Транспортировка газа 8 страница

1 – земная кора

2 – мантия

3 – наружное ядро

4 – внутреннее ядро

Только в верхнем трех километровом слое Земли содержится 10²⁰ Дж теплоты, пригодной для выработки электроэнергии. Источники геотермальной энергии можно разделить на 5 типов:

1. Месторождение геотермального сухого пара. Они легко разрабатываются, но редко встречаются. Тем не менее половина из всех действующих Гео ТЭС использует именно этот источник.

2. Источники влажного пара (смесь горячей воды и пара). Встречается чаще. При их освоении приходится решать проблемы коррозии оборудования Гео ТЭС и загрязнения окружающей среды, т. к. конденсат такого пара имеет большое солесодержание.

3. Месторождения геотермальной воды (гейзеры). Встречаются в аномалиях и представляют собой геотермальные резервуары. Нагрев воды в них осуществляется за счет магмы.

4. Сухие горячие скальные породы, разогретые магмой на глубине двух и более километров.Запасы этой энергии самые большие.

5. Магма. Представляет собой нагретые до 1300°С расплавленные горные породы.

Технически доступные ресурсы геотермальной энергии ограничены общим теплосодержанием земной поверхности глубиной до 10 км. Пригодные геотермальные ресурсы 137·10¹² т.у.т.. Это 1% от общего содержания 10 км слоя земли. Основную долю из этого количества составляет теплота горных пород, которая может быть извлечена с помощью циркуляционных систем.

Наибольшую ценность для энергетики имеют геотермальные воды с высокой температурой и пониженным солесодержанием, т. к. при этом оборудование подвергается меньшей коррозии и меньшему отложению солей.

Типы установок Гео ТЭС.

Несмотря на то, что суммарные запасы геотермальной энергии велики, их термодинамическое качество низко. Температура теплоносителя Гео ТЭС значительно ниже температуры сжигания топлива. Следует иметь в виду, что потребность в тепле при температуре ниже 100°С обычно выше, чем потребность в электроэнергии. Т. о. использование геотермальной энергии в виде тепла значительно важнее, чем выработка электроэнергии. Выработка электроэнергии на Гео ТЭС представляет интерес, если температура геотермального теплоносителя выше 300°С. Геотермальные электростанции имеют ряд особенностей:

1. Постоянный избыток энергоресурсов, обеспечивающий использование полной установленной мощности Гео ТЭС

2. Легкая их автоматизированность

3. Последствия возможных аварий ограничиваются зоной, окружающей станцию

4. Удельное капиталовложение и себестоимость электроэнергии на Гео ТЭС ниже, чем на других станциях из-за дешевого теплоносителя

Гео ТЭС можно разделить на 3 типа:

1. Станции, работающие на месторождениях сухого пара

2. Станции с испарителем, работающие на горячей воде под давлением

3. Станции с бинарным циклом, в котором геотермальная теплота передается вторичному теплоносителю (фреон, изобутан). При этом осуществляется классический цикл Ренкина. Как правило, такие схемы применяются там, где горячая вода сильно минерализированна.

Во всех 3-х типах с точки зрения классических ТЭС отсутствует котельная установка.

В зависимости от параметров термальных вод применяется несколько технологических схем производства электроэнергии.

1. Технологическая схема Гео ТЭС

1

2 4

3

6

5

9 8 10 7 хов

1 – скважина

2 – паропреобразователь

3 – турбина

4 - генератор

5 - конденсатор

6 - градирня

7,8 – насосы

9 – дегазатор

10 – сброс конденсата

хов – химически очищенная вода

Данная схема используется там, где термальные воды представляют собой пар высокой температуры и большим содержанием газов. Природный газ из скважины поступает в теплообменник, где нагревает хов, превращая его во вторичный пар, поступающий в турбину. Газы, находящиеся в природном паре, отделяются в паропреобразователе и используются либо для теплоснабжения, либо в качестве сырья на химических заводах. Возможность утилизации газов, содержащихся в природном паре, является существенным достоинством этой схемы.

2. Вторая схема основана на использовании пара, образующего при испарении горячей жидкости на поверхности. Суть этого явления заключается в том, что при приближении горячей воды из-под земли к поверхности, давление падает и определенная часть жидкости вскипает, превращаясь в пар. Пар отделяется с помощью сепараторов и направляется в турбину. При этом пар не содержит газов. Вода, выходящая из сепаратора может быть подвергнута дальнейшей обработке с целью извлечения из нее нужных материалов.

3. Предназначена для испарения термальных вод низких параметров. В этой схеме используется процесс с применением двухконтурного бинарного цикла.

Вода поступает из скважины в теплообменник, в другом контуре которого находится фреон или изобутан, имеющие низкие температуры кипения. Пар, обрабатывающийся в теплообменнике, поступает в турбину. Отработав в ней, переходит в холодильник (конденсатор), где конденсируется в исходную жидкость.

1 2 3 4 6 5 8 7

2 - теплообменник

Т. о. все 3 схемы Гео ТЭС практически ничем не отличается от классической ТЭС за исключением отсутствия котла. Себестоимость энергии и удельное капиталовложение на 1 кВт установленной мощности на Гео ТЭС обычно ниже, чем на любых других ЭС.

Экологические последствия строительства Гео ТЭС.

Утверждение, что Гео ТЭС с экологической точки зрения абсолютно безвредны, является ошибочным. При неправильном решении технических вопросов добычи, очистки, транспортировки и утилизации природных теплоносителей, природной среде может быть нанесен серьезный ущерб.

Основную проблему с экологической точки зрения могут представлять геотермальные воды, которые мы выводим на поверхность.

Из содержащихся в термальных водах и паре газов вредное влияние на воздушный бассейн может оказывать сероводород, а также газы метан, азот, являются либо нейтральными, либо не приводят к превышению ПДК. Выбросы сероводорода в атмосферу могут нанести серьезный ущерб растительности. Применяемая обработка H₂S при работе геотермальных станций позволяет превратить его в окисл серы с дальнейшим получением чистой серы или серной кислоты, однако при этом капитальное вложение строительства Гео ТЭС увеличится на 20%.

Поскольку большинство существующих энергоустановок использует теплоноситель с явным содержанием солей, до 5-10 г на литр, то вредное влияние при сбросе отработанной воды связано не с общей минерализацией солями, а с отдельными вредными компонентами (примеси бора и мышьяка), которые могут аккумулироваться рыбой. Так, например, в Италии некоторое время применялось извлечение бора из геотермальных вод с получением твердой борной кислоты.

Преобладающий в настоящее время фонтанный способ добычи геотермального теплоносителя может привести к серьезным нарушениям гидрологического и механического равновесия артезианских бассейнов водяной смеси для Гео ТЭЦ в Новой Зеландии отличалось оседание грунтов и повышение сейсмической устойчивости. Недостаточное использование тепла геотермальных вод может привести к нарушению теплового баланса и нанести вред экологии водоемов.

Что касается отчуждения земель, то Гео ТЭС и система геотермального теплоснабжения вполне сопоставляемы с традиционными энергоустановками.

Современные Гео ТЭС оказывают значительно ниже вредное воздействие на окружающую среду, чем ТЭС на органическом топливе и в дальнейшем явиться альтернативой ТЭС и АЭС в дальневосточном регионе нашей страны, где замыкающие затраты на топливо выше, чем в других регионах.

Энергетические ресурсы морей и океанов. Типы энергетических установок.

Энергия мирового океана включает: энергию ветровых волн, океанических течений, приливов, прибоев, градиентов солености и теплоты. Наиболее перспективным считается приливная, волновая, тепловая и энергия течений.

Приливная энергия.

Причиной приливных движений в океане является гравитационное взаимодействие Земли с Луной и Солнцем. Приливо-образуящая сила Луны в данной то же земной поверхности определяется как разность местного значения силы притяжения Луны и центробежной силой от вращения системы Земля-Луна вокруг общего центра тяжести. В результате воздействие этой силы на поверхности земли возникают приливные колебания уровня воды. Приливные колебания имеют период равный половине лунных суток (12 ч. 24 мин.). Максимальный уровень прилива называется полной водой, минимальный – малой водой. Высота колебания уровня характеризуется разностью уровней, которую называют величиной прилива. При полусуточных приливах суточные колебания при полнолунии и новолунии, а минимум – в первую, третью четверть луны.

Величина приливов и отливов колеблется от нескольких сантиметров до десятков метров. Наивысший прилив – до 17,3 м наблюдался в заливе Фанди (Канада). В Европе – в Англии 14,5 м. В России – Пейджинском – 14,5 м и в Тугурском – 10 м Охотского моря.

Мировые ресурсы приливной энергии оцениваются в 1 млрд. кВтч. Наиболее распространена однобассейная схема компоновки приливной ГЭС. В отгороженном от моря зданием электрических станций дамбами в заливе, называемый бассейном, во время приливов создается перепад уровней между морем и бассейном, а во время отливов – наоборот. Что при достаточном напоре создает работу гидротурбин в обоих направлениях.

2 прилив 1 Здание ПЭС шлюзы гидрогенератор дамба океан бассейн

При работе ПЭС в достаточно мощной энергосистеме прерывистый характер работы ПЭС не имеет важного значения. Гораздо важнее получить от нее требуемую мощность в часы максимальной нагрузки, что обеспечит рациональный режим работы ТЭС и АЭС. При этом реализуется важное качество ПЭС – неизменность количества вырабатываемой электроэнергии в течение месяца и года. При изолированной работе ПЭС у потребителя необходимо иметь резервный источник подачи электроэнергии. В условиях России ПЭС могут строиться на побережьях Баренцева и Охотского морей, что требует большого начального капитала и поэтому себестоимость такой электроэнергии будет высока. Для очень крупных ПЭС мощностью несколько млн. кВт может быть поставлен вопрос о создании энергоемких производств с использованием энергии этой электростанции.