Геотермальные источники энергии реферат

Обновлено: 05.07.2024

Функция "чтения" служит для ознакомления с работой. Разметка, таблицы и картинки документа могут отображаться неверно или не в полном объёме!

Геотермальная энергетика Содержание Анотация. В данной работе приведена история развития геотермальной энергетики, как во всём мире, так и в нашей странеРоссии. Выполнен анализ использования глубинного тепла Земли, для преобразования его в электрическую энергию, а также для обеспечения городов и посёлков теплом и горячим водоснабжением в таких регионах нашей страны, как на Камчатке, Сахалине, Северном Кавказе. Сделано экономическое обоснование разработки геотермальных месторождений, строительство электростанций и сроки их окупаемости. Сравнивая энергии геотермальных источников с другими видами источников электроэнергии получаем перспективность развития геотермальной энергетики, которая должна занять важное место в общем балансе использования энергии. В частности, для рест-руктуризации и перевооружения энергетики Камчатской области и Курильских островов, частично Приморья и Северного Кавка-за следует использовать собственные геотермальные ресурсы.

Введение. Основными направлениями развития генерирующих мощностей в энергетике страны на ближайшую перспективу является техническое перевооружение и реконструкция электростанций, а также ввод новых генерирующих мощностей. Прежде всегоэто строительство парогазовых установок с КПД 5560% , что позволит повысить эффективность существующих ТЭС на 2540%. Следующим этапом должно стать сооружение тепловых электростанций с использованием новых технологий сжигания твёрдого топлива и со сверхкритическими параметрами пара для достижения КПД ТЭС, равного 46-48%. Дальнейшее развитие получат и атомные электростанции с реакторами новых типов на тепловых и быстрых нейтронах.

Важное место в формировании энергетики России занимает сектор теплоснабжения страны, который является самым большим по объёму потребляемых энергоресурсов более 45% их общего потребления. В системах централизованного теплоснабжения (ЦТ) производится более 71%, а децентрализованными источниками около 29% всего тепла. Электростанциями отпускается более 34% всего тепла, котельными примерно 50%. В соответствии с энергетической стратегией России до 2020г. планируется рост теплопотребления в стране не менее чем в 1,3 раза, причём доля децентрализованного теплоснабжения будет возрастать с 28,6% в 2000г. до 33% в 2020г.

Повышение цен, которое произошло в последние годы, на органическое топливо (газ, мазут, дизельное топливо) и на его транспортировку в отдалённые районы России и соответственно объективный рост отпускных цен на электрическую и тепловую энергию принципиально изменяют отношение к использованию НВИЭ: геотермальной, ветровой, солнечной.

Так, развитие геотермальной энергетики в отдельных регионах страны позволяет уже сегодня решать проблему электро и теплоснабжения, в частности на Камчатке, Курильских островах, а также на Северном Кавказе, в отдельных районах Сибири и европейской части России.

В числе основных направлений совершенствования и развития систем теплоснабжения должно стать расширения использования местных нетрадиционных возобновляемых источников энергии и в первую очередь геотермального тепла земли. Уже в ближайшие 7-10 лет с помощью современных технологий локального теплоснабжения благодаря термальному теплу можно сэкономить

Одной из фундаментальных проблем, стоящих перед человечеством, является энергетическая проблема. В настоящее время основными источниками энергии являются уголь, нефть и газ. Их прогнозные ресурсы оцениваются, соответственно, в 15 трлн т, 500 млрд. т и 400 трлн м, при разведанных запасах 1685 млрд т, 137 млрд т и 140 трлн м. При современном уровне добычи разведанных запасов угля хватит на 400 лет, нефти на 42 года и газа на 61 год. Часть прогнозных ресурсов так же будет освоена, но стоимость их добычи будет постоянно расти.

Содержание

Введение……………………………………………………………..3
1. Геотермальная энергетика………………………………………4
2. Достоинства и недостатки геотермальной энергетики………..6
3. Использование геотермальной энергии в мире……………….8
4. Геотермальная энергетика в Беларуси………………………..10
Заключение………………………………………………………. 12
Список использованных источников…………………………….13

Работа содержит 1 файл

Геотермальная энергетика.docx

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Кафедра технологии важнейших отраслей промышленности

Студентка ФМЭО, (подпись, дата) А. А. Рябцева

Проверила (подпись, дата) Л. М. Судиловская

1. Геотермальная энергетика……………… ………………………4

2. Достоинства и недостатки геотермальной энергетики………..6

3. Использование геотермальной энергии в мире……………….8

4. Геотермальная энергетика в Беларуси………………………..10

Список использованных источников…………………………….13

Стоимость будет расти, а сами ресурсы будут медленно, но верно сокращаться, ведь уголь, нефть и газ-это не возобновляемые источники энергии и рано или поздно они закончатся. Следовательно, мы должны использовать их рационально, стараться экономить. Альтернативная энергетика может помочь нам это сделать. Именно поэтому во многих странах мира ведутся исследования по расширению использования альтернативных источников энергии-торфа, горючих сланцев, битумов, нетрадиционных газов, энергии тепла земли, солнца, ветра, океана, биосинтеза и др. Поэтому тема геотермальной энергетики достаточно актуальна в современном мире. Сегодня уже в 80 странах мира в той или иной степени используется геотермальное тепло. В большей части из них, а именно в 70 странах, утилизация этого вида природного тепла достигла развития на уровне строительства теплиц, бассейнов, использования в лечебных целях и т.д. А геотермальные электростанции имеются примерно в 25 странах.

1. Геотермальная энергетика

Геотермальная энергетика — направление энергетики, основанное на производстве электрической и тепловой энергии за счёт тепловой энергии, содержащейся в недрах земли, на геотермальных станциях. Обычно относится к альтернативным источникам энергии, использующим возобновляемые энергетические ресурсы.

В вулканических районах циркулирующая вода перегревается выше температур кипения на относительно небольших глубинах и по трещинам поднимается к поверхности, иногда проявляя себя в виде гейзеров. Доступ к подземным тёплым водам возможен при помощи глубинного бурения скважин. Более чем такие паротермы распространены сухие высокотемпературные породы, энергия которых доступна при помощи закачки и последующего отбора из них перегретой воды. Высокие горизонты пород с температурой менее 100°C распространены и на множестве геологически малоактивных территорий, потому наиболее перспективным считается использование геотерм в качестве источника тепла.

В земной коре существует подвижный и чрезвычайно теплоемкий энергоноситель – вода, играющая важную роль в тепловом балансе верхних геосфер. Вода насыщает все породы осадочного чехла. Она содержится в породах гранитной и осадочной оболочек, а также, вероятно, и в верхних частях мантии. Жидкая вода существует только до глубин 10-15 км, ниже при температуре около 700°С вода находится исключительно в газообразном состоянии.

С развитием глубокого бурения на 10-15 км открываются многообещающие перспективы вскрытия высокотемпературных источников тепла. На таких глубинах в некоторых районах страны (исключая вулканические) температура вод может достигнуть 350°С и выше.

Существует много классификаций геотермальных вод, ниже приведены несколько из них:

1) по температуре:

- слаботермальные - до 40°C

- перегретые - более 100°C

2) по минерализации

- ультрапресные - до 0,1 г/л

- пресные - 0,1-1,0 г/л

- слабосолоноватые - 1,0-3,0 г/л

- сильносолоноватые - 3,0-10,0 г/л

- соленые - 10,0-35,0 г/л

- рассольные - более 35,0 г/л

3) по общей жесткости

- очень мягкие - до 1,2 мг-экв/л

- мягкие - 1,2-2,8 мг-экв/л

- жесткие - 5,7-11,7 мг-экв/л

- очень жесткие - более 11,7 мг-экв/л

4) по кислотности, рН

- сильнокислые - до 3,5

- щелочные - более 8,5

5) по газовому составу

6) по газонасыщенности

- слабая - до 100 мг/л

- средняя - 100-1000 мг/л

- высокая - более 1000 мг/л

2. Достоинства и недостатки геотермальной энергетики

Геотермальная энергия всегда привлекала людей возможностями полезного применения. Главным достоинством геотермальной энергии является ее практическая неиссякаемость и полная независимость от условий окружающей среды, времени суток и года. Геотермальная энергия своим "проектированием" обязана раскаленному центральному ядру Земли, с громадным запасом тепловой энергии. Только в верхнем трехкилометровом слое Земли запасено количество тепловой энергии, эквивалентное энергии примерно 300 млрд. т угля. Тепло центрального ядра Земли имеет прямой выход на поверхность Земли через жерла вулканов и в виде горячей воды и пара.

Кроме того, магма передает свое тепло горным породам, причем с ростом глубины их температура повышается. По имеющимся данным, температура Горных пород повышается в среднем на 1°С на каждые 33 м глубины (геотермическая ступень). Это означает, что на глубине 3-4 км вода закипает; а на глубине 10-15 км температура пород может достигать 1000-1200°С. Но иногда геотермическая ступень имеет другое значение, например, в районе расположения вулканов температура пород повышается на 1°С на каждые 2-3 м. Из этих примеров можно сделать заключение о том, что имеется значительное разнообразие температурных условий геотермальных источников энергии, которые будут определять технические средства для ее использования, и что температура является основным параметром, характеризующим геотермальное тепло.

Существуют следующие принципиальные возможности использования тепла земных глубин. Воду или смесь воды и пара в зависимости от их температуры можно направлять для горячего водоснабжения и теплоснабжения, для выработки электроэнергии либо одновременно для всех трех целей. Высокотемпературное тепло околовулканического района и сухих горных пород предпочтительно использовать для выработки электроэнергии и теплоснабжения. От того, какой источник геотермальной энергии используется, зависит устройство станции.

Если в данном регионе имеются источники подземных термальных вод, то целесообразно их использовать для теплоснабжения и горячего водоснабженияю.

Какие проблемы возникают при использовании подземных термальных вод? Главная из них заключается в необходимости обратной закачки отработанной воды в подземный водоносный горизонт. В термальных водах содержится большое количество солей различных токсичных металлов (например, бора, свинца, цинка, кадмия, мышьяка), ряд химических соединений (аммиака, фенолов), что исключает сброс этих вод в природные водные системы, расположенные на поверхности.

Наибольший интерес представляют высокотемпературные термальные воды или выходы пара, которые можно использовать для производства электроэнергии и теплоснабжения.

Итак, достоинствами геотермальной энергии можно считать практическую неисчерпаемость ресурсов, независимость от внешних условий, времени суток и года, возможность комплексного использования термальных вод для нужд теплоэлектроэнергетики и медицины. Также геотермальная энергия не загрязняет окружающую среду и не способствует парниковому эффекту, электростанции не занимают много места, после того как построены геотермальные электростанции, энергия почти бесплатна. Недостатками ее являются высокая минерализация термальных вод большинства месторождений и наличие токсичных соединений и металлов, что исключает в большинстве случаев сброс термальных вод в природные водоемы. Большая проблема состоит еще и в том, что существует не так много мест, где можно строить геотермальные электростанции. Иногда геотермальные места "выдыхаются" за несколько десятилетий.

3. Использование геотермальной энергии в мире

Страна кантонов стала одним из передовиков развития новой технологии: перед Второй мировой войной здесь создали первую крупную установку мощностью 175 кВт. Теплонасосная система использовала тепло речной воды и отапливала Цюрихскую ратушу. Что немаловажно, установка стала одной из первых, способных работать в реверсивном режиме: летом она охлаждала воздух внутри ратуши.

Подобные эксперименты проводились в Швейцарии, Англии, США. В 1970-ых, после мировых энергетических кризисов, тепловые установки стали особенно актуальны – началась серьезная работа по их внедрению в массовое производство. И цель была достигнута.

Уже к 1980 году в Соединенных Штатах работали три миллиона теплонасосных установок (ТНУ). До недавних пор Штаты оставались лидерами по количеству выпущенных систем, теперь на первое место вышла Япония. Сейчас в США ежегодно выпускают около миллиона новых установок.

Тепловая энергия недр образуется за счет расщепления радионуклидов в раскаленном ядре нашей планеты. Тепло Земли выходит наружу посредством жерла вулканов и гейзеров. Геотермальные ресурсы среди нетрадиционных источников энергии занимают ведущее место. В частности, в мировом производстве электроэнергии они занимают более 60 %.

Главными потребите-лями геотермальных ресурсов на ближайшую и отдаленную перспек-тиву несомненно будут теплоснабжение (обогрев помещений, купален, рыболовства и теплиц) и, в значительно меньшей мере, выработка электроэнергии.

Из истории развития геотермальной энергетики

Идея об использовании тепла Земли для получения электричества пришла в голову итальянскому маркизу Джинори Конти, наследнику фарфорового бизнеса. В 1904 году Конти провёл научный опыт при помощи экспериментальной установки, им же созданной. Всего девять лет понадобилось для запуска первой промышленной геотермальной электростанции. Её мощность составляла 250 кВт. С 1916 г. в Италии началось организованное производство установок.

1.Месторождения геотермального сухого пара.

Разработать их не составляет труда, но месторождения эти довольно немногочисленны и встречаются крайне редко. Тем не менее, в настоящее время каждая вторая геотермальная станция использует именно эти источники.

2. Источники горячего пара.

Фактически это соединение горячей воды и пара. Для использования этого дара природы необходимо решить комплекс вопросов, позволяющих избежать коррозии применяемого на станции оборудования. Также может ухудшиться экологическое состояние окружающей среды.

3. Месторождения геотермальной воды.

Они, в свою очередь, бывают двух типов: чисто водные месторождения или смеси воды и пара. Это своеобразные резервуары, которые образуются вследствие заполнения влагой подземных полостей. Там скапливаются атмосферные осадки, которые нагреваются магмой.

4. Сухие горячие скальные породы.

Вследствие воздействия магмы они сильно нагреваются, их залежи находятся примерно на двухкилометровой глубине, именно этот вид геотермальных источников наиболее распространён.

5. Магма, которая представляет собой сильно разогретые (до 1300 градусов) горные породы.

4. Использование тепла

Существуют следующие принципиальные возможности использования тепла земных глубин. Воду и смесь воды и пара в зависимости от их температуры можно направлять для горячего водоснабжения и теплоснабжения, для выработки электроэнергии, либо одновременно для всех трех целей.

Высокотемпературное тепло околовулканического района и сухих горных пород предпочтительно использовать для выработки электроэнергии и теплоснабжения. От того, какой источник геотермальной энергии используется, зависит устройство станции.

5. Виды геотермальных станций

Существует 3 типа геотермальных установок.

К первому относятся станции, основой для работы которых являются месторождения сухого пара. Чтобы получить требующуюся энергию пар пропускается через турбину или генератор.

Второй тип – это станции с сепаратором. Они эксплуатируют месторождения горячей воды под давлением. Вода поднимается вверх по скважине и поступает в сепаратор.

Не прямая схема получения - наиболее популярный тип геотермальных станций в мире. Их работу обеспечивают горячие подземные воды, которые закачиваются под высоким давлением в генераторные установки. Происходит нагнетание гидротермального раствора в испаритель для снижения давления.

Часть раствора испаряется, образовавшийся пар, заставляет работать турбину. Оставшаяся жидкость также может приносить пользу.

Третий тип - станции, применяющие бинарный цикл работы, заключающийся в использовании двух типов вод – горячей и умеренной.
Оба потока пропускаются через теплообменник. Более горячая жидкость выпаривает более холодную, и образуемые вследствие этого процесса пары приводят в действие турбины.

Система является замкнутой, и это позволяет избежать выбросов в атмосферу.

6. Запасы геотермальной энергии

Проведенные исследования указывают на то, что сердцевина Земли содержит гораздо большее количество теплоты, чем можно получить, расщепляя при помощи ядерных реакторов уран или торий.

Конечно, геотермальные источники энергии теоретически нельзя назвать возобновляемыми. Но представить, что они действительно в какой-то момент могут иссякнуть, невозможно.

Если вообразить, что только тепло Земли по каким-либо причинам останется пригодным для использования, то продёт сорок один миллион лет до того времени, когда температура недр понизится всего на полградуса.

На территории России прогнозные геотермальные ресурсы на доступных глубинах (до 5-6 км) в 4-6 раз превышают ресурсы углеводородов и по оценке ученых составляют для нужд теплоснабжения 57трлн. тонн условного топлива, в том числе для нужд отопления 30,5 трлн. тонн условного топлива.

7. Геотермальные ресурсы России

Камчатку и Курильские острова по своим климатическим условиям и по потенциалам в геотермальной энергетике можно сравнить лишь с Исландией.

Здесь, согласно исследованиям, геотермальная энергия способна полностью покрыть все энергозатраты.

В настоящее время геотермальные источники энергии обеспечивают на Камчатке до 25 процентов от общего энергопотребления: 50 МВт производится на Мутновской геотермальной электростанции, 12 МВт – на Верхне-Мутновской и 11 на Паужетской ГеоЭС.

Таким образом, общая мощность энергообъектов, действующих на основе геотермальных источ-ников, в области составляет 73 МВт – а это значительно помогает ослабить зависимость полуострова от дорого-стоящего привозного мазута.

Электростанция Мутновская, самая большая в регионе, находится в 120 километрах от города Петропавловск-Камчатский на высоте 1 км над уровнем моря, у подножья одноименного вулкана и состоит из двух энергоблоков, каждый мощностью по 25 МВт.

Первая установка вступила в действие в декабре 2001, вторая – в октябре 2002. Турбины приводятся в движение при помощи пара, температура которого составляет примерно 250°C, поступающего с глубины 300 метров.

Кроме того, сконденсированная вода из недр земли используется так же и для отопления соседнего населенного пункта.

8. Преимущества и недостатки

Достоинствами геотермальной энергии можно считать практическую неисчерпаемость ресурсов, независимость от внешних условий, времени суток и года, возможность комплексного использования термальных вод для нужд теплоэлектроэнергетики и медицины.

Недостатками ее являются высокая минерализация термальных вод большинства месторождений и наличие токсичных соединений и металлов, что исключает сброс вод в природные водоемы.

Перспективы развития геотермальной энергетики

Говорить об общих перспективах развития геотермальной энергетики можно, лишь рассматривая перспективы развития в конкретной стране. Каждый регион характеризуется собственными природными условиями, и это требует разных подходов к решению проблемы.

9. Заключение

Роль энергии неоспорима в поддержании и дальнейшем развитии цивилизации. В современном обществе трудно найти хотя бы одну область человеческой деятельности, которая не требовала бы, прямо или косвенно, большей энергии, чем могут дать ресурсы человека.

Потребление энергии – важный показатель жизненного уровня. За время существования нашей цивилизации много раз происходила смена традиционных источников энергии на новые, более совершенные. И не потому, что старый источник был исчерпан.

На пути широкого внедрения альтернативных источников энергии стоят трудно разрешимые экономические и социальные проблемы. Прежде всего это высокая капиталоемкость, вызванная необходимостью создания новой техники и технологии. Во-вторых, высокая материалоемкость : создание мощных ПЭС требует, к примеру, огромных количеств металла, бетона и т.д, В-третьих, под некоторые станции требуется значительное отчуждение земли или морской акватории. Кроме того, развитие использования альтернативных источников энергии сдерживается также нехваткой специалистов. Решение этих проблем требует комплексного подхода на национальном и международном уровне, что позволит ускорить их реализацию.

Практически на всей территории России имеются уникальные запасы геотермального тепла с температурами теплоносителя (вода, двухфазный поток и пар) от 30 до 200 С.

В последние годы в России на основе крупных фундаментальных исследований были созданы геотермальные технологии, способные быстро обеспечить эффективное применение тепла земли на ГеоЭС и ГеоТС для получения электроэнергии и тепла.

Геотермальная энергетика должна занять важное место в общем балансе использования энергии. В частности, для реструктуризации и перевооружения энергетики Камчатской области и Курильских островов и частично Приморья, Сибири и Северного Кавказа следует использовать собственные геотермальные ресурсы.

Широкомасштабное внедрение новых схем теплоснабжения с тепловыми насосами с использованием низкопотенциальных источников тепла позволит снизить расход органического топлива на 20-25%.

Для привлечения инвестиций и кредитов в энергетику следует выполнять эффективные проекты и гарантировать своевременный возврат заемных средств, что возможно только при полной и своевременной оплате электричества и тепла, отпущенных потребителям.

10. Список литературы

Геотермальная энергия вырабатывается за счет использования тепла, скрытого под поверхностью земли. Для получения электричества с помощью геотермальной энергии в зависимости от температуры, глубины источника и качества воды и пара в данной области, применяются электростанции трех разных типов: на сухом пару, с непосредственным подключением к высокотемпературным источникам и с бинарным циклом. Во всех случаях сконденсировавшийся пар и остатки геотермальных вод закачиваются обратно под землю для получения дополнительного тепла.

Вложенные файлы: 1 файл

Реферат.docx

Использование геотермальной энергии предлагает целый ряд преимуществ по сравнению с источниками энергии, основанными на традиционных ископаемых видах топлива. С экологической точки зрения, извлекаемая энергия является чистой и безопасной для окружающей среды. Эта технология также является сбалансированной, поскольку горячая вода, используемая в геотермальном процессе, закачивается обратно под землю для получения дополнительного объема пара. Кроме того, на работу геотермальных электростанций не влияют погодные условия. Геотермальная энергия подается непрерывно, днем и ночью, обеспечивая мощность для базисной нагрузки.

Источники высокопотенциальной теплоты на геотермальной электростанции и особенности геотермального теплоносителя.

Постоянный рост цен на органическое топливо, уменьшение его запасов и, наконец, угроза глобального потепления диктуют необходимость максимального использования местных возобновляемых источников энергии, и в первую очередь, геотермальных энергетических ресурсов для тепло- и электроснабжения как небольших поселков, так и крупных городов.

Геотермальная энергия представляет для нашей страны особый интерес, так как, с одной стороны, запасы тепла земли в России достаточно велики, а с другой стороны – ряд регионов России имеют серьезные проблемы с энергообеспечением. Многие из них могут быть практически полностью обеспечены теплом и электроэнергией за счет собственных геотермальных ресурсов.

Геотермальные запасы – уникальный дар природы, который может комплексно использоваться как для энергообеспечения, так и для развития промышленности, сельского хозяйства особенно жилищно-коммунального хозяйства (ЖКХ) и существенного улучшения жизни людей (геотермальные ресурсы могут быть использованы в бальнеологии, тепличном хозяйстве, для разведения рыбы и др.)

Сегодня практически во всех странах мира, где имеются запасы геотермального теплоносителя с температурой более 30С, активно развивается геотермальная тепло – и электроэнергетика.

В последнее десятилетие мировые объемы использования геотермальных ресурсов значительно увеличились. По данным Международной геотермальной ассоциации к началу 2005 г. Установленная мощность всех геотермальных электрических станций, т.е. предприятий, производящих электрическую энергию (будем в дальнейшем для краткости называть их ГеоЭС), составила более 10 ГВт, а мощность геотермальных тепловых станций (ГеоТС) достигла 20ГВт, что соответственно на 46,3 и 42,7% больше, чем в 1995г.

Источником и электрической, и тепловой энергии на ГеоЭс и ГеоТС является геотермальный теплоноситель – пар (перегретый или влажный) или горячая вода, которые под давлением поступают на поверхность Земли с глубины 500-3000м. Геотермальный теплоноситель, поступающий из недр Земли, существенно отличается по своему составу и термодинамическим параметрам от водяного пара, который используется на традиционных тепловых и атомных электростанциях. В первую очередь, это определяется характеристиками геотермального резервуара.

Геотермальный теплоноситель образуется в резервуаре в процессе тепло- и массообмена подземных вод с горными породами. Этот процесс взаимодействия сопровождается растворимыми химическими соединениями, так и твердыми примесями, а также газами, содержащимися в этих породах.

Земная кора имеет ряд внутренних разломов, благодаря которым расплавленная магма подходит на достаточно близкое расстояние к земной поверхности и даже выходит на поверхность (вулканические выбросы). Именно через эти разломы и поступает высокопотенциальное тепло Земли к ее поверхности, и уже на глубине 3-6 км температура пород может достигать 500-700 о С.

Зона постоянного, практически стационарного процесса теплообмена между метеоритной водой и горячими горными породами и есть геотермальный резервуар. Естественно, что во время контакта воды с горными породами происходит не только процесс теплообмена, но и процесс массопереноса, т.е. механическое и физико-химическое взаимодействия воды с минералами, содержащимися в горных породах.

Геотермальные резервуары имеют сложную трехмерную пространственную форму и характеризуются, кроме геометрических размеров, значением теплового потока, проницаемостью, пористостью, плотностью, теплоемкостью горных пород, направлением перетока воды, типом подпитки резервуара (удаленность от озер, морей и океанов) и др.

В местах тектонических разломов горячая вода и пар выходят на поверхность в виде гейзеров и горячих источников. В других районах воспользоваться теплом подземных вод значительно сложнее , поскольку горячая вода залегает на глубине более 3000 м, что требует дополнительных затрат на бурение скважин.

Для получения пара или пароводяной смеси (ПВС) в промышленных масштабах в горной породе бурят продуктивную скважину и устанавливают устьевую задвижку.

Значительные запасы высокопотенциального геотермального теплоносителя находятся в Исландии и Италии, а также в районе Африканского тектонического разлома (Кения, Эфиопия, Танзания, Уганда и др.). В этом районе в настоящее время активно ведется строительство нескольких ГеоЭС и развиваются тепличные хозяйства, использующие геотермальные ресурсы.

Большинство геотермальных резервуаров являются частями больших геотермальных систем, которые по температуре производимого горячего теплоносителя условно можно разделить на три группы:

низкотемпературные (менее 125 о С);

среднетемпературные (125- 225 о С);

высокотемпературные (более 225 о С).

Зная значения теплового потока, характеристики горных пород и геотермального теплоносителя, можно идентифицировать геотермальный резервуар в каждой из вышеперечисленных групп. Почти все резервуары могут быть использованы для строительства ГеоЭС небольшой мощности (до 50 МВт) и получения тепла, и лишь менее 10% разведанных на сегодняшний день резервуаров могут использоваться для строительства ГеоЭС мощностью более 50 МВт. Лишь несколько геотермальных полей в мире могут обладать энергетическим потенциалом 800-1000МВт. Так, например, на геотермальном поле Сьерро-Прието (Мексика) построено несколько электростанций общей установленной мощностью боле 600МВт.

По агрегатному состоянию геотермального теплоносителя месторождения можно классифицировать следующим образом:

месторождения сухого пара – ресурсы сравнительно легко осваиваются, но встречаются крайне редко;

месторождения влажного пара –распространены в большей степени. При их освоении возникают проблемы, связанные с коррозией и образованием твердых отложений в оборудовании ГеоЭС;

сухие горячие горные породы – ресурсы большие, однако технология использования находится на ранней стадии освоения. Можно предполагать, что при использовании этой технологии будет получен геотермальный теплоноситель с небольшим содержанием примесей и газов.

В геотермальном резервуаре происходит не только нагрев воды, но и активное ее насыщение различными примесями, минералами, солями и газами. Поэтому геотермальный теплоноситель – многофазная и многокомпонентная среда, которая образуется в геотермальном резервуаре в результате взаимодействия воды с минералами, находящимися в горных породах.

Важной особенностью геотермального теплоносителя также является наличие большое количества неконденсирующихся газов. Концентрация неконденсирующихся газов в геотермальных месторождениях обычно составляет 0,1 -5% массы теплоносителя, однако существуют месторождения, где в паре содержится до 20%.

Неконденсирующиеся газы влияют на процессы расширения пара в турбинах и образуют коррозионно-активные соединения.

Геотермальные теплоносители разных месторождений , входящих в одну и ту же группу классификаций по агрегатному состоянию, могут значительно различаться по химическому составу.

Теплоносители также различаются

по степени минерализации

а) ультрапресные (содержание примесей до 100 мг/л);

б) пресные (100-1000 мг/л);

в) повышенно-минерализованные (1000-10000 мг/л);

г) полурассольные (10000-50000 мг/л);

д) рассольные (свыше 50000 мг/л);

а) очень мягкие (до 1,5 мг-экв/л);

б) мягкие (1,5-3,0 мг- экв\л);

в) средней жесткости (5,0-6,0 мг-экв/л);

г) жесткие (6,0-12,0 мг-экв/л);

д) очень жесткие (свыше 12,0 мг-экв/л);

по массовой газонасыщенности

а) слабые (менее 0,1%);

в) высокие (более 2,0%)

Минерализация вод различных геотермальных месторождений обычно колеблется в пределах 2-500 г\л.

В зависимости от газового состава геотермальные воды подразделяются на сероводородно-углекислые, углекислые, азотно-углекислые, азотные и метановые.

Геотермальный теплоноситель из подземного резервуара самопроизвольно поступает на земную поверхность по стволу продуктивной скважины, глубина которой может варьироваться от 500 до 3000 м. Обычно давление в пласте резервуара не более гидростатического давления в оды в стволе только что пробуренной скважины. В процессе подъема горячего геотермального теплоносителя из резервуара вверх по стволу продуктивной скважины его давление уменьшается, поэтому происходят вскипание воды ее испарение с образованием влажного насыщенного, а иногда и перегретого пара.

Технологический процесс получения электроэнерг ии на ГеоЭС.

Из полученного из скважины пара путем сепарации удаляется влага, он промывается для удаления агрессивных примесей, вновь сепарируется и только после этих операций направляется в паровую турбину. Таким образом , геотермальная паровая турбина работает практически на сухом насыщенном паре с начальным давлением в несколько атмосфер.

Читайте также: