Վերականգնվող էներգիայի աղբյուրներ. Երկրաջերմային էլեկտրակայանի հաշվարկ, տեսակներ և առաջադրանքներ. Երկկողմանի երկրաջերմային ջերմաէլեկտրակայաններ. Դիագրամ, նկարագրություն Երկրաջերմային էլեկտրակայաններ էլեկտրաէներգիայի արտադրության երկուական ցիկլով

Կայքի բաժինները

Խմբագրի ընտրությունը.

Գովազդ

Երկկողմանի GeoTEP-ը (նկ. 4.2) ներառում է գոլորշու գեներատոր 4, որում երկրաջերմային գոլորշու-ջուր խառնուրդի ջերմային էներգիան օգտագործվում է ավանդական թաց գոլորշու շոգետուրբինային կայանի սնուցման ջուրը 6-ի էլեկտրականությամբ տաքացնելու և գոլորշիացնելու համար։ գեներատոր 5. Գոլորշի գեներատորում ծախսվող երկրաջերմային ջուրը պոմպ 3-ով մղվում է հետադարձ հորատանցք 2. Քիմմաքրում Տուրբինային կայանի սնուցող ջրի մաքրումն իրականացվում է սովորական մեթոդներով։ Սնուցող պոմպ 8-ը կոնդենսատը վերադարձնում է կոնդենսատոր 7-ից դեպի գոլորշու գեներատոր:

Կրկնակի շղթայի տեղադրման դեպքում գոլորշու շղթայում չկան ոչ խտացնող գազեր, հետևաբար կոնդենսատորում ապահովվում է ավելի խորը վակուում, և տեղադրման ջերմային արդյունավետությունը մեծանում է մեկ շղթայի համեմատ: Գոլորշի գեներատորից ելքի ժամանակ երկրաջերմային ջրերի մնացած ջերմությունը կարող է օգտագործվել ջերմամատակարարման կարիքների համար, ինչպես մեկ շղթայով երկրաջերմային էլեկտրակայանի դեպքում:

Նկ.4.2. Երկկողմանի երկրաջերմային էլեկտրակայանի ջերմային դիագրամ

Գազերը, ներառյալ ջրածնի սուլֆիդը, գոլորշի գեներատորից մատակարարվում են պղպջակների կլանիչին և լուծվում թափոնների երկրաջերմային ջրում, որից հետո այն մղվում է հեռացման հորը: Կառուցվող օվկիանոսի երկրաջերմային էլեկտրակայանի (Կուրիլ կղզիներ) փորձարկումների համաձայն՝ սկզբնական ջրածնի սուլֆիդի 93,97%-ը լուծվում է փրփրացող կլանիչում։

Գոլորշի գեներատորի ջերմաստիճանի տարբերությունը նվազեցնում է կենդանի գոլորշու էթալպիան կրկնակի շղթայի տեղադրման ժամանակ h 1 համեմատ մեկ շղթայի հետ, սակայն, ընդհանուր առմամբ, տուրբինում ջերմության տարբերությունը մեծանում է արտանետվող էթալպիայի նվազման պատճառով: գոլորշու հ 2. Ցիկլի թերմոդինամիկական հաշվարկն իրականացվում է ինչպես սովորական շոգետուրբինային ջերմաէլեկտրակայանի դեպքում (տես արևային շոգետուրբինային կայանների բաժինը):

Երկրաջերմային հորերից տաք ջրի սպառումը N, kW հզորությամբ տեղադրման համար որոշվում է արտահայտությունից.

կգ/վ, (4.3)

որտեղ է երկրաջերմային ջրի ջերմաստիճանի տարբերությունը գոլորշի գեներատորի մուտքի և ելքի մոտ, °C, գոլորշու գեներատորի արդյունավետությունն է: Ժամանակակից երկշղթա շոգետուրբինային երկրաջերմային էլեկտրակայանների ընդհանուր արդյունավետությունը կազմում է 17,27%:

Երկրաջերմային ջրերի համեմատաբար ցածր ջերմաստիճան ունեցող դաշտերում (100-200°C) օգտագործվում են ցածր եռացող աշխատանքային հեղուկներ (ֆրեոններ, ածխաջրածիններ) օգտագործող երկշղթա կայաններ։ Տնտեսապես հիմնավորված է նաև նման կայանքների օգտագործումը մեկ շղթայով երկրաջերմային էլեկտրակայաններից տարանջատված ջրի ջերմության վերամշակման համար (Նկար 4.1-ի թաղային ջեռուցման ջերմափոխանակիչի փոխարեն): Մեր երկրում աշխարհում առաջին անգամ (1967 թվականին) ստեղծվել է այս տիպի էլեկտրակայան R-12 սառնագենտի օգտագործմամբ՝ 600 կՎտ հզորությամբ, որը կառուցվել է Պարատունսկի երկրաջերմային դաշտում (Կամչատկա)՝ գիտական ղեկավարությամբ։ ԽՍՀՄ ԳԱ Սիբիրի մասնաճյուղի ջերմաֆիզիկայի ինստիտուտը։ Հովացուցիչ նյութի ջերմաստիճանի տարբերությունը եղել է 80...5 o C, գետից սառը ջուր է մատակարարվել կոնդենսատորին: Պարատունկա միջին տարեկան 5 o C ջերմաստիճանով: Ցավոք, այդ աշխատանքները չեն մշակվել օրգանական վառելիքի նախկին էժանության պատճառով:

Ներկայումս «Կիրովսկի գործարան» ԲԲԸ-ն մշակել է 1,5 ՄՎտ հզորությամբ երկշղթա երկրաջերմային մոդուլի նախագծային և տեխնիկական փաստաթղթերը, օգտագործելով ֆրեոն R142v (պահուստային հովացուցիչ նյութ՝ իզոբութան): Էներգետիկ մոդուլն ամբողջությամբ կարտադրվի գործարանում և կառաքվի երկաթուղային ճանապարհով, իսկ էլեկտրացանցին միացումը կպահանջի նվազագույն ծախսեր: Ակնկալվում է, որ էլեկտրաէներգիայի մոդուլների զանգվածային արտադրության գործարանային արժեքը կնվազի մինչև մոտ 800 դոլար մեկ կիլովատ դրված հզորության համար:

GeoTES-ի հետ մեկտեղ ցածր եռման միատարր հովացուցիչ նյութ, ENIN-ը մշակում է խոստումնալից տեղադրում՝ օգտագործելով խառնված ջուր-ամոնիակ աշխատանքային հեղուկ: Նման տեղադրման հիմնական առավելությունը երկրաջերմային ջրերի և գոլորշի-ջուր խառնուրդների (90-ից մինչև 220 o C) ջերմաստիճանների լայն տիրույթում դրա օգտագործման հնարավորությունն է: Միատարր աշխատանքային հեղուկով գոլորշու գեներատորի ելքի ջերմաստիճանի շեղումը հաշվարկվածից 10...20 o C-ով հանգեցնում է ցիկլի արդյունավետության կտրուկ նվազմանը` 2,4 անգամ: Փոխելով խառը հովացուցիչ նյութի բաղադրիչների կոնցենտրացիան, հնարավոր է ապահովել տեղադրման ընդունելի կատարումը փոփոխվող ջերմաստիճաններում: Ամոնիակային ջրային տուրբինի հզորությունը ջերմաստիճանի այս միջակայքում տատանվում է 15%-ից պակաս: Բացի այդ, նման տուրբինն ունի ավելի լավ քաշի և չափի պարամետրեր, իսկ ջուր-ամոնիակ խառնուրդն ունի ջերմության փոխանցման ավելի լավ բնութագրեր, ինչը հնարավորություն է տալիս նվազեցնել գոլորշու գեներատորի և կոնդենսատորի մետաղի սպառումը և արժեքը՝ համեմատած միատարր էներգիայի մոդուլի հետ: հովացուցիչ նյութ. Նման էլեկտրակայանները կարող են լայնորեն օգտագործվել արդյունաբերության մեջ թափոնների ջերմության վերականգնման համար: Դրանք կարող են մեծ պահանջարկ ունենալ երկրաջերմային սարքավորումների միջազգային շուկայում:

GeoTEI-ի հաշվարկը ցածր եռման և խառը աշխատանքային հեղուկներով իրականացվում է ջերմադինամիկական հատկությունների աղյուսակների և այդ հեղուկների գոլորշիների h-s դիագրամների միջոցով:

Երկրաջերմային էլեկտրակայանների խնդրի հետ կապված է Համաշխարհային օվկիանոսի ջերմային ռեսուրսների օգտագործման հնարավորությունը, որը հաճախ է հիշատակվում գրականության մեջ։ Արևադարձային լայնություններում ծովի ջրի ջերմաստիճանը մակերևույթի վրա կազմում է մոտ 25 o C, 500...1000 մ խորության վրա՝ մոտ 2...3 o C: Դեռևս 1881 թվականին Դ'Արսոնվալը արտահայտել է գաղափարը. Օգտագործելով այս ջերմաստիճանի տարբերությունը էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար Ծրագրերից մեկի տեղադրման սխեման ներկայացված է Նկար 4.3-ում:

Նկ.4.3. Օվկիանոսի ջերմաէլեկտրակայանի սխեման. 1 - ջերմ մակերևութային ջրի մատակարարման պոմպ; 2 - ցածր եռման հովացուցիչ նյութի գոլորշու գեներատոր; 3 - տուրբին; 4 - էլեկտրական գեներատոր; 5 - կոնդենսատոր; 6 - սառը խորը ջրի մատակարարման պոմպ; 7 - կերակրման պոմպ; 8 - նավի հարթակ

Պոմպ 1 մատակարարում է տաք մակերեսային ջուրգոլորշու գեներատոր 2, որտեղ ցածր եռման հովացուցիչ նյութը գոլորշիանում է: Մոտ 20°C ջերմաստիճանով գոլորշին ուղարկվում է տուրբին 3, որը շարժում է էլեկտրական գեներատորը 4: Արտանետվող գոլորշին մտնում է կոնդենսատոր 5 և խտանում է սառը խոր ջրով, որը մատակարարվում է շրջանառության պոմպ 6-ով: Սնուցող պոմպ 7-ը հովացուցիչը վերադարձնում է գոլորշու գեներատոր: .

Տաք մակերևութային շերտերի միջով բարձրանալիս խորը ջուրը տաքանում է մինչև 7...8°C, համապատասխանաբար, սպառված թաց հովացուցիչ նյութի գոլորշին կունենա առնվազն 12...13°C ջերմաստիճան: Արդյունքում, ջերմային Այս ցիկլի արդյունավետությունը կլինի = 0,028, իսկ իրական ցիկլի համար՝ 2%-ից պակաս: Միևնույն ժամանակ, օվկիանոսային ջերմաէլեկտրակայանները բնութագրվում են իրենց սեփական կարիքների համար շատ մեծ ծախսերով սառը ջուր, ինչպես նաև հովացուցիչ նյութը, պոմպերի էներգիայի սպառումը կգերազանցի միավորի արտադրած էներգիան: ԱՄՆ-ում Հավայան կղզիների մոտ նման էլեկտրակայաններ իրականացնելու փորձերը դրական արդյունք չտվեցին։

Մեկ այլ օվկիանոսային ջերմաէլեկտրակայանի նախագիծ՝ ջերմաէլեկտրական, ներառում է Seebeck էֆեկտի օգտագործումը՝ օվկիանոսի մակերեսին և խորը շերտերում ջերմաէլեկտրոդային հանգույցներ տեղադրելով: Նման տեղադրման իդեալական արդյունավետությունը, ինչպես Carnot ցիկլի դեպքում, կազմում է մոտ 2%: Բաժին 3.2-ը ցույց է տալիս, որ ջերմային փոխարկիչների իրական արդյունավետությունը մեծության կարգով ցածր է: Համապատասխանաբար, օվկիանոսի ջրի մակերեսային շերտերում ջերմության հեռացման և խորը շերտերում ջերմության փոխանցման համար անհրաժեշտ կլինի կառուցել շատ մեծ տարածքի ջերմափոխանակման մակերեսներ («ստորջրյա առագաստներ»): Սա անիրատեսական է գործնականում նկատելի հզորության էլեկտրակայանների համար։ Էներգիայի ցածր խտությունը խոչընդոտ է օվկիանոսի ջերմային պաշարների օգտագործման համար:

Կարդալ եւ գրելօգտակար

Դասախոսության նպատակը.ցույց տալ էլեկտրամատակարարման համակարգերում երկրաջերմային ջերմության օգտագործման հնարավորություններն ու եղանակները.

Ջերմությունը տաք աղբյուրների և գեյզերների տեսքով կարող է օգտագործվել էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար տարբեր սխեմաներերկրաջերմային էլեկտրակայաններում (GeoPP): Ամենահեշտ իրականացվող սխեման այն է, որն օգտագործում է ցածր եռման կետ ունեցող հեղուկների գոլորշի: Բնական աղբյուրներից տաք ջուրը, տաքացնելով նման հեղուկը գոլորշիչի մեջ, այն վերածում է գոլորշու, որն օգտագործվում է տուրբինում և ծառայում է որպես հոսանքի գեներատորի շարժիչ:

Նկար 1-ը ցույց է տալիս մեկ աշխատանքային հեղուկով ցիկլ, օրինակ՝ ջուր կամ ֆրեոն ( Ա); ցիկլ երկու աշխատանքային հեղուկներով՝ ջուր և ֆրեոն ( բ); ուղղակի գոլորշու ցիկլ ( Վ) և կրկնակի շղթայի ցիկլ ( Գ).

Էլեկտրական էներգիայի արտադրության տեխնոլոգիաները մեծապես կախված են ջերմային ջրերի ջերմային ներուժից։

Նկարչություն. 1 - Էլեկտրաէներգիայի արտադրության ցիկլի կազմակերպման օրինակներ.

I – երկրաջերմային աղբյուր; II - տուրբինային ցիկլ; III - սառեցնող ջուր

Բարձր պոտենցիալ հանքավայրերը թույլ են տալիս օգտագործել գոլորշու տուրբիններով ջերմային էլեկտրակայանների գրեթե ավանդական նախագծեր:

Աղյուսակ 1 - Տեխնիկական պայմաններերկրաջերմային էլեկտրակայաններ

Նկար 2-ը ցույց է տալիս առավելագույնը պարզ միացումփոքր էլեկտրակայան (GeoPP)՝ օգտագործելով տաք ստորգետնյա աղբյուրի ջերմությունը:

Մոտ 95 °C ջերմաստիճան ունեցող տաք աղբյուրից ջուրը պոմպ 2-ով մատակարարվում է գազահանող սարք 3, որտեղ առանձնացվում են դրա մեջ լուծված գազերը։

Հաջորդը, ջուրը մտնում է գոլորշիչ 4, որի մեջ այն վերածվում է հագեցած գոլորշու և փոքր-ինչ գերտաքանում է գոլորշու ջերմության պատճառով (օժանդակ կաթսայից), որը նախկինում սպառվել է կոնդենսատորի արտանետիչում:

Թեթևակի գերտաքացած գոլորշին աշխատում է 5-րդ տուրբինում, որի լիսեռի վրա կա հոսանքի գեներատոր: Արտանետվող գոլորշին խտացվում է կոնդենսատոր 6-ում՝ նորմալ ջերմաստիճանում ջրով սառեցված:

Նկար 2-. Փոքր GeoPP-ի սխեման.

1 – տաք ջրի ընդունիչ; 2 – տաք ջրի պոմպ; 3 - գազի հեռացում;

4 - գոլորշիացուցիչ; 5 - գոլորշու տուրբինընթացիկ գեներատորով; 6 - կոնդենսատոր; 7 – շրջանառության պոմպ; 8 - հովացման ջրի ընդունիչ

Նման պարզ ինստալացիաները գործում էին Աֆրիկայում արդեն 50-ականներին։

Ժամանակակից էլեկտրակայանի նախագծման ակնհայտ տարբերակ է երկրաջերմային էլեկտրակայանը ցածր եռացող աշխատանքային նյութով, որը ցույց է տրված Նկար 3-ում: Պահեստային բաքից տաք ջուրը մտնում է գոլորշիչ 3, որտեղ այն իր ջերմությունը հաղորդում է ցածր պարունակությամբ որոշ նյութի: եռման կետ. Այդպիսի նյութեր կարող են լինել ածխաթթու գազը, տարբեր ֆրեոնները, ծծմբի հեքսաֆտորիդը, բութանը և այլն: Կոնդենսատոր 6-ը խառնիչ տեսակ է, որը սառչում է մակերևութային օդային հովացուցիչից եկող սառը հեղուկ բութանով: Կոնդենսատորից բութանի մի մասը մատակարարվում է սնուցման պոմպ 9-ով ջեռուցիչ 10, այնուհետև գոլորշիչ 3:

Կարևոր հատկանիշԱյս սխեման ի վիճակի է աշխատել ձմռանը ցածր կոնդենսացիոն ջերմաստիճաններով: Այս ջերմաստիճանը կարող է մոտ լինել զրոյի կամ նույնիսկ բացասական, քանի որ թվարկված բոլոր նյութերն ունեն շատ ցածր սառեցման ջերմաստիճան: Սա թույլ է տալիս զգալիորեն ընդլայնել ցիկլի մեջ օգտագործվող ջերմաստիճանի սահմանները:

Նկարչություն 3. Ցածր եռացող աշխատանքային նյութով երկրաջերմային էլեկտրակայանի սխեման.

1 – ջրհոր, 2 – պահեստային բաք, 3 – գոլորշիչ, 4 – տուրբին, 5 – գեներատոր, 6 – կոնդենսատոր, 7 – շրջանառության պոմպ, 8 – մակերեսային օդի հովացուցիչ, 9 – սնուցող պոմպ, 10 – աշխատանքային նյութի ջեռուցիչ

Երկրաջերմային էլեկտրակայան Հետ ուղիղ օգտագործելով բնական գոլորշի.

Ամենապարզ և մատչելի երկրաջերմային էլեկտրակայանը շոգետուրբինային կայանն է՝ հակադարձ ճնշմամբ։ Հորատանցքից բնական գոլորշին ուղղակիորեն մատակարարվում է տուրբինին, այնուհետև արտանետվում է մթնոլորտ կամ սարքի մեջ, որը գրավում է արժեքավոր քիմիական նյութերը: Հետադարձ ճնշման տուրբինը կարող է մատակարարվել երկրորդական գոլորշու կամ տարանջատիչից ստացված գոլորշու հետ: Ըստ այս սխեմայի՝ էլեկտրակայանը աշխատում է առանց կոնդենսատորների, իսկ կոնդենսատորներից չխտացող գազերը հեռացնելու համար կոմպրեսորի կարիք չկա։ Այս տեղադրումը ամենապարզն է, իսկ գործառնական ծախսերը նվազագույն են. Այն զբաղեցնում է փոքր տարածք և գրեթե չի պահանջում օժանդակ սարքավորումներև կարող է հեշտությամբ հարմարվել որպես շարժական երկրաջերմային էլեկտրակայան (Նկար 4):

Նկար 4 - Երկրաջերմային էլեկտրակայանի սխեման բնական գոլորշու ուղղակի օգտագործմամբ.

1 - լավ; 2 - տուրբին; 3 - գեներատոր;

4 – ելք դեպի մթնոլորտ կամ քիմիական գործարան

Դիտարկված սխեման կարող է լինել առավել շահավետ այն տարածքների համար, որտեղ կան բնական գոլորշու բավարար պաշարներ։ Ռացիոնալ գործողությունը հնարավորություն է տալիս արդյունավետ աշխատանքնման տեղադրում նույնիսկ փոփոխական հորատանցքերի հոսքի արագությամբ:

Իտալիայում գործում են մի քանի նման կայաններ։ Դրանցից մեկն ունի 4 հազար կՎտ հզորություն՝ մոտ 20 կգ/վ կամ 80 տ/ժ հատուկ գոլորշու սպառմամբ; մյուսն ունի 16 հազար կՎտ հզորություն, որտեղ տեղադրված են չորս տուրբոգեներատորներ՝ յուրաքանչյուրը 4 հազար կՎտ հզորությամբ։ Վերջինս գոլորշի է մատակարարվում 7–8 հորերից։

Երկրաջերմային էլեկտրակայան՝ կոնդենսացիոն տուրբինով և բնական գոլորշու անմիջական օգտագործմամբ (Նկար 5) էլեկտրական էներգիայի արտադրության ամենաժամանակակից սխեման է:

Հորատանցքից գոլորշին մատակարարվում է տուրբին: Տուրբինում անցկացված, այն մտնում է խառնիչ կոնդենսատոր: Տուրբինում արդեն սպառված սառեցնող ջրի և գոլորշու կոնդենսատի խառնուրդը կոնդենսատորից թափվում է ստորգետնյա տանկի մեջ, որտեղից այն վերցվում է շրջանառության պոմպերով և ուղարկվում հովացման աշտարակ՝ հովացման: Սառեցման աշտարակից հովացման ջուրը կրկին հոսում է կոնդենսատորի մեջ (Նկար 5):

Շատ երկրաջերմային էլեկտրակայաններ գործում են այս սխեմայով որոշ փոփոխություններով՝ Larderello-2 (Իտալիա), Wairakei (Նոր Զելանդիա) և այլն:

Կիրառման տարածք երկշղթա էլեկտրակայաններ, որոնք օգտագործում են ցածր եռացող աշխատանքային նյութեր (ֆրեոն-R12, ջուր-ամոնիակ խառնուրդ,) 100...200 °C ջերմաստիճան ունեցող ջերմային ջրերից ջերմության օգտագործումն է, ինչպես նաև հիդրոթերմային գոլորշու հանքավայրերում առանձնացված ջուր։

Նկար 5 - Երկրաջերմային էլեկտրակայանի սխեման խտացնող տուրբինով և բնական գոլորշու ուղղակի օգտագործմամբ.

1 - լավ; 2 - տուրբին; 3 - գեներատոր; 4 - պոմպ;

5 - կոնդենսատոր; 6 – հովացման աշտարակ; 7 - կոմպրեսոր; 8 - վերականգնում

Համակցված էլեկտրական և ջերմային էներգիայի արտադրություն

Երկրաջերմային ջերմաէլեկտրակայաններում (GeoTES) հնարավոր է էլեկտրական և ջերմային էներգիայի համատեղ արտադրություն:

Վակուումային տիպի երկրաջերմային էլեկտրակայանի ամենապարզ դիագրամը՝ մինչև 100 °C ջերմաստիճանով տաք ջրի ջերմությունն օգտագործելու համար, ներկայացված է Նկար 6-ում:

Նման էլեկտրակայանի շահագործումն ընթանում է հետևյալ կերպ. Հորատանցք 1-ից տաք ջուրը մտնում է կուտակիչ 2: Բաքում այն ազատվում է դրանում լուծված գազերից և ուղարկվում էքսպանդեր 3, որի մեջ պահպանվում է 0,3 ատմ ճնշում: Այս ճնշման և 69 °C ջերմաստիճանի դեպքում ջրի մի փոքր մասը վերածվում է գոլորշու և ուղարկվում վակուումային տուրբին 5, իսկ մնացած ջուրը պոմպ 4-ով մղվում է ջերմամատակարարման համակարգ։ Տուրբինում սպառված գոլորշին թափվում է խառնիչ կոնդենսատոր 7: Կոնդենսատորից օդը հեռացնելու համար անհրաժեշտ է. Վակուումային պոմպ 10. Սառեցնող ջրի և արտանետվող գոլորշու կոնդենսատի խառնուրդը կոնդենսատորից վերցվում է պոմպ 8-ով և ուղարկվում է սառեցման օդափոխման հովացման աշտարակ 9: Սառեցնող աշտարակում սառեցված ջուրը վակուումի պատճառով ինքնահոս մատակարարվում է կոնդենսատորին:

Վերխնե-Մուտնովսկայա ԳեոՋԷԿ-ը 12 ՄՎտ հզորությամբ (3x4 ՄՎտ) 200 ՄՎտ նախագծային հզորությամբ Մուտնովսկայա ԳեոՋԷԿ-ի փորձնական փուլն է, որը ստեղծվել է Պետրոպավլովսկ-Կամչատսկի արդյունաբերական շրջանին էլեկտրաէներգիա մատակարարելու համար:

Նկար 6 -. Վակուումային երկրաջերմային էլեկտրակայանի դիագրամ մեկ ընդարձակիչով.

1 – ջրհոր, 2 – պահեստային բաք, 3 – ընդարձակիչ, 4 – տաք ջրի պոմպ, 5 – վակուումային տուրբին 750 կՎտ, 6 – գեներատոր, 7 – խառնիչ կոնդենսատոր,

8 – հովացման ջրի պոմպ, 9 – օդափոխիչի հովացման աշտարակ, 10 – վակուումային պոմպ

11 ՄՎտ հզորությամբ Պաուժեցկայա երկրաջերմային էլեկտրակայանում (Կամչատկայից հարավ) գոլորշու տուրբիններում օգտագործվում է միայն անջատված երկրաջերմային գոլորշին երկրաջերմային հորերից ստացված գոլորշու-ջուր խառնուրդից։ Մեծ քանակությամբ երկրաջերմային ջուր (մոտ 80 PVA-ի ընդհանուր սպառում) 120 °C ջերմաստիճանով թափվում է ձվադրող Օզերնայա գետ, ինչը հանգեցնում է ոչ միայն երկրաջերմային հովացուցիչ նյութի ջերմային ներուժի կորստի, այլև զգալիորեն։ վատացնում է գետի էկոլոգիական վիճակը.

Ջերմային պոմպեր

Ջերմային պոմպ- ցածր ջերմաստիճանով ցածր աստիճանի ջերմային էներգիայի աղբյուրից ջերմային էներգիան ավելի բարձր ջերմաստիճան ունեցող հովացուցիչ նյութ սպառողին փոխանցելու սարք: Թերմոդինամիկորեն ջերմային պոմպը շրջված սառնարանային մեքենա է: Եթե սառնարանային մեքենայում հիմնական նպատակը ցուրտ արտադրելն է՝ գոլորշիչի միջոցով ցանկացած ծավալից ջերմություն հեռացնելով, և կոնդենսատորը ջերմություն է արտանետում մեջ միջավայրը, ապա ջերմային պոմպում պատկերը հակառակն է (Նկար 7): Կոնդենսատորը ջերմափոխանակիչ է, որը ջերմություն է արտադրում սպառողի համար, իսկ գոլորշիչը ջերմափոխանակիչ է, որն օգտագործում է ցածր աստիճանի ջերմություն, որը տեղակայված է ջրամբարներում, հողերում, կեղտաջրերև այլն: Կախված շահագործման սկզբունքից, ջերմային պոմպերը բաժանվում են սեղմման և կլանման: Կոմպրեսիոն ջերմային պոմպերը միշտ աշխատում են էլեկտրական շարժիչով, մինչդեռ կլանող ջերմային պոմպերը կարող են նաև օգտագործել ջերմությունը որպես էներգիայի աղբյուր: Կոմպրեսորին անհրաժեշտ է նաև ցածրորակ ջերմության աղբյուր:

Գործողության ընթացքում կոմպրեսորը սպառում է էլեկտրաէներգիա: Ստեղծված ջերմային էներգիայի և սպառված էլեկտրական էներգիայի հարաբերակցությունը կոչվում է փոխակերպման հարաբերակցություն (կամ ջերմափոխանակման գործակից) և ծառայում է որպես ջերմային պոմպի արդյունավետության ցուցանիշ։ Այս արժեքը կախված է գոլորշիչի և կոնդենսատորի ջերմաստիճանի մակարդակների տարբերությունից. որքան մեծ է տարբերությունը, այնքան փոքր է այս արժեքը:

Ըստ հովացուցիչ նյութի տեսակըՄուտքային և ելքային սխեմաներում պոմպերը բաժանվում են վեց տեսակի՝ «ստորերկրյա ջուր», «ջուր-ջուր», «օդ-ջուր», «գետն-օդ», «ջուր-օդ», «օդ-օդ»:

Հողի էներգիան որպես ջերմության աղբյուր օգտագործելիս խողովակաշարը, որով հեղուկը շրջանառվում է, թաղվում է հողի մեջ տվյալ տարածաշրջանում հողի սառցակալման մակարդակից 30-50 սմ ցածր (Նկար 8): 10 կՎտ հզորությամբ ջերմային պոմպ տեղադրելու համար անհրաժեշտ է 350-450 մ երկարությամբ հողային շղթա, որի տեղադրման համար կպահանջվի մոտ 400 մ² (20x20 մ) մակերեսով հողատարածք։

Նկար 7 – Ջերմային պոմպի շահագործման դիագրամ

Նկար 8 - Հողի էներգիայի օգտագործումը որպես ջերմության աղբյուր

Ջերմային պոմպերի առավելությունները ներառում են, առաջին հերթին, արդյունավետությունը. 1 կՎտժ ջերմային էներգիա ջեռուցման համակարգին փոխանցելու համար ջերմային պոմպերի տեղադրման համար անհրաժեշտ է ծախսել 0,2-0,35 կՎտժ էլեկտրաէներգիա Բոլոր համակարգերը գործում են փակ օղակներով և գործնականում չեն պահանջում ծախսեր, բացառությամբ սարքավորումների շահագործման համար պահանջվող էլեկտրաէներգիայի ծախսերի, որոնք կարելի է ձեռք բերել հողմային և արևային էլեկտրակայաններից: Ջերմային պոմպերի մարման ժամկետը 4-9 տարի է, մինչև հիմնանորոգումը 15-20 տարի ժամկետով:

Ժամանակակից ջերմային պոմպերի իրական արդյունավետության արժեքները COP = 2.0 կարգի են աղբյուրի ջերմաստիճանում −20 °C, և COP = 4.0 կարգի աղբյուրի ջերմաստիճանում +7 °C:

ԵՐԿՐԱՋԵՐՄԱՅԻՆ ԷՆԵՐԳԻԱ

Սկոտարև Իվան Նիկոլաևիչ

2-րդ կուրսի ուսանող, բաժինֆիզիկոսներ SSAU, Ստավրոպոլ

Խաշչենկո Անդրեյ Ալեքսանդրովիչ

գիտական ղեկավար, կարող. ֆիզիկա և մաթեմատիկա գիտություններ, Ստավրոպոլի Սբ պետական ագրարային համալսարանի դոցենտ

Մեր օրերում մարդկությունը շատ չի մտածում այն մասին, թե ինչ է թողնելու ապագա սերունդներին։ Մարդիկ անմիտ կերպով պոմպում և պեղում են հանքանյութերը: Տարեցտարի մոլորակի բնակչությունն աճում է, և, հետևաբար, ավելանում է ավելի շատ էներգետիկ ռեսուրսների կարիք, ինչպիսիք են գազը, նավթը և ածուխը: Սա չի կարող երկար շարունակվել։ Ուստի այժմ, բացի միջուկային արդյունաբերության զարգացումից, արդիական է դառնում էներգիայի այլընտրանքային աղբյուրների օգտագործումը։ Այս ոլորտում խոստումնալից ոլորտներից մեկը երկրաջերմային էներգիան է:

Մեր մոլորակի մակերևույթի մեծ մասն ունի երկրաջերմային էներգիայի զգալի պաշարներ զգալի երկրաբանական ակտիվության պատճառով. ակտիվ հրաբխային ակտիվություն մեր մոլորակի զարգացման սկզբնական շրջանում և նաև մինչ օրս ռադիոակտիվ քայքայումը, տեկտոնական տեղաշարժերը և մագմայի տարածքների առկայությունը: երկրակեղևում։ Մեր մոլորակի որոշ վայրերում հատկապես մեծ քանակությամբ երկրաջերմային էներգիա է կուտակվում։ Դրանք են, օրինակ, գեյզերների տարբեր հովիտներ, հրաբուխներ, մագմայի ստորգետնյա կուտակումներ, որոնք իրենց հերթին տաքացնում են վերին ապարները։

Պարզ ասած, երկրաջերմային էներգիան Երկրի ներքին էներգիան է: Օրինակ, հրաբխային ժայթքումները հստակ ցույց են տալիս մոլորակի ներսում հսկայական ջերմաստիճանը: Այս ջերմաստիճանը աստիճանաբար նվազում է տաք ներքին միջուկից մինչև Երկրի մակերես ( նկար 1).

Նկար 1. Ջերմաստիճանը երկրի տարբեր շերտերում

Երկրաջերմային էներգիան իր ներուժի շնորհիվ միշտ գրավել է մարդկանց։ օգտակար հավելված. Ի վերջո, մարդն իր զարգացման ընթացքում շատերի հետ է եկել օգտակար տեխնոլոգիաներև ամեն ինչի մեջ շահ ու շահ էր փնտրում։ Ահա թե ինչ եղավ ածուխի, նավթի, գազի, տորֆի և այլնի հետ։

Օրինակ՝ որոշ աշխարհագրական տարածքներում երկրաջերմային աղբյուրների օգտագործումը կարող է զգալիորեն մեծացնել էներգիայի արտադրությունը, քանի որ երկրաջերմային էլեկտրակայանները (GEP) էներգիայի ամենաէժան այլընտրանքային աղբյուրներից են, քանի որ Երկրի վերին երեք կիլոմետրանոց շերտը պարունակում է ավելի քան 1020 Ջ ջերմություն։ հարմար է էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար։ Բնությունն ինքնին մարդուն էներգիայի յուրահատուկ աղբյուր է տալիս, միայն անհրաժեշտ է այն օգտագործել.

Ներկայումս գոյություն ունի երկրաջերմային էներգիայի աղբյուրների 5 տեսակ.

1. Երկրաջերմային չոր գոլորշու հանքավայրեր.

2. Թաց գոլորշու աղբյուրներ։ (տաք ջրի և գոլորշու խառնուրդ):

3. Երկրաջերմային ջրերի հանքավայրեր (պարունակում են տաք ջուր կամ գոլորշի և ջուր):

4. Չոր տաք ապարները, որոնք տաքացվում են մագմայով:

5. Մագմա (հալած ապարները տաքացվում են մինչև 1300 °C):

Մագման իր ջերմությունը փոխանցում է ժայռերին, և դրանց ջերմաստիճանը բարձրանում է խորության հետ: Ըստ առկա տվյալների՝ ապարների ջերմաստիճանը յուրաքանչյուր 33 մ խորության համար բարձրանում է միջինը 1 °C-ով (երկրաջերմային քայլ)։ Ամբողջ աշխարհում գոյություն ունեն երկրաջերմային էներգիայի աղբյուրների ջերմաստիճանային պայմանների բազմազանություն, որոնք կորոշեն դրա օգտագործման տեխնիկական միջոցները:

Երկրաջերմային էներգիան կարող է օգտագործվել երկու հիմնական եղանակով՝ էլեկտրաէներգիա արտադրելու և տարբեր օբյեկտներ տաքացնելու համար։ Երկրաջերմային ջերմությունը կարող է վերածվել էլեկտրականության, եթե հովացուցիչ նյութի ջերմաստիճանը հասնում է ավելի քան 150 °C: Հենց Երկրի ներքին շրջանների ջեռուցման համար օգտագործելն է ամենաեկամտաբերն ու արդյունավետը և նաև շատ մատչելի: Ուղղակի երկրաջերմային ջերմությունը, կախված ջերմաստիճանից, կարող է օգտագործվել շենքերի, ջերմոցների, լողավազանների ջեռուցման, գյուղատնտեսական և ձկնամթերքի չորացման, գոլորշիացնող լուծույթների, ձկների, սնկերի աճեցման և այլնի համար։

Այսօր գոյություն ունեցող բոլոր երկրաջերմային կայանքները բաժանված են երեք տեսակի.

1. կայաններ, որոնց աշխատանքը հիմնված է չոր գոլորշու հանքավայրերի վրա՝ սա ուղղակի սխեմա է։

Չոր գոլորշու էլեկտրակայանները բոլորից շուտ են հայտնվել։ Պահանջվող էներգիան ստանալու համար գոլորշին անցնում է տուրբինի կամ գեներատորի միջով ( նկար 2).

Նկար 2. Ուղիղ միացման երկրաջերմային էլեկտրակայան

2. ճնշման տակ տաք ջրի հանքավայրեր օգտագործող տարանջատիչով կայաններ. Երբեմն դրա համար օգտագործվում է պոմպ, որն ապահովում է մուտքային էներգիայի պահանջվող ծավալը՝ անուղղակի սխեմա։

Սա երկրաջերմային կայանի ամենատարածված տեսակն է աշխարհում։ Այստեղ ջուրը բարձր ճնշման տակ մղվում է գեներատորների հավաքածուներ. Հիդրոջերմային լուծույթը մղվում է գոլորշիչի մեջ ճնշումը նվազեցնելու համար, որի արդյունքում լուծույթի մի մասը գոլորշիանում է: Այնուհետև ձևավորվում է գոլորշի, որը ստիպում է տուրբինին աշխատել: Մնացած հեղուկը նույնպես կարող է օգտակար լինել։ Սովորաբար այն անցնում է մեկ այլ գոլորշիչով լրացուցիչ հզորություն ստանալու համար ( նկար 3).

Նկար 3. Անուղղակի երկրաջերմային էլեկտրակայան

Դրանք բնութագրվում են գեներատորի կամ տուրբինի և գոլորշու կամ ջրի միջև փոխազդեցության բացակայությամբ: Նրանց գործունեության սկզբունքը հիմնված է ստորգետնյա ջրերի խելամիտ օգտագործման վրա՝ չափավոր ջերմաստիճաններում:

Սովորաբար ջերմաստիճանը պետք է լինի երկու հարյուր աստիճանից ցածր: Երկուական ցիկլը ինքնին բաղկացած է երկու տեսակի ջրի օգտագործումից՝ տաք և չափավոր: Երկու հոսքերն էլ անցնում են ջերմափոխանակիչով: Ավելի տաք հեղուկը գոլորշիացնում է ավելի սառը, և այս գործընթացի արդյունքում առաջացած գոլորշիները մղում են տուրբինները:

Գծապատկեր 4. Երկուական ցիկլով երկրաջերմային էլեկտրակայանի սխեման:

Ինչ վերաբերում է մեր երկրին, ապա երկրաջերմային էներգիան իր օգտագործման պոտենցիալ հնարավորություններով զբաղեցնում է առաջին տեղը՝ շնորհիվ յուրահատուկ լանդշաֆտի և բնական պայմանների։ Երկրաջերմային ջրերի հայտնաբերված պաշարները 40-ից 200 ° C ջերմաստիճաններով և մինչև 3500 մ խորությամբ դրա տարածքում կարող են ապահովել օրական մոտավորապես 14 միլիոն մ3 տաք ջուր: Ստորգետնյա ջերմային ջրերի մեծ պաշարներ են գտնվում Դաղստանում, Հյուսիսային Օսիայում, Չեչենո-Ինգուշեթիայում, Կաբարդինո-Բալկարիայում, Անդրկովկասում, Ստավրոպոլում և Կրասնոդարի մարզ, Ղազախստան, Կամչատկա եւ Ռուսաստանի մի շարք այլ շրջաններ։ Օրինակ՝ Դաղստանում ջերմամատակարարման համար ջերմային ջրերը վաղուց են օգտագործվում։

Առաջին երկրաջերմային էլեկտրակայանը կառուցվել է 1966 թվականին Կամչատկայի թերակղզու Պաուժեցկի դաշտում՝ էլեկտրաէներգիա մատակարարելու շրջակա գյուղերին և ձկան վերամշակման գործարաններին՝ դրանով իսկ նպաստելով տեղական զարգացմանը: Տեղական երկրաջերմային համակարգը կարող է էներգիա ապահովել մինչև 250-350 ՄՎտ հզորությամբ էլեկտրակայանների համար։ Բայց այս ներուժն օգտագործվում է միայն մեկ քառորդով:

Կուրիլյան կղզիների տարածքը յուրահատուկ և միևնույն ժամանակ բարդ լանդշաֆտ ունի։ Այնտեղ գտնվող քաղաքների էլեկտրամատակարարումը մեծ դժվարություններ է ունենում՝ կղզիներ կղզիներ մատակարարելու անհրաժեշտությունը ծովով կամ օդով, ինչը բավականին թանկ է և շատ ժամանակ է պահանջում։ Կղզիների երկրաջերմային ռեսուրսները ներկայումս հնարավորություն են տալիս ստանալ 230 ՄՎտ էլեկտրաէներգիա, որը կարող է բավարարել տարածաշրջանի էներգիայի, ջերմության և տաք ջրամատակարարման բոլոր կարիքները:

Իտուրուպ կղզում հայտնաբերվել են երկփուլ երկրաջերմային հովացուցիչ նյութի ռեսուրսներ, որի հզորությունը բավարար է ամբողջ կղզու էներգետիկ կարիքները բավարարելու համար։ Հարավային Կունաշիր կղզում կա 2,6 ՄՎտ հզորությամբ GeoPP, որն օգտագործվում է էլեկտրաէներգիա արտադրելու և Յուժնո-Կուրիլսկ քաղաքի ջերմամատակարարման համար։ Նախատեսվում է կառուցել ևս մի քանի ԳեոԷԿ՝ 12-17 ՄՎտ ընդհանուր հզորությամբ։

Ռուսաստանում երկրաջերմային աղբյուրների օգտագործման առավել հեռանկարային շրջաններն են Ռուսաստանի հարավը և Հեռավոր Արեւելք. Կովկասը, Ստավրոպոլի մարզը և Կրասնոդարի մարզն ունեն երկրաջերմային էներգիայի հսկայական ներուժ:

Ռուսաստանի կենտրոնական մասում երկրաջերմային ջրերի օգտագործումը պահանջում է բարձր ծախսեր ջերմային ջրերի խոր առաջացման պատճառով։

IN Կալինինգրադի մարզՆախատեսվում է իրականացնել Սվետլի քաղաքի երկրաջերմային ջերմության և էլեկտրաէներգիայի մատակարարման փորձնական ծրագիր՝ հիմնված 4 ՄՎտ հզորությամբ երկուական GeoPP-ի վրա:

Երկրաջերմային էներգիան Ռուսաստանում կենտրոնացած է ինչպես խոշոր օբյեկտների կառուցման, այնպես էլ երկրաջերմային էներգիայի օգտագործման վրա առանձին տների, դպրոցների, հիվանդանոցների, մասնավոր խանութների և այլ օբյեկտների համար, որոնք օգտագործում են երկրաջերմային շրջանառության համակարգեր:

Ստավրոպոլի երկրամասում՝ Կայասուլինսկոյե հանքավայրում, սկսվել և դադարեցվել է 3 ՄՎտ հզորությամբ թանկարժեք փորձարարական Ստավրոպոլի երկրաջերմային էլեկտրակայանի շինարարությունը։

1999 թվականին շահագործման է հանձնվել Վերխնե-Մուտնովսկայա ԳեոԷԿ-ը ( նկար 5).

Նկար 5. Verkhne-Mutnovskaya GeoPP

Այն ունի 12 ՄՎտ հզորություն (3x4 ՄՎտ) և հանդիսանում է Մուտնովսկայա ԳեոԷԿ-ի փորձնական փուլը՝ 200 ՄՎտ նախագծային հզորությամբ, որը ստեղծվել է Պետրոպավլովսկ-Կամչատսկ արդյունաբերական շրջանին էլեկտրաէներգիա մատակարարելու համար։

Բայց չնայած այս ուղղությամբ մեծ առավելություններին, կան նաև թերություններ.

1. Հիմնականը կեղտաջրերը հետ մղելու անհրաժեշտությունն է ստորգետնյա ջրատար հորիզոն: Ջերմային ջրերը պարունակում են մեծ քանակությամբ տարբեր թունավոր մետաղների (բոր, կապար, ցինկ, կադմիում, մկնդեղ) աղեր և քիմիական միացություններ(ամոնիակ, ֆենոլներ), ինչը անհնարին է դարձնում այդ ջրերի արտանետումը բնական ջրային համակարգեր, գտնվում է մակերեսի վրա։

2. Երբեմն գործող երկրաջերմային էլեկտրակայանը կարող է դադարեցնել աշխատանքը երկրակեղևի բնական փոփոխությունների հետևանքով:

3. Երկրաջերմային էլեկտրակայանի կառուցման համար հարմար վայր գտնելը և տեղական իշխանություններից թույլտվություն ստանալը և դրա կառուցման համար բնակիչների համաձայնությունը կարող են խնդրահարույց լինել:

4. GeoPP-ի կառուցումը կարող է բացասաբար ազդել շրջակա տարածաշրջանի հողերի կայունության վրա:

Այս թերությունների մեծ մասը չնչին են և լիովին լուծելի։

Ժամանակակից աշխարհում մարդիկ չեն մտածում իրենց որոշումների հետեւանքների մասին։ Ի վերջո, ի՞նչ են անելու, եթե իրենց նավթը, գազը, ածուխը վերջանա։ Մարդիկ սովոր են ապրել հարմարավետության մեջ։ Նրանք երկար ժամանակ չեն կարողանա փայտով տաքացնել իրենց տները, քանի որ մեծ բնակչությանը կպահանջվի հսկայական քանակությամբ փայտ, ինչը բնականաբար կհանգեցնի լայնածավալ անտառահատումների և աշխարհը կմնա առանց թթվածնի։ Ուստի, որպեսզի դա տեղի չունենա, անհրաժեշտ է խնայողաբար, բայց առավելագույն արդյունավետությամբ օգտագործել մեզ հասանելի ռեսուրսները։ Այս խնդրի լուծման ընդամենը մեկ միջոց է երկրաջերմային էներգիայի զարգացումը։ Իհարկե, այն ունի իր դրական և բացասական կողմերը, բայց դրա զարգացումը մեծապես կնպաստի մարդկության շարունակական գոյությանը և մեծ դեր կունենա նրա հետագա զարգացման գործում:

Այժմ այս ուղղությունը շատ տարածված չէ, քանի որ նավթի և գազի արդյունաբերությունը գերիշխում է աշխարհում և խոշոր ընկերություններչեն շտապում ներդրումներ կատարել շատ անհրաժեշտ արդյունաբերության զարգացման համար։ Ուստի երկրաջերմային էներգիայի հետագա առաջընթացի համար անհրաժեշտ են ներդրումներ և պետական աջակցություն, առանց որոնց անհնար է որևէ բան իրականացնել ազգային մասշտաբով։ Երկրաջերմային էներգիայի ներմուծումը երկրի էներգետիկ հաշվեկշիռ թույլ կտա.

1. բարձրացնել էներգետիկ անվտանգությունը, մյուս կողմից՝ նվազեցնել շրջակա միջավայրի վրա վնասակար ազդեցությունը ավանդական աղբյուրների համեմատ:

2. զարգացնել տնտեսությունը, քանի որ բաց թողնված միջոցները կարող են ներդրվել այլ ոլորտներում, սոցիալական զարգացումպետություններ և այլն:

Վերջին տասնամյակում աշխարհում իրական բում է ապրել ոչ ավանդական վերականգնվող էներգիայի աղբյուրների օգտագործումը։ Այս աղբյուրների օգտագործման մասշտաբները մի քանի անգամ ավելացել են։ Այն ի վիճակի է արմատապես և ամենատնտեսական հիմքով լուծել թանկ ներկրվող վառելիք օգտագործող և էներգետիկ ճգնաժամի եզրին գտնվող այս տարածքների էներգամատակարարման խնդիրը, բարելավել այդ տարածքների բնակչության սոցիալական վիճակը և այլն։ դա հենց այն է, ինչ մենք տեսնում ենք Արևմտյան Եվրոպայի երկրներում (Գերմանիա, Ֆրանսիա, Մեծ Բրիտանիա), Հյուսիսային Եվրոպայում (Նորվեգիա, Շվեդիա, Ֆինլանդիա, Իսլանդիա, Դանիա): Դա բացատրվում է նրանով, որ նրանք ունեն բարձր տնտեսական զարգացում և մեծապես կախված են հանածո ռեսուրսներից, և այդ պատճառով այդ պետությունների ղեկավարները բիզնեսի հետ միասին փորձում են նվազագույնի հասցնել այդ կախվածությունը։ Մասնավորապես, Հյուսիսային Եվրոպայի երկրներում երկրաջերմային էներգիայի զարգացմանը նպաստում է մեծ թվով գեյզերների և հրաբուխների առկայությունը։ Իզուր չէ, որ Իսլանդիան կոչվում է հրաբուխների և գեյզերների երկիր։

Այժմ մարդկությունը սկսում է հասկանալ այս ոլորտի կարևորությունը և փորձում է հնարավորինս զարգացնել այն։ Տարբեր տեխնոլոգիաների լայն շրջանակի կիրառումը հնարավորություն է տալիս նվազեցնել էներգիայի սպառումը 40-60%-ով և միևնույն ժամանակ ապահովել իրական տնտեսական զարգացում. Իսկ էլեկտրաէներգիայի և ջերմության մնացած կարիքները կարող են բավարարվել ավելի արդյունավետ արտադրության, վերականգնման, ջերմային և էլեկտրական էներգիայի արտադրության համակցման, ինչպես նաև վերականգնվող ռեսուրսների օգտագործման միջոցով, ինչը հնարավորություն է տալիս հրաժարվել որոշ տեսակի էլեկտրակայաններից։ և նվազեցնել ածխաթթու գազի արտանետումները մոտ 80%-ով։

Մատենագիտություն:

1.Բաևա Ա.Գ., Մոսկվիչևա Վ.Ն. Երկրաջերմային էներգիա՝ խնդիրներ, ռեսուրսներ, օգտագործում՝ խմբ. M.: SO AN ԽՍՀՄ, Ջերմոֆիզիկայի ինստիտուտ, 1979. - 350 p.

2.Բերման Է., Մավրիցկի Բ.Ֆ. Երկրաջերմային էներգիա. խմբ. M.: Mir, 1978 - 416 pp.

3. Երկրաջերմային էներգիա. [Էլեկտրոնային ռեսուրս] - Մուտքի ռեժիմ - URL: http://ustoj.com/Energy_5.htm(մուտքի ամսաթիվ 08/29/2013):

4. Երկրաջերմային էներգիա Ռուսաստանում. [Էլեկտրոնային ռեսուրս] - Մուտքի ռեժիմ - URL: http://www.gisee.ru/articles/geothermic-energy/24511/(մուտքի ամսաթիվ՝ 09/07/2013):

5. Դվորով Ի.Մ. Երկրի խոր ջերմությունը. խմբ. M.: Nauka, 1972. - 208 p.

6. Էներգիա. Նյութը՝ Վիքիպեդիայից՝ ազատ հանրագիտարանից։ [Էլեկտրոնային ռեսուրս] - Մուտքի ռեժիմ - URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/Geothermal_energy(մուտքի ամսաթիվ՝ 09/07/2013):

Թեմա՝ Երկրաջերմային էլեկտրակայանի ջերմային դիագրամի հաշվարկ

Երկրաջերմային էլեկտրակայանը բաղկացած է երկու տուրբիններից.

առաջինը գործում է ընդլայնման արդյունքում ստացված հագեցած ջրի գոլորշու մեջ

մարմինը Էլեկտրական էներգիա - Ն ePT = 3 ՄՎտ;

երկրորդն աշխատում է հագեցած սառնագենտի գոլորշիով՝ R11, որն օգտագործվում է

պայմանավորված է ընդարձակիչից հեռացված ջրի ջերմությամբ: Էլեկտրական

ուժ - Ն eHT, ՄՎտ.

Ջուր երկրաջերմային հորերից՝ ջերմաստիճանով տ gv = 175 °C հետ-

թափվում է ընդարձակողի մեջ: Էքսպանդերի մեջ ձևավորվում է չոր հագեցած գոլորշու

Երկրաջերմային էներգիա

Վերացական.

Ներածություն.

Երկրաջերմային էլեկտրակայանների կողմից արտադրվող էլեկտրաէներգիայի արժեքը.

Մատենագիտություն.

Վերացական.

Այս աշխատությունը նկարագրում է երկրաջերմային էներգիայի զարգացման պատմությունը ինչպես ամբողջ աշխարհում, այնպես էլ մեր երկրում՝ Ռուսաստանում: Վերլուծություն է արվել Երկրի խորը ջերմության օգտագործման մասին՝ այն էլեկտրական էներգիայի վերածելու, ինչպես նաև մեր երկրի այնպիսի շրջաններում, ինչպիսիք են Կամչատկան, Սախալինը և Հյուսիսային Կովկասը, քաղաքներին և քաղաքներին ջերմությամբ և տաք ջրով ապահովելու համար: Տրվել է երկրաջերմային հանքավայրերի զարգացման, էլեկտրակայանների կառուցման և դրանց մարման ժամկետների տնտեսական հիմնավորումը։ Համեմատելով երկրաջերմային աղբյուրների էներգիան էլեկտրաէներգիայի այլ աղբյուրների հետ՝ մենք ստանում ենք երկրաջերմային էներգիայի զարգացման հեռանկարներ, որոնք կարևոր տեղ պետք է զբաղեցնեն էներգիայի օգտագործման ընդհանուր հաշվեկշռում։ Մասնավորապես, Կամչատկայի տարածաշրջանի և Կուրիլյան կղզիների, մասամբ Պրիմորիեի և Հյուսիսային Կովկասի էներգետիկայի հատվածի վերակառուցման և վերազինման համար պետք է օգտագործել սեփական երկրաջերմային ռեսուրսները։

Ներածություն.

Առաջիկայում երկրի էներգետիկայի ոլորտում արտադրական հզորությունների զարգացման հիմնական ուղղություններն են էլեկտրակայանների տեխնիկական վերազինումն ու վերակառուցումը, ինչպես նաև նոր արտադրող հզորությունների գործարկումը։ Սա առաջին հերթին 5560 տոկոս արդյունավետությամբ համակցված ցիկլով գազակայանների կառուցումն է, որը 2540 տոկոսով կբարձրացնի գործող ջերմաէլեկտրակայանների արդյունավետությունը։ Հաջորդ փուլը պետք է լինի պինդ վառելիքի այրման նոր տեխնոլոգիաների կիրառմամբ և գոլորշու գերկրիտիկական պարամետրերով ջերմային էլեկտրակայանների կառուցումը՝ ՋԷԿ-ի 46-48% արդյունավետության հասնելու համար։ Կհաջողվի նաև հետագա զարգացում ատոմակայաններնոր տիպի ջերմային և արագ նեյտրոնային ռեակտորներով։

Ռուսաստանի էներգետիկ հատվածի ձևավորման մեջ կարևոր տեղ է զբաղեցնում երկրի ջերմամատակարարման ոլորտը, որն ամենամեծն է սպառված էներգառեսուրսների ծավալով՝ դրանց ընդհանուր սպառման ավելի քան 45%-ը։ Ավելի քան 71%-ն արտադրվում է կենտրոնացված ջերմամատակարարման (DH) համակարգերում, իսկ ամբողջ ջերմության մոտ 29%-ն արտադրվում է ապակենտրոնացված աղբյուրներից: Էլեկտրակայանները մատակարարում են ամբողջ ջերմության ավելի քան 34%-ը, կաթսայատները՝ մոտավորապես 50%-ը։ Ռուսաստանի էներգետիկ ռազմավարության համաձայն՝ մինչև 2020 թ. Նախատեսվում է հանրապետությունում ջերմության սպառումը ավելացնել առնվազն 1,3 անգամ, իսկ ապակենտրոնացված ջերմամատակարարման տեսակարար կշիռը 2000 թվականի 28,6%-ից կաճի։ մինչև 33% 2020թ

Գների աճը, որը տեղի է ունեցել վերջին տարիներըօրգանական վառելիքի (գազ, մազութ, դիզելային վառելիք) և Ռուսաստանի հեռավոր շրջաններ դրա փոխադրման և, համապատասխանաբար, էլեկտրաէներգիայի և վաճառքի գների օբյեկտիվ բարձրացում. ջերմային էներգիահիմնովին փոխել վերաբերմունքը էներգիայի վերականգնվող աղբյուրների` երկրաջերմային, քամու, արևի օգտագործման նկատմամբ:

Այսպիսով, երկրի առանձին շրջաններում երկրաջերմային էներգիայի զարգացումը հնարավորություն է տալիս այսօր լուծել էլեկտրաէներգիայի և ջերմամատակարարման խնդիրը, մասնավորապես Կամչատկայում, Կուրիլյան կղզիներում, ինչպես նաև Հյուսիսային Կովկասում, Սիբիրի և որոշ շրջաններում։ Ռուսաստանի եվրոպական մասը.

Ջերմամատակարարման համակարգերի բարելավման և զարգացման հիմնական ուղղություններից պետք է դասել տեղական ոչ ավանդական վերականգնվող էներգիայի աղբյուրների և, առաջին հերթին, երկրից եկող երկրաջերմային ջերմության օգտագործման ընդլայնումը։ Արդեն առաջիկա 7-10 տարում, օգնությամբ ժամանակակից տեխնոլոգիաներՋերմային ջերմության շնորհիվ տեղական ջեռուցումը կարող է խնայել հանածո վառելիքի զգալի ռեսուրսներ:

Վերջին տասնամյակում աշխարհում իրական բում է ապրել ոչ ավանդական վերականգնվող էներգիայի աղբյուրների (NRES) օգտագործումը: Այս աղբյուրների օգտագործման մասշտաբները մի քանի անգամ ավելացել են։ Այս ոլորտն առավել ինտենսիվ է զարգանում՝ համեմատած էներգետիկայի այլ ոլորտների հետ։ Այս երեւույթի մի քանի պատճառ կա. Նախ, ակնհայտ է, որ էժան ավանդական էներգառեսուրսների դարաշրջանն անդառնալիորեն ավարտվել է։ Այս ոլորտում կա միայն մեկ միտում՝ բոլոր տեսակների գների աճը։ Պակաս նշանակալի չէ էներգետիկ անկախության հասնելու իրենց վառելիքի բազայից զրկված շատ երկրների ցանկությունը Էկոլոգիական նկատառումները, ներառյալ վնասակար գազերի արտանետումը: Զարգացած երկրների բնակչությունը ակտիվ բարոյական աջակցություն է ցուցաբերում էներգիայի վերականգնվող աղբյուրների օգտագործմանը։

Այս պատճառներով շատ երկրներում էներգիայի վերականգնվող աղբյուրների զարգացումը էներգետիկայի ոլորտում տեխնիկական քաղաքականության առաջնահերթ խնդիրն է։ Մի շարք երկրներում այս քաղաքականությունն իրականացվում է ընդունված օրենսդրական և կարգավորող դաշտի միջոցով, որը սահմանում է վերականգնվող էներգիայի աղբյուրների օգտագործման իրավական, տնտեսական և կազմակերպչական հիմքերը: Մասնավորապես, տնտեսական հիմքերը բաղկացած են վերականգնվող էներգիայի աղբյուրներին էներգետիկ շուկայի զարգացման փուլում աջակցելու տարբեր միջոցառումներից (հարկային և վարկային խթաններ, ուղղակի սուբսիդիաներ և այլն):

Ռուսաստանում գործնական օգտագործում NRES-ը զգալիորեն զիջում է առաջատար երկրներին: Չկա օրենսդրական կամ կարգավորող դաշտ, ինչպես նաև կառավարության տնտեսական աջակցություն: Այս ամենը չափազանց դժվարացնում է գործնական գործունեությունը այս ոլորտում։ Արգելող գործոնների հիմնական պատճառը երկրում ձգձգվող տնտեսական անախորժություններն են և, որպես հետևանք, ներդրումների հետ կապված դժվարությունները, ցածր արդյունավետ պահանջարկը և անհրաժեշտ զարգացումների համար միջոցների բացակայությունը։ Սակայն մեր երկրում որոշակի աշխատանքներ և գործնական միջոցառումներ են իրականացվում էներգիայի վերականգնվող աղբյուրների օգտագործման ուղղությամբ (երկրաջերմային էներգիա): Ռուսաստանում գոլորշու-հիդրոջերմային հանքավայրերը հանդիպում են միայն Կամչատկայում և Կուրիլյան կղզիներում: Ուստի երկրաջերմային էներգիան ապագայում չի կարող էական տեղ զբաղեցնել ընդհանուր երկրի էներգետիկ ոլորտում։ Այնուամենայնիվ, այն ի վիճակի է արմատապես և ամենատնտեսական հիմքով լուծել այս տարածքների էներգամատակարարման խնդիրը, որոնք օգտագործում են թանկարժեք ներկրվող վառելիք (մազութ, ածուխ, դիզելային վառելիք) և գտնվում են էներգետիկ ճգնաժամի շեմին։ Կամչատկայում գոլորշու-հիդրոջերմային հանքավայրերի ներուժը կարող է ապահովել տարբեր աղբյուրներ 1000-ից մինչև 2000 ՄՎտ տեղադրված էլեկտրական հզորություն, ինչը տեսանելի ապագայում զգալիորեն գերազանցում է այս տարածաշրջանի կարիքները։ Այսպիսով, այստեղ երկրաջերմային էներգիայի զարգացման իրական հեռանկարներ կան։

Երկրաջերմային էներգիայի զարգացման պատմություն.

Օրգանական վառելիքի հսկայական պաշարների հետ մեկտեղ Ռուսաստանը ունի երկրագնդի ջերմության զգալի պաշարներ, որոնք կարող են մեծացնել երկրաջերմային աղբյուրները, որոնք տեղակայված են 300-2500 մ խորության վրա, հիմնականում երկրակեղևի խզվածքային գոտիներում:

Ռուսաստանի տարածքը լավ ուսումնասիրված է, և այսօր հայտնի են երկրի հիմնական ջերմային ռեսուրսները, որոնք ունեն զգալի արդյունաբերական ներուժ, այդ թվում՝ էներգետիկ։ Ավելին, գրեթե ամենուր կան ջերմային պաշարներ, որոնց ջերմաստիճանը տատանվում է 30-ից 200°C:

Դեռևս 1983 թ VSEGINGEO-ն կազմել է ԽՍՀՄ ջերմային ջրային ռեսուրսների ատլաս։ Մեր երկրում հետազոտվել են ջերմային ջրերի պաշարներով 47 երկրաջերմային հանքավայրեր, որոնք հնարավորություն են տալիս ստանալ ավելի քան 240·10³մ³/օր: Այսօր Ռուսաստանում գրեթե 50 գիտական կազմակերպությունների մասնագետներ աշխատում են երկրի ջերմության օգտագործման խնդիրներով։

Երկրաջերմային ռեսուրսները շահագործելու համար 3000-ից ավելի հորեր են հորատվել: Այս տարածքում արդեն իսկ իրականացված երկրաջերմային ուսումնասիրությունների և հորատման աշխատանքների արժեքը ժամանակակից գներով կազմում է ավելի քան 4 միլիարդ: դոլար։ Այսպիսով, Կամչատկայում 225-ից 2266 մ խորությամբ 365 հորեր արդեն հորատվել են երկրաջերմային դաշտերում, և ծախսվել է մոտ 300 միլիոն (դեռ խորհրդային տարիներին): դոլար (ժամանակակից գներով):

Առաջին երկրաջերմային էլեկտրակայանի շահագործումը սկսվել է Իտալիայում 1904 թվականին։ Կամչատկայում առաջին երկրաջերմային էլեկտրակայանը, իսկ ԽՍՀՄ-ում առաջինը՝ Պաուժեցկայա երկրաջերմային էլեկտրակայանը, շահագործման է հանձնվել 1967 թվականին։ և ունեցել է 5 մՎտ հզորություն, որը հետագայում աճել է մինչև 11 մՎտ: Կամչատկայում երկրաջերմային էներգիայի զարգացմանը նոր խթան տրվեց 90-ականներին կազմակերպությունների և ֆիրմաների (JSC Geotherm, JSC Intergeotherm, JSC Nauka) գալուստով, որոնք համագործակցելով արդյունաբերության հետ (հիմնականում Կալուգայի տուրբինային գործարանի հետ) մշակեցին նոր. Երկրաջերմային էներգիան էլեկտրաէներգիայի վերածելու առաջադեմ սխեմաներ, տեխնոլոգիաներ և սարքավորումների տեսակներ և Վերակառուցման և զարգացման եվրոպական բանկից ստացված վարկեր։ Արդյունքում 1999թ Կամչատկայում շահագործման է հանձնվել «Վերխնե-Մուտնովսկայա» երկրաջերմային էլեկտրակայանը (յուրաքանչյուրը 4 մՎտ հզորությամբ երեք մոդուլ): Ներդրվում է առաջին 25 մՎտ հզորությամբ բլոկը։ Մուտնովսկայա երկրաջերմային էլեկտրակայանի առաջին փուլը՝ 50 ՄՎտ ընդհանուր հզորությամբ։

100 ՄՎտ հզորությամբ երկրորդ փուլը կարող է շահագործման հանձնվել 2004թ

Այսպիսով, որոշվել են Կամչատկայում երկրաջերմային էներգիայի անմիջական և շատ իրական հեռանկարները, ինչը Ռուսաստանում վերականգնվող էներգիայի աղբյուրների օգտագործման դրական, անկասկած օրինակ է, չնայած երկրում առկա լուրջ տնտեսական դժվարություններին: Կամչատկայում գոլորշու-հիդրոջերմային հանքավայրերի ներուժը կարող է ապահովել 1000 ՄՎտ տեղադրված էլեկտրաէներգիա, ինչը զգալիորեն ծածկում է այս տարածաշրջանի կարիքները տեսանելի ապագայում։

Ըստ Ռուսաստանի Գիտությունների ակադեմիայի Հեռավոր Արևելքի մասնաճյուղի հրաբխագիտության ինստիտուտի, արդեն իսկ հայտնաբերված երկրաջերմային ռեսուրսները հնարավորություն են տալիս Կամչատկային ավելի քան 100 տարի ամբողջությամբ ապահովել էլեկտրականությամբ և ջերմությամբ: 300 ՄՎտ հզորությամբ Մուտնովսկոյե հանքավայրի հետ մեկտեղ Կամչատկայի հարավում հայտնի են երկրաջերմային ռեսուրսների զգալի պաշարներ Կոշելևսկոյեում, Բոլշե Բաննոեում, իսկ հյուսիսում՝ Կիրեունսկոյե հանքավայրերում: Կամչատկայում երկրաջերմային ջրերի ջերմային պաշարները գնահատվում են 5000 ՄՎտ (տ):

Չուկոտկան ունի նաև երկրաջերմային ջերմության զգալի պաշարներ (Կամչատկայի շրջանի սահմանին), դրանցից մի քանիսն արդեն հայտնաբերվել են և կարող են ակտիվորեն օգտագործվել մոտակա քաղաքների և քաղաքների համար:

Կուրիլյան կղզիները նույնպես հարուստ են երկրագնդի ջերմային պաշարներով, դրանք բավականին բավարար են 100200 տարի այս տարածքին ջերմություն և էլեկտրաէներգիա մատակարարելու համար: Իտուրուպ կղզում հայտնաբերվել են երկփուլ երկրաջերմային հովացուցիչ նյութի պաշարներ, որի հզորությունը (30 ՄՎտ(ե)) բավարար է առաջիկա 100 տարվա ընթացքում ամբողջ կղզու էներգետիկ կարիքները հոգալու համար։ Այստեղ Օկեանսկոե երկրաջերմային դաշտում արդեն հորատվել են հորեր և կառուցվում է երկրաէլեկտրակայան։ Հարավային Կունաշիր կղզում կան երկրաջերմային ջերմության պաշարներ, որոնք արդեն օգտագործվում են էլեկտրաէներգիա արտադրելու և Յուժնո Կուրիլսկ քաղաքի ջերմամատակարարման համար։ Հյուսիսային Պարամուշիր կղզու ընդերքը ավելի քիչ է ուսումնասիրված, սակայն հայտնի է, որ այս կղզին ունի նաև երկրաջերմային ջրի զգալի պաշարներ՝ 70-ից 95 ° C ջերմաստիճանով կառուցված այստեղ։

Շատ ավելի տարածված են 100-200°C ջերմաստիճան ունեցող ջերմային ջրերի հանքավայրերը։ Այս ջերմաստիճանում նպատակահարմար է օգտագործել ցածր եռացող աշխատանքային հեղուկներ գոլորշու տուրբինային ցիկլում: Ջերմային ջրի օգտագործմամբ երկշղթա երկրաջերմային էլեկտրակայանների օգտագործումը հնարավոր է Ռուսաստանի մի շարք շրջաններում, առաջին հերթին՝ Հյուսիսային Կովկասում։ Այստեղ 70-ից 180 ° C ջրամբարի ջերմաստիճանով երկրաջերմային հանքավայրերը, որոնք գտնվում են 300-ից 5000 մ խորության վրա, երկար ժամանակ այստեղ օգտագործվել են ջեռուցման և տաք ջրամատակարարման համար: Դաղստանում տարեկան արտադրվում է ավելի քան 6 մլն մ երկրաջերմային ջուր։ Հյուսիսային Կովկասում երկրաջերմային ջրամատակարարումից օգտվում է մոտ 500 հազար մարդ։

Պրիմորիեն, Բայկալի մարզը և Արևմտյան Սիբիրյան տարածաշրջանը նույնպես ունեն երկրաջերմային ջերմության պաշարներ, որոնք հարմար են արդյունաբերության և գյուղատնտեսության մեջ լայնածավալ օգտագործման համար:

Երկրաջերմային էներգիայի փոխակերպումը էլեկտրական և ջերմային էներգիայի:

Բարձր հանքայնացված ստորգետնյա ջերմային ջրերի ջերմությունն օգտագործելու խոստումնալից ոլորտներից մեկն այն էլեկտրական էներգիայի վերածելն է: Այդ նպատակով մշակվել է երկրաջերմային էլեկտրակայանի կառուցման տեխնոլոգիական սխեման, որը բաղկացած է երկրաջերմային շրջանառության համակարգից (GCS) և շոգետուրբինային միավորից (STU), որի գծապատկերը ներկայացված է նկ. 1-ում։ Տարբերակիչ հատկանիշՆման տեխնոլոգիական սխեման տարբերվում է հայտնիներից նրանով, որ գոլորշիչի և գերտաքացուցիչի դերը կատարում է ներարկիչ հորի վերին մասում տեղակայված ներհոսքի ուղղահայաց ջերմափոխանակիչը, որտեղ մատակարարվում է արդյունահանվող բարձր ջերմաստիճանի ջերմային ջուրը։ ցամաքային խողովակաշարի միջոցով, որը ջերմությունը երկրորդային հովացուցիչ նյութին փոխանցելուց հետո նորից մղվում է ձևավորման մեջ: Գոլորշի տուրբինային միավորի կոնդենսատորից երկրորդային հովացուցիչ նյութը ինքնահոս հոսում է ջեռուցման գոտի ջերմափոխանակիչի ներսում իջեցված խողովակի միջոցով դեպի ներքև:

Արհեստագործական ուսումնարանների աշխատանքը հիմնված է Rankine ցիկլի վրա. t,s դիագրամայս ցիկլը և գոլորշիչի ջերմափոխանակիչում հովացուցիչ նյութի ջերմաստիճանի փոփոխության բնույթը:

Մեծ մասը կարևոր կետԵրկրաջերմային էլեկտրակայան կառուցելիս կարևոր է երկրորդական շղթայում աշխատող հեղուկի ընտրությունը: Երկրաջերմային տեղակայման համար ընտրված աշխատանքային հեղուկը պետք է ունենա բարենպաստ քիմիական, ֆիզիկական և գործառնական հատկություններ տվյալ աշխատանքային պայմաններում, այսինքն. լինի կայուն, չդյուրավառ, պայթյունակայուն, ոչ թունավոր, իներտ դեպի նկատմամբ շինանյութերև էժան։ Ցանկալի է ընտրել աշխատանքային հեղուկ՝ դինամիկ մածուցիկության ավելի ցածր գործակցով (ավելի քիչ հիդրավլիկ կորուստներ) և ջերմային հաղորդունակության ավելի բարձր գործակից (բարելավված ջերմային փոխանցում):

Այս բոլոր պահանջները միաժամանակ կատարելը գրեթե անհնար է, ուստի միշտ անհրաժեշտ է օպտիմալացնել այս կամ այն աշխատանքային հեղուկի ընտրությունը:

Երկրաջերմային էլեկտրակայանների աշխատանքային հեղուկների ցածր սկզբնական պարամետրերը հանգեցնում են t, s դիագրամում աջ սահմանային կորի բացասական կորով ցածր եռացող աշխատանքային հեղուկների որոնմանը, քանի որ ջրի և գոլորշու օգտագործումը այս դեպքում հանգեցնում է. Ջերմոդինամիկական պարամետրերի վատթարացումը և շոգետուրբինային կայանների չափերի կտրուկ աճը, ինչը զգալիորեն մեծացնում է դրանց արժեքը:

Առաջարկվում է օգտագործել գերկրիտիկական վիճակում իզոբութան + իզոպենտան խառնուրդը որպես գերկրիտիկական նյութ երկուական էներգիայի ցիկլերի երկրորդական շղթայում։ Գերկրիտիկական խառնուրդների օգտագործումը հարմար է, քանի որ կրիտիկական հատկությունները, այսինքն. կրիտիկական ջերմաստիճան tк(x), կրիտիկական ճնշում pк(x) և կրիտիկական խտություն qк(x) կախված են x խառնուրդի բաղադրությունից։ Սա թույլ կտա, ընտրելով խառնուրդի բաղադրությունը, ընտրել գերկրիտիկական նյութ, որն ունի առավել բարենպաստ կրիտիկական պարամետրեր որոշակի երկրաջերմային հանքավայրի ջերմային ջրի համապատասխան ջերմաստիճանի համար:

Որպես երկրորդային հովացուցիչ նյութ օգտագործվում է ցածր եռացող ածխաջրածնային իզոբութանը, որի թերմոդինամիկական պարամետրերը համապատասխանում են պահանջվող պայմաններին։ Իզոբութանի կրիտիկական պարամետրերը՝ tc = 134,69°C; pk = 3,629 ՄՊա; qk =225,5 կգ/մ³: Բացի այդ, իզոբութանի ընտրությունը որպես երկրորդական հովացուցիչ նյութ պայմանավորված է նրա համեմատաբար ցածր գնով և շրջակա միջավայրի բարեկեցությամբ (ի տարբերություն ֆրեոնների): Իզոբութանը որպես աշխատանքային հեղուկ լայնորեն կիրառվում է արտասահմանում, ինչպես նաև առաջարկվում է այն օգտագործել գերկրիտիկական վիճակում երկուական երկրաջերմային էներգիայի ցիկլերում։

Տեղադրման էներգետիկ բնութագրերը հաշվարկվում են արտադրված ջրի ջերմաստիճանների լայն շրջանակի և դրա շահագործման տարբեր ռեժիմների համար: Բոլոր դեպքերում ենթադրվում էր, որ իզոբութանի tcon-ի խտացման ջերմաստիճանը = 30°C:

Հարց է առաջանում ջերմաստիճանի ամենափոքր տարբերությունն ընտրելու մասին (նկ. 2): Մի կողմից, êt-ի նվազումը հանգեցնում է գոլորշիչի ջերմափոխանակիչի մակերեսի ավելացմանը, ինչը չի կարող տնտեսապես հիմնավորված լինել: Մյուս կողմից, êt-ի բարձրացումը ջերմային ջրի տվյալ ջերմաստիճանում tt հանգեցնում է գոլորշիացման tz ջերմաստիճանի (և, հետևաբար, ճնշման) իջեցման անհրաժեշտության, ինչը բացասաբար կանդրադառնա ցիկլի արդյունավետության վրա: Շատ գործնական դեպքերում խորհուրդ է տրվում ընդունել êt = 10÷25ºС:

Ստացված արդյունքները ցույց են տալիս, որ կան գոլորշու էլեկտրակայանի շահագործման օպտիմալ պարամետրեր, որոնք կախված են ջերմափոխանակիչի գոլորշու գեներատորի առաջնային միացում մտնող ջրի ջերմաստիճանից: Իզոբութանի tz գոլորշիացման ջերմաստիճանի բարձրացմամբ տուրբինի կողմից արտադրվող N հզորությունը մեծանում է 1 կգ/վրկ երկրորդային հովացուցիչ նյութի հոսքի դիմաց: Այս դեպքում, երբ tz-ն ավելանում է, գոլորշիացված իզոբութանի քանակը նվազում է ջերմային ջրի սպառման 1 կգ/վրկ-ի դիմաց։

Ջերմային ջրի ջերմաստիճանի բարձրացման հետ մեկտեղ բարձրանում է նաև գոլորշիացման օպտիմալ ջերմաստիճանը:

Նկար 3-ը ցույց է տալիս տուրբինի կողմից առաջացած N հզորության կախվածության գրաֆիկները երկրորդային հովացուցիչ նյութի գոլորշիացման tz ջերմաստիճանից ջերմային ջրի տարբեր ջերմաստիճաններում:

Բարձր ջերմաստիճանի ջրի համար (tt = 180ºС) դիտարկվում են գերկրիտիկական ցիկլեր, երբ սկզբնական գոլորշի ճնշումը pn = 3,8 է; 4.0; 4.2; և 5.0 ՄՊա: Դրանցից առավելագույն հզորություն ստանալու առումով ամենաարդյունավետը գերկրիտիկական ցիկլն է, որը մոտ է այսպես կոչված «եռանկյունաձև» ցիկլին՝ pn = 5.0 ՄՊա նախնական ճնշումով: Այս ցիկլում, հովացուցիչ նյութի և աշխատանքային հեղուկի միջև ջերմաստիճանի նվազագույն տարբերության պատճառով, ջերմային ջրի ջերմային ներուժը առավելագույնս օգտագործվում է: Այս ցիկլի համեմատությունը ենթակրիտիկական ցիկլի հետ (pn = 3,4 ՄՊա) ցույց է տալիս, որ գերկրիտիկական ցիկլի ընթացքում տուրբինի կողմից առաջացած հզորությունը մեծանում է 11%-ով, տուրբին մտնող նյութի հոսքի խտությունը 1,7 անգամ ավելի է, քան pn ցիկլում։ = 3 .4 ՄՊա, ինչը կհանգեցնի հովացուցիչ նյութի տրանսպորտային հատկությունների բարելավմանը և շոգետուրբինային կայանի սարքավորումների (մատակարարման խողովակաշարեր և տուրբին) չափերի կրճատմանը: Բացի այդ, pn = 5.0 ՄՊա ցիկլում թափոնային ջերմային ջրի tn ջերմաստիճանը, որը հետ ներարկվում է գոյացություն, 42ºC է, մինչդեռ pn = 3.4 ՄՊա ենթակրիտիկական ցիկլում tn = 55ºC ջերմաստիճանը:

Միևնույն ժամանակ, գերկրիտիկական ցիկլում սկզբնական ճնշման բարձրացումը մինչև 5,0 ՄՊա ազդում է սարքավորումների, մասնավորապես տուրբինի արժեքի վրա: Թեև տուրբինի հոսքի ուղու չափերը նվազում են ճնշման աճով, տուրբինի աստիճանների թիվը միաժամանակ մեծանում է, պահանջվում է ավելի զարգացած ավարտի կնիք և, ամենակարևորը, մեծանում է բնակարանի պատերի հաստությունը:

Սուպերկրիտիկական ցիկլ ստեղծելու համար տեխնոլոգիական սխեմաԵրկրաջերմային էլեկտրակայանը պահանջում է պոմպի տեղադրում կոնդենսատորը ջերմափոխանակիչին միացնող խողովակաշարի վրա:

Այնուամենայնիվ, այնպիսի գործոններ, ինչպիսիք են հզորության աճը, մատակարարման խողովակաշարերի և տուրբինների չափերի կրճատումը և ջերմային ջրի ջերմային ներուժին ավելի ամբողջական արձագանքելը, խոսում են գերկրիտիկական ցիկլի օգտին:

Ապագայում մենք պետք է փնտրենք ավելի ցածր կրիտիկական ջերմաստիճանով հովացուցիչ նյութեր, որոնք թույլ կտան ստեղծել գերկրիտիկական ցիկլեր ավելի ցածր ջերմաստիճանով ջերմային ջրեր օգտագործելիս, քանի որ Ռուսաստանում ուսումնասիրված հանքավայրերի ճնշող մեծամասնության ջերմային ներուժը չի գերազանցում 100-ը: ÷120ºС. Այս առումով ամենահեռանկարայինը R13B1-ն է (տրիֆտորբրոմեթան)՝ հետևյալ կրիտիկական պարամետրերով. tк = 66.9ºС; pk= 3,946 ՄՊա; qk= 770 կգ/մ³:

Գնահատման հաշվարկների արդյունքները ցույց են տալիս, որ ջերմային ջրի օգտագործումը tk = 120ºC ջերմաստիճանով ԳեոՋԷԿ-ի առաջնային շղթայում և երկրորդային շղթայում գերկրիտիկական ցիկլի ստեղծումը՝ օգտագործելով ֆրեոն R13B1 նախնական ճնշում pn = 5.0 ՄՊա: հնարավոր է մեծացնել տուրբինի հզորությունը մինչև 14%՝ համեմատած ենթակրիտիկական ցիկլի հետ նախնական ճնշմամբ pn = 3,5 ՄՊա:

Երկրաջերմային էլեկտրակայանների հաջող շահագործման համար անհրաժեշտ է լուծել կոռոզիայի և աղի հանքավայրերի առաջացման հետ կապված խնդիրները, որոնք, որպես կանոն, սրվում են ջերմային ջրի հանքայնացման ավելացմամբ: Աղի ամենաինտենսիվ նստվածքները ձևավորվում են ջերմային ջրի գազազերծման և դրա արդյունքում ածխաթթու գազի հավասարակշռության խախտման պատճառով:

Առաջարկվող տեխնոլոգիական սխեմայում առաջնային հովացուցիչ նյութը շրջանառվում է փակ օղակով՝ ջրամբար - արտադրական հոր - ցամաքային խողովակաշար - պոմպ - ներարկման հոր - ջրամբար, որտեղ ջրի գազազերծման պայմանները նվազագույնի են հասցվում: Միևնույն ժամանակ, առաջնային շղթայի վերգետնյա հատվածում անհրաժեշտ է պահպանել այնպիսի թերմոբարիկ պայմաններ, որոնք կանխում են գազազերծումը և կարբոնատային նստվածքների տեղումները (կախված ջերմաստիճանից և աղիությունից, ճնշումը պետք է պահպանվի 1,5 ՄՊա մակարդակի վրա։ և վերևում):

Ջերմային ջրի ջերմաստիճանի նվազումը հանգեցնում է ոչ կարբոնատային աղերի տեղումների, ինչը հաստատվել է Կայասուլինսկի երկրաջերմային տեղամասում կատարված ուսումնասիրություններով։ Տեղացած աղերի մի մասը կտեղադրվի ներքին մակերեսըներարկում լավ, և հիմնական մասը տեղափոխվում է ներքևի անցքի գոտի: Աղերի նստեցումը ներարկման հորի հատակին կնպաստի ներարկիչի նվազմանը և շրջանաձև հոսքի արագության աստիճանական նվազմանը, մինչև GCS-ի ամբողջական դադարեցումը:

GCS շղթայում կոռոզիայից և մասշտաբային նստվածքները կանխելու համար կարող եք օգտագործել արդյունավետ ռեագենտ OEDPA (օքսիէթիլին դիֆոսֆոնաթթու), որն ունի մակերեսի պասիվացման երկարատև հակակոռոզիոն և հակամաշտաբային ազդեցություն: OEDPC-ի պասիվացնող շերտի վերականգնումն իրականացվում է ռեագենտի լուծույթի պարբերաբար իմպուլսային ներարկումով ջերմային ջրի մեջ՝ արտադրական հորի բերանից:

Աղի փոշին լուծարելու համար, որը կուտակվելու է ներքևի անցքի գոտում, և, հետևաբար, ներարկման ջրհորի ներարկիչությունը վերականգնելու համար, շատ արդյունավետ ռեագենտ է NMA (ցածր մոլեկուլային թթվի խտանյութ), որը կարող է նաև պարբերաբար ներմուծվել շրջանառվող ջերմային ջրի մեջ: ներարկման պոմպից առաջ գտնվող տարածքում:

Հետևաբար, վերը նշվածից կարելի է ենթադրել, որ Երկրի ինտերիերի ջերմային էներգիայի զարգացման հեռանկարային ուղղություններից է դրա վերածումը էլեկտրաէներգիայի՝ ցածր եռացող աշխատանքային նյութերի օգտագործմամբ երկշղթա երկրաջերմային էլեկտրակայանների կառուցման միջոցով: Նման փոխակերպման արդյունավետությունը կախված է բազմաթիվ գործոններից, մասնավորապես, աշխատանքային հեղուկի ընտրությունից և երկրաջերմային էլեկտրակայանի երկրորդային շղթայի թերմոդինամիկական ցիկլի պարամետրերից։

Երկրորդական միացումում տարբեր հովացուցիչ նյութեր օգտագործող ցիկլերի հաշվարկային վերլուծության արդյունքները ցույց են տալիս, որ ամենաօպտիմալը գերկրիտիկական ցիկլերն են, որոնք հնարավորություն են տալիս բարձրացնել տուրբինի հզորությունը և ցիկլի արդյունավետությունը, բարելավել հովացուցիչի տրանսպորտային հատկությունները և ավելի լիարժեք վերահսկել ջերմաստիճանը: երկրաջերմային էլեկտրակայանի առաջնային շղթայում շրջանառվող աղբյուրի ջերմային ջրի մասին:

Հաստատվել է նաև, որ բարձր ջերմաստիճան ջերմային ջրի համար (180ºС և բարձր) ամենահեռանկարայինը գերկրիտիկական ցիկլերի ստեղծումն է երկրաջերմային էլեկտրակայանի երկրորդական շղթայում՝ օգտագործելով իզոբութան, իսկ ավելի ցածր ջերմաստիճան ունեցող ջրերի համար (100÷120ºС և բարձր): ) նույն ցիկլերը ստեղծելիս ամենահարմար հովացուցիչ նյութը ֆրեոն R13B1 է:

Կախված արդյունահանվող ջերմային ջրի ջերմաստիճանից, կա երկրորդային հովացուցիչ նյութի գոլորշիացման օպտիմալ ջերմաստիճան, որը համապատասխանում է տուրբինի կողմից արտադրվող առավելագույն հզորությանը:

Հետագայում անհրաժեշտ է ուսումնասիրել գերկրիտիկական խառնուրդները, որոնց օգտագործումը որպես երկրաջերմային էներգիայի ցիկլերի աշխատանքային նյութ, ամենահարմարն է, քանի որ ընտրելով խառնուրդի բաղադրությունը, կարելի է հեշտությամբ փոխել դրանց կրիտիկական հատկությունները՝ կախված արտաքին պայմաններից:

Երկրաջերմային էներգիայի օգտագործման մեկ այլ ուղղություն է երկրաջերմային ջերմամատակարարումը, որը երկար ժամանակ օգտագործվում է Կամչատկայում և Հյուսիսային Կովկասում ջերմոցների ջեռուցման, բնակարանային և կոմունալ ծառայությունների ոլորտում ջեռուցման և տաք ջրամատակարարման համար: Համաշխարհային և ներքին փորձի վերլուծությունը ցույց է տալիս երկրաջերմային ջերմամատակարարման հեռանկարները։ Ներկայումս աշխարհում 17175 ՄՎտ ընդհանուր հզորությամբ երկրաջերմային ջերմամատակարարման համակարգեր են գործում միայն ԱՄՆ-ում։ Եվրամիության պլանների համաձայն՝ երկրաջերմային ջեռուցման համակարգերի, այդ թվում՝ ջերմային պոմպերի հզորությունը 1995 թվականին 1300 ՄՎտ-ից պետք է հասցվի 5000 ՄՎտ 2010 թվականին։

ԽՍՀՄ-ում երկրաջերմային ջրերն օգտագործվում էին Կրասնոդարի և Ստավրոպոլի տարածքներում, Կաբարդինո-Բալկարիայում, Հյուսիսային Օսիայում, Չեչեն-Ինգուշեթիայում, Դաղստանում, Կամչատկայի մարզում, Ղրիմում, Վրաստանում, Ադրբեջանում և Ղազախստանում։ 1988 թվականին արտադրվել է 60,8 մլն մ³ երկրաջերմային ջուր, այժմ մինչև 30 մլն. արտադրվում է Ռուսաստանում։ մ³ տարեկան, որը համարժեք է 150÷170 հազար տոննա ստանդարտ վառելիքի: Միաժամանակ, երկրաջերմային էներգիայի տեխնիկական ներուժը, ըստ ՌԴ էներգետիկայի նախարարության, կազմում է 2950 մլն տոննա ստանդարտ վառելիք։

Վերջին 10 տարիների ընթացքում մեր երկրում երկրաջերմային ռեսուրսների հետազոտման, զարգացման և շահագործման համակարգը փլուզվել է։ ԽՍՀՄ-ում այս խնդրի վերաբերյալ գիտահետազոտական աշխատանքներ են տարվել ԳԱ ինստիտուտների, երկրաբանության և գազի արդյունաբերության նախարարությունների կողմից։ Երկրաբանության նախարարության ինստիտուտների և տարածքային ստորաբաժանումների կողմից իրականացվել են հանքավայրերի պաշարների ուսումնասիրություն, գնահատում և հաստատում: Գազի արդյունաբերության նախարարության ստորաբաժանումների կողմից իրականացվել են արտադրական հորերի հորատում, դաշտերի մշակում, վերաներարկման տեխնոլոգիաների մշակում, երկրաջերմային ջրերի մաքրում և երկրաջերմային ջերմամատակարարման համակարգերի շահագործում: Այն ներառում էր հինգ տարածաշրջանային գործառնական բաժիններ՝ «Սոյուզգեոթերմ» (Մախաչկալա) գիտաարտադրական ասոցիացիան, որը մշակեց ԽՍՀՄ-ում երկրաջերմային ջրերի ապագա օգտագործման սխեման։ Երկրաջերմային ջերմամատակարարման համակարգերի և սարքավորումների նախագծումն իրականացրել է Ինժեներական սարքավորումների կենտրոնական գիտահետազոտական և նախագծային և փորձարարական ինստիտուտը:

Ներկայումս երկրաջերմային ոլորտում դադարել են համապարփակ հետազոտական աշխատանքները՝ երկրաբանական և հիդրոերկրաբանական ուսումնասիրություններից մինչև երկրաջերմային ջրերի մաքրման խնդիրներ։ Չկան հետախուզական հորատումներ կամ նախկինում ուսումնասիրված հանքավայրերի մշակում, և գործող երկրաջերմային ջերմամատակարարման համակարգերի սարքավորումները չեն արդիականացվում: Երկրաջերմության զարգացման գործում կառավարության դերն աննշան է։ Երկրաջերմային մասնագետները ցրված են, և նրանց փորձը պահանջված չէ։ Մենք կվերլուծենք ներկայիս իրավիճակը և զարգացման հեռանկարները Ռուսաստանի նոր տնտեսական պայմաններում՝ օգտագործելով Կրասնոդարի երկրամասի օրինակը։

Այս տարածաշրջանի համար էներգիայի վերականգնվող բոլոր աղբյուրներից ամենահեռանկարայինը երկրաջերմային ջրերի օգտագործումն է։ Գծապատկեր 4-ում ներկայացված են Կրասնոդարի երկրամասի օբյեկտների ջերմամատակարարման համար վերականգնվող էներգիայի աղբյուրների օգտագործման առաջնահերթությունները:

IN Կրասնոդարի մարզՏարեկան արտադրվում է մինչև 10 մլն մ³ երկրաջերմային ջուր՝ 70÷100º C ջերմաստիճանով, որը փոխարինում է 40÷50 հազար տոննա օրգանական վառելիքին (համարժեք վառելիքի առումով): Գործում են 10 հանքավայրեր՝ 37 հորատանցքերով, 6 հանքավայր՝ 23 հորով, շահագործման փուլում են։ Երկրաջերմային հորերի ընդհանուր թիվը 77 է։ 32 հա ջեռուցվում է երկրաջերմային ջրերով։ ջերմոցներ, 11 հազար բնակարան ութ բնակավայրերում, տաք ջրով ապահովված է 2 հազար մարդու։ Տարածաշրջանում երկրաջերմային ջրերի ուսումնասիրված շահագործելի պաշարները գնահատվում են 77,7 հազ. մ³/օր, կամ ջեռուցման սեզոնին աշխատելիս՝ 11,7 մլն. մ³ սեզոնում կանխատեսվող պաշարները համապատասխանաբար կազմում են 165 հազ. մ³/օր և 24,7 մլն. մ³ մեկ սեզոնի համար:

Մոստովսկոյեի ամենազարգացած երկրաջերմային դաշտերից մեկը, Կրասնոդարից 240 կմ հեռավորության վրա, Կովկասի նախալեռներում, որտեղ 1650÷1850 մ խորության վրա հորատվել է 14 հորատանցք՝ 1500÷3300 մ³/օր հոսքի արագությամբ, ջերմաստիճանը գետաբերանում: ÷78º C, ընդհանուր հանքայնացումը 0,9÷1, 9գ/լ. Ըստ քիմիական բաղադրությունըԵրկրաջերմային ջուրը գրեթե համապատասխանում է խմելու ջրի չափանիշներին։ Այս հանքավայրից երկրաջերմային ջրի հիմնական սպառողը ջերմոցային համալիրն է՝ մինչև 30 հա ջերմոցային տարածքով, որը նախկինում շահագործել է 8 հորատանցք։ Ներկայում այստեղ ջերմոցային տարածքի 40%-ը ջեռուցվում է։

Բնակարանների ջեռուցման և վարչական շենքերգյուղ 80-ական թվականներին Մոստովայայի վրա կառուցվել է երկրաջերմային կենտրոնական ջեռուցման կետ (CHS) 5 ՄՎտ գնահատված ջերմային հզորությամբ, որի դիագրամը ներկայացված է նկ.5-ում։ Կենտրոնական ջեռուցման կայանի երկրաջերմային ջուրը գալիս է երկու հորերից՝ յուրաքանչյուրը 45÷70 մ³/ժ հոսքով և 70÷74ºС ջերմաստիճանով երկու պահեստային բաքերում՝ 300 մ³ տարողությամբ: Երկրաջերմային թափոնների ջերմությունն օգտագործելու համար տեղադրվել են 500 կՎտ նախագծային ջերմային հզորությամբ երկու շոգեկոմպրեսորային ջերմային պոմպեր: 30÷35ºС ջերմաստիճան ունեցող ջեռուցման համակարգերում թափոնների երկրաջերմային ջուրը նախքան ջերմային պոմպի միավորը (HPU) բաժանվում է երկու հոսքի, որոնցից մեկը սառչում է մինչև 10ºС և թափվում է ջրամբար, իսկ երկրորդը տաքացվում է մինչև 50ºС և վերադարձվում է: պահեստավորման տանկերը: Ջերմային պոմպերի ագրեգատները արտադրվել են Մոսկվայի Կոմպրեսոր գործարանի կողմից՝ A-220-2-0 սառնարանային մեքենաների հիման վրա:

Ջերմային էներգիայի կարգավորում երկրաջերմային ջեռուցումգագաթնակետային տաքացման բացակայության դեպքում այն իրականացվում է երկու եղանակով` հովացուցիչ նյութի միջոցով և ցիկլային եղանակով: Վերջին մեթոդով համակարգերը պարբերաբար լցվում են երկրաջերմային հովացուցիչ նյութով՝ միաժամանակ արտահոսելով սառեցված հեղուկը: Օրական Z ջեռուցման ժամանակահատվածի դեպքում Zn-ի ջեռուցման ժամանակը որոշվում է բանաձևով

Zn = 48j/(1 + j), որտեղ ջերմության արձակման գործակիցը; սենյակի օդի գնահատված ջերմաստիճանը, °C; իսկ օդի իրական և հաշվարկված ջերմաստիճանը, °C:

Երկրաջերմային համակարգերի պահեստային տանկերի հզորությունը որոշվում է տաքացվող բնակելի տարածքներում (±3°C) օդի ջերմաստիճանի տատանումների նորմալացված ամպլիտուդ ապահովելու պայմանից՝ ըստ բանաձևի:

որտեղ kF-ը ջեռուցման համակարգի ջերմափոխանակությունն է 1°C ջերմաստիճանի տարբերության դիմաց, W/°C; Z = Zn + Z երկրաջերմային ջեռուցման շահագործման ժամանակաշրջան; Zpause տեւողությունը, h; Շենքի ջեռուցման համակարգի Qp և Qp հաշվարկված և սեզոնային միջին ջերմային հզորությունը, Վտ; c · երկրաջերմային ջրի ծավալային ջերմային հզորություն, J/(m³· ºС); օրական սկսվող երկրաջերմային ջեռուցման n թիվը; k1 ջերմության կորստի գործակից երկրաջերմային ջերմամատակարարման համակարգում; Ջերմաստիճանի տատանումների Ա1 ամպլիտուդը ջեռուցվող շենքում, ºС; Ջեռուցվող տարածքների ջերմության կլանման Rnomtotal ցուցանիշը; Ջեռուցման համակարգերի և ջեռուցման ցանցերի Vc և Vts հզորությունը, մ³.

Երբ ջերմային պոմպերն աշխատում են, երկրաջերմային ջրի հոսքի արագության հարաբերակցությունը գոլորշիչով Gi և կոնդենսատոր Gk-ով որոշվում է բանաձևով.

Որտեղ tk, to, t-ը երկրաջերմային ջրի ջերմաստիճանն է կոնդենսատորից, շենքի ջեռուցման համակարգից և HPU գոլորշիչներից հետո, ºС:

Հարկ է նշել, որ օգտագործվող ջերմային պոմպերի նմուշների ցածր հուսալիությունը, քանի որ դրանց շահագործման պայմանները զգալիորեն տարբերվում էին սառնարանային մեքենաների աշխատանքային պայմաններից: Ջերմային պոմպի ռեժիմում աշխատելիս կոմպրեսորների արտանետման և ներծծման ճնշումների հարաբերակցությունը 1,5÷2 անգամ գերազանցում է նույն հարաբերակցությունը. սառնարանային մեքենաներ. Միացնող գավազանի և մխոցի խմբի, նավթային կայանքների և ավտոմատացման խափանումները հանգեցրին այդ մեքենաների վաղաժամ խափանմանը:

Հիդրոլոգիական ռեժիմի նկատմամբ վերահսկողության բացակայության, Մոստովսկոյե երկրաջերմային դաշտի շահագործման արդյունքում արդեն 10 տարի անց ճնշումը հորատանցքում նվազել է 2 անգամ։ Հանքավայրի ջրամբարային ճնշումը վերականգնելու նպատակով 1985 թ. Հորատվել են երեք ներարկման հորեր, կառուցվել է պոմպակայան, սակայն դրանց աշխատանքը դրական արդյունք չի տվել՝ գոյացությունների ցածր ներարկման պատճառով։

Կրասնոդարից 60 կմ հեռավորության վրա գտնվող Ուստ-Լաբինսկ քաղաքում երկրաջերմային ռեսուրսների առավել խոստումնալից օգտագործման համար 50 հազար բնակչություն ունեցող Ուստ-Լաբինսկ քաղաքում մշակվել է 65 ՄՎտ գնահատված ջերմային հզորությամբ երկրաջերմային ջերմամատակարարման համակարգ: Ջրի պոմպային երեք հորիզոններից ընտրվել են էոցեն-պալեոցենային հանքավայրեր՝ 2200÷2600 մ թաղման խորությամբ՝ 97÷100ºС ձևավորման ջերմաստիճանով և 17÷24 գ/լ հանքայնացումով։

Քաղաքի ջերմամատակարարման զարգացման սխեմայի համաձայն առկա և ապագա ջերմային բեռների վերլուծության արդյունքում որոշվել է երկրաջերմային ջերմամատակարարման համակարգի օպտիմալ հաշվարկված ջերմային հզորությունը: Չորս տարբերակների տեխնիկական և տնտեսական համեմատությունը (դրանցից երեքը՝ առանց գագաթնակետային կաթսայատների տարբեր թվով հորեր և մեկը՝ կաթսայատան լրացուցիչ ջեռուցմամբ) ցույց է տվել, որ պիկ կաթսայատան հետ սխեման ունի նվազագույն վերադարձի ժամկետ (նկ. 6): .

Երկրաջերմային ջերմամատակարարման համակարգը ներառում է յոթ ներարկման հորերով արևմտյան և կենտրոնական ջերմային ջրառների կառուցում: Ջերմային ջրի ընդունիչների գործառնական ռեժիմ՝ սառեցված հովացուցիչ նյութի կրկնակի ներարկումով: Ջերմամատակարարման համակարգը երկկողմանի է, կաթսայատան գագաթնակետային տաքացումով և շենքերի գործող ջեռուցման համակարգերի կախված միացումով: Այս երկրաջերմային համակարգի կառուցման մեջ կապիտալ ներդրումները կազմել են 5,14 մլն. քսել. (1984 թվականի գներով), վերադարձման ժամկետը 4,5 տարի, փոխարինված վառելիքի գնահատված խնայողությունը՝ տարեկան 18,4 հազար տոննա ստանդարտ վառելիք։

Երկրաջերմային էլեկտրակայանների կողմից արտադրվող էլեկտրաէներգիայի արժեքը.

Երկրաջերմային դաշտերի հետազոտության և զարգացման (հորատման) ծախսերը կազմում են երկրաջերմային էլեկտրակայանի ընդհանուր արժեքի մինչև 50%-ը, և, հետևաբար, երկրաջերմային էլեկտրակայանի արտադրած էլեկտրաէներգիայի արժեքը բավականին զգալի է: Այսպիսով, ամբողջ փորձնական-արդյունաբերական (IP) Verkhnee-Mutnovskaya GeoPP-ի [հզորությունը 12(3×4) ՄՎտ] արժեքը կազմել է մոտ 300 մլն ռուբլի։ Այնուամենայնիվ, վառելիքի տրանսպորտային ծախսերի բացակայությունը, երկրաջերմային էներգիայի վերականգնվող բնույթը և էլեկտրաէներգիայի և ջերմության արտադրության բնապահպանական բարենպաստությունը թույլ են տալիս երկրաջերմային էներգիան հաջողությամբ մրցակցել էներգետիկ շուկայում և, որոշ դեպքերում, ավելի շատ արտադրել: էժան էլեկտրաէներգիաև ջերմություն, քան ավանդական CPP-ներում և CHP-ներում: Հեռավոր շրջանների համար (Կամչատկա, Կուրիլյան կղզիներ) GeoPP-ները բացարձակ առավելություն ունեն ներկրվող վառելիքով աշխատող ջերմաէլեկտրակայանների և դիզելային կայանների նկատմամբ։

Եթե որպես օրինակ դիտարկենք Կամչատկան, որտեղ էլեկտրաէներգիայի ավելի քան 80%-ն արտադրվում է CHPP-1-ում և CHPP-2-ում, որոնք աշխատում են ներկրվող մազութի վրա, ապա երկրաջերմային էներգիայի օգտագործումն ավելի շահավետ է։ Նույնիսկ այսօր, երբ Մուտնովսկի երկրաջերմային դաշտում նոր ԳեոԷԿ-երի կառուցման և զարգացման գործընթացը դեռ ընթացքի մեջ է, Վերխնե-Մուտնովսկայա ԳեոԷԿ-ում էլեկտրաէներգիայի արժեքը ավելի քան երկու անգամ ցածր է, քան Պետրոպավլովսկ-Կամչատսկի ՋԷԿ-ում: Հին Pauzhetskaya GeoPP-ում 1 կՎտժ(ե) արժեքը 2¸3 անգամ ցածր է, քան CHPP-1-ում և CHPP-2-ում:

Կամչատկայում 1 կՎտ/ժ էլեկտրաէներգիայի արժեքը 1988 թվականի հուլիսին կազմել է 10-ից 25 ցենտ, իսկ էլեկտրաէներգիայի միջին սակագինը սահմանվել է 14 ցենտ։ հունիսին 2001 թ Նույն մարզում 1 կՎտ/ժ էլեկտրաէներգիայի սակագինը տատանվում էր 7-15 ցենտի սահմաններում։ սկզբին 2002 թ «Կամչատսկէներգո» ԲԲԸ-ում միջին սակագինը կազմել է 3,6 ռուբլի: (12 ցենտ): Միանգամայն պարզ է, որ Կամչատկայի տնտեսությունը չի կարող հաջողությամբ զարգանալ առանց սպառվող էլեկտրաէներգիայի ծախսերը նվազեցնելու, և դրան կարելի է հասնել միայն երկրաջերմային ռեսուրսների օգտագործմամբ։

Հիմա էներգետիկայի ոլորտը վերակազմավորելիս շատ կարևոր է դրանից ելնել իրական գներվառելիքի և սարքավորումների, ինչպես նաև էներգիայի գների տարբեր սպառողների համար: Հակառակ դեպքում, դուք կարող եք գալ սխալ եզրակացությունների և կանխատեսումների։ Այսպիսով, Կամչատկայի շրջանի տնտեսական զարգացման ռազմավարության մեջ, որը մշակվել է 2001 թվականին Դալսեթպրոկտում, առանց բավարար հիմնավորման, 1000 մ³ գազի համար ներառվել է 50 դոլար գին, թեև պարզ է, որ գազի իրական արժեքը չի լինի ավելի ցածր, քան. 100 դոլար, իսկ գազի հանքավայրերի շահագործման տեւողությունը կկազմի 5 ÷10 տարի։ Ընդ որում, ըստ առաջարկվող ռազմավարության, գազի պաշարները հաշվարկվում են ոչ ավելի, քան 12 տարի ժամկետով։ Հետևաբար, Կամչատկայի շրջանում էներգետիկայի զարգացման հեռանկարները պետք է կապված լինեն հիմնականում Մուտնովսկոյե հանքավայրում երկրաջերմային էլեկտրակայանների կառուցման հետ [մինչև 300 ՄՎտ(ե)], Pauzhetskaya GeoPP-ի վերազինման, հզորության հետ։ որից պետք է հասցնել 20 ՄՎտ-ի, իսկ նոր ԳեոԷԿ-երի կառուցումը։ Վերջինս երկար տարիներ (առնվազն 100 տարի) կապահովի Կամչատկայի էներգետիկ անկախությունը եւ կնվազեցնի վաճառված էլեկտրաէներգիայի արժեքը։

Համաշխարհային էներգետիկ խորհրդի տվյալներով՝ վերականգնվող էներգիայի բոլոր աղբյուրներից ամենաշատը ցածր գին GeoPP-ում 1 կՎտժ-ի համար (տես աղյուսակը):

	ուժ	օգտագործել ուժ			Գին Տեղադրվել		վերջապես
	10200	55÷95(84)	2÷10	1÷8	800÷3000	70,2	22
Քամի	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
Մակընթացություններ	34	20÷30	8÷15	8÷15	1700÷ 2500	0,6

Ֆիլիպիններում, Նոր Զելանդիայում, Մեքսիկայում և ԱՄՆ-ում խոշոր GeoPP-ների շահագործման փորձից հետևում է, որ 1 կՎտ/ժ էլեկտրաէներգիայի արժեքը հաճախ չի գերազանցում 1 ցենտը, մինչդեռ պետք է նկատի ունենալ, որ էլեկտրաէներգիայի օգտագործման գործակիցը GeoPP-ներում. հասնում է 0,95 արժեքի։

Երկրաջերմային ջերմամատակարարումն առավել շահավետ է, երբ ուղղակիորեն օգտագործվում է երկրաջերմային տաք ջուր, ինչպես նաև ջերմային պոմպերի ներդրմամբ, որոնցում կարելի է արդյունավետ օգտագործել 10÷30ºС ջերմաստիճանով երկրի ջերմությունը, այսինքն. ցածր աստիճանի երկրաջերմային ջերմություն. Ռուսաստանի ներկայիս տնտեսական պայմաններում երկրաջերմային ջերմամատակարարման զարգացումը չափազանց դժվար է։ Հաստատագրված միջոցները պետք է ներդրվեն հորատանցքերի հորատման մեջ։ Կրասնոդարի երկրամասում 1 մ հորատման արժեքը 8 հազար ռուբլի է, դրա խորությունը 1800 մ է, ծախսերը՝ 14,4 միլիոն ռուբլի։ 70 մ³/ժ հաշվարկված հորատանցքի հոսքի արագությամբ, 30º C գործող ջերմաստիճանի ճնշումով, շուրջօրյա աշխատանքով 150 օր: Տարեկան ջեռուցման սեզոնի ընթացքում հաշվարկային հոսքի օգտագործման գործակիցը 0,5 է, մատակարարվող ջերմության քանակը՝ 4385 ՄՎտժ կամ արժեքային արտահայտությամբ՝ 1,3 մլն ռուբլի։ 300 ռուբ./(ՄՎտժ) սակագնով։ Այս տեմպերով հորատման հորատանցքերն իրենց ծախսերը կվճարեն 11 տարի հետո։ Միաժամանակ, ապագայում էներգետիկ ոլորտում այս ոլորտը զարգացնելու անհրաժեշտությունը կասկածից վեր է։

Եզրակացություններ.

1. Ռուսաստանի գրեթե ողջ տարածքում կան երկրաջերմային ջերմության եզակի պաշարներ՝ հովացուցիչ նյութի ջերմաստիճանով (ջուր, երկփուլ հոսք և գոլորշի) 30-ից մինչև 200º C:

2.Վերջին տարիներին Ռուսաստանում հիմնված խոշոր հիմնարար հետազոտությունՍտեղծվել են երկրաջերմային տեխնոլոգիաներ, որոնք կարող են արագորեն ապահովել երկրի ջերմության արդյունավետ օգտագործումը GeoPP-ներում և GeoTS-ում՝ էլեկտրաէներգիա և ջերմություն արտադրելու համար:

3. Երկրաջերմային էներգիան պետք է կարևոր տեղ զբաղեցնի էներգիայի օգտագործման ընդհանուր հաշվեկշռում։ Մասնավորապես, Կամչատկայի շրջանի և Կուրիլյան կղզիների և մասամբ Պրիմորիեի, Սիբիրի և Հյուսիսային Կովկասի էներգետիկ հատվածը վերակառուցելու և վերազինելու համար պետք է օգտագործել սեփական երկրաջերմային ռեսուրսները։

4. Ջերմամատակարարման նոր սխեմաների լայնածավալ իրականացումը ջերմային պոմպերով ցածրորակ ջերմային աղբյուրներով կնվազեցնի հանածո վառելիքի սպառումը 20÷25%-ով:

5. Էներգետիկայի ոլորտում ներդրումներ և վարկեր ներգրավելու համար անհրաժեշտ է իրականացնել արդյունավետ ծրագրեր և երաշխավորել փոխառու միջոցների ժամանակին մարումը, ինչը հնարավոր է միայն սպառողներին մատակարարվող էլեկտրաէներգիայի և ջերմության համար լրիվ և ժամանակին վճարման դեպքում:

Մատենագիտություն.

1. Երկրաջերմային էներգիայի փոխակերպումը էլեկտրական էներգիայի՝ օգտագործելով երկրորդական շղթայում գերկրիտիկական ցիկլը: Աբդուլագատով Ի.Մ., Ալխասով Ա.Բ. «Ջերմաէներգետիկա.-1988 թ.4-էջ. 53-56»:

2. Սալամով Ա.Ա. «Երկրաջերմային էլեկտրակայանները համաշխարհային էներգետիկ ոլորտում» Ջերմաէներգետիկա 2000 թ. թիվ 1-էջ. 79-80"

3. Երկրի ջերմություն. «Երկրաջերմային տեխնոլոգիաների զարգացման հեռանկարները» Էկոլոգիա և կյանք-2001 թ.6-էջ49-52 զեկույցից:

4. Տարնիժևսկի Բ.Վ. «Վերականգնվող էներգիայի աղբյուրների օգտագործման վիճակը և հեռանկարները Ռուսաստանում» Արդյունաբերական էներգիա - 2002 թ. 52-56 թթ.

5. Կուզնեցով Վ.Ա. «Մուտնովսկայա երկրաջերմային էլեկտրակայան» Էլեկտրակայաններ-2002-Թիվ 1-էջ. 31-35 թթ.

6. Բուտուզով Վ.Ա. «Երկրաջերմային ջերմամատակարարման համակարգեր Կրասնոդարի մարզում» Էներգետիկ մենեջեր-2002-Թիվ 1-էջ 14-16.

7. Բուտուզով Վ.Ա. «Ռուսաստանում երկրաջերմային ջերմամատակարարման համակարգերի վերլուծություն» Արդյունաբերական էներգետիկա-2002-No.6-էջ 53-57:

8. Դոբրոխոտով Վ.Ի. «Երկրաջերմային ռեսուրսների օգտագործումը Ռուսաստանի էներգետիկայի ոլորտում» Ջերմաէներգետիկա-2003-Թիվ 1-էջ 2-11.

9. Ալխասով Ա.Բ. «Երկրաջերմային ջերմության օգտագործման արդյունավետության բարձրացում» Ջերմաէներգետիկա-2003-Թիվ 3-էջ 52-54.

Ք pr 24 ⋅ Ք t.sn

Ե⋅çpr osv pr osv

⋅ô

Ե ⋅ç

⋅ô

ջերմաստիճանը 25 աստիճանով պակաս տՊահակներ Այս գոլորշին ուղարկվում է

տուրբին. Էքսպանդատորից մնացած ջուրը գնում է գոլորշիչ, որտեղ

սառեցվել է 60 աստիճանով և նորից մղվել ջրհորի մեջ: Նեդոգ-

բղավել գոլորշիացման միավորում - 20 աստիճան: Աշխատանքային հեղուկները ընդլայնվում են.

տուրբիններում և մտնում կոնդենսատորներ, որտեղից դրանք սառչում են ջրով

գետեր՝ ջերմաստիճանով տ xv = 5 °C: Կոնդենսատորում ջրի ջեռուցումն է

10 ºС, և ենթատաքացում մինչև 5 ºС հագեցվածության ջերմաստիճան:

Տուրբինների հարաբերական ներքին արդյունավետությունը ç այ= 0,8: Էլեկտրամեխանիկական

Տուրբոգեներատորների տեխնիկական արդյունավետությունը çem = 0,95 է։

Սահմանել.

ֆրեոնի վրա աշխատող տուրբինի էլեկտրական հզորությունը. Ն eCT և

երկրաջերմային էլեկտրակայանի ընդհանուր հզորությունը;

աշխատանքային հեղուկների սպառումը երկու տուրբինների համար.

ջրի հոսքը ջրհորից;

Երկրաջերմային էլեկտրակայանի արդյունավետությունը.

Ընտրանքների համար վերցրեք նախնական տվյալները Աղյուսակ 3-ից:

Աղյուսակ 3

Նախնական տվյալներ թիվ 3 առաջադրանքի համար

Տարբերակ	NEPT, ՄՎտ	o tgv, C	Ֆրեոն	o tхв, Ս
			R114
			R114
	2,5		R114
			R114
	3,5		R114
	3,0		R114
	2,5		R114
			R114
	1,5		R114
	3,0		R114
	2,5		R114
			R114
	1,5		R114
			R114
	2,5		R114
			R114
	2,5		R114
			R114
	3,5		R114
	3,2		R114
	3,0		R114
			R114
	1,6		R114
	2,2		R114
	2,5		R114
	3,5		R114
	2,9		R114
	3,5		R114
	3,4		R114
	3,2		R114

տ=

դուրս

3. Որոշեք էնթալպիաները բնորոշ կետերում.

Ըստ ջրի և ջրի գոլորշու աղյուսակի
ջրի չոր հագեցած գոլորշու էթալպիա տուրբինի մուտքի մոտ՝ ըստ ջերմաստիճանի ՊՏ դեպի= 150 ° ՀԵՏ	ՊՏ հո = 2745.9կՋ կգ
էթալպիա (տեսական) տուրբինի ելքի մոտ (մենք գտնում ենք տուրբինում ջրի գոլորշիների ադիաբատիկ ընդլայնման պայմանից) ջերմաստիճանում. ՊՏ tk= 20 ° Գ	ՊՏ hкt = 2001.3կՋ կգ
ջրի էթալպիա, որը թողնում է կոնդենսատորը ջերմաստիճանում ՊՏվեր tk= 20 ° Գ	ՊՏ հկ′ = 83,92 կՋ կգ
Ջրի էթալպիա, որը թողնում է երկրաջերմային ջրհորը ջերմաստիճանում t GW= 175 ° ՀԵՏ	hGW =t GW ⋅հետ p = 175 ⋅ 4,19 = 733,25կՋ /կգ
Գոլորշիչի դիմաց ջրի էթալպիան հայտնաբերվում է ըստ ջերմաստիճանի ՊՏշրջագայություն դեպի= 150 ° ՀԵՏ	հ′ Ռ = 632.25կՋ կգ
Ջրի էթալպիան գոլորշիչից ելքի մոտ հայտնաբերվում է ջերմաստիճանի միջոցով դուրսջերմաստիճանը tgv= 90 ° ՀԵՏ	դուրս հգվ = 376.97կՋ /կգ
Համաձայն lgP-h դիագրամի ֆրեոնի R11-ի համար
ջերմաստիճանի պայմաններում տուրբինի դիմաց չոր հագեցած ֆրեոնի գոլորշի էթալպիա ՀՏ դեպի= 130 ° ՀԵՏ	ՀՏ հո = 447,9կՋ /կգ

=տ

4. Մենք հաշվարկում ենք տուրբինում առկա ջերմության անկումը.

PT PT

5. Գտե՛ք տուրբինում իրական ջերմության անկումը.

NIPT =NOPT ⋅ç այ = 744,6 ⋅ 0,8 = 595,7կՋ /կգ .

6. Գոլորշի (երկրաջերմային ջրհորից ջուր) սպառում դեպի ջուր

մենք գտնում ենք տուրբինը՝ օգտագործելով բանաձևը.

DoPT =

NIPT ⋅ç Էմ

5,3կգ /Հետ .

7. Ջուրը հոսում է երկրաջերմային հորից դեպի գոլորշիացուցիչ և դեպի

Ամբողջ երկրաջերմային էլեկտրակայանը սովորաբար հայտնաբերվում է հավասարումների համակարգից.

PT ISP

Այս համակարգը լուծելով՝ մենք գտնում ենք.

7.1 ջրի հոսքը երկրաջերմային հորից դեպի գոլորշիացուցիչ.

hGW −hp

2745,9 − 733,25

733,25 − 632, 25

7.2 Ընդհանուր ջրի հոսքը երկրաջերմային հորից

DGW = 5,3 + 105,6 = 110,9կգ /Հետ .

ԲԱՅՑ kPt T-ի մասին = 2745,9 − 2001,3 = 744,6կՋ /կգ .

=հ

−հ

⎧⎪DGW GW =DoPT ⋅ho GVSP ⋅հ′ էջ

⋅հ

+Դ

⎨

⎪⎩DGW =Արեք

+DGW

DGVSP =DoPT ⋅

−հ

ho GW

= 5,3 ⋅ = 105,6կգ /Հետ ;

′

8. Երկրորդ տուրբինում ֆրեոնի հոսքի արագությունը հայտնաբերվում է ջերմային հավասարումից

ընդհանուր մնացորդը:

ISP vykhI XT XT

որտեղ ç Եվ= 0,98 - գոլորշիացման արդյունավետություն:

⋅ç Եվ ⋅

hp −hexit

105,6 ⋅ 0,98 ⋅

632,25 − 376,97

114,4կգ /Հետ .

9. Հովացուցիչ նյութի վրա աշխատող երկրորդ տուրբինի էլեկտրական հզորությունը

ներքև, որոշվում է բանաձևով.

Որտեղ HiXT = (hp −ը ՀՏ)ç այ- փաստացի ջերմության տարբերություն երկրորդ

XT XT T

10. Երկրաջերմային էլեկտրակայանի ընդհանուր էլեկտրական հզորությունը հավասար է լինելու.

GeoTES XT

11. Եկեք գտնենք GeoTES-ի արդյունավետությունը.

ç GeoTES

GeoTES

Դ −հ

⎜ ⎜Դ

N eGeoTES

⎛ ⎛ 5,3 105,6 ⎞ ⎞

⎝ 110,9 110,9 ⎠ ⎠

DGV r gv i o o k′ ՀՏ),

)ç = Դ

(հ′ − հ

−հ

(հ

DGVSP

հո կ′ ՀՏ

−հ

′ պահակները

N e oXT ⋅HiXT ⋅ç Էմ ,

=Դ

′ կտ

N e o (p X)այ ⋅ç Էմ = 114,4 ⋅ (632,25 − 396,5) ⋅103 ⋅ 0,8 ⋅ 0,95 = 20,5ՄՎտ

⋅հ′ − հ

=Դ

N e e ePT = 20,5 + 3 = 23,5ՄՎտ .

=Ն

+Ն

N eGeoTES

QGW GW ⋅ (hGW SBR)

⎛PT DoPT

D XT

DGW ⋅ ⎜hGW − ⎜հկ ⋅ +hexit ⋅GW

DGW GW

⎝

⎟ ⎟

23,5 ⋅103

Կարդացեք.

Հանրաճանաչ:

Կենդանակերպի մարդասպան. Ով է նա? Կենդանակերպի ո՞ր նշանների ներքո են ծնվել ամենաշատ սերիական մարդասպանները.

Նոր

Ինչպես վերականգնել դաշտանային ցիկլը ծննդաբերությունից հետո.

Կայքի բաժինները

Խմբագրի ընտրությունը.

Գովազդ

Վերացական.

Ներածություն.

Երկրաջերմային էներգիայի զարգացման պատմություն.

Երկրաջերմային էներգիայի փոխակերպումը էլեկտրական և ջերմային էներգիայի:

Երկրաջերմային էլեկտրակայանների կողմից արտադրվող էլեկտրաէներգիայի արժեքը.

Եզրակացություններ.

Մատենագիտություն.

Հանրաճանաչ:

Կենդանակերպի մարդասպան. Ով է նա? Կենդանակերպի ո՞ր նշանների ներքո են ծնվել ամենաշատ սերիական մարդասպանները.

Նոր

Շոռակարկանդակներ կաթնաշոռից տապակի մեջ - դասական բաղադրատոմսեր փափկամազ շոռակարկանդակների համար Շոռակարկանդակներ 500 գ կաթնաշոռից

Սև մարգարիտ սալորաչիրով աղցան Սև մարգարիտ սալորաչիրով

Լեխո տոմատի մածուկով բաղադրատոմսեր

Աֆորիզմներ և մեջբերումներ ինքնասպանության մասին