Современное состояние и особенности производства электроэнергии на геотермальных электростанциях

     Расширенные Геотермальные Системы.

Включают в  себя разработку средств и методов для использования геотермальной энергии непористых пород. Принцип заключается во введении в нагретые скальные породы потоков воды для создания искусственного резервуара. Хотя для раскрытия полного потенциала РГС могут потребоваться десятилетия, многие аспекты этой идеи уже применяются. В Калифорнии на станции «Гейзерс» ёмкость скважин было расширена путём введения миллионов галлонов мелиорированных сточных вод в геотермальный резервуар. Существует несколько проектов РГС, которые уже производят или будут производить электроэнергию в ближайшее время:

• Проект  Сульс, Франция, станция 1,5-МВт РГС уже в действии.
• Проект Ландау, Германия, 2,5-МВт действующая станция.
• Paralana, Австралия, 7-30-МВт на этапе бурения.
• Cooper Basin, Австралия, экспериментальная станция на 1 МВт была введена в эксплуатацию в 2008 году, и ещё 250-500 МВт находилось на этапе бурения, ожидается, что первые 50 МВт оборудования будут введены в работу уже в 2011-2012.
• Desert Peak, США (штат Невада), планируется расширение существующих природных геотермальных месторождений.

Смешение  рабочих жидкостей. Система Калины.

С января 2009 г. такая система используется на двух электростанциях.  Первой стала  небольшая экспериментальная станция,которая является частью геотермально электростанции Husavik в Исландии. Второй использовать систему Калины стала электростанция Unterhaching  в Германии.

В цикле  Калины в качестве рабочей жидкости используется водо-аммиачная смесь. Эти компоненты имеют разные критические температуры, то есть равновесное состояние между жидкой и газообразной фазами у каждого из них наступает при различных параметрах. В ходе процесса состояние водно-аммиачной смеси и, соответственно, концентрация в ней компонентов непрерывно меняется. Это позволяет оптимизировать перенос тепла при испарении и конденсации рабочего тела. В результате «цикл Калины» оказался значительно эффективнее всех прочих бинарных схем. Цикл Калины является  лишь одним из возможных вариантов смешения жидкостей. В перспективе использования других смесей становится возможным повышение КПД и снижение минимальной температуры воды.

Распределение генерации.

Небольшие геотермальные установки могут быть построены на географически удалённых объектах в целях удовлетворения локальных требований электроснабжения. Примером удалённой геотермальной системы может служить Чена-Хот-Спрингс на Аляске, а также Rocky Mountain Oil и Gas Testing Center в штате Вайоминг. 

Сверхкритические циклы.

Используются сверхкритический флюиды, которые могут проникать между частицами твёрдого вещества. Сверхкриртический флюид, например двуокись углерода, закачивается в подземные структуры и разрушает твёрдые породы, создавая таким образом резервуар для производства геотермальной энергии. Примером работы в данной области может служить Deep Drilling Project в Исландии. 

Перспективы развития геотермальной  энергетики.

В 2008 году Геологическая  служба США привела следующую  оценку потенциала производства электроэнергии:

Выявленные  геотермальные системы - 3675 МВт (95% вероятности) и 16457 МВт (5% вероятности);

Неоткрытые геотермальные системы: 7917 МВт (95% вероятности) и 73286 МВт (5% вероятности);

Расширенные Геотермальные Системы: 345100 МВт (95% вероятности) и 727900 МВт (5% вероятности).

По прогнозам Emerging Energy Research, объёмы геотермальной промышленности увеличатся более чем в три раза с нынешней установленной мощности в 10,5 ГВт до 31 ГВт к 2020 году. Кроме того, в соответствии с EER, инвестиции в геотермальные электростанции могут составить от $13 млрд. до $19,9 млрд. в год к 2020 году.  

В докладе, представленном в 2007 году Ассоциацией Геотермальной Энергетики подчёркивался рост интереса многих стран к данной отрасли.

• США является мировым лидером в геотермальном производстве электроэнергии с  3086 МВт установленной мощности от 77 электростанций.
• Филиппины следуют за США как второй по величине производитель геотермальной энергии в мире с 1904 МВт. Доля энергии от геотермальных источников составляет около 18% электроэнергии страны.
• Германия имеет более чем 150 проектов в области геотермальной энергетики, и надеется получить более 280 МВт к 2020 году.
• Геотермальные электростанции обеспечивают 26% электроэнергии в Сальвадоре.
• Кения надеется производить 490 МВт геотермальной энергии к 2012 году и достичь мощности в 4000 МВт в течение 20 лет.
• Турция стремится достичь 550 МВт геотермальной энергии к 2013 году.
• Исландия производит 25% электроэнергии и 90% тепловой энергии из геотермальных ресурсов.

Влияние на окружающую среду.

По  сравнению с органическим топливом, геотермальные станции практически не дают выбросов в атмосферу. Это хорошо видно в таблице

Таким образом, расширение использования геотермальных  станций позволит снизить воздействие  энергетики на окружающую среду, а также  на здоровье людей. 
К тому же, ГеоЭС практически не производят шума и не потребляют воду. А в Восточной Африке была разработана станция, способная производить питьевую воду из конденсата геотермальных источников. 

Экономическая эффективность ГеоЭС.

Согласно исследованиям, экономически конкурентоспособная геотермальная электростанция может стоить порядка $ 3400 за кВт установленной мощности. Хотя стоимость новой геотермальной электростанции выше, чем у аналогичной тепловой, в долгосрочной перспективе их стоимоть сопоставима. Это потому, что расходы на строительство ТЭС составляют лишь одну треть от общей стоимости объекта, а стоимость топлива представляет собой две трети стоимости. Первоначальные затраты на строительство геотермальной установки составляют две трети или более от общей стоимости. Поэтому, хотя первоначальные инвестиции является более высокими, геотермальная станция в течение длительного срока экономически сопоставима с тепловой.

Факторы, влияющие на стоимость ГеоЭС.

• Размер электростанции, её мощность
• Тип электростанции
• Знания о ресурсах
• Температура ресурсов
• Химия геотермальных вод
• Глубина залегания ресурсов и проницаемость пород
• Экологическая политика
• Налоговые льготы
• Рынки
• Варианты финансирования и расходов
• Просрочки

Стоимость в будущем.

Затраты на геотермальные  станции снизились до половины цены за кВт*ч по сравнению с 1980 г. Стоимость тепловых станций за этот же период снизилась намного меньше.  

Заключение.

Геотермальная энергетика – одна из наиболее перспективных  отраслей развития промышленности. Многие эксперты считают, что ГеоЭС – один из немногих видов альтернативной энергии, которые могут экономически соревноваться с органическим топливом, даже без учёта других преимуществ геотермальной энергии.

Список  использованной литературы.

     1.  Э Берман, Б. Ф. Маврицкий Геотермальная энергия. Издательство Мир, 1978. 416 стр.

2. А. Е Севастопольский Геотермальная энергия: Ресурсы, разработка, использование : Пер. с англ. Издательство Мир, 1975.
3. А. Г. Баева, В. Н. Москвичёва Геотермальная энергия: проблемы, ресурсы, использование. Библиографический указатель. Издательство СО АН СССР, Институт теплофизики, 1979

4. Магомедов А.М. Нетрадиционные возобновляемыеисточники энергии

5. http://www.science-award.siemens.ru 

В работе использовались материалы, предоставляемые Ассоциацией Геотермальной Энергетики (The Geothermal Energy Association, USA), Всемирной Ассоциацией Возобновляемих Источников Энергии (Renewable Energy World) и Международной Геотермальной Ассоциацией (International Geothermal Association)