Что такое геотэс в географии
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:
Геотермальная электростанция (ГеоЭС или ГеоТЭС) – один из видов электростанций, которые преобразуют тепловую – геотермальную энергию подземных источников (например, гейзеров) в электрическую энергию.
Однако тепловой КПД геотермальных электростанций невысок и составляет около 7-10 %.
Виды геотермальной энергии:
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).
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 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:
– 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;
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;
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
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
Геотермальные электростанции: плюсы и минусы выработки электроэнергии ГеоТЭС
Термальная энергия планеты используется напрямую или преобразуется в электрическую. Это возобновляемый ресурс, перспективный для развития альтернативной энергетики. Геотермальные электростанции строятся в районах дремлющих вулканов, где сталкиваются или разрываются тектонические плиты. Тепло Земли прорывается ближе к поверхности в виде пара при соединении разогретой магмы и водных залежей.
По расчетам специалистов геотермальной энергетики, доступная тепловая энергия планеты способна обеспечить потребности населения. Активное освоение термических ресурсов началось в середине прошлого века. Пар, поступающий из гейзеров, улавливают и направляют для обогрева жилого сектора, тепличных хозяйств. Укладывают трубопроводы, по которым вода горячих источников устремляется в города и поселки. Часть энергии паровые турбины перерабатывают в электричество. Пока КПД ГеоЭС 7-10%, но технологии совершенствуются. Освоение терморесурсов планеты продолжается.
Геотермальные электростанции или что такое геотермальная энергия?
Горячий гейзер – природный геотермальный источник. Их на Земле немного. Пар научились добывать из глубин бурением скважин. Каждые 36 метров температура геологических отложений повышается на один градус. В 60 странах, расположенных в районе тихоокеанского вулканического кольца и на Дальнем Востоке, уже используют термальную энергию.
Авторское право на создание первой электростанции подобного рода принадлежит Пьеро Джинори Конти. Он в 1904 году провел испытания генератора: подключил к нему 4 лампочки. В 1911 году в городе Лардерелло итальянской провинции Пиза начала работать станция, которая сейчас производит 10% мирового объема геотермального электричества.
Принцип работы геотермальных электростанций
Чтобы направить пар на лопасти турбины, его необходимо добыть из-под земли. В основе принципа работы геотермальных электростанций лежит метод закачки воды в рабочую скважину. Жидкость нагревается в теплых пластах до насыщенного пара, который с силой вырывается на поверхность.
Для генерации электроэнергии применяют 3 основных метода:
Прямой метод
Используется гидротермальный пар, вырывающийся из земли по питающей скважине. Он приводит турбину генератора в движение. Отработанная жидкость закачивается в твердые земные пласты. Происходит загрязнение термальных слоев.
Непрямой метод
Перегретые гидротермальные ресурсы из скважины поступают в испаритель, где тепло геотермальной воды выпаривает избыточную влагу из теплоносителя. Пар из испарителя под давлением поступает на лопасти турбины, заставляет их вращаться. Электростанции на парогидротермах второго поколения, более мощные и надежные: система испаритель–турбина замкнутая.
Смешанный бинарный метод
Современные геотермальные электростанции по принципу работы схожи с генераторными установками второго поколения. Только разогретая землей вода проходит через теплообменник, заполненный теплоносителем. Устройство передает тепло земли воздушной смеси, вращающей генератор. При такой технологии используют менее разогретые термальные воды, увеличивается теплоотдача, снижаются энергетические потери.
Преимущества и недостатки ГТЭС
В будущем планируется развитие геотермальных электростанций, их преимущества и недостатки очевидны. Сначала о хорошем:
Недостатки геотермальных электростанций:
Геотермальные электростанции в России
Сейсмически активные районы находятся на Дальнем Востоке и в районах Северного Кавказа. Развитие геотермальных электростанций в России ограничено территориально, применение тепловых насосов возможно на Урале и Алтае. Сейчас в основном тепло Земли используется для обогрева жилого фонда, с/х тепличных комплексов. Только 13% перерабатывается в электричество.
Паужетская ГеоЭС
Находится на западном берегу Камчатки рядом с вулканом Камбальным. Открытие Паужетской геотермальной электростанции состоялось в 1966 году. Она создавалась для нужд жителей Паужетка, генерировала всего 5 мегаватт. Постепенно расширялась, теперь мощность 17 мегаватт. Улучшены очистные сооружения первой геотермальной электростанции России, второй турбоагрегат мощностью 6 МВт построен в 1980-м, второй – в 2006-м. Принцип работы геотермальной установки основан на прямом использовании пара. Достраивается бинарный блок комбинированного типа.
Верхне-Мутновская опытно-промышленная ГеоЭС
Работает изолированно от РАО ЕЭС, расположена в южной части Камчатки у подножия вулкана Мутновский. Инициатор строительства станции – АО «Наука». На площадке происходит разделение выкачиваемой смеси на пар (он подается на турбины) и воду (ее закачивают в горные пласты). Суммарная мощность блоков, обслуживающих две скважины – 12 мегаватт.
Мутновская ГеоЭС
Самая крупная станция Камчатки с прямым использованием пара. Расположена у одноименной сопки, завязана с Верхне-Мутновской станцией в единый энергетический комплекс, производят 1/3 потребностей Камчатки. Два блока мощностью 25 МВт достигли максимальной производительности в 2002 году.
Океанская ГеоЭС
До введения объекта на Итурупе были только дизельные генераторы. С пуском ГеоЭС Океанская годовая экономия дизтоплива составила около 4 тысяч тонн. Общая мощность двух модулей «Туман-2А» – 2,5 МВт. Электростанция проработала до марта 2013, после этого работает только один модуль на неполную мощность.
Менделеевская ГеоТЭС
Построена у подножия одноименного вулкана на острове Кунашир. Проектная мощность – 3,6 мегаватт. Из четырех скважин одна вышла из строя, забита серой после подвижек земной коры. В ближайшее время планируется модернизация электростанции, повышение производства электричества в два раза.
Геотермальные станции в мире
В Топе 15 стран, использующих термальную энергию, Россия занимает 13 место. Лидируют страны, где много сейсмоактивных зон.
Данные приведенные ниже актуальны на конец 2019 года. Источник: Think Geoenergy
По состоянию на конец 2019 года глобальная мощность производства геотермальной энергии составляла 15 406 МВт. С добавлением 759 МВт мощности это самый большой ежегодный прирост геотермальной энергии за последние 20 с лишним лет.
Список открывает США, ГеоЭС и гелиотермические электростанции вырабатывают в год 3676 МВт, 3 – 5% от потребляемой мощности. Это:
В Индонезии по оценкам экспертов сосредоточено 40% мирового потенциала, оценивается в 24 ГВт. Страна сделала экономический рывок в последние годы, 6 – 7% (это 2133 МВт) вырабатываемого электричества производят ГеоЭС. Самые крупные расположены на Суматре. Продолжается расширение блока Sarulla Unit. У первой очереди производительность 220 МВт, у второй – 110 мегаватт, строится третья.
Рядом расположена электростанция «Sorik Marapi Modular» (110 МВт), в провинции Лампунг достраивается «Ulubulu Unit» на 320,8 МВт. На острове Ява только одна геотермостанция – «Karaha Bodas» (30 МВт).
Третью строчку в рейтинге занимают Филиппины. Объем вырабатываемой энергии – 1918 МВт, это 27% всего производства. «Тиви» – первая электростанция, построена в 1982 году, сейчас выдает 330,0 мегаватт. «Макилинг-Банахау» начала работу в 1984 году, достигла мощности 458,0 МВт.
Мексика производит 963 МВт в год, это 3% потребления, основной вклад делает «Cerro Prieto Geothermal Power Station» (720 МВт). Остальные геостанции страны небольшие.
В Новой Зеландии расположена одна из крупных ГеоЭС – «Ngatamariki» (110 МВт), она вырабатывает 1/5 часть геотермальной энергии. Общий объем производства страны около 1000 мегаватт, 20% от потребления.
В Исландии геотермальные скважины используют с 1030 года. В 1976 году появилась ГеоЭС «Svartsengi Geo» (80 МВт). «Hellisheidi Power Station» (300 МВт) в 2011 году входила в пятерку самых крупных геотермических электростанций мира. Есть еще два блока: «Nesjavellir» (120 МВт) и «Reykjanes», (100 МВт). Суммарная мощность геоэнергетики – более 750 МВт в год.
В Топ 15-ти стран, имеющих ГеоЭС, также входят Сальвадор, Коста Рика, Кения, Никарагуа, Папуа Новая Гвинея, Гватемала.
Будущее геотермального электричества
Паровые и геотермальные источники – лишь часть георесурсов. Тепло твердых пород пока не утилизируется. Ведется разработка по увеличению КПД существующих блоков, снижению себестоимости строительства. Реализуются грандиозные проекты в Америке, Индонезии. Упор делается на электростанции с бинарным циклом. Ведутся изыскательские работы в Африке, Австралии.
Плюсы и минусы геотермальной энергетики
Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии
Альтернативная энергетика и экология: виды и пути развития
Принцип работы волновых электростанций
Использование энергии морских приливов и отливов
Плюсы и минусы приливных электростанций
Достоинства и недостатки солнечной энергетики
Как сделать ветрогенератор своими руками в домашних условиях?
Системы утилизации тепла дымовых и отходящих газов
Альтернативная энергетика своими руками для дома
Тепловое загрязнение окружающей среды: источники и последствия
Солнечная энергия в России: проблемы и перспективы развития солнечной энергетики
Геотермальные электрические станции
Пост опубликован: 11 мая, 2017
Геотермальная электрическая станция – это комплекс инженерных устройств, преобразующих тепловую энергию планеты в электрическую энергию.
Геотермальная энергетика
Геотермальная энергетика относится к «зеленым» видам энергии. Данный способ энергообеспечения потребителей получил широкое распространение в регионах с термической активностью планеты для различных видов использования.
Геотермальная энергия бывает:
Геотермальные установки используются для энергоснабжения предприятий сельского хозяйства, промышленности и в жилищно-коммунальной сфере.
Принцип работы геотермальной электростанции
В современных геотермальных установках преобразование тепловой энергии земли в электрическую осуществляют нескольким способами, это:
Прямой метод
В установках такого вида, пар, поступающий из недр земли, работает в непосредственном контакте с паровой турбиной. Пар подается на лопасти турбины, которая свое вращательное движение передает генератору, вырабатывающему электрический ток.
Не прямой метод
В этом случае из земли закачивается раствор, который поступает на испаритель, и уже после испарения, полученный пар поступает на лопасти турбины.
Смешанный (бинарный) метод
В устройствах, работающих по этому методу, вода из скважины поступает на теплообменник, в котором, передает свою энергию теплоносителю, который, в свою очередь, под воздействием полученной энергии испаряется, а образовавшийся пар поступает на лопасти турбины.
В геотермальных установках, работающих по прямому методу (способу) воздействия на турбину, источником энергии служит геотермальный пар.
Во втором методе — используются перегретые гидротехнические растворы (гидротермы), которые обладают температурой выше 180 *С.
При бинарном методе – используются горячая вода, забираемая из слоев земли, а в качестве парообразующей используется жидкости с меньшей температурой кипения (фреон и подобные).
Плюсы и минусы
К достоинствам использования электростанций данного вида можно отнести:
Недостатками станций являются:
Геотермальные станции в России
Геотермальная энергетика, наряду с прочими видами «зеленой» энергетики, неукоснительно развивается на территории нашего государства. По расчетам ученых, внутренняя энергия планеты, в тысячи раз превышает количество энергии содержащейся в природных запасах традиционных видах топлива (нефть, газ).
В России успешно работают геотермальные станции, это:
Паужетская ГеоЭC
Расположена около поселка Паужетка на полуострове Камчатка. Ведена в эксплуатацию в 1966 году.
Технические характеристики:
Ведутся работы по реконструкции, в результате которой электрическая мощность увеличится до 17,0 МВт.
Верхне-Мутновская опытно-промышленная ГеоЭС
Расположена в Камчатском крае. Введена в эксплуатацию в 1999 году.
Технические характеристики:
Мутновская ГеоЭС
Наиболее крупная электрическая станция подобного типа. Расположена в Камчатском крае. Введена в эксплуатацию в 2003 году.
Технические характеристики:
Океанская ГеоЭС
Расположена в Сахалинской области. Введена в эксплуатацию в 2007 году.
Технические характеристики:
Менделеевская ГеоТЭС
Расположена на острове Кунашир. Введена в эксплуатацию в 2000 году.
В настоящее время ведется модернизация станции, после которой мощность составит 7,4 МВт.
Геотермальные станции в мире
Во всех технически развитых странах, где есть сейсмически активные территории, где внутренняя энергия земли выходит наружу, строятся и эксплуатируются геотермальные электрические станции. Опытом строительства подобных инженерных объектов обладают:
Страна с наибольшим количеством потребления электрической энергии, вырабатываемой гелиотермическим станциями.
Установленная мощность энергоблоков составляет более 3000 МВт- это 0,3% от всей вырабатываемой электрической энергии в США.
Наиболее крупные это:
Филиппины
Установленная мощность энергоблоков составляет более 1900 МВт, что составляет 27 % от всей вырабатываемой электрической энергии в стране.
Наиболее крупные станции:
Индонезия
Установленная мощность энергоблоков составляет более 1200 МВт, что составляет 3,7 % от всей вырабатываемой электрической энергии в стране.
Наиболее крупные станции:
Мексика
Установленная мощность энергоблоков составляет 1000 МВт, что составляет 3,0 % от всей вырабатываемой электрической энергии в стране.
Новая Зеландия
Установленная мощность энергоблоков составляет более 600 МВт, что составляет 10,0 % от всей вырабатываемой электрической энергии в стране.
Исландия
Установленная мощность энергоблоков составляет 600 МВт, что составляет 30,0 % от всей вырабатываемой электрической энергии в стране.
Наиболее крупные станции:
Кроме выше перечисленных, геотермальные электростанции работают в Австралии, Японии, странах Евросоюза, Африки и Океании.