Aplicatii ale Energiei Geotermaledocx

=== Aplicatii ale energiei geotermale ===

CAPITOLUL 3

APLICAȚII ALE ENERGIEI GEOTERMALE

Utilizarea directă este cea mai veche forma de exploatare a energiei geotermale de omenire. Diferite categorii de utilizare directă există, de exemplu: spațiu și termoficare, de sere, încălzire iaz acvacultura, uscare agricolă, utilizări industriale, răcire, topire zăpezi, băi și înot. Am compara de asemenea date din 1995 și 2000 prezentate la Congresul Geotermal Mondial din Italia și Japonia. Principalele aplicații din întreaga lume sunt băile geotermale și spații /termoficare. De obicei, utilizarea directă funcționează cu temperaturi sub 150°C. Avantajele utilizării directe sunt o resursă pe scară largă disponibilă la adâncimi de foraj economice și utilizarea puțurilor forajate convenționale, echipamente de încălzire și de răcire.

Un sistem de bază cu utilizarea directă de multe ori este aplicat în rezervoare cu permeabilitate scăzută este prezentat în figura 3.1. De obicei, schimbătoare de căldura sunt utilizate pentru a avea un fluid secundar curat care circulă prin partea de utilizare a sistemului, cum fluidul geotermal este de obicei nepotrivit pentru utilizare directă din cauza compoziției chimice a fluidelor. Principalele componente ale unui sistem de utilizare directe sunt down hole și pompele de circulație, conducte, extracția de căldură și piese de schimb.

Fig. 3.1 Diagramă schematică a fluxului pentru un sistem de utilizare directă cu schimbător de căldură adaptate

Pompele de foraj utilizate în aplicații directe sunt pompe submersibile sau pompele cu arbore linie. Pompele cu arbore linie sunt mai puțin costisitoare și au fost folosite cu succes de mult timp. Cu toate acestea, pentru adâncimi mai mari de aproximativ 250-350 m, este nevoie de pompe submersibile.

Conducte pentru transportul și distribuția sunt de obicei realizate din oțel carbon, în special atunci când temperaturi de peste 100°C sunt implicate. De asemenea, plastic armat cu fibre și policlorură de vinil pot fi folosite. Conductele pre-izolate sunt comune în zilele noastre
. Conducte poate fi instalat deasupra solului sau în subteran. Instalarea deasupra solului permite o întreținere ușoara, cu toate acestea, pot fi provocate daune în urma accidentelor sau vandalismului. În plus, mai multe aspecte ar putea preveni instalarea conductelor de suprafață, inclusiv dificultăți cu punctele de trecere rutiere, acte de expansiune și protecția izolației. În cazul în care conductele sunt instalate subteran, este nevoie de o protecție prin acoperiri sau ambalare. În unele sisteme de termoficare, tuneluri din beton au fost utilizate, care sunt o opțiune costisitoare, dar permite întreținere mai ușoară, o viitoare extindere, și, de asemenea, posibilitatea de utilizare cu alți utilizatori, cum ar fi apa menajera, electricitate, telecomunicații. O soluție mai ieftină este subteran pentru a îngropa direct conductele.

Trei tipuri diferite de schimbătoare de căldură sunt adecvate pentru utilizare directă a energiei geotermale: tip placă, coajă și tub, și schimbătoare de căldură tip foraj. Schimbătoare de căldură cu plăci sunt foarte frecvente în aplicații geotermale datorită dimensiunilor mici și mai puține costuri în comparație cu alte tipuri de schimbătoare de căldură. În plus, schimbătoare de căldură tip plăci pot fi majorate sau reduse în dimensiuni cu ușurință dacă este necesar, prin adăugarea sau eliminarea plăci din stivă. În aplicații speciale, sunt folosite schimbătoare de căldură tip foraj.

Multe sisteme geotermale de utilizare directă sunt echipate cu un sistem de vârf au cu un plan de rezervă pentru sarcină maximă. Adesea, este mai economic să se adapteze sistemul geotermal la sarcina de bază și vârfurilor de cerere cu un cazan convențional sau alte surse.

În ceea ce privește dezvoltarea tehnologiei, deja în 1984, Gudmundsson a declarat "tehnologia de aplicații directe este disponibilă și nu ar trebui să fie o barieră în calea dezvoltări viitoare". Echipamentul standard este folosit pentru proiecte de utilizare directă. Recent, s-a constatat că nu sunt multe brevete noi în acest domeniu de utilizare directe în afară de unele evoluții în domeniul integrării utilizarea energiei geotermale în clădiri. În cele ce urmează ne vom concentra pe recentele progrese în cel mai important domeniu de utilizare directe, și anume spațiu și de termoficare.

Cele mai frecvente sisteme de bază de utilizare directe, de exemplu, în Islanda, sunt compuse din pompe de foraj și de circulație, conducte de transmitere și de distribuție, planuri de vârf sau de rezervă și diverse forme de echipamente pentru extracția căldurii. Fluid este de multe ori eliminat la suprafață. Sisteme de dublet, cu o singură generare (with one production and one injection well) și o sondă de injecție au fost inițial dezvoltat în anii 1960 și a devenit comune în anii 1980. Distanța între puțuri este situat într-un mod, astfel încât extracția de resurse pentru cel puțin 20 de ani este garantată înainte sondele de producție începe să se răcească. Puțurile poate ajunge la adâncimi de aproximativ 2000 la 3500 m. Pentru a evita coroziunea carcasei de oțel, sonde de producție din fibră de sticlă căptușite, introduse în anii 1990 sunt adesea folosite.

În momentul de față, sisteme de termoficare este sectorul geotermal cu cea mai dinamica de dezvoltare. Cele mai noi dezvoltări includ concepte pentru a extinde durata de viață de proiecte de design dublet de foraj prin forarea a trei puțuri de producție și de conversie fostele două puțuri în sonde de injecție (sistem triplet). Acest concept, aplicat în principal în Franța, permite pentru 30 de ani utilizare resurselor geotermale. În ceea ce privește sistemele de termoficare noi, sunt instalate mai multe sisteme triplet. De asemenea, sisteme mai mici sunt din ce în ce mai frecvente, cu resurse mai mici, uneori, utilizate în combinație cu sistemele mari de pompe de căldură. Recent, resurse geotermale de la joasă până la temperatură medie sunt acum folosite pentru producția combinată de căldură și energie cu o centrală electrică cu ciclu binar prima dată și utilizarea directă ulterioară, care îmbunătățește, de asemenea, economia proiectelor geotermale.

Utilizarea directă a resurselor geotermale reprezintă extracția termică directă pentru încălzire și răcire. Utilizări posibile directe sunt: ​​spațiu și termoficare, încălzirea băi publice și
piscine, încălzirea serelor, procese industriale și uscare agricole.

Informații privind capacitatea instalată pentru utilizare directă sunt greu de găsit și de multe ori, datele statistice lipsesc. Capacitate instalată la nivel mondial de utilizare directe este estimată între 19 și 26 GWth. Țările cu cea mai mare utilizarea directă includ : China (aproximativ 3,7 GWth), Turcia (aproximativ 2,7 GWth), Islanda (aproximativ 2,2 GWth), și Japonia cu aproximativ 2,1 GWth de capacitatea instalată. În 2013, capacitatea instalată pentru utilizarea directă a energiei geotermale a crescut. Potrivit unor studii recente capacitatea a crescut în Europa (Ungaria, Italia, Germania).

Fig. 3.2 Situația internațională a energiei geotermale

Sisteme geotermale de fabricate (SGF) furnizează energie geotermală prin atingerea în resurse geotermale adânci ale Pământului, care nu sunt altfel exploatat din cauza lipsei de apă și a fracturilor, locație sau tipului de rocă. Tehnologiile SGF au potențialul de cost-eficient producând cantități mari de energie electrică aproape oriunde în lume. În momentul de față, mai multe proiecte pilot se desfășoară în Australia, Europa, Japonia și SUA. Conceptul de bază este de a forja două sonde într-o rocă uscată fierbinte cu permeabilitate limitată și conținut fluid la o adâncime de 5-10 km. Rezervoarele cu temperaturi ridicate (200°C) s-au găsit, deși la fel de la adâncimi de 3 km, în care gradient de temperatură este ridicată (60-65°C/km).

Tehnologia SGF creează permeabilitate în stâncă prin hidro-fracturarea rezervorului cu apă rece pompată în prima sondă la presiune ridicată. Cea de a doua sondă (sonda de producție) intersectează sistemul fractură stimulat și returnează apa fierbinte la suprafață iar energia electrică poate fi generată. Sonde de producție suplimentare pot fi forate pentru a satisface cererea de generare a energie electrice.

Adoptarea tehnologiilor tip flash sau binare pot fi utilizate cu SGF în funcție de temperatura geotermală a fluidul extras din rezervorul artificial creat de stimulare hidraulic.

Practicile actuale pentru sistemele de conversie geotermale arată că eficiența energetică a crescut de la 25-50%. Viitorul practici inginerești ar dori să crească această eficiență până la 60% sau mai mult, care necesită investiții suplimentare în cercetare, dezvoltare și demonstrare pentru a îmbunătăți transferul de căldură, precum și îmbunătățirea eficienței mecanice de convertoare, cum ar fi turbinele, extersoare turbo și pompe.

Există o nevoie puternică pentru ca demonstrațiile SGF să fie extinsa. Cu sonde de extindere de până la 5 km în multe cazuri, forarea reprezintă o provocare semnificativă pentru dezvoltarea SGF. Reducerea costurilor de injecție și de producție de sonde este următoarea problema tehnologică mare cu care se confruntă comercializarea tehnologiei SGF. Un obstacol semnificativ tehnologic este de a controla aceste fracturi profunde (de peste 5 km), în scopul de a crea o zonă de mare pentru transfer de căldură și pentru a asigura fluxul de masă suficientă între sonde. Înainte de a ajunge comercializarea pe scară largă, încă nevoie de semnificativ îmbunătățiri pentru a reduce costurile.