Геотермальная энергетика

Реферат

на тему

Геотермальная энергетика

 

Содержание

Анотация.

Введение.

История развития геотермальной  энергетики.

Преобразование геотермальной  энергии в электрическую и тепловую.

Стоимость электроэнергии, вырабатываемой геотермальными элетростанциями.

Выводы.

Список литературы.

 

Анотация.  

В данной работе приведена  история развития геотермальной  энергетики, как во всём мире, так  и в нашей странеРоссии. Выполнен анализ использования глубинного тепла Земли, для преобразования его в электрическую энергию, а также для обеспечения городов и посёлков теплом и горячим водоснабжением в таких регионах нашей страны, как на Камчатке, Сахалине, Северном Кавказе. Сделано экономическое обоснование разработки геотермальных месторождений, строительство электростанций и сроки их окупаемости. Сравнивая энергии геотермальных источников с другими видами источников электроэнергии получаем перспективность развития геотермальной энергетики, которая должна занять важное место в общем балансе использования энергии. В частности, для рест-руктуризации и перевооружения энергетики Камчатской области и Курильских островов, частично Приморья и Северного Кавказа следует использовать собственные геотермальные ресурсы.

 

Введение

На ближайшее будущее  основные направления развития генерерующих мощностей таковы:

1. Техническое переоборудование электростанций;
2. Реконструкция электрстанций.

Во-первых, это строительство  новых парогазовых турбин с коэффициентом  полезного действия до 55,6%, это позволит увеличить КПД существующих ТЭС  на 25,4%. Во-вторых, строительство электростанций, использующих новую технологию сжигания твердого топлива. После чего можно  будет говорить о создании атомных  электростанций с реакторами нового типа на тепловых и быстрых нейтронах.

Особую роль в формировании энергетики России можно отвести  такой отрасли как теплоснабжение все страны, которая по объемам потребляет больше чем какая-либо другая сфера (более 45% общего потребления). Электростанциями вырабатывается чуть более 34% всего тепла, котельными примерно 50%. Если рассматривать тенденцию России, то можно сказать, что теплопотребление к 2020г. возрастет в 1,3 раза по сравнению с сегодняшней планкой. 

Повышение цен, которое произошло  в последние годы, на органическое топливо (газ, мазут, дизельное топливо) и на его транспортировку в  отдалённые районы России и соответственно объективный рост отпускных цен  на электрическую и тепловую энергию  подталкивают к использованию НВИЭ: геотермальной, ветровой, солнечной.

Так, развитие геотермальной отрасли энергетики в отдельных регионах страны позволяет уже сегодня решать проблему электро- и теплоснабжения, в частности на Камчатке, Курильских островах, а также на Северном Кавказе, в отдельных районах Сибири и европейской части России.

В числе основных направлений  совершенствования и развития систем теплоснабжения должно стать расширение использования местных нетрадиционных возобновляемых источников энергии и в первую очередь геотермального тепла земли. Уже в ближайшие 7-10 лет с помощью современных технологий локального теплоснабжения благодаря термальному теплу можно сэкономить значительные ресурсы органического топлива.  

В последнее десятилетие  использование нетрадиционных возобновляемых источников энергии (НВИЭ) переживает в мире настоящий бум. Масштаб  применения этих источников возрос в  несколько раз. Данное направление  развивается наиболее интенсивно по сравнению с другими направлениями  энергетики. Причин этого явления  несколько. Прежде всего, очевидно, что  эпоха дешевых традиционных энергоносителей  бесповоротно закончилась. В этой области  имеется только одна тенденция - рост цен на все их виды. Не менее значимо  стремление многих стран, лишенных своей  топливной базы к энергетической независимости Существенную роль играют экологические соображения, в том  числе по выбросу вредных газов. Активную моральную поддержку применению НВИЭ оказывает население развитых стран.

По этим причинам развитие НВИЭ во многих государствах приоритетная задача технической политики в области  энергетики. В ряде стран эта политика реализуется через принятую законодательную  и нормативную базу, в которой  установлены правовые, экономические  и организационные основы использования  НВИЭ. В частности, экономические  основы состоят в различных мерах  поддержки НВИЭ на стадии освоения ими энергетического рынка (налоговые  и кредитные льготы, прямые дотации  и др.)

В России практическое применение НВИЭ существенно отстает от ведущих  стран. Отсутствует какая-либо законодательная  и нормативная база, равно как  и государственная экономическая  поддержка. Всё это крайне затрудняет практическую деятельность в этой сфере. Основная причина тормозящих факторов затянувшееся экономическое неблагополучие в стране и, как следствие трудности с инвестициями, низкий платежеспособный спрос, отсутствие средств на необходимые разработки. Тем не менее, некоторые работы и практические меры по использованию НВИЭ в нашей стране проводятся (геотермальная энергетика). Парогидротермальные месторождения в России имеются только на Камчатке и Курильских островах. Поэтому геотермальная энергетика не может и в перспективе занять значимое место в энергетике страны в целом. Однако она способна радикально и на наиболее экономической основе решить проблему энергоснабжения указанных районов, которые пользуются дорогим привозным топливом(мазут, уголь, дизельное топливо) и находятся на грани энергетического кризиса. Потенциал парогидротермальных месторождений на Камчатке способен обеспечить по разным источникам от 1000 до 2000 Мвт установленной электрической мощности, что значительно превышает потребности этого региона на обозримую перспективу. Таким образом, существуют реальные перспективы развития здесь геотермальной энергетики.

Геотермальная энергия - это тепло Земли, которое преимущественно  образуется в результате распада  радиоактивных веществ в земной коре и мантии. Температура земной коры вглубь повышается на 2,5-3 ° С через каждые 100 м (так называемый геотермальный градиент). Так, на глубине 20 км она составляет около 500 ° С, на глубине 50 км - порядка 700 ... 800 ° С . В некоторых местах, особенно по краям тектонических плит материков, а также в так называемых "горячих точках", температурный градиент выше почти в 10 раз, и тогда на глубине 500-1000 метров температура пород достигает 3000С. Однако и там где температура земных пород не такая высокая, геотермальных энергоресурсов вполне достаточно.

Энергетические  ресурсы (источники энергии) - это  материальные объекты, в которых  сосредоточена энергия, пригодная  для практического использования  человеком. Как упоминалось ранее, энергоресурсы разделяют на первичные и вторичные. Первичные энергоресурсы - это природные ресурсы, не переделывались и не превращали: сырая нефть, природный газ, уголь, горючие сланцы, вода рек и морей, гейзеры, ветер и т..

В свою очередь, первичные  ресурсы (или виды энергии) делят  на возобновляемые и невозобновляемые. Невозобновляемые источники энергии - это естественно образованные и накопленные в недрах планеты запасы веществ, способных при определенных условиях освобождать энергию, содержащуюся в них. Таковы ископаемое органическое топливо (уголь, нефть, природный газ, торф, горючие сланцы), ядерное топливо. Возобновляемые источники энергии - те, восстановление которых постоянно осуществляется в природе (солнечное излучение, биомасса, ветер, вода рек и океанов, гейзеры и т.д.), и существуют на основе постоянных или периодически возникающих в природе потоков энергии, например: солнечное излучение (биомасса, энергия солнца, ветра, волн); гравитационное взаимодействие Солнца, Луны и Земли (следствием которой является, например, морские приливы и отливы) тепловая энергия ядра Земли, а также химических реакций и радиоактивного распада в ее недрах (геотермальная энергия источников горячей воды - гейзеров). Кроме природных источников возобновляемых энергоресурсов, сегодня все большее значение приобретают антропогенные, к которым относятся тепловые, органические и другие отходы деятельности человечества.

Различные виды энергетических ресурсов имеют разное качество, для  топлива, характеризующей теплотворная способность, т.е. сколько энергии (тепла) может выделить этот источник.

Для удобства расчетов и сравнения различных видов  энергоресурсов в странах СНГ, с  Украиной включительно, условным топливом считается топливо, при сгорании

1 кг которого  выделяется 29,3 х106 дж, или 7000 ккал, энергии В некоторых развитых странах эквивалентом является топливо, при сгорании которого видиляется 41,9 х106 дж, что составляет 10000 ккал и соответствует нефтяном показателю энергоемкости (нефтяной эквивалент, который сокращенно приводится - о. е). С учетом этого можно записать: 1 тонна о.е. = (10000/7000) тонны у.т. = 1,43 тонны у.т.

Всю естественную теплоту, которая содержится в земной коре, можно рассматривать как геотермальные  ресурсы двух видов:

пар, вода, газ

разогретые горные породы

Гидротермальные источники  энергии делятся на термальные воды, пароводяные смеси и естественную пару.

Для получения теплоты, аккумулированной в недрах земли, ее сначала надо поднять на поверхность.

Для этого бурят  скважины и, если вода достаточно горяча, она поднимается на поверхность  естественным образом, при более  низкой температуре может понадобиться насос. Геотермальные воды - экологически чистый источник энергии, постоянно  восстанавливается. Оно существенно  отличается от других альтернативных источников энергии тем, что его  можно использовать независимо от климатических  условий и времени года.

Исходя из имеющихся  оценок запасов геотермальной энергии, приоритетными районами в Украине  Керченский полуостров, Закарпатье, Прикарпатье (Львовская обл.), Донецкая, Запорожская, Луганская, Полтавская, Харьковская, Херсонская, Черниговская и другие области.

В Украине определены шесть приоритетных направлений  развития геотермальной энергетики:

создание геотермальных  станций для теплоснабжения городов, населенных пунктов и промышленных объектов;

создание геотермальных  электростанций;

создание систем теплоснабжения с подземными аккумуляторами теплоты

создание сушильных  установок;

создание холодильных  установок;

создания схем геотермального теплоснабжения теплиц.

 

История развития геотермальной энергетики.

Наряду с огромными  ресурсами органического топлива  Россия располагает значительными  запасами тепла земли, которые могут  быть преумножены за счет геотермальных  источников, находящихся на глубине  от 300 до 2500м в основном в зонах  разломов земной коры.

Территория России хорошо исследована, и сегодня известны основные ресурсы тепла земли, которые  имеют значительный промышленный потенциал, в том числе и энергетический. Более того, практически везде  имеются запасы тепла с температурой от 30 до 200°С.

Ещё в 1983г. во ВСЕГИНГЕО был  составлен атлас ресурсов термальных вод СССР. В нашей стране разведано 47 геотермальных месторождений с  запасами термальных вод, которые позволяют  получить более 240·10³м³/сут. Сегодня в России проблемами использования тепла земли занимаются специалисты почти 50 научных организаций.

Для использования геотермальных  ресурсов пробурено более 3000 скважин. Стоимость исследований геотермии  и буровых работ, уже выполненных  в этой области, в современных  ценах составляет более 4млрд. долларов. Так на Камчатке на геотермальных  полях уже пробурено 365 скважин глубиной от225до2266м и израсходовано (ещё в советское время) около 300млн. долларов (в современных ценах).

Эксплуатация первой геотермальной  электростанции была начата в Италии в 1904г. Первая геотермальная электростанция на Камчатке, да и первая в СССР Паужетская ГеоТЭС была введена в работу в 1967г. и имела мощность 5мВт, увеличенную впоследствии до 11 мВт. Новый импульс развитию геотермальной энергетике на Камчатке был придан в 90-е годы с появлением организаций и фирм (АО «Геотерм», АО «Интергеотерм», АО «Наука»), которые в кооперации с промышленностью (прежде всего с Калужским турбинным заводом) разработали новые прогрессивные схемы, технологии и виды оборудования по преобразованию геотермальной энергии в электрическую и добились кредитования от Европейского банка реконструкции и развития. В результате в 1999г. на Камчатке была введена Верхне-Мутновская ГеоТЭС (три модуля по 4мВт.). Вводится первый блок 25мВт. первой очереди Мутновской ГеоТЭС суммарной мощностью 50мВт.

Вторая очередь мощностью 100МВт может быть введена в2004г

Таким образом, ближайшие  и вполне реальные перспективы геотермальной  энергетики на Камчатке определились, что является положительным несомненным  примером использования НВИЭ в России, несмотря на имеющиеся в стране серьезные  экономические трудности. Потенциал  парогидротермальных месторождений на Камчатке способен обеспечить 1000МВт установленной электрической мощности, что значительно перекрывает потребности этого региона на обозримую перспективу.

По данным Института вулканологии ДВО РАН, уже выявленные геотермальные  ресурсы позволяют полностью  обеспечить Камчатку электричеством и  теплом более чем на 100 лет. Наряду с высокотемпературным Мутновским месторождением мощностью 300МВт (э) на юге Камчатки известны значительные запасы геотермальных ресурсов на Кошелевском, Больше Банном, а на севере на Киреунском месторождениях. Запасы тепла геотермальных вод на Камчатке оцениваются в 5000МВт (т).

На Чукотке также имеются  значительные запасы геотермального тепла (на границе с Камчатской областью), часть из них уже от-крыта и может активно использоваться для близлежащих городов и посёлков.

Курильские острова также  богаты запасами тепла земли, их вполне достаточно для тепло и электрообеспечения этой территории в течение 100200 лет. На острове Итуруп обнаружены запасы двухфазного геотермального теплоносителя, мощности которого (30МВт(э)) достаточно для удовлетворения энергопотребностей всего острова в ближайшие 100 лет. Здесь на Океанском геотермальном месторождении уже пробурены скважины и строится ГеоЭС. На южном острове Кунашир имеются запасы геотермального тепла, которые уже используются для получения электроэнергии и теплоснабжения г. Южно Курильска. Недра северного острова Парамушир менее изучены, однако известно, что и на этом острове есть значительные запасы геотермальной воды температурой от 70 до 95° С, здесь также строится ГеоТС мощностью 20 МВт (т).