जिओइलेक्ट्रिक पॉवर प्लांट्सच्या थर्मल स्कीमची गणना. जिओथर्मल पॉवर प्लांट्स. जिओथर्मल पॉवर प्लांट आणि जिओथर्मल संसाधने

भूतापीय ऊर्जापासून मिळवलेली ऊर्जा आहे नैसर्गिक उष्णतापृथ्वी. ही उष्णता विहिरी वापरून मिळवता येते. विहिरीतील भूतापीय ग्रेडियंट प्रत्येक 36 मीटरने 1 0C ने वाढतो. ही उष्णता वाफेच्या स्वरूपात किंवा पृष्ठभागावर दिली जाते गरम पाणी. अशी उष्णता थेट घरे आणि इमारती गरम करण्यासाठी आणि वीज निर्मितीसाठी वापरली जाऊ शकते. थर्मल प्रदेश जगाच्या अनेक भागात आढळतात.

विविध अंदाजानुसार, पृथ्वीच्या मध्यभागी तापमान किमान 6,650 0C आहे. पृथ्वीच्या थंड होण्याचा दर अंदाजे 300-350 0C प्रति अब्ज वर्ष आहे. पृथ्वीमध्ये 42 x 1012 डब्ल्यू उष्णता असते, ज्यापैकी 2% कवच आणि 98% आवरण आणि गाभ्यामध्ये असते. आधुनिक तंत्रज्ञानखूप खोल असलेल्या उष्णतेपर्यंत पोहोचू देऊ नका, परंतु 840,000,000,000 W (2%) उपलब्ध भू-तापीय ऊर्जा दीर्घकाळ मानवतेच्या गरजा पूर्ण करू शकते. कडाभोवतीचे क्षेत्र खंडीय प्लेट्सआहेत सर्वोत्तम जागाजिओथर्मल स्टेशनच्या बांधकामासाठी, कारण अशा भागातील कवच जास्त पातळ आहे.

जिओथर्मल पॉवर प्लांट आणि जिओथर्मल संसाधने

विहीर जितकी खोल तितके तापमान जास्त, परंतु काही ठिकाणी भू-औष्णिक तापमान वेगाने वाढते. अशी स्थाने सामान्यतः उच्च भूकंपीय क्रियाकलाप असलेल्या भागात आढळतात जेथे टेक्टोनिक प्लेट्स आदळतात किंवा फुटतात. म्हणूनच सर्वात आशाजनक भू-तापीय संसाधने ज्वालामुखीच्या क्रियाकलापांच्या भागात स्थित आहेत. जिओथर्मल ग्रेडियंट जितका जास्त असेल तितके कमी ड्रिलिंग आणि पंपिंग खर्चामुळे उष्णता काढणे स्वस्त आहे. सर्वात अनुकूल प्रकरणांमध्ये, ग्रेडियंट इतका उच्च असू शकतो पृष्ठभागावरील पाणीपर्यंत गरम करा इच्छित तापमान. गीझर आणि गरम पाण्याचे झरे ही अशा प्रकरणांची उदाहरणे आहेत.

पृथ्वीच्या कवचाच्या खाली मॅग्मा नावाच्या गरम आणि वितळलेल्या खडकाचा थर आहे. युरेनियम आणि पोटॅशियम यांसारख्या नैसर्गिक किरणोत्सर्गी घटकांच्या क्षयमुळे तेथे उष्णता प्रामुख्याने उद्भवते. 10,000 मीटर खोलीवर उष्णतेची ऊर्जा क्षमता जगातील सर्व तेल आणि वायू साठ्यांपेक्षा 50,000 पट अधिक ऊर्जा आहे.

सक्रिय आणि तरुण ज्वालामुखी असलेल्या प्रदेशांमध्ये सर्वाधिक भूगर्भातील तापमान झोन आढळतात. असे "हॉट स्पॉट्स" टेक्टोनिक प्लेटच्या सीमेवर किंवा ज्या ठिकाणी कवच इतके पातळ आहे अशा ठिकाणी आढळतात की ते मॅग्माची उष्णता आत जाऊ देतात. पॅसिफिक रिममध्ये अनेक हॉट स्पॉट्स आहेत, ज्याला “रिंग ऑफ फायर” देखील म्हणतात मोठ्या प्रमाणातज्वालामुखी

जिओथर्मल पॉवर प्लांट्स - जिओथर्मल ऊर्जा वापरण्याचे मार्ग

भू-औष्णिक ऊर्जा वापरण्याचे दोन मुख्य मार्ग आहेत: थेट उष्णता वापर आणि वीज उत्पादन. उष्णतेचा थेट वापर ही सर्वात सोपी आणि म्हणूनच सर्वात सामान्य पद्धत आहे. आईसलँड आणि जपान सारख्या टेक्टोनिक प्लेट सीमेवरील उच्च अक्षांशांवर थेट उष्णता वापरण्याची प्रथा व्यापक आहे. अशा परिस्थितीत, पाणीपुरवठा थेट स्थापित केला जातो खोल विहिरी. परिणामी गरम पाण्याचा वापर रस्ते गरम करण्यासाठी, कपडे कोरडे करण्यासाठी आणि ग्रीनहाऊस आणि निवासी इमारती गरम करण्यासाठी केला जातो. भू-औष्णिक उर्जेपासून वीज निर्मितीची पद्धत थेट वापरासारखीच आहे. फक्त फरक म्हणजे उच्च तापमानाची गरज (150 0C पेक्षा जास्त).

कॅलिफोर्निया, नेवाडा आणि इतर काही ठिकाणी, भू-औष्णिक ऊर्जा मोठ्या उर्जा प्रकल्पांमध्ये वापरली जाते अशा प्रकारे, कॅलिफोर्नियामध्ये, सुमारे 5% वीज भू-तापीय उर्जेद्वारे तयार केली जाते, एल साल्वाडोरमध्ये, भू-तापीय ऊर्जा सुमारे 1/3 वीज तयार करते. आयडाहो आणि आइसलँडमध्ये, भू-तापीय उष्णता विविध अनुप्रयोगांमध्ये वापरली जाते, ज्यामध्ये घर गरम होते. स्वच्छ, परवडणारी उष्णता प्रदान करण्यासाठी हजारो घरे भू-औष्णिक उष्णता पंप वापरतात.

जिओथर्मल पॉवर प्लांट हे भूऔष्णिक उर्जेचे स्त्रोत आहेत.

कोरडा गरम केलेला खडक- भू-औष्णिक उर्जा प्रकल्पांमध्ये कोरड्या खडकामध्ये असलेल्या ऊर्जेचा वापर करण्यासाठी, खडकामध्ये उच्च दाबाने पाणी पंप केले जाते. अशाप्रकारे, खडकामधील अस्तित्त्वात असलेले फ्रॅक्चर विस्तृत होतात आणि भूमिगत जलाशयवाफ किंवा गरम पाणी.

मॅग्मा- पृथ्वीच्या कवचाखाली वितळलेले वस्तुमान. मॅग्माचे तापमान 1,200 0C पर्यंत पोहोचते. जरी मॅग्माचे लहान प्रमाण प्रवेशयोग्य खोलीवर आढळले असले तरी, मॅग्मापासून ऊर्जा काढण्याच्या व्यावहारिक पद्धती विकसित होत आहेत.

गरम, दाबलेले भूजल, विरघळलेले मिथेन असलेले. वीज उत्पादन उष्णता आणि गॅस दोन्ही वापरते.

जिओथर्मल पॉवर प्लांट्स - ऑपरेटिंग तत्त्वे

सध्या, हायड्रोथर्मल संसाधनांचा वापर करून वीज निर्मितीसाठी तीन योजना आहेत: थेट कोरड्या वाफेचा वापर करून, पाण्याच्या वाफेचा वापर करून अप्रत्यक्ष आणि मिश्र उत्पादन योजना (बायनरी सायकल). परिवर्तनाचा प्रकार माध्यमाची स्थिती (वाफ किंवा पाणी) आणि त्याचे तापमान यावर अवलंबून असते. ड्राय स्टीम पॉवर प्लांट्स प्रथम विकसित केले गेले. वीज निर्मितीसाठी, विहिरीतील वाफ थेट टर्बाइन/जनरेटरमधून जाते. अप्रत्यक्ष प्रकारचे वीज उत्पादन असलेले पॉवर प्लांट आज सर्वात सामान्य आहेत. ते गरम भूगर्भातील पाणी (182 0C पर्यंत तापमान) वापरतात जे उच्च दाबाने पृष्ठभागावर निर्माण करणाऱ्या युनिट्समध्ये पंप केले जाते. मिश्र-मोड भू-औष्णिक ऊर्जा प्रकल्प पूर्वीच्या दोन प्रकारच्या भू-औष्णिक ऊर्जा प्रकल्पांपेक्षा वेगळे आहेत कारण स्टीम आणि पाणी टर्बाइन/जनरेटरच्या थेट संपर्कात येत नाहीत.

कोरड्या वाफेवर चालणारे जिओथर्मल पॉवर प्लांट

स्टीम पॉवर प्लांट्स प्रामुख्याने हायड्रोथर्मल स्टीमवर चालतात. वाफ थेट टर्बाइनकडे जाते, जी वीज निर्माण करणाऱ्या जनरेटरला सामर्थ्य देते. वाफेच्या वापरामुळे जीवाश्म इंधन जाळण्याची गरज नाहीशी होते (इंधन वाहतूक आणि साठवण्याचीही गरज नाही). हे सर्वात जुने जिओथर्मल पॉवर प्लांट आहेत. असा पहिला वीज प्रकल्प 1904 मध्ये लार्डेरेलो (इटली) येथे बांधला गेला आणि तो अजूनही चालू आहे. स्टीम तंत्रज्ञानाचा वापर उत्तर कॅलिफोर्नियातील गीझर्स पॉवर प्लांटमध्ये केला जातो, जो जगातील सर्वात मोठा भूऔष्णिक ऊर्जा प्रकल्प आहे.

हायड्रोथर्मल स्टीम वापरून भू-औष्णिक ऊर्जा संयंत्रे

वीज निर्मितीसाठी, अशा वनस्पती सुपरहिटेड हायड्रोथर्म्स (182 डिग्री सेल्सिअसपेक्षा जास्त तापमान) वापरतात. दाब कमी करण्यासाठी हायड्रोथर्मल द्रावण बाष्पीभवनामध्ये पंप केले जाते, ज्यामुळे काही द्रावण खूप लवकर बाष्पीभवन होते. परिणामी वाफ टर्बाइन चालवते. टाकीमध्ये द्रव शिल्लक असल्यास, पुढील बाष्पीभवनामध्ये बाष्पीभवन करून आणखी शक्ती मिळवता येते.

विद्युत उत्पादनाच्या बायनरी चक्रासह भूऔष्मिक ऊर्जा संयंत्रे.

बहुतेक भू-औष्णिक भागात मध्यम तापमानात (200 0C खाली) पाणी असते. बायनरी सायकल पॉवर प्लांट हे पाणी ऊर्जा निर्माण करण्यासाठी वापरतात. गरम भू-तापीय पाणी आणि एक सेकंद, पाण्यापेक्षा कमी उकळत्या बिंदूसह अतिरिक्त द्रव हीट एक्सचेंजरमधून जातो. जिओथर्मल पाण्याच्या उष्णतेमुळे दुसऱ्या द्रवाचे बाष्पीभवन होते, ज्याची वाफ टर्बाइन चालवतात. ही एक बंद प्रणाली असल्याने, वातावरणात अक्षरशः कोणतेही उत्सर्जन होत नाही. समशीतोष्ण पाणी हे सर्वात विपुल भू-औष्णिक संसाधन आहे, म्हणून भविष्यातील बहुतेक भू-औष्णिक ऊर्जा प्रकल्प या तत्त्वावर कार्य करतील.

भू-औष्णिक विजेचे भविष्य.

स्टीम टाक्या आणि गरम पाणीभू-औष्णिक संसाधनांचा फक्त एक छोटासा भाग आहे. पृथ्वीवरील मॅग्मा आणि कोरडे खडक त्यांच्या वापरासाठी योग्य तंत्रज्ञान विकसित केल्यावर स्वस्त, स्वच्छ, अक्षरशः अक्षय ऊर्जा प्रदान करतील. तोपर्यंत, जिओथर्मल विजेचे सर्वात सामान्य उत्पादक बायनरी सायकल पॉवर प्लांट असतील.

भू-औष्णिक वीज यूएस ऊर्जा पायाभूत सुविधांचा एक महत्त्वाचा घटक बनण्यासाठी, ती मिळविण्याची किंमत कमी करण्यासाठी पद्धती विकसित करणे आवश्यक आहे. यूएस ऊर्जा विभाग भू-औष्णिक उद्योगासोबत काम करत आहे ज्यामुळे प्रति किलोवॅट तास खर्च $0.03-0.05 पर्यंत कमी केला जातो. पुढील दशकात 15,000 मेगावॅट नवीन भूऔष्णिक ऊर्जा प्रकल्प ऑनलाइन येतील असा अंदाज आहे.

रशियामधील भूतापीय ऊर्जा संसाधनांमध्ये ऊर्जा क्षमतेसह लक्षणीय औद्योगिक क्षमता आहे. 30-40 °C तापमानासह पृथ्वीचे उष्णता साठे (चित्र 17.20, कलर इन्सर्ट पहा) रशियाच्या जवळजवळ संपूर्ण प्रदेशात उपलब्ध आहेत आणि काही प्रदेशांमध्ये 300 °C पर्यंत तापमान असलेले भू-औष्णिक स्त्रोत आहेत. तपमानावर अवलंबून, भू-औष्णिक संसाधने विविध उद्योगांमध्ये वापरली जातात राष्ट्रीय अर्थव्यवस्था: विद्युत उर्जा उद्योग, जिल्हा हीटिंग, उद्योग, शेती, बाल्नोलॉजी.

130 डिग्री सेल्सिअसपेक्षा जास्त भू-औष्णिक संसाधनांच्या तापमानात, सिंगल-सर्किट वापरून वीज निर्माण करणे शक्य आहे. भूऔष्णिक ऊर्जा संयंत्रे(GeoES). तथापि, रशियाच्या अनेक प्रदेशांमध्ये 85 डिग्री सेल्सिअस आणि त्यापेक्षा जास्त तापमान असलेल्या भू-औष्णिक पाण्याचे महत्त्वपूर्ण साठे आहेत (चित्र 17.20, रंग घाला). या प्रकरणात, बायनरी सायकलसह जिओपीपीमधून वीज मिळवणे शक्य आहे. बायनरी पॉवर प्लांट हे दुहेरी-सर्किट स्टेशन आहेत जे प्रत्येक सर्किटमध्ये स्वतःचे कार्यरत द्रव वापरतात. बायनरी स्टेशन्सना कधीकधी सिंगल-सर्किट स्टेशन म्हणून वर्गीकृत केले जाते जे दोन कार्यरत द्रव्यांच्या मिश्रणावर कार्य करतात - अमोनिया आणि पाणी (चित्र 17.21, रंग घाला).

रशियातील पहिले भूऔष्मिक ऊर्जा प्रकल्प 1965-1967 मध्ये कामचटका येथे बांधले गेले: पॉझेत्स्काया जिओपीपी, जे कामचटकामध्ये सध्या सर्वात स्वस्त वीज निर्मिती करते आणि बायनरी सायकलसह परातुंका जिओपीपी. त्यानंतर, जगात बायनरी सायकल असलेले सुमारे 400 जिओपीपी तयार केले गेले.

2002 मध्ये, कामचटका येथे दोन पॉवर युनिट्ससह मुटनोव्स्काया जिओपीपी कार्यान्वित करण्यात आले. एकूण क्षमता 50 मेगावॅट.

पॉवर प्लांटची तांत्रिक योजना भू-तापीय विहिरींमधून घेतलेल्या स्टीम-वॉटर मिश्रणाच्या दोन-टप्प्यांत विभक्त करून प्राप्त केलेल्या स्टीमच्या वापरासाठी प्रदान करते.

पृथक्करणानंतर, 0.62 MPa चा दाब आणि 0.9998 च्या कोरडेपणासह वाफ आठ टप्प्यांसह दोन-प्रवाह स्टीम टर्बाइनमध्ये प्रवेश करते. 25 मेगावॅटची रेट केलेली पॉवर आणि 10.5 केव्हीचा व्होल्टेज असलेला जनरेटर स्टीम टर्बाइनच्या सहाय्याने काम करतो.

पर्यावरणीय स्वच्छता सुनिश्चित करण्यासाठी, पॉवर प्लांटच्या तांत्रिक योजनेमध्ये कंडेन्सेट आणि विभाजक पुन्हा पृथ्वीच्या थरांमध्ये पंप करण्यासाठी तसेच वातावरणात हायड्रोजन सल्फाइड उत्सर्जन रोखण्यासाठी एक प्रणाली समाविष्ट आहे.

जिओथर्मल संसाधने मोठ्या प्रमाणावर गरम करण्याच्या उद्देशाने वापरली जातात, विशेषत: गरम भू-तापीय पाण्याच्या थेट वापरामध्ये.

उष्मा पंप वापरून 10 ते 30 डिग्री सेल्सिअस तापमानासह कमी-संभाव्य भू-औष्णिक उष्णता स्रोत वापरणे चांगले. उष्णता पंप हे एक मशीन आहे जे कमी तापमान असलेल्या शीतलकातून शीतलकाकडे अंतर्गत ऊर्जा हस्तांतरित करण्यासाठी डिझाइन केलेले आहे उच्च तापमानकाम करण्यासाठी बाह्य प्रभाव वापरणे. ऑपरेटिंग तत्त्वावर आधारित उष्णता पंपउलट कार्नोट सायकल आहे.

उष्णता पंप, किलोवॅट विद्युत उर्जा वापरतो, हीटिंग सिस्टमला 3 ते 7 किलोवॅट थर्मल पॉवर पुरवतो. ट्रान्सफॉर्मेशन गुणांक कमी दर्जाच्या भू-औष्णिक स्त्रोताच्या तापमानावर अवलंबून बदलतो.

जगभरातील अनेक देशांमध्ये उष्णता पंप मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात. सर्वात शक्तिशाली उष्णता पंप स्थापना स्वीडनमध्ये 320 मेगावॅटच्या थर्मल क्षमतेसह चालते आणि बाल्टिक समुद्राच्या पाण्याची उष्णता वापरते.

उष्णता पंप वापरण्याची कार्यक्षमता प्रामुख्याने इलेक्ट्रिक आणि किंमतींच्या गुणोत्तराद्वारे निर्धारित केली जाते थर्मल ऊर्जा, तसेच परिवर्तन गुणांक, खर्च केलेल्या विद्युतीय (किंवा यांत्रिक) ऊर्जेच्या तुलनेत किती पटींनी जास्त औष्णिक ऊर्जा तयार होते हे दर्शविते.

उष्मा पंपांचे सर्वात किफायतशीर ऑपरेशन हे पॅसेज कालावधी दरम्यान आहे" किमान भारपॉवर सिस्टम मध्ये. त्यांचे कार्य पॉवर सिस्टमचे इलेक्ट्रिकल लोड शेड्यूल संरेखित करण्यात मदत करू शकते.

स्व-अभ्यासासाठी साहित्य

17.1.वापरजल ऊर्जा: विद्यापीठांसाठी पाठ्यपुस्तक / एड. यु.एस. वसिलीवा. -
चौथी आवृत्ती, सुधारित. आणि अतिरिक्त एम.: एनरगोएटोमिझडॅट, 1995.

17.2.वासिलिव्ह यू.एस., विसारिओनोव व्ही.आय., कुबिश्किन एल.आय.जलविद्युत उपाय
संगणकावर रशियन कार्ये. एम.: एनरगोएटोमिझडॅट, 1987.

17.3.नेपोरोझनी P.S., Obrezkov V.I.विशेषत्वाचा परिचय. जलविद्युत शक्ती
टिक: प्रशिक्षण पुस्तिकाविद्यापीठांसाठी. - दुसरी आवृत्ती, सुधारित. आणि अतिरिक्त M: Energoatomizdat,
1990.

17.4.जल-ऊर्जा आणि जल-आर्थिक गणना: विद्यापीठांसाठी पाठ्यपुस्तक /
द्वारा संपादित V.I. व्हिसारिओनोव्हा. एम.: MPEI पब्लिशिंग हाऊस, 2001.

17.5.गणनासंसाधने सौर ऊर्जा: विद्यापीठांसाठी पाठ्यपुस्तक / एड.
V.I. व्हिसारिओनोव्हा. एम.: MPEI पब्लिशिंग हाऊस, 1997.

17.6.संसाधनेआणि अक्षय ऊर्जा स्त्रोतांच्या वापराची कार्यक्षमता
रशियामध्ये / लेखकांची टीम. सेंट पीटर्सबर्ग: नौका, 2002.

17.7.डायकोव्ह ए.एफ., पेरमिनोव ई.एम., शकर्यान यू.जी.रशिया मध्ये पवन ऊर्जा. राज्य
आणि विकासाच्या शक्यता. एम.: MPEI पब्लिशिंग हाऊस, 1996.

17.8.गणनापवन ऊर्जा संसाधने: विद्यापीठांसाठी पाठ्यपुस्तक / एड. V.I. विसा
रिओनोव्हा. एम.: MPEI पब्लिशिंग हाऊस, 1997.

17.9.मुटनोव्स्कीकामचटका / ओ.व्ही. मधील जिओथर्मल इलेक्ट्रिकल कॉम्प्लेक्स ब्रिटविन,

जिओदरमल पॉवर प्लांटची गणना

बायनरी प्रकारच्या जिओथर्मल पॉवर प्लांटच्या थर्मल सर्किटची गणना करू या.

आमच्या जिओथर्मल पॉवर प्लांटमध्ये दोन टर्बाइन असतात:

प्रथम विस्तारक मध्ये मिळवलेल्या संतृप्त पाण्याच्या वाफेवर चालते. विद्युत शक्ती - ;

दुसरा रेफ्रिजरंट R11 च्या संतृप्त वाफेवर चालतो, जो विस्तारकातून काढलेल्या पाण्याच्या उष्णतेमुळे बाष्पीभवन होतो.

भू-औष्णिक विहिरींचे पाणी pgw आणि तापमान tgw दाबाने विस्तारक मध्ये प्रवेश करते. विस्तारक pp च्या दाबाने कोरडी संतृप्त वाफ तयार करतो. ही वाफ स्टीम टर्बाइनमध्ये पाठविली जाते. विस्तारकातून उरलेले पाणी बाष्पीभवनाकडे जाते, जिथे ते थंड होते आणि परत विहिरीत जाते. बाष्पीभवन युनिटमध्ये तापमानाचा दाब = 20°C. कार्यरत द्रवपदार्थ टर्बाइनमध्ये विस्तारतात आणि कंडेन्सरमध्ये प्रवेश करतात, जिथे ते तापमानात नदीच्या पाण्याने थंड केले जातात. कंडेन्सरमध्ये पाणी गरम करणे = 10°C, आणि संपृक्ततेचे तापमान = 5°C.

टर्बाइनची सापेक्ष अंतर्गत कार्यक्षमता. टर्बोजनरेटर्सची इलेक्ट्रोमेकॅनिकल कार्यक्षमता = 0.95.

प्रारंभिक डेटा तक्ता 3.1 मध्ये दिलेला आहे.

टेबल ३.१. GeoPP ची गणना करण्यासाठी प्रारंभिक डेटा

बायनरी प्रकार GeoPP (Fig. 3.2) चे योजनाबद्ध आकृती.

तांदूळ. ३.२.

अंजीर मधील आकृतीनुसार. 3.2 आणि प्रारंभिक डेटा आम्ही गणना करतो.

सर्किट गणना स्टीम टर्बाइन, कोरड्या संतृप्त पाण्याच्या वाफेवर कार्यरत

टर्बाइन कंडेन्सर इनलेटवर वाफेचे तापमान:

कंडेनसर इनलेटमध्ये थंड पाण्याचे तापमान कोठे आहे; - कंडेनसरमध्ये पाणी गरम करणे; - कंडेनसरमध्ये तापमानात फरक.

टर्बाइन कंडेन्सरमधील वाफेचा दाब पाणी आणि पाण्याच्या वाफेच्या गुणधर्मांच्या सारण्यांवरून निर्धारित केला जातो:

प्रति टर्बाइन उपलब्ध उष्णता ड्रॉप:

टर्बाइन इनलेटमध्ये कोरड्या संतृप्त वाफेची एन्थाल्पी कुठे आहे; - टर्बाइनमध्ये वाफेच्या विस्ताराच्या सैद्धांतिक प्रक्रियेच्या शेवटी एन्थाल्पी.

विस्तारक ते स्टीम टर्बाइन पर्यंत वाफेचा वापर:

कुठे सापेक्ष आहे अंतर्गत कार्यक्षमतास्टीम टर्बाइन; - टर्बोजनरेटर्सची इलेक्ट्रोमेकॅनिकल कार्यक्षमता.

जिओथर्मल वॉटर विस्तारक गणना

विस्तारक उष्णता संतुलन समीकरण

विहिरीतील भू-तापीय पाण्याचा वापर कोठे होतो; - विहिरीतील भू-तापीय पाण्याचे एन्थाल्पी; - विस्तारक पासून बाष्पीभवन करण्यासाठी पाण्याचा प्रवाह; - विस्तारकाच्या आउटलेटवर भू-तापीय पाण्याची एन्थाल्पी. उकळत्या पाण्याची एन्थॅल्पी म्हणून पाणी आणि पाण्याची वाफ यांच्या गुणधर्मांच्या तक्त्यांवरून हे निश्चित केले जाते.

विस्तारक साहित्य शिल्लक समीकरण

ही दोन समीकरणे एकत्र सोडवून, निश्चित करणे आवश्यक आहे आणि.

विस्तारकांच्या आउटलेटवरील भू-औष्णिक पाण्याचे तापमान विस्तारकातील दाबाने संपृक्तता तापमान म्हणून पाणी आणि पाण्याची वाफ यांच्या गुणधर्मांच्या तक्त्यांवरून निर्धारित केले जाते:

फ्रीॉनमध्ये कार्यरत टर्बाइनच्या थर्मल सर्किटच्या वैशिष्ट्यपूर्ण बिंदूंवर पॅरामीटर्सचे निर्धारण

टर्बाइन इनलेटवर फ्रीॉन वाष्प तापमान:

टर्बाइन आउटलेटवर फ्रीॉन वाष्प तापमान:

टर्बाइन इनलेटवर रेफ्रिजरंट वाष्पाची एन्थाल्पी द्वारे निर्धारित केली जाते p-h आकृतीसंपृक्तता रेषेवर फ्रीऑनसाठी येथे:

240 kJ/kg.

टर्बाइनच्या आउटलेटवरील फ्रीॉन वाफेची एन्थॅल्पी रेषा आणि तापमान रेषेच्या छेदनबिंदूवरील फ्रीॉनसाठी p-h आकृतीवरून निर्धारित केली जाते:

220 kJ/kg.

कंडेन्सरच्या आउटलेटवर उकळत्या फ्रीॉनची एन्थाल्पी तापमानानुसार उकळत्या द्रवासाठी वक्रवरील फ्रीॉनसाठी p-h आकृतीवरून निर्धारित केली जाते:

215 kJ/kg.

बाष्पीभवक गणना

बाष्पीभवन आउटलेटवर भू-तापीय पाण्याचे तापमान:

बाष्पीभवक उष्णता संतुलन समीकरण:

पाण्याची उष्णता क्षमता कुठे आहे. घ्या = 4.2 kJ/kg.

या समीकरणावरून ते निश्चित करणे आवश्यक आहे.

फ्रीॉनवर कार्यरत टर्बाइनच्या शक्तीची गणना

फ्रीॉन टर्बाइनची सापेक्ष अंतर्गत कार्यक्षमता कोठे आहे; - टर्बोजनरेटर्सची इलेक्ट्रोमेकॅनिकल कार्यक्षमता.

विहिरीत जिओथर्मल पाणी पंप करण्यासाठी पंप पॉवर निश्चित करणे

पंप कार्यक्षमता कुठे आहे, 0.8 असे गृहीत धरले जाते; - भूतापीय पाण्याचे सरासरी विशिष्ट प्रमाण.

व्यावहारिक धडा क्र. 6

लक्ष्य:जिओथर्मल पॉवर प्लांट्स आणि ओशन थर्मल एनर्जी कन्व्हर्जन टेक्नॉलॉजीज (ओटीईसी) च्या ऑपरेटिंग तत्त्वासह, तसेच त्यांच्या गणनेच्या पद्धतीसह परिचित व्हा.

धड्याचा कालावधी- 2 तास

कामाची प्रगती:

1. कामाच्या सैद्धांतिक भागावर आधारित, GeoTES चे ऑपरेटिंग तत्त्व आणि महासागर औष्णिक ऊर्जा (PTEC) रूपांतरित करण्याच्या तंत्रज्ञानाशी परिचित व्हा.

2. वैयक्तिक असाइनमेंटनुसार व्यावहारिक समस्या सोडवा.

1. सैद्धांतिक भाग

महासागर थर्मल ऊर्जा वापरणे

ओशन थर्मल एनर्जी कन्व्हर्जन (OTEC) तंत्रज्ञान उबदार आणि थंड महासागराच्या पाण्यातील तापमानाचा फरक वापरून वीज तयार करते. 1000 मीटरपेक्षा जास्त खोलीतून (जेथे सूर्याची किरणे कधीही पोहोचत नाहीत अशा ठिकाणाहून) पाईपद्वारे थंड पाणी पंप केले जाते. ही प्रणाली समुद्राच्या पृष्ठभागाच्या जवळ असलेल्या भागातून उबदार पाण्याचा देखील वापर करते. गरम केले सूर्यकिरणपाणी हीट एक्सचेंजरमधून जाते रसायनेकमी उकळत्या बिंदूसह, जसे की अमोनिया, ज्यामुळे रासायनिक वाफ तयार होते जी इलेक्ट्रिक जनरेटरच्या टर्बाइनला चालवते. नंतर खोल समुद्रातील थंड पाण्याचा वापर करून वाफेचे द्रवरूपात घनरूप केले जाते. उष्णकटिबंधीय प्रदेश PTEC प्रणालीसाठी सर्वात योग्य स्थान मानले जातात. हे उथळ आणि खोल पाण्यात असलेल्या पाण्यातील तापमानातील अधिक फरकामुळे आहे.

पवन आणि सौर शेतांच्या विपरीत, महासागर थर्मल पॉवर प्लांट वर्षातील 365 दिवस चोवीस तास स्वच्छ वीज तयार करू शकतात. अशा पॉवर युनिट्सचे एकमेव उप-उत्पादन म्हणजे थंड पाणी, जे वीज निर्मिती सुविधेजवळील प्रशासकीय आणि निवासी इमारतींमध्ये थंड आणि वातानुकूलित करण्यासाठी वापरले जाऊ शकते.

जिओथर्मल एनर्जीचा वापर

भू-औष्णिक ऊर्जा ही पृथ्वीच्या नैसर्गिक उष्णतेपासून प्राप्त होणारी ऊर्जा आहे. ही उष्णता विहिरी वापरून मिळवता येते. विहिरीतील भू-तापीय ग्रेडियंट प्रत्येक 36 मीटरवर 1°C ने वाढतो. ही उष्णता वाफेच्या किंवा गरम पाण्याच्या स्वरूपात पृष्ठभागावर दिली जाते. ही उष्णता थेट घरे आणि इमारती गरम करण्यासाठी आणि वीज निर्मितीसाठी वापरली जाऊ शकते.

विविध अंदाजानुसार, पृथ्वीच्या मध्यभागी तापमान किमान 6650 °C आहे. पृथ्वीच्या थंड होण्याचा दर अंदाजे ३००-३५० डिग्री सेल्सिअस प्रति अब्ज वर्षे आहे. पृथ्वी 42·10 12 डब्ल्यू उष्णता उत्सर्जित करते, ज्यापैकी 2% कवच आणि 98% आवरण आणि गाभा मध्ये शोषली जाते. आधुनिक तंत्रज्ञान आपल्याला खूप खोलवर सोडल्या जाणाऱ्या उष्णतेपर्यंत पोहोचू देत नाही, परंतु 840000000000 W (2%) उपलब्ध भू-औष्णिक उर्जा मानवतेच्या गरजा दीर्घकाळ पूर्ण करू शकते. महाद्वीपीय प्लेट्सच्या काठाच्या आजूबाजूचे क्षेत्र भू-औष्णिक वनस्पती तयार करण्यासाठी सर्वोत्तम ठिकाणे आहेत कारण अशा भागातील कवच जास्त पातळ आहे.

जिओथर्मल पॉवर प्लांट्समधून ऊर्जा मिळविण्याचे अनेक मार्ग आहेत:

· डायरेक्ट स्कीम: वाफेला पाईप्सद्वारे इलेक्ट्रिक जनरेटरला जोडलेल्या टर्बाइनकडे निर्देशित केले जाते;

· अप्रत्यक्ष योजना: थेट योजनेप्रमाणेच, परंतु वाफेने पाईप्समध्ये प्रवेश करण्यापूर्वी, पाईप्सचा नाश करणारे वायू साफ केले जातात;

· मिश्र योजना: थेट योजनेप्रमाणेच, परंतु संक्षेपणानंतर, त्यात विरघळलेले वायू पाण्यातून काढून टाकले जातात.

2. व्यावहारिक भाग

कार्य १. प्रारंभिक तापमान निश्चित करा t 2 आणि भूऔष्णिक ऊर्जेचे प्रमाण E o (J) जलचर जाडी h खोलीवर किमी z किमी, जर तयार केलेल्या खडकाची वैशिष्ट्ये दिली असतील तर: घनता r gr = 2700 kg/m3; सच्छिद्रता ए = 5 %; विशिष्ट उष्णता सह gr =840 J/(kg K). तापमान ग्रेडियंट (dT/dz) °C / किमी मध्ये, कार्य पर्यायांच्या सारणीमधून निवडा.

पृष्ठभागाचे सरासरी तापमान t o 10 °C च्या बरोबरीने घ्या. पाण्याची विशिष्ट उष्णता क्षमता मध्ये सी = 4200 J/(kg K); पाण्याची घनता ρ = 1·10 3 kg/m3. पृष्ठभागाच्या क्षेत्रावर आधारित गणना करा एफ = 1 किमी 2. किमान परवानगीयोग्य तापमानफॉर्मेशन समान घ्या t 1=40°C.

थर्मल एनर्जी काढण्यासाठी वेळ स्थिर देखील निर्धारित करा τ ओ (वर्षे) जलाशयात पाणी उपसताना आणि ते वापरताना व्ही =0.1 मी 3 /(से किमी 2). सुरुवातीला काढलेली थर्मल पॉवर किती असेल? (dE/dz) τ =0 आणि 10 वर्षांनंतर (dE/dz) τ =10?

समस्या 1 नैसर्गिक जलचरांमध्ये z (किमी) खोलीवर केंद्रित असलेल्या भू-औष्णिक उर्जेच्या थर्मल संभाव्यतेला समर्पित आहे. पृथ्वीची पृष्ठभाग. सामान्यतः, जलचर h (km) ची जाडी त्याच्या खोलीपेक्षा कमी असते. थराची सच्छिद्र रचना आहे - खडकांमध्ये पाण्याने भरलेले छिद्र असतात (सच्छिद्रता गुणांक α द्वारे अंदाजित केली जाते). सरासरी घनतापृथ्वीच्या कवचाचे कठीण खडक p gr = 2700 kg/m 3, आणि थर्मल चालकता गुणांक λ gr = 2 W/(m K). पृथ्वीच्या पृष्ठभागाच्या दिशेने जमिनीच्या तापमानात होणारा बदल तापमान ग्रेडियंट (dT/dz) द्वारे दर्शविला जातो, जो °C/km किंवा K/km मध्ये मोजला जातो.

वर सर्वात सामान्य ग्लोबसामान्य तापमान ग्रेडियंट असलेले क्षेत्र (40 °C/km पेक्षा कमी) उष्णता प्रवाहाच्या घनतेसह पृष्ठभाग ≈ 0.06 W/m2. आर्थिक व्यवहार्यतापृथ्वीच्या आतड्यांमधून उष्णता काढणे येथे संभव नाही.

अर्ध-थर्मल मध्येक्षेत्र, तापमान ग्रेडियंट 40-80 °C/km आहे. येथे, हरितगृहांमध्ये आणि बाल्नोलॉजीमध्ये गरम करण्यासाठी उपजमिनीची उष्णता वापरण्याचा सल्ला दिला जातो.

हायपरथर्मल मध्येक्षेत्रे (क्रस्टल प्लॅटफॉर्मच्या सीमेजवळ) ग्रेडियंट 80 °C/km पेक्षा जास्त आहे. येथे भूऔष्णिक ऊर्जा प्रकल्प बांधण्याचा सल्ला दिला जातो.

ज्ञात तापमान ग्रेडियंटसह, जलचराचे शोषण सुरू होण्यापूर्वी त्याचे तापमान निश्चित करणे शक्य आहे:

T g =T o +(dT/dz)·z,

जेथे T o हे पृथ्वीच्या पृष्ठभागावरील तापमान आहे, K (°C).

गणना सराव मध्ये, भू-तापीय ऊर्जेची वैशिष्ट्ये सामान्यतः पृष्ठभाग F च्या 1 किमी 2 ला संदर्भित केली जातात.

Cpl (J/K) ची उष्णता क्षमता समीकरणाद्वारे निर्धारित केली जाऊ शकते

C pl = [α·ρ in ·C in +(1- α)·ρ gr ·C gr ]·h·F,

जेथे p in आणि C in अनुक्रमे घनता आणि आयसोबॅरिक विशिष्ट उष्णता आहेत

r gr आणि C gr - घनता आणि मातीची विशिष्ट उष्णता क्षमता (उत्पादन खडक); सामान्यतः p gr = 820-850 J/(kg K).

जर तुम्ही किमान परवानगीयोग्य तापमान सेट केले असेल ज्यावर T 1 ची थर्मल ऊर्जा वापरली जाऊ शकते (K), तर तुम्ही ऑपरेशनच्या सुरूवातीस (J) त्याच्या थर्मल संभाव्यतेचा अंदाज लावू शकता:

E 0 =C pl (T 2 -T 1)

व्हॉल्यूमेट्रिक प्रवाह दर V (m 3 /s) सह औष्णिक ऊर्जा काढून टाकण्याच्या बाबतीत जलाशयाचा वेळ स्थिरांक τ 0 (त्याच्या वापराची संभाव्य वेळ, वर्षे) समीकरणाद्वारे निर्धारित केला जाऊ शकतो:

τ 0 =C pl /(V·ρ in ·С in)

असे मानले जाते की त्याच्या विकासादरम्यान निर्मितीची थर्मल क्षमता घातांकीय कायद्यानुसार बदलते:

E=E 0 ·e -(τ / τ o)

जेथे τ ही ऑपरेशन सुरू झाल्यापासून वर्षांची संख्या आहे;

e हा नैसर्गिक लॉगरिदमचा आधार आहे.

भू-औष्णिक जलाशयाची औष्णिक शक्ती τ (विकासाच्या सुरुवातीपासून वर्षे) W (MW) मध्ये:

समस्या 2 असे मानले जाते की वास्तविक कार्यक्षमता η पृष्ठभाग आणि खोल पाण्यातील तापमानाचा फरक वापरून सागरी थर्मल पॉवर प्लांट (T 1 -T 2) = ∆T आणि रँकाईन सायकलवर चालणारी ही कार्नोट सायकलवर चालणाऱ्या इन्स्टॉलेशनची अर्धी थर्मल कार्यक्षमता आहे, η t k . ओटीईएसच्या वास्तविक कार्यक्षमतेच्या संभाव्य मूल्याचा अंदाज लावा, त्यातील कार्यरत द्रवपदार्थ अमोनिया आहे, जर समुद्राच्या पृष्ठभागावरील पाण्याचे तापमान t , °C, आणि समुद्राच्या खोलीतील पाण्याचे तापमान t 2 , °C उपभोग काय आहे उबदार पाणी व्ही , क्षमतेसह OTES साठी m/h आवश्यक असेल एन मेगावॅट?

समस्या 2 सुप्रसिद्ध रँकाइन चक्रानुसार कार्यरत असलेल्या OTES मध्ये वीज निर्माण करण्यासाठी पृष्ठभाग आणि खोल महासागरातील पाण्यातील तापमानातील फरक वापरण्याच्या संभाव्यतेसाठी समर्पित आहे. कमी-उकळणारे पदार्थ (अमोनिया, फ्रीॉन) कार्यरत द्रव म्हणून वापरणे अपेक्षित आहे. मुळे लहान फरकतापमान (∆T=15÷26 o C), कार्नोट सायकलवर चालणाऱ्या स्थापनेची थर्मल कार्यक्षमता केवळ 5-9% आहे. वास्तविक कार्यक्षमतारँकाईन सायकलवर चालणारे इंस्टॉलेशन अर्धे मोठे असेल. परिणामी, OTES मध्ये तुलनेने लहान क्षमतेचा वाटा मिळविण्यासाठी, "उबदार" आणि "थंड" पाण्याचे मोठे प्रवाह दर आणि परिणामी, इनलेट आणि आउटलेट पाइपलाइनचा प्रचंड व्यास आवश्यक आहे.

Q 0 =p·V·C p·∆T,

जेथे p घनता आहे समुद्राचे पाणी, kg/m 3 ;

C p - समुद्राच्या पाण्याची वस्तुमान उष्णता क्षमता, J/(kg K);

V - व्हॉल्यूमेट्रिक पाण्याचा प्रवाह, m 3 /s;

∆T = T 1 -T 2 - पृष्ठभाग आणि खोल पाण्यातील तापमानातील फरक

(चक्रातील तापमानाचा फरक) °C किंवा K मध्ये.

आदर्श सैद्धांतिक कार्नोट सायकलमध्ये, यांत्रिक शक्ती N 0 (W) ची व्याख्या अशी केली जाऊ शकते

N 0 =η t k ·Q o ,

किंवा (1) आणि कार्नोट सायकल η t k च्या थर्मल कार्यक्षमतेची अभिव्यक्ती लक्षात घेऊन:

N 0 =p·C p ·V·(∆T) 2 /T 1.

समस्या 3 इलेक्ट्रिकल पॉवरसह डबल-सर्किट स्टीम-वॉटर जिओथर्मल पॉवर प्लांट एन तापमानाला भू-औष्णिक विहिरींच्या पाण्यापासून उष्णता मिळते t gc . स्टीम जनरेटरच्या आउटलेटवर कोरड्या संतृप्त वाफेचे तापमान 20 डिग्री सेल्सियसपेक्षा कमी असते t gc . वाफ टर्बाइनमध्ये विस्तारते आणि कंडेन्सरमध्ये प्रवेश करते, जिथे ते पाण्याने थंड केले जाते. वातावरणतापमानासह t xv . कंडेन्सरमध्ये कूलिंग वॉटर १२० सेल्सिअसने गरम केले जाते. कंडेन्सेटचे तापमान २० डिग्री सेल्सियसपेक्षा जास्त असते. t xv . भू-तापीय पाणी कंडेन्सेटपेक्षा 15 0 से अधिक तापमानात वाफे निर्माण करणाऱ्या प्लांटला सोडते. सापेक्ष अंतर्गत टर्बाइन गुणांक η oi , टर्बोजनरेटरची विद्युत कार्यक्षमता η ई =0.96. रॅन्काइन सायकल, वाफेचा वापर आणि थर्मल कार्यक्षमता निश्चित करा विशिष्ट वापरउष्णता, भू-औष्णिक विहिरी आणि पर्यावरणातून पाण्याचा वापर.

सिंगल-सर्किट स्टीम टर्बाइन जिओथर्मल पॉवर प्लांटमध्ये, पृथक्करणानंतर कोरड्या संतृप्त वाफेची एन्थॅल्पी भू-तापीय पाण्याच्या t gv च्या तापमानाद्वारे निर्धारित केली जाते. पाणी आणि पाण्याची वाफ किंवा h-s आकृत्यांच्या थर्मोडायनामिक गुणधर्मांच्या सारण्यांमधून. दुहेरी-सर्किट जिओटीईपीच्या बाबतीत, स्टीम जनरेटर Δt मधील तापमानातील फरक लक्षात घेतला जातो. उर्वरित गणना सौर स्टीम टर्बाइन थर्मल पॉवर प्लांटसाठी केली जाते.

वाफेचा वापर संबंधांवरून निश्चित केला जातो

किलो/से,

जेथे η t ही चक्राची थर्मल कार्यक्षमता आहे,

η оі - टर्बाइनची सापेक्ष अंतर्गत कार्यक्षमता,

η e - टर्बोजनरेटरची विद्युत कार्यक्षमता,

N – GeoTEU ची शक्ती, kW,

भू-औष्णिक विहिरींच्या गरम पाण्याचा वापर सूत्रानुसार निर्धारित केला जातो

, kg/s,

वापर थंड पाणीवातावरणापासून वाफेच्या संक्षेपणापर्यंत

, kg/s,

जेथे с = 4.19 kJ/kg∙K - पाण्याची उष्णता क्षमता,

η pg - स्टीम जनरेटरची कार्यक्षमता,

Δt pg - स्टीम जनरेटरमधील भू-औष्णिक पाण्याचे तापमान फरक, 0 C,

Δt xv - कंडेन्सरमधील थंड पाण्याचे तापमान फरक, 0 से.

कमी उकळत्या आणि मिश्रित कार्यरत द्रवांसह GeoTEI ची गणना थर्मोडायनामिक गुणधर्मांची सारणी आणि या द्रव्यांच्या बाष्पांचे h-s आकृती वापरून केली जाते.

मापनाचे प्रमाण आणि एकके	कार्य पर्याय

एन, मेगावॅट
टी थंड, 0 से
टी थंड, 0 से
ηoi, %

Gethermal ऊर्जा

स्कोटारेव्ह इव्हान निकोलाविच

द्वितीय वर्षाचा विद्यार्थी, विभागभौतिकशास्त्रज्ञ SSAU, Stavropol

खाश्चेन्को आंद्रे अलेक्झांड्रोविच

वैज्ञानिक पर्यवेक्षक, करू शकता. भौतिकशास्त्र आणि गणित विज्ञान, असोसिएट प्रोफेसर, सेंट स्टेट ॲग्रिरियन युनिव्हर्सिटी, स्टॅव्ह्रोपोल

आजकाल मानवता भविष्यातील पिढ्यांसाठी काय सोडणार आहे याचा फारसा विचार करत नाही. लोक बिनदिक्कतपणे खनिजे पंप करतात आणि खणतात. दरवर्षी ग्रहाची लोकसंख्या वाढत आहे, आणि म्हणूनच अधिकची गरज आहे अधिकऊर्जा वाहक जसे की गॅस, तेल आणि कोळसा. हे जास्त काळ चालू शकत नाही. म्हणून, आता, अणुउद्योगाच्या विकासाव्यतिरिक्त, वापर पर्यायी स्रोतऊर्जा या क्षेत्रातील एक आशाजनक क्षेत्र म्हणजे भूऔष्णिक ऊर्जा.

आपल्या ग्रहाच्या बहुतेक पृष्ठभागावर महत्त्वपूर्ण भूगर्भीय क्रियाकलापांमुळे भू-औष्णिक उर्जेचे महत्त्वपूर्ण साठे आहेत: आपल्या ग्रहाच्या विकासाच्या सुरुवातीच्या काळात सक्रिय ज्वालामुखीय क्रियाकलाप आणि आजपर्यंत, किरणोत्सर्गी क्षय, टेक्टोनिक शिफ्ट आणि मॅग्माच्या क्षेत्रांची उपस्थिती. पृथ्वीच्या कवच मध्ये. आपल्या ग्रहावरील काही ठिकाणी, विशेषत: भरपूर भू-तापीय ऊर्जा जमा होते. हे, उदाहरणार्थ, गीझरच्या विविध खोऱ्या, ज्वालामुखी, मॅग्माचे भूमिगत संचय, ज्यामुळे वरच्या खडकांना उष्णता मिळते.

बोलणे सोप्या भाषेतभू-तापीय ऊर्जा ही पृथ्वीच्या अंतर्भागाची ऊर्जा आहे. उदाहरणार्थ, ज्वालामुखीचा उद्रेक स्पष्टपणे ग्रहाच्या आत असलेले प्रचंड तापमान दर्शवते. हे तापमान उष्ण आतील गाभ्यापासून पृथ्वीच्या पृष्ठभागापर्यंत हळूहळू कमी होत जाते ( आकृती १).

आकृती 1. पृथ्वीच्या विविध स्तरांमधील तापमान

भू-तापीय उर्जा नेहमीच त्याच्या क्षमतेमुळे लोकांना आकर्षित करते. उपयुक्त अनुप्रयोग. शेवटी, मनुष्याने, त्याच्या विकासाच्या प्रक्रियेत, अनेक उपयुक्त तंत्रज्ञाने आणली आणि प्रत्येक गोष्टीत फायदा आणि नफा शोधला. कोळसा, तेल, वायू, पीट इत्यादींबाबत असेच घडले.

उदाहरणार्थ, काहींमध्ये भौगोलिक क्षेत्रेवापर भूऔष्णिक स्रोतऊर्जा उत्पादनात लक्षणीय वाढ होऊ शकते, कारण भू-औष्णिक ऊर्जा संयंत्र (जिओटीईएस) हे सर्वात स्वस्त पर्यायी ऊर्जा स्त्रोतांपैकी एक आहेत, कारण पृथ्वीच्या वरच्या तीन-किलोमीटरच्या थरामध्ये वीज निर्मितीसाठी योग्य 1020 J पेक्षा जास्त उष्णता असते. निसर्ग स्वतःच एखाद्या व्यक्तीला उर्जेचा एक अद्वितीय स्त्रोत देतो;

सध्या 5 प्रकारचे भूऔष्णिक ऊर्जा स्त्रोत आहेत:

1. भूतापीय कोरड्या वाफेचे साठे.

2. ओल्या वाफेचे स्त्रोत. (गरम पाणी आणि वाफेचे मिश्रण).

3. जिओथर्मल वॉटर डिपॉझिट (गरम पाणी किंवा स्टीम आणि पाणी असते).

4. मॅग्मा द्वारे गरम केलेले कोरडे गरम खडक.

5. मॅग्मा (वितळलेले खडक 1300 °C पर्यंत गरम केले जातात).

मॅग्मा त्याची उष्णता खडकांमध्ये हस्तांतरित करते आणि त्यांचे तापमान वाढत्या खोलीसह वाढते. अहवालानुसार, तापमान खडकप्रत्येक 33 मीटर खोलीसाठी (जिओथर्मल पायरी) सरासरी 1 °C ने वाढते. जगाकडे आहे महान विविधताभू-औष्णिक ऊर्जा स्त्रोतांच्या तापमान परिस्थिती, जे निर्धारित करेल तांत्रिक माध्यमत्याच्या वापरासाठी.

भू-औष्णिक ऊर्जा दोन मुख्य प्रकारे वापरली जाऊ शकते - वीज निर्मितीसाठी आणि गरम करण्यासाठी विविध वस्तू. जर शीतलक तापमान 150 °C पेक्षा जास्त पोहोचले तर भू-तापीय उष्णता विजेमध्ये रूपांतरित केली जाऊ शकते. हे तंतोतंत गरम करण्यासाठी पृथ्वीच्या अंतर्गत क्षेत्रांचा वापर आहे जे सर्वात फायदेशीर आणि प्रभावी आणि अतिशय परवडणारे देखील आहे. तपमानावर अवलंबून, इमारती, हरितगृह, जलतरण तलाव, कृषी आणि मत्स्य उत्पादने सुकविण्यासाठी, बाष्पीभवन द्रावण, वाढणारी मासे, मशरूम इत्यादींसाठी थेट भू-तापीय उष्णता वापरली जाऊ शकते.

आज अस्तित्वात असलेली सर्व भू-औष्णिक स्थापना तीन प्रकारांमध्ये विभागली गेली आहेत:

1. स्टेशन, ज्याचा आधार कोरड्या वाफेच्या ठेवी आहेत - ही थेट योजना आहे.

ड्राय स्टीम पॉवर प्लांट्स इतर कोणाहीपेक्षा पूर्वी दिसू लागले. आवश्यक ऊर्जा मिळविण्यासाठी, वाफ टर्बाइन किंवा जनरेटरमधून जाते ( आकृती 2).

आकृती 2. डायरेक्ट सर्किटचे जिओथर्मल पॉवर प्लांट

2. दाबाखाली गरम पाण्याचा साठा वापरून विभाजक असलेली स्टेशन. कधीकधी यासाठी एक पंप वापरला जातो, जो प्रदान करतो आवश्यक व्हॉल्यूमइनकमिंग ऊर्जा वाहक - अप्रत्यक्ष योजना.

हा जगातील सर्वात सामान्य प्रकारचा भू-औष्णिक वनस्पती आहे. येथे पाणी खाली पंप केले जाते उच्च दाबजनरेटर सेट करण्यासाठी. दाब कमी करण्यासाठी हायड्रोथर्मल द्रावण बाष्पीभवनात पंप केले जाते, परिणामी द्रावणाचा काही भाग बाष्पीभवन होतो. पुढे, स्टीम तयार होते, ज्यामुळे टर्बाइन कार्य करते. उर्वरित द्रव देखील फायदेशीर असू शकते. सामान्यत: अतिरिक्त शक्ती मिळविण्यासाठी ते दुसर्या बाष्पीभवनाद्वारे पार केले जाते ( आकृती 3).

आकृती 3. अप्रत्यक्ष भू-तापीय ऊर्जा संयंत्र

ते जनरेटर किंवा टर्बाइन आणि स्टीम किंवा पाणी यांच्यातील परस्परसंवादाच्या अनुपस्थितीद्वारे दर्शविले जातात. त्यांच्या ऑपरेशनचे सिद्धांत मध्यम तापमानात भूगर्भातील पाण्याच्या न्याय्य वापरावर आधारित आहे.

सामान्यतः तापमान दोनशे अंशांपेक्षा कमी असावे. बायनरी सायकलमध्ये दोन प्रकारचे पाणी वापरणे समाविष्ट आहे - गरम आणि मध्यम. दोन्ही प्रवाह हीट एक्सचेंजरमधून जातात. अधिक गरम द्रवअधिक थंड बाष्पीभवन करते, आणि या प्रक्रियेच्या परिणामी तयार होणारी बाष्प टर्बाइन चालवतात, .

आकृती 4. बायनरी सायकलसह भू-औष्णिक ऊर्जा संयंत्राची योजनाबद्ध.

आपल्या देशासाठी, भू-औष्णिक ऊर्जा अद्वितीय लँडस्केपमुळे त्याच्या वापराच्या संभाव्य शक्यतांच्या बाबतीत प्रथम स्थानावर आहे आणि नैसर्गिक परिस्थिती. 40 ते 200 डिग्री सेल्सिअस तापमान आणि त्याच्या प्रदेशावरील 3500 मीटर पर्यंत खोली असलेल्या भू-औष्णिक पाण्याचे शोधलेले साठे दररोज अंदाजे 14 दशलक्ष m3 गरम पाणी पुरवू शकतात. भूमिगत थर्मल पाण्याचे मोठे साठे दागेस्तान, उत्तर ओसेशिया, चेचेनो-इंगुशेटिया, काबार्डिनो-बाल्कारिया, ट्रान्सकॉकेशिया, स्टॅव्ह्रोपोल आणि येथे आहेत. क्रास्नोडार प्रदेश, कझाकस्तान, कामचटका आणि रशियातील इतर अनेक प्रदेश. उदाहरणार्थ, दागेस्तानमध्ये, थर्मल वॉटरचा वापर बर्याच काळापासून उष्णता पुरवठ्यासाठी केला जातो.

1966 मध्ये कामचटका द्वीपकल्पातील पॉझेत्स्की फील्ड येथे पहिला भूऔष्णिक ऊर्जा प्रकल्प आजूबाजूच्या गावांना आणि मत्स्य प्रक्रिया प्रकल्पांना वीजपुरवठा करण्यासाठी बांधण्यात आला, ज्यामुळे स्थानिक विकासाला चालना मिळाली. स्थानिक भू-तापीय प्रणाली 250-350 मेगावॅट क्षमतेच्या पॉवर प्लांटसाठी ऊर्जा प्रदान करू शकते. परंतु ही क्षमता केवळ एक चतुर्थांश वापरली जाते.

कुरिल बेटांच्या प्रदेशात एक अद्वितीय आणि त्याच वेळी जटिल लँडस्केप आहे. तेथे असलेल्या शहरांना वीज पुरवठा मोठ्या अडचणींसह येतो: समुद्र किंवा हवेने बेटांवर उदरनिर्वाहाचे साधन वितरीत करणे आवश्यक आहे, जे खूप महाग आहे आणि बराच वेळ लागतो. बेटांच्या भू-औष्णिक संसाधनांमुळे सध्या 230 मेगावॅट वीज निर्मिती करणे शक्य झाले आहे, जे ऊर्जा, उष्णता आणि गरम पाण्याच्या पुरवठ्यासाठी प्रदेशाच्या सर्व गरजा पूर्ण करू शकते.

इटुरप बेटावर, दोन-टप्प्यांत भू-तापीय कूलंटची संसाधने सापडली आहेत, ज्याची शक्ती संपूर्ण बेटाच्या ऊर्जेच्या गरजा पूर्ण करण्यासाठी पुरेशी आहे. कुनाशिरच्या दक्षिणेकडील बेटावर 2.6 मेगावॅट जिओपीपी आहे, ज्याचा वापर युझ्नो-कुरिल्स्क शहराला वीज आणि उष्णता पुरवठा करण्यासाठी केला जातो. एकूण १२-१७ मेगावॅट क्षमतेसह आणखी अनेक जिओपीपी बांधण्याची योजना आहे.

रशियामधील भू-तापीय स्त्रोतांच्या वापरासाठी सर्वात आशाजनक प्रदेश रशियाच्या दक्षिणेकडील आहेत आणि सुदूर पूर्व. काकेशस, स्टॅव्ह्रोपोल प्रदेश आणि क्रास्नोडार प्रदेशात भू-औष्णिक उर्जेची प्रचंड क्षमता आहे.

रशियाच्या मध्यभागी भू-औष्णिक पाण्याचा वापर करण्यासाठी थर्मल वॉटरच्या खोल घटनेमुळे उच्च खर्चाची आवश्यकता आहे.

कॅलिनिनग्राड प्रदेशात, 4 मेगावॅट क्षमतेच्या बायनरी जिओपीपीवर आधारित भू-औष्णिक उष्णता आणि स्वेटली शहराला वीज पुरवठ्यासाठी पायलट प्रकल्प राबविण्याची योजना आहे.

रशियामधील भू-तापीय ऊर्जा मोठ्या सुविधांच्या बांधकामावर आणि भू-तापीय अभिसरण प्रणाली वापरून वैयक्तिक घरे, शाळा, रुग्णालये, खाजगी दुकाने आणि इतर सुविधांसाठी भू-औष्णिक ऊर्जा वापरण्यावर केंद्रित आहे.

स्टॅव्ह्रोपॉल टेरिटरीमध्ये, कायसुलिन्सकोये फील्डवर, 3 मेगावॅट क्षमतेच्या महागड्या प्रायोगिक स्टॅव्ह्रोपोल भू-औष्णिक ऊर्जा प्रकल्पाचे बांधकाम सुरू झाले आणि निलंबित केले गेले.

1999 मध्ये, वर्खने-मुत्नोव्स्काया जिओपीपी कार्यान्वित करण्यात आले ( आकृती 5).

आकृती 5. Verkhne-Mutnovskaya GeoPP

त्याची क्षमता 12 MW (3x4 MW) आहे आणि 200 MW च्या डिझाइन क्षमतेसह Mutnovskaya GeoPP चा एक पायलट टप्पा आहे, जो पेट्रोपाव्लोव्स्क-कामचत्स्क या औद्योगिक क्षेत्राला वीज पुरवण्यासाठी तयार केला गेला आहे.

पण असूनही मोठे फायदेया दिशेने तोटे देखील आहेत:

1. मुख्य म्हणजे सांडपाणी पुन्हा भूमिगत जलचरात पंप करण्याची गरज आहे. थर्मल वॉटरमध्ये विविध विषारी धातू (बोरॉन, शिसे, जस्त, कॅडमियम, आर्सेनिक) आणि रासायनिक संयुगे (अमोनिया, फिनॉल) मोठ्या प्रमाणात लवण असतात, ज्यामुळे हे पाणी पृष्ठभागावर असलेल्या नैसर्गिक जल प्रणालींमध्ये सोडणे अशक्य होते.

2. पृथ्वीच्या कवचातील नैसर्गिक बदलांमुळे काहीवेळा कार्यरत भू-औष्णिक ऊर्जा प्रकल्प कार्य करणे थांबवू शकतो.

3. शोधा योग्य जागाभू-औष्णिक ऊर्जा प्रकल्प बांधणे आणि स्थानिक प्राधिकरणांकडून परवानगी घेणे आणि त्याच्या बांधकामासाठी रहिवाशांची संमती घेणे समस्याप्रधान असू शकते.

4. जिओपीपीचे बांधकाम आसपासच्या प्रदेशातील जमिनीच्या स्थिरतेवर नकारात्मक परिणाम करू शकते.

यातील बहुतेक उणीवा किरकोळ आणि पूर्णपणे सोडवण्यायोग्य आहेत.

आजच्या जगात, लोक त्यांच्या निर्णयांच्या परिणामांचा विचार करत नाहीत. शेवटी, तेल, वायू आणि कोळसा संपला तर ते काय करतील? लोकांना आरामात जगण्याची सवय आहे. ते त्यांची घरे लाकडाने जास्त काळ गरम करू शकणार नाहीत, कारण मोठ्या लोकसंख्येला मोठ्या प्रमाणात लाकडाची आवश्यकता असेल, ज्यामुळे नैसर्गिकरित्या मोठ्या प्रमाणावर जंगलतोड होईल आणि ऑक्सिजनशिवाय जग सोडले जाईल. म्हणूनच, हे घडू नये म्हणून, आपल्याकडे उपलब्ध असलेल्या संसाधनांचा वापर कमी प्रमाणात, परंतु जास्तीत जास्त कार्यक्षमतेने करणे आवश्यक आहे. या समस्येचे निराकरण करण्याचा फक्त एक मार्ग म्हणजे भू-तापीय ऊर्जेचा विकास. अर्थात, त्याचे साधक आणि बाधक आहेत, परंतु त्याचा विकास मानवतेच्या निरंतर अस्तित्वास मोठ्या प्रमाणात सुलभ करेल आणि त्याच्या पुढील विकासात मोठी भूमिका बजावेल.

आता ही दिशा फारशी लोकप्रिय नाही, कारण तेल आणि वायू उद्योग जगावर वर्चस्व गाजवत आहे आणि मोठ्या कंपन्यांना अत्यंत आवश्यक असलेल्या उद्योगाच्या विकासासाठी गुंतवणूक करण्याची घाई नाही. म्हणून, भू-औष्णिक उर्जेच्या पुढील प्रगतीसाठी, गुंतवणूक आणि सरकारी मदत आवश्यक आहे, त्याशिवाय राष्ट्रीय स्तरावर काहीही लागू करणे अशक्य आहे. देशाच्या उर्जा संतुलनामध्ये भूऔष्णिक उर्जेचा परिचय अनुमती देईल:

1. ऊर्जा सुरक्षा वाढवा, दुसरीकडे, पारंपारिक स्त्रोतांच्या तुलनेत पर्यावरणावरील हानिकारक प्रभाव कमी करा.

2. अर्थव्यवस्थेचा विकास करा, कारण जारी केलेला निधी इतर उद्योग, राज्याचा सामाजिक विकास इत्यादींमध्ये गुंतवला जाऊ शकतो.

गेल्या दशकात, अपारंपारिक अक्षय ऊर्जा स्त्रोतांच्या वापराने जगात खरी भरभराट अनुभवली आहे. या स्त्रोतांच्या वापराचे प्रमाण अनेक पटींनी वाढले आहे. महागड्या आयातित इंधनाचा वापर करणाऱ्या आणि ऊर्जा संकटाच्या मार्गावर असलेल्या या भागांतील ऊर्जा पुरवठ्याची समस्या मूलभूतपणे आणि सर्वात आर्थिक आधारावर सोडविण्यास सक्षम आहे, या भागातील लोकसंख्येची सामाजिक परिस्थिती सुधारणे इ. पश्चिम युरोपीय देशांमध्ये (जर्मनी, फ्रान्स, यूके) आपण जे पाहतो तेच आहे. उत्तर युरोप(नॉर्वे, स्वीडन, फिनलंड, आइसलँड, डेन्मार्क). हे या वस्तुस्थितीद्वारे स्पष्ट केले आहे की त्यांचा उच्च आर्थिक विकास आहे आणि ते जीवाश्म संसाधनांवर खूप अवलंबून आहेत आणि म्हणूनच या राज्यांचे प्रमुख, व्यवसायासह, हे अवलंबित्व कमी करण्याचा प्रयत्न करीत आहेत. विशेषतः, उत्तर युरोपीय देशांमध्ये भू-औष्णिक उर्जेचा विकास मोठ्या संख्येने गीझर आणि ज्वालामुखींच्या उपस्थितीमुळे अनुकूल आहे. आईसलँडला ज्वालामुखी आणि गीझरचा देश म्हटले जाते असे नाही.

आता मानवतेला या उद्योगाचे महत्त्व समजू लागले आहे आणि ते शक्य तितके विकसित करण्याचा प्रयत्न करीत आहे. विविध तंत्रज्ञानाच्या विस्तृत श्रेणीच्या वापरामुळे उर्जेचा वापर 40-60% कमी करणे शक्य होते आणि त्याच वेळी वास्तविक आर्थिक विकास. आणि उर्वरीत वीज आणि उष्णतेच्या गरजा अधिक कार्यक्षम उत्पादनाद्वारे, पुनर्संचयनाद्वारे, थर्मल आणि इलेक्ट्रिकल उर्जेचे उत्पादन एकत्रित करून, तसेच नूतनीकरणयोग्य संसाधनांच्या वापराद्वारे पूर्ण केल्या जाऊ शकतात, ज्यामुळे विशिष्ट प्रकारचे पॉवर प्लांट सोडणे शक्य होते. आणि उत्सर्जन कमी करा कार्बन डायऑक्साइडसुमारे 80% ने.

संदर्भ:

1.Baeva A.G., Moskvicheva V.N. भूऔष्णिक ऊर्जा: समस्या, संसाधने, वापर: एड. एम.: एसओ एएन यूएसएसआर, इन्स्टिट्यूट ऑफ थर्मोफिजिक्स, 1979. - 350 पी.

2.बर्मन ई., माव्रित्स्की बी.एफ. भूऔष्णिक ऊर्जा: एड. एम.: मीर, 1978 - 416 पृ.

3. भूऔष्णिक ऊर्जा. [ इलेक्ट्रॉनिक संसाधन] - प्रवेश मोड - URL: http://ustoj.com/Energy_5.htm(प्रवेश तारीख 08/29/2013).

4. रशियामधील भूतापीय ऊर्जा. [इलेक्ट्रॉनिक संसाधन] - प्रवेश मोड - URL: http://www.gisee.ru/articles/geothermic-energy/24511/(प्रवेशाची तारीख: ०९/०७/२०१३).

5. ड्वोरोव्ह आय.एम. पृथ्वीची खोल उष्णता: एड. एम.: नौका, 1972. - 208 पी.

6.ऊर्जा. विकिपीडियावरील साहित्य - मुक्त ज्ञानकोश. [इलेक्ट्रॉनिक संसाधन] - प्रवेश मोड - URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/Geothermal_energy(प्रवेशाची तारीख: ०९/०७/२०१३).

आपल्याला खालील सामग्रीमध्ये स्वारस्य असू शकते