Năng lượng địa nhiệt. Kỹ thuật khai thác nước địa nhiệt. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện

Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện / Nguồn năng lượng thay thế

 Bình luận bài viết

Năng lượng địa nhiệt thu được từ các nguồn nhiệt có nhiệt độ cao, nó có một số tính năng. Một trong số đó là nhiệt độ nước làm mát thấp hơn đáng kể so với nhiệt độ trong quá trình đốt cháy nhiên liệu. Mặc dù thực tế là tổng trữ lượng năng lượng địa nhiệt lớn nhưng chất lượng nhiệt động của nó lại thấp. Những nguồn này có nhiều điểm chung với phát thải nhiệt công nghiệp và năng lượng nhiệt đại dương. Chiến lược sử dụng năng lượng địa nhiệt được thảo luận ngắn gọn dưới đây.

Sự kết hợp của cơ hội và nhu cầu

Các nguồn địa nhiệt luôn gắn liền với nỗ lực tạo ra điện năng với tư cách là sản phẩm có giá trị nhất, trong khi cách tốt nhất để tận dụng năng lượng nhiệt là sử dụng chế độ kết hợp (phát điện và sưởi ấm). Tất nhiên, điện có thể được đưa vào hệ thống điện và truyền qua hệ thống đó đến người tiêu dùng cùng với điện được tạo ra bởi các nguồn khác. Đồng thời, không thừa khi đề cập rằng nhu cầu nhiệt ở nhiệt độ lên tới 100°C thường cao hơn cả điện. Như vậy, việc sử dụng năng lượng địa nhiệt ở dạng nhiệt cũng quan trọng không kém. Việc phát điện có thể được quan tâm nếu chất làm mát có nhiệt độ trên 300°C và sẽ không quan tâm nếu nhiệt độ sau dưới 150°C.

Nhiệt không dễ dàng truyền qua khoảng cách hơn 30 km, vì vậy nó phải được sử dụng gần nơi khai thác. Ở những vùng khí hậu lạnh, việc sưởi ấm nhà ở và các tòa nhà công nghiệp tạo ra nhu cầu sưởi ấm đáng kể nếu mật độ dân số hơn 300 người trên 1 km2 (hơn 100 hộ gia đình trên 1 km2). Do đó, một nhà máy nhiệt điện có công suất 100 MW có thể phục vụ một khu dân cư có diện tích khoảng 20x20 km với mức tiêu thụ nhiệt khoảng 2 kW mỗi hộ gia đình. Một hệ thống địa nhiệt tương tự đã được sử dụng từ lâu ở Iceland và ở mức độ thấp hơn ở New Zealand. Các nhà tiêu thụ nhiệt lớn khác là nhà kính (lên đến 60 MW/km trên một đơn vị ở Bắc Âu), trang trại nuôi cá, nhà máy sấy khô thực phẩm và các công nghệ khác.

Quy mô sử dụng năng lượng địa nhiệt được xác định bởi một số yếu tố. Chi phí chủ yếu là chi phí vốn xây dựng giếng, chi phí này tăng theo cấp số nhân với độ sâu ngày càng tăng. Do nhiệt độ tăng theo độ sâu và sản lượng năng lượng tăng theo nhiệt độ nên trong hầu hết các trường hợp, độ sâu giếng tối ưu được giới hạn trong khoảng 5 km. Do đó, quy mô của các nhà máy điện thường được chọn trên 100 MW (điện hoặc nhiệt - đối với nhiệt độ cao, chỉ nhiệt - đối với nhiệt độ thấp).

Tổng lượng nhiệt thu hồi từ giếng địa nhiệt có thể tăng lên bằng cách bơm lại chất thải và nước được làm mát một phần. Đây là một cách thuận tiện để loại bỏ nước thải có thể bị khoáng hóa cao (chứa tới 25 kg / m3 muối) và là chất gây ô nhiễm môi trường nguy hiểm. Tuy nhiên, điều này dẫn đến việc tăng giá thành của các trạm.

Kỹ thuật tách nhiệt

Các dự án được thực hiện thành công nhất có các giếng được khoan trực tiếp vào các hồ chứa ngầm tự nhiên của các khu vực địa nhiệt (Hình 1). Phương pháp này được sử dụng ở Geysers (California) và ở Wairakei (New Zealand), nơi có áp suất đáng kể trong giếng. Các phương pháp tương tự được sử dụng để khai thác năng lượng từ các tầng chứa nước ở những khu vực có nhiệt độ cao, nơi áp suất tự nhiên đủ để phân phối bằng các hệ thống bơm.

Những phát triển gần đây tập trung vào việc trích xuất nhiệt từ đá khô, vì chúng có thể mang lại năng suất cao hơn so với nguồn nước. Nhóm chuyên gia hàng đầu (Phòng thí nghiệm Khoa học Los Alamos, Hoa Kỳ) đã phát triển các phương pháp nghiền đá bằng phương pháp bẻ gãy thủy lực bằng cách sử dụng nước lạnh được bơm dưới áp lực vào giếng (Hình 1). Sau khi nghiền đá sơ bộ, nước được bơm qua giếng cấp, lọc qua đá ở độ sâu khoảng 5 km ở nhiệt độ 250°C, nước ấm quay trở lại bề mặt qua giếng tiếp nhận. Hai giếng như vậy có thể cung cấp năng lượng cho một nhà máy gigawatt.

Hình.6.1. Sơ đồ bố trí trạm thủy nhiệt trong vùng siêu nhiệt (trường địa nhiệt Geysers, California): 1 - mạch nước phun tự nhiên; 2 - trạm phát điện; 3 - giếng sâu (5 km); 4 - nguồn hơi nước (~280°C); 5 - lớp phủ; 6 - đá nóng

Hệ thống phát điện và nhiệt năng. Việc lựa chọn các bộ trao đổi nhiệt và tua-bin cho các nguồn địa nhiệt thông thường là một nhiệm vụ phức tạp đòi hỏi chuyên môn chuyên sâu. Một số tùy chọn cho các lược đồ có thể có của GeoTPP được hiển thị trong hình. 6.2.

Nếu các nguồn nhiệt độ thấp được sử dụng để tạo ra điện, thì các chất lỏng làm việc khác (ví dụ: freon, toluene) phải được sử dụng thay cho nước để chạy tua-bin. Các loại công nghệ mới cần hiệu quả hơn. Những khó khăn đặc biệt có thể phát sinh với các bộ trao đổi nhiệt do nồng độ cao của nhiều loại hóa chất trong nước giếng. Chi phí vốn để xây dựng GeoTPP hiện dao động từ 1500 USD đến 2500 USD. trên mỗi kilowatt điện lắp đặt, tương đương với công suất của các nhà máy điện hạt nhân và nhà máy nhiệt điện.

Người tiêu dùng chính của tài nguyên địa nhiệt trong tương lai gần và xa chắc chắn sẽ là cung cấp nhiệt và ở mức độ thấp hơn nhiều là sản xuất điện. Ưu tiên cấp nhiệt trong cân bằng sử dụng điện địa nhiệt.

Hình.6.2. Ví dụ về tổ chức chu trình sản xuất điện. Chu kỳ với một chất lỏng làm việc, ví dụ, với nước hoặc freon (a); chu kỳ với hai chất lỏng làm việc - nước và freon (b); chu trình hơi nước trực tiếp (s) và chu trình mạch kép (d); I - nguồn địa nhiệt; II - chu kỳ tuabin; III - nước làm mát

Công nghệ địa nhiệt để khai thác năng lượng nhiệt từ lòng đất là một tập hợp các phương pháp, phương tiện và quy trình để khai thác, xử lý và cung cấp chất mang nhiệt với chất lượng nhất định và mức độ thị trường về hiệu quả kinh tế khi sử dụng. Việc sử dụng năng lượng địa nhiệt nhiệt độ thấp ở độ sâu nông có thể được coi là một số hiện tượng kỹ thuật và kinh tế hoặc một cuộc cách mạng thực sự trong hệ thống cung cấp nhiệt. Trong vòng chưa đầy 10 năm, một công nghệ đa dạng đã được phát triển ở Hoa Kỳ và hàng trăm nghìn hệ thống cung cấp nhiệt đang hoạt động đã được xây dựng. Ít nhất 50-80 nghìn hệ thống mới được đưa vào vận hành hàng năm. Công nghệ này đang được triển khai thành công ở các nước khác trên thế giới: Thụy Điển, Thụy Sĩ, Canada, Áo, Đức, Nga. Năm 2002, trên thế giới có khoảng 450 hệ thống như vậy đang hoạt động với tổng công suất là 2.9 GW(t), trung bình là -10 kW(t).

Hệ thống địa nhiệt bề mặt (nông) được sử dụng để sưởi ấm và làm mát các loại tòa nhà dân cư khác nhau (từ nhà riêng lẻ đến nhiều căn hộ), trạm xăng, siêu thị, nhà thờ, cơ sở giáo dục, v.v.

Bản chất của các công nghệ đang được xem xét, được đại diện bởi các hệ thống gần bề mặt (khai thác và lắp đặt năng lượng) với trao đổi nhiệt trong giếng và kênh, là tạo ra một bộ trao đổi nhiệt ngầm, có mạch kín hoặc hở, nằm ở độ sâu nông (50 - 300 m) và được kết nối với một máy bơm nhiệt được lắp đặt bên trong phòng được sưởi ấm (Hình 6.3). Đồng thời, trên lãnh thổ miền Trung nước Nga, nhiệt độ đá trong khoảng từ 7 đến 15°C có thể được sử dụng.

Các hệ thống này không chỉ trích xuất năng lượng địa nhiệt được lưu trữ trong đá hoặc nước mà còn cả năng lượng mặt trời. Tỷ lệ cụ thể của năng lượng này hoặc năng lượng đó được sử dụng bởi quá trình lắp đặt phụ thuộc vào độ sâu của bộ trao đổi nhiệt, điều kiện khí hậu và địa chất thủy văn của khu vực.

Ở Nga, có một kinh nghiệm tích cực trong việc xây dựng và vận hành các công trình địa nhiệt như vậy. Đặc biệt, ở vùng Yaroslavl, hệ thống cung cấp nhiệt cho một trường học lớn ở nông thôn đã được xây dựng và đang vận hành năm thứ hai, ba tổ máy nữa đang được thiết kế và xây dựng.

a)

b)
Hình.6.3. Hệ thống địa nhiệt bề mặt (nông) có trao đổi nhiệt: a - kênh ngang; b - trong giếng

Một đánh giá về các công nghệ địa nhiệt được sử dụng trong thực tiễn thế giới cho thấy rằng chúng có thể được sử dụng để cung cấp năng lượng nhiệt cho nhiều đối tượng tiêu dùng: từ một khu đô thị nhỏ đến một ngôi nhà riêng lẻ. Trên cơ sở các hệ thống tuần hoàn địa nhiệt (GCC), bao gồm một cặp giếng sâu (lên đến 1,5 - 2,5 km), sử dụng bơm nhiệt và hâm nóng cực đại, các chế độ gia nhiệt ở nhiệt độ cao (90 ° C trở lên) thu được với một công suất tỏa nhiệt lên tới vài chục MW. Công nghệ bơm nhiệt nguồn đất trong giếng 50 - 150 m tương ứng với điều kiện nhiệt độ trung bình và nhiệt độ thấp, cho các ứng dụng thương mại (cửa hàng, văn phòng, v.v.) và đô thị (trường học, bệnh viện, v.v.), nhà ở và dịch vụ xã, với công suất lên tới 0,1-0,4, XNUMX MW.

Trên hình. 6.4 cho thấy các sơ đồ cung cấp nhiệt bằng nước địa nhiệt.

Hình.6.4. Công nghệ cấp nhiệt khai thác năng lượng địa nhiệt (bấm vào để phóng to): a) trên cơ sở GCC; b) trên cơ sở bộ trao đổi nhiệt sâu; c) bơm nhiệt nguồn đất

Tiêu chí chính để đánh giá hiệu quả tiết kiệm năng lượng, kinh tế và môi trường của việc lắp đặt địa nhiệt bằng bơm nhiệt điện là hệ số sử dụng các chất mang năng lượng sơ cấp (PIEC), được xác định bằng tích của hiệu suất. phát điện (CPIe = 0,30 - 0,35) theo trung bình, trong suốt thời gian lắp đặt, hệ số chuyển đổi bơm nhiệt (CHPTC). Phạm vi SFTC có thể đạt được bằng cách sử dụng các nguồn địa nhiệt, từ đất đến nước muối hồ chứa, ở nhiệt độ từ 5 - 7°C đến 35 - 40°C, từ 3 đến 7 đơn vị trở lên. Như vậy, tùy theo loại nguồn có thể đạt được mức KIPI từ 1,1 đến 2,5 đơn vị, cao hơn từ 1,2 đến 7,0 lần so với nồi hơi truyền thống (Hình 6.5).

Hiệu suất của nhà máy địa nhiệt có công suất điện cao hơn nhiều so với nhà máy nồi hơi truyền thống, tỷ lệ KPI của chúng càng lớn. Do đó, tiết kiệm năng lượng tiêu thụ và giảm lượng khí thải độc hại: 20 - 70%.

Giá nhiên liệu nhập khẩu và chi phí vận chuyển tăng cao ngày nay đã định trước sự phát triển nhanh chóng của năng lượng địa nhiệt ở Kamchatka, Quần đảo Kuril và ở các khu vực phía bắc của Nga.

Trên hình. 6.5 cho thấy các hệ số sử dụng chất mang năng lượng sơ cấp trong nồi hơi truyền thống và nồi hơi địa nhiệt.

Hình.6.5. Tỷ lệ sử dụng tài nguyên năng lượng sơ cấp (PIEC) cho nồi hơi thông thường (t) và địa nhiệt (d)

Nga có nhiều năm kinh nghiệm trong việc nghiên cứu các lĩnh vực địa nhiệt, thực hiện các hoạt động khoan trên chúng và vận hành GeoPP. Trong hơn 30 năm, Pauzhetskaya GeoPP (phía nam Kamchatka) đã cung cấp điện rẻ nhất cho làng Ozernaya, nơi tập trung sản xuất chính trứng cá muối đỏ. Trở lại năm 1967, Nga là quốc gia đầu tiên trên thế giới tạo ra GeoPP với chu trình nhị phân sử dụng nhiệt cấp thấp (nước nóng - 95°C) tại trường địa nhiệt Paratunsky ở Kamchatka.

Tác giả: Magomedov A.M.

Xem các bài viết khác razdela Nguồn năng lượng thay thế.

Đọc và viết hữu ích bình luận về bài viết này.

<< Quay lại

Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:

Nồng độ cồn của bia ấm 07.05.2024

Bia, là một trong những đồ uống có cồn phổ biến nhất, có hương vị độc đáo riêng, có thể thay đổi tùy theo nhiệt độ tiêu thụ. Một nghiên cứu mới của một nhóm các nhà khoa học quốc tế đã phát hiện ra rằng nhiệt độ bia có tác động đáng kể đến nhận thức về mùi vị rượu. Nghiên cứu do nhà khoa học vật liệu Lei Jiang dẫn đầu đã phát hiện ra rằng ở nhiệt độ khác nhau, các phân tử ethanol và nước hình thành các loại cụm khác nhau, ảnh hưởng đến nhận thức về mùi vị rượu. Ở nhiệt độ thấp, nhiều cụm giống kim tự tháp hình thành hơn, làm giảm vị cay nồng của "etanol" và làm cho đồ uống có vị ít cồn hơn. Ngược lại, khi nhiệt độ tăng lên, các cụm trở nên giống chuỗi hơn, dẫn đến mùi cồn rõ rệt hơn. Điều này giải thích tại sao hương vị của một số đồ uống có cồn, chẳng hạn như rượu baijiu, có thể thay đổi tùy theo nhiệt độ. Dữ liệu thu được mở ra triển vọng mới cho các nhà sản xuất đồ uống, ... >>

Yếu tố nguy cơ chính gây nghiện cờ bạc 07.05.2024

Trò chơi máy tính đang trở thành một hình thức giải trí ngày càng phổ biến trong thanh thiếu niên, nhưng nguy cơ nghiện game vẫn là một vấn đề đáng kể. Các nhà khoa học Mỹ đã tiến hành một nghiên cứu để xác định các yếu tố chính góp phần gây ra chứng nghiện này và đưa ra các khuyến nghị để phòng ngừa. Trong suốt sáu năm, 385 thanh thiếu niên đã được theo dõi để tìm ra những yếu tố nào có thể khiến họ nghiện cờ bạc. Kết quả cho thấy 90% người tham gia nghiên cứu không có nguy cơ bị nghiện, trong khi 10% trở thành người nghiện cờ bạc. Hóa ra yếu tố chính dẫn đến chứng nghiện cờ bạc là do mức độ hành vi xã hội thấp. Thanh thiếu niên có mức độ hành vi xã hội thấp không thể hiện sự quan tâm đến sự giúp đỡ và hỗ trợ của người khác, điều này có thể dẫn đến mất liên lạc với thế giới thực và phụ thuộc sâu sắc hơn vào thực tế ảo do trò chơi máy tính cung cấp. Dựa trên kết quả này, các nhà khoa học ... >>

Tiếng ồn giao thông làm chậm sự phát triển của gà con 06.05.2024

Những âm thanh xung quanh chúng ta ở các thành phố hiện đại ngày càng trở nên chói tai. Tuy nhiên, ít người nghĩ đến việc tiếng ồn này ảnh hưởng như thế nào đến thế giới động vật, đặc biệt là những sinh vật mỏng manh như gà con chưa nở từ trứng. Nghiên cứu gần đây đang làm sáng tỏ vấn đề này, cho thấy những hậu quả nghiêm trọng đối với sự phát triển và sinh tồn của chúng. Các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng việc gà con ngựa vằn lưng kim cương tiếp xúc với tiếng ồn giao thông có thể gây ra sự gián đoạn nghiêm trọng cho sự phát triển của chúng. Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng ô nhiễm tiếng ồn có thể làm chậm đáng kể quá trình nở của chúng và những gà con nở ra phải đối mặt với một số vấn đề về sức khỏe. Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng những tác động tiêu cực của ô nhiễm tiếng ồn còn ảnh hưởng đến chim trưởng thành. Giảm cơ hội sinh sản và giảm khả năng sinh sản cho thấy những ảnh hưởng lâu dài mà tiếng ồn giao thông gây ra đối với động vật hoang dã. Kết quả nghiên cứu nêu bật sự cần thiết ... >>

Tin tức ngẫu nhiên từ Kho lưu trữ Tích lũy của thiên niên kỷ thứ ba 08.01.2003 Tương đối gần đây, C3D đã công bố việc tạo ra một loại phương tiện lưu trữ mới với tên gọi chung là FMD ROM (đĩa đa lớp huỳnh quang), tức là đĩa đa lớp huỳnh quang. Sự phát triển đầy hứa hẹn này, như mong đợi của những người tạo ra nó, sau khi phát hành, sẽ thay thế tất cả các thiết bị lưu trữ hiện có, không chỉ CD-ROM lỗi thời mà còn cả DVD-ROM tương đối mới. Đĩa từ đã tồn tại hơn ba mươi năm, đĩa CD-ROM ít hơn hai mươi một chút, CD gần đây nhất đã được thay thế bằng tiêu chuẩn DVD, và trong vòng chưa đầy ba năm, người kế nhiệm DVD đã xuất hiện. Vâng, DVD, cho đến nay là phương tiện lưu trữ thông tin kỹ thuật số có dung lượng lớn nhất. Và trong tương lai gần, nó sẽ mang lại tiêu chuẩn phương tiện FMD ROM mới về mọi mặt.

Tin tức thú vị khác:

▪ Máy in 3D 1.0 trong 1.0 XYZprinting Nobel 3A và da Vinci 1 Pro

▪ Hình ảnh MRI trở nên rõ ràng hơn

▪ Nam châm ngăn bạn nói dối

▪ TDA8939TH - bộ khuếch đại kỹ thuật số lớp D

▪ Tàu container với hệ thống lái tự động

Nguồn cấp tin tức khoa học và công nghệ, điện tử mới

Tài liệu thú vị của Thư viện kỹ thuật miễn phí:

▪ phần trang web Ghi chú bài giảng, bảng cheat. Lựa chọn bài viết

▪ bài viết Giải phẫu tình yêu. biểu thức phổ biến

▪ bài viết Loài vật nào có thể say chỉ bằng cách vùi mình trong cát ướt? đáp án chi tiết

▪ bài viết Dị vật trong hầu họng và thực quản. Chăm sóc sức khỏe

▪ bài báo Đầu dò âm thanh-ohmmeter. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện

▪ bài Tự cởi dây. bí mật tập trung

Để lại bình luận của bạn về bài viết này:

Tất cả các ngôn ngữ của trang này

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Trang chủ | Thư viện | bài viết | Sơ đồ trang web | Đánh giá trang web

www.diagram.com.ua
2000-2024