Технологии за производство на геотермална енергия

Анкета

Откъде предпочитате да вземете пари назаем?

Начало > Еко > Статии > Технологии за производство на геотермална енергия

Статия

Технологии за производство на геотермална енергия

Публикуван на: 09/04/2008 Последна редакция: 13/04/2011

Продължение от брой 2

Най-очевидното приложение на горещата геотермална вода е да отоплява сгради. Някои отоплителни системи използват геотермалната гореща вода за отопляване на няколко сгради - концепция, известна като квартално отопление. Комерсиалните и промишлените приложения използват геотермална гореща вода за редица приложения, по специално аквакултурата и оранжерийното производство.

1. Геотермални топлинни помпи

Геотермалните термопомпи са вид климатизационни системи, които осигуряват отоплителна и охладителна мощност посредством геотермална енергия. Геотермалната енергия се използва за отоплителен ресурс през зимата и за охладителен - през лятото. Обикновено потребителите получават около и над 4 kW мощност, докато помпата употребява само 1 kW.

Геотермалните топлинни помпи използват относително постоянната температура на почвата или повърхностната вода като топлинен източник, което осигурява отопляване и охлаждане за сгради.

l Земни топлинни помпи
Използва се заровена тръбна намотка (топлообменник) за обмяна на топлина с почвата в близост до сградата. Тръбата може да бъде инсталирана в две конфигурации: с хоризонтални и вертикални тръби.

l Водни топлинни помпи
Те използват тръбна вилка, потопена в близък воден басейн.

Високите начални разходи за геотермални помпи се уравновесяват от ниските разходи за поддръжка и управляване. За едно ново жилище допълнителното изплащане на ипотечен заем за геотермална помпа обикновено е по-малко от това, което ще спестите от сметките за тока. Геотермалните топлинни помпи произвеждат топлина по-ефикасно от фурните, бойлерите и климатиците.

2. Производство на електричество

Подземните водни или парни резервоари с висока температура, които се отопляват от приливи на магма, могат да бъдат ползвани за производство на електричество. Геотермалното производство на енергия има много по-ниски въздушни замърсявания от конвенционалните енергийни технологии.

Технологиите, които ще помогнат да се управляват геотермалните ресурси за максимално производство на електрическа енергия, за подобряване на оперативната ефективност на централите и за развиване на нови ресурси.

l Строене на геотермален резервоар
Техниките за строене на резервоари включват геофизични измервания, проучвания на водния и парен поток чрез резервоарни скали, тестове на резервоарите с трасиращи инжекции и математически модели на резервоарите.

l Превръщане на енергия
Редица технологии са в процес на развитие за увеличаване на ефикасността при превръщането на геотермалната енергия в електричество.

l Горещи сухи скали
Някои геотермални ресурси, дълбоко под земята, не съдържат вода и се третират като гореща суха скала. Идеята е да се впомпва вода в резервоар от гореща суха скала и да се извлича нейната топлина.

l Магмена енергия
Извличането на топлина директно от магма има потенциала да предостави огромно количество енергия, което за момента е неизпълнимо на практика.

Един от факторите, които влияят сериозно върху решението за внедряване и ползване на геотермална технология е необходимият финансов ресурс. Разходът за разработка на геотермални инсталации зависи от много фактори, най-важните от които са:

l Температура и дълбочина на ресурса. Ресурс близо до повърхността означава по-малко разходи за сондаж. Високите температури означават по-голямо съдържание на енергия.

l Вид ресурс (пара, двуфазова смес или течност). По-лесно се разработва сухата пара, тъй като няма нужда от реинжекционни тръбопроводи, сепаратори и реинжекционни кладенци.

l Химията на геотермалния флуид - висока степен на соленост, висока концентрация на силициев двуокис, високо съдържание на газ или киселинни флуиди могат да предизвикат проблеми, за чието разрешаване да са необходими доста средства.

l Висока пропускливост на ресурса, означава по-добра продуктивност на кладенеца и нужда от по-малко кладенци за осигуряване на парата за централата.

l Размера на централата. Като цяло излиза по-изгодно да се инсталират големи централи, отколкото средни или малки по мащаб.

l Технологията на централата. Има редица технологии за геотермална енергия, като всяка си има своите предимства и недостатъци и различни разходни структури.

l Изисквания на инфраструктурата (достъп до пътища, водни и енергийни сервизи, близост до град и т.н.). В изолирани региони инфраструктурата може да се окаже значителна част от общият разход.

l Климатичните условия на мястото. Например по-ниските температури водят до по-евтина система за охлаждане и по-ефективна централа.

l Топография на мястото. Ако геотермалният ресурс е разположен на труден терен, разходите за разработката му ще са повече, тръбопровода може да бъде по-комплексен, по-дълъг и с по-големи спадания в налягането.

l Ограничения, налагани от органите на околна среда могат да доведат до покачване на разходите за конструкция и функциониране на геотермална инсталация.

l Администрация, мениджмънт, застраховки, разрешителни, финансиране, местни такси и други индиректни разходи. Индиректните разходи на един енергиен проект, особено в развиващите се страни може да бъде значителна част от общите разходи за проекта.

Като пример за мащабно внедряване на геотермална инсталация ще разгледаме сградата Енергон в Германия. Сградата е построена като са спазени принципите за минимален еко-отпечатък - цялата конструкция е от, т.нар. пасивни сгради. Притежава подвижни панели за минимизиране на слънцегреенето в сградата; конвекционна вентилационна система; максимално топлоизолиране на стени и прозорци; и разбира се геотермална система за отопление и охлаждане на сградата - всичко това се управлява от няколко вградени алгоритъма в софтуерната система на сградата.

Предимства на геотермалните инсталации

Недостатъци на геотермалните инсталации

l Осигуряват висока ефективност и стабилност: ефективни са през цялото време, тъй като температурата в земните недра е стабилна през цялата година и е по-висока от средната температура на въздуха.

l Пестят енергия: енергийната консумация на геотермалните термопомпи е с 1/3 по-малка от тази на електрически бойлер, с 1/2 по -малка от тази на бойлер на природен газ, а разходите са 40-60% от тези на климатичните системи.

l Имат дълъг живот: работата на термопомпата, която използва енергия от земните недра е доста стабилна. Животът на такава система е 20 години.

l Използват регенериращ се и безкраен източник на енергия- геотермалните термопомпи използват енергия от повърхностния слой на почвата, която идва от слънцето и на практика регенерираща се и безкрайна.

l Безопасни: при геотермалните термопомпи няма опасност от експлозия или пожар.

l Геотермалните термопомпи са в съответствие с климатичните особености на умерения пояс. За тяхното правилно и пълноценно използване е необходим сондаж в земните недра, чиято дълбочина да обезпечава дебита на кондензаторния кръг на всеки модел. Температурата на водата в земните недра е 12 С.

l Както за индустриални, така и за битови нужди, геотермалните инсталации обикновено имат сравнително ниски разходи за поддръжка в сравнение със конвенционалните системи, поради факта, че инсталациите са под земята. Това разположение на инсталациите елиминира въздействието на външните фактори на околната среда, климатични особености и не на последно място вандализъм.

l Геотермалните системи са мащабируеми, което ги прави гъвкави - срещу сравнително нисък разход системите могат да се разширят или ограничат, за да обслужват по-големи или по-малки сгради.

l В индустриалните инсталации, системите могат да се настроят така, че да отнемат допълнителната топлина, създадена от производствен процес и да я разпределят за отопление на друга част от сградата.

l Геотермалните системи съдържащи охладител имат по-голяма ефективност от тези с вода. Причината е в по-добрата топлопроводимост на избраното вещество и липсата на проблеми свързани със замръзване, което превъзхожда водата по тези показатели. Ползвайки охладител в тръбите на геотермалната система, се намалява тяхната дължина и съответно дълбочината на която трябва да се инсталират.

l Геотермалните системи имат по-висока първоначална инвестиция, в сравнение с конвенционалните системи за отопление и охлаждане на сгради.

l Системите с отворен кръг имат повече потенциални проблеми от тези със затворен, свързани с вкарване на външна вода в тръбите. Това би могло да доведе до натрупване на котлен камък/минерализация или запушване на тръбите.

l Системите с отворен кръг изискват голямо количество чиста вода, за да бъдат рентабилни. Това до определена степен ограничава ползването им в близост до водоеми (морета, езера, реки, потоци). В допълнение, тези системи изискват внедряването на приемлив метод за връщане на отработената вода обратно в околната среда - това може да ограничи употребата на геотермалните системи, например поради липса на водоеми за изливане на отработената вода или някои местни закони и наредби.

l Много от геотермалните системи със затворен кръг ползват антифриз, за да предотвратят замръзването на водата при ниски температури. Повечето антифриз разтвори имат определена токсичност и при авария представляват риск за околната среда и човека. В допълнение към това, някои антифриз разтвори повишават вискозитета на изпомпвания флуид, което намалява енергийната ефективност на геотермалната система.

l Геотермални системи, ползващи охладител представляват риск за околната среда. Корозията на тръбите може да предизвика теч, който е трудно откриваем. Поради високата топлопроводимост трябва да се контролира температурата на охладителя в тръбите, за да не се замрази или изпече почвата около тръбите.

l При по-студени климатични условия, може да се наложи инсталация на дублираща система за отопление в сградата по време на строежа. Това ще оскъпи допълнително инсталирането на геотермална инсталация.

Продължава в брой 4