Energia geotermală - Fapte reale

鬼吹灯之精绝古城 07 (靳东、陈乔恩 领衔主演) (Mai 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Islanda - Centrala geotermala

Cuvântul " geotermală " provine din cuvintele grecești geo (pământ) și termice (căldură). Aceasta înseamnă căldura pământului. Potențialul energetic de sub picioarele noastre, sub forma energiei geotermale, este vast.

Această resursă extraordinară se ridică la 50.000 de ori mai mare decât energia tuturor resurselor de petrol și gaze din lume. Energia geotermală a atras atenția în întreaga lume ca sursă alternativă de energie pentru ultimele câteva decenii. În prezent, această energie neconvențională reprezintă aproximativ 1% din totalul producției globale de energie electrică, însă scenariul se schimbă foarte rapid datorită naturii sale poluante ecologice și care nu poate fi regenerată. Despre a treia parte din energia disponibilă totală este cheltuită pentru încălzirea spațială, pentru scăldat, pentru pește și pentru fermele ecologice și pentru utilizările industriale.

Statele Unite, Islanda, China și Noua Zeelandă utilizează maxim energia geotermală pentru producerea de energie electrică sau ca energie termică.

Împreună, centralele geotermale și tehnologiile de utilizare directă reprezintă o combinație câștigătoare pentru satisfacerea nevoilor energetice ale țării noastre, protejând în același timp mediul. Indiferent dacă energia geotermală este utilizată pentru producerea energiei electrice sau furnizarea de căldură, este o alternativă curată pentru națiune. Și resursele geotermale sunt resurse interne. Menținerea averii la domiciliu se traduce în mai multe locuri de muncă, iar imaginea noastră economică și ocuparea forței de muncă la nivel național se îmbunătățește.

Top

Energia geotermală explicată

Energia geotermală termică

Coaja terestră este o sursă bogată de energie . Aproape toți sunt familiarizați cu combustibilii fosili ai Pământului, petrol, gaz și cărbuni, dar combustibilii fosili sunt doar o parte a povestirii. Căldura, numită și energie termică, este de departe resursa mai abundentă. Miezul Pământului, la 6437 km sub suprafață, poate atinge temperaturi mai mari de 4982 ° C.

Energia geotermală termică curge în mod constant dinspre miez, încălzind zona înconjurătoare. Peisajul din apropiere se topește la temperaturi și presiuni ridicate, transformându-se în magmă.

Magma poate de câteva ori să ajungă la suprafață ca lavă, dar de cele mai multe ori rămâne sub crucea de pe cruce a Pământului. Apa intră în Pământ și se colectează în roci fierbinți sau poroase, formând rezervoare de abur și apă fierbinte. Dacă aceste rezervoare sunt exploatate pentru fluidele lor, ele pot furniza căldură pentru multe utilizări, inclusiv producția de energie electrică.

Top

Excavarea geotermală

Înainte ca căldura Pământului să poată fi utilizată în scopuri precum generarea de energie electrică sau încălzirea clădirilor, trebuie furnizate conducte între rezervorul geotermal de apă caldă sau abur și suprafața Pământului. Acest lucru se face prin forarea producției și a puțurilor de injecție, adesea de mii de metri adâncime, în rezervor. Forarea sondelor experimentale ajută la colectarea datelor pentru a defini dimensiunea și productivitatea rezervorului geotermal. Construcția de puțuri este în mod clar esențială, dar este și costisitoare, reprezentând 15-30% din costul total al unui proiect de energie geotermală.

Pentru a fora aproape orice fantă, un burghiu este montat pe capătul unei conducte lungi de metal numită șir de foraj, care este rotită de pe suprafața mașinii numită riglă de foraj. Se adaugă noi lungimi de țevi de 30 de picioare în partea superioară a șirului de găurire, pe măsură ce găurile de adâncime devin mai profunde. Pentru a răci și a lubrifia burghiul și pentru a îndepărta așchii de pietre tăiate de acesta, un lichid vâscos numit noroi de foraj este pompat în jos în șirul de foraj.

Nămolul trece prin găuri în burghiu și apoi revine înapoi în gaură în spațiul dintre peretele găurii și șirul de foraj.

Top

Capete de burghiu

Costurile de găurire sunt afectate în mare măsură de cât de repede se poate pătrunde burghiul dur, abraziv, fracturat al unei locații geotermale și de cât timp poate dura până când șirul de foraj trebuie scos din gaură pentru a înlocui bitul. Dacă atât rata de penetrare, cât și durata de viață a biților au fost dublate, costurile de foraj ar scădea în medie cu 15%.

Două tipuri de biți sunt folosite:

  1. Conectori conic
  2. Piesele compacte din diamant policristalic (PDC)

Pentru practic orice foraj, fie în geotermă, fie în godeuri de petrol și gaze, biți cu role conice și diametre compacte din policarbonat (PDC). Rolurile de conuri cu role au conuri care se rostogolesc pe fundul găurii, pe măsură ce se rotește, iar fiecare dinte sfărâmă zona mică de rocă de sub ea.

Diamant policristalin compact

Bitul PDC folosește straturi subțiri de diamant sintetic, lipite de știfturi sau lame de carbură de tungsten-cobalt. Stratul de diamant dă tăietor rezistență extremă la uzura abrazivă în acțiunea de tăiere a tăierii. PDC-urile sunt deosebit de potrivite pentru forarea prin roca fierbinte deoarece nu au piese în mișcare, astfel încât etanșările la temperaturi ridicate, rulmenții și lubrifianții nu reprezintă o problemă. Ei au câștigat această acceptare imensă pe piață, deoarece au forat în mod consecvent mai repede și au durat mai mult decât biții conului cu role. Cu toate acestea, pentru forajele geotermale, biții PDC nu funcționează bine în roci care este mai mult decât moderat greu.

Aceste eforturi vor duce la sporirea performanței, extinderea aplicării depline a biților PDC, cu economiile de costuri asociate, la rocile fierbinți și dure din rezervoarele geotermale.

Măsurarea gaurii

Măsurătorile în gaură sunt folosite atât pentru a evalua rezervorul de îndată ce găurile sunt forate, cât și pentru a furniza date în timpul forării, ceea ce va face procesul mai rapid, mai ieftin și mai sigur. Pentru a funcționa eficient pentru forarea geotermală, această instrumentație trebuie adaptată pentru găurirea subțire a găurilor și condițiilor de temperatură ridicată. Sandia a dezvoltat instrumente care îndeplinesc aceste cerințe de temperatură și mărime, inclusiv un sistem promițător de autocontact, alimentat de baterii, de memorie. Mai multe dintre aceste instrumente au fost utilizate pe scară largă în domeniu și sunt disponibile pentru utilizare sau au fost comercializate; altele se află în fazele târzii ale testării.

Baker Hughes a semnat un acord de licență cu DOE pentru utilizarea instrumentelor cu gauri în jos și a companiei Board Long, un furnizor de echipamente de foraj pentru explorarea geotermală și minerală, recent comercializat pentru echipamentele de înregistrare a tuburilor de bază.

Top

Producția de energie electrică

Producția de energie electrică utilizând energia geotermală se bazează pe turbine cu abur convenționale și pe echipamente de generare a gazelor, unde extinderea puterii de producere a aburului permite turbinei / generatorului să producă energie electrică. Energia geotermală este exploatată prin forarea puțurilor în rezervoare și prin conducerea apei calde sau a aburului într-o centrală electrică pentru producția de energie electrică.

Tipuri sau centrale geotermale:

  • Abur uscat
  • Evitați aburul
  • Bicicleta ciclului

Centrale electrice cu abur uscat

Centrale electrice cu abur uscat

Aburul este transportat direct din puțuri către centrala electrică, unde este îndreptată într-o turbină. Aburul transformă turbina, care activează un generator. Aburul este apoi condensat și injectat înapoi în rezervor printr-un puț.

Aburul uscat este cel mai vechi tip de plante utilizat pentru prima dată în Italia în 1904, dar este încă foarte eficient.

Gheizerii din nordul Californiei, cea mai mare sursă de energie geotermală din lume, utilizează abur uscat.

.

Centrale electrice cu abur redus

Aparatele de iluminat cu abur

Instalația de abur flash este introdusă în rezervoare de apă cu temperaturi mai mari de 182 ° C. Această apă foarte fierbinte curge prin puțuri în pământ sub presiunea proprie. Pe măsură ce curge, presiunea fluidului scade și o parte din apa fierbinte se fierbe sau "clipește" în abur.

Aburul este apoi separat de apă o dată la suprafață și apoi este utilizat pentru alimentarea unei unități de turbină / generator. Apa rămasă și aburul condensat sunt injectate printr-un puț și înapoi în rezervor.

Baterie cu ciclu binar

Baterie cu ciclu binar

Centralele cu ciclu binar funcționează cu apă la temperaturi scăzute de la 107 ° la 182 ° C. Aceste plante utilizează căldura din apa geotermală pentru a fierbe un fluid de lucru, de regulă un compus organic cu un punct de fierbere scăzut. Fluidul de lucru este vaporizat într-un schimbător de căldură și folosit pentru a transforma o turbină.

Apa este apoi injectată înapoi în pământ pentru a fi reîncălzită. Apa și fluidul de lucru se limitează la temperaturi geotermale separate pentru utilizarea directă, de la 70 ° la 150 ° C, mai mici decât cele pentru producerea de energie electrică.

Apa caldă din resurse geotermale poate fi utilizată direct pentru a furniza căldură pentru procesele industriale, uscarea culturilor sau pentru încălzirea clădirilor. Aceasta este o utilizare directă. Consumatorul de energie geotermală directă poate conta pe economii de până la 80% din costurile tradiționale ale combustibilului, în funcție de aplicație și de industrie.

Sistemele cu utilizare directă necesită o investiție de capital mai mare comparativ cu sistemele tradiționale, dar au costuri de operare mai mici și nu necesită achiziții continue de combustibil.

Top

Pompe de căldură geotermale

Pompe de căldură geotermale

Pompele de căldură geotermale, cunoscute și sub denumirea de GHP, permit terenului să servească drept dispozitiv de stocare a energiei. GHP-urile sunt similare cu aparatele de climatizare convenționale sau frigidere. GHP-urile elimină căldura la sol în timpul sezonului de răcire și extrag căldură utilă de la sol în timpul încălzirii sezon.

GHP comercializate astăzi oferă și apă caldă. În prezent, în Statele Unite există peste 500.000 de GHP-uri, inclusiv aproximativ 600 de sisteme în școli și colegii.

Incalzi

Cu toate acestea, utilizarea directă a resurselor geotermale a evoluat într-un sistem modern, care astăzi oferă încălzirea apei menajere și a apei menajere în orașul Boise pentru multe locuințe, afaceri și clădiri guvernamentale. Apa caldă dintr-un puț geotermic poate înlocui sursa tradițională de căldură, adesea gazul natural al unui cazan, cuptor și încălzitor de apă caldă.

Apa geotermală poate încălzi, de asemenea, un fluid de lucru care topeste zăpada, deoarece curge prin conductele instalate sub trotuar. În general, o casă individuală sau o clădire are nevoie doar de un puț geotermic pentru un sistem de încălzire. În aplicații mai mari, ca și în Boise, un sistem de încălzire urbană poate fi utilizat pentru a furniza căldură dintr-o locație centrală a unuia sau mai multor puțuri printr-o rețea de conducte către blocuri întregi de clădiri. procente comparativ cu costul încălzirii gazelor naturale.

Economiile sunt mult mai mari în comparație cu sistemele de încălzire electrică, cu propan sau cu combustibil lichid.

Sistemul de încălzire centrală geotermală

Agricol

Acest număr continuă să crească pe măsură ce cuvântul se referă la beneficiile utilizării directe în agricultură, cum ar fi costurile de operare mai mici și creșterea ratelor de creștere. Acestea pot fi avantaje competitive semnificative. Multe culturi cum ar fi castraveți, roșii, flori, plante de casa, răsaduri de copaci și cactuși înflorește în sere încălzite geotermie.

Mai multe ferme de pește și alte operațiuni de acvacultură au reușit să obțină succesul utilizării apei geotermale ca habitat pentru efectivele de animale, ceea ce a făcut ca aceasta să devină cea mai rapidă aplicație directă în țară.

Industrial

Utilizarea directă geotermală continuă să demonstreze un potențial comercial avantajos și avantaje competitive pentru o varietate de industrii. Aplicațiile industriale includ deshidratarea alimentelor, mineritul de aur, spălătoriile, pasteurizarea laptelui, cultura ciupercilor și digestia canalelor. Resursele geotermale directe sunt foarte potrivite pentru operațiile de deshidratare a legumelor, cum ar fi producția de ceapă uscată sau usturoi. Climatul uscat din toată Occidentul ajută și la acest proces.

Procesul de deshidratare începe cu apa geotermală care curge printr-un schimbător de căldură, care încălzește aerul la temperaturi cuprinse între 38 ° și 104 ° C.

Top

Energia curată de pe Pământ pentru secolul XXI

DOE finanțează cercetarea pentru a reduce costul componentelor, sistemelor și operațiilor geotermale. Instalațiile geotermale utilizează căldura naturală din interiorul pământului pentru a produce energie electrică sau pentru a satisface alte nevoi de energie termică. Activitățile de cercetare și dezvoltare ale programului sunt în strânsă legătură cu misiunea și obiectivele sale.

Prin metode îmbunătățite de explorare, industria va localiza și caracteriza cu mai multă precizie câmpurile geotermale noi, reducând costurile ridicate și riscul de dezvoltare. Tehnologia mai bună pentru puțurile de foraj va permite accesarea unor resurse mai profunde și reducerea costurilor, mărind astfel baza resurselor economice.

Avansurile în conversia energiei vor crea o tehnologie binară răcită cu aer ca un mijloc de generare a energiei la prețuri competitive din resurse mai abundente de temperatură mai joasă. Aceste activități contribuie direct la reducerea costului dezvoltării geotermale și la instalarea mai multor instalații geotermale. Proiectele de generare a energiei electrice geotermale sunt întreprinderi cu capital intensiv, costurile majore fiind suportate înainte ca instalația să producă venituri. Componentele cu costuri ridicate ale unui proiect de dezvoltare geotermală includ: sondele de explorare, producție și injecție; și echipamente de construcție și de construcție.

Riscul principal într-un proiect geotermal este confirmarea unui rezervor viabil, care necesită, de obicei, forare extinsă și testare bine.

Pentru a contribui la reducerea riscurilor și costurilor în dezvoltarea geotermală, strategia de cercetare a programului implică:

  • Îmbunătățirea tehnologiilor pentru explorarea, detectarea fracturilor și a zonelor permeabile, ședința bine și injecția fluidului
  • Reducerea costului de foraj și completare a puțurilor geotermale
  • Reducerea costurilor de capital, de exploatare și de întreținere a centralelor geotermale.

Concluzie

Reducerea costurilor de foraj va reduce substanțial costurile dezvoltării geotermale, ajutând astfel industria geotermală internă să își mențină statutul de lider mondial și să-și extindă piețele. Astăzi, societatea folosește doar o mică parte a bazei de resurse geotermale. Promisiunea finală a energiei geotermale este că o parte mult mai mare din baza de resurse totală poate fi utilizată.

Tehnologiile de foraj noi și îmbunătățite pot face acest lucru.

SURSĂ: Energie geotermală Energie curată de pe Pământ pentru secolul 21 BY Virendra Kumar, M.Tech termal engg. Deptt. mecanic engg. Institutul Național de Tehnologie, Silchar, Assam. 788010. India

Ghiduri și articole legate de electricitate

CĂUTARE: Articole, software și ghiduri