Burlacu Cătălin Bogdan DE ENERGIE Grupa 2!" ISE
TEMĂ DE CASĂ - SURSE REGENERABILE REGENERABILE
Conversia energiei geotermale #n pr$%$nt $&i'tă tr$i tipuri d$ c$ntral$ $l$ctric$ g$ot$r(al$ )n $&ploatar$* c$ntral$ +u'cat$, c$ntral$ +.a'/, 0i c$ntral$ cu ciclu 1inar d$pin%nd d$ t$(p$ratura .uidului 0i d$ 'tar$a ac$'tuia 34apori 'au lic/id56 7actorii 7actorii d$ capacitat$ ai c$ntral$lor g$ot$r(al$ 'unt co(para1ili cu c$i ai c$ntral$lor con4$n8ional$ con4$n8ional$ putnd a4$a 4alori cuprin'$ )n int$r4alul 9"-:!;6 CENTRALE USCATE Centralele uscate 3o't printr$ pri($l$ tipuri utili%at$ p$ntru
4alorirag($nt$l$ d$ rocă 0i $4$ntualul cond$n' >or(at p$ parcur'6 $ntru a prot$a r$%$r4a naturală d$ a1ur o anu(ită >rac8i$ $'t$ r$in$ctată după utili%ar$ )n r$%$r4orul g$ot$r(al 'u1 >or(ă d$ cond$n'6 Ac$a'tă t$/nologi$ $'t$ 'i(plă $aptul că r$%$r4oar$l$ r$%$r4oar$l$ cu do(inan8ă d$ 4apori d$'cop$rit$ pnă )n pr$%$nt 'unt >oart$ rar$6 D$ a'$($n$a co(parati4 cu c$l$lalt$ t$/nologii doar 3="2!5; din .uidul $&tra' $'t$ r$in$ctat )n r$%$r4orul g$ot$r(al6 E
Burlacu Cătălin Bogdan DE ENERGIE Grupa 2!" ISE
TEMĂ DE CASĂ - SURSE REGENERABILE
Fig. 1 – Principiul de funcţionare al centralelor uscate
Vaporii proveniţi din subteran conţin (2-10)% gaze nocive, cu ar fi !"2 #i $idrogen sulfurat &n acela#i tip, e'ist #i variante constructive n care aburul provenit de la turbin este eliberat n atosfer Pentru a evita poluarea, ntr-o pri etap aburul va fi introdus ntr-un sc$ibator de cldur unde vaporii de ap condenseaz, dup care faza gazoas ras este tratat n vederea nlturrii poluanţilor &ntr-o etap suplientar, poluantul poate fi prelucrat n continuare #i valorificat ca subprodus *e e'eplu, din $idrogenul sulfurat se poate obţine sulf care, prin v+nzare, poate aduce venituri suplientare " alt surs de venit suplientar poate fi cldura recuperat n etapa de condensare a vaporilor de ap &ntruc+t bio'idul de carbon constituie o surs de poluare, acesta nefiind supus de obicei procesului de recuperare, se pune problea captrii #i inectrii lui n subteran dac se afl ntr-un procent senificativ n aburul provenit din rezervorul geoteral n studiu coparativ efectuat pentru .tatele nite arat ns c, n edie, eisiile de !"2 ale unei centrale geoterale de acest tip sunt de apro'iativ /0g$ iar cele ale unei centrale clasice funcţion+nd pe baz de cobustibili fosili sunt de (300-/44)g$ 5lternativ, bio'idul de carbon ar putea fi totu#i captat #i utilizat n industria alientar pentru buturile carbogazoase, sau ca accelerator de cre#tere a plantelor din sere CENTRALE “FLASH”
6aoritatea c+purilor geoterale produc un aestec de gaze, ap #i diverse inerale dizolvate, cu o corozivitate ridicat, la presiuni de p+n la 10 atosfere *e aceea este de dorit evitarea contactului dintre ec$ipaentele active ale centralei #i apa provenit direct din subteran
Burlacu Cătălin Bogdan DE ENERGIE Grupa 2!" ISE
TEMĂ DE CASĂ - SURSE REGENERABILE
reprezint o soluţie la aceast provocare Procentul asic de vapori de ap din acest aestec este de (10-40)% Pe sur ce apa geoteral (cu teperaturi ai ari de 1708!) ncepe s urce la suprafaţ, sufer o cdere de presiune p+n c+nd este atins presiunea de saturaţie &n acest oent este iniţiat procesul de fierbere, care continu #i atunci c+nd apa este adus la suprafaţ #i triis ntr-un rezervor de e'pansiune 5lternativ, presiunea din conductele puţului de e'tragere este enţinut la un nivel la care nu are loc fierberea cu autorul unei valve aplasate la intrarea n vasul de e'pansiune .cderea brusc a presiunii la ptrunderea n vasul de e'pansiune provoac fierberea instantanee a fluidului geoteral #i eliberarea vaporilor de ap 5ce#tia sunt apoi utilizaţi pentru a antrena turbinele centralei (figura 2a) !a #i n cazul centralelor uscate, condensul provenit din vaporii utilizaţi este reinectat n subteran preun cu apa din vasul de e'pansiune Centralele “flash”
&n unele cazuri este necesar iniţierea fierberii na dintre etodele utilizate const n introducerea unui tub n puţul de fora, sub nivelul apei, prin care se popeaz aer Presiunea din coloana de aer #i ap va scdea p+n la atingerea presiunii de saturaţie, oent n care se iniţiaz fierberea &n continuare, dac aestecul de ap #i vapori rezultaţi prin fierbere are o densitate suficient de redus, fierberea #i curgerea ctre suprafaţ a coloanei de ap se vor autontreţine, fr a ai fi necesar poparea aerului 9'ist posibilitatea ca procedura s fie repetat de c+teva ori pentru a se obţine efectul scontat " alternativ constructiv a te$nologiei :flas$; const n ipleentarea unui al doilea vas de e'pansiune, unde aunge lic$idul din priul vas, la o presiune #i ai sczut .e va obţine o cantitate suplientar de vapori care pot alienta fie o turbin de presiune sczut, fie o treapt final a turbinei iniţiale 5ceast te$nologie poate aduce un spor de capacitate de p+n la 24% ns, preergtor construcţiei, se ipune o analiz a fezabilitţii ca urare a costurilor ai ridicate cu investiţia iniţial " alt variant constructiv este destinat zonelor n care nu e'ist surse suplientare de ap pentru turnul de rcire &n acest caz aburul evacuat de turbin ptrunde ntr-un condensator !ondensul este rcit cu aer ntr-un turn de rcire iar o parte din apa cald rezultat (14%-20%) este reutilizat n procesul de condensare a aburului (figura 2 b), restul fiind inectat n puţul de fora n dezavanta iportant al acestor sistee const n depozitarea ineralelor dizolvate n lic$idul geoteral pe pereţii rezervorului de e'pansiune #i ai porţiunilor de conducte aflate n contact cu lic$idul n stare de fierbere zual centralele :flas$; se construiesc cu puteri instalate de (10-44) 6
Burlacu Cătălin Bogdan DE ENERGIE Grupa 2!" ISE
TEMĂ DE CASĂ - SURSE REGENERABILE
a)
Burlacu Cătălin Bogdan DE ENERGIE Grupa 2!" ISE
TEMĂ DE CASĂ - SURSE REGENERABILE
b) Fig. 2 3a5 rincipiul d$ >unc8ionar$ al c$ntral$lor +.a'/,F 315 'c/$(a d$ principiu a
'$g($ntului t$/nologic d$ r$circular$ a cond$n'ului
CENTRALE BNARE
C(puril$ g$ot$r(al$ car$ produc apă cu t$(p$raturi 'că%ut$ 3'u1 ="!=9!@C5 'unt (ult (ai nu($roa'$ d$ct c$l$ d$ )naltă t$(p$ratură6 #n ac$'t$ ca%uri tran'>or(ar$a $n$rgi$i t$r(ic$ )n $n$rgi$ $l$ctrică '$ >ac$ )n centrale cu sistem binar car$ pot 4alori
Burlacu Cătălin Bogdan DE ENERGIE Grupa 2!" ISE
TEMĂ DE CASĂ - SURSE REGENERABILE
Fig. ! – .c$ea de principiu a te$nologiei binare de valorificare a resurselor geoterale
5ceast te$nologie are avantaul utilizrii apei geoterale n ciclu nc$is, la o presiune care nu perite fierberea, respectiv eliberarea unui conţinut de gaze nocive (!"2, $idrogen sulfurat, bio'id de sulf etc) n atosfer *in acela#i otiv este redus n are sur procesul de depunere a ineralelor dizolvate n ap pe pereţii coponentelor aflate n contact cu apa geoteral n alt avanta senificativ al acestei te$nologii const n faptul c ntreaga cantitate de fluid geoteral este reinectat n subsol, ceea ce perite conservarea acestuia acolo unde rezervoarele conţin cantitţi reduse de ap sau unde reprosptarea pe cale naturala natural a rezervei de ap este lent 5lternativ, te$nologia se poate utiliza n cobinaţie cu centralele :flas$; &nainte de a fi reinectat n subsol, fluidul din vasul de e'pansiune al unui odul :flas$; poate ceda cldur fluidului de lucru dintr-un odul binar !osturile iniţiale vor fi ai ridicate, ns cantitatea de energie geoteral e'tras va suplienta capacitatea de producţie n dezavanta iportant al centralelor binare const ns n faptul c te$nologia utilizat nu perite folosirea resursei geoterale pentru a produce condensarea fluidului de lucru, fiind necesar o surs e'tern de rcire Procesul este eficient atunci c+nd agentul din turnul de rcire este apa, ns lipsa sau cantitţile insuficiente ale acestei resurse la locul de aplasare al centralei au avut ca rezultat ipleentarea te$nologiilor de rcire cu aer
Burlacu Cătălin Bogdan DE ENERGIE Grupa 2!" ISE
TEMĂ DE CASĂ - SURSE REGENERABILE
5cestea ns genereaz variaţii senificative ale producţiei centralei geoterale pe parcursul unui an (c$iar #i cu 40%), n funcţie de variaţiile teperaturii aerului de la un anotip la altul n alt dezavanta rezid n consuul ridicat de energie au'iliar n raport cu un nivel de producţie ai redus coparabil cu centralele uscate #i cu cele de tip flas$ datorit faptului c e'ploateaz resurse geoterale de oas entalpie !ele ai ari consuuri proprii se nregistreaz pentru operaţii precu poparea apei geoterale n subsol, poparea fluidului de lucru n circuitul nc$is, utilizarea ventilatoarelor de are capacitate pentru sisteele de rcire cu aer sau a popelor de ap pentru turnurile de rcire cu ap *in punct de vedere al capacitţii, aceste centrale au odule de producţie cu puteri instalate de (1-<) 6, ult ai ici n raport cu odulele care ec$ipeaz celelalte tipuri de centrale geoterale Utili"area #ire$t% a $%l#&rii geotermale
&n industria geoteral, potenţialul teric este considerat sczut atunci teperatura furnizat este sub 1408! !ldura provenit din resursele geoterale cu teperaturi sczute (20 1408!) sau de la fluidul rezidual din centralele electrice geoterale (co-generare), poate fi utilizat n od direct, pentru aplicaţii de nclzire rezidenţial, coercial sau industrial la scar redus (locuinţe individuale, birouri, iazuri piscicole, sere) dar #i pe scar larg (nclzirea cartierelor de locuinţe sau localitţilor de ici diensiuni, n industrie - pentru uscarea produselor alientare, uscarea c$erestelei, recuperarea ineralelor etc) Principalele avantae constau n= •
• •
• •
• •
•
•
frecvenţa ridicat a resurselor cu teperaturi sczute> p+n n prezent acestea au fost identificate n 70 de ţri, la ad+ncii econoice din punct de vedere al costurilor de fora> posibilitatea utilizrii ec$ipaentelor de fora pentru puţuri convenţionale de ap> durata sczut a ipleentrii proiectelor de nclzire= aoritatea pot fi finalizate n decurs de p+n la un an> lipsa pierderilor de randaent prin conversie> costuri pentru nclzire reduse cu p+n la 70% faţ de costurile de nclzire utiliz+nd soluţii pe baz de cobustibili fosili> lipsa eisiilor sau eisii foarte reduse de gaze poluante> posibilitatea utilizrii ec$ipaentelor de nclzire sau rcire consacrate pe piaţ, n sura n care sunt copatibile cu teperaturile #i copoziţia fluidului geoteral> posibilitatea utilizrii directe a apei izvoarelor geoterale de suprafaţ (acolo unde acestea e'ist), fr necesitatea forrii puţurilor de fora> ad+nciea de e'ploatare ult ai ic dec+t n cazul surselor geoterale de nalt teperatur
Burlacu Cătălin Bogdan DE ENERGIE Grupa 2!" ISE
TEMĂ DE CASĂ - SURSE REGENERABILE
!a #i n cazul centralelor electrice geoterale, atunci c+nd lic$idul geoteral are efecte corozive #i poate genera depuneri de inerale pe pereţii instalaţiilor, este necesar s se ia suri pentru a preveni interacţiunea cu utilizatorii 6suri suplientare n acest sens se iau atunci c+nd fluidul conţine bor, arsenic #isau $idrogen sulfurat, aceste substanţe ur+nd a fi separate #i nlturate datorit pericolului potenţial pe care-l prezint pentru plante, aniale #i oaeni &n plus, $idrogenul sulfurat interacţioneaz cu eleentele de cupru #i atac sudurile !oponentele principale ale ec$ipaentelor de valorificare direct a cldurii geoterale sunt puţul de fora, pope, sc$ibtoare de cldur, conducte de distribuţie izolate teric, ec$ipaent de e'tragere a cldurii, surs alternativ convenţional de cldur pentru situaţii de urgenţ sau pentru a funcţiona n paralel cu ec$ipaentul geoteral reduc+nd astfel nurul de puţuri de fora, puţuri de reinectare Puţurile geoterale poat acoperi 70 - /0% din necesarul anual de energie teric, fiind de obicei diensionate pentru 40% din sarcina a'i necesar ?30@ Pentru a'iizarea eficienţei unei centrale, e'ist abordri care presupun utilizarea n cascad, n scopuri ultiple, a resursei geoterale Aigura B e'eplific acest concept
Fig. '.( – 9'eplu de utilizare n cascad a energiei provenite din resursa geoteral
