Геотермальная энергетика, как альтернативный источник энергии на Камчатке

Содержание

Введение………………………………………………………………………………...3

1. Общая характеристика геотермальной энергетики:

1.1 Путь геотермальной энергетики в мире………………………….

2.   Способы получения электроэнергии на геотермальных электрос-танциях…
3. Воздействие геотермальной энергетики на окружающую среду………
2. Мутновская геотермальная электростанция на Камчатке:
1.   Предприятие, осуществляющее работу Мутновской ГеоЭС…………….10

2.2  Характеристика  объекта Мутновской ГеоЭС…………………………….12

2.3  Источники загрязнения окружающей среды.……………………………...13

 2.4 Охрана воздушного бассейна Мутновской ГеоЭС Камчатки…………….16

 2.5 Проблемы возникшие при использовании  геотермальных ресурсов Мутновского  месторождения……………………………………………………..

3. Оценка эффективности системы управления охраной окружающей среды в ОАО «Геотерм»……………………………………………………………………23

Заключение…………………………………………………………………………….28

Список  используемой литературы…………………………………………………...29

Приложение  А…………………………………………………………………………31

Приложение  Б…………………………………………………………………………34

Приложение  В…………………………………………………………………………36

Приложение  Г…………………………………………………………………………38

Приложение  Д…………………………………………………………………………39

Приложение  Е…………………………………………………………………………40 
 
 
 
 
 
 

     ВВЕДЕНИЕ

     Энергетика  является основой современной народнохозяйственной системы, но она же ¾ и главный загрязнитель, более того ¾ разрушитель окружающей среды. Добыча, транспортировка, использование в нынешних масштабах нефти. Природного газа, угля неизбежно связаны с колоссальным по объему, глубине (как в прямом, так и в переносном смысле) и масштабом последствий негативным воздействием на окружающую среду. Не утихают споры относительно принципиальной приемлемости  экологического риска, связанного с атомной энергетикой. Проекты гидроэнергетического строительства практически неизбежно встречают те или иные возражения, основанные на экологической аргументации. Даже отстаиваемые большинством экологов направления развития энергетики на базе возобновляемых источников критикуются другими экологами как связанные с теми или иными негативными воздействиями на окружающую среду (ветровые энергоустановки вредят птицам, «загрязняют горизонт» и т.п., производство и утилизации отслуживших свой срок солнечных батарей экологически) [1].

     Тепло Земли – крупнейший возобновляемый источник энергии на планете, который  существенно отличается от других альтернативных вариантов теплопоставок. Его можно использовать в разных климатических условиях и в разные времена года (интенсивность энергопотока не зависит от солнечной активности). Коэффициент использования геотермальных электростанций, как правило, превышает 90%. Цена электроэнергии, даваемой этими электростанциями, ниже, чем электричества, полученного с использованием других возобновляемых источников энергии. Геотермальная энергетика (ГеоЭ) несмотря на свою молодость (у нее всего 100-летняя история) быстро развивается во всем мире.

     Перспективы использования энергии тепла Земли поистине безграничны, поскольку под поверхностью нашей планеты, являющейся, образно говоря, гигантским естественным энергетическим котлом, сосредоточены огромнейшие резервы тепла и энергии, основными источниками которых являются происходящие в земной коре и мантии радиоактивные превращения, вызываемые распадом радиоактивных изотопов. Энергия этих источников столь велика, что она ежегодно на несколько сантиметров сдвигает литосферные пласты Земли, вызывает дрейф материков, землетрясения и извержения вулканов.

     Проблема энергетики затрагивает и Камчатский край, как территорию, являющуюся не только активным потребителем энергии, но и край, обладающий большим потенциалом энергетических ресурсов для развития альтернативной энергетики. Проблематичность реализации данного потенциала заключается в том, что энергетика Камчатского края с момента своего создания основана на использования исключительно привозного топлива (уголь, мазут, дизельное топливо), в результате чего здесь  сложились самые высокие тарифы на энергоресурсы (обусловленные транспортными расходами), которые не могут обеспечить достаточной конкурентоспособности любой производимой на территории Камчатки продукции за пределами полуострова [2].

     Объектом  исследования выступает геотермальная  энергетика в целом, как альтернативный источник  энергии. Предметом же выступает непосредственно Мутновская геотермальная станция Камчатского края.

     Цель  дипломной работы – изучение геотермальной энергетики и ее влияния на окружающую среду. Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. Охарактеризовать геотермальную энергетику в целом;
2. Изучить работу Мутновской геотермальной станции и особенности ее воздействия на окружающую среду;
3. Проанализировать систему охраны окружающей среды разработанную в ОАО «Геотерм»

      Для написания курсовой работы была использована литература в основном монографического содержания, а также статьи периодических  изданий.  
 
 

1. Общая характеристика геотермальной энергетики

1.1 Способы получения электроэнергии на геотермальных электростанциях

     В последнее время все большее  распространение получают станции, использующие энергию солнца, горячих  подземных вод (геотермальные), энергию  морских приливов и отливов.

     Электростанции, работающие на подземном тепле, называются геотермальными. Геотермальные электростанции (ГеоЭС) используют в качестве источника энергии естественные парогидротермы, залегающие на глубине до 5 км. Тепловая энергия вулканических источников используется в 62 странах, суммарная мощность станций составляет 19,3 тыс. МВт.

     В России большими геотермальными ресурсами  обладают Камчатка, Курилы, Чукотка, Приморье, Западная Сибирь, Кавказ. В мире это  Исландия, США, Мексика, Новая Зеландия, Филлипины, Япония, Индонезия, Италия. Геотермальные ресурсы распределены неравномерно, и основная их часть сосредоточена в районе Тихого океана. Человечество в ожидании кризиса традиционной углеводородной энергетики все больше задумывается о развитии возобновляемых источников. За последние 4 года рост использования геотермальной энергии для производства электричества и прямого теплового потребления составил 4 % в год.

     Для регионов с вулканической деятельностью  геотермальные источники – источник дешевой и часто беспредельной энергии. Но температура газа на рабочих лопатках турбин в этом цикле не достигает даже 200 ^оС. Турбины для геотермальных станций делают в Калуге. Выбор Калужского турбинного завода связан с тем, что главная его специализация – турбины для подводных лодок, где температура газа на рабочих лопатках тоже относительно невысока. По этой причине в мире совсем немного стран, которые обладают технологиями, позволяющими строить турбины для геотермальных электростанций [3].

     Россия  может на своих геотермальных  источниках создать сеть локальных, надежных, дешевых и экологически чистых тепло- и электростанций. Развитию геотермальных станций препятствует то, что горячие подземные источники расположены в труднодоступных районах со сложными климатическими условиями.

     Источники геотермальной энергии по классификации Международного энергетического агентства делятся на 5 типов [3]:

1. Месторождения геотермального сухого пара. Они сравнительно легко разрабатываются, но довольно редки. Тем не менее, половина всех действующих в мире ГеоТЭС использует тепло этих источников.
2. Источники влажного пара (смеси горячей воды и пара). Они встречаются чаще. При их освоении приходится решать вопросы предотвращения коррозии оборудования ГеоТЭС и загрязнения окружающей среды (удаление конденсата из-за высокой степени его засоленности).
3. Месторождения геотермальной воды (содержат горячую воду или пар и воду). Они представляют собой так называемые геотермальные резервуары, которые образуются в результате наполнения подземных полостей водой атмосферных осадков, нагреваемой близко лежащей магмой.
4. Сухие горячие скальные породы, разогретые магмой (на глубине 2 км и более). Их запасы энергии наиболее велики. Весь вопрос в том, как научиться эффективно и экономично извлекать это тепло из недр Земли.
5. Магма, представляющая собой нагретые до 1300 °С расплавленные горные породы.

     Геотермальная энергия в основном низкопотенциальна, т. е. температура воды или пара, выходящих  из скважин, невысока. А это существенно  сказывается на эффективности применения такой энергии. Для производства электроэнергии экономически целесообразна температура теплоносителя не ниже 150 ^оС, в этом случае он направляется непосредственно в турбину. Основные параметры ГеоЭС: номинальная мощность – 50 МВт, расход пара – 320 т/ч, температура сепарата в системе реинжекции – 175 ^оС и 145 ^оС, давление пара в конденсаторе – 0,05 бар, доля неконденсирующихся газов в паре – менее 1,5 %.

      Существуют  различные классификации термальных вод [3]:

1. Температуре: слаботермальные до 40 °C; термальные 40-60 °C; высокотермальные 60-100 °C ; перегретые более 100 °C.
2. Минерализации (сухой остаток): ультрапресные до 0,1 г/л; пресны 0,1-1,0 г/л; слабосолоноватые 1,0-3,0 г/л; сильносолоноватые 3,0-10,0 г/л; соленые 10,0-35,0 г/л; рассольные более 35,0 г/л 
3. Общей жесткости: очень мягкие до 1,2 мг-экв/л; мягкие 1,2-2,8 мг-экв/л  средние 2,8-5,7 мг-экв/л; жесткие 5,7-11,7 мг-экв/л; очень жесткие; более 11,7 мг-экв/л 
4. Кислотности, рН: сильнокислые до 3,5; кислые 3,5-5,5; слабокислые 5,5-6,8; нейтральные 6,8-7,2; слабощелочные 7,2-8,5; щелочные более 8,5; 
5. Газовому составу: сероводородные ; сероводородно-углекислые; углекис-лые; азотно-углекислые; метановые; азотно-метановые; азотные;  
6. Газонасыщенности: слабая до 100 мг/л; средняя 100-1000 мг/л; высокая более 1000 мг/л;

      Масштабы использования термальных вод для теплоснабжения более велики, чем для производства электроэнергии, однако и они не играют значительной роли в энергетике. Как и на электростанциях, здесь используют тепло лишь термальных вод, а не окружающих пластов Земли. Единичные мощности установок невелики. Они ограничены запасами термальной воды и наличием мест для ее сбора.

      Опыт, накопленный различными странами (в  том числе и Россией), относится  в основном к использованию природного пара и термальных вод, которые остаются пока наиболее реальной базой геотермальной энергетики. Однако ее крупномасштабное развитие в будущем возможно лишь при освоении петрогеотермальных ресурсов, т. е. тепловой энергии горячих горных пород, температура которых на глубине 3. . .5 км обычно превышает 100 °С. 

      Геотермальное тепло можно утилизировать либо "непосредственно", либо преобразовывать  его в электричество (посредством  ГеоЭС), если температура теплоносителя  достигает более 150 °С.

      Геотермальная электростанция (ГеоЭС) — вид электростанций, которые вырабатывают электрическую энергию из тепловой энергии подземных источников.

      В настоящее время существует три  схемы производства электроэнергии с использованием гидротермальных  ресурсов:

• прямая с использованием сухого пара, паровые электростанции работают преимущественно на гидротермальном пару. Пар поступает непосредственно в турбину, которая питает генератор, производящий электроэнергию. Использование пара позволяет отказаться от сжигания ископаемого топлива (также отпадает необходимость в транспортировке и хранении топлива). Это старейшие геотермальные электростанции. Первая такая электростанция была построена в Лардерелло (Италия) в 1904 году, она действует и в настоящее время. Паровая технология используется на электростанции «Гейзерс» в Северной Калифорнии – это самая крупная геотермальная электростанция в мире.
• непрямая с использованием водяного пара Для производства электричества на таких заводах используются перегретые гидротермы (температура выше 182 °С). Гидротермальный раствор нагнетается в испаритель для снижения давления, из-за этого часть раствора очень быстро выпаривается. Полученный пар приводит в действие турбину. Если в резервуаре остается жидкость, то ее можно выпарить в следующем испарителе для получения еще большей мощности.
• смешанная схема производства (бинарный цикл). Большинство геотермальных районов содержат воду умеренных температур (ниже 200 0С). На электростанциях с бинарным циклом производства эта вода используется для получения энергии. Горячая геотермальные вода и вторая, дополнительная жидкость с более низкой точкой кипения, чем у воды, пропускаются через теплообменник. Тепло геотермальной воды выпаривает вторую жидкость, пары которой приводят в действие турбины. Так как это замкнутая система, выбросы в атмосферу практически отсутствуют. Воды умеренной температуры являются наиболее распространенным геотермальным ресурсом, поэтому большинство геотермальных электростанций будущего будут работать на этом принципе.