Hazırda 51 ölkədə elektrik enerjisi istehsal texnologiyalarında geotermal enerjidən istifadə olunur. Beş il ərzində (2010-cu ildən 2015-ci ilə qədər) geotermal elektrik stansiyalarının ümumi gücü 16% artaraq 12 635 MVt təşkil edib. Geotermal elektrik stansiyalarının gücünün əhəmiyyətli dərəcədə artması ekoloji təhlükəsizlik, əhəmiyyətli iqtisadi səmərəlilik və quraşdırılmış gücdən istifadənin yüksək göstəriciləri ilə bağlıdır.

Bu gün geotermal elektrik stansiyaları (GEP) təxminən 73,549 GVt illik elektrik enerjisi istehsalı ilə 26 ölkədə fəaliyyət göstərir. 2020-ci ilə qədər geotermal elektrik stansiyalarının quraşdırılmış gücündə gözlənilən artım təqribən 21 443 MVt təşkil edir (şək. 1). ABŞ geotermal enerji sahəsində mühüm göstəricilərə malikdir: geotermal elektrik stansiyalarının ümumi quraşdırılmış gücü illik 16,6 MVt/saat elektrik enerjisi istehsalı ilə 3450 MVt təşkil edir. Filippin ümumi geoelektrik gücü 1870 MVt ilə ikinci, İndoneziya isə 1340 MVt ilə üçüncü yerdədir. Eyni zamanda, son beş ildə GeoPP gücündə ən əhəmiyyətli artım Türkiyədə qeyd olunub - 91-dən 397 MVt-a, yəni 336%. Sonrakı yerdə Almaniya - 280% (6,6-dan 27 MVt-a) və Keniya - 194% (202-dən 594 MVt-a) gəlir.

Müasir geotermal enerjidə ən çox yayılmışlar turbin qurğusunun istilik dövrəsi olan GeoPP-lərdir, o cümlədən əlavə genişlənməümumi gücü 5079 MVt olan geotermal buxar. Ümumi gücü 2863 MVt olan GeoPP enerji blokları həddindən artıq qızdırılan geotermal buxarla işləyir. İki mərhələdə buxar genişləndirilməsi ilə GeoPP enerji bloklarının ümumi gücü 2544 MVt təşkil edir.

Üzvi Rankine dövrü ilə geotermal ikili enerji blokları getdikcə geniş yayılır və bu gün onların ümumi gücü 1800 MVt-ı ötür. İkili enerji bloklarının orta vahid gücü 6,3 MVt, bir ayırma təzyiqi olan enerji blokları 30,4 MVt, iki ayırma təzyiqi ilə 37,4 MVt, həddindən artıq qızdırılan buxarla işləyən enerji blokları isə 45,4 MVt-dır.

Müasir geotermal elektrik stansiyalarının quraşdırılmış gücündə əsas artım dünyadadır son illərəsasən ikili dövrəli enerji blokları ilə yeni GeoPP-lərin tikintisi hesabına həyata keçirilir.

Müasir GeoPP-lərin texnoloji sxemləri geotermal soyuducunun faza vəziyyətinə, termodinamik dövrün növünə və istifadə olunan turbinlərə görə təsnif edilə bilər (şək. 2). Geotermal elektrik stansiyaları həddindən artıq qızdırılan buxar, buxar-su qarışığı şəklində geotermal soyuducuda işləyir. isti su. GeoPP-nin birbaşa dövrü geotermal soyuducunun bütün texnoloji yolda işləyən mühit kimi istifadəsi ilə xarakterizə olunur.

Binar dövrü olan GeoPP-lər əsasən ikinci dövrədə aşağı qaynayan işçi mayenin istifadəsi ilə xarakterizə olunan aşağı temperaturlu isti su (90-120 ° C) olan sahələrdə istifadə olunur. İkili dövrəli GeoPP-lər ikili və birləşdirilmiş ikili dövrlərin istifadəsini nəzərdə tutur. Kombinə edilmiş GeoPP dövründə bir buxar turbini geotermal buxar üzərində işləyir və maye faza şəklində tullantı və ya tullantı geotermal soyuducu istiliyi ikincil dövrə binar elektrik stansiyasında bərpa olunur.

Tək dövrəli GeoPP-lərin kondensasiya turbinləri geotermal həddindən artıq qızdırılan buxarda, həmçinin buxar-su qarışığından ayrılmış doymuş buxarda işləyir. Arxa təzyiqli turbinlər elektrik enerjisi istehsal etməklə yanaşı, istilik sistemlərini istiliklə təmin edən bir dövrəli geotermal elektrik stansiyalarında istifadə olunur.

Hazırda Rusiyada arxa təzyiq turbinləri olan enerji blokları Kunaşir və İturup adalarında (Kuril silsiləsinin bir hissəsi) işləyir. Omega-500, Tuman-2.0 və Tuman-2.5 enerji blokları Kaluqa Turbin Zavodunda hazırlanmışdır.

Arxa təzyiqli turbo qurğular konstruksiya baxımından kondensasiya aqreqatlarından daha sadədir, ona görə də onların qiyməti xeyli aşağıdır.

Çox vaxt bir, iki və üç ayırma təzyiqi olan tək dövrəli GeoPP-lərin texnoloji sxemləri istifadə olunur, bunlar müvafiq olaraq SingleFlash, Double-Flash və Triple-Flash sxemləri adlanır. Beləliklə, iki və üç ayırma təzyiqi olan GeoPP-lər separatorun qaynaması nəticəsində genişləndiricidə alınan əlavə ikinci dərəcəli buxarın istifadəsini nəzərdə tutur. Bu, bir ayırma təzyiqi olan GeoPP-lərlə müqayisədə geotermal mayenin istiliyinin istifadəsini artırmağa imkan verir.

Geotermal buxar turbin qurğuları Yaponiya, ABŞ, İtaliya və Rusiya şirkətləri tərəfindən istehsal olunur.

Cədvəldə 1 müasir buxar turbin qurğularının və geotermal elektrik stansiyaları üçün avadanlıqların əsas istehsalçılarını təqdim edir. Geotermal turbinlərin konstruksiyası bir sıra xüsusiyyətlərə malikdir ki, bunlar aşağı potensiallı geotermal doymuş buxarın iş mühiti kimi istifadəsi ilə bağlıdır ki, bu da aşındırıcı aqressivlik və çöküntü əmələ gəlmə meyli ilə xarakterizə olunur.

Geotermal turbinlərin səmərəliliyini artırmaq üçün müasir qabaqcıl texnologiyalara aşağıdakılar daxildir:

• turbin axını bölməsində kanaldaxili rütubətin ayrılması, o cümlədən periferik rütubətin ayrılması, içi boş nozzle bıçaqlarındakı yuvalar vasitəsilə nəmin çıxarılması və separator mərhələsi;
• işləyən turbində axın hissəsinin və son möhürlərin dövri yuyulması sistemləri;
• səthi aktiv maddə əlavələrindən istifadə etməklə geotermal soyuducunun fiziki və kimyəvi xassələrinə nəzarət texnologiyasının tətbiqi;
• ucluqların və işçi bıçaqların həndəsəsini optimallaşdırmaqla, o cümlədən yüksək səmərəli qılınc formalı bıçaqlardan istifadə etməklə turbin kaskadlarında itkilərin azaldılması.

Beləliklə, KTZ ASC-nin Mutnovskaya GeoPP üçün gücü 25 MVt olan geotermal buxar turbininin layihələndirilməsində nəm ayırmaq üçün xüsusi qurğular istifadə olunur ki, bu da maye fazanın 80% -ə qədərini maye şəklində çıxarmağa imkan verir. axın hissəsindən böyük damcılar və maye filmlər. Dördüncü turbin mərhələsindən başlayaraq, axın bölməsində periferik rütubətin ayrılması üçün inkişaf etmiş sistem istifadə olunur. Hər iki turbin axınının yeddinci və səkkizinci mərhələlərində burun torlarında kanaldaxili rütubətin ayrılmasından istifadə edilir. Rütubətin çıxarılmasının kifayət qədər effektiv üsulu, turbinin səmərəliliyini demək olar ki, 2% artırmağa imkan verən xüsusi bir turbin ayırıcı mərhələsinin istifadəsidir.

GeoPP turbinlərinin axın yoluna daxil olan buxarın duz tərkibi ilkin geotermal mayenin minerallaşmasından və ayırıcı qurğularda fazaların ayrılmasının səmərəliliyindən asılıdır. Ayırma cihazlarının səmərəliliyi əsasən turbin axını yolunun miqyaslı çöküntülərlə tutulma dərəcəsini müəyyənləşdirir, həmçinin turbin qanadlarının damcı təsirinin eroziyasının intensivliyinə və turbin axını yolunun metal elementlərinin korroziya krekinqinə təsir göstərir.

Müasir geotermal elektrik stansiyalarının texnoloji sxemlərində şaquli və üfüqi separatorlardan istifadə olunur. Şaquli separatorlar əsasən Yeni Zelandiya, Filippin və digər ölkələrdə Yeni Zelandiya mütəxəssislərinin iştirakı ilə tikilmiş GeoPP-lərdə istifadə olunur. Horizontal separatorlar Rusiya, ABŞ, Yaponiya və İslandiyanın geotermal enerji bloklarında istifadə olunur. Bundan əlavə, dünyada GeoPP-lərin 70%-ə qədəri şaquli separatorlarla işləyir. Şaquli ayırıcılar 99,9%-ə qədər çıxışda buxarın orta quruluğunu təmin etməyə qadirdir. Üstəlik, onların səmərəliliyi iş parametrlərindən əhəmiyyətli dərəcədə asılıdır: yaş buxarın axını və təzyiqi, buxar-su qarışığının nəmliyi (SWM), separatordakı maye səviyyəsi və s.

Rusiyada yüksək səmərəlilik və kiçik ölçülü xüsusiyyətləri ilə xarakterizə olunan GeoPP enerji bloklarında üfüqi separatorlar hazırlanmış və istifadə olunur. Separator çıxışında buxar quruluğu dərəcəsi 99,99%-ə çatır. Bu inkişaflar nüvə elektrik stansiyaları, gəmiqayırma və digər sənaye sahələri üçün avadanlıq istehsal edən müəssisələrin tədqiqatlarına və texnologiyasına əsaslanırdı. Belə separatorlar Verxne-Mutnovskaya GeoPP-nin modul enerji bloklarında və Mutnovskaya GeoPP-nin birinci mərhələsində quraşdırılıb və uğurla işləyir (şək. 3).

İlk növbədə aşağı temperaturlu istilik mənbəyi əsasında elektrik enerjisi istehsal etmək qabiliyyətindən ibarət olan ikili stansiyaların üstünlüyü onların tətbiqinin əsas istiqamətlərini böyük ölçüdə müəyyən etmişdir. Xüsusilə ikili parametrlərdən istifadə etmək məsləhətdir:

• aşağı temperaturlu geotermal resursları olan regionların enerji təchizatı (həmçinin avtonom);
• əlavə quyu qazmadan yüksək temperaturlu geotermal soyuducuda işləyən mövcud GeoPP-lərin gücünün artırılması;
• yeni layihələndirilmiş kombinə edilmiş geotermal elektrik stansiyalarının texnoloji sxemlərində binar bloklardan istifadə etməklə geotermal mənbələrdən istifadənin səmərəliliyinin artırılması.

Üzvi az qaynayan maddələrin termofiziki, termodinamik və digər xassələri istilik dövrünün növünə və səmərəliliyinə, texnoloji parametrlərə, avadanlığın konstruksiyasına və xüsusiyyətlərinə, iş rejimlərinə, binar qurğuların etibarlılığına və ətraf mühitə uyğunluğuna əhəmiyyətli təsir göstərir.

Təcrübədə ikili bitkilərin işçi mayesi kimi 15-ə yaxın müxtəlif az qaynayan üzvi maddələr və qarışıqlar istifadə olunur. Faktiki olaraq, hazırda geotermal ikili enerji blokları əsasən karbohidrogenlərlə işləyir - dünyadakı binar enerji bloklarının ümumi quraşdırılmış gücünün təxminən 82,7% -i, flüorokarbonlar - 6,7%, xlorfluorokarbonlar - 2,0%, su-ammonyak qarışığı - 0,5%, yox. işçi maye haqqında məlumat 8,2%.

Kombinə edilmiş binar dövrəli geotermal elektrik stansiyaları onunla fərqlənir ki, birincil dövrədən gələn geotermal maye təkcə ikincil dövrəyə istilik vermir, həm də istiliyi buxar turbinində mexaniki işə çevirmək üçün birbaşa istifadə olunur.

Geotermal iki fazalı soyuducunun buxar fazası arxa təzyiqlə buxar turbinində genişlənmə yolu ilə birbaşa elektrik enerjisi yaratmaq üçün istifadə olunur və geotermal buxarın (eləcə də separatorun) kondensasiya istiliyi ikinci aşağı temperatur dövrəsinə göndərilir. , elektrik enerjisi yaratmaq üçün üzvi işləyən mayenin istifadə edildiyi. Belə birləşmiş GeoPP sxeminin istifadəsi xüsusilə mənbə geotermal mayesində çox miqdarda kondensasiya olunmayan qazların olduğu hallarda məqsədəuyğundur, çünki onları kondenserdən çıxarmaq üçün enerji xərcləri əhəmiyyətli ola bilər.

Termodinamik hesablamaların nəticələri göstərir ki, bütün bərabər ilkin şərtlərdə birləşmiş dövrəli geotermal elektrik stansiyalarında binar enerji blokunun istifadəsi Tək Flaşlı GeoPP-nin gücünü 15%, DoubleFlash GeoPP-ni isə 5% artıra bilər. Hal-hazırda binar zavodlar ABŞ, Almaniya, İtaliya, İsveç, Rusiya və digər ölkələrin fabriklərində istehsal olunur. Müxtəlif istehsalçılar tərəfindən istehsal olunan ikili qurğuların bəzi texniki xüsusiyyətləri haqqında məlumatlar Cədvəldə təqdim olunur. 2.

Şəkildə. Şəkil 4-də geotermal buxardan və az qaynayan üzvi işçi mayesindən istifadə edərək turbin qurğuları olan müxtəlif GeoPP-lərin tikintisi üçün 1 kVt-lıq quraşdırılmış gücün dəyərinə dair məlumatlar təqdim olunur, bu da GeoPP-nin dəyərinin istifadə olunan dövrdən və istiliyin temperaturundan asılılığını göstərir. geotermal geomaye.

Rusiyanın ən perspektivli geotermal enerji layihələri Mutnovskaya GeoPP (50 MVt) və Verkhne-Mutnovskaya GeoPP (12 MVt) müvafiq olaraq 10 və 6,5 MVt gücündə birləşdirilmiş (ikili dövrəli) enerji blokları ilə genişləndirilməsidir. əlavə quyular qazmadan onların soyuducu tullantılarından istiliyin alınması, həmçinin 50 MVt gücündə Mutnovskaya GeoPP-nin ikinci mərhələsinin tikintisi.

Nəticələr

1. Qlobal geotermal enerji sektorunda geotermal soyuducunun faza vəziyyətindən və temperaturundan asılı olaraq birbaşa, ikili və birləşmiş dövrlərin GeoPP-ləri olan texnoloji sxemlərdən istifadə olunur.
2. Son illərdə dünyada GeoPP-lərin ümumi quraşdırılmış gücündə əsas artım binar geotermal enerji texnologiyalarının inkişafı ilə bağlıdır.
3. Geotermal enerji bloklarının quraşdırılmış gücünün xüsusi dəyəri geotermal soyuducu suyun istiliyindən əhəmiyyətli dərəcədə asılıdır və onun artması ilə kəskin şəkildə azalır.

Praktiki dərs № 6

Hədəf: geotermal elektrik stansiyalarının və okean istilik enerjisinin çevrilməsi texnologiyalarının (OTEC) iş prinsipi, habelə onların hesablanması metodologiyası ilə tanış olmaq.

Dərsin müddəti- 2 saat

İşin gedişatı:

1. İşin nəzəri hissəsinə əsasən, GeoTES-in iş prinsipi və okeanın istilik enerjisinin çevrilməsi texnologiyaları ilə tanış olun (PTEC.

2. Fərdi tapşırığa uyğun olaraq praktiki məsələləri həll edin.

1. NƏZƏRİ HİSSƏ

Okean İstilik Enerjisindən istifadə

Ocean Thermal Energy Conversion (OTEC) texnologiyası isti və soyuq okean suyu arasındakı temperatur fərqindən istifadə edərək elektrik enerjisi yaradır. Boru ilə 1000 metrdən çox dərinlikdən (günəş şüalarının heç vaxt çatmadığı yerdən) soyuq su çəkilir. Sistem həmçinin okean səthinə yaxın ərazidən isti sudan istifadə edir. Günəş tərəfindən qızdırılan su ammonyak kimi aşağı qaynama nöqtəli kimyəvi maddələrlə istilik dəyişdiricisindən keçir və bu, elektrik generatorlarının turbinlərini hərəkətə gətirən kimyəvi buxar yaradır. Sonra buxar dərin okeandan soyudulmuş sudan istifadə edərək yenidən maye halına gətirilir. Tropik bölgələr PTEC sistemləri üçün ən uyğun yer hesab olunur. Bu, dayaz və dərin sularda su arasındakı daha böyük temperatur fərqi ilə bağlıdır.

Külək və günəş fermalarından fərqli olaraq, okean istilik elektrik stansiyaları ilin 365 günü gecə-gündüz təmiz elektrik enerjisi istehsal edə bilir. yeganə yan məhsul Belə enerji blokları enerji istehsal edən obyektin yaxınlığında yerləşən inzibati və yaşayış binalarında soyutma və kondisioner üçün istifadə edilə bilən soyuq su ilə təmin edir.

Geotermal enerjidən istifadə

Geotermal enerji Yerin təbii istiliyindən əldə edilən enerjidir. Bu istiliyi quyulardan istifadə etməklə əldə etmək olar. Quyudakı geotermal gradient hər 36 metrdən bir 1 °C artır. Bu istilik səthə buxar və ya isti su şəklində verilir. Bu istilik həm evlərin və binaların isitilməsi, həm də elektrik enerjisi istehsalı üçün birbaşa istifadə edilə bilər.

Müxtəlif hesablamalara görə, Yerin mərkəzində temperatur ən azı 6650 °C-dir. Yerin soyuma sürəti milyard ildə təxminən 300-350 °C-dir. Yer 42·10 12 Vt istilik yayır, bunun 2%-i yer qabığında, 98%-i isə mantiyada və nüvədə udulur. Müasir texnologiyalar bizə çox dərindən buraxılan istiliyə çatmağa imkan vermir, lakin mövcud geotermal enerjinin 840000000000 W (2%) uzun müddət bəşəriyyətin ehtiyaclarını ödəyə bilər. Kontinental plitələrin kənarları ətrafındakı sahələrdir ən yaxşı yer geotermal stansiyaların tikintisi üçün, çünki belə ərazilərdə yer qabığı daha nazikdir.

Geotermal elektrik stansiyalarından enerji əldə etməyin bir neçə yolu var:

· Birbaşa sxem: buxar borular vasitəsilə elektrik generatorlarına qoşulmuş turbinlərə yönəldilir;

· Dolayı sxem: birbaşa sxemə bənzəyir, lakin buxar borulara daxil olmamışdan əvvəl, boruların məhvinə səbəb olan qazlardan təmizlənir;

· Qarışıq sxem: birbaşa sxemə bənzəyir, lakin kondensasiyadan sonra onun içində həll olunmamış qazlar sudan çıxarılır.

2. PRAKTİKİ HİSSƏ

Tapşırıq 1. İlkin temperaturu təyin edin t 2 və geotermal enerjinin miqdarı E o (J) su qatının qalınlığı h km dərinlikdə z km, lay süxurunun xüsusiyyətləri verildikdə: sıxlıq r gr = 2700 kq/m3; məsaməlilik A = 5%; xüsusi istilik gr ilə =840 J/(kq K). Temperatur qradiyenti (dT/dz) °C / km ilə tapşırıq seçimləri cədvəlindən seçin.

Səthin orta temperaturu t o 10 ° C-yə bərabər qəbul edin. Suyun xüsusi istilik tutumu C in = 4200 J/(kq K); su sıxlığı ρ = 1·10 3 kq/m3. Səth sahəsinə əsasən hesablayın F = 1 km 2. Minimum icazə verilən lay temperaturu nəzərdə tutulur t 1=40°C.

Həmçinin istilik enerjisinin çıxarılması üçün vaxt sabitini təyin edin τ o (il) su anbarına vurulduqda və istehlak edildikdə V =0,1 m 3 /(s km 2). İlkin olaraq çıxarılan istilik enerjisi nə qədər olacaq? (dE/dz) τ =0 və 10 ildən sonra (dE/dz) τ =10?

Problem 1 yer səthindən z (km) dərinlikdə təbii sulu təbəqələrdə cəmlənmiş geotermal enerjinin istilik potensialına həsr edilmişdir. Tipik olaraq, akiferin qalınlığı h (km) onun dərinliyindən azdır. Qat məsaməli bir quruluşa malikdir - süxurların su ilə dolu məsamələri var (məsaməlik α əmsalı ilə qiymətləndirilir). Yer qabığının bərk süxurlarının orta sıxlığı p gr = 2700 kq/m 3, istilik keçiricilik əmsalı λ gr = 2 Vt/(m K) təşkil edir. Yerin səthinə doğru yerin temperaturunun dəyişməsi °C/km və ya K/km ilə ölçülən temperatur qradiyenti (dT/dz) ilə xarakterizə olunur.

Yer kürəsində ən çox yayılmış ərazilər səthə doğru çıxan istilik axınlarının sıxlığı ≈ 0,06 Vt/m2 olan normal temperatur qradiyenti (40 °C/km-dən az) olan ərazilərdir. Yerin bağırsaqlarından istilik çıxarılmasının iqtisadi məqsədəuyğunluğu burada mümkün deyil.

Yarımtermal vəziyyətdə sahələrdə temperatur qradiyenti 40-80 °C/km təşkil edir. Burada yeraltı təbəqənin istiliyindən istilik üçün, istixanalarda və balneologiyada istifadə etmək məqsədəuyğundur.

Hipertermal vəziyyətdəərazilərdə (yer qabığının platformalarının hüdudlarına yaxın) gradient 80 °C/km-dən çoxdur. Burada geotermal elektrik stansiyası tikmək məqsədəuyğundur.

Məlum bir temperatur qradiyenti ilə sulu təbəqənin istismarına başlamazdan əvvəl onun temperaturunu təyin etmək mümkündür:

T g =T o +(dT/dz)·z,

burada T o Yer səthindəki temperatur, K (°C).

Hesablama praktikasında geotermal enerjinin xüsusiyyətləri adətən F səthinin 1 km 2-yə aid edilir.

Layların istilik tutumu Cpl (J/K) tənliyi ilə müəyyən edilə bilər

C pl =[α·ρ in ·C in +(1- α)·ρ gr ·C gr ]·h·F,

burada p in və C in müvafiq olaraq sıxlıq və izobar xüsusi istilikdir

r gr və C gr - qruntun (forma süxurlarının) sıxlığı və xüsusi istilik tutumu; adətən p gr = 820-850 J/(kq K).

İstifadə edə biləcəyiniz minimum icazə verilən temperaturu təyin etsəniz istilik enerjisi formalaşması T 1 (K), onda əməliyyatın başlanğıcında onun istilik potensialını qiymətləndirə bilərik (J):

E 0 =C pl (T 2 -T 1)

Su anbarının həcmi V (m 3 / s) ilə su vurmaqla istilik enerjisinin çıxarılması halında τ 0 (onun istifadəsinin mümkün vaxtı, illər) anbarının vaxt sabiti tənlik ilə müəyyən edilə bilər:

τ 0 =C pl /(V·ρ in ·С in)

Bir təbəqənin inkişafı zamanı istilik potensialının eksponensial qanuna uyğun olaraq dəyişdiyinə inanılır:

E=E 0 ·e -(τ / τ o)

burada τ istismarın başlanmasından illərin sayıdır;

e natural loqarifmlərin əsasıdır.

W (MW) ilə τ (inkişafın başlanğıcından illər) zamanı geotermal su anbarının istilik gücü:

Problem 2 Faktiki səmərəliliyin olduğuna inanılır η Yerüstü və dərin sular arasındakı temperatur fərqindən (T 1 -T 2) = ∆T istifadə edən və Rankine dövrü ilə işləyən okean istilik elektrik stansiyası Karno dövrü ilə işləyən qurğunun istilik səmərəliliyinin yarısıdır, η t k . Okean səthində suyun temperaturu olduqda işçi mayesi ammonyak olan OTES-in faktiki səmərəliliyinin mümkün dəyərini təxmin edin. t , °C və okeanın dərinliyindəki suyun temperaturu t 2 , °C. İstehlak nədir isti su V , tutumu olan OTES üçün m/saat tələb olunacaq N MW?

Problem 2 tanınmış Rankine dövrünə uyğun olaraq işləyən OTES-də elektrik enerjisi istehsal etmək üçün səth və dərin okean suları arasındakı temperatur fərqindən istifadə perspektivlərinə həsr edilmişdir. İşçi maye kimi aşağı qaynayan maddələrin (ammiak, freon) istifadə edilməsi nəzərdə tutulur. Kiçik temperatur fərqlərinə görə (∆T=15÷26 o C) Karno dövrü ilə işləyən qurğunun istilik səmərəliliyi cəmi 5-9% təşkil edir. Rankine dövrünə uyğun işləyən quraşdırmanın faktiki səmərəliliyi yarıya qədər olacaq. Nəticədə, OTES-də nisbətən kiçik tutumların payını əldə etmək üçün "isti" və "soyuq" suyun böyük axın sürəti və nəticədə böyük diametrli giriş və çıxış boru kəmərləri tələb olunur.

Q 0 =p·V·C p ·∆T,

burada p dəniz suyunun sıxlığı, kq/m3;

C p - dəniz suyunun kütləvi istilik tutumu, J/(kq K);

V - həcmli su axını, m 3 / s;

∆T = T 1 -T 2 - səth və dərin sular arasındakı temperatur fərqi

(dövrün temperatur fərqi) °C və ya K.

İdeal nəzəri Karno dövrəsində mexaniki güc N 0 (W) kimi təyin edilə bilər

N 0 =η t k ·Q o ,

və ya (1) və Karno dövrünün η t k istilik səmərəliliyinin ifadəsini nəzərə alaraq:

N 0 =p·C p ·V·(∆T) 2 /T 1.

Problem 3 Elektrik enerjisi ilə iki dövrəli buxar-su geotermal elektrik stansiyası N temperaturda geotermal quyulardan sudan istilik alır t gc . Buxar generatorunun çıxışında quru doymuş buxar temperaturdan 20 0 C aşağıdır t gc . Buxar turbində genişlənir və kondensatora daxil olur və burada ətraf mühitdən gələn su ilə temperaturda soyudulur. t xv . Soyuducu su kondensatorda 12 0 C qızdırılır. Kondensatın temperaturu 20 0 C yüksəkdir. t xv . Geotermal su kondensatdan 15 0 C yüksək temperaturda buxar yaradan zavodu tərk edir. Nisbi daxili turbin əmsalı η oi , turbogeneratorun elektrik səmərəliliyi η e =0,96. Rankine dövrünün istilik səmərəliliyini, buxar sərfini və xüsusi istilik sərfini, geotermal quyulardan və ətraf mühitdən su sərfini təyin edin.

Bir dövrəli buxar turbinli geotermal elektrik stansiyasında, ayrıldıqdan sonra quru doymuş buxarın entalpiyası geotermal suyun temperaturu t gv ilə müəyyən edilir. Su və su buxarının termodinamik xassələri cədvəllərindən və ya h-s diaqramlarından. İki dövrəli GeoTEP vəziyyətində buxar generatorunda Δt temperatur fərqi nəzərə alınır. Hesablamanın qalan hissəsi günəş buxar turbinli istilik elektrik stansiyası üçün olduğu kimi aparılır.

Buxar sərfiyyatı nisbətdən müəyyən edilir

kq/s,

burada η t dövrün istilik səmərəliliyidir,

η oі – Turbinin nisbi daxili səmərəliliyi,

η e – turbogeneratorun elektrik səmərəliliyi,

N – GeoTEU gücü, kVt,

Geotermal quyulardan isti suyun sərfi düsturla müəyyən edilir

, kq/s,

buxar kondensasiyası üçün ətraf mühitdən soyuq suyun istehlakı

, kq/s,

burada с = 4,19 kJ/kg∙K – suyun istilik tutumu,

η pg – buxar generatorunun səmərəliliyi,

Δt pg – buxar generatorunda geotermal suyun temperatur fərqi, 0 C,

Δt xv – kondensatorda soyuq suyun temperatur fərqi, 0 C.

Aşağı qaynayan və qarışıq işləyən mayelərlə GeoTEI-nin hesablanması termodinamik xassələrin cədvəllərindən və bu mayelərin buxarlarının h-s diaqramlarından istifadə etməklə aparılır.

Kəmiyyətlər və ölçü vahidləri	Tapşırıq seçimləri
N, MV
t soyuq, 0 C
t soyuq, 0 C
ηoi, %

Rusiyada geotermal enerji ehtiyatları əhəmiyyətli sənaye potensialına, o cümlədən enerji potensialına malikdir. Yerin temperaturu 30-40 °C olan istilik ehtiyatları (Şəkil 17.20, rəng əlavəsinə baxın) Rusiyanın demək olar ki, bütün ərazisində mövcuddur və bəzi bölgələrdə temperaturu 300 °C-ə qədər olan geotermal ehtiyatlar mövcuddur. Temperaturdan asılı olaraq geotermal ehtiyatlar xalq təsərrüfatının müxtəlif sahələrində istifadə olunur: elektrik enerjisi, mərkəzi istilik, sənaye, kənd təsərrüfatı, balneologiya.

Geotermal ehtiyatların 130 °C-dən yuxarı temperaturda tək dövrəli istifadə edərək elektrik enerjisi istehsal etmək mümkündür. geotermal elektrik stansiyaları(GeoES). Bununla belə, Rusiyanın bir sıra bölgələrində 85 ° C və daha yüksək səviyyədə aşağı temperaturda olan geotermal suların əhəmiyyətli ehtiyatları var (Şəkil 17.20, rəng əlavəsinə baxın). Bu halda, ikili dövrü olan bir GeoPP-dən elektrik almaq mümkündür. İkili elektrik stansiyaları hər bir dövrədə öz işçi mayesindən istifadə edən iki dövrəli stansiyalardır. İkili stansiyalar da bəzən iki işçi mayenin - ammonyak və suyun qarışığında işləyən tək dövrəli stansiyalar kimi təsnif edilir (Şəkil 17.21, rəng əlavəsinə baxın).

Rusiyada ilk geotermal elektrik stansiyaları 1965-1967-ci illərdə Kamçatkada tikilib: Kamçatkada işləyən və hazırda ən ucuz elektrik enerjisini istehsal edən Pauzetskaya GeoPP və binar dövrəli Paratunka GeoPP. Sonradan dünyada ikili dövrəli 400-ə yaxın GeoPP quruldu.

2002-ci ildə Kamçatkada ümumi gücü 50 MVt olan iki enerji bloku olan Mutnovskaya GeoPP istifadəyə verildi.

Elektrik stansiyasının texnoloji sxemi geotermal quyulardan götürülmüş buxar-su qarışığının iki mərhələli ayrılması nəticəsində əldə edilən buxardan istifadəni nəzərdə tutur.

Ayrıldıqdan sonra təzyiqi 0,62 MPa və quruluq dərəcəsi 0,9998 olan buxar səkkiz pilləli iki axınlı buxar turbininə daxil olur. Nominal gücü 25 MVt və gərginliyi 10,5 kV olan generator buxar turbini ilə tandemdə işləyir.

Ekoloji təmizliyi təmin etmək üçün elektrik stansiyasının texnoloji sxeminə kondensatın və separatorun yenidən yerin qatlarına vurulması, həmçinin atmosferə hidrogen sulfid emissiyasının qarşısının alınması sistemi daxildir.

Geotermal ehtiyatlardan isitmə məqsədləri üçün, xüsusilə isti geotermal suyun birbaşa istifadəsində geniş istifadə olunur.

İstilik nasoslarından istifadə edərək temperaturu 10 ilə 30 °C arasında olan aşağı potensiallı geotermal istilik mənbələrindən istifadə etmək məqsədəuyğundur. İstilik nasosu ötürmək üçün nəzərdə tutulmuş bir maşındır daxili enerji işi yerinə yetirmək üçün xarici təsirdən istifadə edərək aşağı temperaturlu soyuducudan yüksək temperaturlu soyuducuya qədər. İstilik nasosunun iş prinsipi tərs Carnot dövrünə əsaslanır.

İstilik nasosu, istehlak edən) kVt elektrik enerjisi, istilik sistemini 3-dən 7 kVt-a qədər istilik enerjisi ilə təmin edir. Transformasiya əmsalı aşağı dərəcəli geotermal mənbənin temperaturundan asılı olaraq dəyişir.

İstilik nasoslarından dünyanın bir çox ölkəsində geniş istifadə olunur. Ən güclü istilik nasos qurğusu İsveçdə 320 MVt istilik gücü ilə işləyir və Baltik dənizi suyunun istiliyindən istifadə edir.

İstilik nasosundan istifadənin səmərəliliyi əsasən elektrik və istilik enerjisi qiymətlərinin nisbəti, həmçinin sərf olunan elektrik (və ya mexaniki) enerji ilə müqayisədə neçə dəfə çox istilik enerjisi istehsal olunduğunu göstərən transformasiya əmsalı ilə müəyyən edilir.

İstilik nasoslarının ən qənaətcil işləməsi enerji sistemindəki minimum yüklər dövründədir.

Özünü öyrənmək üçün ədəbiyyat

17.1.İstifadəsi su enerjisi: universitetlər üçün dərslik / ed. Yu.S. Vasilyeva. -
4-cü nəşr, yenidən işlənmiş. və əlavə M.: Energoatomizdat, 1995.

17.2.Vasiliev Yu.S., Vissarionov V.I., Kubışkin L.I. Hidroenergetika həlli
Rus tapşırıqları kompüterdə. M .: Energoatomizdat, 1987.

17.3.Neporojni P.S., Obrezkov V.I.İxtisasla tanışlıq. Su elektrik enerjisi
işarələyin: təlim təlimatı universitetlər üçün. - 2-ci nəşr, yenidən işlənmiş. və əlavə M: Energoatomizdat,
1990.

17.4.Su-energetika və su-təsərrüfat hesablamaları: universitetlər üçün dərslik /
tərəfindən redaktə edilmişdir V.İ. Vissarionova. M.: MPEI nəşriyyatı, 2001.

17.5.Hesablama günəş enerjisi ehtiyatları: universitetlər üçün dərslik / red.
V.İ. Vissarionova. M.: MPEI nəşriyyatı, 1997.

17.6.Resurslar və bərpa olunan enerji mənbələrindən istifadənin səmərəliliyi
Rusiyada / Müəlliflər Komandası. Sankt-Peterburq: Nauka, 2002.

17.7.Dyakov A.F., Perminov E.M., Şakaryan Yu.Q. Rusiyada külək enerjisi. dövlət
və inkişaf perspektivləri. M.: MPEI nəşriyyatı, 1996.

17.8.Hesablama külək enerjisi ehtiyatları: universitetlər üçün dərslik / ed. V.İ. Wissa
Rionova. M.: MPEI nəşriyyatı, 1997.

17.9.Mutnovski Kamçatkadakı geotermal elektrik kompleksi / O.V. Britvin,

İki dövrəli GeoTEP (Şəkil 4.2) buxar generatorunu 4 ehtiva edir ki, burada geotermal buxar-su qarışığının istilik enerjisi ənənəvi yaş buxar buxar turbin qurğusunun 6 qidalandırıcı suyunun elektriklə qızdırılması və buxarlanması üçün istifadə olunur. generator 5. Buxar generatorunda sərf olunan geotermal su nasos 3 vasitəsilə qaytarma quyusuna vurulur 2. Quru təmizləmə Turbin qurğularının qidalanma suyunun təmizlənməsi ənənəvi üsullarla həyata keçirilir. Besleme nasosu 8 kondensatı kondensator 7-dən buxar generatoruna qaytarır.

İki dövrəli bir quraşdırmada buxar dövrəsində kondensasiya olunmayan qazlar yoxdur, buna görə də kondensatorda daha dərin bir vakuum təmin edilir və bir dövrəli ilə müqayisədə quraşdırmanın istilik səmərəliliyi artır. Buxar generatorundan çıxışda geotermal suların qalan istiliyi, bir dövrəli geotermal elektrik stansiyasında olduğu kimi, istilik təchizatı ehtiyacları üçün istifadə edilə bilər.

Şəkil 4.2. İki dövrəli geotermal elektrik stansiyasının istilik diaqramı

Qazlar, o cümlədən hidrogen sulfid, buxar generatorundan qabarcıq uducuya verilir və tullantı geotermal suda həll olunur, bundan sonra utilizasiya quyusuna vurulur. Tikilməkdə olan Okean Geotermal Elektrik Stansiyasında (Kuril adaları) sınaqlara əsasən, ilkin hidrogen sulfidinin 93,97%-i qabaran absorberdə həll olunur.

Buxar generatorundakı temperatur fərqi iki dövrəli qurğuda canlı buxarın entalpiyasını bir dövrəli ilə müqayisədə h 1 azaldır, lakin ümumiyyətlə, turbindəki istilik fərqi işlənmiş entalpiyanın azalması səbəbindən artır. buxar h 2. Dövrün termodinamik hesablanması adi buxar turbinli istilik elektrik stansiyasında olduğu kimi aparılır (Günəş buxar turbin qurğuları bölməsinə baxın).

N, kVt gücü olan qurğu üçün geotermal quyulardan isti suyun sərfi ifadədən müəyyən edilir

Kq/s, (4,3)

buxar generatorunun giriş və çıxışında geotermal suyun temperatur fərqi haradadır, °C, buxar generatorunun səmərəliliyidir. Müasir iki dövrəli buxar turbinli geotermal elektrik stansiyalarının ümumi səmərəliliyi 17,27% təşkil edir.

Geotermal suların temperaturu nisbətən aşağı olan sahələrdə (100-200°C) ikili dövrəli qurğular az qaynayan işləyən mayelərdə (freonlar, karbohidrogenlər). Bir dövrəli geotermal elektrik stansiyalarından ayrılan suyun istiliyinin təkrar emalı üçün belə qurğulardan istifadə etmək iqtisadi cəhətdən də məqsədəuyğundur (Şəkil 4.1-də mərkəzi istilik dəyişdiricisi əvəzinə). Ölkəmizdə dünyada ilk dəfə (1967-ci ildə) elmi rəhbərliyi ilə Paratunski geotermal yatağında (Kamçatka) tikilmiş 600 kVt gücündə R-12 soyuducu agentindən istifadə etməklə bu tip elektrik stansiyası yaradılmışdır. SSRİ Elmlər Akademiyası Sibir Bölməsinin Termofizika İnstitutu. Soyuducu suyun temperatur fərqi 80...5 o C olub, kondensatora çaydan soyuq su verilib. Orta illik temperaturu 5 o C olan Paratunka. Təəssüf ki, bu işlər üzvi yanacağın köhnə ucuzluğu səbəbindən inkişaf etdirilməmişdir.

Hal-hazırda ASC "Kirovski Zavodu" freon R142v (ehtiyat soyuducu - izobutan) istifadə edərək 1,5 MVt gücündə iki dövrəli geotermal modulun layihə və texniki sənədlərini işləyib hazırlamışdır. Enerji modulu tamamilə zavodda istehsal olunacaq və dəmir yolu ilə çatdırılacaq tikinti-quraşdırma işləri və elektrik şəbəkəsinə qoşulma minimum xərc tələb edəcək; Güman edilir ki, enerji modullarının kütləvi istehsalı üçün fabrik xərcləri quraşdırılmış gücün hər kilovatı üçün təxminən 800 dollara endiriləcək.

Homojen az qaynayan soyuducudan istifadə edən GeoTES ilə yanaşı, ENIN qarışıq su-ammonyak işçi mayesindən istifadə edərək perspektivli qurğu hazırlayır. Belə bir quraşdırmanın əsas üstünlüyü onun geotermal suların və buxar-su qarışıqlarının geniş temperatur diapazonunda (90-dan 220 o C-yə qədər) istifadəsi imkanıdır. Homojen işləyən maye ilə, buxar generatorunun çıxışında temperaturun hesablanmışdan 10...20 o C kənara çıxması dövrün səmərəliliyinin kəskin azalmasına səbəb olur - 2,4 dəfə. Qarışıq soyuducunun komponentlərinin konsentrasiyasını dəyişdirərək, dəyişən temperaturda məqbul quraşdırma performansını təmin etmək mümkündür. Bu temperatur intervalında ammonyak su turbininin gücü 15%-dən az dəyişir. Bundan əlavə, belə bir turbin daha yaxşı çəki və ölçülərə malikdir və ammonyak-su qarışığı fərqlidir ən yaxşı xüsusiyyətlər homojen bir soyuducu istifadə edən enerji modulu ilə müqayisədə buxar generatoru və kondensatorun metal istehlakını və dəyərini azaltmağa imkan verən istilik mübadiləsi. Belə elektrik stansiyaları sənayedə tullantıların istiliyinin bərpası üçün geniş istifadə edilə bilər. Onların davamlı tələbatı ola bilər beynəlxalq bazar geotermal avadanlıq.

Aşağı qaynayan və qarışıq işləyən mayelərlə GeoTEI-nin hesablanması termodinamik xassələrin cədvəllərindən və bu mayelərin buxarlarının h - s diaqramlarından istifadə etməklə həyata keçirilir.

Geotermal elektrik stansiyaları problemi ilə bağlı ədəbiyyatda tez-tez xatırlanan Dünya Okeanının istilik ehtiyatlarından istifadə etmək imkanı var. Tropik enliklərdə dəniz suyunun səthində temperaturu təxminən 25 o C, 500...1000 m dərinlikdə - təxminən 2...3 o C. Hələ 1881-ci ildə D'Arsonval . Elektrik enerjisi istehsal etmək üçün bu temperatur fərqindən istifadə edərək, bu ideyanın həyata keçirilməsi üçün layihələrdən birinin sxemi Şəkil 4.3-də göstərilmişdir.

Şəkil 4.3. Okean istilik elektrik stansiyasının sxemi: 1 - isti səth suyunu təmin etmək üçün nasos; 2 - az qaynayan soyuducu buxar generatoru; 3 - turbin; 4 - elektrik generatoru; 5 - kondansatör; 6 - soyuq dərin su təchizatı nasosu; 7 - yem nasosu; 8 - gəmi platforması

Nasos 1 isti verir səth suları az qaynayan soyuducunun buxarlandığı buxar generatoruna 2. Təxminən 20°C temperaturda olan buxar elektrik generatorunu 4 hərəkətə gətirən 3-cü turbinə göndərilir. İşlənmiş buxar kondensator 5-ə daxil olur və soyuqla kondensasiya olunur. dərin su sirkulyasiya pompası 6 ilə təchiz edilir. Besleme nasosu 7 soyuducu mayeni buxar generatoruna qaytarır.

İsti səth qatlarından qalxdıqda dərin sular ən azı 7...8°C-ə qədər qızır, işdən çıxan yaş soyuducu buxar ən azı 12...13°C temperatura malik olacaq. Nəticədə termal bu dövrün səmərəliliyi = 0,028, real dövr üçün isə 2%-dən az olacaq. Eyni zamanda, bir okean istilik elektrik stansiyası öz ehtiyacları üçün çox yüksək enerji xərcləri ilə xarakterizə olunur, həmçinin soyuducu suyun istehlakı istehsal olunan enerjidən çox olacaq; vahid tərəfindən. ABŞ-da belə elektrik stansiyalarının Havay adaları yaxınlığında həyata keçirilməsi cəhdləri müsbət nəticə vermədi.

Digər bir okean istilik elektrik stansiyası layihəsi - termoelektrik - okeanın səthində və dərin qatlarında termoelektrod qovşaqlarını yerləşdirməklə Seebeck effektindən istifadə etməyi nəzərdə tutur. Carnot dövrü üçün belə bir quraşdırmanın ideal səmərəliliyi təxminən 2% -dir. Bölmə 3.2 göstərir ki, istilik çeviricilərinin faktiki səmərəliliyi bir qədər aşağıdır. Müvafiq olaraq, okean suyunun səth təbəqələrində istiliyin çıxarılması və dərin təbəqələrdə istilik ötürülməsi üçün çox böyük bir ərazinin istilik mübadiləsi səthlərinin (“sualtı yelkənlər”) qurulması zəruri olardı. Bu, praktiki olaraq nəzərə çarpan gücə malik elektrik stansiyaları üçün qeyri-realdır. Aşağı enerji sıxlığı okeanın istilik ehtiyatlarının istifadəsinə maneədir.

Oxuyun və yazın faydalı

Geotermal enerji

mücərrəd.

Giriş.

Geotermal elektrik stansiyaları tərəfindən istehsal olunan elektrik enerjisinin dəyəri.

İstinadlar.

mücərrəd.

Bu məqalə həm dünyada, həm də ölkəmizdə, Rusiyada geotermal enerjinin inkişaf tarixini təsvir edir. Yer kürəsinin dərin istiliyinin elektrik enerjisinə çevrilməsi, eləcə də ölkəmizin Kamçatka, Saxalin, Şimali Qafqaz kimi regionlarının şəhər və qəsəbələrinin istilik və isti su ilə təmin edilməsi üçün istifadəsinin təhlili aparılmışdır. Geotermal yataqların işlənməsi, elektrik stansiyalarının tikintisi və onların özünü doğrultmaq müddətlərinin iqtisadi əsaslandırılması verilmişdir. Geotermal mənbələrin enerjisini digər elektrik enerjisi növləri ilə müqayisə edərək, biz geotermal enerjinin inkişaf perspektivlərini əldə edirik ki, bu da mühüm yer tutmalıdır. ümumi balans enerji istifadəsi. Xüsusilə, Kamçatka bölgəsində və Kuril adalarında, qismən Primorye və Şimali Qafqazda enerji sektorunun yenidən qurulması və yenidən təchiz edilməsi üçün öz geotermal ehtiyatlarından istifadə edilməlidir.

Giriş.

Yaxın gələcəkdə ölkənin energetika sektorunda generasiya güclərinin inkişafının əsas istiqamətləri elektrik stansiyalarının texniki cəhətdən yenidən təchiz edilməsi və yenidən qurulması, eləcə də yeni generasiya güclərinin istifadəyə verilməsidir. İlk növbədə, bu, 5560% səmərəliliyi olan kombinə edilmiş qaz qurğularının tikintisidir ki, bu da mövcud istilik elektrik stansiyalarının səmərəliliyini 2540% artıracaqdır. Növbəti mərhələ yeni yanma texnologiyalarından istifadə etməklə istilik elektrik stansiyalarının tikintisi olmalıdır bərk yanacaq və superkritik buxar parametrləri ilə 46-48% istilik elektrik stansiyasının səmərəliliyinə nail olmaq üçün. Gələcək inkişafa da nail olunacaq nüvə elektrik stansiyaları yeni növ termal və sürətli neytron reaktorları ilə.

Rusiyanın enerji sektorunun formalaşmasında mühüm yeri ölkənin istilik təchizatı sektoru tutur ki, bu da istehlak olunan enerji resurslarının həcminə görə ən böyük, onların ümumi istehlakının 45%-dən çoxunu təşkil edir. 71% -dən çoxu mərkəzləşdirilmiş istilik təchizatı (DH) sistemlərində istehsal olunur və bütün istiliyin təxminən 29% -i mərkəzləşdirilməmiş mənbələr tərəfindən istehsal olunur. Elektrik stansiyaları bütün istiliyin 34% -dən çoxunu, qazanxanalar təxminən 50% -ni təmin edir. Rusiyanın 2020-ci ilə qədər enerji strategiyasına uyğun olaraq. Ölkədə istilik istehlakının ən azı 1,3 dəfə artırılması, mərkəzləşdirilməmiş istilik təchizatının payının isə 2000-ci ildəki 28,6%-dən artacağı nəzərdə tutulur. 2020-ci ildə 33%-ə qədər

Son illərdə üzvi yanacağın (qaz, mazut, dizel yanacağı) və onun Rusiyanın ucqar rayonlarına daşınmasında baş verən qiymət artımı və müvafiq olaraq, elektrik və istilik enerjisinin satış qiymətlərinin obyektiv artması ölkə iqtisadiyyatını əsaslı şəkildə dəyişdirir. bərpa olunan enerji mənbələrindən istifadəyə münasibət: geotermal, külək, günəşli.

Beləliklə, ölkənin müəyyən bölgələrində geotermal enerjinin inkişafı bu gün xüsusilə Kamçatkada, Kuril adalarında, eləcə də Şimali Qafqazda, Sibirin müəyyən bölgələrində və istilik enerjisi ilə təminat problemini həll etməyə imkan verir. Rusiyanın Avropa hissəsi.

İstilik təchizatı sistemlərinin təkmilləşdirilməsi və inkişafının əsas istiqamətləri arasında yerli qeyri-ənənəvi bərpa olunan enerji mənbələrindən istifadənin genişləndirilməsi və ilk növbədə, geotermal istilik torpaq. Onsuz da yaxın 7-10 ildə köməyi ilə müasir texnologiyalar Termal istilik sayəsində yerli istilik əhəmiyyətli qalıq yanacaq ehtiyatlarına qənaət edə bilər.

Son onillikdə qeyri-ənənəvi bərpa olunan enerji mənbələrinin (NRES) istifadəsi dünyada əsl bum yaşadı. Bu mənbələrdən istifadə miqyası bir neçə dəfə artmışdır. Bu sahə digər enerji sahələri ilə müqayisədə ən intensiv inkişaf edir. Bu fenomenin bir neçə səbəbi var. Əvvəla, göz qabağındadır ki, ucuz ənənəvi enerji resursları dövrü dönməz şəkildə başa çatıb. Bu sahədə yalnız bir tendensiya var - bütün növlər üzrə qiymət artımı. Yanacaq bazasından məhrum olan bir çox ölkələrin enerji müstəqilliyinə nail olmaq istəyi də az əhəmiyyət kəsb etmir, o cümlədən zərərli qazların emissiyası. İnkişaf etmiş ölkələrin əhalisi bərpa olunan enerji mənbələrindən istifadəyə fəal mənəvi dəstək verir.

Bu səbəblərdən bir çox ölkələrdə bərpa olunan enerji mənbələrinin inkişafı enerji sahəsində texniki siyasətin prioritet vəzifəsidir. Bir sıra ölkələrdə bu siyasət bərpa olunan enerji mənbələrindən istifadənin hüquqi, iqtisadi və təşkilati əsaslarını müəyyən edən qəbul edilmiş qanunvericilik və normativ hüquqi baza vasitəsilə həyata keçirilir. Xüsusilə, iqtisadi əsaslar enerji bazarının inkişafı mərhələsində bərpa olunan enerji mənbələrini dəstəkləmək üçün müxtəlif tədbirlərdən (vergi və kredit güzəştləri, birbaşa subsidiyalar və s.)

Rusiyada bərpa olunan enerji mənbələrinin praktiki tətbiqi aparıcı ölkələrdən xeyli geri qalır. Qanunvericilik və ya tənzimləyici baza, eləcə də dövlətin iqtisadi dəstəyi yoxdur. Bütün bunlar bu sahədə praktiki fəaliyyəti son dərəcə çətinləşdirir. Təhlükəli amillərin əsas səbəbi ölkədə uzun sürən iqtisadi çətinliklər və nəticədə investisiyalardakı çətinliklər, aşağı effektiv tələb və zəruri inkişaflar üçün vəsait çatışmazlığıdır. Bununla belə, ölkəmizdə bərpa olunan enerji mənbələrindən (geotermal enerji) istifadə ilə bağlı müəyyən işlər və əməli tədbirlər həyata keçirilir. Rusiyada buxar-hidrotermal yataqlarına yalnız Kamçatka və Kuril adalarında rast gəlinir. Ona görə də geotermal enerji gələcəkdə bütövlükdə ölkənin enerji sektorunda mühüm yer tuta bilməz. Lakin o, baha idxal olunan yanacaqdan (mazut, kömür, dizel yanacağı) istifadə olunan və enerji böhranı ərəfəsində olan bu ərazilərin enerji təminatı problemini kökündən və ən iqtisadi əsaslarla həll etməyə qadirdir. Kamçatkadakı buxar-hidrotermal yataqların potensialı müxtəlif mənbələrdən 1000-dən 2000 MVt-a qədər quraşdırılmış elektrik enerjisini təmin etməyə qadirdir ki, bu da yaxın gələcəkdə bu bölgənin ehtiyaclarını xeyli üstələyir. Beləliklə, burada geotermal enerjinin inkişafı üçün real perspektivlər var.

Geotermal enerjinin inkişaf tarixi.

Nəhəng üzvi yanacaq ehtiyatları ilə yanaşı, Rusiyada 300-dən 2500 m-ə qədər dərinlikdə, əsasən yer qabığının qırılma zonalarında yerləşən geotermal mənbələr hesabına artırıla bilən yer istiliyinin əhəmiyyətli ehtiyatları var.

Rusiya ərazisi yaxşı tədqiq edilmişdir və bu gün yerin əsas istilik ehtiyatları məlumdur, onlar əhəmiyyətli sənaye potensialına, o cümlədən enerjiyə malikdir. Üstəlik, demək olar ki, hər yerdə 30 ilə 200 ° C arasında dəyişən istilik ehtiyatları var.

Yenə 1983-cü ildə VSEGINGEO SSRİ-nin termal su ehtiyatlarının atlasını tərtib etdi. Ölkəmizdə termal su ehtiyatları ilə 47 geotermal yataq kəşf edilmişdir ki, bu da sutkada 240·10³m³-dən çox su əldə etməyə imkan verir. Bu gün Rusiyada 50-yə yaxın elmi təşkilatın mütəxəssisləri yerin istiliyindən istifadə problemləri üzərində işləyirlər.

Geotermal ehtiyatların istismarı üçün 3000-dən çox quyu qazılıb. Bu sahədə artıq aparılan geotermal tədqiqatların və qazma işlərinin dəyəri müasir qiymətlərlə 4 milyarddan artıqdır. dollar təşkil edib. Beləliklə, Kamçatkada artıq geotermal yataqlarda dərinliyi 225 ilə 2266 m arasında olan 365 quyu qazılmış və təxminən 300 milyon xərclənmişdir (sovet dövründə). dollar (müasir qiymətlərlə).

İlk geotermal elektrik stansiyasının istismarı 1904-cü ildə İtaliyada başladı. Kamçatkada ilk geotermal elektrik stansiyası, SSRİ-də isə ilk olan Pauzetskaya Geotermal Elektrik Stansiyası 1967-ci ildə istifadəyə verilmişdir. və 5 mVt gücə malik idi, sonradan 11 mVt-a yüksəldi. Kamçatkada geotermal energetikanın inkişafına yeni təkan 90-cı illərdə sənaye ilə əməkdaşlıqda (ilk növbədə Kaluqa Turbin Zavodu ilə) təşkilat və firmaların (JSC Geotherm, ASC Intergeotherm, ASC Nauka) meydana gəlməsi ilə verildi. geotermal enerjinin elektrik enerjisinə çevrilməsi üzrə mütərəqqi sxemlər, texnologiyalar və avadanlıq növləri və Avropa Yenidənqurma və İnkişaf Bankından kreditlər alıb. Nəticədə 1999-cu ildə Kamçatkada Verxne-Mutnovskaya Geotermal Elektrik Stansiyası (hər biri 4 MVt olan üç modul) istismara verilib. İlk 25 mVt-lıq blok təqdim edilir. ümumi gücü 50 MVt olan Mutnovskaya Geotermal Elektrik Stansiyasının birinci mərhələsi.

100 MVt gücündə ikinci mərhələ 2004-cü ildə istifadəyə verilə bilər

Beləliklə, Kamçatkada geotermal enerjinin yaxın və çox real perspektivləri müəyyən edilmişdir ki, bu da ölkədə mövcud olan ciddi iqtisadi çətinliklərə baxmayaraq, Rusiyada bərpa olunan enerji mənbələrindən istifadənin müsbət, şübhəsiz nümunəsidir. Kamçatkadakı buxar-hidrotermal yataqların potensialı 1000 MVt quraşdırılmış elektrik enerjisi ilə təmin etməyə qadirdir ki, bu da bu bölgənin yaxın gələcək üçün ehtiyaclarını əhəmiyyətli dərəcədə ödəyir.

Rusiya Elmlər Akademiyasının Uzaq Şərq bölməsi Vulkanologiya İnstitutunun məlumatına görə, artıq müəyyən edilmiş geotermal ehtiyatlar Kamçatkanı 100 ildən artıq elektrik və istilik enerjisi ilə tam təmin etməyə imkan verir. Kamçatkanın cənubunda 300 MVt(e) gücündə yüksək temperaturlu Mutnovskoye yatağı ilə yanaşı, Koşelevskoye, Bolşe Bannoye və şimalda Kireunskoye yataqlarında əhəmiyyətli geotermal ehtiyatlar məlumdur. Kamçatkadakı geotermal suların istilik ehtiyatları 5000 MVt (t) səviyyəsində qiymətləndirilir.

Çukotka da əhəmiyyətli geotermal istilik ehtiyatlarına malikdir (Kamçatka bölgəsi ilə sərhəddə), onlardan bəziləri artıq aşkar edilmişdir və yaxınlıqdakı şəhər və qəsəbələr üçün fəal şəkildə istifadə edilə bilər.

Kuril adaları həm də yerin istilik ehtiyatları ilə zəngindir, onlar bu ərazini 100,200 il ərzində istilik və elektrik enerjisi ilə təmin etmək üçün kifayətdir. İturup adasında iki fazalı geotermal soyuducu ehtiyatları aşkar edilmişdir ki, onun gücü (30 MVt(e)) bütün adanın növbəti 100 il ərzində enerji ehtiyacını ödəməyə kifayət edir. Burada artıq Okeanskoye geotermal yatağında quyular qazılıb və geoelektrik stansiyası tikilir. Cənub Kunaşir adasında artıq elektrik enerjisi istehsalı və Yujno Kurilsk şəhərinin istilik təchizatı üçün istifadə olunan geotermal istilik ehtiyatları var. Şimaldakı Paramuşir adasının yeraltı təki az öyrənilmişdir, lakin məlumdur ki, bu adada temperaturu 70 ilə 95°C arasında olan əhəmiyyətli geotermal su ehtiyatları da 20 MVt (t) təşkil edir; burada tikilmişdir.

Temperaturu 100-200°C olan termal su yataqları daha geniş yayılmışdır. Bu temperaturda buxar turbininin dövrəsində az qaynayan işçi mayelərdən istifadə etmək məqsədəuyğundur. Termal sudan istifadə edən iki dövrəli geotermal elektrik stansiyalarının istifadəsi Rusiyanın bir sıra regionlarında, ilk növbədə Şimali Qafqazda mümkündür. Burada 300-dən 5000 m-ə qədər dərinlikdə yerləşən kollektorun temperaturu 70-dən 180 ° C-ə qədər olan geotermal yataqlar uzun müddət istilik və isti su təchizatı üçün burada yaxşı öyrənilmişdir. Dağıstanda ildə 6 milyon m-dən çox geotermal su hasil edilir. Şimali Qafqazda 500 minə yaxın insan geotermal su təchizatından istifadə edir.

Primorye, Baykal bölgəsi və Qərbi Sibir bölgəsi də sənaye və kənd təsərrüfatında geniş miqyasda istifadə üçün əlverişli geotermal istilik ehtiyatlarına malikdir.

Geotermal enerjinin elektrik və istilik enerjisinə çevrilməsi.

Yüksək minerallaşmış yeraltı termal suların istiliyindən istifadənin perspektivli istiqamətlərindən biri də onun elektrik enerjisinə çevrilməsidir. Bu məqsədlə geotermal elektrik stansiyasının tikintisi üçün texnoloji sxem işlənib hazırlanmışdır. dövriyyə sistemi(GCS) və buxar turbin qurğusu (STU), diaqramı Şəkil 1-də göstərilmişdir. Fərqli xüsusiyyət Belə bir texnoloji sxem məlum olanlardan onunla fərqlənir ki, buxarlandırıcı və qızdırıcının rolu inyeksiya quyusunun yuxarı hissəsində yerləşən, çıxarılan yüksək temperaturlu termal suyun verildiyi quyudaxili şaquli əks axınlı istilik dəyişdiricisi tərəfindən yerinə yetirilir. istiliyi ikinci dərəcəli soyuducuya ötürdükdən sonra yenidən layya vurulan qurudakı boru kəməri vasitəsilə. Buxar turbin qurğusunun kondenserindən ikinci dərəcəli soyuducu, istilik dəyişdiricisinin içərisinə endirilmiş boru vasitəsilə qravitasiya ilə istilik zonasına axır.

Peşə məktəblərinin işi Rankine dövrünə əsaslanır; t,s diaqramı bu dövrü və buxarlandırıcı istilik dəyişdiricisində soyuducu temperaturun dəyişməsinin xarakteri.

Geotermal elektrik stansiyasının tikintisində ən vacib məqam ikincil dövrədə işləyən mayenin seçilməsidir. Geotermal qurğu üçün seçilən işçi maye, verilmiş iş şəraitində əlverişli kimyəvi, fiziki və əməliyyat xassələrinə malik olmalıdır, yəni. dayanıqlı, alışmayan, partlayışa davamlı, toksik olmayan, konstruksiya materiallarına qarşı təsirsiz və ucuz olmalıdır. Daha aşağı dinamik özlülük əmsalı (daha az hidravlik itkilər) və daha yüksək istilik keçiriciliyi əmsalı (yaxşılaşdırılmış istilik ötürülməsi) ilə işləyən maye seçmək məsləhətdir.

Bütün bu tələbləri eyni vaxtda yerinə yetirmək demək olar ki, mümkün deyil, buna görə də həmişə bir və ya digər işləyən mayenin seçimini optimallaşdırmaq lazımdır.

Geotermal elektrik stansiyalarının işçi mayelərinin aşağı ilkin parametrləri t, s diaqramında sağ sərhəd əyrisinin mənfi əyriliyi ilə aşağı qaynayan işçi mayelərin axtarışına səbəb olur, çünki su və buxardan istifadə bu vəziyyətdə termodinamik parametrlərin pisləşməsi və buxar turbin qurğularının ölçülərinin kəskin artması onların maya dəyərini əhəmiyyətli dərəcədə artırır.

İkili enerji dövrlərinin ikincili dövrəsində superkritik agent kimi izobutan + izopentanın superkritik vəziyyətdə qarışığından istifadə edilməsi təklif olunur. Superkritik qarışıqların istifadəsi rahatdır, çünki kritik xüsusiyyətlər, yəni. kritik temperatur tк(x), kritik təzyiq pк(x) və kritik sıxlıq qк(x) qarışığın tərkibindən x asılıdır. Bu, qarışığın tərkibini seçməklə, müəyyən bir geotermal yatağın termal suyunun müvafiq temperaturu üçün ən əlverişli kritik parametrlərə malik superkritik agenti seçməyə imkan verəcəkdir.

Termodinamik parametrləri tələb olunan şərtlərə uyğun gələn ikinci dərəcəli soyuducu kimi aşağı qaynayan karbohidrogen izobutan istifadə olunur. İzobutanın kritik parametrləri: tc = 134,69°C; pk = 3,629 MPa; qк =225,5 kq/m³. Bundan əlavə, ikinci dərəcəli soyuducu kimi izobutanın seçilməsi onun nisbətən aşağı qiyməti və ətraf mühitə uyğunluğu (freonlardan fərqli olaraq) ilə bağlıdır. İşləyən maye kimi izobutan tapıldı geniş yayılmış xaricdə, həmçinin binar geotermal enerji dövrlərində superkritik vəziyyətdə istifadə edilməsi təklif olunur.

Qurğunun enerji xarakteristikaları lay suyunun geniş temperatur diapazonu və onun müxtəlif iş rejimləri üçün hesablanır. Bütün hallarda izobutanın kondensasiya temperaturunun = 30°C olduğu qəbul edilmişdir.

Ən kiçik temperatur fərqinin seçilməsi ilə bağlı sual yaranır (şəkil 2). Bir tərəfdən, êt-in azalması buxarlandırıcı istilik dəyişdiricisinin səthinin artmasına gətirib çıxarır ki, bu da iqtisadi cəhətdən əsaslandırılmaya bilər. Digər tərəfdən, verilmiş termal suyun temperaturunda êt-in artması tt buxarlanma temperaturunun tz (və nəticədə təzyiq) aşağı salınması ehtiyacına gətirib çıxarır ki, bu da dövrün səmərəliliyinə mənfi təsir göstərəcəkdir. Əksəriyyətdə praktiki hallarêt = 10÷25ºС qəbul etmək tövsiyə olunur.

Əldə edilən nəticələr göstərir ki, mövcuddur optimal parametrlər buxar generatorunun istilik dəyişdiricisinin ilkin dövrəsinə daxil olan suyun temperaturundan asılı olan buxar elektrik stansiyasının istismarı. İzobutanın buxarlanma temperaturunun artması ilə tz, ikinci dərəcəli soyuducu axınının 1 kq/s üçün turbinin yaratdığı N güc artır. Bu zaman tz artdıqca buxarlanmış izobutanın miqdarı 1 kq/s termal su sərfi üçün azalır.

Termal suyun temperaturu artdıqca optimal buxarlanma temperaturu da artır.

Şəkil 3-də turbinin yaratdığı N gücünün termal suyun müxtəlif temperaturlarında ikinci dərəcəli soyuducunun buxarlanma temperaturundan tз-dən asılılığının qrafikləri göstərilir.

Yüksək temperaturlu su (tt = 180ºС) üçün ilkin buxar təzyiqi pn = 3,8 olduqda superkritik dövrlər nəzərə alınır; 4.0; 4.2; və 5,0 MPa. Bunlardan əldə etmək baxımından ən təsirlisi maksimum güc ilkin təzyiqi pн = 5,0 MPa olan "üçbucaqlı" dövrəyə yaxın superkritik dövrdür. Bu dövrədə, soyuducu və işçi maye arasındakı minimum temperatur fərqinə görə, termal suyun istilik potensialı ən tam şəkildə istifadə olunur. Bu dövrün kritikaltı dövrlə (pn = 3,4 MPa) müqayisəsi göstərir ki, superkritik dövr ərzində turbinin yaratdığı güc 11% artır, turbinə daxil olan maddənin axınının sıxlığı pn ilə dövrə nisbətən 1,7 dəfə yüksəkdir. = 3 .4 MPa, bu, soyuducu suyun nəql xüsusiyyətlərinin yaxşılaşmasına və buxar turbin qurğusunun avadanlıqlarının (təchizat boru kəmərləri və turbin) ölçüsünün azalmasına səbəb olacaqdır. Bundan əlavə, pn = 5,0 MPa olan dövrədə yenidən layya vurulan tullantı termal suyunun temperaturu tn 42ºC, pn = 3,4 MPa ilə kritikaltı dövrədə isə temperatur tn = 55ºC-dir.

Eyni zamanda, superkritik dövrədə ilkin təzyiqin 5,0 MPa-a qədər artması avadanlığın, xüsusən də turbinin qiymətinə təsir göstərir. Artan təzyiqlə turbin axını yolunun ölçüləri azalsa da, turbin mərhələlərinin sayı eyni vaxtda artır, daha inkişaf etmiş son möhür tələb olunur və ən əsası, korpus divarlarının qalınlığı artır.

Geotermal elektrik stansiyasının texnoloji sxemində superkritik dövrə yaratmaq üçün kondensatoru istilik dəyişdiricisinə birləşdirən boru kəmərinə nasos quraşdırmaq lazımdır.

Bununla belə, artan güc, təchizat boru kəmərlərinin və turbinlərin ölçüsünün azalması və termal suyun istilik potensialının daha tam aktivləşdirilməsi kimi amillər superkritik dövrün lehinə danışır.

Gələcəkdə daha aşağı olan soyuducuları axtarmalısınız kritik temperatur, bu, daha aşağı temperaturlu termal sulardan istifadə edərkən superkritik dövrlər yaratmağa imkan verəcəkdir, çünki Rusiyada kəşf edilmiş yataqların böyük əksəriyyətinin istilik potensialı 100÷120ºС-dən çox deyil. Bu baxımdan, ən perspektivli R13B1 (triflorobromometan) aşağıdakı kritik parametrlərə malikdir: tк = 66,9ºС; pk= 3,946 MPa; qк= 770kq/m³.

Qiymətləndirmə hesablamalarının nəticələri göstərir ki, GeoTPP-nin ilkin dövrəsində tk = 120ºC temperaturlu termal suyun istifadəsi və ilkin təzyiq pn = 5,0 MPa olan superkritik dövrün R13B1 freonunda ikincil dövrədə yaradılması da bunu edir. ilkin təzyiq pn = 3,5 MPa olan kritikaltı dövrə ilə müqayisədə turbinin gücünü 14%-ə qədər artırmaq mümkündür.

Geotermal elektrik stansiyalarının uğurlu işləməsi üçün, bir qayda olaraq, termal suyun minerallaşmasının artması ilə ağırlaşan korroziya və duz yataqlarının meydana gəlməsi ilə bağlı problemləri həll etmək lazımdır. Ən intensiv duz yataqları termal suyun deqazasiyası və nəticədə karbon qazı balansının pozulması nəticəsində əmələ gəlir.

Təklif olunan texnoloji sxemdə ilkin soyuducu qapalı dövrədə dövr edir: lay - hasilat quyusu - quruda boru kəməri - nasos - inyeksiya quyusu - suyun qazdan təmizlənməsi üçün şərait minimuma endirilən lay. Eyni zamanda, ilkin dövrənin yerüstü hissəsində karbonat çöküntülərinin deqazasiyası və çökməsinin qarşısını alan belə termobarik şəraitə riayət etmək lazımdır (temperaturdan və duzluluqdan asılı olaraq, təzyiq 1,5 MPa səviyyəsində saxlanılmalıdır. və yuxarıda).

Termal suyun temperaturunun azalması qeyri-karbonat duzlarının çökməsinə səbəb olur ki, bu da Kayasulinsky geotermal sahəsində aparılan tədqiqatlarla təsdiqlənir. Çökmüş duzların bir hissəsi inyeksiya quyusunun daxili səthində çökəcək və əsas hissəsi quyu dibi zonasına aparılacaq. Enjeksiyon quyusunun dibində duzların çökməsi inyeksiya qabiliyyətinin azalmasına və GCS-nin tam dayanmasına qədər dairəvi axın sürətinin tədricən azalmasına kömək edəcəkdir.

GCS dövrəsində korroziyanın və miqyaslı çöküntülərin qarşısını almaq üçün, səthin passivləşməsinin uzunmüddətli antikorroziya və miqyas əleyhinə təsirinə malik olan effektiv reagent OEDPA (oksietiliden difosfon turşusu) istifadə edə bilərsiniz. OEDPC-nin passivləşdirici təbəqəsinin bərpası istismar quyusunun ağzında termal suya vaxtaşırı impulslu reagent məhlulunun vurulması yolu ilə həyata keçirilir.

Aşağı çuxur zonasında yığılacaq duz şlamını həll etmək və buna görə də bir enjeksiyon quyusunun inyeksiya qabiliyyətini bərpa etmək üçün çox təsirli bir reagent NMA-dır (aşağı molekulyar turşu konsentratı), bu da dövriyyədə olan termal suya vaxtaşırı daxil edilə bilər. enjeksiyon pompasından əvvəlki sahədə.

Nəticə etibarı ilə, yuxarıda deyilənlərdən belə qənaətə gəlmək olar ki, yerin daxili hissəsinin istilik enerjisinin inkişafı üçün perspektivli istiqamətlərdən biri onun az qaynayan işçi maddələrdən istifadə etməklə iki dövrəli geotermal elektrik stansiyalarının tikintisi yolu ilə elektrik enerjisinə çevrilməsidir. Belə bir çevrilmənin səmərəliliyi bir çox amillərdən, xüsusən də işçi mayenin seçilməsindən və geotermal elektrik stansiyasının ikincil dövrəsinin termodinamik dövrünün parametrlərindən asılıdır.

İkincil dövrədə müxtəlif soyuducu maddələrdən istifadə edən dövrlərin hesablama təhlilinin nəticələri göstərir ki, ən optimal turbinin gücünü və dövrünün səmərəliliyini artırmağa, soyuducu suyun nəql xüsusiyyətlərini yaxşılaşdırmağa və temperaturu daha tam idarə etməyə imkan verən superkritik dövrlərdir. geotermal elektrik stansiyasının ilkin dövrəsində dövr edən mənbə termal suyunun.

Həmçinin müəyyən edilmişdir ki, yüksək temperaturlu termal sular (180ºС və yuxarı) üçün ən perspektivlisi izobutandan istifadə etməklə geotermal elektrik stansiyasının ikincil dövrəsində, daha aşağı temperaturlu (100÷120ºС və daha yuxarı) sular üçün isə superkritik dövrlərin yaradılmasıdır. ) eyni dövrələr yaratarkən ən uyğun soyuducu freon R13B1-dir.

Çıxarılan termal suyun temperaturundan asılı olaraq, turbin tərəfindən yaradılan maksimum gücə uyğun gələn ikincili soyuducu suyun optimal buxarlanma temperaturu var.

Gələcəkdə geotermal enerji dövrləri üçün işçi agent kimi istifadəsi ən əlverişli olan superkritik qarışıqları öyrənmək lazımdır, çünki qarışığın tərkibini seçməklə xarici şəraitdən asılı olaraq onların kritik xüsusiyyətlərini asanlıqla dəyişdirmək olar.

Geotermal enerjidən istifadənin başqa bir istiqaməti uzun müddətdir Kamçatka və Şimali Qafqazda istixanaların qızdırılması, mənzil-kommunal sektorunda istilik və isti su təchizatı üçün istifadə olunan geotermal istilik təchizatıdır. Dünya və yerli təcrübənin təhlili geotermal istilik təchizatının perspektivlərini göstərir. Hazırda dünyada ümumi gücü 17,175 MVt olan geotermal istilik təchizatı sistemləri yalnız ABŞ-da 200 mindən çox geotermal qurğu fəaliyyət göstərir; Avropa İttifaqının planlarına əsasən, geotermal istilik sistemlərinin, o cümlədən istilik nasoslarının gücü 1995-ci ildəki 1300 MVt-dan 2010-cu ildə 5000 MVt-a yüksəlməlidir.

SSRİ-də geotermal sulardan Krasnodar və Stavropol ərazilərində, Kabardin-Balkariyada, Şimali Osetiyada, Çeçenistan-İnquşetiyada, Dağıstanda, Kamçatka bölgəsində, Krımda, Gürcüstanda, Azərbaycanda və Qazaxıstanda istifadə olunurdu. 1988-ci ildə 60,8 milyon m³ geotermal su istehsal olunurdusa, indi Rusiyada 30 milyon m³-ə qədər istehsal olunur. m³ ildə 150÷170 min ton standart yanacağa bərabərdir. Eyni zamanda, geotermal enerjinin texniki potensialı, Rusiya Federasiyasının Energetika Nazirliyinin məlumatına görə, 2950 milyon ton standart yanacaq təşkil edir.

Son 10 ildə ölkəmizdə geotermal ehtiyatların kəşfiyyatı, işlənməsi və istismarı sistemi dağılıb. SSRİ-də bu problemlə bağlı tədqiqat işləri Elmlər Akademiyasının institutları, geologiya və qaz sənayesi nazirlikləri tərəfindən aparılırdı. Yataq ehtiyatlarının kəşfiyyatı, qiymətləndirilməsi və təsdiqi Geologiya Nazirliyinin institutları və regional bölmələri tərəfindən həyata keçirilib. Məhsuldar quyuların qazılması, yataqların işlənilməsi, geotermal suların təkrar vurulması, təmizlənməsi texnologiyalarının hazırlanması, geotermal istilik təchizatı sistemlərinin istismarı Qaz Sənayesi Nazirliyinin bölmələri tərəfindən həyata keçirilib. Buraya beş regional əməliyyat idarəsi, SSRİ-də geotermal suların gələcək istifadəsi sxemini hazırlayan "Soyuzgeotherm" (Mahaçqala) elmi-istehsalat birliyi daxil idi. Geotermal istilik təchizatı sistemlərinin və avadanlıqlarının layihələndirilməsi Mərkəzi Elmi-Tədqiqat Layihə-Təcrübə Mühəndislik Avadanlıqları İnstitutu tərəfindən həyata keçirilmişdir.

Hazırda geotermiya sahəsində hərtərəfli tədqiqat işləri dayandırılıb: geoloji və hidrogeoloji tədqiqatlardan tutmuş geotermal suların təmizlənməsi problemlərinə qədər. Kəşfiyyat qazması və ya əvvəllər kəşf edilmiş yataqların işlənməsi aparılmır, mövcud geotermal istilik təchizatı sistemlərinin avadanlığı modernləşdirilmir. Rol dövlət idarəçiliyi geotermiyanın inkişafında əhəmiyyətsizdir. Geotermal mütəxəssislər səpələnmişdir və onların təcrübəsi tələb olunmur. Krasnodar diyarının timsalında Rusiyanın yeni iqtisadi şəraitində mövcud vəziyyəti və inkişaf perspektivlərini təhlil edəcəyik.

Bu region üçün bütün bərpa olunan enerji mənbələrindən ən perspektivlisi geotermal suların istifadəsidir. Şəkil 4-də Krasnodar diyarında obyektlərin istilik təchizatı üçün bərpa olunan enerji mənbələrindən istifadənin prioritetləri göstərilir.

Krasnodar diyarında ildə 70÷100ºC temperaturda ildə 10 milyon m³-ə qədər geotermal su istehsal olunur ki, bu da 40÷50 min ton üzvi yanacağı (ekvivalent yanacaq baxımından) əvəz edir. 37 quyu ilə 10 yataq istismardadır, 23 quyu ilə 6 yataq işlənmə mərhələsindədir. Geotermal quyuların ümumi sayı 77-dir. 32 hektar geotermal sularla qızdırılır. İstixana, 8 qəsəbədə 11 min mənzil, 2 min adama isti su verilir. Bölgədə geotermal suların kəşf edilmiş istismar ehtiyatları 77,7 min qiymətləndirilir. m³/gün və ya işləyərkən istilik mövsümü-11,7 mln Mövsüm başına m³, proqnoz ehtiyatları müvafiq olaraq 165 min. m³/gün və 24,7 mln. m³ mövsüm başına.

Ən inkişaf etmiş Mostovskoye geotermal yataqlarından biri, Krasnodardan 240 km aralıda, Qafqazın ətəklərində, burada 1650÷1850 m dərinliyə 14 quyu qazılmış, debiti 1500÷3300 m³/gün, mənsəbində temperatur 67 ÷78º C, ümumi minerallaşma 0,9÷1, 9q/l. By kimyəvi tərkibi geotermal su demək olar ki, standartlara cavab verir içməli su. Bu yatağın geotermal suyunun əsas istehlakçısı əvvəllər 8 quyu istismar edilən 30 hektara qədər istixana sahəsi olan istixana kompleksidir. Hazırda burada istixana sahəsinin 40 faizi qızdırılır.

Kənddə yaşayış və inzibati binaların istilik təchizatı üçün. 80-ci illərdə Mostovayada təxmini istilik gücü 5 MVt olan geotermal mərkəzi istilik məntəqəsi (CHS) tikilmişdir, onun diaqramı şək. 5-də göstərilmişdir. Mərkəzi istilik stansiyasında geotermal su hər birinin debisi 45÷70 m³/saat və temperaturu 70÷74ºС olan iki quyudan tutumu 300 m³ olan iki anbara daxil olur. Tullantıların geotermal sularının istiliyindən istifadə etmək üçün layihə gücü 500 kVt olan iki buxar-kompressorlu istilik nasosu quraşdırılmışdır. İstilik nasos qurğusundan (HPU) əvvəl istilik sistemlərində 30÷35ºС temperaturda olan tullantı geotermal su iki axına bölünür, onlardan biri 10ºС-ə qədər soyudulur və anbara axıdılır, ikincisi isə 50ºС-ə qədər qızdırılır və geri qaytarılır. saxlama çənləri. İstilik nasos qurğuları əsasında Moskva zavodu "Compressor" tərəfindən istehsal edilmişdir soyuducu maşınlar A-220-2-0.

Pik reheating olmadıqda geotermal isitmənin istilik gücünün tənzimlənməsi iki yolla həyata keçirilir: soyuducudan keçmək və dövri olaraq. Sonuncu üsulla sistemlər vaxtaşırı geotermal soyuducu ilə doldurulur, eyni zamanda soyudulmuş maye boşaldılır. Gündəlik istilik müddəti Z ilə istilik müddəti Zн düsturla müəyyən edilir

Zн = 48j/(1 + j), burada istilik buraxma əmsalı; təxmin edilən daxili hava istiliyi, °C; və faktiki və hesablanmış xarici havanın temperaturu, °C.

Geotermal sistemlərin saxlama çənlərinin tutumu düstura uyğun olaraq qızdırılan yaşayış binalarında (±3°C) hava istiliyinin dəyişmələrinin normallaşdırılmış amplitudasının təmin edilməsi şərtindən müəyyən edilir.

burada kF 1°C temperatur fərqinə görə istilik sisteminin istilik ötürülməsidir, W/°C; Z = Zн + Z geotermal isitmənin işləmə müddəti; Zfasilə müddəti, h; Qp və Qp binanın istilik sisteminin hesablanmış və mövsümi orta istilik gücü, W; c·geotermal suyun həcminin istilik tutumu, J/(m³· ºС); gündə geotermal isitmələrin sayı; k1geotermal istilik təchizatı sistemində istilik itkisi əmsalı; Qızdırılan binada temperatur dalğalanmalarının A1 amplitudası, ºС; Qızdırılan binaların istilik udulmasının ümumi göstəricisi; İstilik sistemlərinin və istilik şəbəkələrinin Vc və Vts gücü, m³.

İstilik nasosları işləyərkən, buxarlandırıcı Gi və kondensator Gk vasitəsilə geotermal su axınının nisbəti düsturla müəyyən edilir:

Burada tk, to, t kondensatordan, binanın istilik sistemindən və HPU buxarlandırıcılarından sonrakı geotermal suyun temperaturu, ºС.

İstifadə olunan istilik nasoslarının dizaynlarının aşağı etibarlılığını qeyd etmək lazımdır, çünki onların iş şəraiti soyuducu maşınların iş şəraitindən əhəmiyyətli dərəcədə fərqlənirdi. İstilik nasosu rejimində işləyərkən kompressorların buraxma və sorma təzyiqlərinin nisbəti soyuducu maşınlardakı analoji nisbətdən 1,5÷2 dəfə yüksəkdir. Birləşdirici çubuq və porşen qrupunun, yağ qurğularının və avtomatlaşdırmanın nasazlığı bu maşınların vaxtından əvvəl sıradan çıxmasına səbəb oldu.

Artıq 10 ildən sonra hidroloji rejimə nəzarətin olmaması, Mostovskoye geotermal yatağının istismarı nəticəsində quyu ağzında təzyiq 2 dəfə azalıb. Yatağın lay təzyiqini bərpa etmək məqsədilə 1985-ci ildə. Üç suvurma quyusu qazılıb, nasos stansiyası tikilib, lakin layların inyeksiya qabiliyyəti aşağı olduğundan onların işi müsbət nəticə verməyib.

Krasnodardan 60 km məsafədə yerləşən 50 min nəfər əhalisi olan Ust-Labinsk şəhərində geotermal ehtiyatların ən perspektivli istifadəsi üçün 65 MVt hesablanmış istilik gücünə malik geotermal istilik təchizatı sistemi hazırlanmışdır. Üç su nasos horizontundan basma dərinliyi 2200÷2600 m, lay temperaturu 97÷100ºС, minerallaşması 17÷24 q/l olan Eosen-Paleosen çöküntüləri seçilmişdir.

Şəhərin istilik təchizatının inkişaf sxeminə uyğun olaraq mövcud və gələcək istilik yüklərinin təhlili nəticəsində geotermal istilik təchizatı sisteminin optimal hesablanmış istilik gücü müəyyən edilmişdir. Dörd variantın texniki və iqtisadi müqayisəsi (onlardan üçü müxtəlif sayda quyuları olan pik qazanxanaları olmayan və qazanxanada əlavə isitmə olan biri) göstərdi ki, pik qazanxanası olan sxem minimum geri ödəmə müddətinə malikdir (Şəkil 6). .

Geotermal istilik təchizatı sistemi yeddi injektor quyusu olan qərb və mərkəzi termal suqəbuledicilərin tikintisini nəzərdə tutur. Soyudulmuş soyuducunun təkrar vurulması ilə termal su qəbuledicilərinin iş rejimi. Qazanxanada pik isitmə və asılı əlaqə ilə iki dövrəli istilik sistemi mövcud sistemlər binaların istiləşməsi. Bu geotermal sistemin tikintisinə kapital qoyuluşları 5,14 mln. sürtmək. (1984-cü ilin qiymətləri ilə), özünü ödəmə müddəti 4,5 il, dəyişdirilmiş yanacağa təxmini qənaət ildə 18,4 min ton standart yanacağa.

Geotermal elektrik stansiyaları tərəfindən istehsal olunan elektrik enerjisinin dəyəri.

Geotermal yataqların tədqiqatı və işlənməsi (qazılması) üçün xərclər geotermal elektrik stansiyasının ümumi dəyərinin 50% -ə qədərini təşkil edir və buna görə də geotermal elektrik stansiyasının istehsal etdiyi elektrik enerjisinin dəyəri kifayət qədər əhəmiyyətlidir. Beləliklə, bütün pilot-sənaye (IP) Verkhnee-Mutnovskaya GeoPP [gücü 12(3×4) MVt] dəyəri təxminən 300 milyon rubl təşkil etdi. Bununla belə, yanacağın daşınma xərclərinin olmaması, geotermal enerjinin bərpa olunan təbiəti və elektrik və istilik istehsalının ekoloji cəhətdən təmiz olması geotermal enerjinin enerji bazarında uğurla rəqabət aparmasına və bəzi hallarda ənənəvi CPP-lərə nisbətən daha ucuz elektrik və istilik enerjisi istehsal etməyə imkan verir. CHP zavodları. Uzaq ərazilər üçün (Kamçatka, Kuril adaları) GeoPP-lər idxal olunan yanacaqla işləyən istilik elektrik stansiyaları və dizel stansiyaları ilə müqayisədə mütləq üstünlüyə malikdir.

Elektrik enerjisinin 80%-dən çoxunun idxal olunan mazutla işləyən İES-1 və İES-2-də istehsal olunduğu Kamçatkanı nümunə götürsək, o zaman geotermal enerjidən istifadə daha sərfəlidir. Mutnovski geotermal yatağında yeni GeoPP-lərin tikintisi və inkişafı prosesi hələ də davam edən bu gün də, Verxne-Mutnovskaya GeoPP-də elektrik enerjisinin dəyəri Petropavlovsk-Kamçatskidəki İES-dən iki dəfədən çox aşağıdır. Köhnə Pauzetskaya GeoPP-də 1 kVt/saatın dəyəri İES-1 və İES-2 ilə müqayisədə 2¸3 dəfə aşağıdır.

1988-ci ilin iyulunda Kamçatkada 1 kVt/saat elektrik enerjisinin dəyəri 10 sentdən 25 sentə qədər, orta elektrik enerjisi tarifi isə 14 sent müəyyən edilib. 2001-ci ilin iyununda həmin rayonda elektrik enerjisinin 1 kilovatsaata görə tarifi 7-15 qəpik arasında dəyişib. 2002-ci ilin əvvəlində Kamchatskenergo ASC-də orta tarif 3,6 rubl təşkil etdi. (12 qəpik). Tamamilə aydındır ki, Kamçatka iqtisadiyyatı istehlak olunan elektrik enerjisinin dəyərini azaltmadan uğurla inkişaf edə bilməz və buna yalnız geotermal resurslardan istifadə etməklə nail olmaq olar.

İndi enerji sektorunun yenidən qurulması zamanı yanacağın və avadanlıqların real qiymətlərindən, eləcə də müxtəlif istehlakçılar üçün enerji qiymətlərindən çıxış etmək çox vacibdir. Əks halda, səhv nəticələrə və proqnozlara gələ bilərsiniz. Beləliklə, 2001-ci ildə Dalsetproekt-də hazırlanmış Kamçatka bölgəsinin iqtisadi inkişaf strategiyasında kifayət qədər əsaslandırma olmadan 1000 m³ qaz üçün 50 dollar qiymət daxil edilmişdir, baxmayaraq ki, qazın real dəyərinin aşağı olmayacağı aydındır. 100 dollar, qaz yataqlarının işlənmə müddəti isə 5 ÷10 il olacaq. Üstəlik, təklif olunan strategiyaya əsasən, qaz ehtiyatları 12 ildən çox olmayan istismar müddətinə hesablanır. Buna görə də, Kamçatka bölgəsində enerjinin inkişafı perspektivləri ilk növbədə Mutnovskoye yatağında [300 MVt(e)-ə qədər] bir sıra geotermal elektrik stansiyalarının tikintisi, Pauzetskaya GeoPP-nin yenidən təchiz edilməsi, gücü ilə əlaqələndirilməlidir. onun 20 MVt-a qədər artırılması və yeni GeoPP-lərin tikintisi. Sonuncu uzun illər (ən azı 100 il) Kamçatkanın enerji müstəqilliyini təmin edəcək və satılan elektrik enerjisinin dəyərini aşağı salacaq.

Dünya Enerji Şurasının məlumatına görə, bütün bərpa olunan enerji mənbələri arasında GeoPP 1 kVt/saata görə ən aşağı qiymətə malikdir (cədvələ bax).

	güc	istifadə edin güc			Qiymət quraşdırılıb		nəhayət
	10200	55÷95(84)	2÷10	1÷8	800÷3000	70,2	22
Külək	12500	20÷30(25)	5÷13	3÷10	1100÷ 1700	27,1	30
	50	8÷20	25÷125	5÷25	5000÷10000	2,1	30
gelgitlər	34	20÷30	8÷15	8÷15	1700÷ 2500	0,6

Filippin, Yeni Zelandiya, Meksika və ABŞ-da iri GeoPP-lərin istismarı təcrübəsindən belə nəticə çıxır ki, 1 kVt/saat elektrik enerjisinin dəyəri çox vaxt 1 senti ötmür, halbuki nəzərə almaq lazımdır ki, GeoPP-lərdə enerjidən istifadə əmsalı 0,95 dəyərinə çatır.

Geotermal istilik təchizatı geotermal isti suyun birbaşa istifadəsi ilə, həmçinin 10÷30ºС temperaturda yerin istiliyindən səmərəli istifadə edə bilən istilik nasoslarının tətbiqi ilə ən sərfəlidir, yəni. aşağı dərəcəli geotermal istilik. Rusiyanın mövcud iqtisadi şəraitində geotermal istilik təchizatının inkişafı olduqca çətindir. Əsas vəsaitlər quyuların qazılmasına yatırılmalıdır. Krasnodar diyarında, 1m quyunun qazılmasının dəyəri 8 min rubl, dərinliyi 1800 m, xərcləri 14,4 milyon rubl təşkil edir. 70 m³/saat hesablanmış quyu debisi, 30º C işə salınan temperatur təzyiqi, 150 gün ərzində gecə-gündüz işləmə ilə. ildə istilik mövsümündə hesablanmış axın sürətindən istifadə əmsalı 0,5, verilən istilik miqdarı 4385 MVt-saata bərabərdir və ya dəyər baxımından 1,3 milyon rubl. 300 rub./(MWh) tarifində. Bu templə quyuların qazılması 11 ildən sonra özünü doğruldacaq. Eyni zamanda, gələcəkdə inkişaf etmək lazımdır bu istiqamət enerjidə heç bir şübhə yoxdur.

Nəticələr.

1. Rusiyanın demək olar ki, bütün ərazisində 30 ilə 200º C arasında soyuducu temperaturu (su, ikifazalı axın və buxar) olan unikal geotermal istilik ehtiyatları mövcuddur.

2. Son illərdə Rusiyada böyük fundamental tədqiqatlar əsasında tez təmin edə bilən geotermal texnologiyalar yaradılmışdır effektiv tətbiq elektrik və istilik istehsal etmək üçün GeoPP və GeoTS-də yerdən istilik.

3. Geotermal enerji enerjidən istifadənin ümumi balansında mühüm yer tutmalıdır. Xüsusilə, Kamçatka bölgəsinin və Kuril adalarının, qismən Primorye, Sibir və Şimali Qafqazın enerji sektorunun yenidən qurulması və yenidən təchiz edilməsi üçün öz geotermal ehtiyatlarından istifadə edilməlidir.

4. Aşağı dərəcəli istilik mənbələrindən istifadə etməklə istilik nasosları ilə yeni istilik təchizatı sxemlərinin geniş miqyasda həyata keçirilməsi qazıntı yanacaq sərfini 20÷25% azaldacaqdır.

5. Enerji sektoruna investisiyaların və kreditlərin cəlb edilməsi üçün səmərəli layihələr həyata keçirmək və borc vəsaitlərinin vaxtında qaytarılmasına təminat vermək lazımdır ki, bu da yalnız istehlakçılara verilən elektrik və istilik enerjisinin tam və vaxtında ödənilməsi ilə mümkündür.

İstinadlar.

1. İkinci dərəcəli dövrədə superkritik dövrədən istifadə etməklə geotermal enerjinin elektrik enerjisinə çevrilməsi. Abdulağatov İ.M., Alxasov A.B. “İstilik energetikası.-1988 No 4-səh. 53-56".

2. Salamov A.A. “Geotermal elektrik stansiyaları dünya enerji sektorunda” İstilik energetikası 2000 No 1-səh. 79-80"

3. Yerin istiliyi: “Geotermal texnologiyaların inkişaf perspektivləri” məruzəsindən Ekologiya və Həyat-2001-No.6-səh.49-52.

4. Tarnizhevski B.V. "Rusiyada bərpa olunan enerji mənbələrindən istifadənin vəziyyəti və perspektivləri" Sənaye Energetikası-2002-№ 1-səhifə. 52-56.

5. Kuznetsov V.A. "Mutnovskaya geotermal elektrik stansiyası" Elektrik stansiyaları-2002-No1-səhifə. 31-35.

6. Butuzov V.A. “Krasnodar diyarında geotermal istilik təchizatı sistemləri” Enerji meneceri-2002-No1-səh.14-16.

7. Butuzov V.A. “Rusiyada geotermal istilik təchizatı sistemlərinin təhlili” Sənaye Enerjisi-2002-No6-s.53-57.

8. Dobroxotov V.I. “Rusiya enerji sektorunda geotermal ehtiyatlardan istifadə” İstilik Energetikası-2003-№ 1-səhifə 2-11.

9. Alxasov A.B. “Geotermal istilikdən istifadənin səmərəliliyinin artırılması” İstilik Energetikası-2003-№3-s.52-54.