Геотермальные электростанции, работающие на сухом пару

Паровые электростанции работают преимущественно на гидротермальном пару. Пар, поступающий из скважины, пропускается непосредственно через турбину, которая питает генератор, производящий электроэнергию. Это старейшие геотермальные электростанции, первая из которых была построена в Лардерелло (Италия) в 1904 году и действует по настоящее время. Паровая технология используется также и на самой крупной электростанции в мире «Гейзерс» в Северной Калифорнии.

Рис. 18. Геотермальная паровая электростанция

Геотермальные электростанции на парогидротермах

Для производства электричества на таких станциях используются перегретые гидротермы (температура выше 182 °С). Гидротермальный раствор нагнетается в испаритель для снижения давления, из-за этого часть раствора очень быстро выпаривается. Полученный пар приводит в действие турбину. Если в резервуаре остается жидкость, то ее можно выпарить в следующем испарителе для получения еще большей мощности.

Рис. 19. Гидротермальная электростанция

Геотермальные электростанции с бинарным циклом производства электроэнергии

Геотермальные электростанции со смешанной схемой производства отличаются от двух предыдущих типов электростанций тем, что геотермальная вода (пар) умеренных температур (ниже 200 ) никогда не вступает в непосредственный контакт с турбиной/генератором. Вместо этого она и вторая, дополнительная жидкость с более низкой температурой кипения (фреон или изобутан) пропускаются через теплообменник. Тепло геотермальной воды выпаривает вторую жидкость, пары которой приводят в действие турбины. Отработанный пар конденсируется и вновь пропускается через теплообменник, создавая тем самым замкнутый цикл.

Рис. 20. Геотермальная электростанция с бинарным циклом

Так как это замкнутая система, выбросы в атмосферу практически отсутствуют. Воды умеренной температуры являются наиболее распространенным геотермальным ресурсом, поэтому большинство геотермальных электростанций будущего будут работать на этом принципе [35].

Резервуары с паром и горячей водой являются лишь малой частью геотермальных ресурсов. Земная магма и сухая твердая порода обеспечат дешевой, чистой, практически неиссякаемой энергией, как только будут разработаны соответствующие технологии по их утилизации. До тех пор, самыми распространенными производителями геотермальной электроэнергии будут электростанции с бинарным циклом.

Чтобы геотермальное электричество стало ключевым элементом энергетической инфраструктуры России, необходимо разработать методы по уменьшению стоимости его получения. В настоящее время стоимость электроэнергии находится на уровне 3-3,5 руб. за [36].

Экологические аспекты геотермальной энергетики

Неблагоприятные воздействия геотермальной энергетики на окружающую среду:

• Отчуждение земельных площадей. К примеру, в долине гейзеров (США) для работы станции мощностью 1000 МВт требуется 150 скважин, которые занимают территорию более 19 ;

• Оседание почвы, изменение уровня грунтовых вод;

• Подвижки земной коры, повышение сейсмической активности. Однако интенсивность землетрясений в зоне термальных явлений, вызванных вулканической деятельностью, обычно значительно меньше интенсивности землетрясений, вызванных крупными смещениями земной коры по разломам. Поэтому нет оснований считать, что разработка геотермальных ресурсов увеличивает сейсмическую активность.

• Выбросы газов (метан, водород, азот, аммиак, сероводород);

• Тепловое загрязнение атмосферы и поверхностных вод;

• Сброс отработанных вод и конденсата, загрязненных в небольших количествах аммиаком, ртутью, кремнеземом, рубидием, цезием, калием, фтором и др., для охлаждения в водоемы;

• Заболачивание или засоление почв, обусловленное поступлением на землю большого количества рассолов [37].