Възстановими източници на енергия
Геотермална енергия
Топлината се разпространява от вътрешността на Земята, като земната кора ни изолира от нея. Мантията е полу течна, външната част на ядрото е течна, ядрото е твърдо.
Температурата на земните недра се увеличава в дълбочина от 200-1000ОС в земната кора до 5000ОС в центъра на земята.
Тънката или нарушена земна кора позволява на магмата да се издигне до повърхността във вид на лава. Магмата рядко стига до повърхността, но загрява големи зони от подземни скали.
Дъждовните води се дренират през пукнатините, загряват се и могат да се върнат на повърхността във вид на пара или гореща вода.
Изблик на пара във Филипините.
При достигане на повърхността топлата вода или пара може да образува кални зони, топли извори или езера.
При издигането си горещата вода може да се задържи в пропускливи порести скали, разположени под непропускливи скали – така се образуват геотермални резервоари.
Нормален температурен градиент Температурен градиент при наличие на геотермална аномалия
Вулканите са индикатори за наличието на подземни температурни зони. Вулкан на Филипините, изригнал през 1999.
Ако се открие геотермален резервоар се тестват характеристиките му – дебит, налягане, температура на водата и парата.
Геотермален кладенец в Невада
• • • •
Водочерпателен кладенец Парата от кладенеца задвижва генератор Парата кондензира в охладителна кула Водата се инжектира обратно в резервоара
Директна употреба – Прилага се при температури до 100ОС. Използва се за следното: • отопление на сгради; • охлаждане на сгради (чрез използване на абсорбиращо устройство с литиев бромид); • затопляне на оранжерии и почва; • използване на топла вода за производствени процеси; • за терапевтични процедури и плувни басейни. Основни потребители на геотермална енергия в директен вид са: • Исландия - 30% от домакинствата се отопляват така; • Париж - районните отоплителни системи в няколко района са с геотермална енергия. • Унгария - за парници.
Видове геотермални електроцентрали • Суха пара • Пара с поток от гореща вода • Бинарен процес
Турбина с двоен вход за достъп на по-голямо количество пара в генератора
Инсталацията има контролна апаратура в съда, в който постъпва парата от кладенеца, както и апаратура за утаяване и събиране на частиците на изхода на инсталацията. Този подход предпазва инсталацията от затлачване, а също така осигурява връщане на по-чиста течност в геотермалния кладенец.
Ефективна утилизация на геотермалната енергия от източници с температура по-малка от 180ОС
Геотермалната смес под налягане предава своята топлоенергия на друг флуид в топлообменник, след което се връща в геотермалния кладенец. Другия флуид (наричан енергиен флуид) притежава по-ниска температура на кипене от геотермалната смес и поради тази причина се превръща в пара на изхода на топлообменника.
Производствени проблеми
Свързани са с : • минерални отпадъци, • промени в хидро-геоложките условия • корозия на оборудването.
минерални отпадъци • В някои от водно-доминираните източници може да се появят отпадъци при загряване и изпаряване на геотермалния флуид. • Такъв минерален отпадък е най-често калциев карбонат и други карбонати силициеви образувания. • Източници с преобладаваща водна структура и с високо съдържание на карбонати се считат за сложни за утилизация, поради проблеми със складиране на отработената вода на повърхността, както и при отделяне в газовете или водните пътища.
промени в хидро-геоложките условия • Продължителното използване на кладенците може да доведе до намаляване на налягането, което в последствие да доведе до кипене на водата в скалите, постъпване на студена вода от повърхността на полето, промени в химическия състав на водата. • След продължително изземване на топла вода от слаби скали, може да се получи локално земно срутване (до няколко метра), от което да последва намаляване в интензивността на естествената термо активност. • Добро разбиране за хидрогеологията и геологията, както и правилни предварителни изчисления за начина на използване на геотермалния източник може да осигурят продължително и в същото време съобразено с условията на ресурса оползотворяване на енергията.
корозия на оборудването • Геотермалните води причиняват усилена корозия на повечето метални сплави, но проблема не е от найсериозните освен в случаите, когато водата е с висока киселинност (в активни вулканични зони) • Обикновено дълбоките геотермални води са с неутрално рН. • По принцип корозията може да бъде сулфидна или хлоридна ударна корозия върху някои неръждаеми или усилени стомани • Азотен сулфид или неговите окислени продукти причиняват бързо разграждане на строителни материали, бетон, пластмаси и бои.
Екологични проблеми •
• • •
отделят се големи обеми солени водни количества при водно-доминираните полета; отделяне на водни пари от охладителните кули; кондензиране на вредни вещества след охлаждането на тези пари в атмосферата; отработени газове от двигателя на помпата за извличане на водата от резервоара
Термо помпи Температурата на почвата на 2 м под повърхността е относително постоянна – 5-10o C. Разликата между тези стойности и температурата на въздуха може да се използва за загряване или охлаждане чрез т.н. термо помпи . Помпата използва компресор, голяма дължина заровени тръби , чрез които се събира или отделя топлина и циркулиращ по тях флуид Съществена част от термопомпата е мрежата от тръбопроводи около сградата, в които циркулира флуида (хладилен агент) Топлината от окръжаващата почва загрява флуида и го изпарява Той достига до компресора, увеличава температурата и налягането му и го подава към радиаторите за отопление на сградата Така се охлажда, втечнява се и се връща в инсталацията
Термо помпи
Топлината от вътрешността на къщата се отвежда в студената почва