Геотермальная энергетика

Геотермальная энергетика

Несьявеллир ГеоТЭС, Исландия

Геотермальная энергетика — создание электроэнергии, также термический энергии за счёт термический энергии, содержащейся в недрах земли. Обычно относится к другим источникам энергии, возобновимым энергетическим ресурсам.

В вулканических районах циркулирующая вода перегревается выше тепмератур кипения на относительно маленьких глубинах и по трещинкам подымается к поверхности время от времени проявляя себя в виде гейзеров.

Доступ к подземным тёплым водам вероятен с помощью глубинного бурения скважин. Более чем паротермы всераспространены сухие высокотемпературные породы, энергия которых доступна с помощью закачки и следующего отбора из их перегретой воды. Высочайшие горизонты пород с температурой наименее 100°C всераспространены и на огромном количестве геологически малоактивных территорий, поэтому более многообещающим считается внедрение геотерм в качестве источника тепла.

 

Хозяйственное применение геотермальных источников всераспространено в Исландии и Новейшей Зеландии, Италии и Франции, Литве, Мексике, Никарагуа, Коста Рике, Филиппинах, Индонезии, Китае, Стране восходящего солнца, Кении.

Содержание [убрать]

1 Ресурсы

2 Плюсы и недочеты

3 Геотермальная электроэнергетика в мире

4 Систематизация геотермальных вод

4.1 По температуре

4.2 По минерализации (сухой остаток)

4.3 По общей жесткости

4.4 По кислотности, рН

4.5 По газовому составу

4.6 По газонасыщенности

5 см. также

[править] Ресурсы

Многообещающими источниками перегретых вод владеют множественные вулканические зоны планетки в том числе Камчатка, Курильские, Японские и Филиппинские острова, общирные местности Кордильер и Анд.

Наша родина

На 2006 г. в Рф разведано 56 месторождений термальных вод с дебитом, превосходящим 300 тыс. м³/день. На 20 месторождениях ведется промышленная эксплуатация, посреди их: Паратунское (Камчатка), Казьминское и Черкесское (Карачаево-Черкессия и Ставропольский край), Кизлярское и Махачкалинское (Дагестан), Мостовское и Вознесенское (Краснодарский край).

[править] Плюсы и недочеты

Основным достоинством геотермальной энергии является ее практическая неиссякаемость и полная независимость от критерий среды, времени суток и года.

Есть последующие принципные способности использования тепла земных глубин. Воду либо смесь воды и пара зависимо от их температуры можно направлять для жаркого водоснабжения и теплоснабжения, для выработки электроэнергии или сразу для всех 3-х целей. Высокотемпературное тепло околовулканического района и сухих горных пород желательно использовать для выработки электроэнергии и теплоснабжения. От того, какой источник геотермальной энергии употребляется, зависит устройство станции.

Если в данном регионе имеются источники подземных термальных вод, то целенаправлено их использовать для теплоснабжения и жаркого водоснабжения. К примеру, по имеющимся данным, в Западной Сибири имеется подземное море площадью 3 млн м2 с температурой воды 70—90 °С. Огромные припасы подземных термальных вод находятся в Дагестане, Северной Осетии, Чечне, Ингушетии, Кабардино-Балкарии, Закавказье, Ставропольском и Краснодарском краях, Казахстане, на Камчатке и в ряде других районов Рф.

Какие трудности появляются при использовании подземных термальных вод? Основная из их заключается в необходимости оборотной закачки отработанной воды в подземный водоносный горизонт. В термальных водах содержится огромное количество солей разных ядовитых металлов (к примеру, бора, свинца, цинка, кадмия, мышьяка) и хим соединений (аммиака, оксибензолов), что исключает сброс этих вод в природные водные системы, расположенные на поверхности.

Больший энтузиазм представляют высокотемпературные термальные воды либо выходы пара, которые можно использовать для производства электроэнергии и теплоснабжения.

Итак, плюсами геотермальной энергии можно считать практическую неисчерпаемость ресурсов, независимость от наружных критерий, времени суток и года, возможность всеохватывающего использования термальных вод для нужд теплоэлектроэнергетики и медицины. Недочетами ее являются высочайшая минерализация термальных вод большинства месторождений и наличие ядовитых соединений и металлов, что исключает почти всегда сброс термальных вод в природные водоемы.

[править] Геотермальная электроэнергетика в мире

Возможная суммарная рабочая мощность геотермальных электрических станций в мире уступает большинству станций на других возобновимых источниках энергии. Но направление получило развитие в силу высочайшей энергетической плотности в отдельных заселённых географических районах, в каких отсутствуют либо относительно дороги горючие полезные ископаемые, также благодаря правительственным программкам.

Установленная мощность геотермальных электрических станций в мире на начало 1990-х составляла около 5 тыс. МВт, на начало 2000-х — около 6 тыс. МВт

США

Наикрупнейшим производителем геотермальной электроэнергии являются США, которые в 2005 году произвели около 16 миллиардов кВт·ч возобновимой электроэнергии. Главные промышленные зоны: «гейзеры» — в 100 км к северу от Сан-Франциско (1360 МВт установленной мощности), и северная часть Солёного моря в центральной Калифорнии (570 МВт установленной мощности), в Неваде установленная мощность станций добивается 235 МВт. Геотермальная электроэнергетика, как один из других источников энергии в стране, имеет необыкновенную правительственную поддержку.

Филиппины

На 2003 год 1930 МВт электронной мощности установлено на Филиппинских островах, в Филиппинах парогидротермы обеспечивают создание около 27% всей электроэнергии в стране.

Италия

В Италия на 2003 год действовали энергоустановки общей мощностью в 790 МВт.

Исландия

В Исландии действуют 5 теплофикационных геотермальных электрических станций общей электронной мощностью 420 МВт, которые создают 26.5 % всей электроэнергии в стране.

Кения

В Кении на 2005 действовали три геотермальные электростанции общей электронной мощностью в 160 МВт, есть планы по росту мощностей до 576 МВт.

Наша родина

Все три Русские геотермальные электростанции размещены на местности Камчатки, суммарный электропотенциал пароводных терм которой оценивается в 1 ГВт рабочей электронной мощности, но реализован исключительно в размере 76,5 МВт установленной мощности (2004) и около 420 млн кВт·ч годичный выработки (2004):

Мутновское месторождение: Верхне-Мутновская ГеоЭС установленной мощностью 12 МВт·э (2007) и выработкой 52,9 млн кВт·ч/год (2007) (81,4 в 2004), Мутновская ГеоЭС установленной мощностью 50 МВт·э (2007) и выработкой 360,7 млн кВт·ч/год (2007) (276,8 в 2004 г.) (на 2006 г. ведётся строительство увеличивающее мощность до 80 МВт·э и выработку до 577 млн кВт·ч)

Паужетское месторождение около вулканов Кошелева и Камбального — Паужетская ГеоТЭС мощностью 14,5 МВт·э (2004) и выработкой 59,5 млн кВт·ч (на 2006 г. проводится реконструкция с повышением мощности до 18 МВт·э).

В Cтавропольском крае на Каясулинском месторождении начато и приостановлено строительство дорогостоящей опытнейшей Ставропольской ГеоТЭС мощностью 3 МВт.

Существует проект Океанской ГеоТЭС (полуостров Итуруп, Курилы) мощностью 34,5 МВт годичный выработкой 107 млн кВт·ч.

[править] Систематизация геотермальных вод

Данные взяты из ВСН 56-87 «Геотермальное теплохладоснабжение жилых и публичных построек и сооружений»

[править] По температуре

Слаботермальные до 40°C

Термальные 40-60°C

Высокотермальные 60-100°C

Перегретые более 100°C

[править] По минерализации (сухой остаток)

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

[править] По общей жесткости

очень мягенькие до 1,2 мг-экв/л

мягенькие 1,2-2,8 мг-экв/л

средние 2,8-5,7 мг-экв/л

жесткие 5,7-11,7 мг-экв/л

очень жесткие более 11,7 мг-экв/л

[править] По кислотности, рН

сильнокислые до 3,5

кислые 3,5-5,5

слабокислые 5,5-6,8

нейтральные 6,8-7,2

слабощелочные 7,2-8,5

щелочные более 8,5

[править] По газовому составу

сероводородные

сероводородно-углекислые

углекислые

азотно-углекислые

метановые

азотно-метановые

азотные

[править] По газонасыщенности

слабенькая до 100 мг/л

средняя 100-1000 мг/л

высочайшая более 1000 мг/л

——————————————————-

Заслуги И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ

ГЕОТЕРМАЛЬНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ В Рф

Поваров О.А., д.т.н., доктор, научный управляющий НУЦ Гео МЭИ

и ОАО «Геотерм», лауреат муниципальных премий

В развитии энергетики в мире в XXI веке, по последней мере, в наиблежайшие 50 лет, сейчас можно представить последующие соответствующие черты: не появится принципно новых источников энергии, способных конструктивным образом поменять баланс производства и употребления электроэнергии; увеличение эффективности сжигания органического горючего, и сначала газа, будет достигаться за счет широкомасштабного строительства ПГУ с КПД до 55-60%; принципиальное место займут новые ТЭС с обычным циклом Карно, работающие на органическом горючем при сверхкритических параметрах острого пара: Ро=300-350 бар и t° до 700°С при углубленном вакууме в конденсаторе турбин, что позволяет получить КПД ТЭС до 46-48%, а время от времени и выше; уже в наиблежайшие 5-10 лет вновь начнется активное строительство АЭС последнего поколения, которые будут отличаться высочайшей безопасностью и экономичностью; принципиальное значение в развитии энергетики (выбор типа электростанции) будет иметь понижение выбросов вредных газов и примесей в атмосферу, и сначала выбросы С02. Сейчас цена (налог) на выброс 1 тонны СО2 в атмосферу еще не определена точно и колеблется от 3 до 30 долл. США, но во всех случаях очень значительна; возобновляемые источники энергии: солнце, ветер, биомасса — будут интенсивно развиваться, но их толика в общем балансе употребления электроэнергии не превзойдет 3-4%.

Необыкновенную роль будет играть геотермальная энергетика, которая очень доступна в связи с внедрением термических насосов. Внедрение тепла Земли в Рф приблизится к 20% в общем балансе теплоснабжения. В неких регионах Рф геотермальное электро- и теплоснабжение может составить до 50-90% от общего употребления энергии (Камчатка, Курильские острова, Север-ный Кавказ, некие районы Сибири); все направления перевооружения энергетики в мире сопровождаются внедрением современных АСУ, которые позволяют эксплуатировать электростанции фактически без роли эксплуатационного персонала и управлять энергетическими блоками на огромных расстояниях (тыщи км) от диспетчера через галлактические и другие средства связи.

Прошедшие 10 лет — период конструктивных политических, экономических и соц конфигураций в нашей стране, принципные преобразования происходят в организации и развитии энергетики Рф.

Конфигурации цен, как на органическое горючее (газ, мазут, дизельное горючее), так и на его транспортировку (в особенности в отдаленные районы Рф), отмеченные в последние годы, вызывали естественный рост отпускных цен на электронную и термическую энергию, что привело к активизации развития более дешевенькой геотермальной энергетики.

Сейчас в ряде районов Рф уже экономически оправдано ускорение развития геотермальной энергетики, которая позволяет получать более дешевенькие электроэнергию и тепло и обеспечивать надежное электроснабжение.

В последние годы, благодаря неизменным и активным действиям РАО «ЕЭС России», АО «Геотерм» и АО «Наука» при поддержке Минпромнауки и Минэнерго РФ, осуществлен прорыв в области сотворения и строительства геотермальных электрических станций в нашей стране.

Сейчас нужно сказать, что без неизменной и действенной помощи со стороны Председателя Правления РАО «ЕЭС России» А.Б. Чубайса создание и запуск МГеоЭС могли быть невозможны. Еще в 1994 г. Заместитель Председателя Правительства РФ А. Б. Чубайс сыграл не последнюю роль в получении гарантий Правительства на заем от ЕБРР для ОАО «Геотерм». РАО «ЕЭС России» — главный акционер ОАО «Геотерм» — показало эффективность вербования забугорных кредитов.

Создание и строительство Мутновской ГеоЭС на Камчатке с привлечением кредита ЕБРР в размере 99,9 млн долл. США и кредита Сбербанка Рф в размере 215 млн руб. позволило решить ряд практических и научных задач и выстроить две геотермальные электростанции на Камчатке в недлинные сроки, что принесло принципиальный соц и экономический эффект всем участникам проекта.

Камчатка получила самую современную геотермальную электрическую станцию ценой около 150 млн долл. США и до 55 МВт дешевенькой электроэнергии. На Камчатке реанимированы ранее замороженные средства на геополе, дороги, ЛЭП.

Строй организации Камчатки и многие спецы получили возможность для реализации собственного потенциала.

РАО «ЕЭС России», вложив около 30 млн долл. США в этот проект, практически стало обладателем электростанции ценой 150 млн долл. США. Сразу РАО «ЕЭС России» в первый раз реализовало большой энергетический проект в полном согласовании с международны-ми эталонами, что позволило уже на данный момент интенсивно завлекать инвестиции для строительства II очереди Мутновской ГеоЭС и других проектов.

В бюджет Русской Федерации поступили в виде налогов с этого проекта 26 млн долл. США.

В недлинные сроки была сотворена геотермальная индустрия, что обеспечило строительство высокоэффективной электростанции в мире. Опыт сотворения Мутновской ГеоЭС привел к развитию нового направления в российскей науке и технике и укрепил базы наших заводов и институтов.

ЕБРР в первый раз воплотил в Рф большой энергетический проект и удостоверился в том, что даже в удаленных регионах страны (Камчатка) есть возможность отлично производить проекты «под ключ» в намеченные сроки и экономично, что позволяет ему уже на данный момент перейти к воплощению нового проекта — II очереди Мутновс-кой ГеоЭС мощностью 100 МВт.

Таким макаром, Мутновская ГеоЭС — пример удачного сотрудничества ученых, профессионалов, строителей, банкиров из различных государств (Наша родина, Украина, Германия, США, Финляндия, Новенькая Зеландия, Великобритания и др.) — открыла путь для инвестиций в объекты энергетики.

После запуска в эксплуатацию ГеоЭС Наша родина вновь вошла в число ведущих государств мира, способных без помощи других создавать все оборудование для строительства современных ГеоЭС, отличающихся экономичностью и высочайшим уровнем автоматизации.

Огромное значение для современного развития геотермальной энергетики имеет опыт долголетней эксплуатации Паужетской ГеоЭС и сотворения первой в мире ГеоЭС с бинарным циклом на р. Паратунка (Камчатка), также опыт эксплуатации ГеоЭС и ГеоТС на о-ве Кунашир (Курильские острова).

На границе с Камчатской областью Чукотка обладает значительными припасами геотермального тепла, и там проходят работы по строительству объектов геотермального теплоснабжения.

Курильские острова очень богаты припасами тепла Земли. На о-ве Итуруп много лет ведутся исследования Океанского геотермального месторождения и уже обнаружены припасы двухфазного геотермального теплоносителя, которых хватит для производства 30 МВт и которых довольно для ублажения потребности всего острова на наиблежайшие 100 лет. На южном о-ве Кунашир употребляются припасы геотермального тепла для получения электроэнергии и теплоснабжения. Недра северного о-ва Парамушир наименее исследованы, но понятно, что и на этом полуострове есть значимые припасы геотермальной воды температурой от 70 до 95°С.

На Северном Кавказе отлично исследованы геотермальные месторождения с температурой в резервуаре от 70 до 180°С, которые находятся на глубине от 300 до 5000 м. Много лет тут употребляется геотермальная вода для теплоснабжения и жаркого водоснабжения. В Дагестане в 2000 г. было добыто более 6 млн м3 геотермальной воды. На Северном Кавказе около 500 тыс. человек обеспечены геотермальным водоснабжением.

Приморье, Прибайкалье, Западно-Сибирский регион также располагают припасами геотермального тепла, применимого для широкомасштабного использования в индустрии и сельском хозяйстве.

В.Е. Лузин, Генеральный директор АО «Геотерм», получает из рук В.А. Кузнецова, Генерального директора ФГУП «ВО «Технопромэкспорт», символический ключ к Мутновской ГеоТЭС.

Имеющиеся современные технологии: ГеоЭС, ГеоЭС с бинарным циклом, термические насосы, действенные системы отопления и сушки материалов — позволяют получить наибольший эффект от геотермального теплоносителя.

Создание локальных систем тепло- и электроснабжения на базе геотермальных ресурсов позволяет в недлинные сроки решить делему энергообеспечения многих штатских и военных объектов на Камчатке, Чукотке, Курильских островах, в Магаданской области и Сибири.

Бинарные электронные станции, разработанные в АО «Наука» при поддержке Минпромнауки РФ и при участии НУЦ Гео МЭИ, ИВТ АН, ВНИИ Холодмаш, ИТФ СО РАН — новый большой шаг в развитии науки и техники.

Уже в наиблежайшие 5-10 лет за счет использования тепла Земли и новых технологий Наша родина могла бы на 20-30% сберечь расходы органического горючего на теплоснабжение городов, поселков и военных объектов.

МУТНОВСКИЙ ГЕОТЕРМАЛЬНЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС –300 МВт

На снимке: О.В. Бритвин («Геотерм»), В.А. Кузнецов

(«Техпромэкспорт»), В.А. Саакян (РАО «ЕЭС России»),

О.А. Поваров (МЭИ), В.Е. Лузин («Геотерм»),

Ю.Ф. Дельнов (Камчатскэнерго) (справа влево).

Конструктивным решением энергетической трудности Камчатской области является создание энергогенерирующих мощностей, независящих от привозного горючего, методом перехода на собственные геотермальные источники энергии. Регион обладает уникальными припасами геотермального тепла, способными обеспечить суммарную электронную и термическую мощность, превосходящую 2000 МВт.

Более отлично изученным и многообещающим является Мутновское геотермальное месторождение, которое размещено в 90 км южнее г.Петропавловск-Камчатский. В согласовании с оценками, проведенными Институтом вулканологии РАН в 1986 году, прогнозные ресурсы месторождения составляют по термическому выносу 312 МВт и по объемному способу 450 МВт.

Программка освоения Мутновского месторождения подразумевает строительство серии геотермальных электростанций общей мощностью около 300 МВт:

опытно-промышленная Верхне-Мутновская ГеоЭС мощностью 12 (3×4) МВт действует с 1999 года;

I очередь Мутновской ГеоЭС мощностью 50 (2×25) МВт включена в сеть 10 октября 2002 г.;

комбинированный IV энергоблок с бинарным циклом Верхне-Мутновской ГеоЭС мощностью 6,5 МВт будет пущен в 2004 году;

расширение I очереди Мутновской ГеоЭС бинарными энергоблоками общей мощностью до 16 МВт в 2004 году;

II очередь Мутновской ГеоЭС мощностью 100 МВт будет построена в два шага: 50 МВт — в 2007 году и 50 МВт — в 2009 году;

III очередь Мутновской ГеоЭС мощностью более 100 МВт в 2012 году.

Все тепломеханическое оборудование ГеоЭС на Мутновском месторождении создано, сделано и поставлено русскими заводами: турбины сделаны на ОАО «КТЗ», сепараторы на ОАО «ПМЗ», энергетическая арматура на ОАО «ЧЗЭМ» и др. Устойчивая работа Верхне-Мутновской ГеоЭС совместно с первой очередью Мутновской ГеоЭС в сложных погодных критериях показывает надежную работу всего Мутновского геотермального комплекса, в который на сей день входят:

Мутновская ГеоЭС;

Верхне-Мутновская ГеоЭС;

основная линия электропередачи 220 кВ (90 км) до г. Елизово;

кабельная ЛЭП и электроподстанции на Мутновском геополе в п. Авача;

галлактическая система связи и управления Мутновской ГеоЭС из кабинетов АО «Наука» (Москва) и АО «Геотерм» (Петропавловск-Камчатский);

дорога 90 км и промежная транспортно-складская база в п. Надежда;

интернациональный геотермальный конгресс-центр с гостиницей «Малые гейзеры» у подножья Мутновского вулкана.

Создание Мутновского геотермального энергетического комплекса является стратегической задачей по обеспечению энергетической безопасности восточных рубежей Рф.

http://geo.web.ru/Mirrors/ivs/lgig/averev/geoterm/art1.html