Praktische Nutzung von geothermischem Wasser. Schema, Beschreibung

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Geothermische Energie. Praktische Nutzung von geothermischem Wasser. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

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Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Alternative Energiequellen

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Geothermale Wässer und Dampfhydrothermen weisen spezifische Besonderheiten auf, die sich von herkömmlichen Wärmeträgern unterscheiden und die bei der Entwicklung von Systemen zur geothermischen Wärmeversorgung und Stromerzeugung in GeoTPPs berücksichtigt werden müssen. Versuche, Thermalwasser und hydrothermischen Dampf als konventionellen Wärmeträger zu betrachten, scheiterten, wie die Praxis zeigt, oder führten zu unerwünschten Lösungen. Ohne die Analyse und Berücksichtigung seiner spezifischen Eigenschaften ist eine umfassende Nutzung des geothermischen Kühlmittels nicht möglich.

Die Besonderheiten von geothermischem Wasser sind wie folgt:

Einwegnutzung im Wärmeversorgungssystem;
konstante Temperatur während der Heizperiode;
Aggressivität und daher ist es notwendig, in Metallrohrleitungen und Heizgeräten Schutz vor Korrosion und Niederschlag zu bieten;
relativ niedrige Temperatur;
die Notwendigkeit eines Resets.

Der Einsatz von Dampfhydrothermen für GeoTPP erfordert im Gegensatz zum herkömmlichen Dampf, der in Kraftwerken verwendet wird, den Einsatz zusätzlicher Ausrüstung – Abscheider zur Reinigung kleiner Gesteinspartikel sowie Korrosionsschutz von Rohrleitungen und Dampfleitungen.

Die technischen Anforderungen an geothermische Ressourcen können je nach Umfang ihrer Nutzung – Stromerzeugung, Wärmeversorgung (Heizung und Warmwasserversorgung), Brauchwasserversorgung, Gewinnung chemischer Elemente usw. – unterschiedlich sein Die Nutzung von geothermischem Wasser, der einen oder anderen Lagerstätte, hängt von ihrem Energiepotenzial, der Gesamtreserve und der Durchflussrate der Brunnen, der chemischen Zusammensetzung, dem Salzgehalt und der Aggressivität des Wassers, der Anwesenheit eines Verbrauchers und seiner Entfernung, der Temperatur und den hydraulischen Bedingungen der Brunnen ab , die Tiefe der Grundwasserleiter und ihre Eigenschaften sowie einige andere Faktoren.

Wie die Erfahrung zeigt, ist der effektivste Einsatzbereich geothermischer Wässer in den meisten Fällen die Heizung, Warmwasserversorgung und technische Wasserversorgung von industriellen, zivilen, kommunalen und landwirtschaftlichen Einrichtungen.

Eine Analyse der oben genannten Faktoren hilft bereits in der ersten Entwurfsphase, über die Machbarkeit der geothermischen Wärmeversorgung zu entscheiden und geothermische Lagerstätten nach Temperatur, Wasserverlustgrad der Grundwasserleiter, chemischer Zusammensetzung, Gassättigung und Grad zu klassifizieren der Mineralisierung und der Art der Verwendung des Wärmeträgers.

Geothermiebrunnen werden je nach Grad des Wasserverlusts in ergiebige (1700 m400/Tag und mehr), mittlere ergiebige (1700 - 3 m400/Tag) und niedrige ergiebige (weniger als 3 mXNUMX/Tag) unterteilt.

Je nach Mineralisierungsgrad werden sie in frisch (bis 1 g/dm3), leicht brackig (1 – 3 g/dm3), brackig (3 – 5 g/dm3), stark brackig (5 – 10 g/dm3) eingeteilt. dm10), leicht salzig (20 - 3 g/dm20), salzig (35 - 3 g/dm35), stark gesalzen (50 - 3 g/dm50), schwach salzig (75 - 3 g/dm75), Solen (100 - 3 g/dm100), starke Solen (mehr als 3 g/dmXNUMX).

Je nach chemischer Eigenschaft werden vier Arten von Wässern unterschieden: Natriumbicarbonat, Natriumsulfat, Magnesiumchlorid und Calciumchlorid, Natriumchlorid.

Je nach Gaszusammensetzung werden sie in aggressive (Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff) oder neutrale (Stickstoff und Methan) unterteilt.

Nach thermischem Potenzial – überhitzt (mehr als 100 °C), hohe thermische (60 – 100 °C), thermische (40 – 60 °C), niedrige thermische (bis zu 40 °C).

Alle oben genannten Indikatoren sollten bei der Auswahl eines Wärmeversorgungsschemas oder -systems berücksichtigt werden. In der ersten Entwurfsphase ist es wünschenswert, Folgendes zu entscheiden:

Kann Thermalwasser einer bestimmten chemischen und gasförmigen Zusammensetzung und Mineralisierung direkt in Heizungs-, Warmwasser- und technische Wasserversorgungssysteme eingespeist werden?
ob dieses geothermische Wasser einer Wiedererwärmung unterzogen werden kann;
Welche Geräte können verwendet werden, um das Energiepotenzial geothermischer Gewässer umzuwandeln?
Was ist die Notwendigkeit für Wasseraufbereitungsmethoden.

Die Verbesserung der technischen und wirtschaftlichen Indikatoren der Wärme- und Stromnutzung geothermischer Wässer erfordert den Einsatz verschiedener technischer Geräte und Einheiten, die fossile Brennstoffe, Strom und Chemikalien nutzen, sowohl im Bereich der Gewinnung dieser Wässer als auch im Bereich der Nutzung und Entsorgung . Zu diesen Einheiten gehören beispielsweise Spitzenkessel, Wärmetauscher, artesische, Netzwerkpumpen, Wärmepumpen usw. Daher ist es zur Bewertung der von geothermischen Gewässern aufgenommenen und genutzten Energie ratsam, die allgemeine thermodynamische Analysemethode zu verwenden – die elektrische Methode, die es ermöglicht, die Leistung von Energie gemäß dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik zu bewerten.

Die Wirtschaftlichkeit der Nutzung geothermischer Gewässer hängt maßgeblich vom Nutzungsgrad ihres thermischen Potenzials und der Gleichmäßigkeit der berechneten Durchflussrate der Brunnen ab. Bei herkömmlichen Heizsystemen wird ungenutztes Wasser in das Kesselhaus (BHKW) zurückgeführt, um die ursprünglichen Parameter wiederherzustellen. Dadurch wird weniger Treibstoff benötigt. Bei Erdwärmeversorgungssystemen geht das vom Verbraucher nicht genutzte Wärmepotenzial unwiederbringlich verloren. Bei gleicher Durchflussmenge (bei gleichen Kosten für Bohrung und Betrieb von Brunnen) ist es möglich, je nach Endtemperatur des zur Ableitung geleiteten Thermalwassers eine unterschiedliche Anzahl von Verbrauchern mit Wärme zu versorgen.

Der maximale Energieeffekt (Brennstoffeinsparung) wird durch die Schaffung spezieller Heizsysteme mit erhöhter Temperaturdifferenz, den Einsatz von Spitzennacherwärmung (Hilfs-Spitzenkessel) oder Wärmepumpen und die Entwicklung integrierter geothermischer Wärmeversorgungssysteme mit einer Reihe aufeinanderfolgender Verbraucher (einschließlich saisonaler Verbraucher) erreicht ).

Je nach Mineralisierung und chemischer Zusammensetzung gibt es drei Möglichkeiten, Thermalwasser in Heizungsanlagen zu nutzen:

mit vorläufiger Wasseraufbereitung;
Verwendung von Zwischenwärmetauschern;
mit direkter Einspeisung von Thermalwasser in das Heizsystem.

Die letzte Methode ist die einfachste und wirtschaftlichste. Allerdings ist es bei weitem nicht immer machbar, wird aber dennoch in den meisten Bereichen eingesetzt.

Bei der Entwicklung geothermischer Wärmeversorgungssysteme ist darauf zu achten, dass der maximale Wert der Effizienzkoeffizienten für die Nutzung der Thermalwasserentnahme bei gleichzeitig minimalem spezifischem Thermalwasserverbrauch pro berechneter Wärmeenergieeinheit gewährleistet ist. Sein Wert schwankt innerhalb der folgenden Grenzen: Erhitzen 0,05 - 0,34; Belüftung 0,15 - 0,45; Warmwasserversorgung 0,70 - 0,92. Daraus ergibt sich die effizienteste Nutzung von Thermalwasser für die Warmwasserbereitung.

Der Reichtum Russlands kann durch die enormen Wärmeressourcen der Erde vervielfacht werden, die sich in einer Tiefe von 300 bis 2500 m in der inneren Störungszone der Erde befinden.

Im Allgemeinen können elektrische Geothermiekraftwerke in Russland heute etwa 2 Prozent (bis zu 4000 MW) der gesamten installierten Stromkapazität des Landes erzeugen.

Autor: Magomedov A.M.

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