Геотермальная энергетика. Ресурсы геотермальной энергии на территории России имеют значи­тельный промышленный

Ресурсы геотермальной энергии на территории России имеют значи­тельный промышленный потенциал, в том числе и энергетический. Запасы тепла Земли с температурой 30—40 °С (рис. 17.20, см. цветную вклейку) имеются практически на всей территории России, а в отдельных регионах имеются геотермальные ресурсы с температурой до 300 °С. В зависимо­сти от температуры геотермальные ресурсы используются в различных отраслях народного хозяйства: электроэнергетике, теплофикации, про­мышленности, сельском хозяйстве, бальнеологии.

При температурах геотермальных ресурсов свыше 130 °С возможно получение электроэнергии на одноконтурных геотермальных электро­станциях (ГеоЭС). Однако ряд регионов России располагают значитель­ными запасами геотермальных вод с более низкой температурой порядка 85 °С и выше (рис. 17.20, см. цветную вклейку). В этом случае можно полу­чить электроэнергию на ГеоЭС с бинарным циклом. Бинарные электриче­ские станции — это двухконтурные станции с использованием в каждом контуре своего рабочего тела. К бинарным также иногда относят одно­контурные станции, которые работают на смеси двух рабочих тел — аммиака и воды (рис. 17.21, см. цветную вклейку).

Первые геотермальные электростанции в России были построены на Камчатке в 1965—1967 гг.: Паужетская ГеоЭС, которая работает и в настоящее время производит самую дешевую электроэнергию на Кам­чатке, и Паратунская ГеоЭС с бинарным циклом. В дальнейшем в мире было построено около 400 ГеоЭС с бинарным циклом.

В 2002 г. введена в эксплуатацию на Камчатке Мутновская ГеоЭС с двумя энергоблоками общей мощностью 50 МВт.

Технологической схемой электростанции предусмотрено использова­ние пара, получаемого двухступенчатой сепарацией пароводяной смеси, забираемой из геотермальных скважин.

После сепарации пар с давлением 0,62 МПа и степенью сухости 0,9998 поступает на двухпоточную паровую турбину, имеющую восемь ступе­ней. В паре с паровой турбиной работает генератор номинальной мощно­стью 25 МВт и напряжением 10,5 кВ.

Для обеспечения экологической чистоты в технологической схеме электростанции предусмотрена система закачки конденсата и сепарата обратно в земные пласты, а также предотвращения выбросов сероводо­рода в атмосферу.

Геотермальные ресурсы широко используются для теплоснабжения, особенно при прямом использовании горячей геотермальной воды.

Низкопотенциальные геотермальные источники тепла с температурой or 10 до 30 °С целесообразно использовать с помощью тепловых насосов. Тепловой насос — машина, предназначенная для передачи внутренней энергии от теплоносителя с низкой температурой к теплоносителю с высокой температурой с помощью внешнего воздействия для совершения работы. В основе принципа работы теплового насоса лежит обратный цикл Карно.

Тепловой насос, потребляя ) кВт электрической мощности, выдает в систему теплоснабжения от 3 до 7 кВт тепловой мощности. Коэффициент трансформации изменяется в зависимости от температуры низкопотенци­ального геотермального источника.

Тепловые насосы нашли широкое применение во многих странах мира. Наиболее мощная теплонасосная установка работает в Швеции тепловой мощностью 320 МВт и использует тепло воды Балтийского моря.

Эффективность использования теплового насоса определяется в основном соотношением цен на электрическую и тепловую энергию, а также коэффициентом трансформации, обозначающим, во сколько раз больше производится тепловой энергии по сравнению с затраченной электрической (или механической) энергией.

Наиболее экономична работа тепловых насосов в период прохождения' минимальных нагрузок в энергосистеме. Их работа может способство­вать выравниванию графиков электрической нагрузки энергосистемы.

Контрольные вопросы

1.Как определить сток реки?

2.Как определить мощность и потенциальную выработку энергии на участке водотока?

3.Дайте классификацию гидроэнергетических ресурсов.

4.Назовите типы гидроэнергетических установок.

5.В чем различие основных схем использования водной энергии?

6.Назовите характерные уровни и объемы воды в водохранилище.

7.Какое назначение основных и специальных видов регулирования стока?

8.Нарисуйте схемы основных видов гидротурбин.

9.Напишите формулу мощности ГЭС в любой момент времени.

10.Как определить выработку электроэнергии ГЭС за год?

11.Нарисуйте схемы основных бетонных плотин.

12.Назовите режимы работы гидроаккумулирующей электростанции.

13.Назовите составляющие солнечного излучения.

14.Дайте классификацию солнечных энергетических установок.

15.Дайте классификацию ветроэнергетических установок.

16.Нарисуйте энергетические характеристики ВЭУ.

Литература для самостоятельного изучения

17.1.Использованиеводной энергии: учебник для вузов / под ред. Ю.С. Васильева. —
4-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1995.

17.2.Васильев Ю.С, Виссарионов В.И., Кубышкин Л.И.Решение гидроэнергетиче­
ских задач на ЭВМ. М.: Энергоатомиздат, 1987.

17.3.Непорожний П.С., Обрезков В,И.Введение в специальность. Гидроэлектроэнерге­
тика: учебное пособие для вузов. — 2-е изд.. перераб. и доп. М: Энергоатомиздат,
1990.

17.4.Водно-энергетические и водохозяйственные расчеты: учебное пособие для вузов /
под ред. В.И. Виссарионова. М.: Издательство МЭИ, 2001.

17.5.Расчетресурсов солнечной энергетики: учебное пособие для вузов / под ред.
В.И. Виссарионова. М.: Издательство МЭИ, 1997.

17.6.Ресурсыи эффективность использования возобновляемых источников энергии
в России / Коллектив авторов. СПб.: Наука, 2002.

17.7.Дьяков А.Ф., Перминов Э.М., Шакарян Ю.Г.Ветроэнергетика России. Состояние
и перспективы развития. М.: Издательство МЭИ, 1996.

17.8.Расчетресурсов ветроэнергетики: учебное пособие для вузов / под ред. В.И. Висса­
рионова. М.: Издательство МЭИ, 1997.

17.9.Мутновскийгеотермальный электрический комплекс на Камчатке / О.В. Бритвин,
О.А. Поваров, Е.Ф. Клочков и др. // Теплоэнергетика. 2001. № 2. С. 4—-10.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Графические обозначения элементов в электрических схемах
Вид элемента	Графическое обозначение
Ток постоянный	—
Ток переменный	~
Машина электрическая
Машина постоянного тока
Двигатель переменного тока
Трансформатор силовой, трехфазный, двухобмоточный
Трансформатор силовой, трехфазный, трехобмоточный
Трансформатор силовой, трехфазный с расщепленной обмоткой низшего напряжения
Автотрансформатор силовой
Реактор
Реактор сдвоенный
Выключатель в силовых цепях
Выключатель нагрузки
Разъединитель
Разъединитель заземляющий
Отделитель
Короткозамыкатель
Автоматический выключатель
Трансформатор напряжения
Трансформатор тока
Разрядник
Кабель
Предохранитель плавкий
Резистор
Индуктивность
Конденсатор
Аккумулятор
Контактор, пускатель
Обмотка реле
Контакт замыкающий
Контакт размыкающий
Контакт замыкающий с замедлением при срабатывании
Контакт замыкающий с замедлением при возврате
Контакт размыкающий с замедлением при срабатывании
Контакт размыкающий с замедлением при возврате
Кнопка управления с замыкающим контактом
Кнопка управления с размыкающим контактом
Прибор измерительный показывающий (амперметр)
Прибор измерительный регистрирующий (вольтметр)
Прибор измерительный регистрирующий (вольтметр)
Прибор измерительный интегрирующий (счетчик активной энергии)
Лампа накаливания

ПРИЛОЖЕНИЕ 2