Блоги
Геотермальные электростанции или сколько стоит вечный двигатель?

Геотермальные электростанции или сколько стоит вечный двигатель?

В последнее время все чаще мы слышим об альтернативной энергетике как о единственно возможном светлом будущем человечества. Все остальные варианты будущего преподносятся сторонниками солнечных батарей и ветровых генераторов весьма не светлыми – глобальное потепление, мировые потопы и войны за ресурсы…и все это сразу после ядерной зимы, которая всенепременно наступит, если и дальше массово продолжать использовать ядерные электростанции.

Своей навязчивостью поборники таких идей симпатий не вызывают, а нагнетаемая СМИ зеленая истерия не способствует адекватному анализу перспектив альтернативной энергетики. А ведь в подавляющем большинстве все эти приливно-сливные станции, вентиляторы в полях (ну не хочу я называть это ветровыми турбинами) и солнечные концентраторы не могут сравниться с ядерной электростанцией ни по одному из параметров, начиная от мощности и заканчивая влиянием на окружающую среду. Да и по экономике все эти экзотические проекты больше напоминают демонстрацию технологии, когда важно показать что это в принципе возможно, скромно умолчав о том, сколько это стоит.

В то же время, концепция выработки электричества из ничего всегда будет выглядеть заманчиво. Одним из таких «ничего» является внутренне тепло нашей планеты. Многие  видели телепередачи про извержение вулканов, с потоками расплавленной лавы, облаками пепла и другой атрибутикой локального апокалипсиса. Другое широко известное проявление этого тепла – горячие источники воды, гейзеры. Да, под землей довольно жарко и последние исследования, проводимые при помощи сверхглубокого бурения, показывают, что с каждым километром вглубь земной коры температура в толще пород увеличивается на 25-30 градусов Цельсия. Все знают, что тепло разными способами можно преобразовать в электричество. На этом тепле и работают геотермальные электростанции.

В целом, геотермальная электростанция, как и 80% остальных электростанций на планете, представляет из себя комплекс по преобразованию тепловой энергии (земных недр) в механическую – пар из нагретой под землей воды вращает турбину генератора. И этот способ особой выгодой не отличается – для нормальной работы вода должна прогреваться до 200-300 С. Математика нам показывает, что для получения такой температуры у себя в огороде, придется копать на 7-10 километров в глубь. А это не просто дорого, а очень дорого. Рекордная Кольская скважина имеет глубину всего 12 км., являя предел возможностей современных бурильных технологий. Глубина скважин для геотермальных станций редко превышает 3 км. Отсюда вывод – устанавливать их можно не везде, а там где на небольшой глубине уже есть нужная температура. А это – места стыка тектонических плит, регионы сейсмической активности, гейзеры и пр. не самые распространенные вещи. В общем, много не построишь – нужно глубоко, горячо, дорого и не везде. И здесь намечается прорыв сразу во всех категориях!

Американская компания Raser Technologies успешно ввела в строй коммерческую геотермальную электростанцию Hatch Geothermal Power Plant в штате Калифорния. Город, в котором была построена станция, называется Thermo, что символизирует. Принцип работы новой станции, по сравнению с классическим, немного изменился.

Обычно в геотермальной установке вода из горячего водоносного слоя подается в парогенератор и за тем в турбину, как показано на картинке

Геотермальные электростанции или сколько стоит вечный двигатель?

 Такая схема требует высокой температуры подающейся воды, что требует более глубокого бурения. Кроме того, вода забирается непосредственно из водоносного слоя и в ней растворено большое количество химических соединений, ускоряющих процесс коррозии турбины, прокачивающих насосов и другого оборудования. Так же, с большой глубины могут выходить ядовитые иили горючие газы, заключенные в породе, что может привести к взрыву во время бурения или при дальнейшей эксплуатации станции. Еще более страшные страшилки произошли во время строительства демонстрационного комплекса в швейцарском Базеле (Basel). В течение 6 дней после первой закачки холодной воды в горячие породы, из под земли в районе установки последовало около 10 000 (десяти тысяч) сейсмических толчков силой до 3,4 балла по шкале Рихтера и проект свернули.

Геотермальные электростанции, построенные Raser, лишены большинства этих недостатков, так как работаю по бинарному (двойному) принципу. В первую скважину на небольшую глубину закачивается некий водный раствор, который нагревается до относительно невысокой температуры – до 80 С. Это первичный контур теплоносителя. Далее нагретый раствор выкачивается из второй скважины и подается в теплообменник, где отдает свое тепло радиаторам котла, заполненного другой жидкостью. Вот здесь и заключается американская инженерная хитрость.

Эта жидкость — специальное органическое соединение, температура кипения которого на много ниже температуры кипения воды – при атмосферном давлении она кипит при –44 С, однако для увеличения мощности турбины давление в системе повышено. В результате, эта жидкость кипит примерно при +73 С, которые ей доставляет вода из первичного контура. Образующийся пар вращает лопасти небольшой турбины, соединенной с генератором. Вся система из скважин, насосов, теплообменников, турбины и генератора представляет собой единый комплекс с номинальной мощностью 250 кВт. Схематично это работает примерно так:

Геотермальные электростанции или сколько стоит вечный двигатель?

На практике добавлен еще и третий контур для конденсации пара из турбины обратно в состояние жидкости, а также контур охлаждения самого конденсатора. Кстати, именно теплообменный контур конденсатора дает белый дым над широкими трубами всех тепловых электростанций, от угольных до АЭС — это всего лишь смесь водяного пара и горячего воздуха.

В конструкции установки нет ничего необычного и все это давно известно, более того – первые бинарные геотермальные электростанции были построены СССР еще в 60-е годы. Но вся красота решения от Raser заключается в примененных технических решениях. Вторичная органическая жидкость – это модифицированный вариант хладагентов, используемых в кондиционерах партнера Raser – всемирно известного производителя климатического оборудования Carrier. А небольшие котлы, турбины и генераторы изготовила американская компания UTC Power (подразделение холдинга UTC) – производителя силовых установок для предприятий и частных хозяйств. Другими словами – все построено на основе массовых промышленных продуктов, выпуск которых давно освоен индустрией. Все элементы станции являются модульными и доставлялись прямо к месту строительства обычным грузовым автотранспортом. В итоге геотермальная станция на 50 генераторов была построена всего за 6 месяцев и обошлась в 33 миллиона долларов (стоимость новой АЭС в США – от 6 до 11 млрд. долларов).

Геотермальные электростанции или сколько стоит вечный двигатель?

Весь комплекс в городе Thermo выдает максимальную мощность примерно 14 МВт., а доступную потребителям – до 11 МВт. Разница идет на обеспечение работы самого комплекса.  В итоге мы получаем 33млн/11МВт=3 млн. долларов капитальных затрат за 1 МВт вырабатываемой электроэнергии. (Для сравнения — в США 1 МВт вырабатываемой на АЭС электроэнергии обходится, приблизительно, в 1,98 млн. долларов капитальных затрат).

Продают электроэнергию с этой станции потребителям за 0,078 цента за кВтч. Не поленимся из жадности посчитать: 0,07810 000=780 долларов в час, вот что на самом деле генерирует весь комплекс.

Геотермальные электростанции или сколько стоит вечный двигатель?

Стоит заметить, что $0,078 это не так дорого, как может показаться – в США 1 кВт*ч электроэнергии обходится потребителям в зависимости от способа выработки:

  • на природном газе – в $0,052;
  • на угле —  в $0,053;
  • на энергии ветра — в $0,055;
  • на АЭС – в $0,059.

Не трудно увидеть, что цена на все виды практически одинаковая. Это «рыночная» экономика США в действии. Здесь виновата американская налоговая политика, так как американцы стараются диверсифицировать источники получения электроэнергии в своей стране. Иначе у атомной электростанции не было бы конкурентов, как это и происходит во всем остальном цивилизованном мире. У ближайшего родственника —  Великобритании все  лучше и кВт*ч атомной электроэнергии обходится примерно в $0,037 (при соотношении  фунта стерлингов к доллару в 1.65). В прочем, считать такие вещи — занятие глупое, очень многое зависит от политики конкретного государства. Мне это, с моими $0,022 за кВт*ч в стране, вырабатывающей электроэнергию на 30-летнем оборудовании и без своего топлива, кажется происками врагов цивилизации.

Тем не менее, геотермальная электростанция, построенная в рекордные сроки и успешно конкурирующая на рынке продаж электроэнергии – это есть прогресс. Отсутствие необходимости в топливе, невысокие требования к глубине скважин (дьошива и нет землетрясений!!), и, как следствие, возможность устанавливать их практически где угодно без привязки к стыкам тектонических плит делают эти станции реальной альтернативой станциям на традиционном ископаемом топливе.

   Геотермальные электростанции или сколько стоит вечный двигатель?

<

p align=»left»> 


Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: