Геотермальная электростанция для частного дома: Страница не найдена — Техкульт

как тепло Земли превратили в эффективный энергоресурс / Хабр

Дано: внутри Земли имеется горячее ядро, с его помощью нужно выработать электричество.
Вопрос: как это сделать?
Ответ: построить геотермальную электростанцию.
Разбираемся, как именно, откуда под землёй пар и много ли пользы от такой электростанции.

Самый старый и самый популярный на сегодняшний день метод получения электричества в промышленных масштабах — это вращение турбины генератора мощным потоком горячего пара от вскипевшей из-за принудительного разогрева воды. Если вдуматься, то и в угольной ТЭС, и в современной АЭС суть работы сводится к кипячению воды с той лишь разницей, что в ТЭС для этого сжигается уголь, а в реакторе АЭС её кипятят нагревающиеся в результате управляемой цепной реакции ТВЭЛы.

Но зачем греть воду, если в некоторых местах она поступает из-под земли уже горячей? Нельзя ли использовать её напрямую? Можно: в 1904 году итальянец Пьеро Джинори Конти запустил первый генератор, работавший от пара естественных геотермальных источников, в изобилии присутствующих в Италии.

Так появилась первая в мире геотермальная электростанция, которая работает до сих пор.

Впрочем, чтобы обеспечить геотермальной электростанции приемлемые КПД и стоимость, нужна вода определённой температуры, находящаяся не глубже определённого уровня. Если вы захотите построить геотермальную электростанцию (скажем, на своём дачном участке), вам для начала придётся заняться бурением скважин до водоносных слоёв, где вода под огромным давлением разогревается до 150-200 °C и готова выйти на поверхность в виде перегретого кипятка или пара. Ну а далее, подобно электростанциям на ископаемом топливе, поступающий пар будет вращать турбину, которая приведёт в действие генератор, вырабатывающий электричество. Использовать естественное тепло планеты для получения пара — это и есть геотермальная энергетика. А теперь перейдём к деталям.

Немного о тепле Земли

Температура поверхности твёрдого ядра Земли на глубине около 5100 км равна примерно 6000 °C.

При приближении к земной коре температура постепенно снижается.

Понятный график изменений температуры породы по мере продвижения к центру Земли. Источник: Wikimedia / Bkilli1

Так называемый геотермический градиент — изменение температуры на определенном участке земной толщи, — в среднем составляет 3 °C на каждые 100 метров. То есть в шахте на глубине 1 км будет стоять тридцатиградусная жара —кто бывал в такой шахте, это подтвердит. Но в зависимости от региона температурный градиент меняется — например, в Кольской сверхглубокой скважине на горизонте 12 км была зафиксирована температура 220 °C, а в некоторых местах планеты, у тектонических разломов и зонах вулканической активности, для достижения аналогичных температур достаточно пробурить от нескольких сотен метров до нескольких километров, обычно от 0,5 до 3 км. В американском штате Орегон геотермический градиент 150 °C на 1 км, а в Южной Африке всего 6 °C на 1 км. Отсюда вывод: где угодно хорошую геотермальную станцию не построишь (перед началом работ убедитесь, что ваш дачный участок находится в подходящем месте).

Как правило, подходящие места те, где сильная геологическая активность — часто происходят землетрясения и имеются действующие вулканы.

Виды геотермальных электростанций

В зависимости от того, какой источник геотермальной энергии имеется в наличии (скажем, в вашем ДСК), вы будете выбирать тип электростанции. Разберёмся, какие они бывают.

Гидротермальная станция

Упрощенная схема гидротермальной электростанции прямого цикла будет понятна даже ребенку: из земли по трубе поднимается горячий пар, который раскручивает турбину генератора, а после устремляется в атмосферу. Всё действительно так просто, если нам повезло найти подходящий источник пара.

ГеоТЭС прямого цикла. Источник: Save On Energy

Если из имеющейся у вас в наличии скважины бьёт не пар, а пароводяные смеси с температурой выше 150 °C, то потребуется станция комбинированного цикла. Перед турбиной сепаратор будет отделять пар от воды — пар отправится в турбину, а горячая вода либо будет сброшена в скважину, либо перейдет в расширитель, где в условиях низкого давления отдаст дополнительный пар для турбины.

Если вашему дачному посёлку не повезло с горячими источниками — например, если температура воды из-под земли составляет меньше 100 °C на экономически приемлемой глубине, — а ГеоТЭС иметь очень хочется, то потребуется строить сложную бинарную геотермальную станцию, цикл которой был изобретен в СССР. В ней жидкость из скважины вообще не подается на турбину ни в каком виде. Вместо этого в теплообменнике она разогревает другую рабочую жидкость с меньшей температурой кипения, которая, превращаясь в пар, раскручивает турбину, конденсируется и вновь возвращается в теплообменную камеру. В роли таких рабочих жидкостей может выступать, например, фреон, один из видов которого (фтордихлорбромметан) кипит уже при 51,9 °C. Бинарный цикл можно сочетать с комбинированным, когда на одну турбину будет подаваться пар, а отделенная вода направится в другой контур для разогрева теплоносителя с низкой температурой кипения.

ГеоТЭС бинарного цикла. Источник: Save On Energy

Петротермальная станция

Разогретые подземные источники — весьма редкое явление в масштабах планеты, как вы, наверное, могли заметить, что резко ограничивает потенциальную область внедрения геотермальной энергетики, поэтому был разработан альтернативный подход: если в горячей глубине земной коры нет воды, значит, ее нужно туда закачать.

Петротермальный принцип подразумевает закачку воды в глубокую скважину с разогретой породой, где жидкость превращается в пар и возвращается обратно на турбину электростанции.

Упрощенная схема петротермальной электростанции

Необходимо пробурить как минимум две скважины: в одну с поверхности будет подаваться вода, чтобы от тепла пород превратиться в пар и выйти через другую скважину. А далее процесс получения электроэнергии будет полностью аналогичен гидротермальной станции.

Естественно, соединить под землей на глубине нескольких километров две скважины нереально — вода между ними сообщается за счет разломов, образующихся в результате закачивания жидкости под огромным давлением (гидроразрыв). Чтобы расщелины и пустоты не закрылись со временем, к воде добавляют гранулы, например, песок.

В среднем одна скважина для петротермального процесса дает поток пароводяной смеси, достаточный для генерации 3-5 МВт энергии. Пока такие системы на промышленном уровне нигде не реализованы, но работы ведутся, в частности, в Японии и Австралии.

Преимущества геотермальной энергетики

Из сказанного выше следует, что использование тепла Земли для получения электричества в промышленных масштабах, предприятие недешёвое. Но весьма выгодное по ряду причин.

Неисчерпаемость. Электростанции на ископаемом топливе — природном газе, угле, мазуте — сильно зависят от поставок этого самого топлива. Причем опасность заключается не только в прекращении поставок из-за бедствий или изменения политической ситуации, но и в незапланированном скачкообразном росте цен на сырье. В начале 1970-х годов из-за политической турбулентности на Ближнем Востоке разразился топливный кризис, который привел к росту цен на нефть в четыре раза. Кризис дал новый толчок развитию электротранспорта и альтернативных видов энергетики. Одним из плюсов использования земного тепла является его практическая неисчерпаемость (в результате действий человека, по крайней мере). Ежегодный тепловой поток Земли к поверхности составляет порядка 400 000 ТВт·ч в год, что в 17 раз больше, чем за тот же период вырабатывают все электростанции планеты.

Температура ядра Земли составляет 6000 °C, а скорость остывания оценивается в 300-500 °C за 1 млрд лет. Не стоит беспокоиться о том, что человечество способно ускорить этот процесс бурением скважин и закачкой туда воды — падение температуры ядра на 1 градус высвобождает 2·1020 кВт·ч энергии, что в миллионы раз больше ежегодного потребления электроэнергии всем человечеством.

Стабильность. Ветряные и солнечные электростанции крайне чувствительны к погоде и времени дня. Нет солнечного света — нет выработки, станция отдает запас из аккумуляторов. Ослаб ветер — вновь нет выработки, опять в дело вступают батареи с отнюдь не бесконечной емкостью. При соблюдении техпроцессов по обратной отдаче воды в скважину гидротермальная электростанция будет беспрерывно функционировать в режиме 24/7.

Компактность и удобство для сложных районов. Электроснабжение отдаленных областей с изолированной инфраструктурой — задача непростая. Она осложняется еще больше, если район имеет плохую транспортную доступность, а рельеф не походит для строительства традиционных электростанций. Одним из важных плюсов геотермальных электростанций стала их компактность: так как теплоноситель берётся в буквальном смысле из земли, на поверхности строится машинный зал с турбиной и генератором и градирня, которые вместе занимают очень мало места.

Геотермальная станция с выработкой 1 ГВт·ч/год займет площадь 400 м2 — даже в гористой местности геотермальной электростанции потребуется очень небольшой участок и автомобильная дорога. Для солнечной станции с такой же выработкой потребуется 3240 м2, для ветряной — 1340 м2.

Экологичность. Само по себе функционирование геотермальной станции практически безвредно: её выброс углекислого газа в атмосферу оценивается в 45 кг CO2 на 1 кВт·ч выработанной энергии. Для сравнения: у угольных станций на тот же киловатт-час приходится 1000 кг CO2, у нефтяных — 840 кг, газовых — 469 кг. Впрочем, на атомные станции приходится всего 16 кг — уж чего-чего, а углекислого газа они производят минимум.

Возможность параллельной добычи полезных ископаемых. Удивительно, но факт: на некоторых энергоблоках ГеоТЭС, помимо электроэнергии, добывают газы и металлы, растворенные в поступающей из-под земли пароводяной смеси. Их можно было бы просто пустить вместе с отработанным конденсированным паром обратно в скважину, но, учитывая, какие объемы полезных элементов проходят через геотермальную электростанцию, разумнее наладить их добычу. В некоторых районах Италии пар из скважин содержит 150-700 мг борной кислоты на каждый килограмм пара. Одна из местных гидротермических электростанций на 4 МВт расходует 20 кг пара в секунду, поэтому добыча борной кислоты там поставлена на промышленную основу.

Недостатки геотермальной энергетики

Рабочая жидкость опасна. Как было отмечено выше, ГеоТЭС не вырабатывают дополнительных токсичных выбросов, лишь только небольшой объем углекислого газа, на порядок меньший, чем у газовых ТЭС. Что, впрочем, не значит, что подземные воды и пар — это всегда чистые субстанции, сродни минеральной питьевой воде. Пароводяная смесь из земных глубин насыщена газами и тяжелыми металлами, которые свойственны конкретному участку земной коры: свинец, кадмий, мышьяк, цинк, сера, бор, аммиак, фенол и так далее. В некоторых случаях по трубам к ГеоТЭС течёт такой впечатляющий коктейль, что его сброс в атмосферу или водоемы немедленно вызовет локальную экологическую катастрофу.

Результат воздействия геотермальной воды на металлы.

При соблюдении всех требований безопасности пар, отправляемый в атмосферу, тщательно фильтруется от металлов и газов, а конденсат закачивается обратно в скважину. Но в случае нештатных ситуаций или намеренного нарушения технического регламента геотермальная станция может нанести окружающей среде некоторый урон.

Высокая стоимость за киловатт. Несмотря на относительную простоту конструкции ГеоТЭС, первичные вложения в их строительство немалые. Много средств уходит на геологоразведку и анализ, в результате чего себестоимость геотермальных станций колеблется на уровне $2800/кВт установленной мощности. Для сравнения: ТЭС — $1000/кВт, ветряки — $1600/кВт, солнечная электростанция — $1800-2000/кВт, АЭС — около $6000/кВт. Причём для ГеоТЭС приведена усреднённая стоимость, которая может сильно варьироваться в зависимости от страны, рельефа, химического состава пара и глубины бурения.

Относительно низкая мощность. ГеоТЭС в принципе пока не могут сравниться по выработке электроэнергии с ГЭС, АЭС и ТЭС. Даже при бурении большого количества скважин поток пара все равно будет невелик, а произведённого электричества хватит лишь для небольших населённых пунктов.

Самый мощный на 2019 год геотермальный энергокомплекс The Geysers раскинулся на площади 78 км2 в Калифорнии, США. Он состоит из 22 гидротермальных станций и 350 скважин с общей установленной мощность 1517 МВт (реальная выработка 955 МВт), которые покрывают до 60% энергопотребностей северного побережья штата. Мощность всего The Geysers сопоставима с советским реактором РБМК-1500, когда-то работавшем на Игналинской АЭС, где их было два, а сама АЭС располагалась на площади 0,75 км2. ГеоТЭС с выработкой 200-300 МВт считаются очень мощными, большинство же станций по миру оперируют двузначными числами.

Гидротермальная комбинированная станция комплекса The Geysers в Калифорнии. И таких там 22. Источник: Wikimedia / Stepheng3

Где всё это работает и насколько это перспективно

По состоянию на 2018 год во всем мире геотермальные электростанции вырабатывают более 14,3 ГВт энергии, тогда как в 2007 году производили всего 9,7 ГВт. Да, не геотермальная революция, но рост налицо.

Лидером по геотермальной выработке является США со своими 3591 МВт. Впечатляющее значение, которое, однако, составляет всего 0,3% от общей выработки страны. Далее идет Индонезия с 1948 МВт и 3,7%. А вот на третьем месте начинается интересное: на Филиппинах геотермальные электростанции имеют установленную мощность 1868 МВт, при этом на них приходится 27% электричества страны. А в Кении — и вовсе 51%! Япония также входит в десятку лидеров по количеству киловатт, выработанных ГеоТЭС.

Первая геотермальная электростанция, «Мацукава», открылась в Японии в 1966 году. Она вырабатывала 23,5 МВт, а турбину и генератор для неё произвела Toshiba. В 2010-х годах геотермальная энергия стала наиболее востребованной в странах Африки, где началось активное заключение контрактов и строительство ГеоТЭС. В 2015 году в Кении была открыта станция Olkaria IV, одна из четырёх, находящаяся в зоне Олкария в 120 км от Найроби, с мощностью 140 МВт. С ее помощью правительство снижает зависимость от гидроэлектростанций, сброс воды из которых часто приводит к разрушительным наводнениям.

ГеоТЭС Olkaria IV в Кении. Olkaria V и Olkaria VI планируют ввести в строй в 2021 году. Источник: Toshiba

ГеоТЭС активно строят также в Уганде, Танзании, Эфиопии и Джибути.

В России развитие геотермальной энергетики идет очень неторопливыми темпами, так как в строительстве дополнительных электростанций нет особой необходимости. В 2015 году на долю таких станций приходилось всего 82 МВт.

Паужетская геотермальная станция, построенная на Камчатке в 1966 году, была первой в СССР. Ее изначальная установленная мощность составляла всего 5 МВт, сейчас она доведена до 12 МВт. Вслед за ней появилась Паратунская станция с мощностью всего 600 кВт — первая бинарная ГеоТЭС в мире.

Сейчас в России действуют только четыре станции, три из них питают Камчатку, ещё одна, Менделеевская ГеоТЭС на 3,6 МВт, снабжает остров Кунашир Курильской гряды.

На нашей планете есть немало способов добычи электроэнергии без помощи ископаемого топлива. Какие-то из них, например, солнечная и ветряная энергия, успешно используются уже сейчас. Какие-то, вроде водородных топливных ячеек, пока пребывают на начальной стадии адаптации. Геотермальная энергетика — это наш задел на будущее, раскрыть потенциал которого в полной мере нам еще только предстоит.

Геотермальные электростанции: принцип работы, плюсы, минусы

Среди альтернативных источников электроэнергии существуют довольно специфические и экзотические способы ее получения. Кроме солнца и ветра в определенных условиях используется внутренние тепловые запасы планеты, для чего созданы геотермальные электростанции (ГеоЭС или ГеоТЭС). Их работа основывается на энергии пара, поступающего из поземных емкостей, содержащих горячую воду естественного происхождения. Он обеспечивает вращение турбоустановки, соединенной с электрическим генератором. В результате на выходе получается электрический ток, распределяемый среди потребителей.

Содержание

История развития

О практическом использовании геотермальных источников известно очень давно. Кроме обычного купания, эти природные ресурсы применялись в публичных банях в качестве источника тепла и горячей воды еще в 1-м веке нашей эры.

Позднее, уже в 14-м веке, французы изобрели первую систему общего теплоснабжения, использующую геотермальный потенциал. В промышленности она начала внедряться в 1827 году в Италии, когда под действием пара из вулканических веществ извлекалась борная кислота.

Первая система отопления, основанная только на подземной энергии, разработана в Америке в 1892 году. Затем в 1926 году Исландия стала использовать гейзеры для отопления сначала тепличных сооружений, а впоследствии – и жилых домов.

В 1852 году был изобретен насос для перемещения тепла, а в 1912 году получен патент на его применение в области добычи и извлечения на поверхность подземного пара. На практике эта идея стала реально возможной лишь в 40-х годах 20 века.

Постепенно дошла очередь и до первой электростанции на подземном тепле, сооруженной в 1960 году в американском штате Калифорния. Ее мощность составила 11 мегаватт, и она стабильно проработала в течение длительного времени. Однако, несмотря на некоторую популярность, широкого распространения эти установки сразу не получили. Лишь когда в 1979 году были изобретены полибутиленовые трубы, геотермальная энергия стала значительно эффективнее в области ее практического использования.

В дальнейшем технологии постоянно развивались и в 1967 году в СССР была построена первая станция с двойным рабочим циклом, использующая для получения электричества более низкие температуры, чем обычно. Такая же установка, сооруженная в 2006 году на Аляске, вырабатывает потенциал с использованием воды, нагретой лишь до 57 градусов.

От подземного тепла до электричества

Для добычи геотермальной энергии задействуется естественное тепло, производимое в глубине земных недр. Подобраться к таким источникам на нужное расстояние возможно по специальным шахтам или скважинам. По мере бурения наблюдается возрастание геотермического градиента на 1^{С при прохождении точного расстояния в 36 метров. Тепло, извлеченное наверх, представляет собой воду, нагретую почти до кипения или пар.}

Полученная этим способом тепловая энергия применяется напрямую в отоплении зданий или при помощи специального оборудования превращается в электроэнергию. Районы, пригодные для получения термальной энергии, есть во многих местах земного шара.

Проведенные исследования показали, что в центральной точке планеты температура ядра составляет примерно 6650^{С и выше. Постепенно происходит остывание в среднем темпе в 300-350С каждый миллиард лет. В мантии и ядре содержится примерно 98% тепловой энергии, и лишь 2% приходится на слой земной коры. Однако даже эта незначительная доля способна обеспечивать потребности людей в течение длительного времени. Идеальными местами под геотермальные станции считаются места в районе стыков между континентальными плитами, поскольку толщина коры здесь значительно меньше.}

Известно, что с повышением глубины скважины пропорционально возрастает и температура. Однако, существует немало мест, где она поднимается значительно быстрее. Это участки с высокой сейсмической активностью, проявляющейся при столкновениях или разрывах тектонических плит. Именно здесь намного проще добывать тепловые ресурсы, отличающиеся повышенным геотермическим градиентом. Такая энергия получается более дешевой из-за сокращения затрат на бурильные и насосные работы.

Иногда вода выходит прямо на поверхность, сразу оказывается нагретой до требуемых параметров, как это случается с гейзерами. Именно в этих точках прежде всего возводятся электроустановки, функционирующие на бесплатной тепловой энергии.

Использование подземного потенциала в реальных условиях

Во многих случаях подземная энергия применяется в двух видах.

1. Первый вариант – это непосредственная подача тепла в отопительные системы и устройства подогрева горячей воды. Этот способ хорошо зарекомендовал себя в районах высоких широт, в точках, где тектонические плиты смыкаются друг с другом. Вода закачивается в трубы напрямую из глубинных скважин и служит для обогрева объектов.
2. Второй вариант схематично практически не отличается от первого, только для производства электроэнергии требуется повышенная температура – от 150^{С. Это основные преимущества геотермальных электростанций.}

В качестве живых примеров можно привести американские штаты Калифорнию и Неваду, где за счет подземного тепла снабжаются энергией большие электростанции. В Калифорнии на долю подобных установок в общей массе приходится 5%. В Сальвадоре геотермальными источниками производится свыше 30% электричества. В частных домах этих регионов широко используется экологически чистая и дешевая тепловая энергия.

Способы получения подземной тепловой энергии:

• Из сухой породы в разогретом состоянии. В естественные резервуары, состоящие из сухих твердых материалов, под высоким давлением закачивается вода. Она увлажняет поры и трещины, увеличивает имеющиеся разломы, после чего нагревается и становится паром или горячей водой.
• Магма. Находится под землей в виде расплавленной массы, нагретой до температуры 1200^{С. Довольно редко она в небольших объемах подходит совсем близко к поверхности и располагается на доступных глубинах. В данный момент возможные методы использования магмы как источника бесплатного тепла разрабатываются лишь в теории и на уровне отдельных экспериментов.}
• Горячие воды. Испытывают постоянное давление, располагаются возле поверхности и содержат в своем составе метан в растворенном виде. В данном варианте электроэнергия производится при помощи не только тепла, но и газа.

Как действуют геотермальные установки

В получении электроэнергии при помощи подземного тепла используются три наиболее распространенных варианта.

1. Прямая схема, где работает пар в сухом виде;
2. Непрямая, в которой задействованы свойства водяного пара;
3. Бинарная (смешанная).

Конкретный вариант зависит от того, в каком состоянии находится геотермальная среда – водяном или паровом. Учитываются и температурные показатели. В своем первоначальном виде электростанции работали по первой схеме, когда добытый пар подается напрямую внутрь турбины. Однако, чаще всего стал использоваться второй вариант непрямого действия, когда закачка жидкости производится под повышенным давлением в резервуары генераторных агрегатов, установленных на поверхности. В данной схеме отсутствует непосредственный контакт пара, воды и турбин с генераторами. Каждый способ следует рассмотреть подробнее.

Многие установки пользуются в своей работе гидротермальным сухим паром (рис. 1). Его движение осуществляется напрямую внутрь турбины, соединенной с электрическим генератором. Горячий пар используется вместо обычных видов твердого и жидкого топлива, поэтому данная технология используется до сих пор, хотя она и несколько устарела.

Более прогрессивным считается вариант на парогидротермах (рис. 2) с непрямым действием. Нагрев гидротермального раствора производится до температуры от 182 градусов и выше. Он нагнетается в специальный испаритель и под образовавшимся давлением выполняется его быстрое выпаривание. Под влиянием образовавшегося пара турбинный вал приводится в действие. Жидкость, оставшаяся в емкости, может быть выпарена в другом испарительном устройстве, что дает возможность повысить мощность установки.

В большинстве районов с горячими источниками тепла температура воды довольно умеренная и не превышает 200^{С, а зачастую она значительно ниже. Такая вода применяется в оборудовании с бинарным циклом и оказывается вполне пригодной для выработки электроэнергии. В данной ситуации принцип работы геотермальной электростанции следующий: помимо воды в системе применяется еще одна, специальная жидкость, с более низкой точкой кипения. Они обе проходят внутри теплообменника, где нагретая подземная вода превращает в пар другую жидкость. Полученный за счет этого пар, попадает в турбину и начинает вращать лопатки.}

Данная система функционирует полностью в замкнутом цикле, поэтому каких-либо ядовитых выбросов в окружающую среду практически нет. Так как вода с умеренной температурой обычно встречается в горячих источниках, то в перспективе большинство электроустановок будет переведено на этот рабочий режим.

В дальнейшем планируется использовать и другие геотермальные ресурсы. Горячая вода и пар составляют лишь незначительную часть от общих резервов. Практически неиссякаемые энергетические источники будут обеспечены за счет сухих твердых пород и магмы. В данное время ведутся практические разработки, нацеленные на снижение стоимости получения геотермального электричества.

Геотермальные установки в России

На территории Российской Федерации располагается немало районов с активной вулканической деятельностью. В основном, это Дальний Восток, Камчатка, Сахалин и Курильские острова. Именно в этих местах в разное время были построены геотермальные электростанции. Рассмотрим наиболее известные станции.

Паужетская ГеоТЭС

Первая в России электростанция такого типа была построена в 1966 году. Основной целью установки стало обеспечение электричеством населенных пунктов и рыбоперерабатывающих предприятий. Местом расположения был определен западный берег Камчатского полуострова, рядом с селом Паужетка и вулканом Камбальным.

При запуске станция выдавала установленную мощность в 5 мегаватт, а к 2011 году этот показатель был увеличен до 12 МВт. В последнее время ведутся работы по реализации проекта с бинарным энергоблоком, созданным российскими инженерами. Это позволит увеличить мощность станции до 17 МВт и улучшить экологическую обстановку за счет сокращения выбросов отработанных материалов.

Верхне-Мутновская ГТЭС (опытно-промышленная)

Располагается в юго-восточной части Камчатки непосредственно на вулкане Мутновский. Высота над уровнем моря составляет 780 м. Окончание строительства и ввод в эксплуатацию – 1999 год. Оборудована тремя энергоблоками по 4 мегаватта, общая мощность станции – 12 МВт.

Рядом расположена еще одна, более современная установка, введенная в строй в 2003 году. Показатель установленной мощности – 50 МВт, планируется довести до 80 МВт. Обслуживание объекта выполняется полностью в автоматическом режиме. За счет обеих станций на Камчатке значительно снизилась зависимость от привозного топлива. Две геотермальные электростанции производят примерно 30% всей электроэнергии полуострова.

Станция Океанская

Расположена на Курильском острове Итуруп, введена в строй в 2006 году. Производительность – 2,5 МВт.

Станция Менделеевская

Находится на Курильском острове – Кунашире, неподалеку от вулкана Менделеева. Производительность составляет 3,6 Мвт, после модернизации она возрастет до 7,4 МВт.

Несомненными положительными чертами геотермальных установок являются:

• Работают на возобновляемых источниках энергии на весь период существования планеты.
• В сравнении с солнцем и ветром подземная энергия отличается повышенной стабильностью.
• Экологические преимущества и чистота, минимальное негативное влияние на окружающую обстановку.
• Для функционирования геотермальные электростанции не требуют какого-либо другого топлива.
• Возможность применения в частном секторе, окупается сравнительно быстро.

Среди минусов наиболее существенными будут такие:

• Обязательная привязка к конкретной местности с подходящими условиями.
• При бурении скважин часть газов улетучивается в атмосферу.
• Вероятность спровоцировать землетрясение из-за нарушений структуры породы.
• Необходимость больших первоначальных вложений.

МиниГео — малогабаритная автономная геотермальная электростанция для отдаленных районов | ThinkGeoEnergy

Александр Рихтер 24 мая 2016 г.

Компания Dutch IF Technology разрабатывает маломасштабную систему геотермальных электростанций, предназначенную для обеспечения электроэнергией геотермальных ресурсов в отдаленных районах Индонезии под названием MiniGeo.

В рамках программы GEOCAP, партнерства между индонезийскими и голландскими партнерами, голландская компания IF Technology разработала небольшую геотермальную электростанцию ​​специально для отдаленных населенных пунктов. Система называется MiniGeo. Цель состоит в том, чтобы предоставить альтернативу дизельным генераторам, которые и дороги, и загрязняют окружающую среду. Чтобы доказать жизнеспособность концепции MiniGeo, IF Technology сейчас работает над первым пилотным проектом на Харуку, небольшом острове в восточной части Индонезии. Ниже приводится сводка того, что делает компания и почему это важно, согласно данным IF Technology..

Способы производства электроэнергии в отдаленных районах

Существует несколько способов выработки электроэнергии для автономных населенных пунктов. Наиболее распространенными вариантами являются дизельные генераторы, фотоэлектрические аккумуляторные системы или мини-гидросистемы. Все они имеют свои плюсы и минусы.

Дизельные генераторы относительно дешевы и надежны, но их топливо дорого и загрязняет окружающую среду. Фотоэлектрические панели с каждым днем ​​становятся все лучше и дешевле, но до сих пор нет реального доступного способа хранения большого количества солнечной электроэнергии. Без достаточного объема хранения питание таких вещей, как холодильники или светильники, с помощью фотоэлектрических панелей не очень эффективно. Мини-ГЭС чистая и может генерировать электроэнергию круглосуточно и без выходных. Однако этот источник энергии работает только в местах с подходящей рекой и достаточной высотой ландшафта. Многим сообществам не так повезло.

На практике большинство отдаленных деревень с собственным электроснабжением в конечном итоге используют дизельные генераторы. Поскольку это дорого и не очень устойчиво, мы работаем над 4-м вариантом: маломасштабная геотермальная энергия (сокращенно MiniGeo).

МиниГео

Эскизный проект системы МиниГео.

MiniGeo — это небольшая модульная геотермальная электростанция размером с морской контейнер. Система предназначена для выработки возобновляемой электроэнергии для отдаленных населенных пунктов с использованием природного тепла земли. Преимущества MiniGeo заключаются в том, что он может генерировать электроэнергию 24 часа в сутки, не требует топлива, практически не выделяет CO2 и занимает очень мало места. Кроме того, установка также производит тепло для всех видов местного применения. Мы разрабатываем блоки, которые производят от 100 кВт до 1 МВт электроэнергии. Точное количество энергии, которое может быть произведено одним блоком, зависит главным образом от местной геологии и спроса на электроэнергию.

Больше, чем электричество

Наше видение системы MiniGeo состоит в том, чтобы обеспечивать намного больше, чем просто энергию. Спрос на электроэнергию в любом населенном пункте непостоянен. Это означает, что, скорее всего, будут времена, когда спрос ниже предложения. Поскольку геотермальное тепло и электроэнергия производятся практически без дополнительных затрат, появляется возможность использовать избыточную энергию для других целей. У нас есть планы по набору модульных блоков, которые могут предоставлять услуги сообществу на основе этой избыточной энергии.

Подумайте о модуле опреснения, который использует тепло и энергию для производства чистой питьевой воды из морской воды. Или модуль сушки для сушки сельскохозяйственных продуктов, таких как чай или фрукты, для повышения коммерческой ценности и более длительного хранения. Или даже коммуникационный модуль, который использует часть электроэнергии для обеспечения интернета и подключения к мобильному телефону в сообществе. Все зависит от местных потребностей, но наличие энергии означает, что есть много вариантов.

Затраты

В настоящее время стоимость энергии от MiniGeo не может конкурировать с производством электроэнергии в масштабе сети. Однако в автономном сценарии это не имеет значения, поскольку нет подключения к сети. Фактические альтернативы, такие как дизельные генераторы и системы фотоэлектрических батарей, также дороже, чем энергия из электросети. В этом сценарии MiniGeo является очень конкурентоспособным источником питания

.

По нашим оценкам, текущая стоимость электроэнергии от системы MiniGeo находится в диапазоне от 0,10 до 0,20 долл. США/кВтч в зависимости от геологии и размера установки. Для справки, стоимость электроэнергии в масштабе сети составляет около 0,05 долл. США/кВтч. Тем не менее, стоимость электроэнергии от автономных фотоэлектрических систем составляет не менее 0,30 долл. США/кВт·ч, а стоимость электроэнергии, вырабатываемой дизельным двигателем, превышает 0,50 долл. США/кВт·ч. Это делает MiniGeo экономически интересной альтернативой для удаленных населенных пунктов, не подключенных к электросети.

Наиболее важным условием является то, что геотермальный градиент в этом месте допускает относительно высокие температуры на разумных глубинах. По предварительным расчетам в большинстве случаев будет достаточно градиента 50°С/км и более. Этот градиент можно найти во многих местах по всему миру, но это не гарантируется. По мере развития технологии более низкие градиенты могут оказаться достаточными позже из-за ожидаемого снижения затрат.

Первый MiniGeo в Индонезии

В рамках программы GEOCAP разработана концепция MiniGeo. GEOCAP — это программа наращивания геотермального потенциала между Нидерландами и Индонезией. Поскольку вдохновение для этой концепции пришло от GEOCAP, первый пилотный проект, скорее всего, будет установлен в Индонезии. Не в последнюю очередь потому, что Индонезия также идеально подходит для такого рода проектов. В особенности восточная часть Индонезии с тысячами удаленных вулканических островов могла бы извлечь большую выгоду из этого типа применения. Существует низкая доступность энергии, и в то же время этот район также использует огромные геотермальные ресурсы близко к поверхности.

В качестве первого пилотного проекта мы рассматриваем остров Харуку в районе Молуккских островов в Восточной Индонезии. Этот остров имеет спящий вулкан в центре и в настоящее время использует дизельные генераторы мощностью 1,5 МВт для обеспечения электричеством некоторых из его 25 000 жителей. С помощью системы MiniGeo мы стремимся, по крайней мере, уменьшить потребность в этих генераторах и обеспечить чистую и стабильную электроэнергию при меньших затратах. Кроме того, мы также рассматриваем производство питьевой воды, охлаждение, а также подключение к Интернету.

Остров Харуку, Молуккские острова

Прежде чем построить проект Харуку, нам нужно провести технико-экономическое обоснование. Это исследование будет состоять из геологической разведки, оценки воздействия на окружающую среду, оценки социального воздействия и предварительного проектирования. После этого проект может быть выставлен на торги местным самоуправлением или независимым производителем электроэнергии.

Вовлечение местных жителей

Другой важной частью этого этапа является вовлечение местного населения. Нам нужно обратиться к местному сообществу на самой ранней стадии и вместе разработать проект. Это очень важно, так как это не только создает общую ответственность, но также означает, что местные знания о районе могут быть включены в планы. Очень простые вещи, такие как: «Эта территория затопляется каждые несколько лет» или «Это священная территория» могут означать разницу между успешным проектом и провалом. Тем более, что это пилотный проект. Успешный первый проект означает, что мы доказали, что эта идея работает, и это облегчает последующие проекты.

Источник: IF Technology

Ваш дом мог бы быть геотермальной электростанцией

Способ, которым мы обогреваем и охлаждаем здания, нарушен. В США на регулирование температуры приходится более половины среднегодового энергопотребления дома, что составляет более 12% выбросов парниковых газов в стране.

Но в нескольких метрах под землей круглый год держится температура от 10 до 16 градусов Цельсия. На протяжении десятилетий геотермальные тепловые насосы предлагали способ использовать это тепло для обогрева и охлаждения наших домов более чистым и эффективным способом, но процесс установки исторически был дорогим и длительным и требовал перекопки большого количества земли в саду.

Вот здесь и появляется Кэти Ханнан. В начале 2015 года она работала в X, дочерней компании Alphabet, материнской компании Google, которая занимается передовыми технологиями, когда она увидела упоминание о геотермальных тепловых насосах в списке рассылки компании. Она никогда о них не слышала, но в то время ее работа заключалась в поиске возможностей преобразования энергии, поэтому она сразу же была заинтригована.

Геотермальные тепловые насосы используют систему подземных труб, называемых контурами заземления, которые заполнены водой и антифризом для поглощения тепла из земли. Затем это тепло извлекается для обогрева дома или обеспечения горячей водой. Летом этот процесс можно обратить вспять, и избыточное тепло в домах может храниться под землей.

Узнав больше об установке насосов, Ханнун увидела возможность упростить процесс. «Чем больше я узнавала о геотермальных тепловых насосах, тем больше мне казалось, что все, что сдерживает их и делает их нишевой технологией в США, было очень поверхностным», — говорит она.

Ханнун всегда внимательно следила за климатом, и она предложила руководству X идею стартапа по установке геотермальных тепловых насосов. «В то время я была в ужасе, потому что понятия не имела, как это сделать», — говорит она. Но ей удалось их убедить, и в апреле 2017 года на свет появилась Dandelion Energy. «А потом, после шести месяцев очень напряженной работы, пытаясь раскрутить эту компанию, я подумал: поздравляю, вы это раскрутили. Теперь ты безработный».

В прошлом система теплового насоса стоила бы до 100 000 долларов США (72 000 фунтов стерлингов) – Dandelion Energy предлагает свою продукцию общей стоимостью менее 30 000 долларов США (21 500 фунтов стерлингов), которая может быть профинансирована в течение 20 лет.