Конспект лекций ташкент- 2015

ГИДРОТЕРМАЛЬНАЯ ЭНЕРГЕТИКА

Кроме подземного существует и водное тепло, не так распространенное в качестве источника энергии (рис. 6.2). Вода – это всегда хотя бы несколько градусов тепла, а летом она нагревается до 25° С. Почему бы не использовать часть этого тепла? Для этого необходима установка, действующая по принципу «холодильник наоборот». Известно, что холодильник «выкачивает» из своей замкнутой камеры тепло и выбрасывает его горячий в окружающую среду. Если нагревать за счет этого тепла воду, то образуется пар, который имеет температуру до 110° С, а затем его можно пускать либо на турбины электростанций, либо на нагревание воды в батареях центрального отопления. На каждый киловатт–час затрачиваемой на это энергии природа дает 3 киловатт–часа! По тому же принципу можно получать энергию для кондиционирования воздуха при жаркой погоде.
К категории гидротермальных конвективных систем относят подземные бассейны пара или горячей воды, ко­торые выходят на поверхность земли, образуя гейзеры, сернистые грязевые озера и фумаролы. Образование та­ких систем связано с наличием источника теплоты го­рячей или расплавленной скальной породы, располо­женной относительно близко к поверхности земли. Над этой зоной высокотемпературной скальной породы на­ходится формация из проницаемой горной породы, содержащая воду, которая поднимается вверх в резуль­тате ее подстилающей горячей породой. Про­ницаемая порода, в свою очередь, сверху покрыта непро­ницаемой скальной породой, образующей «ловушку» для перегретой воды. Однако наличие в этой породе трещин или пор позволяет горячей воде или пароводяной смеси подниматься к поверхности земли. Гидротермальные конвективные системы обычно размещаются по границам тектонических плит земной коры, которым свойственна вулканическая активность.

Рис. 6.2. Гидротермальный источник

ПЕТРОТЕРМАЛЬНАЯ ЭНЕРГЕТИКА

Петротермальная энергетика является частью геотермальной энергетики и считается одним из перспективных направлений использования нетрадиционных источников энергии. В петротермальной энергетике энергия извлекается из петрогеотермальных ресурсов твердых горячих пород земных недр. Этих температур достаточно для отопления и горячего водоснабжения различных видов потребителей. Производство электроэнергии на базе глубинного тепла Земли возможно при температуре не менее 250°С при извлечении его с глубины примерно 10 км, а в зонах аномально высоких температур – и с меньших глубин.
Технологии извлечения тепла из горячих сухих подземных коллекторов (рис. 6.3) получили название Hot (горячий) Dry (сухой) Rock (скала) (HDR–технологии).
При извлечении тепла Земли с недостаточными для прямого использования в паровой турбине температурами предполагается использовать бинарные схемы с низкокипящими жидкостями. Но такое решение требует разработки и производства специального оборудования, что существенно удорожает строительство станций и производство электроэнергии.
При сооружении петротеплоснабжающих станций (ПетроТС) для обеспечения социальных и промышленных нужд потребителей от систем централизованного теплоснабжения необходимо иметь на поверхности температуру до 150°С. Эта температура пара достигается на глубине 3 км при градиенте температур породы в 5°С/100м. Сооружение только одной такой скважины оценивается в среднем около 4 млн. долл. При градиенте температур в два раза меньшем потребуется скважина глубиной 6 км, а стоимость ее сооружения возрастет до 10 миллионов.
Для надежного обеспечения турбин ПетроЭС теплом необходимых параметров нужна температура до 250° С. При градиенте температур породы 2,5° С/100 м для этого должны быть сооружены скважины глубиной до 10 км. Фактических стоимостных данных для скважин такой глубины пока нет. Расчеты показали, что стоимость скважины для HDR глубиной 10 км при использовании HDR–технологии может быть равной примерно 20 млн. долларов. Это означает, что сооружение ПетроТС и ПетроЭС на базе существующих способов механического бурения скважин будет неконкурентоспособным по сравнению с традиционным тепло– и электроснабжением.

Рис.6.3. Схема петротермальной выработки электроэнергии, тепла и их поставки потребителю.