Geotermální elektrárna

Geotermální elektrárna ( GeoPP nebo GeoTPP ) je typ elektrárny, která vyrábí elektrickou energii z tepelné energie podzemních zdrojů (například gejzírů ).

Geotermální energie je energie získaná z přirozeného tepla Země. Tohoto tepla lze dosáhnout pomocí studní. Teplota ve studni se zvyšuje v průměru o 1 °C každých 36 metrů. Toto teplo je dodáváno na povrch ve formě páry nebo horké vody. Takové teplo lze využít jak přímo k vytápění domů a budov, tak k výrobě elektřiny. Termální oblasti existují v mnoha částech světa.

Podle různých odhadů je teplota ve středu Země minimálně 6650 °C. Rychlost ochlazování Země je přibližně rovna 300-350 °C za miliardu let. Tepelný tok proudící z útrob Země jejím povrchem je 47 ± 2 TW tepla (400 tisíc TWh za rok - 17x více než výroba energie celého světa) a tepelná energie generovaná Zemí díky radioaktivní rozpad uranu, thoria a draslíku-40 se odhaduje přibližně na 13–61 TW [1] . Oblasti ve středu kontinentálních desek jsou nejlepším místem pro stavbu geotermálních rostlin, protože kůra v těchto oblastech je mnohem tenčí.

Největší geotermální elektrárnou je Olkaria IV (Olkaria IV) v Keni ( park Hell's Gate ) s výkonem 140 MW [2] .

Výstavba geotermálních elektráren

Existuje několik způsobů, jak získat energii na GeoTPP:

• Přímé schéma: pára je posílána potrubím do turbín připojených k elektrickým generátorům ;
• Nepřímé schéma: podobné přímému schématu, ale před vstupem do potrubí je pára očištěna od plynů , které způsobují zničení potrubí;
• Smíšený okruh: podobný přímému okruhu, ale po kondenzaci jsou z vody odstraněny plyny, které se v něm nerozpustily .
• Binární schéma: jako pracovní tekutina se nepoužívá termální voda nebo pára, ale jiná kapalina s nízkým bodem varu. Termální voda prochází přes výměník tepla, kde se tvoří pára další kapaliny, která se používá k otáčení turbíny. Takové schéma se používá například v geotermální elektrárně Landau v Německu, kde se jako pracovní tekutina používá isopentan .

Historie

V roce 1817 vyvinul hrabě François de Larderel technologii pro sběr páry z přírodních geotermálních zdrojů. Ve 20. století vedla poptávka po elektřině ke vzniku projektů na vytvoření elektráren, které využívají vnitřní teplo Země . Osoba, která testovala první geotermální generátor, byl Piero Ginori Conti . Stalo se tak 4. července 1904 v italském městě Larderello . Generátor dokázal úspěšně rozsvítit čtyři elektrické žárovky. [3] Později, v roce 1911, byla ve stejné lokalitě postavena první geotermální elektrárna na světě, která je stále v provozu. Ve dvacátých letech minulého století byly v Beppu ( Japonsko ) a v kalifornských gejzírech postaveny experimentální generátory , ale Itálie byla až do roku 1958 jediným průmyslovým výrobcem geotermální elektřiny na světě .

V roce 1958, kdy byla spuštěna elektrárna Wairakei, se Nový Zéland stal druhým hlavním průmyslovým výrobcem geotermální elektřiny. Wairakei byla první stanice nepřímého typu. [4] V roce 1960 začala společnost Pacific Gas and Electric provozovat první úspěšnou geotermální elektrárnu v USA u gejzírů v Kalifornii . [5] [6] První geotermální elektrárna binárního typu byla poprvé předvedena v roce 1967 v Sovětském svazu a poté představena ve Spojených státech v roce 1981 , [5] po energetické krizi v 70. letech a velkých změnách v regulační politice. Tato technologie umožňuje využít pro výrobu elektřiny mnohem nižší teplotu než dříve. V roce 2006 spustila China Hot Springs na Aljašce elektrárnu s binárním cyklem vyrábějící elektřinu s rekordně nízkou teplotou kapaliny 57 °C. [7] Donedávna se geotermální elektrárny stavěly výhradně tam, kde se v blízkosti povrchu nacházely vysokoteplotní geotermální zdroje. Nástup elektráren s binárním cyklem a zlepšení technologie vrtání a výroby může usnadnit vznik geotermálních elektráren v mnohem širším geografickém rozsahu. Demonstrační elektrárny se nacházejí v německém městě Landau in der Pfalz a francouzském městě Soultz-sous-Foret , zatímco dřívější práce ve švýcarské Basileji byly odstaveny poté, co způsobily zemětřesení . Další demonstrační projekty se připravují v Austrálii, Spojeném království a Spojených státech amerických. [osm]

Tepelná účinnost geotermálních elektráren je nízká, asi 7–10 %, [9] protože geotermální tekutiny mají nižší teplotu než pára z kotlů. Podle zákonů termodynamiky tato nízká teplota omezuje účinnost tepelných motorů při získávání využitelné energie k výrobě elektřiny. Odpadním teplem se plýtvá, pokud jej nelze přímo využít, například ve sklenících nebo dálkovém vytápění . Účinnost systému neovlivňuje provozní náklady, jako by tomu bylo v případě elektrárny na uhlí nebo jiná fosilní paliva, ale je faktorem životaschopnosti elektrárny. K výrobě více energie, než čerpadla spotřebují, jsou zapotřebí vysokoteplotní geotermální zdroje a specializované tepelné cykly k výrobě elektřiny. Vzhledem k tomu, že geotermální energie je v čase konstantní, na rozdíl například od větrné nebo solární energie , její účiník může být poměrně velký – až 96 %.

V Rusku

V SSSR byla první geotermální elektrárna postavena v roce 1966 na Kamčatce , v údolí řeky Pauzhetka . Jeho výkon je 12 MW .

Dne 29. prosince 1999 byla uvedena do provozu GeoPP Verchne-Mutnovskaja na ložisku termální vody Mutnovskij o instalovaném výkonu 12 MW (pro rok 2004).

10. dubna 2003 byla uvedena do provozu první etapa GeoPP Mutnovskaja , instalovaný výkon pro rok 2007 je 50 MW, plánovaná kapacita stanice je 80 MW a výroba v roce 2007 je 360,687 mil. kWh. Stanice je plně automatizovaná.

2002 - byl uveden do provozu první startovací komplex Mendělejevskaja GeoTPP o výkonu 3,6 MW jako součást energetického modulu a staniční infrastruktury Tuman-2A.

2007 - uvedení do provozu Ocean GeoTPP , který se nachází na úpatí sopky Baransky na ostrově Iturup v Sachalinské oblasti, s kapacitou 2,5 MW. Jméno této elektrárny je spojeno s těsnou blízkostí Tichého oceánu. V roce 2013 došlo na stanici k nehodě, v roce 2015 byla stanice definitivně uzavřena [10] .

Vliv na životní prostředí

Moderní geotermální elektrárny se vyznačují mírnou úrovní emisí. V průměru dosahuje 122 kg CO 2 na megawatthodinu elektřiny, což je výrazně méně než emise z výroby elektřiny pomocí fosilních paliv [11] .

Varování před sopečnými erupcemi

Aby se zabránilo supererupci Yellowstonské kaldery , která by mohla mít extrémně katastrofální následky pro severoamerický kontinent , NASA navrhla projekt geotermální elektrárny, která bude odebírat teplo z magmatické bubliny umístěné pod kalderou. Náklady na výstavbu takové geotermální elektrárny se odhadují na 3,5 miliardy amerických dolarů, ale náklady na vyrobenou energii slibují velmi nízké – 0,1 dolaru za kilowatthodinu .

Viz také

• geotermální energie
• Seznam geotermálních elektráren v Rusku

Poznámky

1. ↑ Jaderné teplo Země . Získáno 4. října 2018. Archivováno z originálu dne 4. října 2018. (neurčitý)
2. ↑ V Keni byla spuštěna nejvýkonnější geotermální elektrárna světa . greenevolution.ru (3. listopadu 2014). Získáno 8. února 2015. Archivováno z originálu 8. února 2015. (neurčitý)
3. ↑ Tiwari, GN; Ghosal, MK Obnovitelné zdroje energie: Základní principy a aplikace. Alpha Science Int'l Ltd., 2005 ISBN 1-84265-125-0
4. ↑ IPENZ Engineering Heritage Archived 22. června 2013 na Wayback Machine . IPenz.org.nz. Staženo 13. prosince 2013.
5. ↑ 1 2 Lund, J. (září 2004), 100 let výroby geotermální energie , čtvrtletní bulletin Geo-Heat Center (Klamath Falls, Oregon: Oregon Institute of Technology) . — V. 25(3): 11–19, ISSN 0276-1084 , < http://geoheat.oit.edu/bulletin/bull25-3/art2.pdf > . Získáno 13. dubna 2009. Archivováno 17. června 2010 na Wayback Machine 
6. ↑ McLarty, Lynn & Reed, Marshall J. (říjen 1992), The US Geotermal Industry: Three Decades of Growth , Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects (Londýn: Taylor & Francis) . — V. 14 (4): 443–455, doi : 10.1080/00908319208908739 , < http://geotherm.inel.gov/publications/articles/mclarty/mclarty-reed.pdf > . Získáno 29. července 2013. Archivováno z originálu 16. května 2016.  
7. ↑ Erkan, K.; Holdmann, G.; Benoit, W. & Blackwell, D. (2008), Understanding the Chena Hot Springs, Aljaška, geotermální systém využívající údaje o teplotě a tlaku , Geothermics T. 37 (6): 565–585, ISSN 0375-6505 , doi : 10.1016/ j.geothermics.2008.09.001 , < http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0375650508000576 > . Získáno 11. dubna 2009. Archivováno 3. července 2018 na Wayback Machine 
8. ↑ Bertani, Ruggero Geotermální energie: Přehled zdrojů a potenciálu (2009). Získáno 4. října 2018. Archivováno z originálu 16. července 2011. (neurčitý)
9. ↑ Schavemaker, Pieter; van der Sluis, Lou. Electrical Power Systems Essentials  (neopr.) . - John Wiley & Sons, Ltd , 2008. - ISBN 978-0470-51027-8 .
10. ↑ Geotermální elektrárna "Oceanskaya" na Iturup je uzavřena. 26.01.2016. Natálie Golubkové. Zprávy. Kurilsk. Sachalin.Info . Získáno 7. srpna 2018. Archivováno z originálu dne 4. listopadu 2019. (neurčitý)
11. ↑ Sidorovič, Vladimir, 2015 , str. 126.

Literatura

• Vladimír Sidorovič. Světová energetická revoluce: Jak obnovitelná energie změní náš svět. — M .: Alpina Publisher , 2015. — 208 s. — ISBN 978-5-9614-5249-5 .

Odkazy

• Degtyarev K. Teplo země.  — Věda a život . — č. 9, 10, 2013
• Geotermální elektrárny , ukrelektrik.com
• Typy geotermálních elektráren / Energetický almanach , Kalifornská energetická komise 
• 1.3. Jak funguje konvenční geotermální elektrárna? / Geotermální základy, Asociace geotermální energie  (anglicky)