Федеральне агентство з освіти
Озерський технологічний інститут
Філія Федерального державного бюджетногоосвітньої установи вищої професійної освіти
Національний дослідницькийядерний університет В«МІФІВ»
ОТІ НІЯУ МІФІ
Кафедра ТМ і МАХП
РЕФЕРАТ
по курсу
Теоретичні основи енергозбереженняу хімічній технології
Розділ: Альтернативні джерелаенергії
Тема: В«Геотермальна енергія, і їїпрактичне застосування В»
Студенти: 1МХ-56
Зубенко А.С., Попов С.А.
Викладач: Петров А.Н.
Озерськ 2010
Природагеотермальної енергії
Ще 150 роківтому на нашій планеті використовувалися виключно поновлювані і екологічнобезпечні джерела енергії: водні потоки річок і морських припливів - дляобертання водяних коліс, вітер - для приведення в дію млинів і вітрил,дрова, торф, відходи сільського господарства - для опалення. Проте з кінця XIXстоліття все більш і більш зростаючі темпи бурхливого промислового розвитку викликалинеобхідність сверхинтенсивного освоєння і розвитку спочатку паливної, а потімі атомної енергетики. Це призвело до стрімкого виснаження вуглецевихкопалин і до все більш зростаючої небезпеки радіоактивного зараження іпарникового ефекту земної атмосфери. Тому на порозі нинішнього століття довелосязнову звернутися до безпечних і поновлюваних енергетичних джерел:вітрової, сонячної, геотермальної, приливної енергії, енергії біомас рослинногоі тваринного світу та на їх основі створювати і успішно експлуатувати новінетрадиційні енергоустановки.
У той час,як досягнуті успіхи в створенні вітрових, сонячних і ряду інших типів нетрадиційнихенергоустановок широко висвітлюються в журнальних публікаціях, геотермальнименергоустановки та, зокрема, геотермальним електростанціям не приділяєтьсятого уваги, якого вони по праву заслуговують. А між тим перспектививикористання енергії тепла Землі воістину безмежні, оскільки під поверхнеюнашої планети, що є, образно кажучи, гігантським природнименергетичним котлом, зосереджені величезні резерви тепла і енергії,основними джерелами яких є відбуваються в земній корі і мантіїрадіоактивні перетворення, викликані розпадом радіоактивних ізотопів. Енергіяцих джерел настільки велика, що вона щорічно на кілька сантиметрівзрушує літосферні пласти Землі, викликає дрейф материків, землетруси івиверження вулканів, з яких діючих, тобто періодично вивергалисяза останні 500 років, налічується 486. Крім діючих, розрізняють такожзгаслі або "заснулі" вулкани, які можуть "прокинутися"і почати вивергатися в будь-який момент, як це, наприклад, сталося в 79 роцінашої ери з вулканом Везувій, який до цього перебував в стані тривалогоспокою.
Рис.1
Такимчином, явні прояви колосальної енергії тепла Землі спостерігаються у виглядіземлетрусів і вивержень вулканів, викликають величезні руйнування, в сотні інавіть тисячі разів перевершують руйнування від вибуху атомної бомби.
Зовсім іншакартина спостерігається у випадку, коли той чи інший вулкан не вивергає лаву іпопіл, а знаходяться в спокійному стані, як це наочно демонструютьнаведені на рис.1 фотографії Мутновского вулкана,розташованого на півдні Камчатки (Російська Федерація). На цих фотографіяхпоказано: панорама всередині вулкана (а), в околиці вулкана (б), в кратерівулкана (г).
На жаль,людство ще не навчилося використовувати енергію вулканів в мирних цілях. Аось що розглядаються далі приховані, на перший погляд непомітні, проявиенергії земних надр, вже давно ефективно використовуються людьми для отриманнятеплової, а протягом останніх майже 100 років також і електричної енергії.
Одним зтаких прихованих проявів цієї енергії є зростання температури земної кори імантії в міру наближення до ядра Землі. Ця температура з глибиною підвищуєтьсяв середньому на 20 В° С на 1 км, досягаючи на рівні 2-3 км від поверхні Землі більше100, а на глибині 100 км навіть 1300-1500 Вє С, що викликає нагрівання води,циркулюючої на великих глибинах, до значних температур. У вулканічнихрегіонах нашої планети ця вода піднімається на поверхню по тріщинах в земнійкорі, а в сейсмічно спокійних регіонах її можна виводити на поверхню попробурених свердловинах. Для цього досить закачувати в ці свердловини внизхолодну воду, отримуючи при цьому по поруч пробурених свердловинах піднімаєтьсявгору перегріту геотермальну воду і утворився з неї пар. [1-8].
Основнідостоїнства і недоліки геотермальної енергії
Сучасназатребуваність геотермальної енергії як одного з видів відновлюваноїенергії обумовлена: виснаженням запасів органічного палива і залежністюбільшості розвинутих країн від його імпорту (в основному імпорту нафти і газу), атакож з істотним негативним впливом паливної та ядерної енергетики насередовище проживання людини і на дику природу. Все ж, застосовуючи геотермальнуенергію, слід повною мірою враховувати її переваги і недоліки.
Головнимгідністю геотермальної енергії є можливість її використання у виглядігеотермальної води або суміші води і пари (в залежності від їх температури) дляпотреб гарячого водо-та теплопостачання, для вироблення електроенергії абоодночасно для всіх трьох цілей, її практична невичерпність, повнанезалежність від умов навколишнього середовища, часу доби і року. Тим самимвикористання геотермальної енергії (поряд з використанням іншихекологічно чистих відновлюваних джерел енергії) може внестиістотний внесок у вирішення наступних невідкладних проблем:
В· Забезпечення сталого тепло-іелектропостачання населення в тих зонах нашої планети, де централізованеенергопостачання відсутній або обходиться занадто дорого (наприклад, в Росії наКамчатці, в районах Крайньої Півночі і т.п.).
В· Забезпечення гарантованого мінімумуенергопостачання населення в зонах нестійкого централізованогоенергопостачання через дефіцит електроенергії в енергосистемах, запобіганнязбитку від аварійних та обмежувальних відключень і т.п.
В· Зниження шкідливих викидів віденергоустановок в окремих регіонах зі складною екологічною обстановкою.
При цьому ввулканічних регіонах планети високотемпературне тепло, нагріваєгеотермальну воду до значень температур, що перевищують 140-150 В° С, економічнонайбільш вигідно використовувати для вироблення електроенергії. Підземні геотермальніводи зі значеннями температур, що не перевищують 100 В° С, як правило, економічновигідно використовувати для потреб теплопостачання, гарячого водопостачання та дляінших цілей відповідно до рекомендацій, наведених у табл.1 .
Таблиця 1
Значеннятемператури геотермальної води, В° С
Областьзастосування геотермальної води
Більше 140
Виробленняелектроенергії
Менше 100
Системи опаленнябудівель і споруд
Близько 60
Системи гарячоговодопостачання
Менш 60
Системи геотермальноготеплопостачання теплиць, геотермальні холодильні установки і т.п.
Звернемоувагу на те, що ці рекомендації по мірі розвитку і вдосконаленнягеотермальних технологій переглядаються у бік використання длявиробництва електроенергії геотермальних вод з усе більш низькимитемпературами. Так, розроблені в даний час комбіновані схемивикористання геотермальних джерел дозволяють використовувати для виробництваелектроенергії теплоносії з початковими температурами 70-80 В° С, щозначно нижче рекомендованих в табл.1 температур (150 В° С івище). Зокрема, в Санкт-Петербурзькому політехнічному інституті створенігідропаровие турбіни, використання яких на ГеоТЕС дозволяє збільшуватикорисну потужність двоконтурних систем (другий контур - водний пар) в діапазонітемператур 20-200 В° С в середньому на 22%.
Значнопідвищується ефе...
