ЕНЕРГОЗБЕРЕЖЕННЯ та ЕНЕРГОЕФЕКТИВНІСТЬ
Субота, 25.11.2017, 03:04
Меню сайту
Категорії розділу
Тема №1 [13]
Енергія і енергоефективність у світі праці та професії
Тема №2 [10]
Енергоспоживання та екологічні проблеми
Тема №3 [5]
Потенціал енергоефективності у побуті
Тема №4 [2]
Потенціал енергоефективності в галузі
Джерельна база [7]
Рекомендовані інформаційні джерела
Контроль знань [5]
Позаурочна робота [8]
Конкурси, олімпіади, проекти
Статистика

Онлайн всього: 1
Гостей: 1
Користувачів: 0
Головна » Файли » Тема №1

Відновлювальні джерела енергії: геотермальна енергія
18.10.2014, 20:56

ГЕОТЕРМАЛЬНА ЕНЕРГЕТИКА

Внаслідок обмеженості територій, де зустрічаються придатні для використання гарячі породи, і відсутності економічно ефективної технології отримання тепла за масштабами використання тепла надр України істотно відстає від багатьох зарубіжних країн. Гостро стоїть питання відсутності досить економічних і ефективних технологій вилучення та використання теплоносіїв. Проблематичною є уніфікація технологічних схем та обладнання ГеоТЕС, оскільки кожне геотермальне родовище унікальне і відрізняється від інших своїми характеристиками - геологічними властивостями, тепловим потенціалом, хімічним складом. Розробка та освоєння інтенсивних технологій вилучення теплоносіїв та створення ефективних систем використання теплоти надр є головною науковою та інженерно - технічною проблемою енергетики. Без створення таких технологій і установок не можна розраховувати на широкомасштабне використання цього енергоджерела. Втім, накопичений на сьогоднішній день світовий досвід практичного використання парогідротерм, перші результати дослідно-промислової експлуатації петрогеотермальних ресурсів в Україні, проведені геолого-геофізичні дослідження та техніко-економічні розрахунки дають підставу розглядати вивчення, розвідку, видобуток і використання геотермальної енергії надр не тільки з теоретичної, але і з прикладної точки зору.

Однак ГеоТЕС географічно прив'язані до обмеженого числа районів, і це обмежує область їхнього поширення. Поряд з ГеоТЕС широке використання одержали системи геотермального теплопостачання. Темпи росту світової геотермальної енергетики становлять від 5 до 9%.

Геотермальна енергія: загальна характеристика

Геотермальна енергія (природне тепло Землі), акумульована в перших десятьох кілометрах Земної кори, за оцінкою МРЕК-ХІ досягає 137 трлн. т у.п., що в 10 разів перевищує геологічні ресурси усіх видів палива разом узятих.

З усіх видів геотермальної енергії мають найкращі економічні показники гідрогеотермальні ресурси – термальні води, пароводяні суміші і природна пара.

Гідрогеотермальні ресурси, які використовуються на сьогодні практично, складають лише 1% від загального теплового запасу надр. Досвід показав, що перспективними в цьому відношенні варто вважати райони, в яких зростання температури з глибиною відбувається досить інтенсивно, колекторські властивості гірських порід дозволяють одержувати з тріщин значні кількості нагрітої води чи пари, а склад мінеральної частини термальних вод не створює додаткових труднощів по боротьбі із солевідкладеннями і кородуванням устаткування.

Аналіз економічної доцільності широкого використання термальних вод показує, що їх варто застосовувати для опалення і гарячого водопостачання комунально-побутових, сільськогосподарських і промислових підприємств, для технологічних цілей, добування цінних хімічних компонентів і ін. Гідрогеотермальні ресурси, придатні для одержання електроенергії, складають 4% від загальних прогнозних запасів, тому їхнє використання в майбутньому варто пов’язувати з теплопостачанням і теплофікацією місцевих об’єктів.

Геотермальна енергія в Україні

 

В Україні прогнозні експлуатаційні ресурси термальних вод за запасами тепла еквівалентні використанню близько 10 млн. т.у. п. на рік.

Кожна 3 – 4-а свердловина в Полтавській та Івано-Франківській областях може бути джерелом геотермальної енергії.

Для масштабного використання цього підтипу геотермальних ресурсів немає необхідності в попередній підготовчій роботі, окремій геологічній розвідці, бурінні промислових свердловин, вкладенні значних грошових коштів.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Окремі об'єкти геотермальної енергії можна побудувати вже зараз, використовуючи для цього нафтогазові свердловини, на яких припинено видобуток вуглеводнів, але існує можливість видобувати гарячу воду. Доцільно також налагодити видобуток і використання вуглеводнів та термальних вод одночасно.

У цілому ж найбільш перспективними районами можливого використання геотермальної енергії в Україні є Закарпаття, Крим, Передкарпаття, Полтавська, Харківська, Донецька, Луганська, Херсонська, Запорізька області.

Мінімальна – технологічно прийнятна для виробництва електроенергії при існуючих технічних можливостях – температура гірських порід складає 150°С.

Існують 2 основних типи геотермальних ресурсів - гідротермальні (термальні води, пароводяні суміші і перегрітий пар) і петрогеотермальні (тепло сухих гірських порід з температурою понад 350 °С). Крім цього, до геотермальних ресурсів можна віднести і ресурси нагрітих підземних вод, які виводяться разом з газом і нафтою на діючих свердловинах вуглеводневих родовищ.

Більш детально розглянемо типи геотермальних ресурсів.

ГІДРОТЕРМАЛЬНІ РЕСУРСИ

Придатність теплоенергетичних вод як джерела тепла визначається насамперед енергетичним потенціалом, загальними запасами і дебітом свердловин, хімічним складом, мінералізацією і агресивністю вод, наявністю споживача і його віддаленістю, температурним і гідравлічним режимами бурових свердловин, фільтраційної здатністю порід-колекторів, глибинами залягання водоносних пластів і їх характеристиками, можливістю утилізації відпрацьованих вод та ін. Термальні води характеризуються дуже багатьма факторами: мінералізацією, кислотністю, газовим складом, тиском, глибиною залягання, температурою.

Згідно прогнозної регіональної оцінкою геологів, ресурси термальних вод по Україні становлять:

  • фонтануючі родовища - 23 тис. м3 на добу з сумарною гідротермальної енергією 0,6 млн. Гкал на рік;

  • родовища, ресурси яких можна витягти насосним способом, - 137 тис. м3 на добу з сумарною енергією 2,14 млн. Гкал на рік;

  • родовища, ресурси яких можна витягати, підтримуючи пластовий тиск , - 27,166 млн. м3 із сумарною енергією 453 млн. Гкал на рік.

    Існує багато критеріїв, що визначають найбільш відповідні умови для накопичення та видобутку термальних вод і згідно з якими робиться обґрунтування перспективності геологічного характеру. Це, наприклад, такі показники:

  • розрахункова вартість промислового освоєння гідротермальної енергії повинна бути близькою до вартості енергії, яку можна отримати в результаті використання традиційних джерел, наприклад, спалювання вугілля;

  • на перспективних ділянках повинні існувати умови для одночасної експлуатації 2 -х і більше горизонтів.

У результаті проведення комплексу узагальнюючих оцінок геолого- структурних, геотермічних і гідрогеологічних умов і критеріїв геологи встановили, що термальні води в кількості, достатній для формування бази практичного використання, розвинені в Закарпатті та в Криму.

Потенційно перспективні термальні води можна отримати з свердловин глибиною 550-1500 м , де температура води на виході складає 40-60 °С, а на глибинах до 2000 м - 90-100 °С

Найбільш сприятливі умови для отримання термальних вод існують в межах рівнинної частини Закарпаття. У цьому районі енергія підземних вод використовується вже відносно широко (у порівнянні з іншими регіонами України). Добові експлуатаційні можливості 8-ми геотермальних площ Закарпаття становлять близько 240 тис.м3 на добу термальних вод температурою близько 60 °С, що дозволяє на їх основі освоїти насосним способом енергетичні теплові потужності близько 493 МВт.

Економічно обґрунтованим, на думку геологів, є використання термальних вод Берегівського, Косинськог, Залузької, Тереблянського, Велятинського, Велико- Паладского, Велико- Бактянского та Ужгородського родовищ. Самими перспективними є родовища в Берегівському районі (Косинське і Берегівське), де з глибин 800-1300 м можна добувати води температурою 45-65 °С. Сумарні запаси термальних вод цих родовищ становлять понад 50 тис.м3 на добу, а сумарні запаси теплової енергії, акумульованої в цих водах, - еквівалентно близько 100 тис. т. у. п.

Згідно з інформацією, заснованої на результатах геологорозвідувальних робіт, на території Криму прогнозні ресурси підземних термальних вод становлять понад 27 млн. м3 на добу, що дозволяє говорити про можливість забезпечення суттєвої частини потреб регіону в енергоресурсах за рахунок цього джерела.

У Криму налічується 310 термальних фонтануючих джерел, 240 з них вже повністю досліджені. Дослідна експлуатація ведеться тільки на 2 -х родовищах - Медведівський і Янтарному. Перша геотермальна міні- електростанція була побудована в 2001 р. в с. Медведівка, де 2 свердловини подають термальну воду температурою +64 °С з глибини 1700 м. Вода використовується для отримання теплоенергії, а газ, що міститься в ній, є джерелом електроенергії. Станція має теплову потужність близько 1 МВт та електричну - 100 кВт. Електрика і тепло гідротермального джерела отримують об'єкти соціальної сфери.

На території Криму прогнозні ресурси підземних термальних вод становлять понад 27 млн. м3 на добу.

Техніко-економічний аналіз показує, що при сучасній технології вилучення тепла гідротермальних ресурсів економічно обґрунтованими є системи з глибиною свердловин до 3 км . Тепловий потенціал 90 % термальних вод на даній глибині не перевищує 100 °С. При цьому переважним є гідротермальне теплопостачання, в результаті застосування якого заміна органічного палива більше , ніж при виробництві електроенергії.

Поліпшити ситуацію з теплопостачанням населення дозволить використання навіть слаботермальні вод (до 40 °С), запаси яких у багатьох регіонах досить значні.

З точки зору наявності ресурсів гідротермальної енергетики проблем немає. Але рішення практичних завдань використання термальних вод в теплоенергетичних цілях сьогодні ускладнюється багатьма причинами, які можна звести до 2 - х груп: необхідність розробки безпечної з точки зору екології утилізації відпрацьованих вод (головним чином на основі зворотного закачування), а також високий ризик отримання свердловин з недостатньою водоспроможністю і пов'язане з цим подорожчання робіт. Таким чином, використання енергії геотермальних вод представляє поки ще певну складність, пов'язану зі значними капітальними витратами на буріння свердловин і зворотний закачування відпрацьованої води, створення стійкого до корозії теплотехнічного обладнання.

ПЕТРОГЕОТЕРМАЛЬНАЯ ЕНЕРГІЯ

Аналіз особливостей теплового потоку з надр на території України виявив досить чітку залежність його інтенсивності від історії тектонічного розвитку того чи іншого структурного елементу. Інтенсивність теплового потоку максимальна на ділянках, де здійснювалася тектономагматична активізація в період між мезозойської і кайнозойської епохами геологічного розвитку нашої планети, що відбувалося близько 100 млн. років тому, а також на ділянках, які в той же період піддалися поверхнекоровому нагріванню.

Залежно від місця розташування джерела петрогеотермальної енергії змінюється і інтенсивність тепла, яке можна з нього отримати. За ступенем перспективності використання петрогеотермальної енергії в Україні виділяють 4 класу територій:

  • високоперспективних (технічно доступні, технологічно придатні до видобутку та економічно вигідні для використання);

  • реально перспективні (технічно доступні, але економічна доцільність їх використання можлива при удосконаленні технологій видобутку);

  • потенційно перспективні та малоперспективні (технічна доступність та економічна доцільність освоєння і використання яких можлива тільки за умови розробки нових технічних засобів і технологічних методів вилучення_.

При сучасній технології вилучення тепла гідротермальних ресурсів економічно обґрунтованими є системи з глибиною свердловин до 3 км.

Високоперспективних з використання джерела геотермальної енергії розміщені насамперед на ділянках Закарпатського прогину, північно-західній частині Більче - Волицької (зовнішньої) зони Передкарпатського прогину, Преддобруджінского прогину, в степовому Криму, на Керченському півострові, в рамках Донецької складчастості, а також на прилеглих до неї ділянках Дніпровсько - Донецької западини.

Реально перспективні території пов'язані з такими геоструктурними елементами земної кори, як Складчасті Карпати, Бориславсько - Покутська (внутрішня) зона Передкарпатського прогину, мегаантіклінорії гірського Криму, Чернігівсько - Брагінський виступ і Дніпровсько -Донецька западина. Решта території України, виключаючи малоперспективний Український щит, його схили і Воронезьку антеклізу, відносять до потенційно перспективним.

Найбільш перспективним регіоном для розвитку геотермальної енергетики є Закарпаття, де за геологічними і геофізичними даними на глибинах до 6 км температури гірських порід досягають 230-275 ° С.

На Закарпатті є унікальне місце площею 30 км2 в районі с. Залужжя з ізотермою сухих порід +200 ° С на глибині 4 км. Цих запасів достатньо для роботи декількох невеликих геотермальних електростанцій і тепличних агропромислових комплексів.

Значні ресурси петрогеотермальної енергії існують в Криму. Найбільш перспективними є Тарханкутський і Керченський півострова, де температура гірських порід на глибинах 3,5-4,0 км може досягати 160-180 °С.

Але потрібно відзначити, що за своїми технологічними властивостями для цілей енергетики можуть використовуватися лише до 4 % прогнозних ресурсів петрогеотермальной енергії.

Аргументи « за» і «проти»

Очевидно, що доцільність розвитку геотермальної енергетики в Україні визначається в першу чергу наявністю на її території значних ресурсів геотермальної енергії.

За різними оцінками, ресурси геотермального тепла з урахуванням розвіданих запасів і коефіцієнта корисної дії перетворення геотермальної енергії можуть потенційно забезпечити роботу ГеоТЕС загальною потужністю до 200-250 млн. кВт (при глибинах буріння свердловин до 7 км і періодах роботи станцій до 50 років, за даними атласу «Геологія і корисні копалини України»), що в 4-5 разів перевищує існуючі електроенергетичні потужності України.

Також важливо , що для розвитку та освоєння геотермальних родовищ нашої країни відсутня необхідність створення нової виробничої бази, потрібно лише частково переорієнтувати існуючі геологорозвідувальні та нафтогазовидобувні підприємства.

Промисловість України здатна в короткий час освоїти випуск на діючих машинобудівних заводах необхідного обладнання для ГеоТЕС. Для більшості елементів геотермальних систем гарячого теплопостачання вже сьогодні можливо застосовувати вітчизняне теплообмінне обладнання , яке випускається для інших цілей. На початкових етапах для створення пілотних показових об'єктів і залучення необхідних інвестицій можливо (і бажано) використання імпортного обладнання. Енергетичні установки, які будуть застосовуватися в процесі перетворення низькотемпературного тепла в електроенергію (бінарні енергоустановки), можуть також використовуватися для утилізації вторинних ресурсів промислових підприємств.

Перевагою використання ГеоТЕС є і їх екологічність. Відпрацьовані термальні води закачуються назад в підземні горизонти, що забезпечує екологічну безпеку регіону і стабільність технологічного циклу. ГеоТЕС мають значно меншу кількість шкідливих викидів в атмосферу - типова геотермальна станція виробляє викид СО2 на 1 МВтг виробленої енергії в розмірі 0,45 кг, тоді як теплоелектростанція, що працює на природному газі, - 464 кг, на мазуті – 720 кг, на вугіллі - 819 кг. Для установки ГеоТЕС необхідні порівняно менші, ніж для будівництва традиційних ТЕС, ділянки землі, їх можна проектувати і розміщувати на будь землях, в т.ч. на сільськогосподарських угіддях.

Однак широке використання багатства геотермальних ресурсів ускладнено внаслідок їх неконкурентоспроможності у порівнянні з традиційними джерелами, так як держава практично не інвестувала у створення потрібних технологій та обладнання. Пошук засобів на використання в Україні геотермальних ресурсів - окреме «але» на даному шляху. Вартість геотермальних станцій сумарною потужністю 2,0-2,5 тис. МВт коливається в межах $ 1,5-2,0 млрд. Окупність зроблених витрат, за розрахунками економістів, досягається менш ніж через 5 років. Слід звернути увагу: жоден спосіб отримання енергії не дозволяє так швидко виправдати витрати. Відомо, що сама тривала окупність у сонячної енергетики, потім - у атомної, гідро-і теплоенергетики. Однак зрозуміло, що в нинішній ситуації виділити $ 1,5-2,0 млрд. на будівництво геотермальних станцій, нехай і не відразу, а протягом декількох років, неможливо.

Для широкого розвитку геотермальної енергетики в Україні потрібне проведення першочергових наукових та технічних робіт за наступними напрямками:

  • обґрунтування ресурсно-сировинної бази;

  • складання кадастрів перспективних родовищ та переліку свердловин, які показували б наявність геотермальних ресурсів;

  • постановка завдань з організації пошукових геологорозвідувальних робіт;

  • обґрунтування доцільності створення промислових геотермальних електростанцій встановленою потужністю 10-100 МВт;

  • розробка обґрунтувань, проектування і створення мережі геотермальних енергоустановок невеликої потужності (0,5-3,0 МВт), що працюють на основі експлуатації окремих високопродуктивних свердловин на малопотужних родовищах і з максимальною уніфікацією обладнання (створення блочно-модульних установок заводської поставки);

  • обґрунтування можливості та доцільності створення систем і установок для комбінованого використання геотермального тепла (від 70 °С) і органічного палива, а також будівництва спеціальних ГеоТЕЦ на перспективних родовищах;

  • обґрунтування створення систем геотермального теплопостачання великих населених пунктів у перспективних районах потужністю 10-100 МВт;

  • залучення в паливно-енергетичний комплекс теплових геотермальних ресурсів, наявних на діючих нафтогазових родовищах, із застосуванням існуючого і вводиться фондів свердловин і діючого обладнання, а також створення мережі дрібних установок геотермального теплопостачання та гарячого водопостачання потужністю 1-5 МВт з використанням окремих високопродуктивних свердловин, систем і установок за межами нафтових і газових родовищ;

  • створення технологій і устаткування для залучення тепла сухих гірських порід, будівництво на їх основі систем геотермального теплопостачання.

Експлуатація геотермальних джерел може базуватися тільки на попередніх геологічних дослідженнях. Для визначення потенціалу місцевості постачати геотермальним теплом промислові та побутові підприємства необхідно проведення ризикованого попереднього пошуку. Ця особливість - одна з головних відмінностей геотермальної енергії від інших поновлюваних джерел.

Слід підкреслити також, що вирішальну роль у розширенні використання альтернативних джерел енергії, в т.ч. і геотермальних ресурсів, грає державна підтримка. Ефективні схеми стимулювання істотно впливають на темпи розвитку нетрадиційної енергетики, розширення ринку, створення конкурентного середовища в енергетиці та, як наслідок, на поліпшення технологій і зниження цін.

ЦЕ КОРИСНО ЗНАТИ!

Сьогодні геотермальні ресурси як альтернативне джерело для виробництва електроенергії використовують в близько 60-ти країнах світу.

Перша електростанція, що працює на гідротермальних ресурсах, була побудована в 1904р. в невеликому італійському містечку Лардерелло, названому так на честь французького інженера, який ще в 1827 р. склав проект використання численних в цьому районі гарячих джерел. У наші дні потужність станції досягла досить значної величини - 360 МВт.

Провідне місце у світі за кількістю ГеоТЕС і потужності вироблюваної на них електроенергії займають США (3,3 тис. МВт, більше 40% діючих потужностей у світі). У 120 км від м. Сан-Франциско знаходиться геотермальна станція потужністю 500 МВт.

Ісландія повністю забезпечує себе енергією, одержуваної з надр Землі. Інших джерел енергії в Ісландії практично немає. Потужність геотермальної опалювальної системи складає 350 МВт.

У Новій Зеландії існує електростанція, що працює від енергії Землі, в районі Вайракеї, її потужність - 160 МВт.

Експлуатація першого теплопостачальної геотермальної установки в Україні почалася в 1999 р. Це були 2 свердловини Берегівського родовища, тепло води використовувалося для опалення санаторію. Свердловини глибиною від 900 м до 1300 м пробурені ще в 1988 р. і забезпечують добовий видобуток в обсязі 750 м3 термальної води температурою +32 °С. Загальна потужність теплоустановки становить 1,2 МВт. Експлуатація гідротермальних ресурсів забезпечує санаторію економію в розмірі 143 т у. п. на рік.

Категорія: Тема №1 | Додав: haychina5230
Переглядів: 2618 | Завантажень: 0 | Рейтинг: 5.0/1
Всього коментарів: 0
Додавати коментарі можуть лише зареєстровані користувачі.
[ Реєстрація | Вхід ]
Вхід на сайт
Кошик
Ваш кошик порожній
Пошук
Друзі сайту
  • uCoz Community
  • uCoz Manual
  • Video Tutorials
  • Official Template Store
  • Best uCoz Websites