Elektrownie geotermalne

Energia geotermalna
Czym w ogóle jest energia
geotermalna?
Ogólnie jest to energia zakumulowana w gruntach, skałach
i płynach wypełniających pory i szczeliny skalne. Energia
ta biorąc pod uwagę okres istnienia cywilizacji ludzkiej,
jest praktycznie niewyczerpalna.
Źródła energii geotermalnej
Biorąc pod uwagę stan skupienia nośnika ciepła, a także
wysokość temperatury, źródła energii geotermalnej dzielimy
na następujące grupy:
1. grunty i skały do głębokości 2500m, z których ciepło dla
celów grzejnych z wykorzystaniem pomp ciepła pobierane
jest przy pomocy specjalnych sond, zwanych sondami ciepła;
2. wody gruntowe jako dolne źródło ciepła dla pomp
grzejnych w zastosowaniu do celów grzejnych;
Źródła energii geotermalnej
3. wody gorące i ciepłe, wydobywane przy pomocy
wywierconych otworów eksploatacyjnych (w przypadku
mineralizacji wody, wtłaczane są z powrotem do złoża po ich
wykorzystaniu energetycznym);
4. para wodna, wydobywana przy pomocy otworów wiertniczych
(eksploatacyjnych) znajdująca zastosowanie w elektrowniach
geotermalnych do wytwarzania energii elektrycznej;
Źródła energii geotermalnej
5. wysady solne, z których energia odprowadzana jest przy pomocy
solanki lub przy pomocy cieczy obojętnych wobec soli, głównie
węglowodorów, np. izobutanu;
6. gorące skały, z których energia odbierana jest przez wodę
cyrkulującą pod wysokim ciśnieniem przez system szczelin
naturalnych lub wytworzonych sztucznie w kompleksach skalnych,
na dużych głębokościach. Energia ta wykorzystywana jest w
elektrowniach goetermalnych do wytwarzania energii elektrycznej
oraz do celów grzejnych.
Zasoby energii geotermalnej w
Polsce
Możliwość wykorzystania energii wnętrza Ziemi
istnieje na ponad 60% powierzchni naszego kraju.
Wody geotermalne charakteryzują się temperaturami
w granicach 30 -120 stopni Celsjusza, co czyni je
przydatnymi raczej do pozyskiwania energii cieplnej
niż elektrycznej. Według Polskiej Akademii Nauk,
potencjał techniczny zasobów geotermalnych wynosi
302000 PJ.
Ciepłownie geotermalne w
Polsce
Pomimo znacznego potencjału energetycznego wód
geotermalnych w Polsce dopiero 10 lat temu rozpoczęła
się ich techniczna eksploatacja jako ekologicznego źródła
ciepła. Do początku lat 90. Wody termalne
wykorzystywane były przede wszystkim w balneologii i
rekreacji. Natomiast w latach 1993 -2003 zbudowano i
uruchomiono w Polsce sześć instalacji ciepłowniczych
bazujących na energii gorących wód podziemnych, a
budowa kolejnych obiektów jest planowana w najbliższej
przyszłości.
Bańska - Biały Dunajec
Rok uruchomienia: 1994
Temperatura wody w złożu [°C]:
86
Głębokość złoża [m]: 2000-3000
Mineralizacja [g/l]: 3
Wydatek [m3/h]: 120
Całkowita moc cieplna [MWt]: 9
Pyrzyce
Rok uruchomienia: 1996
Temperatura wody w złożu [°C]:
61
Głębokość złoża [m]: 1500-1650
Mineralizacja [g/l]: 120
Wydatek [m3/h]: 2*170
Całkowita moc cieplna [MWt]: 50
Mszczonów
Rok uruchomienia: 1999
Temperatura wody w złożu [°C]:
40
Głębokość złoża [m]: 1600-1700
Mineralizacja [g/l]: 0,5
Wydatek [m3/h]: 60
Całkowita moc cieplna [MWt]: 12
Uniejów
Rok uruchomienia: 2001
Temperatura wody w złożu [°C]: 6770
Głębokość złoża [m]: ~2000
Mineralizacja [g/l]: 6,8-8,8
Wydatek [m3/h]: 68
Całkowita moc cieplna [MWt]: 4,6
Bańska Niżna - Biały Dunajec
Rok uruchomienia: 2001
Temperatura wody w złożu [°C]: 7680
Głębokość złoża [m]: 2500
Mineralizacja [g/l]: 3
Wydatek [m3/h]: 550
Całkowita moc cieplna [MWt]: 125
Słominki
Rok uruchomienia: 2002
Temperatura wody w złożu [°C]: 17
Głębokość złoża [m]: 300
Mineralizacja [g/l]: Wydatek [m3/h]: 260
Całkowita moc cieplna [MWt]: 3,5
Krótko o sytuacji na świecie
Z zasobów energii geotermalnej korzysta obecnie prawie 80
krajów, z czego ponad 30 w samej Europie. Pierwsza
siłownia wykorzystująca energię geotermalną do produkcji
energii elektrycznej powstała we Włoszech w 1904 roku.
Obecnie światowym potentatem w produkcji energii
elektrycznej w oparciu o geotermalne zasoby energetyczne
są Stany Zjednoczone. W wielu krajach także wykorzystuje
się energię geotermalną do produkcji energi elektrycznej. Do
tych krajów należy zaliczyć Filipiny, Włochy, Meksyk,
Japonię, Nową Zelandię i Islandię.
Pompy ciepła – czym właściwie są?
POMPA CIEPŁA JEST NOWOCZESNYM
URZĄDZENIEM GRZEWCZYM
WYKORZYSTUJE ENERGIĘ CIEPLNĄ
(NISKOTEMPERATUROWĄ), POCHODZĄCĄ ZE
ŚRODOWISKA NATURALNEGO, PRZETWARZA JĄ I
ODDAJE ENERGIĘ CIEPLNĄ
(WYSOKOTEMPERATUROWĄ) DO GÓRNEGO ŹRÓDŁA,
CZYLI UKŁADU GRZEWCZEGO - CENTRALNEGO
OGRZEWANIA ORAZ WYMIENNIKA CIEPŁEJ WODY
UŻYTKOWEJ.
Zasada działania
URZĄDZENIE TRANSPORTUJE ENERGIĘ CIEPLNĄ Z
OBIEGU DOLNEGO ŹRÓDŁA DO OBIEGU ŹRÓDŁA
GÓRNEGO. CIEPŁO Z DOLNEGO ŹRÓDŁA
PRZEKAZYWANE JEST DO PAROWNIKA, GDZIE
DOCHODZI DO WRZENIA CZYNNIKA ZIĘBNICZEGO. W
PRZEBIEGU WYMIANY CIEPŁA MIĘDZY DOLNYM
ŹRÓDŁEM, A PAROWNIKIEM POWSTAJE GAZ, KTÓRY
ULEGA SPRĘŻENIU DO ODPOWIEDNIO WYSOKIEGO
CIŚNIENIA POWODUJĄC JEGO SKROPLENIE.
Zasada działania (ciąg dalszy)
PODCZAS ZMIANY ZE STANU GAZOWEGO W
CIEKŁY WYDZIELA SIĘ ZNACZNA ILOŚĆ CIEPŁA,
KTÓRA POPRZEZ SKRAPLACZ ZOSTAJE
PRZEKAZANA DO OBIEGU GRZEWCZEGO.
NASTĘPNIE CIECZ PRZEPŁYWA PRZEZ ZAWÓR
ROZPRĘŻNY, GDZIE NASTĘPUJE JEJ ROZPRĘŻENIE.
W PAROWNIKU NASTĘPUJE PONOWNE
ROZPOCZĘCIE PROCESU.
Schemat budowy
Górne źródło ciepła
Górne źródło ciepła jest najczęściej wykorzystywane jako
źródło ciepłej wody do instalacji centralnego ogrzewania,
klimatyzacji i ciepłej wody. W instalacjach przemysłowych
jest również wykorzystywane do procesów
technologicznych wymagających ciepłej wody. W
przypadku pomp ciepła temperatura medium górnego
źródła nie przekracza 60 °C.
Dolne źródło ciepła
Odnawialne (Naturalne)
Powietrze atmosferyczne
Woda (powierzchniowa, gruntowa, głebinowa,
termalna)
Grunt
Promieniowanie słoneczne
Sztuczne (Energia odpadowa)
Gaz (powietrze, spaliny)
Ciecz (woda, ścieki)
Poziomy gruntowy wymiennik
ciepła
Zalety:
-zrównoważona temperatura
gruntu w ciągu roku
-możliwość długiego
magazynowania ciepła
-łatwość wykonania i niski koszt
Wady:
-potrzebna duża powierzchnia
gruntu
Pionowy gruntowy wymiennik
ciepła
Zalety:
- zrównoważona temperatura
gruntu w ciągu roku
- możliwość długiego
magazynowania ciepła
-zajmuje małą powierzchnię
gruntu
Wady:
koszt odwiertu
Podsumowanie
Ze wszystkich rodzajów nowych źródeł energii, energia
geotermalna daje największe efekty ekonomiczne.
Ze względu na rosnące wymogi w zakresie ochrony
środowiska, efektywność ekonomiczna źródeł geotermalnych
będzie wzrastać, nawet w przypadku spadku cen paliw
kopalnych.
Korzyści ekonomiczne przy eksploatacji systemu grzejnego
opartego w całości lub częściowo na energii geotermalnej
będą wyższe niż przy systemach konwencjonalnych, a okres
amortyzacji krótszy
Podsumowanie
Systemy geotermalne są efektywne w dużych instalacjach przy
współczynniku wykorzystania mocy źródła powyżej 0,5. Jest to
związane z dużymi nakładami na budowę i relatywnie niskimi
kosztami eksploatacji.
Potencjalni odbiorcy energii geotermalnej o zapotrzebowaniu
łącznym przekraczającym minimalną opłacalną wydajność
systemu (Q ³ 63 x 103GJ/a) powinni być zlokalizowani możliwie
blisko otworu (otworów) wydobywczego.
Ciepłownie geotermalne mogą pracować jako niezależne źródła
ciepła lub jako systemy wspomagające istniejące miejskie
systemy ciepłownicze zasilane przez konwencjonalne źródła
ciepła.
Dziękuje za uwagę 
Przygotowali: Sebastian Niesporek
Michał Hauk