1598005528-5a29f77d2a9bb899a883b13e75ca9e01 (811229), страница 2
Текст из файла (страница 2)
тям человечества Тогда этот давно известный вид энергии окажет значительное влияние на решение двух основных мировых проблем: исчерпание запасов природных топлив и неконтролируемое загрязнение окружающей среды. При непосредственном использовании природного пара или пара, образующегося при вскипании перегретой воды, для производства электроэнергии от него отделяют твердые частицы путем пропускания пара через сепаратор и затем направляют его в турбину. "Стоимость топлива" такой электростанции определяется капитальными затратами на продуктивные скважины и систему сбора пара и является относительно невысокой. Стоимость самой электростанции при этом также невелика, так как последняя не имеет топки, котельной установки и дымовой трубы.
В таком удобном естественном виде геотермальная энергия является экономически выгодным источником электрической энергии. К сожалению, на Земле редко встречаются выходы природного пара или перегретых вод, вскипающих с образованием достаточного количества пара. Гораздо более распространенными являются естественные подземные бассейны термальных вод с температурами, меньшими температуры кипения.
Именно они образуют многочисленные термальные источники. В течение тысячелетий люди использовали их для восстановления сил и лечения, в религиозных обрядах и для бытовых нужд. В настоящее время термальные воды с экономической выгодой применяются для обогрева жилищ, теплиц, курортов, а иногда и целых фабрик, рудников и даже городов. В целом термальные воды можно рассматривать как дешевый источник низкопотенциальной тепловой энергии, а их использование имеет много преимуществ, позволяя сберечь высокопотенциальную тепловую энергию для более нужных целей и снижая загрязнение окружающей среды.
Природные горячие воды с умеренными температурами, значительно превышающими температуру кипения, но не настолько, чтобы быть экономически выгодным источником пара для обычных тепловых электростанций, встречаются в больших количествах в нескольких районах мира, в частности в долине Импириал-Валли (шт. Калифорния, США). Однако эти воды используются лишь в отдельных районах главным образом для обогрева помещений. Техника, необходи'- мая для использования такого большого источника геотермальной энергии, быстро развивается. Имеются демонстрационные установки, которые опресняют растворы и производят электроэнергию с помощью ГвогвР""ввьвмв РвоУРоы ввв РЮвпввгвв~ыя «оточвв» впав.вв 11 турбин, работающих на паре низкокипящих органических жидкостей. Одна из таких демонстрационных установок мощностью 10 МВт в Импириал-Валли начала действовать летом 1970 г.
«2). Пока, к сожалению, не существует даже демонстрационных установок, извлекающих энергию из горячих "сухих" пород, которые составляют большую часть земной коры. Из-за отсутствия проницаемости и поступлений подземных вод они не дают пока необходимых количеств пара или горячей водьь Однако такие резервуары энергии столь обширны, столь доступны и во многих случаях имеют столь высокую температуру, что, наконец, привлекли серьезное и заслуженное внимание «3, 4). В частности, соответствующая экспериментальная система создается в Лос-Аламосе (США». Здесь образована большая гидравлически связанная система, для чего пробурены две скважины на глубину ° 3 км, где температуры пород составляют 200-250'С.Через одну скважину будет под большим давлением закачиваться вода.
Через вторую скважину, пробуренную после определения размера, формы и ориентации структуры трещин, будет извлекаться горячая пода Предполагается, что система в течение долгого времени сможет обеспечивать работу электростанции мощностью 100 МВт «4). История освоения геотермальных ресурсов Использование человеком природных геотермальных вод для обогрева восходит к доисторическим временам. И тем не менее лишь в последние годы оно приняло широкий размах, особенно в Исландии, Венгрии и СССР.
Впервые промышленное использование природного пара в больших масштабах началось в 1904 г. в Италии, в Лардерелло, где с помощью подземного пара вырабатывается электроэнергия. Освоение геотермального региона в Уайракее (Новая Зеландия), где используется образующийся при вскипании пар, началось приблизительно в 1950 г. В США промышленное производство электроэнергии осуществляется только на геотермальной электростанции (ГеоТЭС) "Большие Гейзеры" (шт.
Калифорния). Первый энергоблок был введен в эксплуатацию в,1950 г., а к концу 1977 г. действовало уже 15 таких энергоблоков. Большая геотермальная электростанция на перегретой воде работает с 1973 г. в Серро-Прието в северо-западной части Мексики. Небольшие ГеоТЭС имеются в Патэ в Мексике, а также в Италии, Японии, СССР, Новой Зеландии, Исландии и других странах. В мае 1973 г. общая установленная мощность ГеоТЭС мира не превышала 12 Глена 1 Геогерыельные ресурсы кек лерспектиеныя источник энергии 13 Таблица 1Л Мощнооти ГеоТЭС (5, 61 Мощность действую- Ожидаемая мощщих ГеоТЭС МВт ность ГеоТЭС 1972 19 5 е 1977 г.
МВт Область, город, поселок Страна Допила Больших Гейзеров Лардереппо Траеапе Моите-Амиата Уайрзкей Каверзу Бродпеидс Серро.Прието Патэ Мацукааа Отака Оиума Оиикобе Хачобару Такииоуэ Паужетка Паратунка Намафыщпь Крафпа Кизильдер Тиэи Ауачапаи $ 192 502 358,6 380.8 15 25.5 22 160 192 10 10 718 Италия Новая Зе- ландия 150 140 Мексика Япония 75 3,5 20 13 10 25 3,5 22 13 50 50 5 5 0.7 0,7 2,5 2,5 Исландия 55 3 100 60 0.5 Турция Филиппины Сальвадор 30 792,8 1306,8 Всего 800 МВт, т.е.
была меньше мощности одной большой тепловой или атомной электростанции. По уже в 1978 г. их общая мощность достигла 4300 МВт (табл. 1.1). Почти на всех этих электростанциях используется сухой природный пар или влажный пар, образующийся при вскипании перегретой воды. В настоящее время во многих странах мира проводятся интенсивные изыскания и освоение новых месторождений природного пара и перегретой воды. Они представляют несомненный интерес как экономически выгодные источники энергии.
Однако маловероятно„что будет обнаружено много таких месторождений или что некоторые из них будут превосходить уже известные месторождения. Поэтому мож- но предположить, что при современном уровне техники геотермальные источники энергии никогда не смогут удовлетворить значительную часть общей потребности в энергии как отдельных стран, так и всего мира.
Предполагается, что к 1980 г. мощность всех ГеоТЭС мира достигнет 2800 МВт, что составит менее 1", общей мощности всех электростанций (71. Если, однако, предположить, что при существующем уровне техники будут развиваться новые виды разработок геотермальной энергии или что сама техника будет совершенствоваться, то прогнозы относительно будущего геотермальной энергии станут более оптимистическими. Характеристики систем До сих пор имеются неясности в отношении гидротермальных месторождений, связанные, например, с естественным движением воды и конвективной циркуляцией в них, с особенностями переноса тепла и геологии. Однако их общая природа теперь достаточно хорошо известна (фиг. 1.1). Чтобы гидротермальное месторождение образовалось и существовало, очевидно, требуется наличие трех литологических показателей: 1) большай обьем на глубине достаточно горячих горных пород, являющихся основным источником тепла; 2) водонасньй пласт или проницаемая формация няд ними, через которые подзеьягые воды достигали бы породы и внутри которых теплонаситель (пар, горячая вода или их смесь) циркулировал ,й,~ под дв~ствием каявекции и переносил теплоту на более высокий уровень; 3) непроницаемый слай,нли чехол,над водоносшям пластом, предотвращающий ныход на поверхность значительных количеств теплоносителя, что могло бы в течение тысячелетий привести к значительному охлаждению системы, которая перестапа бы представлять интерес как источник энергии.
Такай чехол во многих случаях образуется в результате закупорки первоначально проницаемай формации минеральными солями, раствореннь ми на глубине и затем осевшими в холодной породе вблизи поверхности. Если теплоноситель, циркулирующий в верхней части водоносного пласта, является паром, то такое месторождение называется системой с преобладанием пара. Если же температура более низкая, а давление и концентрация растворенных солдй более высокиа, так что циркулирующим теплоносителем является вода или раствор, то такое месторождение называется системой с преобладанием жидкости (8). 14 Главе 1 ''.:;"юаанвгьив випсв[',"..';:;"..',',! .; ' ' Фиг.
1.1. Схема гидротермального месторождении [1]. Подтверждением существования на глубине гидротермального месторождения является обычно наличие на поверхности термальных источников, гейзеров или фумарол. Однако в настоящее время полагают, что многие гидротермальные месторождения могут существовать и без таких проявлений. Изыскание таких скрытых месторождений представляет весьма трудную задачу. Тепловая энергия существует в горячих породах, даже когда над ними не расположено проницаемое образование и не существует циркулирующего теплоносителя, переносящего теплоту к поверхности земли. В ряде мест, например на Гавайских островах и в других районах недавнего вулканизма, оче нь горячие породы расположены Геотермальныв ресурсы квк пврспективныа источник энергии 18 Фн г.1.2. Энергин, изелеквемап из 187 кмз (40 куб. миль) породы лри ее ох- лаждении на 201г С [11. Р = 2700 кгlмз; С = 0,8 ДжЦкг . К); Нь = 2,18 мкДж/(сма К).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
