Quelles sont les caractéristiques de conception du Mutnovskaya GeoPP
Les inconvénients décrits ci-dessus sont dépourvus de cycle binaire. Dans ce cas, l'eau géothermique dans les échangeurs de chaleur est chauffée par un fluide caloporteur à point d'ébullition relativement bas. La turbine tourne en cycle fermé. Résultat:
- les émissions de substances nocives dans l'atmosphère sont réduites au minimum;
- plus grande efficacité de l'usine ;
- la possibilité d'utiliser des températures d'eau inférieures à 100 ° C.
Le principe de fonctionnement lié au bloc binaire a été proposé par les concepteurs du Mutnovskaya GeoPP (JSC Geoterm). La nécessité d'une telle solution technique a été dictée par l'analyse du fonctionnement du GTPP Verkhne-Mutnovskaya. A la station, une grande quantité de produit séparé à une température de 150°C (environ 1000 tonnes par heure) n'a pas été utilisée et a été pompée dans le réservoir.
L'utilisation rationnelle de la chaleur excédentaire permettra d'obtenir plus de 13 MW d'électricité sans attirer de ressources supplémentaires pour le forage de puits géothermiques et l'extraction des caloporteurs.
Actuellement, la centrale électrique du MGES est constituée de deux circuits. Dans le premier fluide de travail se trouve un fluide caloporteur géothermique. De là, la vapeur et un séparateur entrent dans le détendeur. Dans le deuxième circuit, un fluide de travail organique est utilisé.
Quels sont les principes de fonctionnement d'une station hydrothermale
Comment la chaleur à l'intérieur de la croûte terrestre peut-elle être convertie en énergie électrique ? Le processus est basé sur des étapes assez simples. L'eau est pompée sous terre à travers un puits d'injection spécial. Une sorte de piscine souterraine se forme, qui agit comme un échangeur de chaleur. L'eau qu'il contient s'échauffe et se transforme en vapeur, qui est acheminée par un puits de production vers les aubes de turbine reliées à l'axe du générateur. Avec la simplicité externe du processus, en pratique, des problèmes opérationnels se posent:
- l'eau géothermique doit être purifiée des gaz dissous qui détruisent les tuyaux et affectent négativement l'environnement;
- le point d'ébullition élevé de l'eau entraîne la perte d'une partie de l'énergie avec le condensat.
Par conséquent, les ingénieurs développent de nouveaux schémas, chaque station a ses propres caractéristiques de conception.
Remarques
- ↑ Kirill Degtyarev. (lien indisponible). Société géographique russe (24 octobre 2011). Consulté le 1er novembre 2012.
- , Avec. 18, 98.
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- . Habrahabr (30.04.2018). Récupéré le 3 septembre 2019.
- L.A. Ogurechnikov. . №11 (31). Énergie alternative et écologie (2005). Consulté le 1er novembre 2012.
- . Magazine Energosvet. Consulté le 1er novembre 2012.
- V. A. Butuzov, G. V. Tomarov, V. Kh. Shetov. . magazine "Économie d'énergie" (n° 3 2008). Consulté le 1er novembre 2012.
- VSN 56-87 "Approvisionnement géothermique en chaleur et en froid des bâtiments et structures résidentiels et publics"
Stations géothermiques en Russie
L'énergie géothermique, ainsi que d'autres types d'énergie "verte", se développe régulièrement sur le territoire de notre État. Selon les scientifiques, l'énergie interne de la planète est des milliers de fois supérieure à la quantité d'énergie contenue dans les réserves naturelles des combustibles traditionnels (pétrole, gaz).
En Russie, les stations géothermiques fonctionnent avec succès, ce sont:
Pauzhetskaya GeoPP
Situé près du village de Pauzhetka sur la péninsule du Kamtchatka. Mise en service en 1966.
Caractéristiques:
- Puissance électrique - 12,0 MW ;
- Le volume annuel d'énergie électrique produite est de 124,0 millions de kWh ;
- Nombre d'unités de puissance - 2.
Des travaux de reconstruction sont en cours, à la suite desquels la puissance électrique passera à 17,0 MW.
GeoPP pilote de Verkhne-Mutnovskaya
Situé dans le territoire du Kamtchatka. Il a été mis en service en 1999.
Caractéristiques:
- Puissance électrique - 12,0 MW ;
- Le volume annuel d'énergie électrique produite est de 63,0 millions de kWh ;
- Nombre d'unités de puissance - 3.
Mutnovskaïa GeoPP
La plus grande centrale électrique de ce type. Situé dans le territoire du Kamtchatka. Il a été mis en service en 2003.
Caractéristiques:
- Puissance électrique - 50,0 MW ;
- Le volume annuel d'énergie électrique produite est de 350,0 millions de kWh ;
- Nombre d'unités de puissance - 2.
Océan GeoPP
Situé dans la région de Sakhaline. Mise en service en 2007.
Caractéristiques:
- Puissance électrique - 2,5 MW ;
- Nombre de modules de puissance - 2.
Mendeleïevskaïa GeoTPP
Situé sur l'île de Kunashir. Mise en service en 2000.
Caractéristiques:
- Puissance électrique - 3,6 MW ;
- Puissance thermique - 17 Gcal/heure ;
- Nombre de modules de puissance - 2.
La station est actuellement en cours de modernisation, après quoi la capacité sera de 7,4 MW.
Quels sont les principaux avantages et inconvénients de la géothermie
Cette méthode d'obtention d'énergie présente un certain nombre d'avantages évidents.
- Les GeoPP n'ont pas besoin de carburant dont les réserves sont limitées.
- Tous les coûts d'exploitation sont réduits aux coûts des travaux réglementés sur le remplacement prévu des composants.
- Ne nécessite pas d'énergie supplémentaire pour les besoins technologiques. Des équipements supplémentaires sont alimentés à partir des ressources extraites.
- Il est possible de dessaler l'eau de mer en cours de route (Si la station est située en bord de mer)
- Conditionnellement considéré comme respectueux de l'environnement. Car l'essentiel des manquements est lié au respect de l'environnement des objets.
Si vous regardez attentivement les photos de la station hydrothermale de Mutnovskaya, vous serez surpris. Pas de saleté ni de suie, des coques propres et soignées avec des bouffées de vapeur blanche. Mais tout n'est pas si merveilleux. Les centrales géothermiques ont leurs inconvénients.
- Lorsqu'ils sont situés à proximité des agglomérations, les habitants s'inquiètent du bruit produit par l'entreprise.
- La construction de la gare elle-même coûte cher. Et cela affecte le coût du produit final.
- Il est difficile de prévoir à l'avance ce qui sortira d'un puits en couches profondes : eau minérale (pas forcément curative), pétrole ou gaz toxique. Et ce sont des problèmes de sécurité publique. Bien sûr, c'est formidable si les géologues tombent sur une couche minérale pendant le forage. Mais cette découverte peut complètement changer le mode de vie de la population. Par conséquent, les autorités locales sont réticentes à donner une autorisation même pour les travaux d'arpentage.
- Il y a des difficultés à choisir un emplacement pour le futur GeoPP. Après tout, si la source de chaleur perd son potentiel énergétique avec le temps, l'argent sera gaspillé. De plus, des ruptures de sol sont possibles dans la zone de la station.
En Russie
Mutnovskaïa GeoPP
En URSS, la première centrale géothermique a été construite en 1966 au Kamtchatka, dans la vallée de la rivière Pauzhetka. Sa puissance est de 12 MW.
Le 29 décembre 1999, le GeoPP Verkhne-Mutnovskaya a été mis en service sur le gisement d'eau thermale de Mutnovsky d'une capacité installée de 12 MW (pour 2004).
Le 10 avril 2003, la première étape du Mutnovskaya GeoPP a été mise en service, la capacité installée pour 2007 est de 50 MW, la capacité prévue de la centrale est de 80 MW et la production en 2007 est de 360,687 millions de kWh. La station est entièrement automatisée.
2002 - le premier complexe de démarrage Mendeleevskaya GeoTPP d'une capacité de 3,6 MW a été mis en service dans le cadre du module de puissance Tuman-2A et de l'infrastructure de la station.
2007 — mise en service du GeoTPP Okeanskaya, situé au pied du volcan Baransky sur l'île d'Iturup dans la région de Sakhaline, d'une capacité de 2,5 MW. Le nom de cette centrale électrique est associé à la proximité de l'océan Pacifique. En 2013, un accident s'est produit à la gare, en 2015 la gare a finalement été fermée.
| Nom GeoPP | Capacité installée à fin 2010, MW | Production en 2010, millions de kWh | Année d'entrée du premier bloc | Année d'entrée du dernier bloc | Propriétaire | Emplacement |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Mutnovskaïa | 50,0 | 360.7 (2007) | 2003 | 2003 | OJSC "Géoterme" | Kraï du Kamtchatka |
| Pauzhetskaïa | 12,0 | 42,544 | 1966 | 2006 | OJSC "Géoterme" | Kraï du Kamtchatka |
| Verkhne-Moutnovskaïa | 12,0 | 63.01 (2006) | 1999 | 2000 | OJSC "Géoterme" | Kraï du Kamtchatka |
| Mendeleïevskaïa | 3,6 | ? | 2002 | 2007 | CJSC Energia Yuzhno-Kurilskaya | O. Kunashir |
| Somme | 77,6 | >466,3 |
Qu'est-ce que la géothermie
Selon les géophysiciens, la température du noyau terrestre se situe entre 3 000 et 6 000°C. On suppose qu'au fond de la croûte terrestre à une profondeur de 10-15 km, la température chute à 600-800°C, dans les océans seulement 150-200°C. Mais ces températures sont suffisantes pour faire le travail. Les principales sources d'échauffement du sous-sol sont l'uranium, le thorium et le potassium radioactif. Tremblements de terre, éruptions de centaines de volcans, geysers témoignent de la puissance de l'énergie interne.
La géothermie fait référence à l'énergie thermique qui est libérée de l'intérieur de la Terre vers la surface. Il peut être utilisé dans les zones d'activité sismique et volcanique. Là où la chaleur de la terre monte sous forme d'eau chaude et de vapeur, jaillissant en sources jaillissantes (geysers). L'énergie géothermique est effectivement utilisée dans les pays suivants : Hongrie, Islande, Italie, Mexique, Nouvelle-Zélande, Russie, El Salvador, États-Unis, Philippines, Japon. Les sources géothermiques sont classées en sources émettrices
- vapeur chaude sèche
- vapeur chaude humide
- eau chaude.
Selon les experts, de 1993 à 2000, la production d'électricité à partir de la géothermie a plus que doublé dans le monde. Dans l'ouest des États-Unis, près de 200 maisons et fermes sont chauffées par l'eau chaude des entrailles de la Terre. En Islande, près de 80 % du parc immobilier est chauffé par l'eau extraite de puits géothermiques près de la ville de Reykjavik.
Avantages et inconvénients
Avantages
Le principal avantage de l'énergie géothermique est son inépuisabilité pratique et son indépendance totale vis-à-vis des conditions environnementales, de l'heure de la journée et de l'année. Le facteur d'utilisation de la capacité installée de GeoTPP peut atteindre 80%, ce qui est inaccessible pour toute autre énergie alternative.
Faisabilité économique des puits
Pour convertir l'énergie thermique en énergie électrique à l'aide d'un moteur thermique (par exemple, une turbine à vapeur), il faut que la température des eaux géothermiques soit suffisamment élevée, sinon le rendement du moteur thermique sera trop faible ( par exemple, à une température d'eau de 40°C et une température ambiante de 20°C, le rendement d'un moteur thermique idéal ne sera que de 6%, et le rendement des machines réelles est encore plus faible, de plus, une partie de l'énergie sera être dépensé pour les besoins propres de l'usine, par exemple, pour le fonctionnement des pompes qui pompent le liquide de refroidissement hors du puits et pompent le liquide de refroidissement usé). Pour produire de l'électricité, il est conseillé d'utiliser de l'eau géothermique avec une température de 150 ° C et plus. Même pour le chauffage et l'eau chaude, une température d'au moins 50°C est requise. Cependant, la température de la Terre augmente assez lentement avec la profondeur, généralement le gradient géothermique n'est que de 30°C par 1 km, c'est-à-dire même pour l'approvisionnement en eau chaude, il faudrait un puits de plus d'un kilomètre de profondeur, et pour la production d'électricité, plusieurs kilomètres. Le forage de puits aussi profonds coûte cher, de plus, le pompage du liquide de refroidissement à travers eux nécessite également de l'énergie, de sorte que l'utilisation de l'énergie géothermique est loin d'être recommandée partout. Presque tous les grands GeoPP sont situés dans des endroits de volcanisme accru - Kamtchatka, Islande, Philippines, Kenya, Californie, etc., où le gradient géothermique est beaucoup plus élevé et les eaux géothermiques sont proches de la surface.
Écologie des caloporteurs
L'un des problèmes qui se pose lors de l'utilisation des eaux thermales souterraines est la nécessité d'un cycle renouvelable d'approvisionnement (injection) d'eau (généralement épuisée) dans l'aquifère souterrain, ce qui nécessite une consommation d'énergie. Les eaux thermales contiennent une grande quantité de sels de divers métaux toxiques (par exemple, plomb, zinc, cadmium), de non-métaux (par exemple, bore, arsenic) et de composés chimiques (ammoniac, phénols), ce qui exclut le rejet de ces eaux dans les réseaux d'eau naturels situés en surface . L'injection d'eaux usées est également nécessaire pour que la pression dans l'aquifère ne chute pas, ce qui conduirait à une diminution de la production d'une station géothermique ou à son inopérabilité totale.
Les eaux thermales à haute température ou les sorties de vapeur qui peuvent être utilisées pour la production d'électricité et l'approvisionnement en chaleur sont les plus intéressantes.
Provoquer des tremblements de terre
Tremblement de terre de Pohang 2017
La faisabilité économique des infrastructures de forage et de puits oblige à choisir des emplacements à fort gradient géothermique. Ces endroits sont généralement situés dans des zones sismiquement actives. De plus, lors de la construction de la station GCC, une stimulation hydraulique des roches est réalisée, ce qui permet d'augmenter le transfert de chaleur du fluide caloporteur avec les roches grâce à des fissures supplémentaires. Cependant, selon les résultats de l'étude du tremblement de terre de Pohang 2017 (coréen, anglais), il s'est avéré que même une réglementation utilisant des mesures provenant de stations sismographiques supplémentaires n'est pas suffisante pour exclure les tremblements de terre induits. Provoqué par le fonctionnement d'une station géothermique, le tremblement de terre de Pohang s'est produit le 15 novembre 2017, avec une magnitude de 5,4 unités, 135 personnes ont été blessées et 1 700 se sont retrouvées sans abri.
Comment le Mutnovskaya GeoPP a été construit
Et comment les possibilités de l'énergie géothermique sont-elles utilisées en Russie ? Dans les années soixante du siècle dernier, le principal problème de l'URSS n'était pas le manque de ressources, mais la difficulté d'acheminer de l'énergie sur de vastes territoires. Les scientifiques soviétiques ont proposé des projets audacieux et inattendus : tourner les fleuves du nord vers le sud, en utilisant l'énergie des marées marines et des volcans actifs.
La première solution réussie pour l'utilisation de l'énergie alternative a été la construction de la station géothermique de Pauzhetskaya au Kamtchatka. Sa capacité était suffisante pour desservir les villages voisins : Ozernovsky, Shumny, Pauzhetka et les conserveries de poisson de la région. Les sources d'énergie étaient les volcans Kambalny et Koshelev.
En outre. En 1987, le décret du Comité central du PCUS "sur le développement global de la région économique de l'Extrême-Orient" a été publié. Le document précise l'importance des ressources géothermiques du Kamtchatka. La décision est prise de construire et de mettre en service d'ici 1997 le Mutnovskaya GeoTPP d'une capacité de 50 000 kW. Il est prévu d'augmenter la capacité de la centrale d'ici 1998 à 200 000 kW.
Les plans ne se sont pas réalisés. L'Union soviétique s'est effondrée. Pour mettre en œuvre le projet de construction d'une station géothermique au Kamtchatka en 1994, JSC "Geoterm" a été créée. La première phase du Mutnovskaya GeoPP n'a été mise en service qu'en 2001. Après le lancement de la deuxième unité en 2002, la centrale a atteint sa capacité opérationnelle de 50 MW. À ce jour, trois étages d'unités de puissance, cinq turbines ont été mises en service, ce qui permet à la centrale de fonctionner de manière stable et de produire de l'électricité bon marché.
Au total, environ 90 puits ont été forés sur le territoire de MGES-1. Pour maintenir la capacité en 2008, un puits de travail Geo-1 a été mis en service. Avec le GTPP Verkhne-Mutnovskaya, les stations fournissent de l'électricité à plus d'un tiers du territoire du Kamtchatka.
Défauts
-
inondation
terres arables -
immeuble
menées uniquement là où il y a de grandes
réserves énergétiques de l'eau -
sur le
les rivières de montagne sont dangereuses à cause de la haute
sismicité des zones -
abrégé
et les rejets non réglementés d'eau de
réservoirs pendant 10-15 jours (jusqu'à leur
absence), conduisent à la restructuration
écosystèmes uniques des plaines inondables
dans tout le lit de la rivière, en conséquence, la pollution
rivières, réduction des chaînes alimentaires,
diminution du nombre de poissons, élimination
animaux aquatiques invertébrés,
augmenter l'agressivité des composants
moucherons (moucherons) dus à la malnutrition sur
stades larvaires, disparition des lieux
lieu de reproduction de nombreuses espèces migratrices
oiseaux, humidification insuffisante de la plaine inondable
sols, successions végétales négatives
(épuisement de la phytomasse), réduction du flux
nutriments dans les océans.
Ensoleillé
centrale électrique —
bâtiment d'ingénierie desservant
convertir le rayonnement solaire en
énergie électrique. Façons
conversion du rayonnement solaire
sont différents et dépendent de la conception
centrales électriques
Où se trouve la station géothermique Mutnovskaya
Mutnovskaya Sopka est un massif volcanique complexe. Sa hauteur est de 2323 m au dessus du niveau de la mer. Sur les pentes, il existe diverses formes d'activité gazo-hydrothermale moderne. Ici, au pied du volcan, à 116 km de la ville de Petropavlovsk-Kamchatsky, se trouve le Mutnovskaya GeoPP. Selon l'exploration géologique, il existe ici un riche gisement géothermique, ses réserves sont estimées à environ 300 MW.
Dans quel mode fonctionne-t-il ?
Un haut niveau d'automatisation permet à l'équipement d'être exploité par un nombre minimum de personnel. Le centre de contrôle maintient une surveillance 24 heures sur 24 des instruments qui indiquent avec précision la quantité et la qualité de l'eau, de la vapeur et de la production d'énergie.
Les employés travaillent en rotation. Le changement dure 15 jours. La route menant à la gare passe par le col de Mutnovsky, parfois recouvert de neige même en juillet, il y a donc des retards de personnel pendant quelques jours sur le chemin.
Une auberge confortable a été construite pour les travailleurs à moins de vingt minutes à pied. Il y a une salle de relaxation, une salle de sport, une bibliothèque, un sauna, une piscine. Faits intéressants sur Mutnovskaya GeoPP
Pourquoi les environs de Mutnovskaya Sopka sont-ils attrayants ?
Le Kamtchatka est un paradis touristique, les lieux sont peu fréquentés et incroyablement beaux. Les environs du volcan Mutnovsky sont particulièrement appréciés des touristes. Les voyageurs sont attirés ici par un emplacement idéal à 120 km de Petropavlovsk-Kamtchatski et de la route, entouré de collines et de volcans pittoresques, de forêts denses et de rivières rapides. Plusieurs plates-formes d'observation offrent d'excellentes vues sur la Vilyuchinskaya Sopka, dont la hauteur est de 2175 mètres.
Les écureuils terrestres locaux, les torbagans, les renards se précipitent ici, et sur les pentes des collines, les contours des ours bruns sont souvent visibles. Il y a des ours et le long des berges des rivières, ils se régalent de poissons !
Récit
En 1817, le comte François de Larderel met au point une technologie de captage de vapeur à partir de sources géothermiques naturelles.
Au XXe siècle, la demande d'électricité a fait émerger des projets de création de centrales électriques utilisant la chaleur interne de la Terre.
La personne qui a testé le premier générateur géothermique était Piero Ginori Conti. C'est arrivé le 4 juillet 1904 dans la ville italienne de Larderello. Le générateur a réussi à allumer quatre ampoules électriques. Plus tard, en 1911, la première centrale géothermique au monde a été construite dans le même village, et elle est toujours en activité. Dans les années 1920, des générateurs expérimentaux ont été construits à Beppu (Japon) et des geysers californiens, mais l'Italie était le seul producteur industriel d'électricité géothermique au monde jusqu'en 1958.
Cinq principaux pays producteurs d'énergie géothermique, 1980-2012 (US EIA)
Croissance de la capacité GeoPP par années
En 1958, lors de la mise en service de la centrale électrique de Wairakei, la Nouvelle-Zélande devient le deuxième grand producteur industriel d'électricité géothermique. Wairakei a été la première station du type indirect. En 1960, Pacific Gas and Electric a commencé à exploiter la première centrale géothermique réussie aux États-Unis sur des geysers en Californie.
La première centrale géothermique binaire a été démontrée pour la première fois en 1967 en Union soviétique, puis introduite aux États-Unis en 1981, à la suite de la crise énergétique des années 1970 et des changements majeurs dans la politique réglementaire. Cette technologie permet d'utiliser une température beaucoup plus basse pour la production d'électricité qu'auparavant. En 2006, China Hot Springs, en Alaska, a lancé une centrale à cycle binaire produisant de l'électricité à une température de liquide record de 57°C.
Jusqu'à récemment, les centrales géothermiques étaient construites exclusivement là où se trouvaient des sources géothermiques à haute température près de la surface. L'avènement des centrales électriques à cycle binaire et les améliorations des technologies de forage et de production pourraient conduire à l'émergence de centrales géothermiques sur une plage géographique beaucoup plus large.Des centrales électriques de démonstration sont situées dans la ville allemande de Landau in der Pfalz et dans la ville française de Soultz-sous-Foret, tandis que des travaux antérieurs à Bâle, en Suisse, ont été fermés après avoir provoqué des tremblements de terre. D'autres projets de démonstration sont en cours de développement en Australie, au Royaume-Uni et aux États-Unis d'Amérique.
L'efficacité thermique des centrales géothermiques est faible - environ 7 à 10%, car les fluides géothermiques ont une température plus basse que la vapeur des chaudières. Selon les lois de la thermodynamique, cette basse température limite l'efficacité des moteurs thermiques à extraire l'énergie utilisable pour produire de l'électricité. La chaleur résiduelle est gaspillée à moins qu'elle ne puisse être utilisée directement, comme dans les serres ou le chauffage urbain. L'efficacité du système n'affecte pas les coûts d'exploitation comme ce serait le cas pour une centrale au charbon ou à d'autres combustibles fossiles, mais c'est un facteur de viabilité de la centrale. Pour produire plus d'énergie que les pompes n'en consomment, des sources géothermiques à haute température et des cycles thermiques spécialisés sont nécessaires pour produire de l'électricité. Étant donné que l'énergie géothermique est constante dans le temps, contrairement, par exemple, à l'énergie éolienne ou solaire, son facteur de puissance peut être assez important - jusqu'à 96%.
