Геотермальная электростанция в россии: Геотермальные электростанции в России их преимущества и проблемы

Геотермальные электростанции в России их преимущества и проблемы

Геотермальные электростанции в России являются перспективным возобнобляемым источником. Россия имеет богатые геотермальные ресурсы с  высокой и низкой температурами и делает хорошие шаги в этом направлении. Концепция экологической защиты может помочь продемонстрировать преимущества возобновляемых альтернативных источников использования энергии.

В России геотермальные исследования проведены в 53 научных центрах и высших учебных заведениях расположенных в разных городах и в разных ведомствах: Академии наук, Министерствах образования, природных ресурсов, топлива и энергетики. Такие работы проводятся в  некоторых региональных научных центрах, как Москва, Санкт-Петербург, Архангельск, Махачкала, Геленджик, Приволжье (Ярославль, Казань, Самара), Урал (Уфа, Екатеринбург, Пермь, Оренбург), Сибирь (Новосибирск, Тюмень, Томск, Иркутск, Якутск), Дальний Восток (Хабаровск, Владивосток, Южно-Сахалинск, Петропавловск-на-Камчатке).

В этих центрах, проводятся: теоретические, прикладные, региональные изыскания, а также создается специальный инструментарий.

Использование геотермальной энергии

Геотермальные электростанции в России используются в основном для теплоснабжения и обогрева нескольких городов и населенных пунктов на Северном Кавказе и Камчатке с общей численностью населения 500 тыс.чел. Кроме того, в некоторых регионах страны глубокое тепло используется для теплиц общей площадью 465 тыс. м². Самые активные гидротермальные ресурсы используются в Краснодарском крае, Дагестане и на Камчатке. Примерно половину добытых ресурсов применяется для теплоснабжения жилья и промышленных помещений, третья часть – на отопление теплиц, а только около 13 % – для промышленных процессов.

Помимо этого термальные воды используются примерно в 150 санаториях и 40 заводах по розливу минеральной воды. Количество электрической энергии, разработанной геотермальными электростанциями в России увеличивается по сравнению с мировым,но остается крайне незначительным.

 Доля составляет всего 0,01 процента от общей выработки электроэнергии в стране.

Наиболее перспективным направлением использования низкотемпературных геотермальных ресурсов является применение тепловых насосов. Этот способ является оптимальным для многих регионов России – в Европейской части России и на Урале. Пока делаются первые шаги в этом направлении.

Электричество вырабатывается на некоторых электростанциях (ГеоЭС) только на Камчатке и Курильских островах. В настоящее время три станции работают на Камчатке:

Паужетская ГеоЭС

Паужетская ГеоЭС (12 МВт), Верхне-Мутновская (12 МВт) и Мутновская ГеоЭС (50 МВт).

Паужетская ГеоЭС внутри

Верхне-Мутновская

Две небольших ГеоЭС находятся в эксплуатации на островах Кунашир – Менделеевская ГеоТЭС, Итуруп  – «Океанская» с установленной мощностью 7,4 МВт и 2,6 МВт соответственно.

Геотермальные электростанции в России по своему объему стоят на последних местах в мире.  В Исландии приходится более 25% добываемой электроэнергии этим способом.

Менделеевская ГеоТЭС на Кунашире

Итуруп – «Океанская»

Россия имеет значительные геотермальные ресурсы и имеющийся потенциал гораздо больше, чем текущее положение.

Этот ресурс далеко не адекватно развит в стране. В бывшем Советском Союзе, геолого-разведочные работы полезных ископаемых, нефти и газа хорошо поддерживался. Однако такая обширная деятельность не направлена для изучения геотермальных резервуаров даже в следствие подхода: геотермальные воды не считались энергетическими ресурсами. Но все-таки результаты бурения тысяч “сухих скважин” (просторечие в нефтяной отрасли), приносят вторичную выгоду для геотермальных исследований. Эти заброшенные колодцы которые были во время исследований нефтяной отрасли дешевле отдать для новых целей.

Преимущества и проблемы использования геотермальных ресурсов

Экологические преимущества использования возобновляемых источников энергии, таких как геотермальная признано. Однако есть серьезные препятствия на пути развития возобновляемых ресурсов, которые препятствуют развитию. Подробные геологические исследования и дорогостоящее бурение геотермальных скважин представляет собой крупные финансовые затраты, связанные со значительными геологическими и техническими рисками.

Использование возобновляемых источников энергии, включая геотермальные ресурсы, имеют также преимущества.

• Во-первых, использование местных энергетических ресурсов может снизить зависимость от импорта или необходимости строительства новых генерирующих мощностей для теплоснабжения в промышленных или жилых районах  горячего водоснабжения.
• Во-вторых, замена традиционных видов топлива  чистой энергией вызывает значительные улучшения состоянии окружающей среды и общественного здравоохранения и имеет соответствующую экономию.
• В-третьих, мера экономии энергии связан с КПД. Системы централизованного теплоснабжения являются общими в городских центрах России и нуждаются в модернизации и перехода на возобновляемые источники энергии со своими преимуществами. Это особенно важно с экономической точки зрения, устаревшие системы централизованного теплоснабжения не экономичны и инженерное время жизни уже истекло.

Геотермальные электростанции в России “чище” по сравнению с используемые ископаемое топливо. Международная конвенция по изменению климата и программы Европейского сообщества предусматривают  продвижение возобновляемых источников энергии. Однако специфические юридические предписания относительно разведочных работ и добычи геотермальных вод отсутствует во всех странах. Отчасти это объясняется тем, что воды регулируются в соответствии с законами водных ресурсов, полезные ископаемые в соответствии с энергетическими законами.

Геотермальная энергия не относится к определенным равзделам  законодательства и затрудняется решение различных методов эксплуатации и использования геотермальной мощности.

Геотермальная энергетика и устойчивое развитие

Промышленное развитие за последние два столетия принесло множество инноваций для человеческой цивилизации и принесли эксплуатацию природных ресурсов с угрожающей быстротой. Начиная с семидесятых годов 20-го века серьезные предупреждения о “пределах роста” пошли по миру с большим эффектом: ресурс эксплуатации, гонка вооружений, расточительное потребление разбазарили эти ресурсы в ускоренном темпе, наряду с экспоненциальным ростом численности населения планеты. На все это безумие необходимо большее количество энергии.

Самые расточительное и  безперспективное – безответственность человека по  привычке израсходования конечных и быстро истощающихся  энергетических ресурсов угля, нефти и  газа. Этой безответственной деятельностью  занимается  химическая промышленность для производства пластмасс, синтетических волокон, строительных материалов, красок, лаков, фармацевтических и косметических продуктов, пестицидов и многих других продуктов органической химии.

Но самый катастрофический эффект от использования ископаемого топлива -это равновесие биосферы и климата до такой степени, что необратимо будет влиять на наш жизненный выбор: рост пустынь, кислотные дожди портящие  плодородные земли, отравление рек, озер и грунтовых вод, порча питьевой воды для растущего населения планеты, – и худшее из всех – более частые погодные катаклизмы, втягивающие ледники, разрушиающие горнолыжные курорты, тающие ледники, оползни, более сильные штормы, затопление густонаселенных прибрежных районов и островов, тем самым подвергая опасности людей и редкие виды флоры и фауны в результате миграций.

Потеря плодородных земель и культурное наследие происходит  за счет добычи неумолимо растущего ископаемого топлива, выбросов в атмосферу, вызывающих глобальное потепление.

Путь к чистой, устойчивой энергетике сохраняющей ресурсы и привлечение биосферы и климата в естественный баланс связан с использованием возобновляемых источников энергии в виде геотермальных электростанций в России.

Ученые понимают необходимость сокращения сжигания ископаемого топлива выходящего за пределы целевых показателей Киотского протокола для того, чтобы замедлить глобальное потепление атмосферы Земли.

Геотермальные электростанции России | Архив С.О.К. | 2020

Российская геотермальная энергетика основана как советский проект, предусматривавший широкомасштабное комплексное использование этого возобновляемого источника энергии. С 1954 года соответствующими научными исследованиями занимались более 60 институтов. Министерством газовой промышленности СССР были пробурены более 3000 геотермальных скважин глубиной до 5,5 км, созданы пять региональных управлений по использованию глубинного тепла Земли, работало специализированное НПО «Союзбургеотермия».

Геотермальная электроэнергетика, в отличие от других технологий использования энергии Земли, требует высоких значений температур теплоносителя. В России регионами, где имеются пароводяные геотермальные месторождения, являются Камчатка и Курильские острова (рис. 1). Ещё в 1737 году знаменитый русский путешественник С. П. Крашенников разведывал геотермальные источники Камчатки. Систематическое изучение их было начато в 1930-е годы видным геологом Б. И. Пийпом (1906–1966), издавшим в 1937 году книгу [2] и организовавшим геотермальные исследования. В 1962-м Б. И. Пийп создал Институт вулканологии и сейсмологии АН СССР в городе Петропавловске-Камчатском. Таким образом, создание Камчатской геотермальной научной школы можно датировать 1937 годом, а отличительной особенностью данной школы являются исследования высокотемпературных месторождений.

После военных лет развитие экономики Камчатки потребовало строительства электростанций, и в 1948 году главный энергетик треста «Сахалинрыбпром» А. А. Гавронский (1903–1971) получил авторское свидетельство на производство электроэнергии из геотермальных источников, что позволило ему в 1949 году обратиться к И. В. Сталину (как к Председателю Совета Министров) с предложением о развитии геотермальной энергетики.

После всестороннего и дискуссионного рассмотрения данного вопроса в Академии наук СССР, при поддержке академика М. В. Кирпичёва (1878–1955), выдающегося теплоэнергетика и основателя советской научной школы котлостроения, первый заместитель Председателя Совмина В. М. Молотов поручил АН СССР приступить к геотермальным исследованиям.

В 1954 году президиум АН СССР направил из Москвы на Камчатку экспедицию Лаборатории вулканологии Академии наук под руководством Б. И. Пийпа для выбора места строительства геотермальной электростанции. Уже в следующем году эта экспедиция рекомендовала начать разведочное бурение на юге Камчатки в районе Паужетских геотермальных источников — в 30 км от побережья Охотского моря у реки Паужетка.

В 1956 году на Камчатку выезжала комиссия президиума Академии наук СССР во главе с академиком М. А. Лаврентьевым. В её составе были академики И. Е. Тамм, А. Н. Тихонов, известные вулканологи, геотермики и гидрогеологи Б. И. Пийп, Ф. А. Макаренко, В. И. Влодавец, В. В. Иванов, Н. И. Нехорошев, Н. И. Хитаров, инженер А. А. Гавронский [3]. Комиссия выбрала точку заложения бурения первой 500-метровой скважины на площадке Паужетских геотермальных источников и утвердила программу работ созданной там же в 1957 году Контрольно-наблюдательной геотермальной станции Лаборатории вулканологии (Паужетская геотермальная экспедиция). Руководителем этой экспедиции был назначен Б. И. Пийп, гидрогеологическими исследованиями руководили В. В. Аверьев и В. М. Сугробов.

1957 год считается фактическим началом комплекса работ по строительству Паужетской ГеоТЭС. В 1957–1958 годах была пробурена первая в СССР пароводяная скважина. На глубине 120–300 м она вскрыла месторождение с пароводяной смесью температурой +200°C. С 1959 по 1963 годы на Паужетском месторождении были пробурены и опробованы 21 разведочная скважина, на десяти из которых были выполнены годовые опытно-эксплуатационные испытания.

Выдающийся вклад в развитие геотермальной геологии полуострова Камчатка внёс советский вулканолог В. В. Аверьев (1929–1968) [4]. Он возглавлял новое научное направление исследований о вулканизме как проявлении магматического вещества на поверхности Земли и о соответствующих геотермальных процессах [5]. В. В. Аверьев предложил произвести глубокое бурение в зону влияния магматических очагов под вулканами, которое только было реализовано в XXI веке в США и в Исландии. Под руководством В. В. Аверьева впервые в СССР на Паужетской станции была разработана, изготовлена и испытана аппаратура для испытания пароводяных скважин, разработаны методики испытаний (гидрогеологических, гидрохимических, гидротермических) и определения запасов геотермальных пароводяных месторождений.

После оценки потенциальной мощности Паужетской геотермальной системы в 30 МВт советское правительство в 1965 году приняло решение о строительстве Паужетской ГеоТЭС установленной мощностью 5 МВт. Результаты исследований Паужетского месторождения, а также других месторождений, были обобщены Б. И. Пийпом в книге [6], актуальной до настоящего времени. Проект Паужетской ГеоТЭС разработал инициатор проектирования отечественной геотермальной энергетики, главный специалист Новосибирского филиала института «Теплоэлектропроект» Б. М. Выморков (главный инженер проекта), и он же был первым директором этой станции. Технические решения Паужетской ГеоТЭС были приняты с учётом мирового опыта того времени [7] и передовых технологий отечественного энергостроения. Сепараторы были установлены на каждой из девяти эксплуатируемых скважинах (всего пробурено 79 скважин, фото 1).

На станции были установлены две паровые турбины мощностью 2,5 МВт каждая, переделанные персоналом станции из серийных машин Калужского турбинного завода (КТЗ). Оригинальная конструкция смешивающего конденсатора с речной водой обеспечивала устойчивую работу станции. Паужетская ГеоТЭС, первая в нашей стране, строилась два года и 19 августа 1966 года была введена в эксплуатацию. Она работает и в наши дни. На фото 2 представлен машинный зал Паужетской ГеоТЭС. Следует отметить, что с первых дней работ по разведке месторождения и до последних дней жизни инициатор строительства Паужетской ГеоТЭС А. А. Гавронский активно участвовал во всех этапах её создания [4]. Со временем менялись турбины и другое оборудование станции. В настоящее время в работе паровая турбина мощностью 6 МВт, также производства КТЗ, изготовленная в 1940 году, а вторая (той же мощности), переоборудованная из судовой турбины производства АО «Кировский завод» в 2006-м, находится в резерве. 

Паужетское геотермальное месторождение в настоящее время эксплуатируется АО «Тепло Земли», которое является правопреемником ГУП «Камчатскбургеотермия». Запасы месторождения утверждены в 2008 году на 25-летний срок эксплуатации с удельным расходом пара ГеоТЭС 2,5 кг/с при фактическом расходе 4,03 кг/с, что соответствует среднегодовой мощности станции 6,7 МВт, а при пиковом потреблении — до 11 МВт.

Сейчас на месторождении имеется 22 скважины глубиной от 405 до 1205 м, из которых десять действующих (добычных) с общим расходом пара 27,1 кг/с, достаточным для обеспечения электрической мощности до 10,9 МВт, с температурой пароводяной смеси на устье 179°C и давлении до 3 бар. Каждая добычная скважина оборудована сепаратором, пар из которого (около 10%) по трубопроводам централизовано подаётся на ГеоТЭС. Сепарат скважин в объёме 5% используется для теплоснабжения объектов в посёлке Паужетка, 8% подаётся в реинжекционную скважину, остальное в объёме 87% сбрасывается в ручей Быстрый и реку Паужетка. За девять месяцев 2019 года добыто 558,8 тыс. тонн при средней мощности 4,5 МВт. Выработка электроэнергии составила 326285 тыс. кВт·ч.

Первая в мире бинарная Паратунская ГеоТЭС мощностью 670 кВт была выполнена по изобретению академика С. С. Кутателадзе (1914–1986) в соавторстве с д.т.н. Л. М. Розенфельдом и Б. М. Выморковым, разработкам Института технической теплофизики (ИТТФ) СО АН СССР, ВНИИ холодильного оборудования и Ленинградского технологического института холодильной промышленности и проекту Новосибирского института ГипроНИИ АН СССР. Паратунская ГеоТЭС была построена в 1967 году в 70 км от ПетропавловскаКамчатского у посёлка Термальный.

Строительством и эксплуатацией данной станции занималась ученица С. С. Кутателадзе к.т.н. В. Н. Москвичева. Результаты работы ГеоТЭС в течение 2000 ч подтвердили её проектные характеристики. Через два года после ликвидации участка Новосибирского ИТТФ АН СССР данная ГеоТЭС прекратила работу [8].

С целью возрождения российских бинарных энерготехнологий и организации серийного производства бинарных электростанций (БЭС), в соответствии с приказом РАО «ЕЭС России» №500, была начата реализация проекта строительства бинарного энергоблока на Паужетской ГеоТЭС. В 2007 году московское ЗАО «Геоинком» (генеральный директор Г. В. Томаров) разработало технический проект типового бинарного энергоблока, а также технические проекты основного оборудования — испарителя-пароперегревателя, конденсатора и паровой турбины, выбрав в качестве рабочего цикла озонобезопасный хладон R134а. Была также разработана технологическая схема и рассчитаны её параметры, подобрано специальное вспомогательное оборудование и арматура, определены основные компоновочные и архитектурно-строительные решения.

Генеральным проектировщиком (московской компанией ОАО «НИИЭС») на базе технического проекта была разработана рабочая проектная документация на строительство опытно-промышленного экспериментального энергоблока (фото 3) с бинарным циклом мощностью 2,5 МВт на площадке Паужетской ГеоТЭС.

В 2014 году монтаж данной ГеоТЭС мощностью 2,5 МВт для утилизации тепла сепарата и конденсата паровых турбин был завершён, однако по ряду причин бинарный энергоблок не введён в эксплуатацию до настоящего времени.

Дальнейшее развитие бинарных энергоциклов было выполнено к.т.н. А. И. Калиной (1933–2018), который предложил использовать в качестве промежуточного рабочего тела водоаммиачную смесь (взамен фреонов), что более чем вдвое повысило эффективность бинарных электростанций [9]. Первая такая станция была построена в 1992 году за рубежом — в городе Лос-Анджелесе (США). В 1980-е годы Камчатская геотермальная школа Института вулканологии и сейсмологии ДВО РАН в Петропавловске-Камчатском приступила к широкомасштабным исследованиям геотермальных месторождений, в том числе крупнейшего Мутновского, находящегося в 100 км от Петропавловска-Камчатского. В 1990 году Госкомитет по запасам СССР утвердил запасы Мутновского месторождения с суммарным дебитом пара 156,2 кг/с при давлении 6–8 бар (соответствует мощности 78 МВт), а ранее, в 1987-м, не дожидаясь подсчёта запасов, советское Минэнерго утвердило технико-экономическое обоснование (ТЭО) проекта строительства Мутновской ГеоТЭС мощностью 50 МВт, и в 1988-м была организована дирекция по её строительству [10].

На протяжении последующих пяти лет Минэнерго СССР и администрация Камчатской области пытались построить на Камчатке атомную электростанцию. Проблемы сейсмичности и отсутствие соответствующего оборудования заставили вернуться к строительству Мутновской ГеоТЭС. В 1993 году губернатор Камчатской области В. А. Бирюков в Лондоне инициировал выделение Европейским банком реконструкции и развития (ЕБРР) гранта исландской фирме Virkir-Orkinl для разработки ТЭО «Система геотермального электротеплоснабжения городов Елизово и Петропавловска-Камчатского» [11].

Аналогичную работу в России выполнил также московский институт «ВНИПИэнергопром» совместно с Калужским турбинным заводом. Банк отдал предпочтение исландскому ТЭО с комбинированной ГеоТЭС мощностью 50 МВт с теплофикационными турбинами, тепловой станцией с использованием тепла 600 т/ч сепарата и конденсата и со строительством теплопровода диаметром 500 мм, протяжённостью 83 км до города Елизово и далее до Петропавловска-Камчатского, и стоимостью $ 158 млн.

Российский вариант, при сохранении тех же параметров (установленная электрическая мощность 50 МВт, такая же теплотрасса), предусматривал раздельное сооружение конденсационной ГеоТЭС и такое же теплоснабжение указанных городов. Такой подход объяснялся особенностями российского финансирования строительства энергообъектов. РАО «ЕЭС России» утвердило ТЭО Мутновской ГеоТЭС и готово было финансировать лишь электрогенерацию. Для строительства объектов геотермального теплоснабжения в 1993 году была организована компания «КамТЭК», которая не смогла собрать средства потенциальных потребителей для реализации проекта.

В этой тупиковой ситуации проблемами геотермальной энергетики в 1990-е годы начал заниматься ведущий российский специалист по паровым турбинам АЭС д.т.н., профессор О. А. Поваров (1938–2006). В 1994 году он инициирует создание акционерного общества (АОЗТ «Геотерм») с участием руководителей РАО «ЕЭС России» и ОАО «Камчатскэнерго», и уже в 1995-м РАО «ЕЭС России» утверждает ТЭО на строительство ВерхнеМутновской ГеоТЭС мощностью 12 МВт и открывает финансирование проекта.

Директором строительства станции назначается В. Е. Лузин. В том же году начинает прибывать и монтироваться оборудование станции. Калужский турбинный завод изготовил 14 модулей вагонного типа, соединённых между собой закрытыми переходами. Были пробурены три продуктивные и две реинжекционные скважины. 29 декабря 1999 года Верхне-Мутновская ГеоТЭС (фото 4) была принята в эксплуатацию, а все проблемы в ходе пусконаладочных работ устранялись до декабря 2002-го (замена воздушной конденсаторной установки, а также защита электрооборудования станции от выделяющего из геотермальной воды сероводорода и т. п.).

Впервые в мировой практике были применены горизонтальные гравитационные сепараторы, обеспечивающие максимальное удаление воды из геотермального пара. При проектировании и строительстве Верхне-Мутновской ГеоТЭС были апробированы новые технические решения, которые затем применили при возведении Мутновской ГеоТЭС.

В 1996 году О. А. Поваров, имея большой авторитет в зарубежных научных кругах (стажировки в США, разработка ГеоТЭС «Сан-Хасинто» в Никарагуа и др.), инициировал выделение средств ЕБРР на разработку окончательного варианта ТЭО Мутновской ГеоТЭС японской компании West Japan Engineering Consultants, Inc. (West JEC), российскому АО «Наука» (президент О. А. Поваров) и новозеландской фирме CENZi. В 1997 году ЕБРР утвердил ТЭО Мутновской ГеоТЭС мощностью 50 МВт со стоимостью строительства $154 млн. В 1998 году было подписано соглашение между Правительством РФ и ЕБРР о выделение АОЗТ «Геотерм» кредита на $ 99,9 млн со сроком погашения три года. Остальные $ 55 млн обязались профинансировать РАО «ЕЭС России», ОАО «Камчатскэнерго» и администрация Камчатской области. Дополнительно за счёт ОАО «Камчатскэнерго» была построена ЛЭП 220 кВ и автодорога до города Елизово. Генеральным проектировщиком ГеоТЭС в 1999 году было назначено ОАО «Зарубежэнергомонтаж» (город Иваново), а генподрядчиком строительства — ФГУП «ВО Технопромэкспорт», имевшее многолетний опыт строительства электростанций за рубежом.

В 2002 году в установленный трёхлетний срок было завершено строительство и осуществлён пуск в эксплуатацию Мутновской ГеоТЭС мощностью 50 МВт (2×25 МВт), ставшей флагманом российской геотермальной энергетики (фото 5). При её создании были реализованы современные технико-технологические решения: высокоэффективные оригинальные горизонтальные сепараторы первой и второй ступеней, работающие на основе гравитационного принципа отделения влаги (производство ОАО «ЗиО», город Подольск), высокоэкономичные и надёжные двухпоточные паровые турбины, разработанные и изготовленные на Калужском турбинном заводе, современная распределённая АСУ ТП на базе оборудования фирмы Siemens [11, 12].

В соответствии со схемой и программой развития электроэнергетики Камчатского края на 2019–2023 годы (kamgov.ru), суммарная мощность электрогенерирующих станций Камчатки в 2018 году составляла 630 МВт (100%), в том числе избыточная мощность около 50%. Установленная мощность ГеоТЭС составляет 74 МВт (11,7% от суммарной установленной мощности или 23,5% от фактически используемой). При общей выработке электроэнергии в 2018 году на Камчатке 1816 млн кВт·ч (100%) основная доля приходится на ТЭЦ-1 (установленная мощность 204 МВт) и ТЭЦ-2 (160 МВт), которые обеспечивают 57% производства всей электроэнергии полуострова. На долю Мутновской и Верхне-Мутновской ГеоТЭС приходится 23,5% выработки электроэнергии (427 млн кВт·ч).

В настоящее время основным источником газоснабжения Камчатки является магистральный газопровод от Кшукского месторождения диаметром 530 мм и протяжённостью 392 км, построенный в 2012 году. В программе отмечено, что в 2019-м его производительность упала с 750 до 420 млн м³ в год, а к 2030 году она сократится до 120 млн м³ в год.

Соответственно, существующие электрогенерирующие мощности в количестве 364 МВт потребуют дополнительных объёмов топочного мазута или замещения геотермальными электростанциями. Ведущие специалисты России д.г.-м.н. А. В. Кирюхин и к.г.-м.н. В. М. Сугробов из Института вулканологии и сейсмологии ДВО РАН в работе [13] дают прогнозную оценку геотермальных ресурсов для выработки электрической энергии от 680 до 1100 МВт (по объёмному методу и по естественной тепловой нагрузке) и от 3000 до 3900 МВт (по интенсивности вулканической активности).

Применение авторами матмоделирования посредством программного обеспечения TOUGh3 (Transport of Unsaturated Groundwater and Heat, то есть «термогидродинамическое численное моделирование с прогнозом эксплуатации продуктивных геотермальных резервуаров с известными фильтрационно-ёмкостными и энергетическими свойствами») показывает возможность увеличения мощности эксплуатируемого Мутновского геотермального месторождения до 105 МВт, а Паужетского геотермального месторождения — до 11 МВт, в том числе с использованием бинарных технологий.

Геотермальные пароводяные месторождения разведаны также на курильских островах Кунашир, Итуруп и Парамушир. Разведочные работы первого геотермального месторождения на участке «Прибрежный» были начаты на Кунашире в 1964 году, а в 1976-м были утверждены его запасы. В. Л. Микиртумов (1943 г.р.) в 1977 году, работая в институте «Сахалингражданпроект», разработал ТЭО проекта геотермального теплоснабжения острова Кунашир. Предприятие АО «Энергия» заказало Калужскому турбинному заводу модульную геотермальную электростанцию «Омега-500» мощностью 500 кВт, которая была установлена у подножия вулкана Менделеевский в 1993 году. В составе энергоблока была противодавленческая турбина «Кубань-0,5», разработанная КТЗ совместно с АО «Южно-Русская энергетическая компания» (Краснодар).

В 1994 году были завершены работы по строительству Менделеевской ГеоТЭС мощностью 3,6 МВт с двумя энергоблоками «Туман-2Л» (производство КТЗ) мощностью 1,8 МВт каждый. В 1996-м был построен геотермальный теплопровод от ГеоТЭС в посёлок Горячий Ключ с закрытием пяти угольных котельных. В 1997 году на Менделеевской ГеоТЭС была смонтирована блочная станция «Туман» (КТЗ) мощностью 17 Гкал/ч, а в 2008-м по проекту института «Сахалингражданпроект» был построен теплопровод в посёлок Южно-Курильск протяжённостью 9 км вдоль океанской бухты с пересечением двух рек и с перепадом отметок до 100 м. В ЮжноКурильске теплопровод подключили к тепловому пункту бывшей котельной и обеспечили геотермальное отопление зданий посёлка. С 2011 по 2019 годы выполнялась реконструкция ГеоТЭС с установкой оборудования фирмы Ormat Technologies (США, Израиль). Мощность Менделеевской ГеоТЭС после реконструкции составит 7,4 МВт.

На другом курильском острове Итуруп в 2007 году по проекту института «Новосибирсктеплоэлектропроект» была построена Океанская ГеоТЭС установленной мощностью 3,6 МВт, с двумя энергоблоками «Туман-2Л» мощностью по 1,8 МВт каждый. В 2015-м после аварии станция была выведена из эксплуатации.

Выводы

1. Геотермальная энергетика из всех ВИЭ находится на третьем месте в мире по объёмам электрогенерации после ветровой и фотоэлектрической. При общей мощности мировых ГеоТЭС 13,3 ГВт установленная мощность ГеоТЭС РФ составляет 74 МВт при потенциальной мощности ГеоТЭС только Камчатки 1,1 ГВт. Кроме того, Россия — одна из пяти стран мира, обладающая технологиями производства геотермальных турбин и оборудования, геологической и научной школой мирового уровня, инженерными школами по проектированию и эксплуатации.

2. Развитие российской геотермальной энергетики осуществлялось учёными высочайшей научной и инженерной квалификации, инициировавшими важнейшие разработки на государственном уровне. Исследования пароводяных геотермальных месторождений Камчатки были начаты в 1930-е годы д.г.-м.н. Б. И. Пийпом. Его идеи развил в 1960-е годы В. А. Аверин, обосновавший теорию образования месторождения. После организации Б. И. Пийпом в 1962 году Института вулканологии и сейсмологии ДВО РАН Лаборатория геотермии выполнила исследования геотермальных ресурсов Камчатки, которые оценивались от 650 до 3900 МВт в зависимости от метода использования.

3. Строительство первой в СССР Паужетской ГеоТЭС на Камчатском полуострове в 1949 году предложил А. А. Гавронский; Б. М. Выморков руководил её эксплуатацией в первые годы. В 1967 году на Камчатке была построена первая в мире бинарная Паратунская ГеоТЭС. В основе её энергетического цикла лежало изобретение Б. М. Выморкова, академика С. С. Кутателадзе и д.т.н. Л. М. Розенфельда.

В 1980-е и 1990-е годы учёным мирового уровня О. А. Поваровым было инициировано сооружение Верхне-Мутновской и Мутновской ГеоТЭС — самых мощных геотермальных станций в Российской Федерации. В 2003 году по разработке д.т.н. Г. В. Томарова была построена бинарная Паужетская ГеоТЭС, которая адаптировала в себе современные технологические решения мирового уровня.

4. Предварительный анализ энергобаланса и генерирующих мощностей Камчатского края, опыта эксплуатации ГеоТЭС и геологических прогнозных оценок показал возможность обеспечения электрогенерации Камчатки за счёт использования геотермальной энергии суммарной мощностью от 116 до 3900 МВт.

5. Для определения перспектив развития геотермальной энергетики Курильских островов требуются дополнительные исследования.

Геотермальная энергетика и ресурсы России

Геотермальная энергетика России может обеспечивать население определенными ресурсами для коммунальных, промышленных и сельскохозяйственных нужд.

В России и бывшем Советском Союзе на протяжении более 60 лет проводились буровые работы для получения горячей воды и пара из недр Земли. Сегодня практически вся территория страны хорошо изучена. Выяснилось, что многие регионы имеют запасы горячей воды и пара с температурой от 50 до 200⁰С на глубине от 200 до 3000 м.

 Геотермальные источники в России

Центральный регион, Северный Кавказ, Дагестан, Сибирь, зона Байкальского рифта, Красноярский край, Чукотка, Сахалин, полуостров Камчатка и Курильские острова имеют богатейшие ресурсы геотермальной энергии для производства до 2000 МВт электроэнергии и более 3000 МВт тепла для системы централизованного теплоснабжения. Использование геотермальных ресурсов в России особенно важно для снабжения северных территорий страны.

В России в связи с холодным климатом более 45% от общего объема энергетических ресурсов используются для теплоснабжения городов, населенных пунктов и производственных комплексов. До 30% этих энергетических ресурсов в отдельных районах может быть обеспечено при использовании тепла из недр Земли.

Использование геотермальной энергетики планируется провести в следующих регионах России: в Краснодарском крае (теплоснабжение города Лабинск, а также комплекс в поселке Розовый), Калининградской области и на Камчатке (теплоснабжение Елизовской и Паужетской электростанции мощностью 12 мВт и расширение существующей Мутновской Геоэс до 50 МВт, где используется вторичный пар для производства электроэнергии.

 Экономические и политические изменения, которые произошли в России в значительной степени влияют на то, как электроэнергетика развивается.

Электроэнергия в России, в основном, базируется на использовании ископаемого топлива и эксплуатации атомных и гидроэлектростанций. В настоящее время геотермальная энергетика является сравнительно скромной, хотя страна обладает значительными ресурсами.

Современная экономическая ситуация в России зависит от развития своего энергетического потенциала. Трудности экономики делают проблему энергоснабжения существенной, особенно в северных и восточных регионах страны. Под эти обстоятельства, вполне естественно, что регионы должны стремиться к использованию собственных энергетических ресурсов и развития возобновляемых источников энергии. В регионах Дальнего Востока, Сахалина, Курил, на Камчатке, использование геотермальных электростанций в России становится экономически целесообразным.

Есть несколько основных регионов, перспективных для “прямого” использования (теплоснабжения жилых домов и промышленных зданий, подогрева теплиц и почвы, в животноводстве, рыболовстве, в промышленном производстве, для добычи химических элементов, увеличения нефтеотдачи пластов, для плавления мерзлых пород, в бальнеологии и т. д.), а также для тепла с применением тепловых насосов и получения электроэнергии на Геоэс бинарного цикла (геотермальная электростанция).

Один из них регион (Камчатка и Курильские острова) находится в районе активных вулканов, наиболее перспективный район для “прямого” использования геотермальной энергетики и строительства Геоэс. До сих пор 66 скважин термальной воды и пара были изучены в России. Половина из них находится в эксплуатации, обеспечивая около 1,5 млн Гкал тепла в год, что равно почти 300 тысяч тонн условного топлива.

 Южная часть России

 Дагестан на Северном Кавказе является одним из крупнейших в области развития геотермальной энергетики. Общая сумма ресурсов на глубине 0,5-5,5 км позволяет получить примерно 4 млн. м³/сутки горячей воды. В настоящее время более 7,5 млн. м³/год воды температурой 50-110⁰C используется в Дагестане. Среди них 17% в качестве горячей; 43% для централизованного теплоснабжения; 20% для теплиц и 3% для бальнеологии и производства минеральной воды. В Дагестане около 180 скважин пробурено на глубине от 200 до 5500 м. Такие города, как Кизляр, Тарумовка и Южно-Сухокумск, обладают уникальными запасами горячей воды. Например, Таруморское месторождение имеет запасы горячих вод высокой минерализации (200 г/л) с температурой до 95⁰С шесть скважин были пробурены на глубину около 5500 м, самых глубоких скважин в России. Тесты указывают на высокую проницаемость пласта скважин между 7500 и 11000 м³/сутки и устьевое давление 140-150 бар.

На Кавказе и в Предкавказье термальные воды образовались за счет многослойных артезианских бассейнов в отложениях геологической эры Мезозоя и Кайнозоя.

Минерализация и температура этих вод существенно различается: на глубинах 1-2 км – от 0,5 до 65 г/кг и от 70 до 100 ⁰С соответственно, в то время как на Скифской платформе на глубинах 4-5 км – от 1 до 200 г/кг и от 50°С до 170°С.

В Дагестане общая сумма разведанных термальных запасов воды составляет 278 тыс. м3/сутки, а с использованием пласта воды – 400 тыс. м³/сутки. Тепловой потенциал здесь эквивалентен ежегодной замене 600 тыс. тонн условного топлива.

Геотермальная энергетика использует ресурсы при температуре от 40-107⁰С и минерализацию от 1,5-27 г/л находящиеся в Северном Дагестане. За последние 40 лет 12 крупных термальных вод были обнаружены и 130 скважин было пробурено и подготовлено к эксплуатации в данном регионе.

Однако в настоящее время используется только 15% потенциальных известных термальных запасов воды.

Краснодарский край также обладает значительными запасами геотермальной энергетики. Район имеет широкий опыт использования геотермальных источников энергии. Порядка 50 скважин находятся в эксплуатации, которые принимают воду в объеме до 10 млн. м³ с температурой от 75 до 110 °C. Широкие области использования энергии в Краснодарском крае позволят обеспечить к 2020 году до 10% спроса всего тепла и до 3% всех энергетических потребностей региона. В совокупности тепловая мощность месторождений, находящихся в эксплуатации составляет 238 МВт.

 Центральная часть России и Сибирь

Экономическая целесообразность использования геотермальных ресурсов для выработки тепла и производства электроэнергии становится более очевидной если ресурсы в основном доступны с температурой от 30 до 80⁰С (иногда даже до 100⁰С) на глубинах 1-2 км. Такие ресурсы находятся в центральной части средне-русского бассейна (Московская синеклиза (разрез)), которые включает в себя 8 районов: Вологодский, Ивановский, Костромской, Московский, Нижегородский,

Новгородский, Тверской и Ярославский. Есть также перспективные возможности для эффективного использования термальных вод в Ленинградской области и особенно в Калининградской области. Эффективность их использования может быть обеспечена за счет применения тепловых насосов и бинарных циркуляционных систем. Широкое использование геотермальной энергетики возможно в центре Европейской части России.

Сибирь также обладает запасами тепла из недр, которые могут использоваться для теплоснабжения и сельского хозяйства. Термальные воды платформы Западной Сибири имеют большой артезианский бассейн  на площади почти 3 млн. км². На глубинах до 3 км имеются тепловые ресурсы воды с температурой от 35 до 75 ⁰С и минерализацией от 1 до 25 г/кг и оцениваются в 180 м³/сек.

Высокая минерализация этих термальных вод требует их обратной закачки после использования теплового потенциала для предотвращения загрязнения среды.

Использование даже 5% своих резервов позволит производить 834 млн Гкал/год, что позволит сэкономить 119 млн. т условного топлива.

На Байкале и прилегающей территории есть множество термальных источников, энергия которых может достигать многих тысяч кубических метров в сутки с температурой от 30 до 80⁰С и выше. Обычно минерализация таких вод не превышает 0,6 г/л.

Если рассмотреть химический состав термальных вод, в основном, они имеют щелочную реакцию, сульфат или гидрокарбонат натрия. Большая часть этих ресурсов находится в Тункинской и Баргузинской полости и вдоль побережья озера Байкал.

 Камчатка и Курильские острова

Самые богатые запасы геотермальной энергии на Дальнем Востоке России. В частности, на Камчатке и Курильских островах имеются богатейшие ресурсы, с генерирующей мощностью до 2000 МВт и тепловой мощностью не менее 3000 МВт использующих пароводяную смесь и горячую воду. С середины 50-х проводились систематические геофизические исследования и бурение для поиска горячей воды. На сегодняшний день пробурены порядка 400 скважин на глубину от 170 до 1800 м. С 1966 года Паужетская геотермальная электростанция находится в стадии успешного функционирования, генерирующая дешевую электроэнергию в этом регионе. По оценкам потенциал этого месторождения составляет около 50 МВт (до 30 лет).

Практически на всей территории Камчатки имеется геотермальная энергетика в виде горячей воды и пара. К югу от Камчатки в районе Паужетской Геоэс при освоении был обнаружен ресурс достаточный для Геоэс, мощностью около 350 МВт. К северу от Мутновская Геоэс существуют ресурсы величиной порядка 180-200 МВт. Восточная часть Камчатки оценивается как богатый высокотемпературный водный ресурс мощностью около 250 МВт. В центре и северной части Камчатки расчетная мощность геотермальных ресурсов с температурами выше 150⁰C составляет 550 МВт. Расчетная тепловая мощность геотермальных ресурсов с температурами ниже 150 ⁰С до 600 МВт.

Паужетская ГеоЭС

Курильские острова, в основном, питаются  дизель-генераторами электроэнергии и отапливаются котельными работающими на привозном угле. В то же время Курильские острова богаты геотермальной энергетикой. Ожидается, что их мощность будет достигать 300 МВт. Геотермальная энергетика необходимой мощности может быть реализована в непосредственной близости от каждого крупного населенного пункта, действующих или планируемых объектов Курильских островов – на Кунашире, Итурупе, островах Парамушир и др.

Были изучены несколько источников геотермальной энергетики на упомянутых островах. Например, на острове Кунашир по данным геологоразведочных работ ожидается, что запасы геотермальных резервуаров оцениваются в 52 МВт. Ожидаемые запасы самого Северного острова Курильской гряды – Парамушир, рассчитанные с помощью различных методов, могут поддерживать работу геотермальных электростанций мощностью 15 – 100 мВт.

Прямое использование геотермальных ресурсов в основном развито в Курило-Камчатской области, Дагестане и Краснодарском крае, и в первую очередь для теплоснабжения и отопления теплиц. Развитие геотермальных ресурсов является достаточно перспективным в таких регионах, как Западная Сибирь, Байкал, Чукотка, Приморье, Сахалин.

Экономическая целесообразность использования геотермальных ресурсов при воде с температурой между 30 и 80/даже 100ºС на глубинах 1-2 км.

 Природные ресурсы России

Россия, в отличие от многих других стран, обладает уникальными природными ресурсами.

Запасы ископаемого топлива огромны в России, и по сравнению с мировыми составляют: 35% газа, 33% для древесины, 12% на нефть, но в то же время обладают огромным количеством горячей воды из земли – тепла из недр.

Потенциальная энергия в 8-12 раз превышает энергетический потенциал углеводородного топлива, который может кардинально изменить энергетический баланс.

Резюмируя ситуацию с использованием геотермальной энергии в России в первую очередь надо еще раз отметить, что на Камчатке три геотермальные электростанции успешно работают: 12 МВт и 50 МВт (Верхне-Мутновская и Мутновская) и 11 МВт на Паужетской области. На Курильских островах (Кунашир и Итуруп) есть две небольшие Геотэс мощностью 3,6 МВт, которые также успешно работают.

Электростанции, снабжающие современную технику энергией из недр земной коры – это реальные действующие устройства, применяемые с давних времен

Проблемы, связанные с уменьшением запасов природных ресурсов, сегодня приобретают глобальный характер. Современные ученые многих стран интересуются, каким образом преобразовывать энергию из земных недр в электрическую. Геотермальная энергетика относится к одной из первостепенных российских задач. Для ее освоения потребуется немало вложений, но они быстро окупятся, если произвести экономические подсчеты. Изучения, проведенные учеными, показывают, что сконцентрированная тепловая энергия под земной корой на глубине свыше 10.000 км,  примерно в 50 раз превышает объемы мировых запасов топливных ресурсов.

Источники геотермальной энергии

Электростанции рекомендуется возводить на возможных вулканических образованиях, так как при выплеске лавы и попадании ее на поверхности воды происходит нагрев воды за короткое время. То есть тонкая земная кора растрескивается, и горячая вода выплескивается, образуя гейзер, тем самым получаются горячие геотермальные озера или течения под водой.

На основании этих природных проявлений у ученых появилась альтернатива при использовании этого вида энергии для нового и неисчерпаемого запаса энергетических свойств. Но такие источники распределены не равномерно, например, большинство из них расположено на Дальнем Востоке.

Имеются научные обоснования, что такие виды энергии можно получать и бурением отдельных скважин. При этом зафиксировано, что через расстояние 36 метров вода в скважине становится на градус теплее. Здесь напрашивается вывод: такой находкой можно отапливать жилые площади и вырабатывать электроэнергию.

Электростанции на основе геотермального явления

Всего геотермальных электростанций существует 4 типа: прямого, непрямого, смешанного и бинарного. Некоторые сведения об этих установках:

В действующих электростанциях применяется пар, который напрямую подается внутрь турбины. Такие электростанции являются станциями прямого типа. Первая подобная станция была изобретением итальянского ученого Ларделло. И как бы это ни казалось странным, но она действует до сих пор. Самая крупная аналогичная станция расположена на территории штата Калифорния в Америке.

1. Но наиболее широкое применение получили электростанции непрямого типа. Они работают при подаче горячей воды под напором высокого давления непосредственно внутрь генератора.
2. Наиболее безопасными для окружающей среды являются электростанции смешанного типа. Идея их работы заключается в подаче вместе с подземными водами иной жидкости или газа с точкой кипения ниже, чем у основного источника тепла. Проходя путь через теплообменное устройство, вода помогает преобразовывать дополнительное вещество в парообразное состояние, после производится запуск турбины.
3. Бинарные электростанции можно построить где угодно. Основа ее работы – теплообменник. Жидкость имеет постоянную низкую температуру кипения. Из этого следует, что вода может легко превратиться в пар. Источник тепла повышает эффективность и бесперебойность работы установки.

Описание работы некоторых электростанций на территории России

ГеоЭС, расположенные на территории Российской Федерации, работают достаточно эффективно и без сбоев.

О некоторых из них:

1. Паужетская. Эта электростанция была построена в 66 году прошедшего столетия с целью переработки рыбы для организаций и предприятий. Она расположена на Камчатском побережье вблизи вулкана Камбальный. С момента строительства ее мощность составляла не более 5 МВт, в 2011 уже была увеличена до 12 МВт. И в настоящее время она продолжает усовершенствоваться. Постепенно происходит внедрение новых энергоблоков, а это позволит ее эксплуатировать на мощности до 17 МВт. Одновременно будет обеспечено решение и экологического вопроса о выбросе на поверхность грунта сепаратора
2. Верхне-Мутоновская. Эта уникальная электростанция функционирует одновременно на энергоблоках, общая мощность составляет 12 МВт. Местонахождение – юго-восток Камчатки.
3. Мутоновская. Расположена там же, где и Верхне-Мутоновская. Акт о введении в эксплуатацию подписан в начале 2003 года. Мощность планируемая – 80 МВт, а проектируемая – 50 МВт. Для обслуживания данной установки требуется меньше вложений, так как она полностью автоматизирована.
4. Океанская. На острове Курильской гряды Итуруп в 93 году прошлого столетия введена в действие эта станция, ее мощность составляет 2,5 МВт.
5. Менделеевская. Расположена на острове Кунашир. Реконструкция проводится с 2011 года, а потребляемая мощность – 3,6 МВт.

На основании экономических подсчетов электростанции России на Камчатке, благодаря недорогой эксплуатации, дают большую экономию для этого региона.

Для Курильского полуострова достаточно электроэнергии, вырабатываемой станциями, они полностью обеспечивают население теплом, горячей водой и электроэнергией.

К недостаткам этих станций можно отнести то, что они зависят от места их устройства. Согласно замыслу, вокруг них должны находиться вулканы. В настоящее время над этой задачей работают специалисты.

‘;
blockSettingArray[0][«setting_type»] = 6;
blockSettingArray[0][«elementPlace»] = 2;
blockSettingArray[1] = [];
blockSettingArray[1][«minSymbols»] = 0;
blockSettingArray[1][«minHeaders»] = 0;
blockSettingArray[1][«text»] = ‘

‘;
blockSettingArray[1][«setting_type»] = 6;
blockSettingArray[1][«elementPlace»] = 0;
blockSettingArray[3] = [];
blockSettingArray[3][«minSymbols»] = 1000;
blockSettingArray[3][«minHeaders»] = 0;
blockSettingArray[3][«text»] = ‘

геотермальные электростанции россии

Верхне-Мутновская

Станция расположена в юго-восточной части Камчатского полуострова на склонах вулкана Мутновский. Электростанция была введена в эксплуатацию в 1999-м году, ее мощность составляет 12 МВт.

В том же месте, на Мутновском месторождении термальных вод, находится более мощная ГеоЭС «Мутновская» с мощностью 80 МВт (по данным на 2007-й год). Эти электростанции обеспечивают до трети всего энергопотребления энергоузла центральной Камчатки, что дает возможность значительно снизить зависимость Камчатки от привозного дорогостоящего мазута. С 2007-го года ГеоЭС является собственностью компании ОАО «Геотерм»

Менделееевская ГеоТЭС

Эта геотермальная электростанция осуществляет теплоснабжение пгт. Южно-Курильска и расположена на острове Кунашир недалеко от вулкана Менделеева. Модернизация станции и увеличение ее мощностей проводится в рамках федерального проекта социально-экономического развития Курил.

В начале 1977-го года под вулканом Менделеева было зафиксировано более 200 подземных толчков с глубиной очага свыше 20 километров, причиной которых, как принято считать, стали буровые работы геотермальном месторождении. Не исключено, что землетрясения стали активизацией очага вулкана на большой глубине (около 4-5 тыс. метров).
Строительство ГеоТЭС началось в 1993-м году. В качестве заказчика-застройщика выступила Дирекция федеральной программы «Курилы», генеральным подрядчиком была выбрана компания ЗАО «Энергия Южно-Курильская», а генпроектировщиком — ОАО институт «Сахалингражданпроект».

Первый пусковой комплекс был введен в эксплуатацию в 2002-м году. Его мощность составила 1,8 МВт в составе станционной инфраструктуры и энергетического модуля «Туман-2А». В 2003-м году был смонтирован второй энергетический модуль «Туман-2А», а также построена и введена в эксплуатацию 35 кВ линия электропередачи, общая протяженность которой составила 12,3 км. В 2006-м году ГеоТЭС за счет пуска второго энергетического модуля была выведена на полную проектную мощность, составляющую 3,6 МВт. В 2007-м году был произведен ввод в эксплуатацию третьей очереди теплоснабжения, которая полностью обеспечивает потребность в тепле пгт. Южно-Курильск. В этом же году мощность станции составила 1,8 МВт. В 2011-м г. планируется выполнить модернизацию станции и ввести дополнительные мощности и, как ожидается, общая мощность электростанции составит 5 МВт.

Мутновская ГеоЭС

Эта электростанция расположена в 116 км от Петропавловска-Камчатского, недалеко от вулкана Мутновский в юго-восточной части Камчатского полуострова на высоте 780 м над уровня моря, и использует тепло Земли для получения электрической энергии.

Первая очередь Мутновской электростанции была введена в эксплуатацию весной 2003-го года. К 2007 году установленная мощность полностью автоматизированной электростанции составила 50 МВт, выработка в тот же году была зафиксирована на отметке 360,687 млн кВт/ч, а планируемая мощность электростанции составляет 80 МВт.

На том же Мутновском месторождении термальных вод в конце 1999-го года была запущена Верхне-Мутновская ГеоЭС, установленная мощность которой на 2004-й год составляет 12 МВт.

До трети всего потребления энергии центрального Камчатского энергетического узла обеспечивают геотермальные электростанции, что дает возможность существенно ослабить существующую зависимость полуострова от привозного топлива (мазута), стоимость которого крайне высока. Компания ОАО «Геотерм» занимается ведением дел на Мутновской ГеоЭС.

Океанская

На острове Итуруп в Сахалинской области находится геотермальная электростанция «Океанская», построенная в рамках федеральной программы «Куриллы» (Дирекция программа выступила в качестве заказчика-застройщика). В качестве генеральным подрядчика была выбрана компания ООО «Электросахмонтаж», генпроектировщиком стала компания ОАО «Новосибирсктеплоэлектропроект».
В состав энергетического комплекса входят два модуля «Туман-2А» с мощностью 1,8 МВт каждый, 10/35 кВ повышающая и 35/6 кВ понижающая подстанции, линия электропередачи до г. Курильска общей протяженностью 23 км, а также 16-километровая подъездная автомобильная дорога. Строительство было начато в 1993 году, а ввод станции в эксплуатацию состоялся в 2006-м году. В 2007-м мощность электростанции составила 2,5 МВт. Удельные капиталовложения в первую очередь электростанции были оценены в 1 500 $/кВт с окупаемостью в срок до 8-ми лет.

Паужетская

Эта электростанция в районе села Паужетка на Камчатском полуострове расположена вблизи вулканов Камбального и Кошелева. Паужетская геотермальная электростанция является старейшей электростанцией на территории Российской Федерации. Она была введена в эксплуатацию в 1966-м году и до сих пор осуществляет снабжение электроэнергией пп. Озёрная и Запорожье, а также рыбоперерабатывающие предприятия, находящиеся в этих поселках. Мощность станции по данным на 2004-й год составила 14,5 МВт, а годовая выработка электрической энергии составляет 59,5 млн кВт/ч. В 2010-м году была начата реконструкция с целью получения больших мощностей (до 17 МВт) в рамках программы «Создание пилотного бинарного энергоблока мощностью 2,5 МВт».

На фото: Верхне-Мутновская ГеоТЭС

Метки: альтернативная энергетика, геотермальная энергетика, геотермальные электростанции россии, ГеоЭС

Интересная статья? Поделитесь ей с друзьями:

Мутновская ГеоЭС — крупнейшая геотермальная электростанция России

Количество геотермальных месторождений у нас в стране, как и везде в мире, к сожалению, ограничено. Но рядом со многими из таких источников построены особые станции, вырабатывающие электричество. Их преимуществом является в первую очередь очень низкая себестоимость поставляемой энергии. В России самой крупной и известной ГеоЭС является Мутновская.

Где находится

Расположена эта большая станция в долине вулкана Мутновский на юге Камчатки, в Елизовском районе, в правых истоках реки Фальшивой. Находится производственная площадка этого промышленного объекта на высоте в целых 780 м над уровнем моря. Город Петропавловск-Камчатский расположен примерно в 116 км от станции.

Неподалеку от этой ГеоЭС находится еще один подобный объект — более старая Верхне-Мутновская ГТЭС, которая считается по большей мере экспериментальной. Ближайшим же населенным пунктом к этой станции является поселок Дачный. Именно он обычно выступает в роли перевалочного пункта для туристов, приехавших в Елизовский район Камчатского края и решивших осмотреть станцию, а также подняться на вулкан Мутновский.

Общее описание

Состоит Мутновская станция из трех очередей энергоблоков. Основными на этом объекте, как и на любом другом подобном, являются зоны:

Первые при этом включают в себя:

• геотермальные скважины;

• сепараторы первой ступени, удаленные до 1 км от скважин.

Конструкция паротурбинных частей состоит из следующих элементов:

• сепараторов второй ступени;

• мощных паровых турбин, оснащенных конденсатором и градирней.

Все сооружения станции связаны между собой в единый комплекс. Отдельно на Мутновской ГеоЭС построены только противопожарное хозяйство и склад горюче-смазочных материалов. Особенностью этого объекта является также то, что он полностью автоматизирован.

По площадке станции под землей проходит труба с горячим паром. Таким образом работники Мутновской решили проблему очистки ее территории. Снег, как и везде на полуострове Камчатка, в районе расположения станции идет очень часто. И если от него не избавляться, он может стать большим препятствием для работы ГеоЭС.

Оборудование, используемое на этой станции, способно выдерживать землетрясения силой до 7 баллов. При 8 баллах все установки этого объекта отключаются, но продолжают оставаться в режиме готовности. Имеют очень прочную конструкцию и сами здания ГеоЭС. Рассчитаны они на землетрясения силой до 9 баллов.

Когда была построена станция

Постановление ЦК КПСС «О комплексном развитии Дальневосточного региона» вышло в 1987 г. В этом документе отмечалась в том числе и значимость геотермальных объектов Камчатки. Именно тогда и было принято решение о вводе в эксплуатацию через десять лет, в 1997 г., новой ГеоЭС — Мутновской. Согласно разработанному тогда проекту, первоначально мощность этой станции должна была составить 50 000 МВт. К 1998 г. этот показатель предполагалось увеличить до 200 тыс. МВт.

Таким грандиозным планам советского правительства, однако, сбыться, к сожалению, не удалось. СССР распался. И хотя ОАО «Геотерм», отвечающий за реализацию плана строительства Мутновской ГеоЭС, был создан еще в 1994 г., возводиться собственно сам этот объект начал только в нулевые.

Первый блок новой станции был принят в эксплуатацию в 2001 г. Мощность его составила целых 25 МВт. В последующем ГеоЭС постепенно достраивалась и развивалась. К настоящему времени она представляет собой, как уже упоминалось, самую большую и мощную геостанцию в России. Совместно со старой Верхне-Мутновской ГТЭС, это производство сегодня снабжает электроэнергией третью часть полуострова Камчатки.

Как получают электроэнергию

Функционирует Мутновская ГеоЭС, как и любая другая геотермическая станция, по довольно-таки простому принципу. Преобразуют тепло внутри земной коры на этом объекте следующим образом:

• через нагнетающую скважину под землю заливают воду, в результате чего образуется искусственный бассейн;

• нагревающаяся естественным путем вода в бассейне превращается в пар;

• пар поступает через вторую скважину на лопасти турбины.

Далее энергия вращения турбины через генератор преобразуется в электрическую. Именно на таком принципе работают все крупнейшие геотермальные электростанции, включая Мутновскую, Менделеевскую, Океанскую и пр., а также и не слишком большие объекты этого типа.

Сложности выработки энергии

Всего за время существования Мутновской станции здесь было пробурено более 100 глубоких скважин. Но особенностью использования геотермальных источников для получения электроэнергии является то, что эффективными такие разведки бывают далеко не всегда. И сделать с этим, к сожалению, абсолютно ничего нельзя. Поэтому с «геологическими неудачами» работникам станции приходится периодически просто-напросто мириться.

Еще одной сложностью выработки электроэнергии подобным образом является то, что скважины на промышленных объектах этого типа имеют свойство со временем постепенно терять свою продуктивность из-за зарастания пор солями. Поэтому на ГеоЭС, в том числе и на Мутновской, приходится постоянно проводить достаточно дорогие геологические изыскания с целью бурения новых производительных скважин.

Особенности станции

Используется на геотермальном месторождении Мутновском в качестве теплоносителя достаточно влажный пар, температура которого составляет 240 С. Состав он имеет преимущественно углекислый. Также в паре присутствуют азот, кислород, сероводород, метан и водород.

Термальные энергоблоки на этой станции установлены комбинированные с бинарым циклом. Именно такая конструкция позволяет вырабатывать электричество с минимальными потерями. Соответственно и себестоимость энергии, поступающей в общую сеть Камчатки, с этого объекта очень низкая. Равна она примерно 3.66 р. за 1 кВт. Для сравнения: тот же показатель для дизельных электростанций составляет около 60 р. Благодаря применению инновационных технологий, Мутновская ГеоЭС считается одним из самых современных объектов этого типа в мире на сегодняшний день.

Имеющиеся на станции скважины пробурены на глубину до 2200 м. Собственно рабочих продуктивных шахт при этом на объекте имеется всего около 30 штук.

Разного рода примеси и вода из пара, перед поступлением последнего к лопастям турбин, удаляются на станции в специальных сепараторах. Далее теплоноситель проходит через фильтры тонкой очистки. Оставшиеся после обработки отходы при этом сначала подаются в отстойники, а затем сливаются в реку Фальшивую. Отличительной чертой Мутновской станции является то, что для вращения турбин здесь используется пар достаточно низкой температуры — 300 С.

Электричество

С генераторов, как и на любой другой электростанции, энергия на Мутновской ГеоЭС поступает в распределительные устройства. Отработанный же пар конденсируется в специальных градирнях. Далее образовавшаяся вода очищается, закачивается обратно в скважины и проходит новый рабочий цикл.

Рельеф на Камчатке очень сложный. Поэтому высоковольтная линия, передающая электроэнергию со станции в общую сеть полуострова, была когда-то построена только одна. Общая длина этой ЛЭП составляет 70 км.

Удобства для сотрудников

Работать персоналу станции, конечно же, приходится в очень сложных климатических условиях. Сила ветра в тех местах, где находится Мутновская ГеоЭС, может достигать 50 м/с. Погода же здесь зачастую меняется по нескольку раз на день.

Работают сотрудники станции, как и на большинстве других подобных объектов, вахтовым методом. Добираться до станции им приходится на КамАЗах или вездеходах. При особенно сложных погодных условиях для доставки рабочих на ГеоЭС могут использоваться и вертолеты.

Живут сотрудники на станции в комфортабельном общежитии. Продумана в плане удобства персонала и сама инфраструктура этого объекта. Для рабочих на Мутновской ГеоЭС оборудованы тренажерный зал, библиотека, бассейн и сауна. Имеется на станции, конечно же, и комната отдыха.

Геотермальная электростанция, устройство и принцип работы

Геотермальная электростанция, устройство и принцип работы.

Геотермальная электростанция (ГеоЭС или ГеоТЭС) – один из видов электростанций, которые преобразуют тепловую – геотермальную энергию подземных источников (например, гейзеров) в электрическую энергию.

Геотермальная электростанция и геотермальная энергия

Виды геотермальной энергии

Виды геотермальных вод

Устройство геотермальной электростанции

Преимущества геотермальной электростанции

Трудности и проблемы эксплуатации геотермальной электростанции

Выработка электроэнергии на геотермальных электростанциях в России

Геотермальная электростанция и геотермальная энергия:

Геотермальная электростанция (ГеоЭС или ГеоТЭС) – один из видов электростанций, которые преобразуют тепловую – геотермальную энергию подземных источников (например, гейзеров) в электрическую энергию.

Геотермальная энергия – это энергия, получаемая из природного тепла Земли. По различным подсчетам температура в центре Земли составляет минимум 6650 °C. Тепло образуется за счет радиоактивного распада урана, тория, калия и других радиоактивных изотопов химических элементов. Температура в центре Земли постоянна. Конечно ж, Земля остывает, но скорость остывания равна 300-350 °C в один миллиард лет. Тепловой поток, текущий из недр Земли через ее поверхность, составляет 47±2 ТВт тепла или 400 тыс. ТВт·ч в год, что в 17 раз больше, чем выработка всей мировой энергетики и эквивалентно сжиганию 46 млрд тонн угля. Таким образом, получается, что Земля представляет собой неисчерпаемый источник тепловой – геотермальной энергии.

Геотермальная энергия относится к альтернативным и возобновляемым источникам энергии. Такая энергия в виде тепла может использоваться как непосредственно для обогрева домов и зданий, так и для производства электроэнергии.

Однако тепловой КПД геотермальных электростанций невысок и составляет около 7-10 %.

Виды геотермальной энергии:

Геотермальная энергия подразделяется на петротермальную энергию и гидротермальную энергию.

В первом случае источником энергии служит температура глубинных слоев Земли.

Так, при движении в глубь – к центру Земли повышается окружающая температура. На каждые 100 метров в глубь температура увеличивается в среднем на 2,5 °С. Или геотермический градиент возрастает на 1 °C каждые 36 метров. На глубине 5 км температура составляет примерно 125 °С, а на 10 км – около 250 °С.

Наибольший геотермический градиент, равный 150 °С на 1 км, зарегистрирован в штате Орегон (США), наименьший – в ЮАР (6 °С на 1 км).

Для извлечения петротермальной энергии бурятся две скважины, в одну из них закачивают воду. При движении к центру Земли вода нагревается, затем попадает в смежную скважину и выходит в виде пара на поверхность.

Во втором – горячие подземные воды. В вулканических районах Земли циркулирующая в глубине планеты вода перегревается выше температуры кипения и по трещинам поднимается вверх к поверхности. Перегретая вода выходит к поверхности в виде пара или горячей воды, иногда проявляя себя в виде гейзеров. Поэтому геотермальные электростанции строятся непосредственно в местах выхода воды на поверхность в виде гейзеров либо в областях вокруг краев континентальных плит, потому что земная кора в таких зонах намного тоньше.

Перспективным и широко распространенным источником является как раз гидротермальная энергия.

Гидротермальные регионы имеются во многих частях мира: в России (Камчатка, Курильские острова, Краснодарский край, Ставропольский край, Дагестан, Карачаево-Черкесия, Чечня, Северная Осетия и пр.), Исландии, Новой Зеландии, Италии, Франции, Литве, Мексике, Никарагуа, Коста-Рике, Индонезии, Китае, Японии, Кении, Таджикистане, на Филиппинах.

Для извлечения гидротермальной энергии также бурятся скважины.

Виды геотермальных вод:

– по температуре: слаботермальные – до +40 °C, термальные – от +40 до +60 °C, высокотермальные – от +60 до +100 °C, перегретые – более +100 °C;

– по минерализации: ультрапресные – до 0,1 г сухого остатка на 1 л, пресные – 0,1-1,0 г/л, слабосолоноватые – 1,0-3,0 г/л, сильносолоноватые – 3,0-10,0 г/л, солёные – 10,0-35,0 г/л, рассольные – более 35,0 г/л;

– по общей жёсткости: очень мягкие, мягкие, средние, жёсткие, очень жёсткие;

– по кислотности: сильнокислые – до 3,5 рН, кислые – 3,5-5,5 рН, слабокислые – 5,5-6,8, нейтральные – 6,8-7,2 рН, слабощелочные – 7,2-8,5 рН, щелочные – более 8,5 рН;

– по газовому составу: сероводородные, сероводородно-углекислые, углекислые, азотно-углекислые, метановые, азотно-метановые и азотные;

– по газонасыщенности: слабые – до 100 мг/л, средние – 100-1000 мг/л, высокие – более 1000 мг/л.

Устройство геотермальной электростанции:

Для получения гидротермальной энергии и преобразования ее в электрическую на геотермальной электростанции используют несколько способов:

– прямой способ. Пар из скважины напрямую направляется по трубам в паровую турбину, соединённую с электрогенератором, и вращает её лопасти. За счет вращательного движения вырабатывается электрический ток;

– непрямой способ. Аналогичен предыдущему с той лишь разницей, что перед попаданием в трубы пар очищают от газов, вызывающих разрушение труб;

– смешанный способ. Аналогичен прямому способу с той лишь разницей, что пар конденсируется и из воды удаляют не растворившиеся в ней газы;

– бинарный способ. В качестве рабочего тела используется не термальная вода или пар, а другая жидкость с низкой температурой кипения. Термальная вода (или пар) из скважины пропускается через теплообменник, который передает тепло другой жидкости с меньшей температурой кипения. Эта – другая жидкость закипает в теплообменнике и её пар подается в паровую турбину и вращает ее лопасти.

Преимущества геотермальной электростанции:

– геотермальная электростанция работает на возобновляемом источнике энергии,

– запасы геотермальной энергии неисчерпаемы,

– способна работать в автономном режиме без участия человека,

– не зависит от сезонных, погодных и прочих (день-ночь) факторов,

– геотермальная энергия постоянна во времени.

Трудности и проблемы эксплуатации геотермальной электростанции:

– необходимость возобновляемого цикла поступления и обратной закачки отработанной воды в подземный водоносный горизонт, на что требуется дополнительный расход энергии. Закачка отработанной воды необходима еще и для того, чтобы давление в водоносном пласте не упало, что приведет к уменьшению выработки геотермальной станции или её полной неработоспособности;

– в термальных водах содержится большое количество солей различных токсичных металлов (например, свинца, цинка, кадмия), неметаллов (например, бора, мышьяка) и химических соединений (например, аммиака, фенолов, сероводорода, метана), что исключает сброс этих вод в природные водные системы, расположенные на поверхности, с одной стороны, и которые негативно влияют на работу оборудования, с другой, а потому подлежат извлечению и утилизации.

Выработка электроэнергии на геотермальных электростанциях в России:

В России работают несколько геотермальных электростанций:

– Верхне-Мутновская геотермальная электростанция (ГеоТЭС), установленной мощностью 12 МВт (2011 г.) и выработкой электроэнергии 69,5 млн кВт·ч/год (2010 г.). Расположена на Мутновском месторождении в Елизовском районе Камчатского края, вблизи Мутновской сопки;

– Мутновская геотермальная электростанция (ГеоТЭС), установленной мощностью 50 МВт (2011 г.) и выработкой электроэнергии 360,5 млн кВт·ч/год (2010 г.). Расположена на Мутновском месторождении в Елизовском районе Камчатского края, к северо-востоку от Мутновской сопки, на высоте около 800 метров над уровнем моря;

– Паужетская геотермальная электростанция (ГеоТЭС), установленной мощностью 14,5 МВт (2011 г.) и выработкой 43,1 млн кВт·ч/год (2011 г.). Расположена на Камбальском месторождении парогидротерм в юго-западной части Камчатского полуострова в посёлке Паужетка около вулканов Кошелева и Камбального. Это первая по времени строительства геотермальная электростанция России, введена в эксплуатацию в 1966 году;

– Океанская геотермальная электростанция (ГеоТЭС), установленной мощностью 2,5 МВт (2009 г.).  Расположена у подножия вулкана Баранского на острове Итуруп в Сахалинской области вблизи океана;

– Менделеевская геотермальная электростанция (ГеоТЭС), установленной мощностью 3,6 МВт (2009 г.). Расположена на острове Кунашир около вулкана Менделеева.

Примечание: © Фото //www.pexels.com, //pixabay.com

Найти что-нибудь еще?

Похожие записи:

карта сайта

солнечные ветровые действующие крупнейшие геотермальные электростанции в россии принцип работы в мире презентация список источник энергии какие
преимущества плюсы и минусы недостатки типы виды мощность геотермальных электростанций
преимущества геотермальной электростанции перед тэс
первая геотермальная электростанция на камчатке схема является фото на карте исландии для дома особенности примеры на полуострове страны лидеры

Коэффициент востребованности
512

Геотермальные электростанции | Геотермальный | Возобновляемая энергия

Геотермальные электростанции | Геотермальный | Возобновляемая энергия | GeothermalPowerPlants.com

Геотермальные электростанции

www.GeothermalPowerPlants.com

Что
такое геотермальные электростанции?

Геотермальная электростанция улавливает и использует тепло от
земля для привода одной или нескольких паровых турбин
которые включают один или несколько синхронных
генераторы, которые производят «углерод
свободная энергия, «» загрязнение
свободная мощность «и» ноль
мощность излучения.«

Есть
используются три технологии геотермальных электростанций для преобразования гидротермальных
жидкости в электричество. Технологии преобразования: сухой пар, мгновенное испарение и
бинарный цикл. Тип используемого преобразования зависит от состояния жидкости.
(будь то пар или вода) и его температура. Системы сухих паровых электростанций
были построены первые геотермальные электростанции. Они используют
пар из геотермального резервуара, поступающий из скважин, и направить его
непосредственно через турбогенераторы для производства электроэнергии.Вспышка пара
станции являются наиболее распространенным типом геотермальных электростанций в
операция сегодня. Они используют воду с температурой выше 360F (182C).
который закачивается под высоким давлением в производственное оборудование на поверхности.
Геотермальные электростанции двойного цикла отличаются от сухого пара и мгновенного испарения.
Паровые системы, в которых вода или пар из геотермального резервуара никогда не
соприкасается с турбогенераторами.

Возобновляемая энергия
Институт
«Изменение пути
Мир производит и использует энергию! »

Остин, Техас

маркетинг @ GeothermalPowerPlants.com

Что
такое органический цикл Ренкина?

An
Органический
Цикл Ренкина использует нагретый химикат вместо пара, как в
Цикл Ренкина. Химикаты
используется в органических
Цикл Ренкина включает фреон, бутан,
пропан, аммиак и новые экологически безопасные хладагенты.

Ренкин
цикл — паровой замкнутый контур
цикл.(см. www.RankineCycle.com
Чтобы получить больше информации).

Почему
использовать химический хладагент?

Хладагент кипит при температуре ниже температуры замороженного льда. Солнечная
тепло, например, всего 150 градусов по Фаренгейту от типичного солнечного
водонагреватель, бурно закипит хладагент. В результате высокого давления
Затем пары хладагента направляются в органический
цикл двигателя.

Почему это называется «органический»?

«Органические» — это термин, используемый в химии для описания класса химических веществ.
это включает фреон и большинство других распространенных хладагентов.

Типы геотермальных электростанций

Электростанции с сухим паром

Сухое
паровые электростанции у Гейзеров в Калифорнии.

Паровые установки используют гидротермальные жидкости, в основном пар. Пар идет
непосредственно к турбине, которая приводит в действие генератор, вырабатывающий электричество. В
пар устраняет необходимость сжигать ископаемое топливо для работы турбины. (Также
устранение необходимости в транспортировке и хранении топлива!) Это самый старый вид
геотермальная электростанция.Впервые он был использован в Лардарелло в Италии в 1904 году.
все еще очень эффективен. Паровые технологии сегодня используются в Гейзерах на севере
Калифорния, крупнейший в мире источник геотермальной энергии. Эти растения
выделять только избыточный пар и очень небольшое количество газов.

Электростанция сухого пара

Вспышка
Паровые электростанции

Гидротермальный
жидкости с температурой выше 360F (182C) могут использоваться в установках мгновенного испарения для производства электроэнергии.
Жидкость распыляется в резервуар, в котором давление намного ниже, чем давление жидкости.
вызывая быстрое испарение или «вспышку» части жидкости.»Пар
затем приводит в действие турбину, которая приводит в движение генератор. Если жидкость осталась в
бак, его можно снова прошить во втором баке, чтобы извлечь еще больше энергии.

Паровая электростанция мгновенного действия

Двоичный цикл
Электростанции

Мост
геотермальные районы содержат воду умеренной температуры (ниже 400F). Энергия
извлекается из этих жидкостей на электростанциях с двойным циклом. Горячий геотермальный флюид
и вторичная (отсюда «бинарная») жидкость с гораздо более низкой температурой кипения.
точка, чем вода проходит через теплообменник.Тепло от геотермального флюида
заставляет вторичную жидкость превращаться в пар, который затем приводит в движение турбины.
Поскольку это система с обратной связью, практически ничего не передается в
Атмосфера. Вода умеренной температуры — гораздо более распространенная геотермальная вода.
ресурс, и большинство геотермальных электростанций в будущем будут работать с бинарным циклом
растения.

двоичный
Цикловая электростанция

Будущее геотермальной энергетики

Steam
а резервуары с горячей водой — лишь небольшая часть геотермальных ресурсов.В
Магма Земли и горячая сухая порода обеспечат дешевую, чистую и практически неограниченную
энергии, как только мы разработаем технологию их использования. В это время,
потому что их так много, среднетемпературные сайты работают с бинарным циклом
электростанции будут наиболее распространенными производителями электроэнергии.

Раньше
геотермальную электроэнергию можно считать ключевым элементом энергетики США.
инфраструктуры, она должна стать конкурентоспособной по стоимости с традиционными формами
энергия. Министерство энергетики США работает с геотермальной промышленностью, чтобы
достичь 0 долларов.03 до 0,05 доллара за киловатт-час. Мы уверены, что результат будет примерно
15 000 мегаватт новой мощности в течение следующего десятилетия.

Некоторые
вышеизложенной информации, предоставленной с нашей благодарностью Министерством энергетики.

какой
геотермальный
Отопление и охлаждение?

Геотермальное отопление
а охлаждение — это технология, использующая свободное и доступное тепло
с земли для отопления и / или охлаждения дома, бизнеса, промышленности
или промышленный процесс.

Что
такое геотермальный тепловой насос?

Геотермальный
тепловые насосы, также известные как наземные
тепловые насосы источника, являются высокоэффективными возобновляемыми
энергетические технологии, которые получают широкое распространение как в жилых, так и в
коммерческие здания.

Геотермальная энергия
тепловые насосы используются для отопления и охлаждения помещений, а также для нагрева воды.
Его большим преимуществом является то, что он работает, концентрируя естественное тепло,
а не за счет производства тепла за счет сжигания ископаемого топлива.

технология полагается на тот факт, что Земля (под поверхностью) остается на
относительно постоянная температура в течение года, теплее, чем воздух наверху
здесь зимой и прохладнее летом — очень похоже на пещеру.

геотермальный тепловой насос использует это преимущество, передавая тепло, хранящееся в
Земля или в грунтовых водах в здание зимой и перенос
из здания и обратно в землю летом. Земельные акты
как «источник тепла» зимой и «радиатор» летом.

система включает три основных компонента:

• Геотермальная энергия
  подсистема заземления

• Геотермальная энергия
  подсистема теплового насоса

• Геотермальная энергия
  подсистема распределения тепла.

Другой
термин, используемый для описания домов и зданий с использованием геотермальных
тепловые насосы в том, что они «Земля»
вместе «в том, что они используют Землю в качестве источника тепла (зимой)
и радиатор летом.Земля
в связанной системе используется серия труб, обычно называемая «петлей»
который закапывают в землю возле обогреваемого или охлаждаемого здания.
Петлю можно закапывать как вертикально, так и горизонтально. Циркулирует жидкость
(вода или смесь воды и антифриза), которая поглощает тепло от или отдает
тепло к окружающей почве, в зависимости от того, холоднее ли окружающий воздух или
теплее почвы.

Тепло
Подсистема насоса

Для
отопление, геотермальный тепловой насос отводит тепло от жидкости на Земле
соединение, концентрирует его, а затем передает в здание.Для охлаждения,
процесс обратный.

Тепло
Подсистема распределения

Обычный
воздуховоды обычно используются для отвода нагретого или охлажденного воздуха от
геотермальный тепловой насос во всем здании.

Жилая
Горячая вода

В
Помимо кондиционирования помещений, геотермальные тепловые насосы могут использоваться для обеспечения
горячее водоснабжение при работающей системе. Многие жилые системы
теперь оснащены пароохладителями, передающими избыточное тепло от геотермальных
компрессор теплового насоса к водонагревателю дома.Пароохладитель обеспечивает
нет горячей воды весной и осенью, когда геотермальная система теплового насоса
не работает; однако, поскольку геотермальный тепловой насос — это гораздо больше
эффективнее других средств водяного отопления, производители начинают
предлагать системы «полного спроса», в которых используется отдельный теплообменник для удовлетворения
все потребности домашнего хозяйства в горячей воде. Эти устройства экономично обеспечивают горячую
поливайте так же быстро, как и любую конкурирующую систему.

какой
возобновляемый
Отопление и охлаждение?

Возобновляемый
отопление и охлаждение — это технология, в которой используется одна из бесплатных или
почти бесплатные возобновляемые источники энергии, такие как геотермальная энергия, солнечная энергия или биомасса,
для обогрева и / или охлаждения дома, бизнеса, промышленности или
производственный процесс.

Возобновляемая энергия
Институт
«Изменение пути
Мир производит и использует энергию! »

Остин, Техас

маркетинг @ GeothermalPowerPlants.com

Проектирование и
Услуги по разработке проектов

Поглощение
Чиллеры
* Адсорбция
Чиллеры *
Аммиак
Чиллеры *
Брайтон
Цикл * Углерод
Выбросы

Карно
Цикл *
Ченг
Цикл *
ТЭЦ
Системы
* Чистый
Производство электроэнергии * Когенерация

сжатый
Хранение энергии в воздухе * Концентрация
Солнечная энергия * EcoGeneration
* Сокращение выбросов

Двигатель
Чиллеры с приводом * Грац
Цикл * Вход
Охлаждение * Механическое
Холодильник * Органический
Цикл Ренкина

Ранкина
Цикл * переработанный
Энергия * Солнечная
Когенерация * Тригенерация
* Отходы
Рекуперация тепла

Цикл Граца
также известен как «Ноль
Эмиссионная электростанция! »

Теплица
Доступны услуги по отчетности по газу

нетто
Здания с нулевым потреблением энергии — следующий рубеж
http: // www.ustainablebusiness.com/index.cfm/go/news.display/id/23361

нетто
К 2035 году рынок нулевой энергии будет составлять 1,3 трлн долларов в год

http://www.navigantresearch.com/newsroom/revenue-from-net-zero-energy-buildings-to-reach-1-3-trillion- по-2035

Строительство

зданий с нулевым потреблением энергии — что насчет зданий уже
Стоя?

http://www.forbes.com/sites/justingerdes/2012/02/28/net-zero-energy-buildings-are-coming-what-about-the-buildings-already-standing/

Американский
Энергетический план ^sm
www.AmericanEnergyPlan.org

3-5
миллионов новых рабочих мест
Экономия топлива> 1,50 доллара на галлон
Энергетическая независимость Америки
Прекращает худшую экономическую депрессию всех времен

НЕТ
ИНОСТРАННАЯ НЕФТЬ!

www.NoForeignOil.com

Поддержка
Возобновляемые источники энергии

и Америка

Технологии возобновляемой энергии
ресурсов и компаний!

траты
сотни, сотни и сотни миллиардов долларов ежегодно на нефть,
большая часть из них с Ближнего Востока, это просто самая глупая вещь, которая
современное общество могло бы это сделать.Очень сложно думать о чем-либо
более идиотский, чем это.
~ Р. Джеймс Вулси-младший, бывший
Директор ЦРУ

По словам Р.Джеймс Вулси, директор Центрального разведывательного управления: Основная идея заключается в осознании того, что глобальное потепление, геополитика нефти и войны в Персидском заливе — это не отдельные проблемы, а аспекты единой проблемы, зависимости Веста от нефти. »

Мы
поддержать возобновляемую энергию
Институт и американский
Энергетический план, пожертвовав часть нашей прибыли
Возобновляемая энергия
Института в их усилиях по сокращению использования ископаемого топлива за счет
возобновляемые источники энергии и их цели по прекращению загрязнения ископаемого топлива путем
сокращение / устранение выбросов углерода,

Выбросы углекислого газа и

Выбросы парниковых газов.

г.
Возобновляемая энергия
Институт
это «Изменение того, как мир делает
и использует энергию
Обеспечение исследований и разработок, финансирования и ресурсов, которые создают
Устойчивая энергетика за счет отсутствия углерода
Энергия, ‘Чистота
Производство электроэнергии »и« Без загрязнения »
Власть через
Расширение использования возобновляемых источников энергии
Технологии »

Следуйте за нами в Twitter:

Подписаться
@GeothermalPlant

Информация, содержащаяся на этом сайте, является
авторские права защищены и
не может быть
воспроизводится в любой форме и в любой форме без нашего согласия.

Геотермальные электростанции
www.GeothermalPowerPlants.com

Остин, Техас

[email protected]

Возобновляемая
Энергетический институт

Геотермальные электростанции.com

Copyright 2003
Все права защищены

.

Геотермальная энергия | Think GeoEnergy — Новости геотермальной энергетики

Геотермальная энергия потенциально является крупнейшим — и в настоящее время наиболее неправильно понимаемым — источником энергии в США и во всем мире.
— Эл Гор в « Наш выбор — План решения климатического кризиса »

Это будет незавершенная работа, поэтому следите за обновлениями. Эта страница будет содержать введение в геотермальную энергию и ссылку на презентацию по геотермальной энергии, которая в настоящее время готовится.

«Геотермальная энергия» буквально означает «тепло Земли, которое, по оценкам, составляет 5 500 градусов по Цельсию в ядре Земли — примерно такое же жаркое, как поверхность Солнца. Геотермальная энергия — это чистый возобновляемый ресурс, которым могут пользоваться многие страны мира, расположенные в геологически благоприятных местах. Геотермальную энергию можно использовать из подземных резервуаров, содержащих горячие породы, насыщенные водой и / или паром. В коллекторах пробуриваются скважины глубиной обычно два километра или более.Затем горячая вода и пар поступают на геотермальную электростанцию, где они используются для приведения в действие электрогенераторов для выработки электроэнергии для предприятий и домов. Геотермальная энергия считается возобновляемым ресурсом, потому что она использует внутреннее тепло Земли, которое считается обильным, а вода, однажды использованная и охлажденная, затем возвращается в резервуар.

Геотермальная энергия может быть использована для производства электроэнергии и для различных других видов непосредственного использования тепла, например.г. для отопления, рыбоводства, купания и т. д. По сравнению с другими технологиями использования возобновляемых источников энергии, геотермальная энергия уникальна, поскольку она обеспечивает альтернативу базовой нагрузке выработке электроэнергии на основе ископаемого топлива, но также может заменить технологии, используемые для целей отопления.

Высокотемпературные геотермальные ресурсы наиболее важны для производства электроэнергии (температуры выше 150 градусов Цельсия), в то время как ресурсы со средними и низкими температурами (ниже 150 градусов Цельсия) подходят для многих различных типов применений, использующих тепло.Классическая диаграмма Линдала дает хорошее представление о типичных формах использования геотермальной энергии по диапазонам температур. (схему, ссылки и некоторые пояснения можно найти на >> этом веб-сайте << Университета Северной Аризоны)

Применение геотермальной энергии

Производство гидрогеотермальной электроэнергии:

• Скважины, пробуренные в геотермальный резервуар, производят горячую воду и пар с глубины до 3 км
• Геотермальная энергия преобразуется на электростанции в электричество
• Горячая вода и пар — носители геотермальной энергии

Прямое использование:

• Приложения, использующие горячую воду непосредственно из геотермальных источников
• Примеры: отопление помещений, сушка сельскохозяйственных культур и пиломатериалов, приготовление пищи, рыбоводство, промышленные процессы и т. Д.
• Исторические следы восходит к древнеримским временам, например для ванн и спа

Геотермальные тепловые насосы:

• Использование относительно постоянной температуры земли в качестве источника и отвода тепла как для отопления, так и для охлаждения, а также для обеспечения горячей водой.
• Одна из самых эффективных существующих систем отопления и охлаждения

Горячие породы / усовершенствованные или инженерные геотермальные системы (EGS):

• Извлекает тепло, создавая подземную систему трещин, в которую можно добавлять воду через нагнетательные скважины
• Вода нагревается за счет контакта с породой и закачивается обратно на поверхность через добывающие скважины
• Затем энергия преобразуется на электростанции в электроэнергию, как в гидротермальной геотермальной системе
• Хотя есть несколько проектов, использующих эту технологию, ее нельзя считать проверенной (в промышленном масштабе).

Производство электроэнергии

В зависимости от характеристик геотермального ресурса, например в зависимости от температуры ресурсов производство электроэнергии происходит либо в обычных паровых турбинах, либо в бинарных установках. Самая ранняя станция, которая, как известно, вырабатывала электроэнергию из геотермальных источников, была установлена ​​в 1904 году в Лардарелло в Тоскане, Италия.

«Обычные паровые турбины. Для паровых турбин требуются жидкости с температурой не менее 150 градусов Цельсия, и они доступны либо с атомосферным (противодавление), либо с конденсационным выхлопом.Атмосферные выхлопные турбины проще и дешевле. Пар, поступающий непосредственно из скважин с сухим паром или после отделения (воды от пара) из влажных скважин, проходит через турбину и выбрасывается в атмосферу. С этим типом агрегата потребление пара на произведенный киловатт-час (кВтч) почти вдвое больше, чем у конденсационного агрегата.

Компрессорно-конденсаторные агрегаты, имеющие большее количество вспомогательного оборудования, более сложны, чем агрегаты для вытяжки атмосферного воздуха, а строительство и установка больших размеров может занять в два раза больше времени.Очень распространены конденсационные установки мощностью от 55 до 60 МВт, но также были построены и установлены установки мощностью 110 МВт ». (источник: Dickson / Fanelli, 2006)

, впереди….

Источники:

Диксон, М.Х., Фанелли, М., Геотермальная энергия: использование и технологии (2003/2006), ссылка на Amazon

.

Геотермальные электростанции — Energy Education

Рисунок 1. Геотермальная электростанция (мгновенный пар, комбинированный цикл) в Исландии. ^[1]

Геотермальные электростанции используются для выработки электроэнергии за счет использования геотермальной энергии (внутренней тепловой энергии Земли). По сути, они работают так же, как угольная или атомная электростанция, но основным отличием является источник тепла. В геотермальной энергии тепло Земли заменяет котел угольной электростанции или реактор атомной электростанции. ^[2] Щелкните здесь, чтобы узнать, как вырабатывается это тепло.

Горячая вода или пар добывается с Земли через ряд скважин и питает электростанцию. На большинстве геотермальных заводов вода, поднятая с земли, возвращается обратно в подповерхностный слой. Норма используемой воды часто превышает норму возвращаемой воды, поэтому обычно требуются запасы подпиточной воды.

Типы

Существует 3 основных типа геотермальных электростанций, наиболее распространенным из которых является импульсный цикл.Выбор завода зависит от количества доступной геотермальной энергии и от того, насколько горячим является этот ресурс. Чем горячее ресурс, тем меньше жидкости необходимо вытекать из земли, чтобы воспользоваться им, тем он полезнее. Некоторые подробности о каждом заводе можно увидеть ниже: ^[3]

Установки сухого пара

Рисунок 2. Одна из 22 заводов по производству сухого пара в Гейзерах в Калифорнии. ^[4]

В этих установках используется сухой пар, который естественным образом образуется в земле. Этот пар проходит от добывающей скважины к поверхности и через турбину, и после передачи своей энергии турбине он конденсируется и закачивается обратно в Землю.Это самые старые типы геотермальных электростанций, первая из которых была построена еще в 1904 году в Италии. ^[3] Поскольку этот тип электростанции требует самых высоких температур, он может использоваться только там, где температура под землей достаточно высока, но этот тип требует наименьшего потока жидкости.

Установки сухого пара у Гейзеров в северной Калифорнии, впервые пробуренные в 1924 году, являются крупнейшим геотермальным источником электроэнергии. На пике производства в конце 1980-х они произвели колоссальные 2 ГВт электроэнергии — эквивалент двух больших угольных или атомных электростанций. ^[2] Однако из-за высоких темпов извлечения мощность с тех пор снизилась до 1,5 ГВт при средней мощности менее 1 ГВт. ^[2]

Паровые установки мгновенного цикла

Эти типы являются наиболее распространенными из-за отсутствия естественного высококачественного пара. ^[2] В этом методе вода должна иметь температуру выше 180 ° C и под собственным давлением течет вверх через колодец. Это более низкая температура, чем в установках с сухим паром. При понижении давления часть воды «мгновенно превращается» в пар, который проходит через турбинную секцию.Оставшаяся вода, которая не превратилась в пар, возвращается обратно в колодец и также может использоваться для отопления. Стоимость этих систем увеличивается из-за более сложных деталей, однако они все еще могут конкурировать с традиционными источниками энергии.

Щелкните здесь, чтобы совершить интерактивную экскурсию по электростанции с мгновенным циклом нагрева и энергии] от Orkuveita Reykjavikur (энергетическая компания в Рейкьявике).

Установки двойного цикла

Ожидается, что бинарные электростанции станут наиболее часто используемым типом геотермальных электростанций в будущем, поскольку местоположения за пределами известных горячих точек начнут использовать геотермальную энергию. ^[3] Это связано с тем, что установки бинарного цикла могут использовать воду более низкой температуры, чем установки двух других типов. Они используют вторичный контур (отсюда и название «бинарный»), который содержит жидкость с низкой температурой кипения, такую ​​как пентан или бутан. Вода из колодца проходит через теплообменник, который передает свое тепло этой жидкости, которая испаряется из-за ее низкой температуры кипения. Затем он проходит через турбину, выполняя ту же задачу, что и пар. ^[5]

• 

  Рисунок 3.Сухой паровой цикл. ^[6]

• 

  Рисунок 4. Цикл мгновенного пара. ^[7]

• 

  Рисунок 5. Двоичный цикл. Более светлый коричневый цвет — это испаренный бутан, а более темно-коричневый — жидкий бутан. ^[8]

Список литературы

1. ↑ Wikimedia Commons [Online], доступно: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:NesjavellirPowerPlant_edit2.jpg#/media/File:NesjavellirPowerPlant_edit2.jpg
2. ↑ ^{2,0 2,1 2,2 2,3} Р. Вольфсон, «Геотермальные ресурсы» в журнале « Энергия, окружающая среда и климат» , 2-е изд., Нью-Йорк, Нью-Йорк: W.W. Norton & Company, 2012, гл. 8. С. 204-218.
3. ↑ ^{3,0 3,1 3,2} Энергоэффективность и возобновляемые источники энергии — Геотермальная энергия — производство электроэнергии. (28 августа 2017 г.). Типы геотермальных электростанций [Онлайн], Доступно: https: // energy.gov / eere / геотермальная энергия / производство электроэнергии
4. ↑ Wikimedia Commons [Online], доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/6b/Sonoma_Plant_at_The_Geysers_4778.png
5. ↑ Дж. Бойль. Возобновляемая энергия: энергия для устойчивого будущего , 2-е изд. Оксфорд, Великобритания: Издательство Оксфордского университета, 2004.
6. ↑ Wikimedia Commons [Online], доступно: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Diagram_VaporDominatedGeothermal_inturperated_version.svg#/media/File:Diagram_VaporDominatedGeothermal_inturperated_version.svg
7. ↑ Wikimedia Commons [Online], доступно: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Diagram_HotWaterGeothermal_inturperated_version.svg#/media/File:Diagram_HotWaterGeothermal_inturperated_version.svg
8. ↑ Wikimedia Commons [Online], доступно: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Geothermal_Binary_System.svg#/media/File:Geothermal_Binary_System.svg

.