Geotermal energiya
Abstrakt.
Kirish.
Geotermal elektr stantsiyalari tomonidan ishlab chiqarilgan elektr energiyasining narxi.
Adabiyotlar ro'yxati.
Ushbu maqolada butun dunyoda ham, bizning mamlakatimizda ham, Rossiyada geotermal energiyaning rivojlanish tarixi tasvirlangan. Yerning chuqur issiqligidan uni elektr energiyasiga aylantirish, shuningdek, mamlakatimizning Kamchatka, Saxalin, Shimoliy Kavkaz kabi hududlaridagi shahar va aholi punktlarini issiqlik va issiq suv bilan ta’minlash uchun foydalanish tahlil qilindi. Geotermal konlarni o‘zlashtirish, elektr stansiyalarini qurish va ularning o‘zini oqlash muddatlarini iqtisodiy asoslash belgilandi. Geotermal manbalar energiyasini boshqa turdagi elektr energiya manbalari bilan taqqoslab, biz energiyadan foydalanishning umumiy balansida muhim o'rin egallashi kerak bo'lgan geotermal energiyaning rivojlanish istiqbollarini olamiz. Xususan, Kamchatka viloyatining energetika sektorini qayta qurish va qayta jihozlash uchun va Kuril orollari, Primorye va Shimoliy Kavkazning qismlari o'zlarining geotermal resurslaridan foydalanishlari kerak.
Mamlakatimiz energetika tarmog‘ida yaqin istiqbolda ishlab chiqarish quvvatlarini rivojlantirishning asosiy yo‘nalishlari elektr stansiyalarini texnik qayta jihozlash va rekonstruksiya qilish, shuningdek, yangi ishlab chiqarish quvvatlarini ishga tushirishdan iborat. Bu, birinchi navbatda, 5560 foizlik foydali issiqlik elektr stansiyalarining samaradorligini 2540 foizga oshiradigan kombinatli gaz stansiyalarini qurishdir. Keyingi bosqich yangi yonish texnologiyalaridan foydalangan holda issiqlik elektr stantsiyalarini qurish bo'lishi kerak qattiq yoqilg'i va o'ta kritik bug' parametrlari bilan issiqlik elektr stantsiyasining samaradorligi 46-48% ga etadi. Keyingi rivojlanishga ham erishiladi atom elektr stansiyalari yangi turdagi termal va tez neytron reaktorlari bilan.
Rossiyaning energetika sektorini shakllantirishda muhim o'rinni mamlakatning issiqlik ta'minoti sektori egallaydi, bu iste'mol qilinadigan energiya resurslari hajmi bo'yicha eng katta, ularning umumiy iste'molining 45% dan ortig'i. 71% dan ortig'i markazlashtirilgan issiqlik ta'minoti (DH) tizimlarida ishlab chiqariladi va barcha issiqlikning taxminan 29% markazlashtirilmagan manbalar tomonidan ishlab chiqariladi. Elektr stantsiyalari barcha issiqlikning 34% dan ortig'ini, qozonxonalar taxminan 50% ni ta'minlaydi. Rossiyaning 2020 yilgacha bo'lgan energiya strategiyasiga muvofiq. Respublikada issiqlik iste’molini kamida 1,3 barobarga oshirish, markazlashtirilmagan issiqlik ta’minoti ulushi esa 2000 yildagi 28,6 foizdan ko‘payadi. 2020 yilda 33% gacha
So'nggi yillarda organik yoqilg'i (gaz, mazut, dizel yoqilg'isi) va uni Rossiyaning chekka hududlariga tashish narxlarining oshishi va shunga mos ravishda elektr va elektr energiyasini sotish narxlarining ob'ektiv o'sishi. issiqlik energiyasi qayta tiklanadigan energiya manbalaridan foydalanishga munosabatni tubdan o'zgartirish: geotermal, shamol, quyosh.
Shunday qilib, mamlakatimizning ayrim hududlarida geotermal energetikaning rivojlanishi bugungi kunda, xususan, Kamchatkada, Kuril orollarida, shuningdek Shimoliy Kavkazda, Sibirning ayrim hududlarida va issiqlik ta'minoti muammosini hal qilish imkonini beradi. Rossiyaning Yevropa qismi.
Issiqlik ta'minoti tizimini takomillashtirish va rivojlantirishning asosiy yo'nalishlari qatorida mahalliy noan'anaviy qayta tiklanadigan energiya manbalaridan va birinchi navbatda, erdan olinadigan geotermal issiqlikdan foydalanishni kengaytirish bo'lishi kerak. Yaqin 7-10 yil ichida mahalliy issiqlik ta'minotining zamonaviy texnologiyalari yordamida termal issiqlik tufayli organik yoqilg'ining sezilarli resurslarini tejash mumkin.
So'nggi o'n yillikda noan'anaviy qayta tiklanadigan energiya manbalaridan (NRES) foydalanish dunyoda haqiqiy bumni boshdan kechirdi. Bu manbalardan foydalanish ko'lami bir necha barobar oshdi. Bu soha boshqa energetika sohalariga nisbatan eng jadal rivojlanmoqda. Ushbu hodisaning bir nechta sabablari bor. Avvalo, arzon an'anaviy energiya resurslari davri ortga qaytmagani aniq. Bu sohada faqat bitta tendentsiya mavjud - barcha turdagi narxlarning oshishi. Yoqilg'i bazasidan mahrum bo'lgan ko'plab mamlakatlarning energetik mustaqillikka erishish istagi ham muhim ahamiyatga ega.Ekologik omillar, jumladan, zararli gazlar emissiyasi ham muhim rol o'ynaydi. Rivojlangan mamlakatlar aholisi qayta tiklanadigan energiya manbalaridan foydalanishni faol ma'naviy qo'llab-quvvatlamoqda.
Shu sabablarga ko'ra ko'pgina mamlakatlarda qayta tiklanadigan energiya manbalarini rivojlantirish energetika sohasidagi texnik siyosatning ustuvor vazifasi hisoblanadi. Bir qator mamlakatlarda bu siyosat qayta tiklanuvchi energiya manbalaridan foydalanishning huquqiy, iqtisodiy va tashkiliy asoslarini belgilovchi qabul qilingan qonunchilik va me’yoriy-huquqiy baza orqali amalga oshirilmoqda. Xususan, iqtisodiy asoslar energiya bozorini rivojlantirish bosqichida qayta tiklanadigan energiya manbalarini qo'llab-quvvatlash bo'yicha turli chora-tadbirlardan iborat (soliq va kredit imtiyozlari, to'g'ridan-to'g'ri subsidiyalar va boshqalar).
Rossiyada amaliy foydalanish NRES yetakchi davlatlardan sezilarli darajada orqada. Qonunchilik yoki me'yoriy-huquqiy baza, shuningdek, davlatning iqtisodiy yordami mavjud emas. Bularning barchasi ushbu sohadagi amaliy faoliyatni nihoyatda qiyinlashtiradi. To'xtatuvchi omillarning asosiy sababi - mamlakatdagi cho'zilgan iqtisodiy muammolar va natijada investitsiyalar bilan bog'liq qiyinchiliklar, past samarali talab va zarur ishlanmalar uchun mablag'larning etishmasligi. Shunga qaramay, mamlakatimizda qayta tiklanuvchi energiya manbalaridan (geotermal energiya) foydalanish bo‘yicha ayrim ishlar, amaliy chora-tadbirlar amalga oshirilmoqda. Rossiyadagi bug'-gidrotermal konlar faqat Kamchatka va Kuril orollarida joylashgan. Shu sababli, geotermal energiya kelajakda butun mamlakat energetika sohasida muhim o'rin tuta olmaydi. Biroq u chetdan keltiriladigan qimmat yoqilg‘i (mazut, ko‘mir, dizel yoqilg‘isi) ishlatilayotgan va energetika inqirozi yoqasida turgan ushbu hududlarni energiya bilan ta’minlash muammosini tubdan va eng iqtisodiy asosda hal etishga qodir. Kamchatkadagi bug'-gidrotermal konlarning salohiyati turli manbalardan 1000 dan 2000 MVtgacha o'rnatilgan elektr energiyasini ta'minlashga qodir, bu yaqin kelajakda ushbu mintaqaning ehtiyojlaridan sezilarli darajada oshadi. Shunday qilib, bu erda geotermal energiyani rivojlantirishning real istiqbollari mavjud.
Organik yoqilg'ining ulkan resurslari bilan bir qatorda, Rossiyada 300 dan 2500 m gacha chuqurlikda, asosan er qobig'ining yoriq zonalarida joylashgan geotermal manbalar tomonidan ko'paytirilishi mumkin bo'lgan er issiqligining katta zaxiralari mavjud.
Rossiya hududi yaxshi o'rganilgan va bugungi kunda erning asosiy issiqlik resurslari ma'lum bo'lib, ular muhim sanoat salohiyatiga, shu jumladan energiyaga ega. Bundan tashqari, deyarli hamma joyda 30 dan 200 ° S gacha bo'lgan haroratli issiqlik zaxiralari mavjud.
1983 yilda VSEGINGEO SSSRning termal suv resurslari atlasini tuzdi. Mamlakatimizda termal suv zahiralariga ega 47 ta geotermal konlar o'rganilgan bo'lib, ular kuniga 240·10³m³ dan ortiq suv olish imkonini beradi. Bugungi kunda Rossiyada 50 ga yaqin ilmiy tashkilot mutaxassislari yer issiqligidan foydalanish muammolari ustida ishlamoqda.
Geotermal resurslardan foydalanish uchun 3000 dan ortiq quduq qazildi. Ushbu sohada amalga oshirilgan geotermik tadqiqotlar va burg'ulash ishlarining qiymati zamonaviy narxlarda 4 milliard dollardan oshadi. dollar. Shunday qilib, Kamchatkada geotermal konlarda chuqurligi 225 dan 2266 m gacha bo'lgan 365 ta quduq allaqachon burg'ulangan va ishlatilgan. Sovet davri) taxminan 300 mln. dollar (zamonaviy narxlarda).
Birinchi geotermal elektr stantsiyasining ishlashi 1904 yilda Italiyada boshlangan. Kamchatkadagi birinchi geotermal elektr stantsiyasi va SSSRda birinchi bo'lgan Pauzetskaya geotermal elektr stantsiyasi 1967 yilda ishga tushirildi. va 5 mVt quvvatga ega bo'lib, keyinchalik 11 mVt ga ko'tarildi. 90-yillarda sanoat bilan hamkorlikda (birinchi navbatda Kaluga turbinali zavodi bilan) tashkilot va firmalarning paydo bo'lishi bilan Kamchatkada geotermal energetikaning rivojlanishiga yangi turtki berildi. geotermal energiyani elektr energiyasiga aylantirishning progressiv sxemalari, texnologiyalari va uskunalari turlari hamda Yevropa tiklanish va taraqqiyot bankidan kreditlar olindi. Natijada, 1999 yilda Kamchatkada Verxne-Mutnovskaya geotermal elektr stansiyasi (har biri 4 MVt quvvatga ega uchta modul) ishga tushirildi. 25 mVt quvvatga ega birinchi blok joriy etildi. umumiy quvvati 50 MVt bo'lgan Mutnovskaya geotermal elektr stansiyasining birinchi bosqichi.
100 MVt quvvatga ega ikkinchi bosqich 2004 yilda ishga tushirilishi mumkin
Shunday qilib, Kamchatkada geotermal energiyaning bevosita va juda real istiqbollari aniqlandi, bu mamlakatda mavjud bo'lgan jiddiy iqtisodiy qiyinchiliklarga qaramay, Rossiyada qayta tiklanadigan energiya manbalaridan foydalanishning ijobiy, shubhasiz namunasidir. Kamchatkadagi bug'-gidrotermal konlarning potentsiali 1000 MVt o'rnatilgan elektr energiyasini ta'minlashga qodir, bu ushbu mintaqaning yaqin kelajakdagi ehtiyojlarini sezilarli darajada qoplaydi.
Rossiya Fanlar akademiyasining Uzoq Sharq bo'limi Vulkanologiya instituti ma'lumotlariga ko'ra, allaqachon aniqlangan geotermal resurslar Kamchatkani 100 yildan ortiq elektr va issiqlik bilan to'liq ta'minlash imkonini beradi. Quvvati 300 MVt (e) bo'lgan yuqori haroratli Mutnovskoye koni bilan bir qatorda, Kamchatkaning janubida Koshelevskoye, Bolshe Bannoye va shimolda Kireunskoye konlarida geotermal resurslarning muhim zaxiralari ma'lum. Kamchatkadagi geotermal suvlarning issiqlik zaxiralari 5000 MVt (t) ga baholanadi.
Chukotka, shuningdek, muhim geotermal issiqlik zaxiralariga ega (Kamchatka viloyati bilan chegarada), ularning ba'zilari allaqachon topilgan va yaqin atrofdagi shaharlar va qishloqlar uchun faol ishlatilishi mumkin.
Kuril orollari yerning issiqlik zaxiralariga ham boy, ular bu hududni 100200 yil davomida issiqlik va elektr energiyasi bilan taʼminlash uchun yetarli. Iturup orolida ikki fazali geotermik sovutish suvi zaxiralari topildi, uning quvvati (30 MVt(e)) butun orolning keyingi 100 yil davomida energiyaga bo'lgan ehtiyojlarini qondirish uchun etarli. Bu yerda allaqachon Okeanskoye geotermal konida quduqlar qazilgan va geoelektr stansiyasi qurilmoqda. Janubiy Kunashir orolida geotermal issiqlik zaxiralari mavjud bo'lib, ular allaqachon Yujno Kurilsk shahrini elektr energiyasi va issiqlik bilan ta'minlash uchun ishlatiladi. Shimoliy Paramushir orolining er osti boyliklari kam o'rganilgan, ammo ma'lumki, bu orolda harorat 70 dan 95 ° C gacha bo'lgan geotermal suvning sezilarli zaxiralari mavjud; 20 MVt (t) quvvatga ega GeoTS ham ishlab chiqarilmoqda. shu yerda qurilgan.
100-200 ° S haroratli termal suv konlari ancha keng tarqalgan. Bu haroratda bug 'turbinasi aylanishida past qaynaydigan ishchi suyuqliklardan foydalanish maqsadga muvofiqdir. Issiqlik suvidan foydalangan holda ikki pallali geotermal elektr stantsiyalaridan foydalanish Rossiyaning bir qator mintaqalarida, birinchi navbatda Shimoliy Kavkazda mumkin. Bu yerda 300 dan 5000 m gacha chuqurlikda joylashgan suv ombori harorati 70 dan 180 ° S gacha bo'lgan geotermal konlar yaxshi o'rganilgan.Bu erda geotermal suv uzoq vaqt davomida isitish va issiq suv ta'minoti uchun ishlatilgan. Dog'istonda yiliga 6 million m dan ortiq geotermal suv ishlab chiqariladi. Shimoliy Kavkazda 500 mingga yaqin odam geotermal suv ta'minotidan foydalanadi.
Primorye, Baykal mintaqasi va G'arbiy Sibir mintaqasi ham sanoat va qishloq xo'jaligida keng miqyosda foydalanish uchun mos bo'lgan geotermal issiqlik zaxiralariga ega.
Yuqori minerallashgan er osti termal suvlarining issiqligidan foydalanishning istiqbolli yo‘nalishlaridan biri uni elektr energiyasiga aylantirishdir. Shu maqsadda geotermal elektr stansiyasini qurishning texnologik sxemasi ishlab chiqilgan bo'lib, u geotermik sirkulyatsiya tizimi (GCS) va bug 'turbinasi (STU) dan iborat bo'lib, uning diagrammasi 1-rasmda ko'rsatilgan. O'ziga xos xususiyat Bunday texnologik sxema ma'lum bo'lganlardan farq qiladi, chunki bug'lashtirgich va o'ta qizdirgich rolini in'ektsiya qudug'ining yuqori qismida joylashgan, yuqori haroratli issiqlik suvi bilan ta'minlangan quduq ichidagi vertikal qarama-qarshi oqim issiqlik almashtirgichi bajaradi. quruqlikdagi quvur liniyasi orqali, u issiqlikni ikkilamchi sovutish suviga o'tkazgandan so'ng, qatlamga qayta pompalanadi. Bug 'turbinasi blokining kondensatoridan ikkilamchi sovutish suvi tortishish kuchi bilan issiqlik almashtirgich ichida pastga tushirilgan quvur orqali isitish zonasiga oqadi.
Kasb-hunar maktablarining ishi Renkin sikliga asoslanadi; Bu tsiklning t,s diagrammasi va evaporatator issiqlik almashinuvchisidagi sovutish suvi haroratining o'zgarishi tabiati.
Geotermal elektr stantsiyasini qurishda eng muhim nuqta ikkilamchi kontaktlarning zanglashiga olib keladigan ishchi suyuqlikni tanlashdir. Geotermal o'rnatish uchun tanlangan ishchi suyuqlik berilgan ish sharoitida qulay kimyoviy, fizik va operatsion xususiyatlarga ega bo'lishi kerak, ya'ni. barqaror, yonmaydigan, portlashga chidamli, toksik bo'lmagan, nisbatan inert bo'lishi kerak qurilish materiallari va arzon. Dinamik yopishqoqlikning past koeffitsienti (kamroq gidravlik yo'qotishlar) va yuqori issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsienti (yaxshilangan issiqlik uzatish) bilan ishlaydigan suyuqlikni tanlash tavsiya etiladi.
Bu barcha talablarni bir vaqtning o'zida bajarish deyarli mumkin emas, shuning uchun har doim bir yoki boshqa ishlaydigan suyuqlikni tanlashni optimallashtirish kerak.
Geotermal elektr stantsiyalarining ishchi suyuqliklarining past boshlang'ich parametrlari t, s diagrammasida o'ng chegara egri chizig'ining manfiy egriligi bilan past qaynaydigan ishchi suyuqliklarni izlashga olib keladi, chunki bu holda suv va suv bug'idan foydalanish. termodinamik parametrlarning yomonlashishiga va bug 'turbinasi qurilmalarining o'lchamlarining keskin oshishiga, bu ularning narxini sezilarli darajada oshiradi.
Ikkilik energiya davrlarining ikkilamchi zanjirida o'ta kritik vosita sifatida o'ta kritik holatda izobutan + izopentan aralashmasidan foydalanish taklif etiladi. Superkritik aralashmalardan foydalanish qulay, chunki tanqidiy xususiyatlar, ya'ni. kritik harorat tk(x), kritik bosim pk(x) va kritik zichlik qk(x) aralashmaning x tarkibiga bog'liq. Bu aralashmaning tarkibini tanlash orqali ma'lum bir geotermal konning termal suvining mos keladigan harorati uchun eng qulay kritik parametrlarga ega bo'lgan o'ta kritik agentni tanlash imkonini beradi.
Past qaynaydigan uglevodorod izobutan ikkilamchi sovutish suvi sifatida ishlatiladi, uning termodinamik parametrlari talab qilinadigan shartlarga mos keladi. Izobutanning kritik parametrlari: tc = 134,69 ° S; pk = 3,629 MPa; qk =225,5 kg/m³. Bundan tashqari, izobutanni ikkilamchi sovutish suvi sifatida tanlash uning nisbatan arzonligi va ekologik tozaligi (freonlardan farqli o'laroq) bilan bog'liq. Izobutan ishchi suyuqlik sifatida xorijda keng qo'llaniladi va uni ikkilik geotermal energiya davrlarida o'ta kritik holatda ishlatish taklif etiladi.
O'rnatishning energiya xarakteristikalari ishlab chiqarilgan suvning keng haroratlari va uning ishlashning turli rejimlari uchun hisoblanadi. Barcha holatlarda izobutan tconning kondensatsiya harorati = 30 ° C deb qabul qilingan.
Eng kichik harorat farqini tanlash haqida savol tug'iladi (2-rasm). Bir tomondan, êt ning kamayishi evaporatator issiqlik almashinuvchisi yuzasining oshishiga olib keladi, bu esa iqtisodiy jihatdan oqlanmasligi mumkin. Boshqa tomondan, ma'lum bir termal suv haroratida êt ning ortishi tt bug'lanish harorati tz (va, demak, bosim) ni pasaytirish zarurligiga olib keladi, bu tsiklning samaradorligiga salbiy ta'sir qiladi. Ko'pgina amaliy holatlarda êt = 10÷25ºS ni olish tavsiya etiladi.
Olingan natijalar mavjudligini ko'rsatadi optimal parametrlar bug 'generatorining issiqlik almashtirgichining birlamchi sxemasiga kiradigan suvning haroratiga bog'liq bo'lgan bug 'elektr stantsiyasining ishlashi. Izobutan tz bug'lanish haroratining oshishi bilan ikkilamchi sovutish suvi oqimining 1 kg / s uchun turbina tomonidan ishlab chiqarilgan quvvat N ortadi. Bunday holda, tz ortishi bilan bug'langan izobutan miqdori 1 kg / s termal suv iste'moli uchun kamayadi.
Termal suvning harorati oshishi bilan optimal bug'lanish harorati ham oshadi.
3-rasmda turbina tomonidan ishlab chiqarilgan N quvvatning ikkilamchi sovutish suvining bug'lanish harorati tz ga bog'liqligi grafiklari ko'rsatilgan. turli haroratlar termal suv.
Yuqori haroratli suv uchun (tt = 180ºS), dastlabki bug 'bosimi pn = 3,8 bo'lganda o'ta kritik davrlar hisobga olinadi; 4.0; 4.2; va 5,0 MPa. Ulardan maksimal quvvatni olish nuqtai nazaridan eng samarali bo'lib, pn = 5,0 MPa boshlang'ich bosimi bilan "uchburchak" deb ataladigan tsiklga yaqin bo'lgan superkritik sikldir. Ushbu tsiklda sovutish suvi va ishchi suyuqlik o'rtasidagi minimal harorat farqi tufayli termal suvning issiqlik potentsiali eng to'liq ishlatiladi. Ushbu siklni subkritik sikl (pn = 3,4 MPa) bilan taqqoslash shuni ko'rsatadiki, superkritik sikl davomida turbina tomonidan ishlab chiqarilgan quvvat 11% ga oshadi, turbinaga kiruvchi moddaning oqim zichligi pn bo'lgan tsiklga qaraganda 1,7 baravar yuqori. = 3 .4 MPa, bu sovutish suyuqligining transport xususiyatlarining yaxshilanishiga va bug 'turbinasi zavodining uskunalari (ta'minot quvurlari va turbinasi) hajmining qisqarishiga olib keladi. Bundan tashqari, pn = 5,0 MPa bo'lgan tsiklda qatlamga qayta yuborilgan chiqindi termal suvning harorati tn 42ºC, pn = 3,4 MPa bilan subkritik siklda esa tn = 55ºC.
Shu bilan birga, superkritik siklda dastlabki bosimning 5,0 MPa ga oshishi uskunaning narxiga, xususan, turbinaning narxiga ta'sir qiladi. Turbina oqim yo'lining o'lchamlari ortib borayotgan bosim bilan kamayib borayotgan bo'lsa-da, turbina bosqichlari soni bir vaqtning o'zida ortadi, yanada rivojlangan so'nggi muhr talab qilinadi va eng muhimi, korpus devorlarining qalinligi ortadi.
Geotermal elektr stantsiyasining texnologik sxemasida superkritik tsiklni yaratish uchun kondanserni issiqlik almashtirgichga ulaydigan quvur liniyasiga nasos o'rnatish kerak.
Biroq, quvvatning oshishi, ta'minot quvurlari va turbinalar hajmining qisqarishi va termal suvning termal potentsialining to'liq faollashishi kabi omillar o'ta kritik tsikl foydasiga gapiradi.
Kelajakda biz past haroratli termal suvlardan foydalanganda o'ta kritik tsikllarni yaratishga imkon beradigan pastroq kritik haroratga ega sovutish suvlarini izlashimiz kerak, chunki Rossiyadagi kashf etilgan konlarning katta qismining issiqlik salohiyati 100 dan oshmaydi. ÷120ºS. Shu nuqtai nazardan, eng istiqbolli R13B1 (triflorobromometan) quyidagi muhim parametrlarga ega: tk = 66,9ºS; pk= 3,946 MPa; qk= 770kg/m³.
Baholash hisob-kitoblari natijalari shuni ko'rsatadiki, GeoTPP ning birlamchi pallasida harorat tk = 120ºC bo'lgan termal suvdan foydalanish va pn = 5,0 MPa boshlang'ich bosimi bo'lgan R13B1 freonidan foydalangan holda ikkilamchi kontaktlarning zanglashiga olib keladigan superkritik tsiklni yaratish ham buni amalga oshiradi. boshlang'ich bosimi pn = 3,5 MPa bo'lgan subkritik siklga nisbatan turbina quvvatini 14% gacha oshirish mumkin.
Geotermal elektr stantsiyalarining muvaffaqiyatli ishlashi uchun korroziya va tuz konlarining paydo bo'lishi bilan bog'liq muammolarni hal qilish kerak, ular, qoida tariqasida, termal suvning minerallashuvining ortishi bilan og'irlashadi. Eng kuchli tuz konlari termal suvning gazsizlanishi va natijada karbonat angidrid balansining buzilishi natijasida hosil bo'ladi.
Taklif etilayotgan texnologik sxemada birlamchi sovutish suvi yopiq konturda aylanadi: rezervuar - ishlab chiqarish qudug'i - quruqlikdagi quvur liniyasi - nasos - in'ektsiya qudug'i - suv ombori, bu erda suvni gazsizlantirish uchun sharoitlar minimallashtiriladi. Shu bilan birga, birlamchi konturning er usti qismida gazsizlanish va karbonat konlarini cho'ktirishga to'sqinlik qiladigan bunday termobarik sharoitlarga rioya qilish kerak (harorat va sho'rlanish darajasiga qarab, bosim 1,5 MPa darajasida saqlanishi kerak. va yuqorida).
Termal suv haroratining pasayishi karbonat bo'lmagan tuzlarning cho'kishiga olib keladi, bu Kayasulinskiy geotermal uchastkasida o'tkazilgan tadqiqotlar bilan tasdiqlangan. Cho'kma tuzlarning bir qismi cho'kadi ichki yuzasi in'ektsiya qudug'i va asosiy qismi chuqurlik zonasiga olib boriladi. In'ektsiya qudug'ining tubida tuzlarning cho'kishi in'ektsiyaning pasayishiga va dumaloq oqim tezligining asta-sekin pasayishiga, GCS to'liq to'xtaguncha yordam beradi.
GCS pallasida korroziya va shkala konlarini oldini olish uchun siz uzoq muddatli korroziyaga qarshi va sirt passivatsiyasining shkalaga qarshi ta'siriga ega bo'lgan OEDPA (oksietiliden difosfonik kislota) samarali reaktividan foydalanishingiz mumkin. OEDPC ning passivlashtiruvchi qatlamini tiklash ishlab chiqarish qudug'ining og'zida termal suvga reagent eritmasini vaqti-vaqti bilan impulsli yuborish orqali amalga oshiriladi.
Pastki teshik zonasida to'planib qoladigan tuz eritmasini eritib yuborish va shunga mos ravishda in'ektsiya qudug'ining in'ektsiya qobiliyatini tiklash uchun juda samarali reagent LMK (past molekulyar kislota konsentrati) bo'lib, uni vaqti-vaqti bilan aylanmaga kiritilishi mumkin. qarshi pompasi oldidagi hududda termal suv.
Binobarin, yuqoridagilardan shuni aytish mumkinki, erning ichki qismidagi issiqlik energiyasini rivojlantirishning istiqbolli yo'nalishlaridan biri uni past qaynaydigan ishchi moddalardan foydalangan holda ikki konturli geotermal elektr stantsiyalarini qurish orqali elektr energiyasiga aylantirishdir. Bunday konversiyaning samaradorligi ko'plab omillarga, xususan, ishchi suyuqlikni tanlashga va geotermal elektr stantsiyasining ikkilamchi konturining termodinamik siklining parametrlariga bog'liq.
Ikkilamchi kontaktlarning zanglashiga olib keladigan turli xil sovutgichlardan foydalangan holda tsikllarni hisoblash tahlili natijalari shuni ko'rsatadiki, turbinaning quvvati va tsikl samaradorligini oshirish, sovutish suvining transport xususiyatlarini yaxshilash va haroratni to'liq nazorat qilish imkonini beradigan o'ta kritik tsikllar eng maqbuldir. geotermal elektr stansiyasining birlamchi konturida aylanayotgan manba termal suvining.
Yuqori haroratli termal suvlar (180ºS va undan yuqori) uchun izobutandan foydalangan holda geotermal elektr stantsiyasining ikkilamchi zanjirida o'ta kritik davrlarni yaratish, past haroratli (100÷120ºS va undan yuqori) suvlar uchun eng istiqbolli ekanligi aniqlandi. ) bir xil davrlarni yaratishda eng mos sovutish suvi freon R13B1 hisoblanadi.
Chiqarilgan termal suvning haroratiga qarab, turbina tomonidan ishlab chiqarilgan maksimal quvvatga mos keladigan ikkilamchi sovutish suvining optimal bug'lanish harorati mavjud.
Kelajakda geotermal energiya davrlari uchun ishchi agent sifatida foydalanish eng qulay bo'lgan superkritik aralashmalarni o'rganish kerak, chunki aralashmaning tarkibini tanlash orqali tashqi sharoitlarga qarab ularning kritik xususiyatlarini osongina o'zgartirish mumkin.
Geotermal energiyadan foydalanishning yana bir yo'nalishi - bu geotermal issiqlik ta'minoti bo'lib, u uzoq vaqtdan beri Kamchatka va Shimoliy Kavkazda issiqxonalarni isitish, uy-joy kommunal sohasini isitish va issiq suv bilan ta'minlash uchun ishlatilgan. Jahon va mahalliy tajribani tahlil qilish geotermal issiqlik ta'minoti istiqbollarini ko'rsatadi. Hozirgi vaqtda dunyoda umumiy quvvati 17175 MVt bo'lgan geotermal issiqlik ta'minoti tizimlari ishlamoqda, faqat AQShda 200 mingdan ortiq geotermal qurilmalar ishlamoqda. Evropa Ittifoqining rejalariga ko'ra, geotermal isitish tizimlari, shu jumladan issiqlik nasoslari quvvati 1995 yildagi 1300 MVtdan 2010 yilda 5000 MVtgacha oshirilishi kerak.
SSSRda geotermal suvlar Krasnodar va Stavropol o'lkalarida, Kabardino-Balkariya, Shimoliy Osetiya, Chechen-Ingushetiya, Dog'iston, Kamchatka viloyati, Qrim, Gruziya, Ozarbayjon va Qozog'istonda ishlatilgan. 1988 yilda 60,8 million m³ geotermal suv ishlab chiqarilgan bo'lsa, hozir Rossiyada 30 million m³gacha ishlab chiqariladi. m³ yiliga, bu 150÷170 ming tonna standart yoqilg'iga teng. Shu bilan birga, geotermal energiyaning texnik salohiyati, Rossiya Federatsiyasi Energetika vazirligi ma'lumotlariga ko'ra, standart yoqilg'i 2950 million tonnani tashkil etadi.
Oxirgi 10 yil ichida mamlakatimizda geotermal resurslarni qidirish, o‘zlashtirish va ulardan foydalanish tizimi barbod bo‘ldi. SSSRda ushbu muammo bo'yicha tadqiqot ishlari Fanlar akademiyasi institutlari, geologiya va gaz sanoati vazirliklari tomonidan amalga oshirildi. Konlar zaxiralarini qidirish, baholash va tasdiqlash Geologiya vazirligining institutlari va hududiy bo'linmalari tomonidan amalga oshirildi. Hosil bo‘lgan quduqlarni burg‘ulash, konlarni o‘zlashtirish, geotermal suvlarni qayta quyish, tozalash texnologiyalarini ishlab chiqish, geotermal issiqlik ta’minoti tizimlarini ekspluatatsiya qilish gaz sanoati vazirligining boshqarmalari tomonidan amalga oshirildi. Uning tarkibiga beshta hududiy ekspluatatsiya bo'limi, SSSRda geotermal suvlardan kelajakda foydalanish sxemasini ishlab chiqqan "Soyuzgeoterm" (Maxachqal'a) ilmiy-ishlab chiqarish birlashmasi kirdi. Geotermal issiqlik ta'minoti tizimlari va uskunalarini loyihalash muhandislik uskunalari markaziy ilmiy-tadqiqot-konstruktorlik va eksperimental instituti tomonidan amalga oshirildi.
Hozirgi vaqtda geotermiya sohasidagi keng qamrovli tadqiqot ishlari to'xtatildi: geologik va gidrogeologik tadqiqotlardan geotermal suvlarni tozalash muammolarigacha. Amalga oshirilmadi qidiruv burg'ulash, ilgari kashf qilingan konlarni o‘zlashtirish, mavjud geotermal issiqlik ta’minoti tizimlarini jihozlash modernizatsiya qilinmagan. Rol hukumat nazorati ostida geotermiya rivojlanishida ahamiyatsiz. Geotermal mutaxassislar tarqoq va ularning tajribasi talabga ega emas. Biz Krasnodar o'lkasi misolida Rossiyaning yangi iqtisodiy sharoitlarida mavjud vaziyat va rivojlanish istiqbollarini tahlil qilamiz.
Uchun ushbu mintaqadan Qayta tiklanadigan energiya manbalaridan eng istiqbollisi geotermal suvlardan foydalanish hisoblanadi. 4-rasmda Krasnodar o'lkasidagi ob'ektlarni issiqlik bilan ta'minlash uchun qayta tiklanadigan energiya manbalaridan foydalanishning ustuvor yo'nalishlari ko'rsatilgan.
Krasnodar o'lkasida yiliga 10 million m³ gacha haroratli 70÷100ºC geotermal suv ishlab chiqariladi, bu 40÷50 ming tonna organik yoqilg'i (ekvivalent yoqilg'i bo'yicha) o'rnini bosadi. 37 ta quduqli 10 ta kon, 23 ta quduqli 6 ta kon oʻzlashtirish bosqichida. Geotermal quduqlarning umumiy soni 77 ta. 32 gektar yer geotermal suvlar bilan isitiladi. issiqxonalar, sakkizta aholi punktida 11 ming xonadon, 2 ming aholi issiq suv bilan ta’minlangan. Mintaqada geotermal suvlarning o'rganilgan ekspluatatsiya qilinadigan zaxiralari 77,7 mingtaga baholanmoqda. m³/kun, yoki isitish mavsumida ishlaganda - 11,7 mln. m³ mavsumda, prognoz zahiralari mos ravishda 165 ming. m³/kun va 24,7 mln. mavsum uchun m³.
Eng rivojlangan Mostovskoye geotermal konlaridan biri, Krasnodardan 240 km uzoqlikda, Kavkaz etaklarida, u erda 1650÷1850 m chuqurlikda 14 quduq burg'ulangan, debitim kuniga 1500÷3300 m³, og'zida harorat 67 ÷78º S, umumiy minerallashuv 0,9÷1, 9g/l. tomonidan kimyoviy tarkibi uchun geotermal suv deyarli standartlarga javob beradi ichimlik suvi. Ushbu kondan geotermal suvning asosiy iste'molchisi 30 gektargacha issiqxona maydoniga ega bo'lgan issiqxona majmuasi bo'lib, ilgari 8 ta quduq ishlagan. Ayni paytda bu yerda issiqxona maydonining 40 foizi isitilmoqda.
Qishloqdagi turar-joy va ma'muriy binolarni issiqlik bilan ta'minlash uchun. 80-yillarda Mostovayada taxminiy issiqlik quvvati 5 MVt bo'lgan geotermal markaziy isitish punkti (CHS) qurilgan bo'lib, uning diagrammasi 5-rasmda ko'rsatilgan. Markaziy issiqlik stansiyasidagi geotermal suv har birining sarfi 45÷70 m³/soat boʻlgan ikkita quduqdan va 70÷74ºS haroratli 300 m³ sigʻimli ikkita saqlash tankiga tushadi. Chiqindilarni geotermal suvning issiqligidan foydalanish uchun 500 kVt issiqlik quvvatiga ega ikkita bug 'kompressorli issiqlik nasoslari o'rnatildi. Issiqlik nasosi qurilmasi (HPU) oldidan isitish tizimlarida 30÷35ºS haroratli chiqindi geotermal suv ikki oqimga bo'linadi, ulardan biri 10ºS ga sovutiladi va rezervuarga quyiladi, ikkinchisi esa 50ºS ga qadar isitiladi va qaytib keladi. saqlash tanklari. Issiqlik nasos agregatlari Moskva zavodi "Kompressor" asosida ishlab chiqarilgan sovutish mashinalari A-220-2-0.
Issiqlik quvvatini tartibga solish geotermal isitish eng yuqori qayta isitish bo'lmasa, u ikki yo'l bilan amalga oshiriladi: sovutish suvi o'tishi va tsiklik. Oxirgi usul bilan tizimlar vaqti-vaqti bilan geotermik sovutish suvi bilan to'ldiriladi va bir vaqtning o'zida sovutilgan suyuqlikni to'kib tashlaydi. Kundalik isitish davri Z bilan isitish vaqti Zn formula bilan aniqlanadi
Zn = 48j/(1 + j), bu erda issiqlik chiqarish koeffitsienti; xona ichidagi havoning taxminiy harorati, ° C; va haqiqiy va hisoblangan tashqi havo harorati, °C.
Geotermal tizimlarning saqlash tanklarining sig'imi formula bo'yicha isitiladigan turar-joy binolarida havo harorati o'zgarishining normallashtirilgan amplitudasini (± 3 ° C) ta'minlash sharti bilan aniqlanadi.
bu erda kF - 1 ° C harorat farqi uchun isitish tizimining issiqlik o'tkazuvchanligi, Vt / ° C; Z = Zn + Z geotermal isitishning ishlash muddati; Zpauzaning davomiyligi, h; Qp va Qp binoning isitish tizimining hisoblangan va mavsumiy o'rtacha issiqlik quvvati, Vt; c·geotermal suvning issiqlik sig'imi, J/(m³· ºS); kuniga geotermal isitishning n soni; k1geotermal issiqlik ta'minoti tizimida issiqlik yo'qotish koeffitsienti; A1 isitiladigan binoda harorat o'zgarishi amplitudasi, ºS; Rnom jami isitiladigan binolarning issiqlik yutilish ko'rsatkichi; Isitish tizimlari va issiqlik tarmoqlarining Vc va Vts quvvati, m³.
Issiqlik nasoslari ishlaganda, bug'lashtirgich Gi va kondensator Gk orqali geotermal suv oqimining nisbati formula bilan aniqlanadi:
Bu erda tk, to, t - kondensator, bino isitish tizimi va HPU bug'latgichlaridan keyingi geotermal suvning harorati, ºS.
Amaldagi issiqlik nasoslari konstruktsiyalarining past ishonchliligini ta'kidlash kerak, chunki ularning ish sharoitlari sovutish mashinalarining ish sharoitlaridan sezilarli darajada farq qiladi. Issiqlik nasosi rejimida ishlaganda kompressorlarning tushirish va so'rish bosimlarining nisbati sovutish mashinalaridagi shunga o'xshash nisbatdan 1,5÷2 marta yuqori. Birlashtiruvchi novda va piston guruhining, neft inshootlarining va avtomatlashtirishning nosozliklari ushbu mashinalarning muddatidan oldin ishdan chiqishiga olib keldi.
Gidrologik rejim ustidan nazoratning yo'qligi, Mostovskoye geotermal konining ishlashi 10 yildan keyin quduq boshida bosim 2 baravar kamaydi. Konning rezervuar bosimini tiklash maqsadida 1985 y. uchta inyeksion quduq qazilgan va a nasos stantsiyasi, ammo tuzilmalarning past in'ektivligi tufayli ularning ishi ijobiy natija bermadi.
Krasnodardan 60 km uzoqlikda joylashgan 50 ming kishilik Ust-Labinsk shahrida geotermal resurslardan eng istiqbolli foydalanish uchun taxminiy issiqlik quvvati 65 MVt bo'lgan geotermal issiqlik ta'minoti tizimi ishlab chiqilgan. Uchta suv nasos gorizontidan ko‘milish chuqurligi 2200÷2600 m, qatlam harorati 97÷100ºS, minerallashuvi 17÷24 g/l bo‘lgan eotsen-paleotsen yotqiziqlari tanlab olingan.
Shaharning issiqlik ta'minotini rivojlantirish sxemasiga muvofiq mavjud va kelajakdagi issiqlik yuklarini tahlil qilish natijasida geotermal issiqlik ta'minoti tizimining optimal hisoblangan issiqlik quvvati aniqlandi. To'rtta variantni texnik va iqtisodiy taqqoslash (ulardan uchtasi turli xil quduqlar soniga ega cho'qqi qozonlarisiz va qozonxonada qo'shimcha isitish bilan jihozlangan) cho'qqi qozonli sxemasi minimal to'lov muddatiga ega ekanligini ko'rsatdi (6-rasm). .
Geotermal issiqlik ta'minoti tizimi g'arbiy va markaziy termal suv olish inshootlarini ettita in'ektsiya qudug'i bilan qurishni nazarda tutadi. Sovutilgan sovutish suvini qayta quyish bilan termal suv olish qurilmalarining ishlash tartibi. Issiqlik ta'minoti tizimi qozonxonada yuqori isitish va binolarning mavjud isitish tizimlarining bog'liqligi bilan ikki pallali. Ushbu geotermal tizimni qurish uchun kapital qo'yilmalar 5,14 mln. surtish. (1984 yil narxlarida), o'zini oqlash muddati 4,5 yil, almashtirilgan yoqilg'ining taxminiy tejamkorligi yiliga 18,4 ming tonna standart yoqilg'i.
Geotermal konlarni tadqiq qilish va rivojlantirish (burg'ilash) xarajatlari geotermal elektr stantsiyasining umumiy qiymatining 50% gacha bo'ladi va shuning uchun geotermal elektr stantsiyasi tomonidan ishlab chiqarilgan elektr energiyasining narxi ancha katta. Shunday qilib, butun uchuvchi-sanoat (IP) Verkhnee-Mutnovskaya GeoPP [quvvati 12(3×4) MVt] qiymati taxminan 300 million rublni tashkil etdi. Biroq, yoqilg'i uchun transport xarajatlarining yo'qligi, geotermal energiyaning qayta tiklanadigan tabiati va elektr va issiqlik energiyasini ishlab chiqarishning ekologik jihatdan qulayligi geotermal energiyaga energiya bozorida muvaffaqiyatli raqobatlashishga imkon beradi va ba'zi hollarda an'anaviy CPP larga qaraganda arzonroq elektr va issiqlik energiyasini ishlab chiqaradi. CHP zavodlari. Chekka hududlar (Kamchatka, Kuril orollari) uchun GeoPPlar import yoqilg'ida ishlaydigan issiqlik elektr stantsiyalari va dizel stantsiyalariga nisbatan mutlaq ustunlikka ega.
Agar Kamchatkani misol qilib olsak, elektr energiyasining 80% dan ortig'i IES-1 va 2-JESda ishlab chiqariladi, import mazutida ishlaydi, u holda geotermal energiyadan foydalanish foydaliroqdir. Mutnovskiy geotermal konida yangi GeoPPlarni qurish va rivojlantirish jarayoni hali ham davom etayotgan bugungi kunda ham, Verxne-Mutnovskaya GeoPPda elektr energiyasi narxi Petropavlovsk-Kamchatskiydagi IESga qaraganda ikki baravar past. Eski Pauzetskaya GeoPPda 1 kVt soat (e) narxi 1-CHES va 2-CHESga qaraganda 2¸3 baravar past.
1988 yil iyul oyida Kamchatkada 1 kVt soat elektr energiyasining narxi 10 dan 25 tsentgacha bo'lgan va elektr energiyasining o'rtacha tarifi 14 tsent etib belgilangan. 2001 yil iyun oyida xuddi shu hududda 1 kVt/soat uchun elektr energiyasi tarifi 7 dan 15 sentgacha bo'lgan. 2002 yil boshida "Kamchatskenergo" OAJda o'rtacha tarif 3,6 rublni tashkil etdi. (12 tsent). Kamchatka iqtisodiyoti iste'mol qilinadigan elektr energiyasining narxini pasaytirmasdan muvaffaqiyatli rivojlana olmasligi aniq va bunga faqat geotermal resurslardan foydalanish orqali erishish mumkin.
Endilikda energetika sohasini qayta qurishda yoqilg‘i va asbob-uskunalarning real narxlaridan, shuningdek, turli iste’molchilar uchun energiya narxlaridan kelib chiqish juda muhim. Aks holda, siz noto'g'ri xulosalar va bashoratlarga kelishingiz mumkin. Shunday qilib, 2001 yilda Dalsetproektda ishlab chiqilgan Kamchatka o'lkasining iqtisodiy rivojlanish strategiyasida etarli asoslarsiz 1000 m³ gaz uchun 50 dollar narx kiritilgan bo'lsa-da, gazning haqiqiy narxi 2001 yildan past bo'lmasligi aniq. 100 dollar, gaz konlarini o'zlashtirish muddati esa 5 ÷10 yilni tashkil etadi. Bundan tashqari, taklif etilayotgan strategiyaga ko'ra, gaz zaxiralari 12 yildan ortiq bo'lmagan xizmat muddati uchun hisoblanadi. Shu sababli, Kamchatka viloyatida energetikani rivojlantirish istiqbollari, birinchi navbatda, Mutnovskoye konida [300 MVt (e) gacha] bir qator geotermal elektr stantsiyalarini qurish, Pauzetskaya GeoPPni qayta jihozlash, quvvatlar bilan bog'liq bo'lishi kerak. shundan 20 MVtgacha oshirish va yangi GeoPPlarni qurish kerak. Ikkinchisi Kamchatkaning energiya mustaqilligini ko'p yillar davomida (kamida 100 yil) ta'minlaydi va sotilgan elektr energiyasining narxini pasaytiradi.
Jahon Energetika Kengashi ma'lumotlariga ko'ra, barcha qayta tiklanadigan energiya manbalari orasida eng ko'p past narx GeoPPda 1 kVt soat uchun (jadvalga qarang).
|
kuch |
foydalanish kuch |
Narxi o'rnatilgan |
nihoyat |
||||
| 10200 | 55÷95(84) | 2÷10 | 1÷8 | 800÷3000 | 70,2 | 22 | |
| Shamol | 12500 | 20÷30(25) | 5÷13 | 3÷10 | 1100÷ 1700 | 27,1 | 30 |
| 50 | 8÷20 | 25÷125 | 5÷25 | 5000÷10000 | 2,1 | 30 | |
| To'lqinlar | 34 | 20÷30 | 8÷15 | 8÷15 | 1700÷ 2500 | 0,6 |
Filippin, Yangi Zelandiya, Meksika va AQShda yirik GeoPPlarni ishlatish tajribasidan shuni ko'rsatadiki, 1 kVt / soat elektr energiyasining narxi ko'pincha 1 tsentdan oshmaydi, shu bilan birga, GeoPPlarda energiyadan foydalanish koeffitsienti hisobga olinishi kerak. 0,95 qiymatiga etadi.
Geotermal isitish qachon eng foydali hisoblanadi to'g'ridan-to'g'ri foydalanish geotermal issiq suv, shuningdek, 10÷30ºS haroratli er issiqligidan samarali foydalanish mumkin bo'lgan issiqlik nasoslarini joriy qilish bilan, ya'ni. past darajadagi geotermal issiqlik. Rossiyaning hozirgi iqtisodiy sharoitida geotermal issiqlik ta'minotini rivojlantirish juda qiyin. Asosiy mablag'lar quduqlarni burg'ilashga investitsiya qilinishi kerak. Krasnodar o'lkasida 1 m quduqni burg'ulash qiymati 8 ming rubl, uning chuqurligi 1800 m, xarajatlari 14,4 million rubl. Quduqning hisoblangan oqimi 70 m³/soat, ishlaydigan harorat bosimi 30º C, 150 kun davomida kechayu kunduz ishlash. yiliga, isitish mavsumi davomida taxminiy oqim tezligidan foydalanish koeffitsienti 0,5, etkazib beriladigan issiqlik miqdori 4385 MVt / soat yoki qiymat jihatidan 1,3 million rublni tashkil qiladi. 300 rub./(MWh) tarifida. Bu sur’atda quduqlarni burg‘ulash 11 yil ichida o‘zini oqlaydi. Shu bilan birga, kelajakda rivojlanish kerak bu yo'nalish energiyada hech qanday shubha yo'q.
1. Rossiyaning deyarli butun hududida sovutish suvi harorati (suv, ikki fazali oqim va bug ') 30 dan 200º C gacha bo'lgan geotermal issiqlikning noyob zaxiralari mavjud.
2. So'nggi yillarda Rossiyada yirik fundamental tadqiqotlar asosida elektr va issiqlik energiyasini ishlab chiqarish uchun GeoPP va GeoTSda yer issiqligidan samarali foydalanishni tez ta'minlaydigan geotermal texnologiyalar yaratildi.
3.Geotermal energiya energiyadan foydalanishning umumiy balansida muhim o'rin egallashi kerak. Xususan, Kamchatka viloyati va Kuril orollari, qisman Primorye, Sibir va Shimoliy Kavkazning energetika sektorini qayta qurish va qayta jihozlash uchun o'zining geotermal resurslaridan foydalanish kerak.
4. Past darajadagi issiqlik manbalaridan foydalangan holda issiqlik nasoslari bilan yangi issiqlik ta'minoti sxemalarini keng miqyosda amalga oshirish qazib olinadigan yoqilg'i sarfini 20÷25% ga kamaytiradi.
5. Energetika sohasiga investitsiyalar va kreditlarni jalb qilish uchun samarali loyihalarni amalga oshirish va qarz mablag‘larini o‘z vaqtida qaytarishni kafolatlash zarur, bu esa iste’molchilarga yetkazib berilgan elektr va issiqlik energiyasi uchun to‘lovni to‘liq va o‘z vaqtida amalga oshirilgan taqdirdagina mumkin.
1. Ikkilamchi zanjirda o'ta kritik sikl yordamida geotermal energiyani elektr energiyasiga aylantirish. Abdulagatov I.M., Alxasov A.B. “Issiqlik energetikasi.-1988 No 4-bet. 53-56".
2. Salamov A.A. “Jahon energetikasidagi geotermal elektr stansiyalari” Issiqlik energetikasi 2000 yil 1-bet. 79-80"
3. Yerning issiqligi: “Geotermal texnologiyalarni rivojlantirish istiqbollari” ma’ruzasidan Ekologiya va hayot-2001-No6-bet49-52.
4. Tarnizhevskiy B.V. "Rossiyada qayta tiklanadigan energiya manbalaridan foydalanish holati va istiqbollari" Sanoat energetikasi-2002-№ 1-bet. 52-56.
5. Kuznetsov V.A. "Mutnovskaya geotermal elektr stantsiyasi" Elektr stantsiyalari-2002-No1-bet. 31-35.
6. Butuzov V.A. "Krasnodar o'lkasidagi geotermal issiqlik ta'minoti tizimlari" Energiya menejeri-2002-№ 1-bet 14-16.
7. Butuzov V.A. "Rossiyadagi geotermal issiqlik ta'minoti tizimlarini tahlil qilish" Sanoat energetikasi-2002-No6-53-57-bet.
8. Dobroxotov V.I. "Rossiya energetika sohasida geotermal resurslardan foydalanish" Issiqlik energetikasi-2003-№ 1-bet 2-11.
9. Alxasov A.B. "Geotermal issiqlikdan foydalanish samaradorligini oshirish" Issiqlik energetikasi-2003-No3-52-54-bet.
GEOTERMAL ENERGIYA
Skotarev Ivan Nikolaevich
2-kurs talabasi, kafedra fiziklar SSAU, Stavropol
Xashchenko Andrey Aleksandrovich
ilmiy rahbar, mumkin. fizika va matematika fanlar, Stavropoldagi Sankt davlat agrar universiteti dotsenti
Hozirgi kunda insoniyat kelajak avlodlarga nima qoldirishi haqida ko'p o'ylamaydi. Odamlar ongsiz ravishda minerallarni pompalaydilar va qazishadi. Har yili sayyoramiz aholisi o'sib bormoqda va shuning uchun gaz, neft va ko'mir kabi ko'proq energiya manbalariga ehtiyoj ortib bormoqda. Bu uzoq davom eta olmaydi. Shuning uchun hozirda atom sanoatini rivojlantirish bilan bir qatorda muqobil energiya manbalaridan foydalanish ham dolzarb bo‘lib bormoqda. Bu sohadagi istiqbolli yo‘nalishlardan biri geotermal energiya hisoblanadi.
Sayyoramiz yuzasining katta qismi muhim geologik faollik tufayli muhim geotermal energiya zaxiralariga ega: sayyoramiz rivojlanishining dastlabki davrlarida faol vulqon faolligi, shuningdek, hozirgi kungacha radioaktiv parchalanish, tektonik siljishlar va magma maydonlarining mavjudligi. er qobig'ida. Sayyoramizning ba'zi joylarida, ayniqsa, juda ko'p geotermal energiya to'planadi. Bular, masalan, geyzerlarning turli vodiylari, vulqonlar, magmaning yer osti to'planishi bo'lib, ular o'z navbatida yuqori jinslarni isitadi.
Gapirmoqda oddiy tilda Geotermal energiya - bu Yerning ichki qismidagi energiya. Misol uchun, vulqon otilishi sayyora ichidagi ulkan haroratni aniq ko'rsatadi. Bu harorat issiq ichki yadrodan Yer yuzasiga asta-sekin pasayadi ( rasm 1).
Shakl 1. Yerning turli qatlamlaridagi harorat
Geotermal energiya har doim o'z salohiyati tufayli odamlarni o'ziga jalb qilgan. foydali dastur. Axir, inson o'zining rivojlanish jarayonida ko'plab foydali texnologiyalarni o'ylab topdi va hamma narsadan foyda va foyda qidirdi. Bu ko'mir, neft, gaz, torf va boshqalar bilan sodir bo'ldi.
Masalan, ba'zi geografik hududlarda geotermal manbalardan foydalanish energiya ishlab chiqarishni sezilarli darajada oshirishi mumkin, chunki geotermal elektr stantsiyalari (GEP) eng arzon alternativ energiya manbalaridan biri hisoblanadi, chunki Yerning yuqori uch kilometrlik qatlamida 1020 J dan ortiq issiqlik mavjud. elektr energiyasi ishlab chiqarish uchun mos. Tabiatning o'zi insonga noyob energiya manbasini beradi, faqat undan foydalanish kerak.
Hozirgi vaqtda 5 turdagi geotermal energiya manbalari mavjud:
1. Geotermik quruq bug' konlari.
2. Ho'l bug'ning manbalari. (issiq suv va bug' aralashmasi).
3. Geotermal suv konlari (tarkibida issiq suv yoki bug 'va suv mavjud).
4. Magma bilan isitiladigan quruq issiq jinslar.
5. Magma (1300 ° S gacha qizdirilgan erigan jinslar).
Magma o'z issiqligini tog' jinslariga o'tkazadi va ularning harorati chuqurlashgani sayin ko'tariladi. Xabarlarga ko'ra, harorat toshlar har 33 m chuqurlikda (geotermal qadam) o'rtacha 1 °C ga oshadi. Butun dunyoda geotermal energiya manbalari uchun harorat sharoitlarining xilma-xilligi mavjud bo'lib, ular undan foydalanishning texnik vositalarini aniqlaydi.
Geotermal energiya ikkita asosiy usulda - elektr energiyasini ishlab chiqarish va turli ob'ektlarni isitish uchun ishlatilishi mumkin. Agar sovutish suvi harorati 150 ° C dan yuqori bo'lsa, geotermal issiqlik elektr energiyasiga aylanishi mumkin. Aynan Yerning ichki hududlarini isitish uchun ishlatish eng foydali va samarali va ayni paytda juda hamyonbop hisoblanadi. To'g'ridan-to'g'ri geotermal issiqlik, haroratga qarab, binolarni, issiqxonalarni, suzish havzalarini isitish, qishloq xo'jaligi va baliq mahsulotlarini quritish, eritmalarni bug'lash, baliq, qo'ziqorinlarni etishtirish va boshqalar uchun ishlatilishi mumkin.
Bugungi kunda mavjud bo'lgan barcha geotermal qurilmalar uch turga bo'lingan:
1. ishlashi quruq bug 'konlariga asoslangan stantsiyalar - bu to'g'ridan-to'g'ri sxema.
Quruq bug 'elektr stansiyalari hammadan oldin paydo bo'lgan. Kerakli energiyani olish uchun bug 'turbina yoki generator orqali o'tkaziladi ( 2-rasm).
Shakl 2. To'g'ridan-to'g'ri konturning geotermal elektr stantsiyasi
2. bosim ostida issiq suv konlarini ishlatadigan separatorli stantsiyalar. Ba'zan buning uchun nasos ishlatiladi, bu kiruvchi energiyaning kerakli hajmini ta'minlaydi - bilvosita sxema.
Bu dunyodagi eng keng tarqalgan geotermal o'simlik turi. Bu erda suv yuqori bosim ostida generator majmualariga pompalanadi. Gidrotermik eritma bosimni pasaytirish uchun evaporatatorga quyiladi, natijada eritmaning bir qismi bug'lanadi. Keyinchalik, bug 'hosil bo'ladi, bu turbinani ishlaydi. Qolgan suyuqlik ham foydali bo'lishi mumkin. Odatda qo'shimcha quvvat olish uchun u boshqa evaporatatordan o'tkaziladi ( 3-rasm).
3-rasm. Bilvosita geotermal elektr stansiyasi
Ular generator yoki turbina va bug 'yoki suv o'rtasida o'zaro ta'sirning yo'qligi bilan tavsiflanadi. Ularning ishlash printsipi o'rtacha haroratda er osti suvlaridan oqilona foydalanishga asoslangan.
Odatda harorat ikki yuz darajadan past bo'lishi kerak. Ikkilik tsiklning o'zi ikki turdagi suvdan foydalanishdan iborat - issiq va o'rtacha. Ikkala oqim ham issiqlik almashtirgich orqali o'tadi. Issiqroq suyuqlik sovuqni bug'lanadi va bu jarayon natijasida hosil bo'lgan bug'lar turbinalarni harakatga keltiradi.
Shakl 4. Ikkilik siklli geotermal elektr stansiyaning sxemasi.
Mamlakatimizga kelsak, geotermal energetika o‘ziga xos landshafti va tabiiy sharoiti tufayli foydalanish imkoniyatlari bo‘yicha birinchi o‘rinda turadi. Uning hududida harorati 40 dan 200 ° C gacha va chuqurligi 3500 m gacha bo'lgan geotermal suvlarning topilgan zaxiralari kuniga taxminan 14 million m3 issiq suv bilan ta'minlashi mumkin. Er osti termal suvlarining katta zahiralari Dog'iston, Shimoliy Osetiya, Chechen-Ingushetiya, Kabardino-Balkariya, Zaqafqaziya, Stavropol va Rossiyada joylashgan. Krasnodar viloyati, Qozog'iston, Kamchatka va Rossiyaning boshqa bir qator mintaqalari. Misol uchun, Dog'istonda termal suvlar uzoq vaqt davomida issiqlik ta'minoti uchun ishlatilgan.
Birinchi geotermal elektr stantsiyasi 1966 yilda Kamchatka yarim orolidagi Pauzetskiy konida qurilib, atrofdagi qishloqlar va baliqni qayta ishlash korxonalarini elektr energiyasi bilan ta'minlash va shu bilan mahalliy rivojlanishga yordam beradi. Mahalliy geotermal tizim quvvati 250-350 MVt gacha bo'lgan elektr stansiyalarini energiya bilan ta'minlashi mumkin. Ammo bu potentsial faqat chorak qismidan foydalanadi.
Kuril orollari hududi noyob va ayni paytda murakkab landshaftga ega. U erda joylashgan shaharlarni elektr energiyasi bilan ta'minlash katta qiyinchiliklarga duch keladi: orollarga dengiz yoki havo orqali yashash vositalarini etkazib berish zarurati, bu juda qimmat va ko'p vaqtni oladi. Orollarning geotermal resurslari hozirda 230 MVt elektr energiyasi ishlab chiqarish imkonini beradi, bu esa mintaqaning energiya, issiqlik va issiq suv ta'minotiga bo'lgan barcha ehtiyojlarini qondira oladi.
Iturup orolida ikki fazali geotermal sovutish suvi resurslari topildi, uning kuchi butun orolning energiya ehtiyojlarini qondirish uchun etarli. Janubiy Kunashir orolida 2,6 MVt quvvatga ega GeoPP mavjud bo'lib, u Yujno-Kurilsk shahrini elektr energiyasi va issiqlik bilan ta'minlash uchun ishlatiladi. Umumiy quvvati 12-17 MVt boʻlgan yana bir nechta GeoPP qurish rejalashtirilgan.
Rossiyada geotermal manbalardan foydalanishning eng istiqbolli hududlari Rossiyaning janubi va Uzoq Sharqdir. Kavkaz, Stavropol o'lkasi va Krasnodar o'lkasi geotermal energiya uchun ulkan salohiyatga ega.
Rossiyaning markaziy qismida geotermal suvlardan foydalanish termal suvlarning chuqur paydo bo'lishi tufayli yuqori xarajatlarni talab qiladi.
Kaliningrad viloyatida 4 MVt quvvatga ega ikkilik GeoPP asosida Svetliy shahrini geotermal issiqlik va elektr energiyasi bilan ta'minlash bo'yicha tajriba loyihasini amalga oshirish rejalashtirilgan.
Rossiyadagi geotermal energiya ham yirik ob'ektlarni qurishga, ham geotermal energiyadan individual uylar, maktablar, shifoxonalar, xususiy do'konlar va geotermal aylanish tizimlaridan foydalanadigan boshqa ob'ektlar uchun foydalanishga qaratilgan.
Stavropol o'lkasida, Kayasulinskoye konida 3 MVt quvvatga ega qimmat eksperimental Stavropol geotermal elektr stantsiyasining qurilishi boshlandi va to'xtatildi.
1999 yilda Verxne-Mutnovskaya GeoPP foydalanishga topshirildi ( 5-rasm).
Shakl 5. Verkhne-Mutnovskaya GeoPP
U 12 MVt (3x4 MVt) quvvatga ega va Petropavlovsk-Kamchatsk sanoat mintaqasini elektr energiyasi bilan ta'minlash uchun yaratilgan loyiha quvvati 200 MVt bo'lgan Mutnovskaya GeoPPning tajriba bosqichidir.
Ammo bu yo'nalishdagi katta afzalliklarga qaramay, kamchiliklar ham mavjud:
1. Asosiysi, chiqindi suvni er osti suv qatlamiga qaytarish zarurati. Termal suvlarda turli zaharli metallar (bor, qo'rg'oshin, rux, kadmiy, mishyak) va kimyoviy birikmalarning (ammiak, fenollar) tuzlari ko'p bo'lib, bu suvlarni yer yuzasida joylashgan tabiiy suv tizimlariga tushirishni imkonsiz qiladi.
2. Ba'zan ishlayotgan geotermal elektr stansiya yer qobig'idagi tabiiy o'zgarishlar natijasida ishlamay qolishi mumkin.
3. Toping tegishli joy geotermal elektr stansiyasini qurish va mahalliy hokimiyatdan ruxsat olish va uni qurish uchun aholidan rozilik olish muammoli bo'lishi mumkin.
4. GeoPP qurilishi atrofdagi mintaqadagi er barqarorligiga salbiy ta'sir ko'rsatishi mumkin.
Ushbu kamchiliklarning aksariyati kichik va butunlay hal qilinishi mumkin.
Bugungi dunyoda odamlar o'z qarorlarining oqibatlari haqida o'ylamaydilar. Axir neft, gaz, ko‘mir tugab qolsa nima qiladi? Odamlar farovon yashashga odatlangan. Ular uzoq vaqt davomida o'z uylarini yog'och bilan isitishga qodir emaslar, chunki katta aholi uchun katta miqdordagi yog'och kerak bo'ladi, bu tabiiy ravishda keng miqyosda o'rmonlarning kesilishiga olib keladi va dunyoni kislorodsiz qoldiradi. Shunday ekan, buning oldini olish uchun bizda mavjud resurslardan tejamkorlik bilan, lekin maksimal samaradorlik bilan foydalanish zarur. Bu muammoni hal qilishning bir yo'li - geotermal energiyani rivojlantirish. Albatta, uning ijobiy va salbiy tomonlari bor, lekin uning rivojlanishi insoniyatning davom etishiga katta yordam beradi va uning keyingi rivojlanishida katta rol o'ynaydi.
Endi bu yo'nalish juda mashhur emas, chunki dunyoda neft hukmronlik qiladi va gaz sanoati yirik kompaniyalar esa juda zarur sanoatni rivojlantirishga sarmoya kiritishga shoshilmayapti. Shu sababli, geotermal energiyani yanada rivojlantirish uchun investitsiyalar va davlat tomonidan qo'llab-quvvatlash zarur, ularsiz milliy miqyosda biror narsani amalga oshirish mumkin emas. Mamlakatning energiya balansiga geotermal energiyani joriy etish quyidagilarga imkon beradi:
1. energiya xavfsizligini oshirish, boshqa tomondan, an'anaviy manbalarga nisbatan atrof-muhitga zararli ta'sirni kamaytirish.
2. iqtisodiyotni rivojlantirish, chunki bo'shatilgan mablag'larni boshqa tarmoqlarga yo'naltirish mumkin; ijtimoiy rivojlanish davlatlar va boshqalar.
So'nggi o'n yillikda noan'anaviy qayta tiklanadigan energiya manbalaridan foydalanish dunyoda haqiqiy bumni boshdan kechirdi. Bu manbalardan foydalanish ko'lami bir necha barobar oshdi. Qimmatbaho import yoqilg'isidan foydalanadigan va energetika inqirozi yoqasida turgan ushbu hududlarni energiya bilan ta'minlash muammosini tubdan va eng iqtisodiy asosda hal etishga, ushbu hududlar aholisining ijtimoiy ahvolini yaxshilashga va hokazolarga qodir. mamlakatlarda biz ko'rib turgan narsadir G'arbiy Yevropa(Germaniya, Fransiya, Buyuk Britaniya), Shimoliy Yevropa (Norvegiya, Shvetsiya, Finlyandiya, Islandiya, Daniya). Bu ular yuqori iqtisodiy rivojlanishga ega va qazilma boyliklarga juda bog'liq, shuning uchun bu davlatlar rahbarlari biznes bilan birgalikda bu qaramlikni minimallashtirishga harakat qilishlari bilan izohlanadi. Xususan, Shimoliy Yevropa mamlakatlarida geotermal energetikaning rivojlanishiga koʻp sonli geyzerlar va vulqonlarning mavjudligi maʼqul keladi. Islandiyani vulqonlar va geyzerlar mamlakati deb atash bejiz emas.
Endilikda insoniyat bu sohaning ahamiyatini tushuna boshladi va uni imkon qadar rivojlantirishga harakat qilmoqda. Turli xil texnologiyalarning keng assortimentidan foydalanish energiya sarfini 40-60 foizga qisqartirish va shu bilan birga real iqtisodiy rivojlanishni ta'minlash imkonini beradi. Qolgan elektr va issiqlik energiyasiga bo'lgan ehtiyoj esa, yanada samarali ishlab chiqarish, qayta tiklash, issiqlik va elektr energiyasini ishlab chiqarishni birlashtirish, shuningdek, qayta tiklanadigan manbalardan foydalanish orqali qondirilishi mumkin, bu esa ayrim turdagi elektr stansiyalaridan voz kechishga imkon beradi. va chiqindilarni kamaytirish karbonat angidrid taxminan 80% ga.
Adabiyotlar ro'yxati:
1.Baeva A.G., Moskvicheva V.N. Geotermal energiya: muammolar, resurslar, foydalanish: ed. M .: SO AN SSSR, Termofizika instituti, 1979. - 350 p.
2.Berman E., Mavritskiy B.F. Geotermal energiya: ed. M.: Mir, 1978 - 416 b.
3.Geotermal energiya. [Elektron resurs] - Kirish rejimi - URL: http://ustoj.com/Energy_5.htm(kirish sanasi 29.08.2013).
4. Rossiyada geotermal energiya. [Elektron resurs] - Kirish rejimi - URL: http://www.gisee.ru/articles/geothermic-energy/24511/(kirish sanasi: 09/07/2013).
5. Dvorov I.M. Yerning chuqur isishi: ed. M.: Nauka, 1972. - 208 b.
6. Energiya. Vikipediyadan olingan material - bepul ensiklopediya. [Elektron resurs] - Kirish rejimi - URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/Geothermal_energy(kirish sanasi: 09/07/2013).
Rossiyadagi geotermal energiya resurslari muhim sanoat salohiyatiga, shu jumladan energiya salohiyatiga ega. Erning 30-40 ° S haroratli issiqlik zaxiralari (17.20-rasm, rangli qo'shimchaga qarang) Rossiyaning deyarli butun hududida mavjud bo'lib, ba'zi hududlarda 300 ° S gacha bo'lgan haroratli geotermal resurslar mavjud. Haroratga qarab geotermal resurslar turli sanoat tarmoqlarida qo'llaniladi Milliy iqtisodiyot: elektr energetikasi, issiqlik ta'minoti, sanoat, qishloq xo'jaligi, balneologiya.
Geotermal resurslarning 130 ° C dan yuqori haroratlarida bitta zanjirli elektr energiyasini ishlab chiqarish mumkin. geotermal elektr stantsiyalari(GeoES). Biroq, Rossiyaning bir qator hududlarida past haroratlar 85 ° C va undan yuqori bo'lgan geotermal suvlarning sezilarli zaxiralari mavjud (17.20-rasm, rangli qo'shimchaga qarang). Bunday holda, ikkilik aylanishli GeoPP dan elektr energiyasini olish mumkin. Ikkilik elektr stantsiyalari - bu har bir kontaktlarning zanglashiga olib keladigan o'z ish suyuqligidan foydalanadigan ikki pallali stantsiyalar. Ikkilik stansiyalar, shuningdek, ba'zan ikkita ishchi suyuqlik - ammiak va suv aralashmasida ishlaydigan bir devirli stantsiyalar sifatida tasniflanadi (17.21-rasm, rangli qo'shimchaga qarang).
1965-1967 yillarda Rossiyada birinchi geotermal elektr stantsiyalari Kamchatkada qurilgan: Kamchatkada ishlaydigan va hozirda eng arzon elektr energiyasini ishlab chiqaradigan Pauzhetskaya GeoPP va Binar siklli Paratunka GeoPP. Keyinchalik dunyoda ikkilik siklli 400 ga yaqin GeoPP qurildi.
2002 yilda Kamchatkada umumiy quvvati 50 MVt bo'lgan ikkita energiya blokiga ega Mutnovskaya GeoPP ishga tushirildi.
Elektr stantsiyasining texnologik sxemasi geotermal quduqlardan olingan bug'-suv aralashmasini ikki bosqichli ajratish yo'li bilan olingan bug'dan foydalanishni nazarda tutadi.
Ajratilgandan keyin bosimi 0,62 MPa va quruqlik darajasi 0,9998 bo'lgan bug 8 bosqichli ikki oqimli bug 'turbinasiga kiradi. Nominal quvvati 25 MVt va kuchlanishi 10,5 kV bo'lgan generator bug 'turbinasi bilan tandemda ishlaydi.
Atrof-muhit tozaligini ta'minlash uchun elektr stantsiyasining texnologik sxemasi kondensat va separatorni er qatlamlariga qaytarish, shuningdek, atmosferaga vodorod sulfidi chiqindilarining oldini olish tizimini o'z ichiga oladi.
Geotermal resurslar isitish maqsadlarida, ayniqsa issiq geotermal suvdan bevosita foydalanishda keng qo'llaniladi.
Issiqlik nasoslari yordamida 10 dan 30 ° S gacha bo'lgan haroratli past potentsialli geotermal issiqlik manbalaridan foydalanish maqsadga muvofiqdir. Issiqlik pompasi ichki energiyani past haroratli sovutish suvidan yuqori haroratli sovutish suviga o'tkazish uchun mo'ljallangan mashinadir. tashqi ta'sir ishni bajarish uchun. Issiqlik nasosining ishlash printsipi teskari Carnot aylanishiga asoslangan.
KVt elektr energiyasini iste'mol qiladigan issiqlik pompasi isitish tizimini 3 dan 7 kVtgacha issiqlik quvvati bilan ta'minlaydi. Transformatsiya koeffitsienti past darajadagi geotermal manba haroratiga qarab o'zgaradi.
Issiqlik nasoslari topildi keng qo'llanilishi dunyoning ko'plab mamlakatlarida. Eng kuchli issiqlik nasosi qurilmasi Shvetsiyada 320 MVt issiqlik quvvati bilan ishlaydi va Boltiq dengizi suvining issiqligidan foydalanadi.
Issiqlik nasosidan foydalanish samaradorligi, asosan, elektr va issiqlik energiyasiga narxlarning nisbati, shuningdek, sarflangan elektr (yoki mexanik) energiyaga nisbatan qancha marta ko'proq issiqlik energiyasi ishlab chiqarilganligini ko'rsatadigan transformatsiya koeffitsienti bilan belgilanadi.
Issiqlik nasoslarining eng tejamkor ishlashi o'tish davridir" minimal yuklar quvvat tizimida. Ularning ishi energiya tizimining elektr yuklari jadvallarini moslashtirishga yordam beradi.
uchun adabiyot o'z-o'zini o'rganish
17.1.Foydalanish suv energiyasi: universitetlar uchun darslik / ed. Yu.S. Vasilyeva. -
4-nashr, qayta ko'rib chiqilgan. va qo'shimcha M.: Energoatomizdat, 1995 yil.
17.2.Vasilev Yu.S., Vissarionov V.I., Kubyshkin L.I. Gidroenergetika yechimi
Kompyuterda ruscha vazifalar. M.: Energoatomizdat, 1987 yil.
17.3.Neporojniy P.S., Obrezkov V.I. Mutaxassislikka kirish. Gidroenergetika
tika: universitetlar uchun darslik. - 2-nashr, qayta ko'rib chiqilgan. va qo'shimcha M: Energoatomizdat,
1990.
17.4.Suv-energetika va suv-xo'jalik hisoblari: universitetlar uchun darslik /
tomonidan tahrirlangan IN VA. Vissarionova. M.: MPEI nashriyoti, 2001 yil.
17.5.Hisoblash Quyosh energiyasi manbalari: universitetlar uchun darslik / ed.
IN VA. Vissarionova. M.: MPEI nashriyoti, 1997 yil.
17.6.Resurslar va qayta tiklanuvchi energiya manbalaridan foydalanish samaradorligi
Rossiyada / Mualliflar jamoasi. Sankt-Peterburg: Nauka, 2002 yil.
17.7.Dyakov A.F., Perminov E.M., Shakaryan Yu.G. Rossiyada shamol energiyasi. Davlat
va rivojlanish istiqbollari. M.: MPEI nashriyoti, 1996 yil.
17.8.Hisoblash shamol energiyasi manbalari: universitetlar uchun darslik / ed. IN VA. Vissa
Rionova. M.: MPEI nashriyoti, 1997 yil.
17.9.Mutnovskiy Kamchatkadagi geotermal elektr majmuasi / O.V. Britvin,
Amaliy dars № 6
Maqsad: geotermal elektr stansiyalarining ishlash printsipi va okean issiqlik energiyasini konvertatsiya qilish texnologiyalari (OTEC), shuningdek ularni hisoblash metodologiyasi bilan tanishish.
Dars davomiyligi- 2 soat
Jarayon:
1. Ishning nazariy qismiga asoslanib, geotermal elektr stansiyalarining ishlash printsipi va okean issiqlik energiyasini konvertatsiya qilish texnologiyalari bilan tanishing (PTEC.
2. Shaxsiy topshiriqga muvofiq amaliy masalalarni yechish.
1. NAZARIY QISM
Okean issiqlik energiyasidan foydalanish
Okean issiqlik energiyasini aylantirish (OTEC) texnologiyasi okeanning issiq va sovuq suvlari orasidagi harorat farqidan foydalanib, elektr energiyasini yaratadi. Sovuq suv quvur orqali 1000 metrdan ortiq chuqurlikdan (quyosh nurlari hech qachon etib bormaydigan joydan) pompalanadi. Tizim okean yuzasiga yaqin hududdagi iliq suvdan ham foydalanadi. Quyosh tomonidan isitiladigan suv ammiak kabi past qaynash nuqtasi kimyoviy moddalari bo'lgan issiqlik almashtirgichdan o'tadi, bu esa elektr generatorlari turbinalarini harakatga keltiradigan kimyoviy bug' hosil qiladi. Shundan so'ng bug' okean tubidagi sovutilgan suv yordamida yana suyuq holga keltiriladi. Tropik mintaqalar PTEC tizimlari uchun eng mos joy hisoblanadi. Bu sayoz va chuqur suvlardagi suv o'rtasidagi katta harorat farqi bilan bog'liq.
Shamol va quyosh fermalaridan farqli o'laroq, okeandagi issiqlik elektr stantsiyalari yiliga 365 kun davomida toza elektr energiyasini ishlab chiqarishi mumkin. Bunday quvvat bloklarining yagona qo'shimcha mahsuloti sovuq suv bo'lib, u energiya ishlab chiqarish ob'ekti yaqinidagi ma'muriy va turar-joy binolarida sovutish va havoni tozalash uchun ishlatilishi mumkin.
Geotermal energiyadan foydalanish
Geotermal energiya - bu Yerning tabiiy issiqligidan olinadigan energiya. Bu issiqlik quduqlar yordamida amalga oshirilishi mumkin. Quduqdagi geotermik gradient har 36 metrda 1 °C ga oshadi. Bu issiqlik bug 'yoki issiq suv shaklida yuzaga chiqariladi. Bu issiqlik to'g'ridan-to'g'ri uy va binolarni isitish uchun ham, elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun ham ishlatilishi mumkin.
Turli hisob-kitoblarga ko'ra, Yerning markazidagi harorat kamida 6650 ° S. Yerning sovish tezligi milliard yilda taxminan 300-350 °C ni tashkil qiladi. Yer 42·10 12 Vt issiqlik chiqaradi, uning 2% yer qobig'ida, 98% esa mantiya va yadroda so'riladi. Zamonaviy texnologiyalar bizga juda chuqur ajralib chiqadigan issiqlikka erishishga imkon bermaydi, ammo mavjud bo'lgan 840000000000 Vt (2%) mavjud geotermal energiya uzoq vaqt davomida insoniyat ehtiyojlarini qondira oladi. Kontinental plitalarning chekkalari atrofidagi joylar geotermal o'simliklarni qurish uchun eng yaxshi joylardir, chunki bunday hududlarda qobiq ancha yupqaroqdir.
Geotermal elektr stantsiyalaridan energiya olishning bir necha yo'li mavjud:
· To'g'ridan-to'g'ri sxema: bug 'trubalar orqali elektr generatorlariga ulangan turbinalarga yo'naltiriladi;
· Bilvosita sxema: to'g'ridan-to'g'ri sxemaga o'xshash, lekin bug 'quvurlarga kirgunga qadar, quvurlarni yo'q qilishga olib keladigan gazlardan tozalanadi;
· Aralash sxema: to'g'ridan-to'g'ri sxemaga o'xshash, lekin kondensatsiyadan so'ng unda erimagan gazlar suvdan chiqariladi.
2. AMALIY QISM
Vazifa 1. Dastlabki haroratni aniqlang t 2 va geotermal energiya miqdori E o (J) suv qatlami qalinligi h km chuqurlikda z km, agar qatlam jinsining xususiyatlari berilgan bo'lsa: zichlik r gr = 2700 kg/m3; porozlik A = 5%; o'ziga xos issiqlik gr bilan =840 J/(kg K). Harorat gradienti (dT/dz) °C / km da, vazifa variantlari jadvalidan tanlang.
O'rtacha sirt harorati t o 10 ° C ga teng bo'lsin. Suvning o'ziga xos issiqlik sig'imi C in = 4200 J/(kg K); suvning zichligi ρ = 1·10 3 kg/m3. Sirt maydoniga qarab hisoblang F = 1 km 2. Rezervuarning minimal ruxsat etilgan harorati deb hisoblanadi t 1=40°C.
Issiqlik energiyasini olish uchun vaqt konstantasini ham aniqlang t o (yil) suv omboriga suv quyish va uni iste'mol qilishda V =0,1 m 3 /(s km 2). Dastlab olinadigan issiqlik quvvati qanday bo'ladi? (dE/dz) t =0 va 10 yildan keyin (dE/dz) t =10?
1-masala yer yuzasidan z (km) chuqurlikdagi tabiiy suvli qatlamlarda to‘plangan geotermal energiyaning issiqlik salohiyatiga bag‘ishlangan. Odatda, suv qatlamining qalinligi h (km) uning chuqurligidan kamroq. Qatlam g'ovak tuzilishga ega - jinslar suv bilan to'ldirilgan g'ovaklarga ega (g'ovaklik a koeffitsienti bilan baholanadi). Yer qobig'ining qattiq jinslarining o'rtacha zichligi p gr = 2700 kg / m 3, issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsienti l gr = 2 Vt / (m K). Er yuzasiga nisbatan er haroratining o'zgarishi °C/km yoki K/km bilan o'lchanadigan harorat gradienti (dT/dz) bilan tavsiflanadi.
Er sharidagi eng keng tarqalgan hududlar - bu normal harorat gradienti (40 ° C / km dan kam) bo'lgan, issiqlik oqimlarining zichligi ≈ 0,06 Vt / m2 sirtga chiqadigan joylar. Bu erda Yerning ichaklaridan issiqlik olishning iqtisodiy maqsadga muvofiqligi dargumon.
Yarim termal hududlarda harorat gradienti 40-80 °C/km. Bu erda isitish uchun, issiqxonalarda va balneologiyada er osti qatlamining issiqligidan foydalanish maqsadga muvofiqdir.
Gipertermal holatda hududlarda (qobiq platformalari chegaralari yaqinida) gradient 80 °C/km dan ortiq. Bu yerda geotermal elektr stansiyasini qurish maqsadga muvofiqdir.
Ma'lum bo'lgan harorat gradienti bilan, suvli qatlamning harorati uni ekspluatatsiya boshlanishidan oldin aniqlash mumkin:
T g =T o +(dT/dz)·z,
Bu erda T o - Yer yuzasidagi harorat, K (° C).
Hisoblash amaliyotida geotermal energiyaning xarakteristikalari odatda F sirtining 1 km 2 ga tegishli.
Qatlamning issiqlik sig'imi Cpl (J/K) tenglama bilan aniqlanishi mumkin
C pl =[a·r in ·C in +(1- a)·r gr ·C gr ]·h·F,
bu yerda p in va C in mos ravishda zichlik va izobarik solishtirma issiqlik
r gr va C gr - tuproqning zichligi va solishtirma issiqlik sig'imi (shakllanish jinslari); odatda p gr = 820-850 J / (kg K).
Agar siz T 1 qatlamining issiqlik energiyasidan foydalanish mumkin bo'lgan minimal ruxsat etilgan haroratni o'rnatgan bo'lsangiz (K), ish boshlanishida uning issiqlik potentsialini baholashingiz mumkin (J):
E 0 =C pl (T 2 -T 1)
Hajmi oqim tezligi V (m 3 / s) bo'lgan suvni quyish orqali issiqlik energiyasini olishda suv omborining vaqt konstantasi t 0 (uning foydalanish mumkin bo'lgan vaqti, yillar) tenglama bilan aniqlanishi mumkin:
t 0 =C pl /(V·r in ·S in)
Rezervuarning issiqlik potentsiali uning rivojlanishi davomida eksponensial qonunga muvofiq o'zgaradi, deb ishoniladi:
E=E 0 ·e -(t / t o)
bu erda t - ish boshlanganidan keyingi yillar soni;
e - natural logarifmlarning asosi.
Geotermal rezervuarning t vaqtidagi issiqlik quvvati (ishlanish boshlangan yillar) Vt (MVt):
Muammo 2 Haqiqiy samaradorlikka ishoniladi η sirt va harorat farqi yordamida okean issiqlik elektr stansiyasi chuqur suvlar(T 1 -T 2)= ∆T va Renkine siklida ishlash Karno siklida ishlaydigan o'rnatishning issiqlik samaradorligining yarmiga teng, ē t k . Agar okean yuzasida suv harorati bo'lsa, ishchi suyuqligi ammiak bo'lgan OTESning haqiqiy samaradorligining mumkin bo'lgan qiymatini hisoblang. t , °S va okean chuqurligidagi suv harorati t 2 , °C. Iliq suv iste'moli nima V , sig'imga ega OTES uchun m/soat talab qilinadi N MVt?
2-muammo hammaga ma'lum Renkin sikli bo'yicha ishlaydigan OTESda elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun er usti va chuqur okean suvlari o'rtasidagi harorat farqidan foydalanish istiqbollariga bag'ishlangan. Ishchi suyuqlik past qaynaydigan moddalarni (ammiak, freon) ishlatishi kerak. Kichkina harorat farqlari (∆T=15÷26 o C) tufayli Karno siklida ishlaydigan o'rnatishning issiqlik samaradorligi atigi 5-9% ni tashkil qiladi. Rankine sikli bo'yicha ishlaydigan o'rnatishning haqiqiy samaradorligi ikki baravar ko'p bo'ladi. Natijada, OTESda nisbatan kichik quvvatlarning ulushini olish uchun "issiq" va "sovuq" suvning katta oqimlari va shuning uchun kirish va chiqish quvurlarining katta diametrlari talab qilinadi.
Q 0 =p·V·C p ·∆T,
bu erda p - zichlik dengiz suvi, kg/m 3;
Sr - dengiz suvining massa issiqlik sig'imi, J/(kg K);
V - hajmli suv oqimi, m 3 / s;
∆T = T 1 -T 2 - er usti va chuqur suvlar orasidagi harorat farqi
(tsiklning harorat farqi) °C yoki K.
Ideal nazariy Karno siklida mexanik quvvat N 0 (Vt) sifatida belgilanishi mumkin
N 0 =ē t k ·Q o ,
yoki (1) va Karno siklining ē t k issiqlik samaradorligi ifodasini hisobga olgan holda:
N 0 =p·C p ·V·(∆T) 2 /T 1.
Muammo 3 Elektr quvvatiga ega ikki pallali bug '-suv geotermal elektr stantsiyasi N haroratda geotermal quduqlardan suvdan issiqlik oladi t gs . Bug 'generatorining chiqishidagi quruq to'yingan bug'ning harorati 20 0 C pastroqdir t gs . Bug 'turbinada kengayadi va kondensatorga kiradi va u erdan suv bilan sovutiladi muhit harorat bilan t xv . Sovutish suvi kondensatorda 12 0 S ga isitiladi. Kondensatning harorati 20 0 S yuqori. t xv . Geotermal suv bug' ishlab chiqaruvchi zavodni kondensatdan 15 0 S yuqori haroratda tark etadi. Turbinaning nisbiy ichki koeffitsienti i oi , turbogeneratorning elektr samaradorligi ē e =0,96. Rankin siklining issiqlik samaradorligini, bug 'sarfini va solishtirma issiqlik sarfini, geotermal quduqlardan va atrof-muhitdan suv sarfini aniqlang.
Bir konturli bug 'turbinali geotermal elektr stantsiyasida quruq to'yingan bug'ning ajratilgandan keyin entalpiyasi geotermal suvning harorati t gv bilan belgilanadi. Suv va suv bug'ining termodinamik xususiyatlari jadvallaridan yoki h-s jadvallari s. Ikki pallali GeoTEP bo'lsa, bug 'generatoridagi harorat farqi Dt hisobga olinadi. Hisoblashning qolgan qismi quyosh bug 'turbinali issiqlik elektr stantsiyasi uchun bo'lgani kabi amalga oshiriladi.
Bug 'iste'moli nisbatdan aniqlanadi
kg/s,
Bu erda ē t - tsiklning issiqlik samaradorligi,
ē oi - turbinaning nisbiy ichki samaradorligi,
ē e - turbogeneratorning elektr samaradorligi,
N – GeoTEU quvvati, kVt,
Geotermal quduqlardan issiq suv iste'moli formuladan aniqlanadi
, kg/s,
bug 'kondensatsiyasi uchun atrof-muhitdan sovuq suv iste'moli
, kg/s,
bu erda s = 4,19 kJ/kg∙K - suvning issiqlik sig'imi,
ē pg - bug 'generatorining samaradorligi,
Dt pg - bug 'generatoridagi geotermal suvning harorat farqi, 0 C,
Dt xv – kondensatordagi sovuq suvning harorat farqi, 0 S.
Past qaynaydigan va aralash ishlaydigan suyuqliklarga ega geotermal elektr stantsiyalarini hisoblash termodinamik xususiyatlar jadvallari va bu suyuqliklarning bug'larining h-s diagrammasi yordamida amalga oshiriladi.
| Miqdorlar va o'lchov birliklari | Vazifa variantlari | |||||||||
| N, MVt | ||||||||||
| t sovuq, 0 S | ||||||||||
| t sovuq, 0 S | ||||||||||
| ēoi, % |
Hozirgi vaqtda geotermal energiya 51 mamlakatda elektr energiyasi ishlab chiqarish texnologiyalarida qo'llaniladi. Besh yil davomida (2010 yildan 2015 yilgacha) geotermal elektr stansiyalarining umumiy quvvati 16 foizga oshdi va 12 635 MVtni tashkil etdi. Geotermal elektr stantsiyalari quvvatining sezilarli darajada oshishi ekologik xavfsizlik, sezilarli iqtisodiy samaradorlik va o'rnatilgan quvvatlardan foydalanishning yuqori sur'atlari bilan bog'liq.
Bugungi kunda geotermal elektr stansiyalari (GES) yiliga taxminan 73 549 GVt elektr energiyasi ishlab chiqaradigan 26 mamlakatda ishlaydi. 2020 yilga kelib geotermal elektr stansiyalarining o‘rnatilgan quvvatlarining kutilayotgan o‘sishi taxminan 21443 MVtni tashkil etadi (1-rasm). Qo'shma Shtatlar geotermal energiya sohasida muhim ko'rsatkichlarga ega: geotermal elektr stansiyalarining umumiy o'rnatilgan quvvati yiliga 16,6 MVt/soat elektr energiyasi ishlab chiqarish bilan 3450 MVt. Filippin umumiy geoelektr quvvati 1870 MVt bilan ikkinchi, Indoneziya esa 1340 MVt bilan uchinchi o‘rinda. Shu bilan birga, oxirgi besh yil ichida GeoPP quvvatining eng sezilarli o'sishi Turkiyada qayd etilgan - 91 dan 397 MVtgacha, ya'ni 336% ga. Keyingi o'rinlarda Germaniya - 280% (6,6 dan 27 MVtgacha) va Keniya - 194% (202 dan 594 MVtgacha).
Zamonaviy geotermal energetikada eng keng tarqalgan bo'lib turbinali qurilmaning issiqlik konstruktsiyasiga ega bo'lgan GeoPPlar, shu jumladan umumiy quvvati 5079 MVt bo'lgan geotermal bug'ning qo'shimcha kengayishi. Umumiy quvvati 2863 MVt bo'lgan GeoPP energiya bloklari o'ta qizib ketgan geotermal bug'da ishlaydi. Ikki bosqichli bug 'kengayishiga ega GeoPP energiya bloklarining umumiy quvvati 2544 MVtni tashkil qiladi.
Organik Rankine tsikliga ega geotermal ikkilik quvvat bloklari tobora keng tarqalmoqda va bugungi kunda ularning umumiy quvvati 1800 MVt dan oshadi. Ikkilik energiya bloklarining o'rtacha birlik quvvati 6,3 MVt, bitta ajratish bosimi bilan quvvat bloklari 30,4 MVt, ikkita ajratish bosimi bilan 37,4 MVt, o'ta qizdirilgan bug'da ishlaydigan energiya bloklari 45,4 MVt.
So'nggi yillarda dunyoda zamonaviy geotermal elektr stantsiyalarining o'rnatilgan quvvatlarining asosiy o'sishiga asosan ikkilik siklli energiya bloklari bilan yangi GeoPPlarni qurish hisobiga erishildi.
Zamonaviy GeoPP larning texnologik sxemalarini geotermik sovutish suyuqligining fazaviy holatiga, termodinamik sikl turiga va foydalaniladigan turbinalarga ko'ra tasniflash mumkin (2-rasm). Geotermal elektr stantsiyalari o'ta qizib ketgan bug ', bug'-suv aralashmasi va issiq suv ko'rinishidagi geotermal sovutish suvida ishlaydi. GeoPP ning to'g'ridan-to'g'ri aylanishi butun texnologik yo'lda ishlaydigan vosita sifatida geotermal sovutish suvidan foydalanish bilan tavsiflanadi.
Ikkilik tsiklga ega bo'lgan GeoPPlar asosan past haroratli issiq suv (90-120 ° S) bo'lgan dalalarda qo'llaniladi, ular ikkinchi sxemada past qaynaydigan ishchi suyuqlikdan foydalanish bilan tavsiflanadi. Ikki sxemali GeoPPlar ikkilik va birlashtirilgan ikkilik sikllardan foydalanishni o'z ichiga oladi. GeoPP kombinatsiyalangan tsiklida bug 'turbinasi geotermal bug'da ishlaydi va suyuqlik fazasi ko'rinishidagi chiqindi yoki geotermal sovutish suyuqligining issiqligi ikkilamchi zanjirli ikkilik elektr stantsiyasida qayta tiklanadi.
Bir konturli GeoPPlarning kondensatsiyalanuvchi turbinalari geotermik o'ta qizdirilgan bug'da, shuningdek bug'-suv aralashmasidan ajratilgan to'yingan bug'da ishlaydi. Orqa bosimli turbinalar bir pallali geotermal elektr stantsiyalarida qo'llaniladi, ular elektr energiyasini ishlab chiqarish bilan birga isitish tizimlarini issiqlik bilan ta'minlaydi.
Hozirgi vaqtda Rossiyada orqa bosimli turbinali energiya bloklari Kunashir va Iturup orollarida (Kuril tizmasining bir qismi) ishlaydi. Omega-500, Tuman-2,0 va Tuman-2,5 energiya bloklari Kaluga turbinali zavodida ishlab chiqilgan.
Orqa bosimli turbo agregatlar kondansativ qurilmalarga qaraganda dizayn jihatidan ancha sodda, shuning uchun ularning narxi sezilarli darajada past.
Ko'pincha bitta, ikkita va uchta ajratish bosimiga ega bo'lgan yagona devirli GeoPPlarning texnologik sxemalari mos ravishda SingleFlash, Double-Flash va Triple-Flash sxemalari deb ataladi. Shunday qilib, ikki va uchta ajratish bosimiga ega GeoPPlar ajratgichning qaynashi tufayli kengaytirgichda olingan qo'shimcha ikkilamchi bug'dan foydalanishni o'z ichiga oladi. Bu bir ajralish bosimiga ega GeoPPlarga nisbatan geotermal suyuqlik issiqligidan foydalanishni oshirish imkonini beradi.
Geotermal bug 'turbinalari Yaponiya, AQSh, Italiya va Rossiya kompaniyalari tomonidan ishlab chiqariladi.
Jadvalda 1 zamonaviy bug 'turbinasi bloklari va geotermal elektr stantsiyalari uchun uskunalarning asosiy ishlab chiqaruvchilarini taqdim etadi. Geotermal turbinalar dizayni bir qator xususiyatlarga ega bo'lib, ular past potentsial geotermal to'yingan bug'ning ishchi muhit sifatida ishlatilishi bilan bog'liq bo'lib, ular bir-biridan farq qiladi. korrozivlik va depozitlarni shakllantirish tendentsiyasi.
Geotermal turbinalar samaradorligini oshirishning zamonaviy ilg'or texnologiyalari quyidagilarni o'z ichiga oladi:
Shunday qilib, Mutnovskaya GeoPP uchun 25 MVt quvvatga ega KTZ OAJ geotermal bug 'turbinasini loyihalashda namlikni ajratish uchun maxsus qurilmalar qo'llaniladi, bu suyuqlik fazasining 80% gacha ko'rinishida olib tashlash imkonini beradi. oqim qismidan katta tomchilar va suyuq plyonkalar. To'rtinchi turbina bosqichidan boshlab, oqim qismida periferik namlikni ajratishning ishlab chiqilgan tizimi qo'llaniladi. Ikkala turbina oqimining ettinchi va sakkizinchi bosqichlarida nozullar panjaralarida kanal ichidagi namlikni ajratish qo'llaniladi. Namlikni yo'qotishning juda samarali usuli - bu turbinaning samaradorligini deyarli 2% ga oshirishga imkon beradigan maxsus turbinali separator bosqichidan foydalanish.
GeoPP turbinalarining oqim yo'liga kiradigan bug'ning tuz tarkibi dastlabki geotermal suyuqlikning minerallashuviga va ajratish qurilmalarida fazalarni ajratish samaradorligiga bog'liq. Ajratish moslamalarining samaradorligi ko'p jihatdan turbina oqimi yo'lining shkala konlari bilan siqilish darajasini aniqlaydi, shuningdek, turbina qanotlarining tomchilar ta'sirida eroziyasi va turbina oqimining metall elementlarining korroziyali yorilishi intensivligiga ta'sir qiladi.
Zamonaviy geotermal elektr stantsiyalarining texnologik sxemalarida vertikal va gorizontal ajratgichlar qo'llaniladi. Vertikal separatorlar asosan Yangi Zelandiya, Filippin va boshqa mamlakatlarda Yangi Zelandiya mutaxassislari ishtirokida qurilgan GeoPPlarda qo'llaniladi. Gorizontal separatorlar Rossiya, AQSh, Yaponiya va Islandiyadagi geotermal quvvat bloklarida qo'llaniladi. Bundan tashqari, dunyodagi GeoPPlarning 70% gacha vertikal separatorlar bilan ishlaydi. Vertikal ajratgichlar bug'ning o'rtacha quruqligini 99,9% gacha ta'minlashga qodir. Bundan tashqari, ularning samaradorligi sezilarli darajada ish parametrlariga bog'liq: nam bug'ning oqimi va bosimi, bug'-suv aralashmasining namligi (SWM), separatordagi suyuqlik darajasi va boshqalar.
Rossiyada yuqori samaradorlik va kichik o'lchamli xarakteristikalar bilan ajralib turadigan GeoPP quvvat bloklarida gorizontal separatorlar ishlab chiqilgan va qo'llanilmoqda. Separatorning chiqishidagi bug'ning quruqlik darajasi 99,99% ga etadi. Bu ishlanmalar atom elektr stansiyalari, kemasozlik va boshqa sanoat tarmoqlari uchun asbob-uskunalar ishlab chiqaruvchi korxonalarning tadqiqotlari va texnologiyasiga asoslangan edi. Bunday separatorlar Verkhne-Mutnovskaya GeoPP modulli quvvat bloklarida va Mutnovskaya GeoPPning birinchi bosqichida o'rnatiladi va muvaffaqiyatli ishlaydi (3-rasm).
Ikkilik o'simliklarning afzalligi, birinchi navbatda, past haroratli issiqlik manbai asosida elektr energiyasini ishlab chiqarish qobiliyatidan iborat bo'lib, ularni qo'llashning asosiy yo'nalishlarini aniqladi. Ikkilik sozlamalardan foydalanish ayniqsa tavsiya etiladi:
Organik past qaynaydigan moddalarning termofizik, termodinamik va boshqa xossalari issiqlik siklining turi va samaradorligiga, texnologik parametrlarga, asbob-uskunalarning konstruksiyasi va xususiyatlariga, ish rejimlariga, binar qurilmalarning ishonchliligi va ekologik tozaligiga sezilarli ta’sir ko‘rsatadi.
Amalda ikkilik o'simliklarning ishchi suyuqligi sifatida 15 ga yaqin turli xil past qaynaydigan organik moddalar va aralashmalar qo'llaniladi. Aslida, hozirgi vaqtda geotermal ikkilik energiya bloklari asosan uglevodorodlarda ishlaydi - dunyodagi ikkilik energiya bloklarining umumiy o'rnatilgan quvvatining taxminan 82,7%, ftoruglerodlar - 6,7%, xlorftoruglerodlar - 2,0%, suv-ammiak aralashmasi - 0,5%, yo'q. 8,2% uchun ishchi suyuqlik bo'yicha ma'lumotlar.
Kombinatsiyalangan ikkilik tsiklli geotermal elektr stantsiyalari birlamchi kontaktlarning zanglashiga olib keladigan geotermal suyuqligi nafaqat ikkilamchi kontaktlarning zanglashiga olib keladigan issiqlik manbai bo'lib xizmat qilishi, balki issiqlikni to'g'ridan-to'g'ri energiyaga aylantirish uchun ham ishlatilishi bilan ajralib turadi. mexanik ish bug 'turbinasida.
Geotermal ikki fazali sovutish suyuqligining bug 'fazasi to'g'ridan-to'g'ri ishlab chiqarish uchun ishlatiladi elektr energiyasi orqa bosimli bug 'turbinasida kengayish yo'li bilan va geotermal bug'ning kondensatsiya issiqligi (shuningdek, separator) ikkinchi past haroratli konturga yuboriladi, bunda organik ishchi suyuqlik elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Bunday kombinatsiyalangan GeoPP sxemasidan foydalanish, ayniqsa, manba geotermal suyuqlikda ko'p miqdorda kondensatsiyalanmaydigan gazlar bo'lgan hollarda tavsiya etiladi, chunki ularni kondanserdan olib tashlash uchun energiya xarajatlari sezilarli bo'lishi mumkin.
Termodinamik hisob-kitoblar natijalari shuni ko'rsatadiki, barcha teng boshlang'ich sharoitlarda, kombinatsiyalangan tsiklli geotermal elektr stansiyalarida ikkilik quvvat blokidan foydalanish Yagona Flash GeoPP quvvatini 15% ga, DoubleFlash GeoPP ni 5% ga oshirishi mumkin. Hozirgi vaqtda ikkilik zavodlar AQSh, Germaniya, Italiya, Shvetsiya, Rossiya va boshqa mamlakatlardagi zavodlarda ishlab chiqariladi. Turli ishlab chiqaruvchilar tomonidan ishlab chiqarilgan ikkilik qurilmalarning ba'zi texnik xususiyatlari haqida ma'lumot Jadvalda keltirilgan. 2.
Shaklda. 4-rasmda geotermal bug 'va past qaynaydigan organik ishchi suyuqlikdan foydalangan holda turbinali turli xil GeoPPlarni qurish uchun 1 kVt o'rnatilgan quvvatning narxi to'g'risidagi ma'lumotlar keltirilgan bo'lib, bu GeoPP narxining foydalaniladigan aylanish davriga va suv haroratiga bog'liqligini ko'rsatadi. geotermal geosuyuqlik.
Rossiyaning eng istiqbolli geotermal loyihalari Mutnovskaya GeoPP (50 MVt) va Verxne-Mutnovskaya GeoPP (12 MVt) ni mos ravishda 10 va 6,5 MVt quvvatga ega kombinatsiyalangan (ikkilik sikl) energiya bloklari bilan kengaytirishdir. qo'shimcha quduqlarni burg'ilashsiz ularning chiqindi sovutish suvidan issiqlikni olish, shuningdek, 50 MVt quvvatga ega Mutnovskaya GeoPPning ikkinchi bosqichini qurish.
xulosalar
1.
Global geotermal energiya sanoatida geotermal sovutish suyuqligining fazaviy holati va haroratiga qarab to'g'ridan-to'g'ri, ikkilik va kombinatsiyalangan tsikllarning GeoPPlari bilan texnologik sxemalar qo'llaniladi.
2.
So'nggi yillarda dunyoda GeoPPlarning umumiy o'rnatilgan quvvatlarining asosiy o'sishi ikkilik geotermal energiya texnologiyalarining rivojlanishi bilan bog'liq.
3.
Geotermal quvvat bloklarining o'rnatilgan quvvatining o'ziga xos qiymati sezilarli darajada geotermal sovutish suvi haroratiga bog'liq va uning oshishi bilan keskin kamayadi.
