Геотермальная электростанция: Что такое Геотермальная электростанция (ГеоЭС или ГеоТЭС)?

Геотермальная электростанция: как работает, плюсы и минусы. В России и зарубежом

В условиях глобального потепления во многих странах мира резко активизировалась «добыча» возобновляемой альтернативной энергии в основном за счет все новых ветровых и солнечных электростанций. Однако, как оказалось, их возможности серьезно ограничены климатическим фактором. При этом у нас буквально «под ногами» находятся поистине безграничные запасы тепловой энергии Земли, крохотную частичку которой нам поставляют геотермальные электростанции.

Потенциал геотермальной энергии превышает аналогичный показатель ископаемого топлива в 10000 раз. Через поверхность нашей планеты проходит поток тепла, эквивалентный сжиганию 46 млрд. тонн угля. Если в ближайшее время «приватизировать» хотя бы 1 % этой энергии, то отпадет необходимость в строительстве сотен обычных мощных электростанций.

Немного истории

Идею использовать собранный пар геотермальных источников впервые высказал в начале XIX века французский инженер и предприниматель Франсуа де Лардерель.

Первая в мире ГеоЭС в Лардерелло

Спустя почти 100 лет, в 1904 году итальянский бизнесмен Пьеро Конти впервые в городке Лардерелло испытал геотермальный генератор. Там же через семь лет была запущена первая в мире геотермальная электростанция (ГеоЭС), работающая, кстати, по сегодняшний день.

Пьеро Конти и его геотермальный генератор

Как работает геотермальная электростанция

Энергию в виде пара или горячей воды геотермальная электростанция получает от тепла Земли по специально пробуренным скважинам. Температура внутри их возрастает на градус по мере погружения вглубь через каждые 36 метров.

Получить энергию на ГеоЭС можно несколькими способами:

• Прямая схема представляет собой подачу пара по специальным трубам на турбину, соединенную с генератором;
• Непрямая схема практически ничем не отличается от предыдущей за исключением того, что пар в трубах проходит дополнительную очистку от «агрессивных» газов, разрушающих трубы;
• При смешанной схеме из образовавшегося конденсата удаляются не растворившиеся в нем газы;
• Принцип работы бинарной схемы состоит в том, что в качестве рабочего тела вместо воды используется другая жидкость с более низкой температурой кипения (к примеру, изопентан), которая, проходя через теплообменник, превращается в пар для вращения турбин.

Преимущества и недостатки

Преимущества геотермальной энергии уникальны своей неиссякаемостью и абсолютной независимостью от любых внешних факторов. Ни один источник альтернативной энергии не в состоянии достичь показателя коэффициента использования установленной энергии ГеоЭС – 80 %.

К недостаткам следует отнести дороговизну скважин. Чтобы добраться до «нужной» температуры приходится бурить на большую глубину. Так для горячего водоснабжения необходимо углубиться более чем на километр, а для электрогенерации – до нескольких километров.

Еще одна серьезная проблема – закачка отработанной воды в подземный водоносный горизонт, что также требует дополнительной энергии и финансовых затрат. Сброс их в природные водоемы чрезвычайно опасен, поскольку может привести к тяжелым последствиям для окружающей среды, из-за большого содержания в них токсичных металлов – свинца, кадмия, цинка и других.

Также при бурении скважин приходится учитывать сейсмическую активность района, где находятся практически все ГеоЭС. В противном случае, непродуманное бурение скважин может спровоцировать землетрясение.

Мировая геотермальная электроэнергетика

По состоянию на 2020 год все ГеоЭС в мире выработали почти 95100 ГВт⋅ч при установленной мощности около 15951 МВт. Данные показатели значительно уступают большинству электростанций на других возобновляемых источниках энергии.

Безусловный лидер в области геотермальной энергетики – США, на территории которых расположена крупнейшая в мире группа ГеоЭС – «Geysers» в 116 км севернее Сан-Франциско на границе округов Сонома и Лейк. На ее долю приходится четверть всей альтернативной энергии, произведенной в Калифорнии. Помимо США геотермальными электростанциями располагают около 25 государств, включая Россию.

Геотермальные электростанции России

Геотермальная энергетика в России – сравнительно молодое направление. Первая Паужетская ГеоЭС была введена в эксплуатацию на Камчатке в августе 1966 года. На сегодняшний день Россия располагает четырьмя ГеоЭС – тремя на Камчатке и одной на Курильских островах. Это Мутновская, Верхне-Мутновская, Паужетская и Менделеевская ГеоЭС.

В прошлом году суммарная мощность выработанной ими энергии составила 74 МВт. Помимо этого, геотермальная энергия широко используется для отопления жилых домов и горячего водоснабжения.

Помимо Дальневосточного региона геотермальные ресурсы сосредоточены на Северном Кавказе, Ставрополье и Кубани. Они также обнаружены в Калининградской области и Западной Сибири.

Мутновская ГеоЭС

Крупнейшим производителем электроэнергии среди российских геотермальных электростанций является Мутновская ГеоЭС мощностью 50 МВт, введенная в эксплуатацию почти 20 лет назад в 2002 году. Она находится в Елизовском районе Камчатского края на 800-метровой высоте.

Электростанция работает по прямой схеме – пароводяная смесь подается по трубам из 12 скважин. Далее на сепараторах происходит ее разделение на пар и воду, после чего пар поступает на турбины, а горячая вода – закачивается обратно в горные пласты. На Мутновской ГеоЭС установлены две турбины по 25 МВт каждая. Полученная энергия поступает в единую энергосистему.

Геотермальная электростанция для частного дома

Идея использовать тепло земных недр для отопления частного дома – уже давно не фантастика. Геотермальные отопительные системы прекрасно зарекомендовали себя, как в северных, так и в южных широтах. Правда, для этого потребуется специальное оборудование, способное аккумулировать природное тепло и передавать его на теплоноситель системы отопления.

Геотермальное оборудование частного дома включает: находящийся глубоко под землей испаритель, необходимый для поглощения тепловой энергии из грунта; конденсатор, который доводит антифриз до нужной температуры и тепловой насос, обеспечивающий циркуляцию антифриза в системе и контролирующий работу всей установки.

Далее нагретый антифриз поступает в буферный бак, где осуществляется передача энергии теплоносителю. Внутри буферного бака находится внутренний бак с водой из системы отопления и змеевик, по которому движется разогретый антифриз.

Содержание

• Немного истории
• Преимущества и недостатки
• Мировая геоэнергетика
• Геотермальные ЭС России
• Мутновская ГеоЭС
• Геотермальная энергия в доме

Билеты: Геотермальная электростанция Hellisheiði, Селфосс

Проверить наличие билетов

2 варианта • от 13,03 €

Тщательно подобранные комбинации

Геотермальная электростанция Hellisheiði — объедините посещение с другими популярными достопримечательностями города Селфосс. Некоторые вещи стоит совмещать.

Геотермальная электростанция Hellisheiði — отзывы

4.5

4 verified customer reviews

M

Martin, 
Ireland

06 мар. 2019

Отлично

It was the most interesting and educational tour that I have witnessed in a long time. Totally fascinating!! Highly recommend this tour!! Monica Doyle Irelandla

Geothermal Exhibition

K

Keri, 
United States

05 июл. 2018

Среднее

I was disappointed with the exhibit. I was hoping the exhibit would last longer and be more informational. The exhibit speaker only spoke for about 5-10 minutes max.

Geothermal Exhibition

N

Nicolas, 
Belgium

28 июл. 2019

Отлично

Très bonne exposition

Geothermal Exhibition

Часть содержимого на этой странице была переведена автоматически и может содержать неточности.

Геотермальная электростанция Hellisheiði: информация

Геотермальная электростанция Hellisheiði расположена в 20 минутах езды от Рейкьявика. Сейчас ее могут посетить те, кто хочет взглянуть изнутри на то, как производится геотермальная энергия в Исландии. До него можно добраться на машине, проехав на юг от Рейкьявика по шоссе 1.

Геотермальная электростанция Hellisheiði

Hellisheiðarvirkjun, Селфосс

Открыть на карте

Самый полезный отзыв

Показать все отзывы

Рекомендовано Tiqets

Популярные достопримечательности в Селфосс

• Геотермальная электростанция Hellisheiði

Селфосс — знакомьтесь

Города в Исландии

• Рейкьявик
  |
• Гриндавик
  |
• Вик
  |
• Kópavogur
  |
• Хусавик
  |
• Рейкхольт
  |
• Акурейри
  |
• Хафнарфьордюр
  |
• Сёйдауркроукюр
  |
• Селфосс

Исландия — знакомьтесь

Самые популярные места для посещения

• Колизей
  |
• Саграда-Фамилия
  |
• Музеи Ватикана
  |
• Парк Гуэль
  |
• Модернистский ансамбль Сант Пау
  |
• Лувр
  |
• Музей Орсе
  |
• Версаль
  |
• Каса-Батльо
  |
• Миланский собор
  |
• Собор Святого Петра
  |
• Королевский Алькасар в Севилье

Основы производства геотермальной электроэнергии | NREL

Геотермальные электростанции используют пар для производства электроэнергии. Пар поступает из резервуаров
горячей воды, найденной на несколько миль или более ниже поверхности земли.

Паровая электростанция мгновенного испарения с нижней бинарной установкой в ​​Неваде. Фото Денниса Шредера, NREL

Пар вращает турбину, которая приводит в действие генератор, вырабатывающий электричество.
Существует три типа геотермальных электростанций: сухой пар, вторичный пар и бинарные.
цикл.

Сухой пар

Сухие паровые электростанции получают пар из подземных источников. Пар подается по трубе
непосредственно из подземных скважин на электростанцию, где она направляется в турбину/генератор
Ед. изм. В Соединенных Штатах есть только два известных подземных источника пара:

1. Гейзеры в северной Калифорнии
2. Йеллоустонский национальный парк в Вайоминге, где находится известный гейзер под названием Старый.
   Верный.

Поскольку Йеллоустоун защищен от застройки, единственные установки сухого пара в
страна находится у Гейзеров.

Быстрый пар

Электростанции мгновенного пара являются наиболее распространенными и используют геотермальные резервуары воды
с температурой выше 360°F (182°C). Эта очень горячая вода течет вверх через колодцы в земле под собственным давлением.
По мере того, как она течет вверх, давление падает, и часть горячей воды превращается в пар.
Затем пар отделяют от воды и используют для питания турбины/генератора.
Любая оставшаяся вода и сконденсированный пар впрыскиваются обратно в резервуар, что делает
это устойчивый ресурс.

Бинарный пар

Электростанции с бинарным циклом работают на воде при более низких температурах около 225-360°F (107-182°C). Установки с бинарным циклом используют тепло горячей воды для кипячения рабочего тела, обычно
органическое соединение с низкой температурой кипения. Рабочая жидкость испаряется в
теплообменник и используется для вращения турбины. Затем вода подается обратно в
землю для разогрева. Во время работы вода и рабочая жидкость разделены.
весь процесс, поэтому выбросы в атмосферу незначительны или отсутствуют.

В настоящее время в электростанциях с бинарным циклом могут использоваться два типа геотермальных ресурсов.
для выработки электроэнергии: усовершенствованные геотермальные системы (EGS) и низкотемпературные или
совместно производимые ресурсы.

Усовершенствованные геотермальные системы

EGS обеспечивает геотермальную энергию за счет использования глубинных геотермальных ресурсов Земли
которые в противном случае неэкономичны из-за нехватки воды, местоположения или типа породы.
По оценкам Геологической службы США, потенциально 500 000 мегаватт ресурсов EGS
доступна на западе США или около половины текущей установленной электроэнергии
генерирующих мощностей в США.

Низкотемпературные и совместно произведенные ресурсы

Низкотемпературные и совместно произведенные геотермальные ресурсы обычно обнаруживаются при температурах
300F (150C) или менее. Некоторые низкотемпературные ресурсы могут быть использованы для производства
электроэнергии по технологии бинарного цикла. Совместно производимая горячая вода является побочным продуктом
нефтяные и газовые скважины в США. Эта горячая вода изучается на предмет ее потенциала
для производства электроэнергии, помогая снизить выбросы парниковых газов и продлить срок службы
месторождений нефти и газа.

Дополнительные ресурсы

Для получения дополнительной информации о геотермальных технологиях посетите следующие ресурсы:

Руководство NREL для политиков по производству геотермальной электроэнергии

Геотермальные исследования NREL

Низкотемпературные и попутные ресурсы 900 90 Enhanced Energy U. S. Системы
Министерство энергетики США

Геотермальные электростанции — Энергетическое образование

Энергетическое образование

Меню навигации

ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ

ИНДЕКС

Поиск

Рис. 1. Геотермальная электростанция (обратный 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, главное отличие заключается в источнике тепла. Геотермальное тепло Земли заменяет котел угольной электростанции или реактор атомной электростанции. ^[2] Щелкните здесь, чтобы узнать, как производится это тепло.

Горячая вода или пар извлекаются из земли через ряд колодцев и подаются на электростанцию. В большинстве геотермальных установок вода, извлеченная из-под земли, возвращается обратно в недра. Скорость используемой воды часто превышает скорость возврата воды, поэтому, как правило, необходимы запасы подпиточной воды.

Типы

Существует 3 основных типа геотермальных электростанций, причем наиболее распространенным является мгновенный цикл. Выбор установки зависит от того, сколько геотермальной энергии доступно и насколько горячий ресурс. Чем горячее ресурс, чем меньше жидкости нужно вытекать из земли, чтобы воспользоваться им, тем он полезнее. Некоторые детали каждого завода можно увидеть ниже: ^[3]

Сухие паровые установки

Рис. 2. Одна из 22 сухих паровых установок в Гейзерс в Калифорнии. ^[4]

В этих установках используется сухой пар, который естественным образом вырабатывается в земле. Этот пар проходит от добывающей скважины на поверхность и через турбину, а после передачи своей энергии турбине конденсируется и выбрасывается обратно в землю. Эти типы являются самыми старыми типами геотермальных электростанций, первая из них была построена еще в 1904 в Италии. ^[3] Поскольку этот тип электростанции требует самых высоких температур, их можно использовать только там, где температура под землей достаточно высока, но для этого типа требуется наименьший поток жидкости.

Сухие паровые установки Гейзерс в северной Калифорнии, впервые пробуренные в 1924 году, являются крупнейшим геотермальным источником электроэнергии. На пике своего производства в конце 1980-х годов они производили колоссальные 2 ГВт электроэнергии, что эквивалентно мощности двух крупных угольных или атомных электростанций. ^[2] Однако из-за высоких темпов добычи мощность с тех пор снизилась до 1,5 ГВт мощности, при средней мощности менее 1 ГВт. ^[2]

Паровые установки мгновенного испарения

Эти типы являются наиболее распространенными из-за отсутствия природного высококачественного пара. ^[2] В этом методе температура воды должна быть выше 180°C, и под собственным давлением она течет вверх через колодец. Это более низкая температура, чем у установок сухого пара. По мере снижения его давления часть воды «вспыхивает» в пар, который проходит через секцию турбины. Оставшаяся вода, которая не превратилась в пар, возвращается обратно в колодец, а также может использоваться для отопления. Стоимость этих систем повышена за счет более сложных деталей, однако они по-прежнему могут конкурировать с обычными источниками питания.

Нажмите здесь, чтобы совершить интерактивную экскурсию по теплоэлектроцентрали мгновенного цикла от Orkuveita Reykjavikur (энергетическая компания в Рейкьявике).

Электростанции с бинарным циклом

Ожидается, что бинарные электростанции станут наиболее часто используемым типом геотермальных электростанций в будущем, поскольку геотермальная энергия начинает использоваться за пределами известных горячих точек. ^[3] Это связано с тем, что установки с бинарным циклом могут использовать воду с более низкой температурой, 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 скважины проходит через теплообменник, который передает свое тепло этой жидкости, которая испаряется из-за низкой температуры кипения. Затем он проходит через турбину, выполняя ту же задачу, что и пар. ^[5]

Ссылки

2. ↑ ^{2.0 2.1 2.2 2.3} Р. Вольфсон, «Геотермальные ресурсы» в Energy, Environment, and Climate , 2nd ed., New York, NY: W.W. Нортон и компания, 2012, гл. 8, стр. 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/geothermal/electricity-generation
4. ↑ Wikimedia Commons [в сети], доступно: https://upload.
   
   Геотермальная электростанция: Что такое Геотермальная электростанция (ГеоЭС или ГеоТЭС)?