Геотермальная энергетика. Практическое использование геотермальных вод. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Альтернативные источники энергии

 Комментарии к статье

Геотермальные воды и парогидротермы являются специфическими, отличными от традиционных теплоносителей, что необходимо учитывать при разработке систем геотермального теплоснабжения и выработки электроэнергии на ГеоТЭС. Попытки рассматривать термальную воду и парогидротермы в качестве обычного теплоносителя, как свидетельствует практика, заканчивались либо неудачей, либо приводили к нежелательным решениям. Широкое использование геотермального теплоносителя невозможно без анализа и учета его специфических особенностей.

Специфика геотермальных вод заключается в следующем:

• одноразовость использования в системе теплоноснабжения;
• постоянная температура в течение отопительного сезона;
• агрессивность, в связи с чем, необходимо предусматривать защиту от коррозии и образования осадков в металлических трубопроводах и нагревательных приборах;
• сравнительно низкая температура;
• необходимость сброса.

Использование парогидротерм для ГеоТЭС в отличие от традиционного пара, используемого на электростанциях, требует применения дополнительного оборудования - сепараторов для очистки от мелких частиц горных пород, а также антикоррозийной защиты трубопроводов и паропроводов.

Технические требования, предъявляемые к геотермальным ресурсам, могут быть различными в зависимости от сферы их использования - выработка электроэнергии, теплоснабжение (отопление и горячее водоснабжение), техническое водоснабжение, извлечение химических элементов и т. д. В свою очередь, области применения и эффективность использования геотермальных вод, того, или иного месторождения зависят, от их энергетического потенциала, общего запаса и дебита скважин, химического состава, минерализации и агрессивности вод, наличия потребителя и его удаленности, температурного и гидравлического режима скважин, глубины залегания водоносных горизонтов и их характеристики и некоторых других факторов.

Как показывает опыт, в большинстве случаев наиболее эффективной областью применения геотермальных вод является отопление, горячее и техническое водоснабжение промышленных, гражданских, коммунальных и сельскохозяйственных объектов.

Анализ вышеизложенных факторов помогает уже на начальной стадии проектирования принимать решение о целесообразности геотермального теплоснабжения, а также классифицировать геотермальные месторождения по температуре, степени водоотдачи водоносных горизонтов, химическому составу, газовой насыщенности, степени минерализации и характеру применения теплоносителя.

По степени водоотдачи геотермальные скважины разделяются на высокодебитные (1700 м /сут и более), среднедебитные (400 - 1700 м3/сут) и малодебитные (менее 400 м3/сут).

По степени минерализации подразделяются на пресные (до 1 г/дм3), слабосолоноватые (1 - 3 г/дм3), солоноватые (3 - 5 г/дм3), сильносолоноватые (5 - 10 г/дм3), слабосоленые (10 - 20 г/дм3), соленые (20 - 35 г/дм3), сильносоленые (35 - 50 г/дм3), слабые рассолы (50 - 75 г/дм3), рассолы (75 - 100 г/дм3), крепкие рассолы (более 100 г/дм3).

По химическому признаку выделяется четыре типа вод: гидрокарбонатные натриевые, сульфатные натриевые, хлормагниевые и хлоркальциевые, хлорнатриевые.

По газовому составу подразделяются на агрессивные (углекислые и сероводородные) или нейтральные (азотные и метановые).

По тепловому потенциалу - на перегретые (более 100°C), высоко термальные (60 - 100°C), термальные (40 - 60°C), слаботермальные (до 40°C).

Все вышеперечисленные показатели должны учитываться при выборе схемы или системы теплоснабжения. На начальной стадии проектирования желательно решить:

• можно ли термальные воды данного химического и газового состава и минерализации непосредственно подавать в системы отопления, горячего и технического водоснабжения;
• можно ли данные геотермальные воды подвергать догреву;
• какие устройства могут быть использованы для преобразования энергетического потенциала геотермальных вод;
• какова необходимость методов водоподготовки.

Улучшение технико-экономических показателей теплоэнергетического использования геотермальных вод требует применения различных технических приспособлений и агрегатов, использующих органическое топливо, электроэнергию, химические вещества, как в сфере получения этих вод, так и в сфере использования и утилизации. К таким агрегатам относятся, например, пиковые котельные, теплообменники, артезианские, сетевые насосы, тепловые насосы и т. д. Поэтому чтобы оценить получаемую и используемую энергию геотермальных вод, целесообразно воспользоваться общим термодинамическим методом анализа - электрическим методом, позволяющим оценить работоспособность энергии в соответствии со вторым началом термодинамики.

Экономичность применения геотермальных вод в решающей степени зависит от степени использования их теплового потенциала и равномерности расходования расчетного дебита скважин. В традиционных системах теплоснабжения неиспользованная вода возвращается в котельную (ТЭЦ) для восстановления первоначальных параметров. При этом требуется меньше топлива. В геотермальных системах теплоснабжения тепловой потенциал, не использованный потребителем, теряется безвозвратно. При одном и том же дебите (при одинаковых затратах на бурение и эксплуатацию скважин) можно обеспечить теплом различное количество потребителей в зависимости от конечной температуры направляемой на сброс термальной воды.

Максимальный энергетический эффект (экономия топлива) достигается созданием специальных систем отопления с повышенным перепадом температур, использованием пикового догрева (вспомогательной - пиковой котельной) или тепловых насосов, разработкой комплексных схем геотермального теплоснабжения с набором последовательных потребителей (в том числе сезонных).

В зависимости от минерализации и химического состава возможны три способа использования термальных вод в системах теплоснабжения:

•  с предварительной подготовкой воды;
•  с применением промежуточных теплообменников;
•  с непосредственной подачей термальной воды в систему теплоснабжения.

Наиболее прост и экономичен последний способ. Однако он далеко не всегда осуществим, но, тем не менее, используется на большинстве месторождений.

При разработке геотермальных систем теплоснабжения необходимо обеспечивать максимальное значение коэффициентов эффективности использования термоводозабора при одновременном минимальном удельном расходе термальной воды на единицу расчетной тепловой энергии. Его значение колеблется в следующих пределах: отопление 0,05 - 0,34; вентиляция 0,15 - 0,45; горячее водоснабжение 0,70 - 0,92. Из этого следует, что наиболее эффективно использование термальных вод для горячего водоснабжения.

Богатство России может быть приумножено за счет огромный ресурсов тепла Земли, которое находится на глубине от 300 до 2500 м в зоне внутренних разломов земного шара.

В общем плане на электрических геотермальных станциях сегодня в России можно получить около 2 процентов (до 4000 МВт) от общей установленной электрической мощности страны.

Автор: Магомедов А.М.

Смотрите другие статьи раздела Альтернативные источники энергии.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Хорошо управляемые луга могут компенсировать выбросы от скота 15.02.2026

Животноводство, особенно разведение крупного рогатого скота, часто обвиняют в значительном вкладе в глобальное потепление из-за мощного парникового газа - метана, который выделяется при пищеварении у жвачных животных. Это вызывает острые политические споры и призывы к сокращению потребления мяса. Однако ученые напоминают, что полная картина климатического воздействия отрасли не ограничивается только выбросами от животных: огромную роль играет окружающая экосистема - пастбища, почва и растительность, которые способны активно поглощать углекислый газ из атмосферы. Исследователи из Университета Небраски-Линкольна решили глубже изучить этот баланс. Группа под руководством профессора Галена Эриксона сосредоточилась на том, как правильно организованные пастбища накапливают углерод в растениях и грунте благодаря естественным процессам, стимулируемым выпасом скота. Ученые подчеркивают, что при достаточном уровне осадков и грамотном управлении такие луга превращаются в мощные природные погло ...>>

NASA тестирует инновационную технологию крыла 15.02.2026

Коммерческая авиация ежегодно расходует колоссальные объемы керосина, что сказывается не только на бюджете авиакомпаний, но и на состоянии окружающей среды. В 2024 году глобальные затраты на авиационное топливо достигли 291 миллиарда долларов, и эта сумма продолжает расти. Чтобы справиться с этими вызовами, NASA активно работает над технологиями, способными заметно повысить аэродинамическую эффективность самолетов. Одним из самых перспективных направлений стало создание специальной конструкции крыла, которая максимизирует естественный ламинарный поток воздуха и минимизирует сопротивление. В январе 2026 года специалисты NASA Armstrong Flight Research Center успешно провели важный этап наземных испытаний концепции Crossflow Attenuated Natural Laminar Flow (CATNLF). Для эксперимента под фюзеляж исследовательского самолета F-15B закрепили вертикально ориентированную масштабную модель высотой около 0,9 м (3 фута), напоминающую узкий киль. Такая компоновка позволила подвергнуть прототип р ...>>

Забота о внуках очень полезна для здоровья мозга 14.02.2026

Общение между поколениями приносит радость всей семье, но мало кто задумывается, насколько активно бабушки и дедушки, заботящиеся о внуках, поддерживают свою умственную форму. Регулярное взаимодействие с детьми стимулирует мозг пожилых людей, помогая сохранять память, скорость мышления и общую когнитивную активность. Новые научные данные подтверждают, что такая добровольная помощь не только важна для общества, но и может замедлять возрастные изменения в мозге. Исследователи из Тилбургского университета в Нидерландах провели анализ, чтобы понять, приносит ли уход за внуками реальную пользу здоровью пожилых людей. Ведущий автор работы Флавия Черечес отметила, что многие бабушки и дедушки регулярно присматривают за детьми, и оставался открытым вопрос, насколько это положительно сказывается на их собственном благополучии, особенно в плане когнитивных функций. Ученые поставили цель выяснить, способен ли регулярный уход за внуками замедлить снижение памяти и других умственных способ ...>>

Случайная новость из Архива Электрическая батарейка от электрического угря 18.12.2017 Исследователям из Мичиганского и Фрибурского университетов удалось сконструировать источник тока, работающий по тому же принципу, что и электрический орган электрического угря. У угрей электрические органы состоят из множества клеток, через которые проходит поток положительных ионов калия и натрия; в результате у каждой клетки появляется положительно заряженный полюс (направленный к голове рыбы) и отрицательно заряженный полюс (направленный к хвосту). В каждой клетке создается напряжение около 150 милливольт, но все вместе, уложенные друг за другом, подобно батарейкам, они генерируют сотни и сотни вольт. Нечто похожее сделали ученые. Вместо живых клеток они использовали ячейки, заполненные гидрогелем-полимером, удерживающим воду. Гидрогель в ячейках удерживает либо чистую воду, либо воду с солями, распадающимися в растворе на положительные и отрицательные ионы. Стенки ячеек сделаны из полупроницаемой мембраны, которая пропускает эти ионы туда и обратно. Когда ячейки соприкасаются друг с другом, ионы в них начинают двигаться в разные стороны, и возникает электрическое напряжение. Гидрогели в ячейках отличаются по собственному составу и по составу растворов, которые они удерживают; если сравнивать с электрическими клетками угрей, то одной клетке соответствуют четыре ячейки. Один блок из четырЕх ячеек дает от 130 до 185 милливольт, в эксперименте удалось сделать большую "батарейку" из нескольких сотен ячеек, которые в сумме давали 110 вольт. Предполагается, что подобные батарейки можно будет использовать для питания различных биомедицинских устройств, и, более того, что такие батарейки смогут использовать естественную заряженность некоторых внутренних тканей и органов. "Угреподобные" аккумуляторы более гибкие и их проще сделать биосовместимыми, чтобы они не раздражали живые клетки. Проблема, однако, в том, что пока напряжение, которое они дают, не очень велико, хотя авторы изобретения полагают, что в ближайшем времени им удастся заставить их батареи генерировать ток такого же напряжения, что и настоящие электрические угри.

Другие интересные новости:

▪ Суперионный лед

▪ Наручный телевизор от NHJ

▪ Робот следит за происшествиями в городе

▪ Двухсторонний прозрачный телевизор Raelclear

▪ Домашнее тепло - почти даром

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Акустические системы. Подборка статей

▪ статья Уголовный процесс. Конспект лекций

▪ статья Сдвигаются ли сроки наступления времен года? Подробный ответ

▪ статья Контролер газового хозяйства. Должностная инструкция

▪ статья Генератор тока стирания и подмагничивания. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Сигнализатор КЗ на микросхеме UTC1240A. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026