kapasiteten til 576 MW. For en liste over ledende land der geotermisk kraft utvikler seg i et akselerert tempo, se tabell 3.

Tabell 3 – Topp 15 land som bruker geotermisk energi (data fra 2007)

CountryPower (MW) USA2687Filippinene1969.7Indonesia 992Mexico953Italia810.5Japan535.2New Zealand471.6Island 421.2El Salvador 204.2Costa Rica162.5Kenya128.78.8Nicara New Guinea 8 Nicara 5 Guinea 8 Nicara 3 Guinea

Dessverre er Russland ikke engang blant de ti største produsentene av elektrisk og termisk energi fra geotermiske kilder, mens geotermiske energireserver i Russland anslås å være 10-15 ganger høyere enn landets fossile brenselreserver.

Karakteriserer utviklingen av den globale geotermiske kraftindustrien som en integrert del av fornybar energi på lengre sikt, merker vi følgende. I følge prognoser forventes det i 2030 en liten nedgang (opptil 12,5 % sammenlignet med 13,8 % i 2000) i andelen fornybare energikilder i global energiproduksjon. Samtidig vil energien til sol, vind og geotermisk vann utvikle seg i et akselerert tempo, og øke årlig med gjennomsnittlig 4,1 %, men på grunn av den "lave" starten vil deres andel i strukturen til fornybare kilder. forbli den minste i 2030.

Erfaringen akkumulert av forskjellige land (inkludert Russland) er hovedsakelig knyttet til bruken av naturlig damp og termisk vann, som fortsatt er den mest realistiske basen for geotermisk energi. Imidlertid er dens store utvikling i fremtiden bare mulig med utvikling av petrogeotermiske ressurser, dvs. termisk energi av varme bergarter, hvis temperatur på en dybde på 3 - 5 km vanligvis overstiger 100°C.

Men når du bruker geotermisk energi, bør dens fordeler og ulemper tas i betraktning fullt ut. De viktigste fordelene med geotermisk energi er;

-muligheten for bruk i form av geotermisk vann eller en blanding av vann og damp (avhengig av deres temperatur) for behovene til varmt vann og varmeforsyning, samt for å generere elektrisitet eller samtidig for begge;

-nesten fullstendig sikkerhet for miljøet. CO-mengde 2, frigjort under produksjon av 1 kW elektrisitet fra høytemperatur geotermiske kilder, varierer fra 13 til 380 g (for eksempel er det 1042 g per 1 kWh for kull);

-økonomisk effektivitet er flere ganger høyere enn tradisjonelle typer elektrisitetsproduksjon, så vel som andre typer fornybare energikilder;

-dens praktiske uuttømmelighet;

-fullstendig uavhengighet i arbeidet fra miljøforhold, tid på dagen og året;

-utnyttelsesgrad overstiger 90%;

Dermed kan bruk av geotermisk energi (sammen med bruk av andre miljøvennlige fornybare energikilder) gi et betydelig bidrag til å løse følgende presserende problemer;

-å sikre bærekraftig varme- og elektrisitetsforsyning til befolkningen i de områdene på planeten vår der sentralisert energiforsyning er fraværende eller er for dyr (for eksempel i Russland i Kamchatka, i det fjerne nord, etc.);

-å sikre en garantert minimumsenergiforsyning til befolkningen i områder med ustabil sentralisert energiforsyning på grunn av mangel på elektrisitet i energisystemer, forhindre skade fra nødstilfelle og restriktive nedstengninger, etc.;

-reduksjon av skadelige utslipp fra kraftverk i visse regioner med vanskelige miljøforhold;

Disse fordelene fører til at geotermisk energi, til tross for sin ungdom (den har bare en 100-årig historie), nå utvikler seg over hele verden;

De viktigste ulempene med geotermisk energi er:

behovet for å reinjisere avløpsvann i den underjordiske akviferen;

-høy mineralisering av termisk vann i de fleste forekomster, tilstedeværelsen av giftige forbindelser og metaller i vannet, som i de fleste tilfeller utelukker muligheten for å slippe ut disse vannet til naturlige vannsystemer som ligger på overflaten;

-begrensede områder med kilder til slik energi;

-lav temperaturpotensial for kjølevæsken;

-begrenset industriell erfaring i driftsstasjoner;

Dessuten stoppes utviklingen av geotermisk energi av høye installasjonskostnader, samt lavere energiproduksjon sammenlignet med gass- eller oljebrønner. På den annen side kan de brukes mye lenger enn forekomster av tradisjonelle kilder.

Ulempene med geotermisk energi nevnt ovenfor fører til det faktum at det for praktisk bruk av varmen fra geotermisk vann kreves betydelige kapitalkostnader for boring av brønner, reinjeksjon av avfall fra geotermisk vann, samt for å lage korrosjonsbestandig termisk utstyr. .

Men på grunn av introduksjonen av nye, rimeligere teknologier for boring av brønner, og bruken av effektive metoder for å rense vann fra giftige forbindelser og metaller, synker kapitalkostnadene for å hente varme fra geotermisk vann kontinuerlig. I tillegg bør det tas i betraktning at geotermisk energi nylig har gjort betydelige fremskritt i utviklingen. Dermed har nyere utvikling vist muligheten for å generere elektrisitet ved en temperatur på damp-vannblandingen under 80 º C, som gjør det mulig å bruke geotermiske kraftverk mye mer utbredt for å generere elektrisitet. I denne forbindelse forventes det at i land med betydelig geotermisk potensial, først og fremst i USA, vil kapasiteten til geotermiske kraftverk fordobles i nær fremtid.

geotermisk energi Russland kraftverk

2. Geotermiske kraftverk

Typer geotermiske kraftverk etter driftsprinsipp

Geotermisk kraftverk (GeoTES) er en type kraftverk som genererer elektrisk energi fra termisk energi fra underjordiske kilder.

Driftsskjemaet til et geotermisk kraftverk er ganske enkelt. Vann, gjennom spesialborede hull, pumpes dypt under jorden, inn i de lagene av jordskorpen som naturlig nok er ganske oppvarmet. Vannet siver inn i sprekker og hulrom i varm granitt, varmes opp til vanndamp dannes, og stiger tilbake gjennom en annen, parallell brønn. Etter dette går varmtvannet direkte til kraftverket, inn i varmeveksleren, og energien omdannes til elektrisitet. Dette skjer gjennom en turbin og generator, som i mange andre typer kraftverk. I en annen variant av et geotermisk kraftverk benyttes naturlige hydrotermiske ressurser, d.v.s. vann oppvarmet til høy temperatur som et resultat av naturlige prosesser. Imidlertid er bruksområdet for slike ressurser betydelig begrenset av tilstedeværelsen av spesielle geologiske regioner. I dette tilfellet kommer allerede oppvarmet vann pumpet fra jordens tarmer inn i varmeveksleren. I et annet tilfelle stiger vann, som følge av høyt geologisk trykk, av seg selv, gjennom spesialborede hull. Dette er så å si det generelle prinsippet for drift av et geotermisk kraftverk, som passer for alle typer. I henhold til deres tekniske design er geotermiske kraftverk delt inn i flere typer:

-geotermiske kraftverk som bruker damp-hydrotermer er kraftverk som bruker vann som allerede er oppvarmet av naturen;

-dobbeltkrets geotermisk kraftverk ved bruk av vanndamp. Slike kraftverk har en spesiell dobbeltkrets dampgenerator som gjør det mulig å generere "ekstra" damp. Med andre ord brukes geotermisk damp på den "varme" siden av dampgeneratoren, og sekundærdamp hentet fra det tilførte vannet genereres på den "kalde" siden;

-dobbeltkrets geotermisk kraftverk som bruker lavtkokende arbeidsstoffer. Anvendelsesområdet for slike kraftverk er bruken av veldig varmt (opptil 200 grader) termisk vann, samt bruk av ekstra vann i hydrotermiske dampavsetninger, som ble nevnt ovenfor;

For tiden er det tre ordninger for å generere elektrisitet ved bruk av geotermiske ressurser:

-direkte med tørr damp

-indirekte ved hjelp av damp

Type transformasjon avhenger av tilstanden til mediet (damp eller vann) og dets temperatur.

Tørre dampkraftverk med direkte type elektrisitetsproduksjon var de første som ble bygget ut. Det aller første geotermiske kraftverket i verden fungerte nettopp etter dette prinsippet. Driften av denne stasjonen begynte i den italienske byen Larderello (nær Firenze) tilbake i 1911. Syv år tidligere, 4. juli 1904, ble det ved hjelp av geotermisk damp drevet her en generator som kunne tenne fire lyspærer, hvoretter det ble tatt beslutningen om å bygge et kraftverk. Bemerkelsesverdig nok er stasjonen i Larderello fortsatt i drift i dag. For å produsere elektrisitet ved slike geotermiske kraftverk føres damp som kommer gjennom rør fra en brønn direkte gjennom en turbin, som roterer en generator som produserer elektrisitet. (Se figur 1)

Figur 1 - Driftsprinsipp for et geotermisk kraftverk som opererer på tørr damp

En videreutvikling av geotermiske kraftverk var kraftverk med indirekte type elektrisitetsproduksjon, som er de vanligste i dag. De bruker varmt underjordisk vann (temperaturer opp til 182 ° C) som pumpes under høyt trykk inn i installasjoner på overflaten. Den hydrotermiske løsningen pumpes inn i fordamperen for å redusere trykket, noe som får noe av løsningen til å fordampe veldig raskt. Den resulterende dampen driver turbinen. Hvis det er væske igjen i tanken, kan den fordampes i neste fordamper for å få enda mer kraft. (Se figur 2)

For øyeblikket blir geotermiske kraftverk med blandet driftssyklus stadig mer utbredt. En ny revolusjonerende teknologi for bygging av geotermiske kraftverk, Hot-Dry-Rock-teknologien, som dukket opp for flere år siden, utviklet av det australske selskapet Geodynamics Ltd., øker effektiviteten av å konvertere energien til geotermisk vann til elektrisitet betydelig. Essensen av denne teknologien er som følger. Inntil helt nylig ble hovedprinsippet for drift av alle geotermiske stasjoner, som var bruken av naturlig dampeffekt, ansett som urokkelig i termoenergi. Australierne avvek fra dette prinsippet og bestemte seg for å lage en passende "geysir" selv. For å gjøre dette fant de et punkt i ørkenen i det sørøstlige Australia hvor tektonikk og isolerte bergarter skaper en anomali som holder svært høye temperaturer i området hele året. Derfor, hvis vann pumpes gjennom en brønn til en slik dybde, vil det trenge overalt inn i sprekkene av varm granitt, utvide dem, samtidig varmes opp og deretter stige til overflaten gjennom en annen boret brønn. Etter dette kan det oppvarmede vannet enkelt samles i en varmeveksler, og energien som oppnås fra det kan brukes til å fordampe en annen væske med lavere kokepunkt, hvis damp vil drive dampturbiner. Vannet som har avgitt jordvarme vil igjen ledes gjennom brønnen til dypet, og syklusen vil dermed gjenta seg. (Se figur 3)

Figur 2 - Driftsprinsipp for et geotermisk kraftverk med en indirekte type energiproduksjon

Figur 3 - Driftsprinsipp for et geotermisk kraftverk med en binær syklus

3. Utbygging av geotermisk energi i Russland

⋅h. Russland er dessverre ikke engang blant de ti beste produsentene av elektrisk og termisk energi fra geotermiske kilder, mens geotermiske energireserver er estimert til å være 10-15 ganger høyere enn fossile brenselreserver. Nesten over hele landet er det reserver av geotermisk varme med temperaturer fra 30 til 200 grader. ° C. Til dags dato er det allerede boret ca. 4000 brønner til en dybde på 5000 m, noe som gjør at vi kan gå videre til storskala implementering av moderne teknologier for lokal varmeforsyning over hele landet. De potensielle termiske ressursene til de øvre lagene av jorden, til en dybde på 100-200 m, er estimert til 400-1000 millioner tonn standard drivstoff per år.

I følge Institute of Volcanology of the Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences, er de geotermiske ressursene til Kamchatka alene anslått til 5000 MW, noe som vil gi regionen elektrisitet og varme i 100 år. Derfor rettes spesiell oppmerksomhet til utviklingen av geotermisk energi i denne regionen. Et program for å lage en geotermisk energiforsyning for Kamchatka er allerede utviklet og er under implementering, som et resultat av dette vil spare rundt 900 tonn drivstoffekvivalenter årlig. T.

I følge Research Techart-prognoser kan andelen geotermisk energi i Russland innen 2020 nå 0,3 % av den totale energibalansen. Den installerte kapasiteten vil være 750 MW og opptil 5 milliarder kWh elektrisitet kan genereres gjennom jordens termiske ressurser. Den største økningen i installert kapasitet forventes i perioden fra 2015 til 2020. Prognostisert dynamikk ved idriftsettelse av geotermiske kapasiteter er presentert i figur 4. Utviklingen av industrien vil også legges til rette av en økning i investeringsvolumet. Innen 2020 vil det derfor bli investert rundt 60 milliarder rubler i bygging av nye geotermiske anlegg. (Figur 5)

Effekt, MW

Periode

Figur 4 - Prosjektert dynamikk ved igangkjøring av nye kapasiteter, MW. milliarder gni.

Periode

Figur 5 - Vurdering av kapitalinvesteringer i etablering av geotermiske energianlegg, milliarder rubler.

Samtidig, med tanke på dagens og fremtidige produksjon av elektrisitet basert på fornybare kilder, bør det bemerkes at geotermisk energi ved begynnelsen av århundret av den totale mengden generert elektrisitet ikke oversteg 0,15 % og først innen 2010, selv om den vil øke med en tredjedel, vil den ikke overstige 0,2 % med en samlet effekt på 7 TWh. I samsvar med Russlands energistrategi frem til 2020 er det planlagt å øke varmeforbruket i landet med minst 1,3 ganger, og andelen desentralisert varmeforsyning vil øke fra 28,6 % i 2000 til 33 % i 2020. nylig var omfanget av geotermisk energibruk i landet svært beskjedent. Bruken av geotermisk energi i fjerntliggende regioner i Russland, spesielt i Kamchatka, virker spesielt relevant. I Kamchatka, ved Paratunskoye-feltet, ble det opprettet et pilotindustrielt geotermisk kraftverk med en kapasitet på rundt 500 kW i 1967 - dette var den første erfaringen med å generere elektrisitet ved bruk av geotermisk varme i Russland. Samtidig begynte den første industrielle generasjonen av elektrisitet i Russland ved Pauzhetskaya geotermiske kraftverk. Sistnevnte fungerer fortsatt og gir den billigste strømmen i Kamchatka.

Da prisen på fyringsolje i en markedsøkonomi begynte å stige kraftig, viste det seg at den dyreste elektrisiteten i Russland var Kamchatka, som var helt avhengig av den såkalte nordlige forsyningen. Det var en gang da 1 kWh kostet nesten 30 øre. Til sammenligning: verdensprisen er 6 cent, i Russland - 1,5-3. I 1994 ble JSC Geotherm og JSC Geotherm-M organisert, og fra det øyeblikket begynte implementeringen av prosjektet. Utviklingen av geotermisk energi i Kamchatka er foreløpig ikke så aktiv som kreves av økonomien og miljøsituasjonen i regionen. Det er flere årsaker: mangelen på vekt på geotermisk energi i regionens energiutviklingsstrategi, den betydelige gjelden til Kamchatskenergo JSC for langsiktige forsyninger av fyringsolje.

I følge JSC "Geotherm - M" er Russlands geotermiske ressurser fordelt som følger: alle de tre russiske geotermiske kraftverkene er lokalisert på territoriet til Kamchatka, det totale energipotensialet til dampvann-termikk er estimert til 1 GW elektrisk kraft, men realiseres bare i mengden av 76,5 MW installert kapasitet (2004) og rundt 420 millioner kW/time årlig produksjon (2004). Mutnovskaya kraftverk, det største i regionen, ligger 120 kilometer fra byen Petropavlovsk-Kamchatsky i en høyde av 1 km over havet, ved foten av vulkanen med samme navn. Mutnovskoye-feltet består av Verkhne-Mutonovskaya GeoTPP, med en installert kapasitet på 12 MW (2007) og en produksjon på 52,9 millioner kWh/år (2007) (81,4 i 2004) og Mutonovskaya GeoTPP med en kapasitet på 50 MW (2007 MW). ) og en produksjon på 360,7 millioner kWh/år (2007) (276,8 i 2004)

Ifølge Det internasjonale energibyrået (IEA) var byggekostnadene for disse anleggene 150 millioner dollar. For å finansiere prosjektet mottok RAO UES et lån på 100 millioner dollar fra European Bank for Reconstruction and Development. Ifølge eksperter vil produksjonskapasiteten til Mutnovskaya geotermiske kraftverk øke til 250 MW i de kommende årene.

Pauzhetsky-feltet ligger i nærheten av vulkanene Koshelev og Kambalny - Pauzhetskaya Geothermal Power Plant med en kapasitet på 14,5 MW e (2004) og en produksjon på 59,5 millioner kWh. Ved Pauzhetskaya geotermiske kraftverk med en kapasitet på 11 MW brukes kun separert geotermisk damp fra damp-vannblandingen hentet fra geotermiske brønner i dampturbiner. En stor mengde geotermisk vann (omtrent 80 % av det totale forbruket av PVA) med en temperatur på 120°C slippes ut i gyteelven Ozernaya, noe som ikke bare fører til tap av det termiske potensialet til den geotermiske kjølevæsken, men også forverrer den økologiske tilstanden til elven betydelig. Det foreslås å bruke varmen fra geotermisk avfallsvann til å generere elektrisitet ved å lage et dobbeltkretskraftverk som bruker en lavtkokende arbeidsvæske. Avløpsvannstrømmen ved det eksisterende Pauzhetskaya geotermiske kraftverket er tilstrekkelig for et kraftverk på 2 MW. Temperaturen på utslippsvannet reduseres til 55°C, og reduserer dermed termisk forurensning av elven betydelig.

I Stavropol-territoriet, ved Kayasulinskoye-feltet, ble byggingen av et dyrt eksperimentelt Stavropol geotermisk kraftverk med en kapasitet på 3 MW startet og suspendert.

Det er et prosjekt for Ocean Geothermal Power Plant med en kapasitet på 34,5 MW og en årlig produksjon på 107 millioner kWh. For tiden utføres elektrisitetsforsyningen til byen Kurilsk og landsbyene Reidovo og Goryachiye Klyuchi ved hjelp av dieselkraftverk, og varmeforsyningen leveres ved hjelp av kullfyrte kjelehus. Diesel blir importert i løpet av en kort navigasjonsperiode - til øya. Iturup har ikke eget drivstoff. De siste årene, på grunn av økonomiske vanskeligheter, har importen av drivstoff til øya gått kraftig ned; Strøm leveres til befolkningen 2-3 timer i døgnet. Samtidig har øya de rikeste reservene av geotermiske energikilder med høy potensial i øyskala, som dessuten stort sett allerede er utforsket. Omtrent 75-80 milliarder rubler ble brukt på hydrogeologisk leting og FoU for etablering av geotermiske kraftverk. til gjeldende priser. Strømkostnaden ved geotermiske kraftverk er mer enn to ganger lavere enn ved dieselkraftverk. Importert drivstoff vil bli fortrengt med en hastighet på 2,5-3 tusen tonn. t./år/MW. Miljøsituasjonen på øya vil bli bedre.

Det er et 2,6 MW geotermisk kraftverk i Kunashir, og flere geotermiske kraftverk med en samlet kapasitet på 12-17 MW er planlagt. I Kaliningrad-regionen er det planlagt å gjennomføre et pilotprosjekt for geotermisk varme og elektrisitetsforsyning til byen Svetly basert på et binært geotermisk kraftverk med en kapasitet på 4 MW. For tiden gir geotermiske energikilder opptil 25 prosent av Kamchatkas totale energiforbruk, noe som i betydelig grad bidrar til å redusere halvøyas avhengighet av dyr importert fyringsolje. De største hydrotermiske dampforekomstene i Kamchatka ligger i fjellområder med et ugunstig klima. Gjennomsnittlig årstemperatur er negativ, snødybden er opptil 10 m. Dette kompliserer og øker kostnadene ved bygging og drift av geotermiske kraftverk betydelig.

Ansatte i ENIN, JSC "Nauka" og NUC MPEI foreslo et geotermisk kraftverkprosjekt som tillater minst en og en halv gang å øke sin nyttige kraft og øke påliteligheten.

Som kjent har damp-vannblandingen som kommer fra geotermiske brønner en kompleks kjemisk sammensetning. Saltinnholdet i vannfasen er opptil 2 g/l, inkludert mye kiselsyre, i dampen er det en betydelig mengde ikke-kondenserbare gasser, inkludert hydrogensulfid. Dette begrenser muligheten for dyp bruk av det termiske potensialet til den geotermiske kjølevæsken i den tradisjonelle syklusen til GeoTES med kondenserende dampturbiner, og tillater ikke å oppnå ytterligere damp ved utvidelse av vann og dypt vakuum i kondensatoren. Sterk vind, frost, store snøfall, kombinert med høy luftfuktighet, skaper en trussel om isdannelse i våte kjøletårn som vanligvis brukes ved geotermiske kraftverk, noe som kan føre til nedstenging av kraftenheter og til og med til ødeleggelse av kjøletårn.

Ved de foreslåtte kombikraftverkene for geotermiske kraftverk er disse problemene i stor grad løst. Hvis vi bruker dampturbiner med nært atmosfærisk mottrykk og leder eksosdampen til en kondensator, som også er en dampgenerator i den nedre kretsen av stasjonen med turbiner på et lavtkokende, ikke-frysende arbeidsvæske, vil den totale elektrisitetsproduksjonen kan økes betydelig ved å redusere temperaturen for varmefjerning fra syklusen. Dampen fra det lavtkokende arbeidsvæsken kondenseres i en luftkondensator, så den nyttige kraften til stasjonen om vinteren øker betydelig sammen med økningen i etterspørselen etter elektrisitet. I tillegg er det ikke noe dampforbruk for ejektorer for å fjerne ikke-kondenserbare gasser; det er også mulig å delvis bruke varmen fra geotermisk vann til å overopphete dampen til en lavtkokende arbeidsvæske. Vinterdrift av stasjonen er lettet, siden det ikke er åpen kontakt mellom vann og luft, og vanntemperaturen i varmevekslere og rørledninger ikke faller under 60°C.

Kombinerte geotermiske kraftverk er allerede i drift i utlandet, men i områder med tropisk klima, hvor deres effektivitet ikke kan realiseres fullt ut på grunn av høye lufttemperaturer. For de nordlige regionene gir de ovennevnte fordelene ved slike stasjoner store muligheter for bruk. I det internasjonale anbudet som for tiden pågår for bygging av første trinn av Mutnovskaya geotermiske kraftverk, er en kombistasjon vurdert som et av de mulige alternativene.

Dessverre er det i Russland ikke noe innenlandsk serieutstyr for kraftverk som bruker lavtkokende arbeidsvæske, så bare utenlandske selskaper kan være ekte leverandører. Dette fører til en økning i nødvendige kapitalinvesteringer i bygge- og driftskostnader. For å fremskynde etableringen av kombinerte geotermiske kraftverk i Kamchatka og stimulere arbeidet til innenlandske utstyrsprodusenter, planlegger Geotherm JSC å bygge den fjerde enheten til Verkhne-Mutnovskaya geotermiske kraftverk ved å bruke en kombinert termisk ordning i nær fremtid.

Utviklingen av geotermisk energi i Russland vil i stor grad bidra til å løse problemet med elektrifisering av tynt befolkede områder og øke påliteligheten av strømforsyningen til den delen av forbrukerne for hvem sentralisert energiforsyning er økonomisk uakseptabel. Uten bruk av fornybare kilder er det umulig å på en tilfredsstillende måte løse energiforsyningen i det fjerne nord; områder som ikke er forbundet med offentlige nettverk; øke påliteligheten og kvaliteten på strømforsyningen til regioner som mangler elektrisk energi og organiske ressurser til et sivilisert nivå; forbedre miljøsituasjonen i landet, sikre nødstrømforsyning, spesialanlegg, samt utdannings-, kultur- og serviceanlegg.

Konklusjon

Jordens varme er veldig "spredt" og i de fleste områder av verden kan bare en svært liten del av slik energi brukes lønnsomt av mennesket. Av disse utgjør brukbare geotermiske ressurser kun 1 % av den totale varmekapasiteten til de øvre 10 km av jordskorpen, eller 137 billioner. tonn standard drivstoff. Men denne mengden geotermisk energi kan dekke menneskehetens behov i lang tid. Områder med høy seismisk aktivitet rundt kantene av kontinentalplater er de beste stedene å bygge geotermiske kraftverk fordi jordskorpen i slike soner er mye tynnere. Derfor er de mest lovende geotermiske ressursene lokalisert i områder med vulkansk aktivitet.

I strukturen til global elektrisitetsproduksjon ga fornybare energikilder 19 % av den globale elektrisitetsproduksjonen i 2000. På samme tid, til tross for det betydelige utviklingstakten, utgjorde geotermisk energi, sol- og vindenergi mindre enn 3 % av den totale bruken av energi hentet fra fornybare kilder i 2000. Imidlertid utvikler geotermisk kraftproduksjon for tiden i et akselerert tempo, ikke minst på grunn av den galopperende økningen i kostnadene for olje og gass. Denne utviklingen tilrettelegges i stor grad av statlige programmer vedtatt i mange land rundt om i verden som støtter denne retningen for utvikling av geotermisk energi.

Geotermisk energi, inkludert geotermiske kraftverk, er en av de mest lovende typene alternative energikilder. Den nåværende etterspørselen etter geotermisk energi som en type fornybar energi skyldes først og fremst utarmingen av fossile brenselreserver og avhengigheten av de fleste utviklede land av importen (hovedsakelig olje- og gassimport), samt den betydelige negative tradisjonell energis innvirkning på miljøet.

I dag produserer geotermiske kraftverk i verden om lag 54 613 GWh energi per år. Den totale kapasiteten til eksisterende jordvarmeanlegg er beregnet til 75 900 GW ⋅h. Russland er dessverre ikke engang blant de ti beste produsentene av elektrisk og termisk energi fra geotermiske kilder, mens geotermiske energireserver er estimert til å være 10-15 ganger høyere enn fossile brenselreserver.

Nå, på grunn av introduksjonen av nye, rimeligere teknologier for boring av brønner, og bruken av effektive metoder for å rense vann fra giftige forbindelser og metaller, synker kapitalkostnadene for å samle varme fra geotermisk vann kontinuerlig.

I tillegg bør det tas i betraktning at geotermisk energi nylig har gjort betydelige fremskritt i utviklingen. Dermed har nyere utvikling vist muligheten for å generere elektrisitet ved en temperatur på damp-vannblandingen under 80 º C, som gjør det mulig å bruke geotermiske kraftverk mye mer utbredt for å generere elektrisitet.

I denne forbindelse forventes det at i land med betydelig geotermisk potensial, først og fremst i USA, vil kapasiteten til geotermiske kraftverk fordobles i nær fremtid.

Bibliografi

1. Popov, M.S. Geotermisk energi i Russland [Tekst] / M.S. Popov - M.: "Energoatomizdat", 1988. - 294 s.

Maksimov, I.G. Alternative energikilder [Tekst] / I.G. Maksimov - M.: "Øko-trend", 2005. - 387 s.

Feofanov, Yu.A. Geotermiske kraftverk [Tekst] / Yu.A. Feofanov - M.: "Øko-trend", 2005. - 217 s.

Alkhasov, A.B. Geotermisk energi: problemer, ressurser, teknologier [Tekst] / A.B. Alkhasov - M.: "Fizmatlit", 2008. - 376 s.