1598005528-5a29f77d2a9bb899a883b13e75ca9e01 (811229), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Один из часто предлагаемых способов создания таких условий состоит в организации взрыва бризантного ВВ в скважине, чтобы раздробить породу вокруг нее, и последующей подаче холодной воды по скважине или по изолированной трубе, установленной в ее центре. Под действием конвенции вода будет циркулировать между обломками породы, а из второй скважины или через кольцевую щель вокруг трубы в той же скважине можно будет извлекать горячую воду или пар. К сожалению, для образования достаточно большого объема раздробленной породы требуется неоправданно большое количество ВВ, что невыгодно из экономических соображений. Поэтому чаще предлагается использовать для этой цели ядерные заряды. Согласно исследованиям по Плоушерской программе ~111, использование ядерных зарядов экономически выгодно лишь в случае послед едовательного проведения взрывов довольно большого числа мощны ощных ядерных зарядов, расположенных по схеме плотной закладки.
о . Помимо опасности, связанной с постоянным наличием радиоактивных обломков, образовавшихся во врема этих взрывов, вызванное ими землетрясение может быть столь сильным, что вряд ли допустимо в большинстве районов мира Однако можно найти способы решения указанных проблем, и поэтому от такого предложения, содержащегося в Плоушерской программе, пока не отказались. Другой изучаемый в настоящее время метод извлечения тепла из сухих горячих пород состоит в использовании гидроразрыва для обазования трещиноватости и поверхности теплообмена (гл.
2). Зто Разо ан стандартный метод подготовки нефтяной или гаэовои скважины к эксплуатации, применяемый для увеличения проницаемости продуктивных формаций вокруг скважины. Он предусматривает использование высоконапорного насоса на поверхности для создании в скважине давления жидкости, достаточного для растрескивания породы, об азования и последующего увеличения разрыва.
На фиг. 1.3 схема. Р тически показан метод, состоящий в бурении скважины на достаточную для достижения горячей породы глубину и в последующем образовании вокруг скважины большой трещины эллипсоидальной формы. Подземная циркуляционная система организуется затем или путем размещения в той же скважине изолированной трубы, или, как показано на фиг. 1.3„путем бурения второй скважины, достигающей трещины.
Холодная вода, эакачиваемая через более глубокую скважину, нагревается, проходя через трещину, ее плотность понижается и она поднимается на поверхность через вторую скважину или через кольцевой зазор вокруг изолированной трубы. Таким образом, циркуляция поддерживается непрерывно без насоса. Охлаждение породы вблизи забоя скважины для закачки жидкости может вызвать растягиваю! щие напряжения, достаточные для образования новых трещин, и следовательно, расширение циркуляционной системы во все стороны.
В этом случае увеличение поверхности теплообмена в породе может полностью компенсировать охлаждение поверхности первоначальной трещины. Таким образом, система извлечения энергии будет само- возобновляемой. Однако существует ряд проблем, связанных с созданием и ис. пользованием такой системы. В частности, в горячих кристаллических породах вряд ли можно получить достаточно большой гидравлический разрыв, создание которого возможно лишь при существенном Развитии современной техники.
Кроме того, очень трудно создать и гаогарм юьнма ресурсы иак нарсяаятнаныя источник зиаргии З1 «яая Фи г. 1.3. Геотармаяьная энергетическая система е сухих породах, созданная методом гидраеянческого разрыва [11. поддержать е жать достаточно низкое гидравлическое сопротивление взаимосвязанных циркуляционных каналов, чтобы обеспечить циркуляцию большого объема жидкости вод действием разности плотностей. Поэтому суще ествует возможность непосредственного попадания "холодной жидкости из скважины для закачки в продуктивную скважину. Если трещиноватая формация имеет достаточную проницаемость, то утечка жи о жидкости из системы может быть высокой, что не позволит реализов т з вать описанную выше схему с закачкой воды под давлением.
указанные трудности можно избежать путем организации вски; панин воды с образованием пара на любом заранее выбранном уров. не системы. Однако это может создать опасность закупорки системы трещин ра астворенными минеральными солями и значительно понизить скорость переноса тепла к поверхности через скважину, Другой способ заключается в размещении внутри скважины на некоторой глубине насоса для поддержания в верхней ее части давления, достаточного для предотвращения вскивания, в то время как вся остальная часть системы будет находиться при пониженном давлении.
К сожалению, пока не существует насосов для работы при таких высоких темпера. турах. Возможны другие циркуляционные системы и рабочие схемы для закачки холодной жидкости в сухие геотермальные месторождения и извлечения ее после нагревания в недрах породы. Все такие системы будут полностью замкнутыми и, следовательно, не будут вызывать загрязнения окружающей среды.
Однако и для этих систем придется решать те же химические проблемы, в том числе проблемы коррозии, что и для описанных выше систем с природным паром и перегретой водой. Самыми серьезными проблемами при крупномасштабном освоении геотермальной энергии в США являются не столько рассмотренные выше научные и инженерные проблемы, сколько традиционные проблемы организационного, финансового и юридического плана, которые очень запутаны и сложны. Например, там, где права на землю, минеральные ресурсы и воду разделены, неясно, кто же является вла- дельцем геотермальной энергии и как этот владелец может ее использовать или доставлять потребителю.
Большая часть известных геотермальных ресурсов в США расположена на государственных землях, на которых практически невозможно проводить частные изыскания и на которых порядок сдачи земель в аренду только разрабатывается. Местные законы, законы штатов, а также федеральные законы, налоговые, правовые и уставные системы являются неполными, частично перекрывающими, а иногда противоречащими друг другу, боль- 32 Гпввв 1 шей частью не согласуются между собой и неправильно истолковываются.
Юридические требования к коммунальным предприятиям таковы, что надежное долгосрочное снабжение топливом должно быть гарантировано до сооружения новой электростанции. Применительно к геотермальной энергии это требование сводится к тому, что требуемые для ГеоТЭС продуктивные скважины должны быть пробурены и опробованы путем стравливания в атмосферу за месяцы или годы до начала сооружения электростанции.
Такая отсрочка в получении прибыли очень затрудняет финансирование геотермальных разработок. В США имеются и другие организационные трудности, задерживаю- ' щие развитие геотермальной индустрии, и все они в комплексе достаточно сложны. Оценки стоимости Основыми затратами при разведке, разработке и использовании геотермальных месторождений являются очень высокие расходы на б урение и обсадку трубами глубоких скважин в горячих формациях. Эти затраты до некоторой степени окупаются относительной простотой и невысокой стоимостью расположенной на поверхности установки, использующей глубинное тепло земли.
ГеоТЭС не нужны ни топка, ни котельная установка, ни дымовые трубы или дымопоглощающие устройства. Поэтому стоимость 1 кВт установленной мощности ре на ГеоТЭС мала Если же глубинное тепло используется непос ед. ственно, например для опреснения воды, то такая установка состоит по существу из систем труб и теплообменников, и стоимость 1 кВт тепловой энергии также мала В каждом случае стоимость "топлива" определяется капитальными затратами на сооружение скважин и систем сбора, которые в общем значительно ниже капитальных затрат на получение и обработку ископаемых топлив или топливных элементов. Эксплуатационные расходы и расходы на ремонт обычно также низки, что связано с простотой геотермальных энергетических установок и их работой при сравнительно низких рабочих температурах и давлениях. В целом для обычных геотермальныхвэнергетических систем стоимости установки и тепловой энергии низки. В США единственные надежные данные по стоимости применительно к геотермальным энергетическим системам получены на ГеоТЭС "Большие Гейзеры" (шт.
Калифорния) (1,12-14). С использованием этих данных проведены оценки затрат на освоение, сооружение и Геотврмвпьные ресурсы квн перспентнвныд источник знергнн 33 Твбпнцв 1.2 затраты на освоение, сооружение и зксппувтвцию ГеоТЭС нв природном паре мощностью 110 )4Вт [1, 14) Допп. расходы нв попучввне перв Скважины (16 скважин, каждая стоимостью 150 тыс. допп.) Система труб дпя сбора пара (при стоимости 1О допп/кВт) Всего и вкпвдные расходы Годовыв устеноюенные расходы (14%) Ежегодная арендная ппвтв земпевпадюьцвм Общие годовье расходы Стоимость твпповсд энергии (тб в допп./ кВт ° н) Стоимость попучвеьюго пара Развело'ыыв работы Стоимость сброса Общая стоимость знвргнн Стоимость пресбрвзовюия знвргнн (1О ~ долл./ кВт ° ч) Устеновпвнныв расходы Эксппуатвцнонныв расходы Общая стоимость знергнн (тв в допп./ квт ° ч) 2 400 000 1 100 000 3 ЯВ 000 490 000 175600 665 600 0,60 0,33 0,02 1,15 1,95 0,26 3,35 эксплуатацию ГеоТЭС на природном паре мощностью 110 МВт (табл.
1.2). Предполагалось, что расходы на изыскательские работы по выявлению месторождения природного пара составят 2 млн. долл. В табл, 1.3 приведены стоимости 1 кВт ° ч электроэнергии,.производимой на электростанпиях различных типов (15). Эти данные и экономический эффект, полученный при эксплуатации электростанции 'Большие Гейзеры", показывают, что ГеоТЭС, работающие на природном паре, являются конкурентоспособными с электростанциями других типов. Это подтверждается также успешной работой аналогичной ГеоТЭС в Лардерелло (Италия).
Согласно данным, приведенным в работе (13), только в западных штатах США мощность ГеоТЭС к 1990 г. достигнет 9000-17 000 МВт, а к 2015 г. — 28 000-65 000 МВт, что составит 2-4% всей вырабаты- ' ваемой электроэнергии. При этом низкая себестоимость электроэнергии на ГеоТЭС позволит только в западных штатах получить 2 8 млрд долл. прибыли, сэкономить 58,2 тыс. т ядерного топлива 3 звв. ~вмв 34 Глава 1 Геотэрмвльные ресурсы кек лзрслективныя источник энергии Зб Таблица 1.3 Стоимости установки и электроэнергии дпя электростанций различных типов в США ло данным на 1970 г.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
