Geothermiekraftwerke. Geothermiekraftwerk Nachteile von Geothermiekraftwerken

• Das philippinische Kraftwerk Makiling-Banahau hat eine Kapazität von rund 500 MW.
• Ein weiteres philippinisches Kraftwerk namens Tiwi hat eine Kapazität von 330 MW.
• Imperial Valley in den USA ist ein Komplex aus zehn Geothermiekraftwerken mit einer Gesamtleistung von 327 MW.
• Chronologie der Entwicklung der heimischen Geothermie

Die russische Geothermie begann ihre Entwicklung im Jahr 1954, als sie eingeführt wurde Entscheidung, in Kamtschatka ein Labor zur Untersuchung natürlicher thermischer Ressourcen einzurichten.

1. 1966 – Geothermiekraftwerk Pauzhetskaya mit traditionellem Kreislauf (Trockendampf) und einer Leistung von 5 MW wird in Betrieb genommen. Nach 15 Jahren wurde die Kapazität auf 11 MW erhöht.
2. 1967 nahm die Station Paratunka mit Binärkreislauf ihren Betrieb auf. Übrigens wurde von vielen Ländern ein Patent für eine einzigartige binäre Zyklustechnologie erworben, die von den sowjetischen Wissenschaftlern S. Kutateladze und L. Rosenfeld entwickelt und patentiert wurde.

Die hohe Kohlenwasserstoffproduktion in den 1970er Jahren und die kritische Wirtschaftslage in den 90er Jahren stoppten die Entwicklung der Geothermie in Russland. Mittlerweile ist das Interesse daran jedoch aus mehreren Gründen wieder aufgetaucht:

• Die Öl- und Gaspreise auf dem Inlandsmarkt nähern sich den Weltmarktpreisen an.
• Die Treibstoffreserven gehen rapide zur Neige.
• Neu entdeckte Kohlenwasserstoffvorkommen auf dem fernöstlichen Schelf und der arktischen Küste sind derzeit unrentabel.

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Perspektiven für die Entwicklung geothermischer Ressourcen in Russland

Die vielversprechendsten Gebiete der Russischen Föderation im Hinblick auf die Nutzung thermischer Energie zur Stromerzeugung sind Kurilen und Kamtschatka.

Kamtschatka verfügt über solche potenziellen geothermischen Ressourcen mit vulkanischen Reserven an hydrothermalem Dampf und energiereichem Thermalwasser, die den Bedarf der Region für 100 Jahre decken können. Als vielversprechend gilt das Feld Mutnowskoje, dessen bekannte Reserven bis zu 300 MW Strom liefern können. Die Geschichte der Entwicklung dieses Gebiets begann mit Geoexploration, Ressourcenbewertung, Planung und Bau der ersten Kamtschatka-GeoPPs (Pauzhetskaya und Paratunka) sowie der Geothermiestationen Verkhne-Mutnovskaya mit einer Leistung von 12 MW und Mutnovskaya mit einer Kapazität von 50 MW.

Auf den Kurilen sind zwei Kraftwerke in Betrieb, die Geothermie nutzen – auf der Insel Kunaschir (2,6 MW) und auf der Insel Iturup (6 MW).

Im Vergleich zu den Energieressourcen einzelner philippinischer und amerikanischer GeoPPs verlieren inländische Anlagen zur Erzeugung alternativer Energie erheblich: Ihre Gesamtkapazität überschreitet 90 MW nicht. Aber Kraftwerke in Kamtschatka decken beispielsweise 25 % des Strombedarfs der Region, sodass die Bewohner der Halbinsel im Falle unerwarteter Unterbrechungen der Brennstoffversorgung nicht ohne Strom bleiben können.

Russland hat alle Möglichkeiten, geothermische Ressourcen zu erschließen – sowohl petrothermische als auch hydrogeothermische. Sie werden jedoch äußerst wenig genutzt und es gibt mehr als genug vielversprechende Bereiche. Neben den Kurilen und Kamtschatka ist eine praktische Anwendung im Nordkaukasus, Westsibirien, Primorje, der Baikalregion und dem Vulkangürtel Ochotsk-Tschukotka möglich.

Geothermische Energie- das ist die Wärmeenergie, die im Laufe von Hunderten Millionen Jahren aus den inneren Zonen der Erde freigesetzt wird. Geologischen und geophysikalischen Untersuchungen zufolge erreicht die Temperatur im Erdkern 3.000–6.000 °C und nimmt in Richtung vom Zentrum des Planeten zur Oberfläche allmählich ab. Der Ausbruch Tausender Vulkane, die Bewegung von Erdkrustenblöcken und Erdbeben weisen auf die Wirkung der mächtigen inneren Energie der Erde hin. Wissenschaftler glauben, dass das thermische Feld unseres Planeten auf den radioaktiven Zerfall in seinen Tiefen sowie auf die gravitative Trennung der Kernmaterie zurückzuführen ist.
Die Hauptquellen für die Erwärmung des Planeteninneren sind Uran, Thorium und radioaktives Kalium. Radioaktive Zerfallsprozesse auf Kontinenten finden hauptsächlich in der Granitschicht der Erdkruste in einer Tiefe von 20–30 km oder mehr, in den Ozeanen – im oberen Erdmantel statt. Es wird angenommen, dass an der Basis der Erdkruste in einer Tiefe von 10–15 km der wahrscheinliche Temperaturwert auf den Kontinenten 600–800 °C und in den Ozeanen 150–200 °C beträgt.
Der Mensch kann Geothermie nur dort nutzen, wo sie nahe der Erdoberfläche auftritt, also in Gebieten mit vulkanischer und seismischer Aktivität. Mittlerweile wird Geothermie in Ländern wie den USA, Italien, Island, Mexiko, Japan, Neuseeland, Russland, den Philippinen, Ungarn und El Salvador effektiv genutzt. Hier steigt die innere Wärme der Erde in Form von heißem Wasser und Dampf mit Temperaturen bis zu 300 °C an die Oberfläche und bricht oft als Hitze sprudelnder Quellen (Geysire) aus, beispielsweise der berühmten Geysire von Yellowstone Park in den USA, Geysire von Kamtschatka und Island.
Geothermische Energiequellen unterteilt in trockenen Heißdampf, nassen Heißdampf und Heißwasser. Der Brunnen, der eine wichtige Energiequelle für die elektrische Eisenbahn in Italien (nahe Larderello) darstellt, wird seit 1904 mit trockenem Heißdampf betrieben. Zwei weitere berühmte Standorte für heißen Trockendampf auf der Welt sind das Matsukawa-Feld in Japan und das Geyser-Feld in der Nähe von San Francisco, die ebenfalls eine lange und effektive Nutzung geothermischer Energie aufweisen. Den feuchtesten Heißdampf der Welt gibt es in Neuseeland (Wairakei), geothermische Felder mit etwas geringerer Leistung gibt es in Mexiko, Japan, El Salvador, Nicaragua und Russland.
Somit lassen sich vier Haupttypen geothermischer Energieressourcen unterscheiden:
von Wärmepumpen genutzte Erdoberflächenwärme;
Energieressourcen Dampf, heißes und warmes Wasser an der Erdoberfläche, die heute zur Erzeugung elektrischer Energie genutzt werden;
tief unter der Erdoberfläche konzentrierte Wärme (möglicherweise in Abwesenheit von Wasser);
Magmaenergie und Wärme, die sich unter Vulkanen ansammelt.

Die geothermischen Wärmereserven (~ 8 * 1030J) sind 35 Milliarden Mal größer als der jährliche globale Energieverbrauch. Nur 1 % der geothermischen Energie in der Erdkruste (10 km Tiefe) kann eine Energiemenge liefern, die 500-mal größer ist als alle Öl- und Gasreserven der Welt. Allerdings ist heute nur noch ein kleiner Teil dieser Ressourcen nutzbar, was vor allem wirtschaftliche Gründe hat. Die industrielle Entwicklung geothermischer Ressourcen (der Energie aus heißem Tiefenwasser und Dampf) begann 1916, als in Italien das erste Geothermiekraftwerk mit einer Leistung von 7,5 MW in Betrieb genommen wurde. In der letzten Zeit wurden umfangreiche Erfahrungen auf dem Gebiet der praktischen Entwicklung geothermischer Energieressourcen gesammelt. Die gesamte installierte Leistung bestehender Geothermiekraftwerke (GeoTES) betrug: 1975 - 1.278 MW, 1990 - 7.300 MW. Die größten Fortschritte in dieser Angelegenheit wurden von den USA, den Philippinen, Mexiko, Italien und Japan erzielt.
Die technischen und wirtschaftlichen Parameter von Geothermiekraftwerken variieren in einem relativ großen Bereich und hängen von den geologischen Eigenschaften des Gebiets (Vorkommenstiefe, Parameter des Arbeitsmediums, dessen Zusammensetzung usw.) ab. Für den Großteil der in Betrieb genommenen Geothermiekraftwerke liegen die Stromkosten in etwa in der Größenordnung der Stromgestehungskosten von Kohlekraftwerken und betragen 1200 ... 2000 US-Dollar/MW.
In Island werden 80 % der Häuser mit heißem Wasser beheizt, das aus geothermischen Brunnen in der Nähe der Stadt Reykjavik gewonnen wird. Im Westen der USA werden etwa 180 Häuser und Bauernhöfe mit geothermischem Warmwasser beheizt. Experten zufolge hat sich die weltweite Stromerzeugung aus Geothermie zwischen 1993 und 2000 mehr als verdoppelt. In den Vereinigten Staaten gibt es so viele geothermische Wärmereserven, dass sie theoretisch 30-mal mehr Energie liefern könnten, als der Staat derzeit verbraucht.
Zukünftig ist es möglich, die Wärme des Magmas in den erdoberflächennahen Gebieten sowie die trockene Hitze erhitzter kristalliner Gesteine ​​zu nutzen. Im letzteren Fall werden über mehrere Kilometer Brunnen gebohrt, kaltes Wasser abgepumpt und heißes Wasser zurückgewonnen.

„Kernenergie“ – Wirtschaftswachstum und Energie-Innovationsszenario des Ministeriums für wirtschaftliche Entwicklung und Handel. Kernenergie und Wirtschaftswachstum. Kernenergie und andere Arten der Energieerzeugung. Quelle: Weltbank (IFC). Quelle: Allgemeiner Aufbau von Elektrizitätsanlagen bis 2020. Quelle: Energieministerium. Quelle: Forschung der Polytechnischen Universität Tomsk.

„Atomgefahr“ – Bestandteile der „Risikoanalyse“. Ausländische Ansätze zum Problem des „Risikos“. Nachricht. Elemente des „Risikomanagements“. Risikoanalyse. Allgemeine Muster. Komponenten des Risikomanagements. Verbreitung in verschiedenen Wissenschaftsbereichen. Bauernkurve. Empfehlungen. Wahrscheinlichkeitsanalyse. Kosten-Nutzen-Analyse.

„Nukleare Sicherheit“ – Schaffung eines Normensystems. Die konsolidierte Meinung der Community-Mitglieder zum Ausdruck bringen und verteidigen. Macht der russischen Sprecher. Sicherstellen, dass ein hoher Ruf des Unternehmens aufrechterhalten wird. Förderung der Bereitstellung qualifizierter Beratungs- und Gutachterdienstleistungen. Gewerkschaftsmitglieder. Union der PC- und Elektronikunternehmen. Professionelle Gemeinschaft.

„Kernenergieanlagen“ – Kernkraftwerke. Wolke. Atomeisbrecher. Genetische Folgen der Strahlung. Radioaktiver Müll. Nuklearwaffe. Atomkraft. Die leistungsstärksten Kernkraftwerke. Friedliches Atom. Atomenergie. Vorteile von Kernkraftwerken. Vor- und Nachteile von Kernkraftwerken. Radioaktivität. Aluminiumschicht. Folgen der Katastrophe von Tschernobyl. Hiroshima.

„Kernkraftwerke in Russland“ – Kernkraftwerke (KKW). Klassifizierung von Kernkraftwerken nach Reaktortyp. Schwimmendes Kernkraftwerk (FNPP). Kernkraftwerk Bilibino. Stromerzeugung in Kernkraftwerken. Geographie des geplanten Einsatzes schwimmender Kernkraftwerke in Russland. Klassifizierung von Kernkraftwerken nach Art der gelieferten Energie. Entworfene Kernkraftwerke.

„Kernenergie“ – Kernkraftwerk Saporoschje. Perspektiven für die Kernenergie. Wie Sie wissen, basiert der Betrieb von Kernkraftwerken auf der Spaltung von Uran in Atome. Solchen „Müll“ verwandelt man am besten in Glas und Keramik. In fast allen Phasen des nuklearen Kreislaufs entstehen radioaktive Abfälle. Vorteile der Kernenergie.

Diese Energie gehört zu alternativen Quellen. Heutzutage erwähnen sie zunehmend die Möglichkeiten, an die Ressourcen zu gelangen, die uns der Planet bietet. Wir können sagen, dass wir in einer Ära leben, in der erneuerbare Energien im Trend liegen. In diesem Bereich entstehen viele technische Lösungen, Pläne und Theorien.

Es liegt tief in den Tiefen der Erde und hat die Eigenschaften der Erneuerung, das heißt, es ist endlos. Wissenschaftlern zufolge beginnen die klassischen Ressourcen zur Neige zu gehen, Öl, Kohle und Gas werden versiegen.

Geothermiekraftwerk Nesjavellir, Island

Daher können wir uns schrittweise auf die Einführung neuer alternativer Methoden der Energieerzeugung vorbereiten. Unter der Erdkruste befindet sich ein mächtiger Kern. Seine Temperatur liegt zwischen 3000 und 6000 Grad. Die Bewegung der Lithosphärenplatten zeigt ihre enorme Kraft. Es äußert sich in Form eines vulkanischen Magmaausbruchs. In der Tiefe kommt es zu radioaktivem Zerfall, der manchmal zu solchen Naturkatastrophen führt.

Typischerweise erwärmt Magma die Oberfläche, ohne darüber hinauszugehen. Dadurch entstehen Geysire oder warme Wasserbecken. Auf diese Weise können physikalische Prozesse für sinnvolle Zwecke für die Menschheit genutzt werden.

Arten geothermischer Energiequellen

Es wird normalerweise in zwei Arten unterteilt: hydrothermale und petrothermische Energie. Der erste Typ entsteht durch warme Quellen, und der zweite Typ ist der Temperaturunterschied an der Oberfläche und tief in der Erde. Erklären Sie es mit Ihren eigenen Worten: Eine hydrothermale Quelle besteht aus Dampf und heißem Wasser, während eine petrothermische Quelle tief unter der Erde verborgen ist.

Karte des Entwicklungspotenzials der Geothermie in der Welt

Für petrothermische Energie ist es notwendig, zwei Brunnen zu bohren, einen mit Wasser zu füllen, woraufhin ein Dampfprozess stattfindet, der an die Oberfläche gelangt. Es gibt drei Klassen von Geothermiegebieten:

• Geothermie – in der Nähe von Kontinentalplatten gelegen. Temperaturgradient mehr als 80 °C/km. Als Beispiel die italienische Gemeinde Larderello. Dort gibt es ein Kraftwerk
• Halbthermisch – Temperatur 40 – 80 C/km. Dabei handelt es sich um natürliche Grundwasserleiter, die aus fragmentierten Gesteinen bestehen. An manchen Orten in Frankreich werden Gebäude auf diese Weise beheizt.
• Normal – Steigung weniger als 40 C/km. Die Darstellung solcher Gebiete ist am häufigsten

Sie sind eine ausgezeichnete Quelle zum Verzehr. Sie befinden sich in einer bestimmten Tiefe im Gestein. Schauen wir uns die Klassifizierung genauer an:

• Epithermal – Temperatur von 50 bis 90 °C
• Mesotherm – 100 – 120 s
• Hypothermisch – mehr als 200 s

Diese Arten bestehen aus unterschiedlichen chemischen Zusammensetzungen. Abhängig davon kann Wasser für verschiedene Zwecke verwendet werden. Beispielsweise bei der Stromerzeugung, Wärmebereitstellung (Wärmewege), Rohstoffbasis.

Video: Geothermie

Heizvorgang

Die Wassertemperatur beträgt 50-60 Grad, was optimal für die Beheizung und Warmversorgung von Wohngebieten ist. Der Bedarf an Heizsystemen hängt von der geografischen Lage und den klimatischen Bedingungen ab. Und die Menschen brauchen ständig Warmwasserversorgung. Für diesen Prozess werden GTS (Geothermie-Thermalstationen) errichtet.

Wenn für die klassische Erzeugung von Wärmeenergie ein Kesselhaus verwendet wird, das feste oder gasförmige Brennstoffe verbraucht, wird bei dieser Erzeugung eine Geysirquelle verwendet. Der technische Prozess ist sehr einfach, die gleichen Kommunikationsmittel, thermischen Routen und Geräte. Es reicht aus, einen Brunnen zu bohren, ihn von Gasen zu reinigen, ihn dann mit Pumpen in den Heizraum zu schicken, wo der Temperaturplan eingehalten wird, und dann in die Heizungsleitung zu gelangen.

Der Hauptunterschied besteht darin, dass kein Brennstoffkessel erforderlich ist. Dadurch werden die Kosten für thermische Energie deutlich gesenkt. Im Winter erhalten die Abonnenten Wärme und Warmwasserversorgung, im Sommer nur Warmwasserversorgung.

Energieerzeugung

Heiße Quellen und Geysire dienen als Hauptkomponenten bei der Stromerzeugung. Zu diesem Zweck werden mehrere Schemata genutzt und spezielle Kraftwerke gebaut. GTS-Gerät:

• Warmwasserspeicher
• Pumpe
• Gasabscheider
• Dampfabscheider
• Generatorturbine
• Kondensator
• Verstärkerpumpe
• Tankkühler

Wie wir sehen können, ist der Dampfkonverter das Hauptelement des Kreislaufs. Dadurch erhalten Sie gereinigten Dampf, da dieser Säuren enthält, die die Turbinenausrüstung zerstören. Es ist möglich, im technologischen Kreislauf ein gemischtes Schema zu verwenden, das heißt, Wasser und Dampf sind am Prozess beteiligt. Die Flüssigkeit durchläuft wie Dampf die gesamte Reinigungsstufe von Gasen.

Binärquellenschaltung

Die Arbeitskomponente ist eine Flüssigkeit mit niedrigem Siedepunkt. Thermalwasser ist auch an der Stromerzeugung beteiligt und dient als Sekundärrohstoff.

Mit seiner Hilfe entsteht Dampf aus einer niedrigsiedenden Quelle. GTS mit einem solchen Arbeitszyklus können vollständig automatisiert werden und erfordern kein Wartungspersonal. Leistungsstärkere Stationen verwenden eine Zweikreisschaltung. Mit diesem Kraftwerkstyp kann eine Leistung von 10 MW erreicht werden. Doppelkreisstruktur:

• Dampfgenerator
• Turbine
• Kondensator
• Auswerfer
• Förderpumpe
• Economizer
• Verdampfer

Praktischer Nutzen

Die riesigen Reserven der Quellen sind um ein Vielfaches größer als der jährliche Energieverbrauch. Doch nur ein kleiner Bruchteil wird von der Menschheit genutzt. Der Bau der Bahnhöfe geht auf das Jahr 1916 zurück. In Italien entstand das erste Geothermiekraftwerk mit einer Leistung von 7,5 MW. Die Branche entwickelt sich aktiv in Ländern wie den USA, Island, Japan, den Philippinen und Italien.

Die aktive Erkundung potenzieller Standorte und bequemerer Gewinnungsmethoden ist im Gange. Die Produktionskapazität wächst von Jahr zu Jahr. Wenn wir den Wirtschaftsindikator berücksichtigen, entsprechen die Kosten einer solchen Industrie denen von Kohlekraftwerken. Island deckt seinen Wohnungsbestand fast vollständig mit einer GT-Quelle. 80 % der Häuser nutzen Warmwasser aus Brunnen zum Heizen. Experten aus den USA behaupten, dass Geothermiekraftwerke bei richtiger Entwicklung einen 30-mal höheren Jahresverbrauch erzeugen können. Wenn wir von Potenzial sprechen, können sich 39 Länder der Welt vollständig mit Strom versorgen, wenn sie 100 Prozent des Erduntergrunds nutzen.

In einer Tiefe von 4 km gelegen:

Japan liegt in einem einzigartigen geografischen Gebiet, das mit der Bewegung von Magma verbunden ist. Erdbeben und Vulkanausbrüche kommen ständig vor. Bei solchen natürlichen Prozessen leitet die Regierung verschiedene Entwicklungen ein. Es entstanden 21 Anlagen mit einer Gesamtleistung von 540 MW. Es werden Experimente durchgeführt, um Vulkanen Wärme zu entziehen.

Vor- und Nachteile von GE

Wie bereits erwähnt, wird GE in verschiedenen Bereichen eingesetzt. Es gibt bestimmte Vor- und Nachteile. Lassen Sie uns über die Vorteile sprechen:

• Unendliche Ressourcen
• Unabhängigkeit von Wetter, Klima und Zeit
• Vielseitig einsetzbar
• Umweltfreundlich
• Niedrige Kosten
• Bietet dem Staat Energieunabhängigkeit
• Kompakte Stationsausrüstung

Der erste Faktor ist der grundlegendste, er ermutigt uns, eine solche Branche zu studieren, da eine Alternative zum Öl durchaus relevant ist. Negative Veränderungen am Ölmarkt verschärfen die globale Wirtschaftskrise. Während des Betriebs der Anlagen wird die äußere Umgebung im Gegensatz zu anderen nicht verschmutzt. Und der Kreislauf selbst erfordert keine Abhängigkeit von Ressourcen und deren Transport zum Gastransportsystem. Der Komplex versorgt sich selbst und ist nicht auf andere angewiesen. Dies ist ein großer Vorteil für Länder mit geringen Bodenschätzen. Natürlich gibt es auch negative Aspekte, werfen wir einen Blick darauf:

• Hohe Kosten für die Entwicklung und den Bau von Stationen
• Die chemische Zusammensetzung erfordert eine Entsorgung. Es muss zurück in die Tiefe oder ins Meer geschüttet werden
• Schwefelwasserstoff-Emissionen

Der Ausstoß schädlicher Gase ist sehr gering und nicht mit anderen Branchen vergleichbar. Mit der Ausrüstung können Sie es effektiv entfernen. Der Abfall wird in den Boden gekippt, wo Brunnen mit speziellen Zementrahmen ausgestattet sind. Durch diese Technik wird die Möglichkeit einer Grundwasserverschmutzung ausgeschlossen. Teure Entwicklungen neigen dazu, mit fortschreitenden Verbesserungen abzunehmen. Alle Mängel werden sorgfältig untersucht und es wird an deren Beseitigung gearbeitet.

Weiteres Potenzial

Die gesammelte Wissens- und Praxisbasis wird zur Grundlage für zukünftige Erfolge. Es ist noch zu früh, über einen vollständigen Ersatz traditioneller Reserven zu sprechen, da Wärmezonen und Methoden zur Gewinnung von Energieressourcen noch nicht vollständig untersucht sind. Für eine schnellere Entwicklung sind mehr Aufmerksamkeit und finanzielle Investitionen erforderlich.

Während sich die Gesellschaft mit den Möglichkeiten vertraut macht, geht es langsam voran. Expertenschätzungen zufolge wird nur 1 % des weltweiten Stroms aus diesem Fonds produziert. Es ist möglich, dass umfassende Programme zur Entwicklung der Branche auf globaler Ebene entwickelt, Mechanismen und Mittel zur Zielerreichung erarbeitet werden. Untergrundenergie kann das Umweltproblem lösen, denn jedes Jahr gelangen mehr schädliche Emissionen in die Atmosphäre, die Ozeane werden verschmutzt und die Ozonschicht wird dünner. Für die schnelle und dynamische Entwicklung der Branche ist es notwendig, die Haupthindernisse zu beseitigen, dann wird sie in vielen Ländern zu einem strategischen Sprungbrett, das in der Lage ist, die Marktbedingungen zu diktieren und die Wettbewerbsfähigkeit zu steigern.