≡×ՄԵՆՈՒ

• Ինտերիեր
• Պատուհան
• Պատեր
• Նախագծեր
• Շենքերը

Երկրաէլեկտրակայանների ջերմային սխեմայի հաշվարկ. Համառոտ Երկրաջերմային էներգիա. Հիդրոջերմային գոլորշու օգտագործմամբ երկրաջերմային էլեկտրակայաններ

Ներկայումս երկրաջերմային էներգիան օգտագործվում է 51 երկրներում էլեկտրաէներգիայի արտադրության տեխնոլոգիաներում։ Հինգ տարվա ընթացքում (2010-2015թթ.) երկրաջերմային էլեկտրակայանների ընդհանուր հզորությունն աճել է 16%-ով և կազմել 12635 ՄՎտ: Երկրաջերմային էլեկտրակայանների հզորության զգալի աճը պայմանավորված է բնապահպանական անվտանգություն, զգալի տնտեսական արդյունավետություն եւ բարձր կատարողականտեղադրված հզորության օգտագործումը.

Այսօր երկրաջերմային էլեկտրակայանները (GEP) շահագործվում են 26 երկրներում՝ տարեկան մոտավորապես 73,549 ԳՎտ էլեկտրաէներգիայի արտադրությամբ: Երկրաջերմային էլեկտրակայանների դրվածքային հզորության ակնկալվող աճը մինչև 2020 թվականը կազմում է մոտ 21443 ՄՎտ (նկ. 1): ԱՄՆ-ը երկրաջերմային էներգիայի ոլորտում ունի զգալի ցուցանիշներ՝ երկրաջերմային էլեկտրակայանների ընդհանուր դրվածքային հզորությունը 3450 ՄՎտ է՝ տարեկան 16,6 ՄՎտ/ժ էլեկտրաէներգիայի արտադրությամբ։ Երկրորդ տեղում է Ֆիլիպինները՝ 1870 ՄՎտ ընդհանուր գեոէլեկտրական հզորությամբ, իսկ երրորդում՝ Ինդոնեզիան՝ 1340 ՄՎտ։ Միևնույն ժամանակ, վերջին հինգ տարիների ընթացքում GeoPP հզորության ամենազգալի աճը գրանցվել է Թուրքիայում՝ 91-ից հասնելով 397 ՄՎտ-ի, այսինքն՝ 336%-ով։ Հաջորդը գալիս է Գերմանիան՝ 280%-ով (6,6-ից մինչև 27 ՄՎտ) և Քենիան՝ 194%-ով (202-ից մինչև 594 ՄՎտ):

Ժամանակակից երկրաջերմային էներգիայում ամենատարածվածը GeoPP-ներն են տուրբինային տեղակայման ջերմային նախագծմամբ, ներառյալ երկրաջերմային գոլորշու լրացուցիչ ընդլայնումը, որի ընդհանուր հզորությունը կազմում է 5079 ՄՎտ: 2863 ՄՎտ ընդհանուր հզորությամբ GeoPP էներգաբլոկները աշխատում են գերտաքացած երկրաջերմային գոլորշու վրա: Գոլորշի ընդլայնման երկու փուլով GeoPP էներգաբլոկների ընդհանուր հզորությունը 2544 ՄՎտ է։

Օրգանական Rankine ցիկլով երկրաջերմային երկուական էներգաբլոկները գնալով ավելի են տարածվում, և այսօր դրանց ընդհանուր հզորությունը գերազանցում է 1800 ՄՎտ-ը: Երկուական էներգաբլոկների միջին միավոր հզորությունը 6,3 ՄՎտ է, մեկ տարանջատման ճնշմամբ էներգաբլոկները՝ 30,4 ՄՎտ, երկու տարանջատման ճնշմամբ՝ 37,4 ՄՎտ, իսկ գերտաքացվող գոլորշու վրա աշխատող էներգաբլոկները՝ 45,4 ՄՎտ։

Աշխարհում վերջին տարիներին ժամանակակից երկրաջերմային էլեկտրակայանների դրվածքային հզորության հիմնական աճը մեծապես ձեռք է բերվել երկուական ցիկլի էներգաբլոկներով նոր GeoPP-ների կառուցման շնորհիվ:

Ժամանակակից GeoPP-ների տեխնոլոգիական սխեմաները կարելի է դասակարգել ըստ երկրաջերմային հովացուցիչ նյութի փուլային վիճակի, թերմոդինամիկական ցիկլի տեսակի և օգտագործվող տուրբինների (նկ. 2): Երկրաջերմային էլեկտրակայանները աշխատում են երկրաջերմային հովացուցիչ նյութով գերտաքացած գոլորշու, գոլորշու-ջուր խառնուրդի և տաք ջուր. GeoPP-ի ուղղակի ցիկլը բնութագրվում է դրա կիրառմամբ ողջ տեխնոլոգիական ճանապարհի ընթացքում, ինչպես աշխատանքային միջավայրերկրաջերմային հովացուցիչ նյութ:

Երկուական ցիկլով GeoPP-ները հիմնականում օգտագործվում են ցածր ջերմաստիճան ունեցող դաշտերում տաք ջուր(90-120 °C), որոնք բնութագրվում են երկրորդ շղթայում ցածր եռացող աշխատանքային հեղուկի օգտագործմամբ։ Երկկողմանի GeoPP-ները ներառում են երկուական և համակցված երկուական ցիկլերի օգտագործում: Համակցված ցիկլի GeoPP-ում գոլորշու տուրբինն աշխատում է երկրաջերմային գոլորշու վրա, և թափոնների կամ թափոնների երկրաջերմային հովացուցիչ նյութի ջերմությունը հեղուկ փուլի տեսքով վերականգնվում է երկրորդական միացման երկուական էլեկտրակայանում:

Մեկ շղթայական GeoPP-ների կոնդենսացիոն տուրբինները գործում են երկրաջերմային գերտաքացվող գոլորշու, ինչպես նաև գոլորշի-ջուր խառնուրդից անջատված հագեցած գոլորշու վրա: Մեկ շղթայով երկրաջերմային էլեկտրակայաններում օգտագործվում են հետճնշումային տուրբիններ, որոնք էլեկտրաէներգիա արտադրելու հետ մեկտեղ ապահովում են ջեռուցման համակարգերի ջերմությունը:

Ներկայումս Ռուսաստանում հակաճնշումային տուրբիններով էներգաբլոկներ են շահագործվում Կունաշիր և Իտուրուպ կղզիներում (Կուրիլյան լեռնաշղթայի մաս): Օմեգա-500, Թուման-2.0 և Թուման-2.5 էներգաբլոկները մշակվել են Կալուգայի տուրբինային գործարանում:

Հետադարձ ճնշման տուրբո ագրեգատները դիզայնով շատ ավելի պարզ են, քան կոնդենսացիոն միավորները, ուստի դրանց գինը զգալիորեն ցածր է:

Բավական հաճախ օգտագործվում է տեխնոլոգիական սխեմաներմեկ շղթայական GeoPP-ներ մեկ, երկու և երեք տարանջատման ճնշումներով, այսպես կոչված, համապատասխանաբար SingleFlash, Double-Flash և Triple-Flash սխեմաներով: Այսպիսով, երկու և երեք տարանջատման ճնշում ունեցող GeoPP-ները ներառում են լրացուցիչ երկրորդական գոլորշու օգտագործումը, որը ստացվում է ընդարձակիչում` անջատիչի եռման պատճառով: Սա հնարավորություն է տալիս մեծացնել երկրաջերմային հեղուկի ջերմության օգտագործումը GeoPP-ների համեմատ մեկ տարանջատման ճնշմամբ:

Երկրաջերմային գոլորշու տուրբինային ագրեգատներ արտադրվում են Ճապոնիայի, ԱՄՆ-ի, Իտալիայի և Ռուսաստանի ընկերությունների կողմից:

Աղյուսակում 1-ը ներկայացնում է ժամանակակից շոգետուրբինային ագրեգատների և երկրաջերմային էլեկտրակայանների սարքավորումների հիմնական արտադրողները: Երկրաջերմային տուրբինների նախագծումն ունի մի շարք առանձնահատկություններ, որոնք պայմանավորված են ցածր պոտենցիալով երկրաջերմային հագեցած գոլորշու՝ որպես աշխատանքային միջավայրի օգտագործմամբ, որը բնութագրվում է քայքայիչ ագրեսիվությամբ և նստվածքների ձևավորման միտումով:

Երկրաջերմային տուրբինների արդյունավետության բարձրացման ժամանակակից առաջադեմ տեխնոլոգիաները ներառում են.

• Տուրբինի հոսքի հատվածում խոնավության ներալիքային տարանջատում, ներառյալ ծայրամասային խոնավության տարանջատումը, խոնավության հեռացումը խոռոչ վարդակների շեղբերների միջով և տարանջատիչ փուլով.
• աշխատող տուրբինի վրա հոսքային մասի և ծայրամասային կնիքների պարբերական լվացման համակարգեր.
• երկրաջերմային հովացուցիչ նյութի ֆիզիկական և քիմիական հատկությունների վերահսկման տեխնոլոգիայի կիրառում` օգտագործելով մակերեսային ակտիվացնող հավելումներ.
• տուրբինների կասկադներում կորուստների կրճատում` վարդակների և աշխատանքային շեղբերների երկրաչափության օպտիմալացման միջոցով, ներառյալ բարձր արդյունավետությամբ թուրերի շեղբերների օգտագործումը:

Այսպիսով, Mutnovskaya GeoPP-ի համար 25 ՄՎտ հզորությամբ երկրաջերմային գոլորշու տուրբինի նախագծման մեջ օգտագործվում են խոնավության տարանջատման հատուկ սարքեր, որոնք հնարավորություն են տալիս հեռացնել հեղուկ փուլի մինչև 80% -ը: մեծ կաթիլներ և հեղուկ թաղանթներ հոսքի մասից: Տուրբինային չորրորդ փուլից սկսած՝ հոսքային հատվածում կիրառվում է ծայրամասային խոնավության տարանջատման մշակված համակարգ։ Երկու տուրբինային հոսքերի յոթերորդ և ութերորդ փուլերում օգտագործվում է ներալիքային խոնավության տարանջատում վարդակային ցանցերում: Բավական արդյունավետ մեթոդԽոնավության հեռացումը տուրբինի առանձնացնող հատուկ փուլի օգտագործումն է, որը հնարավորություն է տալիս գրեթե 2%-ով բարձրացնել տուրբինի արդյունավետությունը։

GeoPP տուրբինների հոսքի ուղի մտնող գոլորշու աղի պարունակությունը կախված է սկզբնական երկրաջերմային հեղուկի հանքայնացումից և տարանջատման սարքերում փուլային տարանջատման արդյունավետությունից: Բաժանման սարքերի արդյունավետությունը մեծապես որոշում է տուրբինի հոսքի ուղու ներծծման աստիճանը մասշտաբային նստվածքներով, ինչպես նաև ազդում է տուրբինի շեղբերների կաթիլային ազդեցության էրոզիայի և տուրբինի հոսքի անցման մետաղական տարրերի կոռոզիայից ճեղքման ինտենսիվության վրա:

Ժամանակակից երկրաջերմային էլեկտրակայանների տեխնոլոգիական սխեմաներում օգտագործվում են ուղղահայաց և հորիզոնական բաժանարարներ։ Ուղղահայաց բաժանարարները օգտագործվում են հիմնականում Նոր Զելանդիայի, Ֆիլիպինների և այլ երկրներում նորզելանդացի մասնագետների մասնակցությամբ կառուցված GeoPP-ներում: Հորիզոնական բաժանարարները օգտագործվում են Ռուսաստանի, ԱՄՆ-ի, Ճապոնիայի և Իսլանդիայի երկրաջերմային էներգաբլոկներում։ Ավելին, աշխարհում GeoPP-ների մինչև 70%-ը գործում է ուղղահայաց բաժանարարներով։ Ուղղահայաց բաժանարարները կարող են ապահովել գոլորշու միջին չորություն մինչև 99,9% ելքի վրա: Ավելին, դրանց արդյունավետությունը էապես կախված է գործառնական պարամետրերից՝ թաց գոլորշու հոսքից և ճնշումից, գոլորշու-ջուր խառնուրդի (SWM) խոնավության պարունակությունից, տարանջատիչում հեղուկի մակարդակից և այլն։

Ռուսաստանում GeoPP էներգաբլոկներում մշակվել և օգտագործվում են հորիզոնական տարանջատիչներ, որոնք բնութագրվում են բարձր արդյունավետությամբ և փոքր չափսերով։ Գոլորշի չորության աստիճանը բաժանարարի ելքի մոտ հասնում է 99,99%-ի: Այս զարգացումները հիմնված էին ատոմային էլեկտրակայանների, նավաշինության և այլ ոլորտների համար սարքավորումներ արտադրող ձեռնարկությունների հետազոտությունների և տեխնոլոգիաների վրա։ Նման բաժանարարները տեղադրվում և հաջողությամբ գործում են Վերխնե-Մուտնովսկայա ԳեոԷԿ-ի մոդուլային էներգաբլոկներում և Մուտնովսկայա ԳեոԷԿ-ի առաջին փուլում (նկ. 3):

Երկուական կայանների առավելությունը, որը հիմնականում բաղկացած է ցածր ջերմաստիճանի ջերմության աղբյուրի հիման վրա էլեկտրաէներգիա արտադրելու ունակությունից, մեծապես որոշել է դրանց կիրառման հիմնական ուղղությունները: Հատկապես խորհուրդ է տրվում օգտագործել երկուական պարամետրերը հետևյալի համար.

• ցածր ջերմաստիճանի երկրաջերմային ռեսուրսներով տարածաշրջանների էներգամատակարարում (նաև ինքնավար).
• բարձր ջերմաստիճան երկրաջերմային հովացուցիչ նյութի վրա գործող ԳեոՊԷԿ-երի հզորության ավելացում՝ առանց լրացուցիչ հորեր հորատելու.
• երկրաջերմային աղբյուրների օգտագործման արդյունավետության բարձրացում՝ նոր նախագծված համակցված երկրաջերմային էլեկտրակայանների տեխնոլոգիական սխեմաներում երկուական միավորների օգտագործման միջոցով:

Օրգանական ցածր եռացող նյութերի ջերմաֆիզիկական, թերմոդինամիկ և այլ հատկությունները էական ազդեցություն ունեն ջերմային ցիկլի տեսակի և արդյունավետության, տեխնոլոգիական պարամետրերի, սարքավորումների նախագծման և բնութագրերի, աշխատանքային ռեժիմների, հուսալիության և էկոլոգիական երկուական կայանների վրա:

Գործնականում մոտ 15 տարբեր ցածր եռացող օրգանական նյութեր և խառնուրդներ օգտագործվում են որպես երկուական բույսերի աշխատանքային հեղուկ։ Փաստորեն, ներկայումս երկրաջերմային երկուական էներգաբլոկները հիմնականում աշխատում են ածխաջրածիններով՝ աշխարհում երկուական էներգաբլոկների ընդհանուր դրված հզորության մոտ 82,7%-ը, ֆտորածխածինները՝ 6,7%, քլորֆտորածխածինները՝ 2,0%, ջուր-ամոնիակ խառնուրդը՝ 0,5%, ոչ։ տվյալներ աշխատանքային հեղուկի 8,2%-ի համար:

Համակցված երկուական ցիկլի երկրաջերմային էլեկտրակայաններն առանձնանում են նրանով, որ առաջնային միացումից երկրաջերմային հեղուկը ոչ միայն ջերմություն է տալիս երկրորդական միացումին, այլև ուղղակիորեն օգտագործվում է շոգետուրբինում ջերմությունը մեխանիկական աշխատանքի վերածելու համար:

Երկրաջերմային երկֆազ հովացուցիչ նյութի գոլորշու փուլն ուղղակիորեն օգտագործվում է էլեկտրական էներգիա առաջացնելու համար՝ ընդարձակվելով գոլորշու տուրբինում՝ հակաճնշումով, իսկ երկրաջերմային գոլորշու խտացման ջերմությունը (ինչպես նաև տարանջատիչը) ուղարկվում է երկրորդ։ ցածր ջերմաստիճանի միացում, որի մեջ օգտագործվում է օրգանական աշխատանքային հեղուկ էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար։ Նման համակցված GeoPP սխեմայի օգտագործումը հատկապես նպատակահարմար է այն դեպքերում, երբ աղբյուրի երկրաջերմային հեղուկը պարունակում է մեծ քանակությամբ չխտացող գազեր, քանի որ դրանք կոնդենսատորից հեռացնելու էներգիայի ծախսերը կարող են զգալի լինել:

Թերմոդինամիկական հաշվարկների արդյունքները ցույց են տալիս, որ բոլոր հավասար սկզբնական պայմաններում երկուական էներգաբլոկի օգտագործումը համակցված ցիկլի երկրաջերմային էլեկտրակայաններում կարող է մեծացնել Single-Flash GeoPP-ի հզորությունը 15%-ով, իսկ DoubleFlash GeoPP-ի՝ 5%-ով: Ներկայումս երկուական բույսեր արտադրվում են ԱՄՆ-ի, Գերմանիայի, Իտալիայի, Շվեդիայի, Ռուսաստանի և այլ երկրների գործարաններում: Տարբեր արտադրողների կողմից արտադրված երկուական կայանքների որոշ տեխնիկական բնութագրերի վերաբերյալ տեղեկատվությունը ներկայացված է Աղյուսակում: 2.

Նկ. Գծապատկեր 4-ում ներկայացված են 1 կՎտ տեղադրված հզորության արժեքի վերաբերյալ տվյալներ երկրաջերմային գոլորշու և ցածր եռացող օրգանական աշխատանքային հեղուկի օգտագործմամբ տարբեր GeoPP-ների կառուցման համար տուրբինային ագրեգատներով՝ ցույց տալով GeoPP-ի արժեքի կախվածությունը օգտագործվող ցիկլից և ջերմաստիճանից: երկրաջերմային գեոֆլյուիդ.

Ռուսական երկրաջերմային էներգիայի ամենահեռանկարային նախագծերն են Մուտնովսկայա ԳեոԷԿ-ի (50 ՄՎտ) և Վերխնե-Մուտնովսկայա ԳեոԷԿ-ի (12 ՄՎտ) ընդլայնումը, համապատասխանաբար 10 և 6,5 ՄՎտ հզորությամբ համակցված (երկու ցիկլով) էներգաբլոկներով, ինչը պայմանավորված է համապատասխանաբար: ջերմության վերականգնում իրենց թափոնների հովացուցիչ նյութից՝ առանց լրացուցիչ հորեր հորատելու, ինչպես նաև 50 ՄՎտ հզորությամբ Մուտնովսկայա GeoPP-ի երկրորդ փուլի կառուցում։

եզրակացություններ

1. Գլոբալ երկրաջերմային էներգիայի ոլորտում օգտագործվում են ուղղակի, երկուական և համակցված ցիկլերի GeoPP-ներով տեխնոլոգիական սխեմաներ՝ կախված երկրաջերմային հովացուցիչ նյութի փուլային վիճակից և ջերմաստիճանից:
2. Վերջին տարիներին աշխարհում GeoPP-ների ընդհանուր դրված հզորության հիմնական աճը պայմանավորված է երկուական երկրաջերմային էներգիայի տեխնոլոգիաների մշակմամբ։
3. Երկրաջերմային էներգաբլոկների տեղադրված հզորության հատուկ արժեքը զգալիորեն կախված է երկրաջերմային հովացուցիչ նյութի ջերմաստիճանից և կտրուկ նվազում է դրա բարձրացման հետ:

ԵՐԿՐԱՋԵՐՄԱՅԻՆ ԷՆԵՐԳԻԱ

Սկոտարև Իվան Նիկոլաևիչ

2-րդ կուրսի ուսանող, բաժինֆիզիկոսներ SSAU, Ստավրոպոլ

Խաշչենկո Անդրեյ Ալեքսանդրովիչ

գիտական ​​ղեկավար, կարող. ֆիզիկա և մաթեմատիկա գիտություններ, Ստավրոպոլի Սբ պետական ​​ագրարային համալսարանի դոցենտ

Մեր օրերում մարդկությունը շատ չի մտածում այն ​​մասին, թե ինչ է թողնելու ապագա սերունդներին։ Մարդիկ անմիտ կերպով պոմպում և պեղում են հանքանյութերը: Տարեցտարի մոլորակի բնակչությունն աճում է, հետևաբար՝ ավելիի կարիք ավելինէներգիայի կրիչներ, ինչպիսիք են գազը, նավթը և ածուխը: Սա չի կարող երկար շարունակվել։ Ուստի այժմ, բացի միջուկային արդյունաբերության զարգացումից, արդիական է դառնում էներգիայի այլընտրանքային աղբյուրների օգտագործումը։ Մեկը խոստումնալից ուղղություններայս տարածքում երկրաջերմային էներգիան է:

Մեր մոլորակի մակերևույթի մեծ մասն ունի երկրաջերմային էներգիայի զգալի պաշարներ զգալի երկրաբանական ակտիվության պատճառով. ակտիվ հրաբխային ակտիվություն մեր մոլորակի զարգացման սկզբնական շրջանում և նաև մինչ օրս ռադիոակտիվ քայքայումը, տեկտոնական տեղաշարժերը և մագմայի տարածքների առկայությունը: երկրի ընդերքը. Մեր մոլորակի որոշ վայրերում հատկապես մեծ քանակությամբ երկրաջերմային էներգիա է կուտակվում։ Դրանք են, օրինակ, գեյզերների տարբեր հովիտներ, հրաբուխներ, մագմայի ստորգետնյա կուտակումներ, որոնք իրենց հերթին տաքացնում են վերին ապարները։

Ելույթ ունենալով պարզ լեզվովԵրկրաջերմային էներգիան Երկրի ներքին էներգիան է: Օրինակ, հրաբխային ժայթքումները հստակ ցույց են տալիս մոլորակի ներսում հսկայական ջերմաստիճանը: Այս ջերմաստիճանը աստիճանաբար նվազում է տաք ներքին միջուկից մինչև Երկրի մակերես ( նկար 1).

Նկար 1. Ջերմաստիճանը երկրի տարբեր շերտերում

Երկրաջերմային էներգիան միշտ գրավել է մարդկանց իր հնարավորություններով։ օգտակար հավելված. Ի վերջո, մարդն իր զարգացման ընթացքում շատերի հետ է եկել օգտակար տեխնոլոգիաներև ամեն ինչի մեջ շահ ու շահ էր փնտրում։ Ահա թե ինչ եղավ ածուխի, նավթի, գազի, տորֆի և այլնի հետ։

Օրինակ՝ որոշ աշխարհագրական տարածքներում երկրաջերմային աղբյուրների օգտագործումը կարող է զգալիորեն մեծացնել էներգիայի արտադրությունը, քանի որ երկրաջերմային էլեկտրակայանները (GEP) էներգիայի ամենաէժան այլընտրանքային աղբյուրներից են, քանի որ Երկրի վերին երեք կիլոմետրանոց շերտը պարունակում է ավելի քան 1020 Ջ ջերմություն։ հարմար է էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար։ Բնությունն ինքն է մարդուն տալիս էներգիայի յուրահատուկ աղբյուր, միայն անհրաժեշտ է օգտագործել այն։

Ներկայումս գոյություն ունի երկրաջերմային էներգիայի աղբյուրների 5 տեսակ.

1. Երկրաջերմային չոր գոլորշու հանքավայրեր.

2. Թաց գոլորշու աղբյուրներ։ (տաք ջրի և գոլորշու խառնուրդ):

3. Երկրաջերմային ջրի հանքավայրեր (պարունակում են տաք ջուր կամ գոլորշի և ջուր):

4. Չոր տաք ապարները, որոնք տաքացվում են մագմայով:

5. Մագմա (հալած ապարներ, որոնք տաքացվում են մինչև 1300 °C):

Մագման իր ջերմությունը փոխանցում է ժայռերին, և դրանց ջերմաստիճանը բարձրանում է խորության հետ: Ըստ առկա տվյալների՝ ապարների ջերմաստիճանը յուրաքանչյուր 33 մ խորության համար բարձրանում է միջինը 1 °C-ով (երկրաջերմային քայլ)։ Ամբողջ աշխարհում գոյություն ունի երկրաջերմային էներգիայի ջերմաստիճանի պայմանների լայն տեսականի, որոնք կորոշեն տեխնիկական միջոցներդրա օգտագործման համար։

Երկրաջերմային էներգիան կարող է օգտագործվել երկու հիմնական եղանակով՝ էլեկտրաէներգիա արտադրելու և տարբեր օբյեկտներ տաքացնելու համար։ Երկրաջերմային ջերմությունը կարող է վերածվել էլեկտրականության, եթե հովացուցիչ նյութի ջերմաստիճանը հասնում է ավելի քան 150 °C: Հենց Երկրի ներքին շրջանների ջեռուցման համար օգտագործելն է ամենաեկամտաբերն ու արդյունավետը և նաև շատ մատչելի: Ուղղակի երկրաջերմային ջերմությունը, կախված ջերմաստիճանից, կարող է օգտագործվել շենքերի, ջերմոցների, լողավազանների ջեռուցման, գյուղատնտեսական և ձկնամթերքի չորացման, գոլորշիացնող լուծույթների, ձկների, սնկերի աճեցման և այլնի համար։

Այսօր գոյություն ունեցող բոլոր երկրաջերմային կայանքները բաժանված են երեք տեսակի.

1. կայաններ, որոնց աշխատանքը հիմնված է չոր գոլորշու հանքավայրերի վրա՝ սա ուղղակի սխեմա է։

Չոր գոլորշու էլեկտրակայանները բոլորից շուտ են հայտնվել։ Պահանջվող էներգիան ստանալու համար գոլորշին անցնում է տուրբինի կամ գեներատորի միջով ( նկար 2).

Նկար 2. Ուղիղ միացման երկրաջերմային էլեկտրակայան

2. ճնշման տակ տաք ջրի հանքավայրեր օգտագործող տարանջատիչով կայաններ. Երբեմն դրա համար օգտագործվում է պոմպ, որն ապահովում է պահանջվող ծավալըմուտքային էներգիայի կրիչ՝ անուղղակի սխեմա.

Սա երկրաջերմային կայանի ամենատարածված տեսակն է աշխարհում։ Այստեղ ջրերը մղվում են տակով բարձր ճնշումգեներատորների հավաքածուներին: Հիդրոջերմային լուծույթը մղվում է գոլորշիչի մեջ ճնշումը նվազեցնելու համար, որի արդյունքում լուծույթի մի մասը գոլորշիանում է: Այնուհետև ձևավորվում է գոլորշի, որը ստիպում է տուրբինին աշխատել: Մնացած հեղուկը նույնպես կարող է օգտակար լինել։ Սովորաբար այն անցնում է մեկ այլ գոլորշիչի միջոցով՝ լրացուցիչ հզորություն ստանալու համար ( նկար 3).

Նկար 3. Անուղղակի երկրաջերմային էլեկտրակայան

Դրանք բնութագրվում են գեներատորի կամ տուրբինի և գոլորշու կամ ջրի միջև փոխազդեցության բացակայությամբ: Նրանց գործունեության սկզբունքը հիմնված է ողջամիտ օգտագործման վրա ստորգետնյա ջրերչափավոր ջերմաստիճան.

Սովորաբար ջերմաստիճանը պետք է լինի երկու հարյուր աստիճանից ցածր: Երկուական ցիկլը ինքնին բաղկացած է երկու տեսակի ջրի օգտագործումից՝ տաք և չափավոր: Երկու հոսքերն էլ անցնում են ջերմափոխանակիչով։ Ավելի տաք հեղուկը գոլորշիացնում է ավելի սառը, և այս գործընթացի արդյունքում առաջացած գոլորշիները մղում են տուրբինները:

Գծապատկեր 4. Երկուական ցիկլով երկրաջերմային էլեկտրակայանի սխեման:

Ինչ վերաբերում է մեր երկրին, ապա երկրաջերմային էներգիան առաջին տեղում է դրա օգտագործման պոտենցիալ հնարավորությունների առումով՝ շնորհիվ յուրահատուկ լանդշաֆտի և. բնական պայմանները. Երկրաջերմային ջրերի հայտնաբերված պաշարները 40-ից 200 ° C ջերմաստիճաններով և մինչև 3500 մ խորությամբ դրա տարածքում կարող են ապահովել օրական մոտավորապես 14 միլիոն մ3 տաք ջուր: Ստորգետնյա ջերմային ջրերի մեծ պաշարներ կան Դաղստանում, Հյուսիսային Օսիայում, Չեչեն-Ինգուշիայում, Կաբարդինո-Բալկարիայում, Անդրկովկասում, Ստավրոպոլի և Կրասնոդարի երկրամասերում, Ղազախստանում, Կամչատկայում և Ռուսաստանի մի շարք այլ շրջաններում։ Օրինակ՝ Դաղստանում ջերմամատակարարման համար ջերմային ջրերը վաղուց են օգտագործվում։

Առաջին երկրաջերմային էլեկտրակայանը կառուցվել է 1966 թվականին Կամչատկայի թերակղզու Պաուժեցկի դաշտում՝ էլեկտրաէներգիա մատակարարելու շրջակա գյուղերին և ձկան վերամշակման գործարաններին՝ դրանով իսկ նպաստելով տեղական զարգացմանը: Տեղական երկրաջերմային համակարգկարող է էներգիա ապահովել մինչև 250-350 ՄՎտ հզորությամբ էլեկտրակայաններին։ Բայց այս ներուժն օգտագործվում է միայն մեկ քառորդով։

Կուրիլյան կղզիների տարածքը յուրահատուկ և միևնույն ժամանակ բարդ լանդշաֆտ ունի։ Այնտեղ գտնվող քաղաքների էլեկտրամատակարարումը մեծ դժվարություններ է ունենում՝ կղզիներ կղզիներ մատակարարելու անհրաժեշտությունը ծովով կամ օդով, ինչը բավականին թանկ է և շատ ժամանակ է պահանջում։ Կղզիների երկրաջերմային ռեսուրսները այս պահինթույլ է տալիս ստանալ 230 ՄՎտ էլեկտրաէներգիա, որը կարող է բավարարել տարածաշրջանի էներգիայի, ջերմության և տաք ջրամատակարարման բոլոր կարիքները:

Իտուրուպ կղզում հայտնաբերվել են երկփուլ երկրաջերմային հովացուցիչ նյութի ռեսուրսներ, որի հզորությունը բավարար է ամբողջ կղզու էներգետիկ կարիքները բավարարելու համար։ Հարավային Կունաշիր կղզում կա 2,6 ՄՎտ հզորությամբ GeoPP, որն օգտագործվում է էլեկտրաէներգիա արտադրելու և Յուժնո-Կուրիլսկ քաղաքի ջերմամատակարարման համար։ Նախատեսվում է կառուցել ևս մի քանի ԳեոԷԿ՝ 12-17 ՄՎտ ընդհանուր հզորությամբ։

Ռուսաստանում երկրաջերմային աղբյուրների օգտագործման առավել հեռանկարային շրջաններն են Ռուսաստանի հարավը և Հեռավոր Արեւելք. Կովկասը, Ստավրոպոլի և Կրասնոդարի երկրամասերը երկրաջերմային էներգիայի հսկայական ներուժ ունեն:

Ռուսաստանի կենտրոնական մասում երկրաջերմային ջրերի օգտագործումը պահանջում է բարձր ծախսեր ջերմային ջրերի խոր առաջացման պատճառով։

IN Կալինինգրադի մարզՆախատեսվում է իրականացնել Սվետլի քաղաքի երկրաջերմային ջերմության և էլեկտրաէներգիայի մատակարարման փորձնական ծրագիր՝ հիմնված 4 ՄՎտ հզորությամբ երկուական GeoPP-ի վրա:

Երկրաջերմային էներգիան Ռուսաստանում կենտրոնացած է ինչպես խոշոր օբյեկտների կառուցման, այնպես էլ երկրաջերմային էներգիայի օգտագործման վրա առանձին տների, դպրոցների, հիվանդանոցների, մասնավոր խանութների և այլ օբյեկտների համար, որոնք օգտագործում են երկրաջերմային շրջանառության համակարգեր:

Ստավրոպոլի երկրամասում՝ Կայասուլինսկոյե հանքավայրում, սկսվել և դադարեցվել է 3 ՄՎտ հզորությամբ թանկարժեք փորձարարական Ստավրոպոլի երկրաջերմային էլեկտրակայանի շինարարությունը։

1999 թվականին շահագործման է հանձնվել Վերխնե-Մուտնովսկայա ԳեոԷԿ-ը ( Նկար 5).

Նկար 5. Verkhne-Mutnovskaya GeoPP

Այն ունի 12 ՄՎտ հզորություն (3x4 ՄՎտ) և հանդիսանում է Մուտնովսկայա ԳեոԷԿ-ի փորձնական փուլը՝ 200 ՄՎտ նախագծային հզորությամբ, որը ստեղծվել է Պետրոպավլովսկ-Կամչատսկ արդյունաբերական շրջանին էլեկտրաէներգիա մատակարարելու համար։

Բայց չնայած այս ուղղությամբ մեծ առավելություններին, կան նաև թերություններ.

1. Հիմնականը կեղտաջրերը հետ մղելու անհրաժեշտությունն է ստորգետնյա ջրատար հորիզոն: Ջերմային ջրերը պարունակում են մեծ քանակությամբ տարբեր թունավոր մետաղների (բոր, կապար, ցինկ, կադմիում, մկնդեղ) աղեր և քիմիական միացություններ(ամոնիակ, ֆենոլներ), ինչը անհնարին է դարձնում այդ ջրերի արտանետումը մակերևույթի վրա գտնվող բնական ջրային համակարգեր:

2. Երբեմն գործող երկրաջերմային էլեկտրակայանը կարող է դադարեցնել աշխատանքը երկրակեղևի բնական փոփոխությունների հետևանքով:

3. Գտեք համապատասխան վայրԵրկրաջերմային էլեկտրակայան կառուցելը և տեղական իշխանություններից թույլտվություն ստանալը և դրա կառուցման համար բնակիչների համաձայնությունը կարող է խնդրահարույց լինել:

4. GeoPP-ի կառուցումը կարող է բացասաբար ազդել շրջակա տարածաշրջանի հողերի կայունության վրա:

Այս թերությունների մեծ մասը չնչին են և լիովին լուծելի։

Ժամանակակից աշխարհում մարդիկ չեն մտածում իրենց որոշումների հետեւանքների մասին։ Ի վերջո, ի՞նչ են անելու, եթե իրենց նավթը, գազը, ածուխը վերջանա։ Մարդիկ սովոր են հարմարավետության մեջ ապրել: Նրանք երկար ժամանակ չեն կարողանա փայտով տաքացնել իրենց տները, քանի որ մեծ բնակչությանը կպահանջվի հսկայական քանակությամբ փայտ, ինչը բնականաբար կհանգեցնի լայնածավալ անտառահատումների և աշխարհը կմնա առանց թթվածնի։ Ուստի, որպեսզի դա տեղի չունենա, անհրաժեշտ է մեզ հասանելի ռեսուրսներն օգտագործել խնայողաբար, բայց՝ ​​հետ առավելագույն արդյունավետություն. Այս խնդրի լուծման ընդամենը մեկ միջոց է երկրաջերմային էներգիայի զարգացումը։ Իհարկե, այն ունի իր դրական և բացասական կողմերը, բայց դրա զարգացումը մեծապես կնպաստի մարդկության շարունակական գոյությանը և մեծ դեր կունենա նրա հետագա զարգացման գործում:

Այժմ այս ուղղությունը շատ տարածված չէ, քանի որ աշխարհում գերակշռում են նավթը և գազի արդյունաբերությունիսկ խոշոր ընկերությունները չեն շտապում ներդրումներ կատարել խիստ անհրաժեշտ արդյունաբերության զարգացման համար։ Ուստի երկրաջերմային էներգիայի հետագա առաջընթացի համար անհրաժեշտ են ներդրումներ և պետական ​​աջակցություն, առանց որոնց անհնար է որևէ բան իրականացնել ազգային մասշտաբով։ Երկրաջերմային էներգիայի ներմուծումը երկրի էներգետիկ հաշվեկշիռ թույլ կտա.

1. բարձրացնել էներգետիկ անվտանգությունը, մյուս կողմից՝ նվազեցնել շրջակա միջավայրի վրա վնասակար ազդեցությունը ավանդական աղբյուրների համեմատ:

2. զարգացնել տնտեսությունը, քանի որ բաց թողնված միջոցները կարող են ներդրվել այլ ոլորտներում, սոցիալական զարգացումպետություններ և այլն:

Վերջին տասնամյակում աշխարհում իրական բում է ապրել ոչ ավանդական վերականգնվող էներգիայի աղբյուրների օգտագործումը։ Այս աղբյուրների օգտագործման մասշտաբները մի քանի անգամ ավելացել են։ Այն ի վիճակի է արմատապես և ամենատնտեսական հիմքով լուծել թանկ ներկրվող վառելիք օգտագործող և էներգետիկ ճգնաժամի եզրին գտնվող այս տարածքների էներգամատակարարման խնդիրը, բարելավել այդ տարածքների բնակչության սոցիալական վիճակը և այլն։ դա հենց այն է, ինչ մենք տեսնում ենք Արևմտյան Եվրոպայի երկրներում (Գերմանիա, Ֆրանսիա, Մեծ Բրիտանիա), Հյուսիսային Եվրոպայում (Նորվեգիա, Շվեդիա, Ֆինլանդիա, Իսլանդիա, Դանիա): Դա բացատրվում է նրանով, որ նրանք ունեն բարձր տնտեսական զարգացում և մեծապես կախված են հանածո ռեսուրսներից, և այդ պատճառով այդ պետությունների ղեկավարները բիզնեսի հետ միասին փորձում են նվազագույնի հասցնել այդ կախվածությունը։ Մասնավորապես, Հյուսիսային Եվրոպայի երկրներում երկրաջերմային էներգիայի զարգացմանը նպաստում է մեծ թվով գեյզերների և հրաբուխների առկայությունը։ Իզուր չէ, որ Իսլանդիան կոչվում է հրաբուխների և գեյզերների երկիր։

Այժմ մարդկությունը սկսում է հասկանալ այս ոլորտի կարևորությունը և փորձում է հնարավորինս զարգացնել այն։ Տարբեր տեխնոլոգիաների լայն շրջանակի կիրառումը հնարավորություն է տալիս 40-60%-ով նվազեցնել էներգիայի սպառումը և միևնույն ժամանակ ապահովել իրական տնտեսական զարգացում։ Իսկ էլեկտրաէներգիայի և ջերմության մնացած կարիքները կարող են բավարարվել ավելի արդյունավետ արտադրության, վերականգնման, ջերմային և էլեկտրական էներգիայի արտադրության համատեղման, ինչպես նաև վերականգնվող ռեսուրսների օգտագործման միջոցով, ինչը հնարավորություն է տալիս հրաժարվել որոշ տեսակի էլեկտրակայաններից։ և նվազեցնել արտանետումները ածխաթթու գազմոտ 80%-ով։

Մատենագիտություն:

1.Բաևա Ա.Գ., Մոսկվիչևա Վ.Ն. Երկրաջերմային էներգիա՝ խնդիրներ, ռեսուրսներ, օգտագործում՝ խմբ. Մ.: ՍՈ ԱՆ ԽՍՀՄ, Ջերմոֆիզիկայի ինստիտուտ, 1979. - 350 с.

2.Բերման Է., Մավրիցկի Բ.Ֆ. Երկրաջերմային էներգիա. խմբ. M.: Mir, 1978 - 416 pp.

3. Երկրաջերմային էներգիա. [ Էլեկտրոնային ռեսուրս] - Մուտքի ռեժիմ - URL: http://ustoj.com/Energy_5.htm(մուտքի ամսաթիվ 08/29/2013):

4. Երկրաջերմային էներգիա Ռուսաստանում. [Էլեկտրոնային ռեսուրս] - Մուտքի ռեժիմ - URL: http://www.gisee.ru/articles/geothermic-energy/24511/(մուտքի ամսաթիվ՝ 09/07/2013):

5. Դվորով Ի.Մ. Երկրի խոր ջերմությունը. խմբ. M.: Nauka, 1972. - 208 p.

6. Էներգիա. Նյութը՝ Վիքիպեդիայից՝ ազատ հանրագիտարանից։ [Էլեկտրոնային ռեսուրս] - Մուտքի ռեժիմ - URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/Geothermal_energy(մուտքի ամսաթիվ՝ 09/07/2013):

Երկկողմանի GeoTEP-ը (նկ. 4.2) ներառում է գոլորշու գեներատոր 4, որտեղ երկրաջերմային գոլորշու-ջուր խառնուրդի ջերմային էներգիան օգտագործվում է ավանդական թաց գոլորշու շոգետուրբինային կայանի սնուցման ջուրը 6-ի էլեկտրականությամբ տաքացնելու և գոլորշիացնելու համար։ գեներատոր 5. Գոլորշի գեներատորում ծախսվող երկրաջերմային ջուրը պոմպ 3-ով մղվում է հետադարձ հորատանցք 2. Քիմմաքրման տուրբինային կայանի սնուցման ջուրը կատարվում է ավանդական մեթոդներ. Սնուցող պոմպ 8-ը կոնդենսատը վերադարձնում է կոնդենսատոր 7-ից դեպի գոլորշու գեներատոր:

Կրկնակի շղթայի տեղադրման դեպքում գոլորշու շղթայում չկան ոչ խտացնող գազեր, հետևաբար կոնդենսատորում ապահովվում է ավելի խորը վակուում, և տեղադրման ջերմային արդյունավետությունը մեծանում է մեկ շղթայի համեմատ: Գոլորշի գեներատորից ելքի ժամանակ երկրաջերմային ջրերի մնացած ջերմությունը կարող է օգտագործվել ջերմամատակարարման կարիքների համար, ինչպես մեկ շղթայով երկրաջերմային էլեկտրակայանի դեպքում:

Նկ.4.2. Ջերմային դիագրամերկշղթա երկրաջերմային էլեկտրակայան

Գազերը, ներառյալ ջրածնի սուլֆիդը, գոլորշի գեներատորից մատակարարվում են պղպջակների կլանիչին և լուծվում թափոնների երկրաջերմային ջրում, որից հետո այն մղվում է հեռացման հորը: Կառուցվող օվկիանոսի երկրաջերմային էլեկտրակայանի (Կուրիլ կղզիներ) փորձարկումների համաձայն՝ սկզբնական ջրածնի սուլֆիդի 93,97%-ը լուծվում է փրփրացող կլանիչում։

Գոլորշի գեներատորի ջերմաստիճանի տարբերությունը նվազեցնում է կենդանի գոլորշու էթալպիան երկշղթայական տեղադրման h 1 համեմատ մեկ շղթայի համեմատ, սակայն, ընդհանուր առմամբ, տուրբինում ջերմության տարբերությունը մեծանում է արտանետվող էթալպիայի նվազման պատճառով: գոլորշու հ 2. Ցիկլի թերմոդինամիկական հաշվարկն իրականացվում է ինչպես սովորական շոգետուրբինային ջերմաէլեկտրակայանի դեպքում (տես արևային գոլորշու տուրբինային կայանների բաժինը):

N, kW հզորությամբ կայանքի համար երկրաջերմային հորերից տաք ջրի սպառումը որոշվում է արտահայտությունից.

կգ/վ, (4.3)

որտեղ է երկրաջերմային ջրի ջերմաստիճանի տարբերությունը գոլորշի գեներատորի մուտքի և ելքի մոտ, °C, գոլորշու գեներատորի արդյունավետությունն է: Ժամանակակից երկշղթա շոգետուրբինային երկրաջերմային էլեկտրակայանների ընդհանուր արդյունավետությունը կազմում է 17,27%:

Երկրաջերմային ջրերի համեմատաբար ցածր ջերմաստիճան ունեցող դաշտերում (100-200°C) օգտագործվում են ցածր եռացող աշխատանքային հեղուկներ (ֆրեոններ, ածխաջրածիններ) օգտագործող երկշղթա կայաններ։ Տնտեսապես հիմնավորված է նաև նման կայանքների օգտագործումը մեկ շղթայով երկրաջերմային էլեկտրակայաններից տարանջատված ջրի ջերմության վերամշակման համար (Նկար 4.1-ի թաղային ջեռուցման ջերմափոխանակիչի փոխարեն): Մեր երկրում աշխարհում առաջին անգամ (1967 թվականին) ստեղծվել է այս տիպի էլեկտրակայան R-12 սառնագենտի օգտագործմամբ՝ 600 կՎտ հզորությամբ, որը կառուցվել է Պարատունսկի երկրաջերմային դաշտում (Կամչատկա)՝ գիտական ​​ղեկավարությամբ։ ԽՍՀՄ ԳԱ Սիբիրի մասնաճյուղի ջերմաֆիզիկայի ինստիտուտը։ Հովացուցիչ նյութի ջերմաստիճանի տարբերությունը եղել է 80...5 o C, գետից սառը ջուր է մատակարարվել կոնդենսատորին: Պարատունկա միջին տարեկան 5 o C ջերմաստիճանով: Ցավոք, այդ աշխատանքները չեն մշակվել օրգանական վառելիքի նախկին էժանության պատճառով:

Ներկայումս «Կիրովսկի գործարան» ԲԲԸ-ն մշակել է 1,5 ՄՎտ հզորությամբ երկշղթա երկրաջերմային մոդուլի նախագծային և տեխնիկական փաստաթղթերը, օգտագործելով ֆրեոն R142v (պահուստային հովացուցիչ նյութ՝ իզոբութան): Էներգետիկ մոդուլն ամբողջությամբ կարտադրվի գործարանում և կառաքվի երկաթուղային ճանապարհով, իսկ էլեկտրացանցին միացումը կպահանջի նվազագույն ծախսեր: Ակնկալվում է, որ էլեկտրաէներգիայի մոդուլների զանգվածային արտադրության գործարանային արժեքը կնվազի մինչև մոտ 800 դոլար մեկ կիլովատ դրված հզորության համար:

GeoTES-ի հետ մեկտեղ ցածր եռման միատարր հովացուցիչ նյութ, ENIN-ը մշակում է խոստումնալից տեղադրում՝ օգտագործելով խառնված ջուր-ամոնիակ աշխատանքային հեղուկ: Նման տեղադրման հիմնական առավելությունը երկրաջերմային ջրերի և գոլորշի-ջուր խառնուրդների (90-ից մինչև 220 o C) ջերմաստիճանների լայն տիրույթում դրա օգտագործման հնարավորությունն է: Միատարր աշխատանքային հեղուկով գոլորշու գեներատորի ելքի ջերմաստիճանի շեղումը հաշվարկվածից 10...20 o C-ով հանգեցնում է կտրուկ. արդյունավետության նվազեցումցիկլը - 2,4 անգամ: Փոխելով խառը հովացուցիչ նյութի բաղադրիչների կոնցենտրացիան, հնարավոր է ապահովել տեղադրման ընդունելի կատարումը փոփոխվող ջերմաստիճաններում: Ամոնիակային ջրային տուրբինի հզորությունը ջերմաստիճանի այս միջակայքում տատանվում է 15%-ից պակաս: Բացի այդ, նման տուրբինն ունի ավելի լավ քաշի և չափի պարամետրեր, իսկ ջուր-ամոնիակ խառնուրդն ունի ջերմության փոխանցման ավելի լավ բնութագրեր, ինչը հնարավորություն է տալիս նվազեցնել գոլորշու գեներատորի և կոնդենսատորի մետաղի սպառումը և արժեքը՝ համեմատած միատարր էներգիայի մոդուլի հետ: հովացուցիչ նյութ: Նման էլեկտրակայանները կարող են լայնորեն օգտագործվել արդյունաբերության մեջ թափոնների ջերմության վերականգնման համար: Դրանք կարող են մեծ պահանջարկ ունենալ երկրաջերմային սարքավորումների միջազգային շուկայում:

Ցածր եռման և խառը աշխատանքային հեղուկներով երկրաջերմային էլեկտրակայանների հաշվարկն իրականացվում է ջերմադինամիկական հատկությունների աղյուսակների և այդ հեղուկների գոլորշիների h-s դիագրամների միջոցով:

Երկրաջերմային էլեկտրակայանների խնդրի հետ կապված է Համաշխարհային օվկիանոսի ջերմային ռեսուրսների օգտագործման հնարավորությունը, որը հաճախ է հիշատակվում գրականության մեջ։ Արևադարձային լայնություններում ծովի ջրի ջերմաստիճանը մակերևույթի վրա կազմում է մոտ 25 o C, 500...1000 մ խորության վրա՝ մոտ 2...3 o C: Դեռևս 1881 թվականին Դ'Արսոնվալը արտահայտել է գաղափարը. Օգտագործելով այս ջերմաստիճանի տարբերությունը էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար Ծրագրերից մեկի տեղադրման սխեման ներկայացված է Նկար 4.3-ում:

Նկ.4.3. Օվկիանոսի ջերմաէլեկտրակայանի սխեման. 1 - ջերմ մակերևութային ջրի մատակարարման պոմպ; 2 - ցածր եռման հովացուցիչ նյութի գոլորշու գեներատոր; 3 - տուրբին; 4 - էլեկտրական գեներատոր; 5 - կոնդենսատոր; 6 - սառը խորը ջրի մատակարարման պոմպ; 7 - կերակրման պոմպ; 8 - նավի հարթակ

Պոմպ 1 մատակարարում է տաք մակերեսային ջուրգոլորշու գեներատոր 2, որտեղ ցածր եռման հովացուցիչ նյութը գոլորշիանում է: Մոտ 20°C ջերմաստիճանով գոլորշին ուղարկվում է տուրբին 3, որը շարժում է էլեկտրական գեներատորը 4: Արտանետվող գոլորշին մտնում է կոնդենսատոր 5 և խտանում է սառը խոր ջրով, որը մատակարարվում է շրջանառության պոմպ 6-ով: Սնուցող պոմպ 7-ը հովացուցիչը վերադարձնում է գոլորշու գեներատոր: .

Տաք մակերևութային շերտերի միջով բարձրանալիս խորը ջուրը տաքանում է մինչև 7...8°C, համապատասխանաբար, սպառված թաց հովացուցիչ նյութի գոլորշին կունենա առնվազն 12...13°C ջերմաստիճան: Արդյունքում, ջերմային Այս ցիկլի արդյունավետությունը կլինի = 0,028, իսկ իրական ցիկլի համար՝ 2%-ից պակաս: Միևնույն ժամանակ, օվկիանոսային ջերմաէլեկտրակայանները բնութագրվում են իրենց սեփական կարիքների համար շատ մեծ ծախսերով սառը ջուր, ինչպես նաև հովացուցիչ նյութը, պոմպերի էներգիայի սպառումը կգերազանցի միավորի արտադրած էներգիան: ԱՄՆ-ում Հավայան կղզիների մոտ նման էլեկտրակայաններ իրականացնելու փորձերը դրական արդյունք չտվեցին։

Մեկ այլ օվկիանոսային ջերմաէլեկտրակայանի նախագիծ՝ ջերմաէլեկտրական, ներառում է Seebeck էֆեկտի օգտագործումը՝ օվկիանոսի մակերեսին և խորը շերտերում ջերմաէլեկտրոդային հանգույցներ տեղադրելով: Նման տեղադրման իդեալական արդյունավետությունը, ինչպես Carnot ցիկլի դեպքում, կազմում է մոտ 2%: Բաժին 3.2-ը ցույց է տալիս, որ ջերմային փոխարկիչների իրական արդյունավետությունը մեծության կարգով ցածր է: Համապատասխանաբար, օվկիանոսի ջրի մակերեսային շերտերում ջերմության հեռացման և խորը շերտերում ջերմության փոխանցման համար անհրաժեշտ կլինի կառուցել շատ մեծ տարածքի ջերմափոխանակման մակերեսներ («ստորջրյա առագաստներ»): Սա անիրատեսական է գործնականում նկատելի հզորության էլեկտրակայանների համար։ Էներգիայի ցածր խտությունը խոչընդոտ է օվկիանոսի ջերմային պաշարների օգտագործման համար:

Կարդալ եւ գրելօգտակար

3.4 ԵՐԿՐԱԷԼԵԿՏՐԱԿԱՅԱՆԻ ՀԱՇՎԱՐԿ

Հաշվարկենք երկուական տիպի երկրաջերմային էլեկտրակայանի ջերմային շղթան՝ ըստ.

Մեր երկրաջերմային էլեկտրակայանը բաղկացած է երկու տուրբիններից.

Առաջինը գործում է էքսպանդերի մեջ ստացված հագեցած ջրի գոլորշու վրա: Էլեկտրական հզորություն - ;

Երկրորդն աշխատում է R11 սառնագենտի հագեցած գոլորշու վրա, որը գոլորշիանում է ընդարձակիչից հեռացված ջրի ջերմության պատճառով:

Երկրաջերմային հորերից ջուրը pgw ճնշումով և tgw ջերմաստիճանով մտնում է ընդարձակիչ: Ընդարձակիչը արտադրում է չոր հագեցած գոլորշի pp ճնշմամբ: Այս գոլորշին ուղարկվում է գոլորշու տուրբին: Էքսպանդատորից մնացած ջուրը գնում է գոլորշիացնող սարք, որտեղ այն սառչում է և նորից ավարտվում ջրհորի մեջ: Ջերմաստիճանի տարբերությունը գոլորշիացման գործարան= 20 ° C: Աշխատանքային հեղուկները ընդլայնվում են տուրբիններում և մտնում կոնդենսատորներ, որտեղ դրանք սառչում են գետի ջրով ջերմաստիճանի դեպքում: Ջրի տաքացումը կոնդենսատորում = 10°C, իսկ ենթատաքացումը մինչև հագեցվածության ջերմաստիճանը = 5°C:

Տուրբինների հարաբերական ներքին արդյունավետությունը: Տուրբոգեներատորների էլեկտրամեխանիկական արդյունավետությունը = 0,95:

Սկզբնական տվյալները բերված են Աղյուսակ 3.1-ում:

Աղյուսակ 3.1. GeoPP-ի հաշվարկման նախնական տվյալներ

Երկուական տիպի GeoPP-ի սխեմատիկ դիագրամ (նկ. 3.2):

Բրինձ. 3.2. GeoPP-ի սխեմատիկ դիագրամ:

Համաձայն գծապատկերի նկ. 3.2 և նախնական տվյալները մենք իրականացնում ենք հաշվարկներ:

Չոր հագեցած ջրի գոլորշու վրա աշխատող գոլորշու տուրբինի շղթայի հաշվարկ

Գոլորշի ջերմաստիճանը տուրբինի կոնդենսատորի մուտքի մոտ.

որտեղ է հովացման ջրի ջերմաստիճանը կոնդենսատորի մուտքի մոտ; - ջեռուցման ջուր կոնդենսատորում; - ջերմաստիճանի տարբերություն կոնդենսատորում.

Տուրբինային կոնդենսատորում գոլորշու ճնշումը որոշվում է ջրի և ջրի գոլորշու հատկությունների աղյուսակներից.

Մեկ տուրբինի համար մատչելի ջերմության կաթիլ.

որտեղ է չոր հագեցած գոլորշու էթալպիան տուրբինի մուտքի մոտ; - էթալպիա տուրբինում գոլորշու ընդլայնման տեսական գործընթացի ավարտին.

Գոլորշի սպառումը ընդարձակիչից մինչև գոլորշու տուրբին.

որտեղ է գոլորշու տուրբինի հարաբերական ներքին արդյունավետությունը. - տուրբոգեներատորների էլեկտրամեխանիկական արդյունավետությունը.

Երկրաջերմային ջրի ընդլայնիչի հաշվարկ

Հավասարումը ջերմային հավասարակշռությունընդարձակող

որտեղ է ջրհորից երկրաջերմային ջրի հոսքի արագությունը. - ջրհորից երկրաջերմային ջրի էթալպիա; - ջրի հոսքը ընդարձակիչից դեպի գոլորշիացուցիչ; - երկրաջերմային ջրի էթալպիա էքսպանդատորի ելքի վրա: Այն որոշվում է ջրի և ջրային գոլորշու հատկությունների աղյուսակներից՝ որպես եռացող ջրի էթալպիա:

Ընդարձակող նյութի մնացորդի հավասարում

Այս երկու հավասարումները միասին լուծելով անհրաժեշտ է որոշել և.

Երկրաջերմային ջրի ջերմաստիճանը ընդարձակիչի ելքի մոտ որոշվում է ջրի և ջրի գոլորշու հատկությունների աղյուսակներից՝ որպես ընդլայնիչի ճնշման տակ հագեցվածության ջերմաստիճան.

Պարամետրերի որոշում ֆրեոնում աշխատող տուրբինի ջերմային շղթայի բնորոշ կետերում

Ֆրեոնի գոլորշու ջերմաստիճանը տուրբինի մուտքի մոտ.

Ֆրեոնի գոլորշու ջերմաստիճանը տուրբինի ելքի վրա.

Տուրբինի մուտքի մոտ ֆրեոնի գոլորշու էթալպիան որոշվում է ֆրեոնի p-h դիագրամից՝ հագեցածության գծում.

240 կՋ / կգ:

Տուրբինի ելքի մոտ ֆրեոնի գոլորշու էթալպիան որոշվում է գծերի և ջերմաստիճանի գծի խաչմերուկում գտնվող ֆրեոնի p-h դիագրամից.

220 կՋ / կգ:

Կոնդենսատորի ելքի մոտ եռացող ֆրեոնի էթալպիան որոշվում է եռացող հեղուկի կորի վրա ֆրեոնի p-h դիագրամից՝ ըստ ջերմաստիճանի.

215 կՋ/կգ։

Գոլորշիատորի հաշվարկ

Երկրաջերմային ջրի ջերմաստիճանը գոլորշիչի ելքի վրա.

Գոլորշիատորի ջերմային հաշվեկշռի հավասարումը.

որտեղ է ջրի ջերմային հզորությունը: Վերցրեք =4,2 կՋ/կգ:

Այս հավասարումից անհրաժեշտ է որոշել.

Ֆրեոնի վրա աշխատող տուրբինի հզորության հաշվարկ

որտեղ է ֆրեոնային տուրբինի հարաբերական ներքին արդյունավետությունը. - տուրբոգեներատորների էլեկտրամեխանիկական արդյունավետությունը.

Պոմպի հզորության որոշում երկրաջերմային ջուրը ջրհոր մղելու համար

որտեղ է պոմպի արդյունավետությունը, որը ենթադրվում է 0,8; - երկրաջերմային ջրի միջին տեսակարար ծավալը.

GeoPP-ի էլեկտրաէներգիա

Այլընտրանքային աղբյուրներէներգիա. Կայծակ էլեկտրակայան

Կայծակնային էլեկտրակայանի հաշվարկը նախատեսված է հիմնականում ելքային հզորությունը որոշելու համար: Ի վերջո, ցանկացած էլեկտրակայանի խնդիրն է առավելագույնի հասցնել էներգաարդյունավետությունը՝ շահագործման և տեղադրման համար նախատեսված միջոցները փոխհատուցելու համար...

Մենք կատարում ենք պոմպային հատվածի աշխատանքի հիմնական հաշվարկները: Այսպիսով, 1 մ ալիքի դեպքում լողացող մարմինը բարձրանում է 0,5 մ, այնուհետև իջնում ​​է հանգիստ ջրի մակարդակից 0,5 մ ցածր...

Ալիքային էլեկտրակայանի տեսակները և հաշվարկը

Ալիքային էլեկտրակայանի հաշվարկման մեթոդը նկարագրված է հոդվածում: Դասընթացի նախագծում քննարկվում են ալիքային հիդրոէլեկտրակայանի հզորության հաշվարկման հիմնական բանաձևերը և սահմանված պարամետրերով օրինակ: Առավելագույն հնարավոր հզորությունը մեկ անկման և հոսքի ցիկլում...

Վերականգնվող էներգիայի աղբյուրներ. Երկրաջերմային էլեկտրակայանի հաշվարկ, տեսակներ և առաջադրանքներ

GeoPP-ում էներգիա ստանալու մի քանի եղանակ կա. - ուղղակի սխեման. - անուղղակի սխեմա՝ ուղիղ սխեմայի նման, բայց մինչև խողովակներ մտնելը գոլորշին մաքրվում է գազերից...

Երկրաջերմային էներգիա

Նույնիսկ 150 տարի առաջ մեր մոլորակը օգտագործում էր բացառապես վերականգնվող և էկոլոգիապես մաքուր էներգիայի աղբյուրներ՝ գետերի ջրային հոսքեր և ծովային մակընթացություններ՝ ջրային անիվները պտտելու համար...

Երկրաջերմային էներգիա

Երկրաջերմային էներգիան երկրագնդի խորքերի ջերմությունից ջերմային կամ էլեկտրական էներգիայի արտադրությունն է։ Ծախսերի արդյունավետությունը ոլորտներում...

Երկրաջերմային էներգիա

Կարծիք կա, որ ծանծաղ խորությունների ցածր ջերմաստիճանի երկրաջերմային էներգիայի օգտագործումը կարելի է համարել հեղափոխություն ջերմամատակարարման համակարգում՝ ելնելով ռեսուրսի անսպառությունից, դրա բաշխման համատարածությունից...

Երկրաջերմային էներգիան և դրա կիրառությունները

Դիտարկենք ժամանակակից երկրաջերմային էլեկտրակայանի կառավարումը Բալթյան երկրներում առաջինի՝ Կլայպեդայի 43 ՄՎտ հզորությամբ երկրաջերմային էլեկտրակայանի կառավարման համակարգի օրինակով...

Ռեգիստրի պահանջներին համապատասխան՝ մենք կհաշվարկենք արևային էլեկտրակայանի ծանրաբեռնվածությունը աշխատանքային ռեժիմում։ Մենք կօգտագործենք աղյուսակային հաշվարկման մեթոդը: Բեռի աղյուսակը լրացնելիս 2-4-րդ սյունակներում մուտքագրեք առաջադրանքի տվյալները, իսկ 5-8-րդ սյունակներում՝ շարժիչի պարամետրերը...

Նավի էլեկտրակայանի հաշվարկ

Հաշվարկ էլեկտրական համակարգհիմնված է համարժեք սխեմայի վրա

Երեք ոլորուն տրանսֆորմատորի սխեմատիկ դիագրամը ներկայացված է Նկ. 4.3, իսկ ամբողջական համարժեք շղթան համընկնում է ավտոտրանսֆորմատորի համարժեք սխեմայի հետ (տես նկ. 3.2): Կատալոգի տվյալների կազմը տարբերվում է թեմայի 3-րդ կետում տրվածից...

Արդյունաբերական ձեռնարկությունների ջերմամատակարարում

Օժանդակ մեխանիզմների վարման համար համախառն արդյունավետությունը որոշվում է առանց էներգիայի ծախսերը հաշվի առնելու: Rankine ցիկլի համաձայն աշխատող գոլորշու տուրբինների համար համախառն արդյունավետությունը՝ հաշվի առնելով պոմպի շարժման ծախսերը. որտեղ է գոլորշու էթալպիան դիագրամի 1-ին և 2-րդ կետերում...

Դասախոսության նպատակը.ցույց տալ էլեկտրամատակարարման համակարգերում երկրաջերմային ջերմության օգտագործման հնարավորություններն ու եղանակները.

Ջերմությունը տաք աղբյուրների և գեյզերների տեսքով կարող է օգտագործվել էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար՝ օգտագործելով տարբեր սխեմաներ երկրաջերմային էլեկտրակայաններում (GeoPP): Ամենահեշտ իրականացվող սխեման այն է, որ օգտագործում է ցածր եռման կետ ունեցող հեղուկների գոլորշի: Բնական աղբյուրներից տաք ջուրը, տաքացնելով նման հեղուկը գոլորշիչի մեջ, այն վերածում է գոլորշու, որն օգտագործվում է տուրբինում և ծառայում է որպես հոսանքի գեներատորի շարժիչ:

Նկար 1-ը ցույց է տալիս մեկ աշխատանքային հեղուկով ցիկլ, օրինակ՝ ջուր կամ ֆրեոն ( Ա); ցիկլ երկու աշխատանքային հեղուկներով՝ ջուր և ֆրեոն ( բ); ուղղակի գոլորշու ցիկլ ( Վ) և կրկնակի շղթայի ցիկլը ( Գ).

Էլեկտրական էներգիայի արտադրության տեխնոլոգիաները մեծապես կախված են ջերմային ջրերի ջերմային ներուժից։

Նկարչություն. 1 - Էլեկտրաէներգիայի արտադրության ցիկլի կազմակերպման օրինակներ.

I – երկրաջերմային աղբյուր; II – տուրբինային ցիկլ; III - սառեցնող ջուր

Բարձր պոտենցիալ հանքավայրերը թույլ են տալիս օգտագործել գոլորշու տուրբիններով ջերմային էլեկտրակայանների գրեթե ավանդական նախագծեր:

Աղյուսակ 1 - Տեխնիկական պայմաններերկրաջերմային էլեկտրակայաններ

Նկար 2-ը ցույց է տալիս առավելագույնը պարզ միացումփոքր էլեկտրակայան (GeoPP)՝ օգտագործելով տաք ստորգետնյա աղբյուրի ջերմությունը:

Մոտ 95 °C ջերմաստիճան ունեցող տաք աղբյուրից ջուրը պոմպ 2-ով մատակարարվում է գազահանող սարք 3, որտեղ առանձնացվում են դրա մեջ լուծված գազերը։

Հաջորդը, ջուրը մտնում է գոլորշիչ 4, որի մեջ այն վերածվում է հագեցած գոլորշու և փոքր-ինչ գերտաքանում է գոլորշու ջերմության պատճառով (օժանդակ կաթսայից), որը նախկինում սպառվել է կոնդենսատորի արտանետիչում:

Թեթևակի գերտաքացած գոլորշին աշխատում է 5-րդ տուրբինում, որի լիսեռի վրա կա հոսանքի գեներատոր: Արտանետվող գոլորշին խտացվում է կոնդենսատոր 6-ում, սառեցված ջրով նորմալ ջերմաստիճանում:

Նկար 2-. Փոքր GeoPP-ի սխեման.

1 - տաք ջրի ընդունիչ; 2 – տաք ջրի պոմպ; 3 - գազի հեռացում;

4 – գոլորշիացուցիչ; 5 – գոլորշու տուրբին ընթացիկ գեներատորով; 6 - կոնդենսատոր; 7 – շրջանառության պոմպ; 8 - հովացման ջրի ընդունիչ

Նման պարզ ինստալացիաները գործում էին Աֆրիկայում արդեն 50-ականներին։

Ժամանակակից էլեկտրակայանի նախագծման ակնհայտ տարբերակ է երկրաջերմային էլեկտրակայանը ցածր եռացող աշխատանքային նյութով, որը ցույց է տրված Նկար 3-ում: Պահեստային բաքից տաք ջուրը մտնում է գոլորշիացուցիչ 3, որտեղ այն իր ջերմությունը հաղորդում է ցածր պարունակությամբ որոշ նյութի: եռման կետ. Այդպիսի նյութեր կարող են լինել ածխաթթու գազը, տարբեր ֆրեոնները, ծծմբի հեքսաֆտորիդը, բութանը և այլն: Կոնդենսատոր 6-ը խառնիչ տեսակ է, որը սառչում է մակերևութային օդային հովացուցիչից եկող սառը հեղուկ բութանով: Կոնդենսատորից բութանի մի մասը մատակարարվում է սնուցման պոմպ 9-ով ջեռուցիչ 10, այնուհետև գոլորշիչ 3:

Կարևոր հատկանիշԱյս շղթան ի վիճակի է աշխատել ձմռանը ցածր կոնդենսացիոն ջերմաստիճաններով: Այս ջերմաստիճանը կարող է մոտ լինել զրոյի կամ նույնիսկ բացասական, քանի որ թվարկված բոլոր նյութերն ունեն շատ ցածր ջերմաստիճաններսառեցում. Սա թույլ է տալիս զգալիորեն ընդլայնել ցիկլի մեջ օգտագործվող ջերմաստիճանի սահմանները:

Նկարչություն 3. Ցածր եռացող աշխատանքային նյութով երկրաջերմային էլեկտրակայանի սխեման.

1 – ջրհոր, 2 – պահեստային բաք, 3 – գոլորշիչ, 4 – տուրբին, 5 – գեներատոր, 6 – կոնդենսատոր, 7 – շրջանառության պոմպ, 8 – մակերեսային օդի հովացուցիչ, 9 – սնուցող պոմպ, 10 – աշխատանքային նյութի ջեռուցիչ

Երկրաջերմային էլեկտրակայան Հետ ուղիղ օգտագործելով բնական գոլորշի.

Ամենապարզ և մատչելի երկրաջերմային էլեկտրակայանը շոգետուրբինային կայանն է՝ հակադարձ ճնշմամբ։ Հորատանցքից բնական գոլորշին ուղղակիորեն մատակարարվում է տուրբինին, այնուհետև արտանետվում է մթնոլորտ կամ սարքի մեջ, որը գրավում է արժեքավոր քիմիական նյութերը: Հետադարձ ճնշման տուրբինը կարող է մատակարարվել երկրորդական գոլորշու կամ տարանջատիչից ստացված գոլորշու հետ: Ըստ այս սխեմայի՝ էլեկտրակայանը աշխատում է առանց կոնդենսատորների, իսկ կոնդենսատորներից չխտացող գազերը հեռացնելու համար կոմպրեսորի կարիք չկա։ Այս տեղադրումը ամենապարզն է, իսկ գործառնական ծախսերը նվազագույն են. Այն զբաղեցնում է փոքր տարածք և գրեթե չի պահանջում օժանդակ սարքավորումներև կարող է հեշտությամբ հարմարվել որպես շարժական երկրաջերմային էլեկտրակայան (Նկար 4):

Նկար 4 - Երկրաջերմային էլեկտրակայանի սխեման բնական գոլորշու ուղղակի օգտագործմամբ.

1 - լավ; 2 - տուրբին; 3 - գեներատոր;

4 – ելք դեպի մթնոլորտ կամ քիմիական գործարան

Դիտարկված սխեման կարող է լինել առավել շահավետ այն տարածքների համար, որտեղ կան բնական գոլորշու բավարար պաշարներ։ Ռացիոնալ գործողությունը հնարավորություն է տալիս արդյունավետ աշխատանքնման տեղադրում նույնիսկ փոփոխական հորատանցքերի հոսքի արագությամբ:

Իտալիայում նման մի քանի կայաններ են գործում։ Դրանցից մեկը 4 հազար կՎտ հզորությամբ է կոնկրետ սպառումգոլորշու մոտ 20 կգ/վ կամ 80 տ/ժ; մյուսն ունի 16 հազար կՎտ հզորություն, որտեղ տեղադրված են չորս տուրբոգեներատորներ՝ յուրաքանչյուրը 4 հազար կՎտ հզորությամբ։ Վերջինս գոլորշի է մատակարարվում 7–8 հորերից։

Երկրաջերմային էլեկտրակայան՝ կոնդենսացիոն տուրբինով և բնական գոլորշու անմիջական օգտագործմամբ (Նկար 5) էլեկտրական էներգիայի արտադրության ամենաժամանակակից սխեման է:

Հորատանցքից գոլորշին մատակարարվում է տուրբինին: Տուրբինում անցկացված, այն մտնում է խառնիչ կոնդենսատոր: Տուրբինում արդեն սպառված սառեցնող ջրի և գոլորշու կոնդենսատի խառնուրդը կոնդենսատորից թափվում է ստորգետնյա տանկի մեջ, որտեղից այն վերցվում է շրջանառության պոմպերով և ուղարկվում հովացման աշտարակ՝ հովացման: Սառեցման աշտարակից հովացման ջուրը կրկին հոսում է կոնդենսատորի մեջ (Նկար 5):

Շատ երկրաջերմային էլեկտրակայաններ գործում են այս սխեմայով որոշ փոփոխություններով՝ Larderello-2 (Իտալիա), Wairakei (Նոր Զելանդիա) և այլն:

Կիրառման տարածք երկշղթա էլեկտրակայաններ, որոնք օգտագործում են ցածր եռացող աշխատանքային նյութեր (ֆրեոն-R12, ջուր-ամոնիակ խառնուրդ,) 100...200 °C ջերմաստիճան ունեցող ջերմային ջրերից ջերմության օգտագործումն է, ինչպես նաև հիդրոթերմային գոլորշու հանքավայրերում առանձնացված ջուր։

Նկար 5 - Երկրաջերմային էլեկտրակայանի սխեման խտացնող տուրբինով և բնական գոլորշու ուղղակի օգտագործմամբ.

1 - լավ; 2 - տուրբին; 3 - գեներատոր; 4 - պոմպ;

5 - կոնդենսատոր; 6 – հովացման աշտարակ; 7 - կոմպրեսոր; 8 - վերականգնում

Համակցված էլեկտրական և ջերմային էներգիայի արտադրություն

Երկրաջերմային ջերմաէլեկտրակայաններում (GeoTES) հնարավոր է էլեկտրական և ջերմային էներգիայի համակցված արտադրություն:

Երկրաջերմային էլեկտրակայանի ամենապարզ սխեման վակուումային տեսակՄինչև 100 °C ջերմաստիճան ունեցող տաք ջրի ջերմությունն օգտագործելու համար ներկայացված է Նկար 6-ում:

Նման էլեկտրակայանի շահագործումն ընթանում է հետևյալ կերպ. Հորատանցք 1-ից տաք ջուրը մտնում է կուտակիչ 2: Բաքում այն ​​ազատվում է դրանում լուծված գազերից և ուղարկվում էքսպանդեր 3, որի մեջ պահպանվում է 0,3 ատմ ճնշում: Այս ճնշման և 69 °C ջերմաստիճանի դեպքում ջրի մի փոքր մասը վերածվում է գոլորշու և ուղարկվում վակուումային տուրբին 5, իսկ մնացած ջուրը պոմպ 4-ով մղվում է ջերմամատակարարման համակարգ։ Տուրբինում սպառված գոլորշին թափվում է խառնիչ կոնդենսատոր 7: Կոնդենսատորից օդը հեռացնելու համար անհրաժեշտ է. Վակուումային պոմպ 10. Սառեցնող ջրի և արտանետվող գոլորշու կոնդենսատի խառնուրդը կոնդենսատորից վերցվում է պոմպ 8-ով և ուղարկվում է սառեցման օդափոխման հովացման աշտարակ 9: Սառեցնող աշտարակում սառեցված ջուրը վակուումի պատճառով ինքնահոս մատակարարվում է կոնդենսատորին:

Վերխնե-Մուտնովսկայա ԳեոՋԷԿ-ը 12 ՄՎտ հզորությամբ (3x4 ՄՎտ) 200 ՄՎտ նախագծային հզորությամբ Մուտնովսկայա ԳեոՋԷԿ-ի փորձնական փուլն է, որը ստեղծվել է Պետրոպավլովսկ-Կամչատսկի արդյունաբերական շրջանին էլեկտրաէներգիա մատակարարելու համար:

Նկար 6 -. Վակուումային երկրաջերմային էլեկտրակայանի դիագրամ մեկ ընդարձակիչով.

1 – ջրհոր, 2 – պահեստային բաք, 3 – ընդարձակիչ, 4 – տաք ջրի պոմպ, 5 – վակուումային տուրբին 750 կՎտ, 6 – գեներատոր, 7 – խառնիչ կոնդենսատոր,

8 – հովացման ջրի պոմպ, 9 – օդափոխիչի հովացման աշտարակ, 10 – վակուումային պոմպ

11 ՄՎտ հզորությամբ Պաուժեցկայա երկրաջերմային էլեկտրակայանում (Կամչատկայից հարավ) գոլորշու տուրբիններում օգտագործվում է միայն անջատված երկրաջերմային գոլորշին երկրաջերմային հորերից ստացված գոլորշու-ջուր խառնուրդից։ Մեծ քանակությամբ երկրաջերմային ջուր (մոտ 80 PVA-ի ընդհանուր սպառում) 120 °C ջերմաստիճանով թափվում է ձվադրող Օզերնայա գետ, ինչը հանգեցնում է ոչ միայն երկրաջերմային հովացուցիչ նյութի ջերմային ներուժի կորստի, այլև զգալիորեն։ վատացնում է գետի էկոլոգիական վիճակը.

Ջերմային պոմպեր

Ջերմային պոմպ- ցածր ջերմաստիճանով ցածր աստիճանի ջերմային էներգիայի աղբյուրից ջերմային էներգիան ավելի բարձր ջերմաստիճան ունեցող հովացուցիչ նյութ սպառողին փոխանցելու սարք բարձր ջերմաստիճանի,. Թերմոդինամիկորեն ջերմային պոմպը շրջված սառնարանային մեքենա է: Եթե ​​ներս սառնարանային մեքենաՀիմնական նպատակն է ցուրտ արտադրել՝ ցանկացած ծավալից ջերմություն հեռացնելով գոլորշիչի միջոցով, և կոնդենսատորը ջերմություն է արտանետում շրջակա միջավայր, այնուհետև ջերմային պոմպում պատկերը հակառակն է (Նկար 7): Կոնդենսատորը ջերմափոխանակիչ է, որը ջերմություն է արտադրում սպառողի համար, իսկ գոլորշիացնողը ջերմափոխանակիչ է, որն օգտագործում է ցածրորակ ջերմություն, որը տեղակայված է ջրամբարներում, հողերում, կեղտաջրերև այլն: Կախված շահագործման սկզբունքից, ջերմային պոմպերը բաժանվում են սեղմման և կլանման: Կոմպրեսիոն ջերմային պոմպերը միշտ աշխատում են էլեկտրական շարժիչով, մինչդեռ կլանող ջերմային պոմպերը կարող են նաև օգտագործել ջերմությունը որպես էներգիայի աղբյուր: Կոմպրեսորին անհրաժեշտ է նաև ցածրորակ ջերմության աղբյուր:

Գործողության ընթացքում կոմպրեսորը սպառում է էլեկտրաէներգիա: Արտադրված ջերմային էներգիայի և սպառված էլեկտրական էներգիայի հարաբերակցությունը կոչվում է փոխակերպման գործակից (կամ ջերմափոխանակման գործակից) և ծառայում է որպես արդյունավետության ցուցանիշ։ ջերմային պոմպ. Այս արժեքը կախված է գոլորշիչի և կոնդենսատորի ջերմաստիճանի մակարդակների տարբերությունից. որքան մեծ է տարբերությունը, այնքան փոքր է այս արժեքը:

Ըստ հովացուցիչ նյութի տեսակըՄուտքային և ելքային սխեմաներում պոմպերը բաժանվում են վեց տեսակի՝ «ստորերկրյա ջուր», «ջուր-ջուր», «օդ-ջուր», «գետն-օդ», «ջուր-օդ», «օդ-օդ»:

Հողի էներգիան որպես ջերմության աղբյուր օգտագործելիս խողովակաշարը, որով հեղուկը շրջանառվում է, թաղվում է հողի մեջ՝ հողի սառեցման մակարդակից 30-50 սմ ցածր: այս տարածաշրջանը(Նկար 8): 10 կՎտ հզորությամբ ջերմային պոմպ տեղադրելու համար անհրաժեշտ է 350-450 մ երկարությամբ հողային շղթա, որի տեղադրման համար կպահանջվի մոտ 400 մ² (20x20 մ) մակերեսով հողատարածք։

Նկար 7 – Ջերմային պոմպի շահագործման դիագրամ

Նկար 8 - Հողի էներգիայի օգտագործումը որպես ջերմության աղբյուր

Ջերմային պոմպերի առավելությունները ներառում են, առաջին հերթին, արդյունավետությունը. 1 կՎտժ ջերմային էներգիա ջեռուցման համակարգին փոխանցելու համար ջերմային պոմպերի տեղադրման համար անհրաժեշտ է ծախսել 0,2-0,35 կՎտժ էլեկտրաէներգիա Բոլոր համակարգերը գործում են փակ օղակներով և գործնականում չեն պահանջում ծախսեր, բացառությամբ սարքավորումների շահագործման համար պահանջվող էլեկտրաէներգիայի ծախսերի, որոնք կարելի է ձեռք բերել հողմային և արևային էլեկտրակայաններից: Ջերմային պոմպերի մարման ժամկետը 4-9 տարի է, մինչև հիմնանորոգումը 15-20 տարի ժամկետով:

Ժամանակակից ջերմային պոմպերի իրական արդյունավետության արժեքները COP = 2.0 կարգի են աղբյուրի ջերմաստիճանում −20 °C, և COP = 4.0 կարգի աղբյուրի ջերմաստիճանում +7 °C: