НИУ МЭИ
Институт Проблем Энергетической Эффективности
Реферат
По курсу: Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии
По теме: Петротерамальная энергия - параметры, оборудование, перспективы применения
Руководитель
Гашо Евгений Генадьевич
Выполнено студентом 3 курса
группы ФП- 10 -10
Студент(ка)
Селезнёва Анастасия Олеговна
Москва 2012
Содержание
Введение…………………………………………………………………3
Петротерамальная энергия (параметры)………………………………5
Петротермальные энеогоустановки, оборудование…………………..9
Перспективы применения петротерамальной энергии…………...…16
Заключение………………………………………………………….....19
Список литературы и интернет источников……………………...….21
Введение
Энергетика является одной из основ человеческой цивилизации, важнейшим фактором производства и жизнеобеспечения современного общества. Именно она ресурсно обеспечивает все силовые и температурные процессы производства, информационно-управленческую деятельность и социальную сферу, равно как, и формирует значительные потоки мировой торговли и тематики международных политических отношений.
Однако энергохозяйство мира сталкивается ныне с серьезными вызовами и рисками, которые все более ставят под сомнение его способность и далее обеспечивать основные требования устойчивого энергоснабжения - достаточность, доступность, приемлемость, эффективность и экологичность. Есть все основания говорить о закономерном вызревании в современном мире энергетического кризиса, который, в отличие от прошлого, носит уже не преходящий, конъюнктурный характер, а является долгосрочным, структурным, а в текущем плане - осложняющим нынешний финасово-экономический кризис.
Истоки глобальной энергетической проблемы уходят, прежде всего, в конечность (а ныне и ограниченность) запасов в мире традиционного углеводородного топлива. По сути, современное общество безвозвратно потребляет материалы, созданные природой миллионы лет назад, которые могут быть лишь обнаружены геологоразведкой, но никак не пополнены.
Энергетический апокалипсис не за горами — в Европе его ждут к 2030 году. Поэтому не удивительно, что в последние десятилетия в мире возрос интерес к альтернативным, неисчерпаемым источникам энергии. Чем раньше будут сделан прорыв в этом направлении — тем менее безболезненным для всего общества, и тем более выгодны для страны, где такой прорыв произойдет. Мировая экономика сегодня взяла курс на переход к рациональному сочетанию традиционных и новых источников энергии. Неисчерпаемая тепловая энергия Земли занимает среди них одно из первых мест.
«На Всемирных Геотермальных Конгрессах, состоявшихся в 2000 г. в Японии и в 2005 г. в Турции, отмечалось, что использование тепла Земли станет одним из магистральных направлений в энергетике третьего тысячелетия. Предполагается, что к концу XXI века доля геотермальных ресурсов в энергобалансе мировой экономики возрастет более, чем на 30%, а по самым оптимистическим прогнозам даже до 80%.»
Петротермальная энергия (параметры)
Извлечение энергии горячих слабопроницаемых горных пород методом гидроразрыва основано на технологии широко применяемой в нефтегазовой промышленности как способа повышения проницаемости пластов для увеличения дебита добычных скважин и повышения нефтеотдачи при разработке и эксплуатации нефтегазовых месторождений.
Отечественная идея извлечения основных петротермальных ресурсов, заключенных в твердых породах, была высказана еще в 1914 г. Э.К.Циолковским, а в 1920 г. петротермальная циркуляционная система (ПЦС) в горячем гранитном массиве описана В.А.Обручевым.
Накопленный во многих странах мира опыт использования петротермальных теплоносителей показывают, что в благоприятных условиях они оказываются в 2–5 раз выгоднее тепловых и атомных энергоустановок.
Таким образом, теплота Земли представляет, пожалуй, единственный и огромный, неисчерпаемый энергоресурс, рациональное освоение которого обещает удешевление энергии по сравнению с современной топливной энергетикой. При столь же неисчерпаемом энергетическом потенциале солнечные и термоядерные установки, к сожалению, будут дороже топливных. С учетом ущерба, нанесения земельным, водным и биологическим ресурсам, более дорогим оказываются освоение гидроэнергии рек, а также морского прилива, течение волн, ветра и температурного перепада в океане. К тому же, потенциальные ресурсы всех перечисленных источников энергии, за исключением последнего, несравненно меньше петротермальных ресурсов.
Однако доли петротермальной энергии в мировом и отечественном топливно-энергетических балансах пока весьма мал. Известно, что на работу по управлению реакцией термоядерного синтеза в мире ежегодно расходуется не менее миллиарда долларов, на развитие солнечной энергии – согни миллионов, а на овладение геотермальной энергией лишь десятки миллионов.
Ресурсы геотермальной энергии разделяются на гидротермальные и петротермальная. Первые из них представлены теплоносителями — подземными водами, паром и пароводяными смесями. Вторые представляют собой петротермальную энергию, содержащуюся в раскаленных горных породах.
Гидротермальные источники составляют всего 1% от общих ресурсов геотермальной энергии. Они могут быть задействованы лишь в районах молодого и современного вулканизма, крупных разломов земной коры, где гидротермальные воды находятся сравнительно не глубоко от поверхности и доступны буровой технике сегодняшнего дня. Использование гидротермальных, как правило, минерализованных источников в качестве теплоносителя приводит к зарастанию скважинных зон оксидом железа, карбонатом кальция и силикатными образованиями. Поэтому срок службы скважин во многих странах не достигает и 10 лет. Месторождения пара — редкость, его известные и прогнозные запасы невелики. Кроме того, все источники гидротермальной энергии в подавляющем большинстве отдалены от потребителя.
По предварительным оценкам на территории Российской Федерации прогнозные запасы термальных вод с температурой 40–250° С, минерализацией 35–200 г/л и глубиной залегания до 3 км составляют 21–22 млн мЗ/сут., что эквивалентно сжиганию 30–40 млн тонн условного топлива в год.
Для энергетики будущего использование тепловой энергии, практически неисчерпаемых, петротермальных ресурсов имеет огромное значение. Петротермальная энергия, заключенная в твердых «сухих» горячих породах. Этио общепланетарный ресурс. Он составляет около 99% от общих ресурсов подземной тепловой энергии. Правда, на глубине до 4–6 км массивы с температурой 300–400 °С можно встретить лишь вблизи промежуточных очагов некоторых вулканов, но вот горячие породы с температурой 100–150° С распространены на этих глубинах почти повсеместно, а с температурой 180–200 ° С на довольно значительной части РФ.
Средняя теплоемкость пород этой толщи можно принять равной 1000 Дж/(кг. К), а средний геотермальный градиент – 20 мК/м. Общий ресурс тепловой энергии на глубине 10 км эквивалентен потенциалу сжигания 34,1Ч109 млрд т у.т. Это в несколько тысяч раз больше тепловой способности всех известных запасов топлива на Земле.
Петротермальная энергия – стабильный, весьма мощный и практически неисчерпаемый общепланетарный ресурс. Он занимает одно из лидирующих мест среди нетрадиционных источников энергии. Непрерывная генерация внутриземного тепла за счет радиоактивного распада долгоживущих изотопов, содержащихся в геосферах Земли, а также переход энергии гравитационной дифференциации в глубинных оболочках планеты в тепло компенсирует его внешние потери.
Преимущества петротермального источника энергии следующие: повсеместное распространение, неисчерпаемость, приближенность к потребителю, приспособляемость к потребителю, сравнительно низкая капиталоемкость, относительно низкая трудоемкость, безотходность, безопасность в эксплуатации, экологическая чистота.
К недостаткам можно отнести — сравнительно низкий потенциал на незначительных глубинах до 3 км, не транспортабельность, невозможность складирования, отсутствие промышленного опыта в России.
Ориентируясь на достигнутые успехи традиционной технологии бурения и перспективные технологии глубокого и сверхглубокого бурения, резонно ограничить технически доступные ресурсы петротермальной энергии общим теплосодержанием верхних 10–12 км земной коры в пределах суши. Общий ресурс тепловой энергии Земли, размещенных на глубинах до 10 км, эквивалентен тепловому потенциалу сжигания 34,1×109 млрд тонн условного топлива. Это в несколько тысяч раз больше тепловой способности всех известных запасов топлива на Земле.
Использовать тепловую энергию, скапливающуюся на достаточно больших глубинах, для обогревания зданий, сооружений, получения электроэнергии и использования её для других хозяйственных нужд станет возможным в любых районах земного шара при бурении нагнетательных и эксплуатационных скважин и создания между ними тепловых коллекторов. Для эффективной работы петротермальных циркуляционных систем (ПЦС) необходимо иметь или создать в зоне отбора тепла достаточно развитую теплообменную поверхность. Такой поверхностью обладает нередко встречающиеся, на указанных выше глубинах, пористые пласты и зоны естественной трещиноватости проницаемость которых позволяет организовать принудительную фильтрацию теплоносителя с эффективным извлечением энергии горных пород, а также искусственного создания обширной теплообменной поверхности в слабопроницаемых массивах методом гидравлического разрыва.