Что такое различные типы геотермальных электростанций сохранение энергии будущего

На глубине 4000 миль под поверхностью Земли неимоверно жарко. Практически, по оценкам ученых, она составляет более 7000 градусов по Фаренгейту. Хотя такая температура считается чрезвычайно горячей, опасной и ее необходимо избегать любой ценой, если вы возьмёте на себя инициативу пробурить приблизительно 3-4 мили под поверхностью земли, вы наткнетесь на горячую породу, которая намного менее опасна, с температурой около 300-400 градусов по Фаренгейту. Эта горячая порода может быть применена как постоянный тепловой источник, но ее применение будет очень очень дорогим.

Хотя применение тепла этой породы может быть очень очень дорогим, есть и иные варианты. В остальных местах, всего в нескольких сотнях футов под поверхностью земли, существуют зоны, в которых воды под землей и горячая порода соединяются для получения потоков горячей воды. Этот водный поток является очень экономичным тепловым источником (геотермальной энергии) под землёй и может быть применен в большом диапазоне, включая отопление домов, предприятий, а еще для питания больших ферм или выработки энергии для теплиц. Горячая вода тоже может быть преобразована в пар и направлена на вращение турбины, которая приводит в действие генератор для изготовления электроэнергии.

Геотермальная энергия — это энергия, получаемая из внутреннего тепла земли под ее поверхностью. Для извлечения энергии геотермальные скважины бурятся в земной коре на глубине от 3 до десяти километров. Тепло достается внутри земной коры разными методами, но очень распространенным считается применение воды и пара. Горячая вода из размещенного ниже резервуара горячей воды может быть извлечена и напрямую направлена для обогрева зданий и домов. Это можно достигнуть путем циркуляции горячей воды по всему зданию или прокачки горячей воды через теплообменный аппарат, который возвращает тепло вовнутрь здания. Горячая вода тоже может быть преобразована в пар и направлена на турбину, которая приводит в действие генератор для изготовления электроэнергии на геотермальной электростанции.

Что считается источником внутреннего тепла Земли?

Первое формирование Земли

В процессе первоначального формирования Земли была сгенерирована кинетическая энергия, которая расположена в форме гравитационной и тепловой энергии. Медленный процесс оседания или охлаждения Земли, а еще теплопередача ее поверхностью при помощи проводимости и конвекции составили маленькую часть источника тепловой энергии Земли. Технологии геотермальной энергии применяют это тепло для самых разных целей.

Процессы химического характера

Естественно, тепло преобразуют растения в химическую энергию при помощи фотосинтеза. Когда эти растения умирают, они проходят через процесс, именуемый биоразложением, из-за чего химическая энергия поступает в землю в виде ископаемого топлива, такого как уголь и нефть.

ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ БУДУЩЕГО ТОП 5

Радиоактивность

Кроме конвекции и проводимости, тепловая энергия выделяется также с помощью радиации. Радиоактивные изотопы калия, урана и тория распадаются, по завершению выделяя энергию.

Магнетизм

По мере охлаждения ядра Земли в результате процесса, известного как кристаллизация, выделяется тепло, а еще гравитационная вероятная энергия, которая создаёт магнитное поле Земли.

Разные типы геотермальных электростанций

Геотермальные электростанции применяют гидротермальные ресурсы, которые содержат как тепло (термальные), так и воду (гидро). Геотермальные электростанции нуждаются в высокотемпературных геотермальных ресурсах (от 300°F до 700°F), которые берутся либо из скважин горячей воды, либо из скважин сухого пара. Частные лица применяют данные ресурсы путем скважного бурения под землёй и выкачивания горячей воды или пара на поверхность, которые применяются для отопления и производства электричества. Некоторые инвесторы бурят геотермальные скважины глубиной до 2-ух миль. С учетом сказанного, вот главные типы геотермальных электростанций.

Прямой сухой пар

Это был первый тип геотермальной электростанции, который построили. Впервые геотермальная электростанция была задействована в 1904 году в Лардарелло в древней Италии. Геотермальная электростанция прямого сухого пара применяет гидротермальную жидкость, которая по большей части собой представляет пар. Пар направляется прямо в турбину, которая соединена с электромагнитом (генератором). Вращение турбины приводит в действие генератор для выработки электрической энергии.

Пар ликвидирует необходимость сжигания ископаемого топлива для нагревания воды (пара) с целью выработки электрической энергии. Это также уменьшает необходимость хранения и транспортировки топлива. Эти установки считаются экологически безопасными, поскольку выделяют только лишний пар и немного газов. Не обращая внимания на собственную старость, паровая технология все еще применяется в наши дни, тем более в Гейзерах в северной Калифорнии, которые считаются крупнейшей геотермальной электростанцией в мире.

Цикл вспыхивания и двойной цикл вспыхивания

Это самые популярные геотермальные электростанции, работающие в последнее время. Жидкость большой температуры (температура выше 360°F (182°C) перекачивается под очень большим давлением в резервуар, установленный на сравнительно невысокое давление. В резервуаре с более низким давлением часть жидкости быстро выветривается или вспыхивает. Потом пар направляется на вращение турбины, которая приводит в действие генератор для выработки электрической энергии. Если в резервуаре малого давления остается жидкость, она может быть опять испарена в другом резервуаре для получения дополнительной энергии.

Бинарный цикл

Геотермальные установки с бинарным циклом сильно разнятся от своих аналогов с прямым сухим паром и вспышкой. Как? Вода или пар, извлеченные из горячего резервуара под поверхностью земли, не контактируют с турбиной.

Горячая вода достается из резервуара горячей воды под землёй и транспортируется на электростанцию по трубам. Потом горячая вода параллельно распределяется к любому из сети энергоблоков через большие трубы, питающие каждый ряд из нескольких блоков. Каждый энергоблок формирует собственную энергию одновременно из резервуара горячей воды.

В данной системе бинарного цикла вода или пар не вступают в контакт с турбиной. Вместо этого ее тепло подается второй жидкости для работы, которая проходит через змеевики в теплообменном баке. Поскольку рабочая жидкость имеет намного более невысокую температуру кипения, чем вода, она быстро выветривается (вспыхивает) при температуре до 14 градусов по Цельсию и двигается вверх, проходя через турбину.

Что такое различные типы геотермальных электростанций сохранение энергии будущего

Давление, исходящее от пара, вращает турбины. Турбины приводят в действие генератор для выработки электрической энергии. Каждая установка способна производить около 280 кВт энергии. Благодаря синхронизации мощности всех агрегатов, на данной установке вырабатывается около 11 милионов ватт электрической энергии.

Примененная скважинная вода, которая приблизительно на 21 градус Цельсия холоднее, поступает в нагнетательные скважины, откуда она перекачивается назад в резервуар горячей воды. Там она опять нагревается горячими породами и опять всасывается для продолжения цикла производства электричества.

После вращения турбины пар направляется вверх в конденсаторный бак. Тут охлаждающая вода попадает в конденсатор из градирен через змеевики в конденсаторном баке и по завершению охлаждает пар, давая возможность ему конденсироваться назад в жидкость, которая собирается на дне бака. Охлаждающая вода обычно поступает в охлаждающий бак при температуре примерно 19 градусов по Цельсию, впрочем после выполнения собственной функции по охлаждению жидкости для работы ей позволяется покинуть бак при температуре примерно 30 градусов по Цельсию.

Теперь жидкости для работы позволяется течь по выходу из резервуара к насосу. В насосе рабочая жидкость вновь нагнетается и перекачивается назад в бак-теплообменник для повторения цикла. Для повторного применения вода попадает назад в градирню, где охлаждается до 19 градусов по Цельсию.

Примечательно, что три системы жидкостей: рабочая жидкость, горячая вода из резервуара и охлаждающая вода, которая поступает из градирни, остаются в собственных отдельных контурах и никогда не вступают в контакт, чтобы гарантировать отсутствие загрязнения и выбросов.

Передача и использование электрической энергии | Физика 11 класс #15 | Инфоурок

Заём на изображение: pixabay

Галилео. Геотермальная электростанция