elektrownie geotermalne.pdf

www.radiomaryja.pl/artykuly.php?id=92540

2008-01-05

Elektrownie geotermalne - niewyczerpane ¼ródło energii

Program dla odwa¿nych Polaków i przyszłych pokoleñ

Polska powinna zmodyfikowaæ dotychczasow± politykê energetyczn± i zacz±æ budowaæ własne

bezpieczeñstwo i suwerenno¶æ energetyczn±, wykorzystuj±c krajowe zasoby energetyczne kopalne i

odnawialne. Nale¿y opracowaæ i szybko wdro¿yæ ponadpartyjny Narodowy Program Bezpieczeñstwa i

Rozwoju, w tym: technologii "czystego" wêgla, zwiêkszenia wydobycia własnego gazu, budowy biogazowni i

biorafinerii w celu istotnego ograniczenia importu gazu i paliw ciekłych oraz geotermii - najwiêkszego

bogactwa energetycznego kraju. Do tych zadañ nale¿y koniecznie wł±czyæ plan budowy pierwszych w Polsce

elektrowni i elektrociepłowni geotermalnych, w celu definitywnego wykazania mo¿liwo¶ci i przydatno¶ci

masowej produkcji "zielonej" energii elektrycznej z ciepła Ziemi dla potrzeb własnych i na eksport.

W XXI wieku wyczerpi± siê dostêpne zasoby ropy, gazu ziemnego oraz rud uranowych, a w Unii Europejskiej

i Polsce nie podejmuje siê strategicznych decyzji i działañ na rzecz alternatywnej, przemysłowej produkcji

pr±du i ciepła z innych ¼ródeł. O ile w obszarze wykorzystania energii z zasobów odnawialnych: wiatru,

słoñca, wody czy biomasy, konieczne badania i wdro¿enia prowadzone s± od wielu lat, o tyle problemowi

wytwarzania energii elektrycznej i ciepła z zasobów geotermicznych nie po¶wiêca siê nale¿ytej uwagi.

Niewyczerpane, ogromne zasoby energii wnêtrza Ziemi wi±¿± siê z procesem jej powstawania przeszło 4,5

mld lat temu oraz z procesami cieplnymi radioaktywnego rozpadu uranu, toru i innych pierwiastków, które

nieustannie w nich zachodz±. Wybuchy istniej±cych wulkanów, wypływy przegrzanej pary (fumarole) czy

gor±cej wody (gejzery) niezmiennie potwierdzaj± i przypominaj± ludziom ogromny potencjał energii zawartej

we wnêtrzu Ziemi.

Wykorzystanie geotermii w energetyce

W 1850 roku w miejscowo¶ci Lardarello we Włoszech (Toskania) uruchomiono pierwsz± ciepłowniê

geotermaln±. Gor±c± wod± ogrzewano pobliskie osiedla mieszkalne. W tym samym mie¶cie w 1904 roku

uruchomiono pierwsz± w ¶wiecie elektrowniê geotermaln±; dzi¶ w tym miejscu pracuje geoelektrownia o

mocy elektrycznej przeszło 400 MW. Jak łatwo sobie wyobraziæ, trzy takie elektrownie geotermalne

www.radiomaryja.pl

Strona 1/6

wybudowane w Polsce mog± wytworzyæ tê sam± ilo¶æ energii elektrycznej, co planowana moc 1200 MW z

nowej elektrowni atomowej w Ignalinie (Litwa).

Na podstawie do¶wiadczeñ włoskich inne pañstwa uruchomiły u siebie wiele ciepłowni, elektrowni oraz

elektrociepłowni geotermalnych. W 2006 r. ł±czna moc elektrowni geotermalnych na ¶wiecie osi±gnêła 12 000

MW; jest to 1/3 mocy energetyki zawodowej Polski. Zlokalizowane s± one w blisko 40 krajach ¶wiata, przy

czym najwiêkszy ich udział ma miejsce w USA, blisko 4500 MW; na Filipinach 2800 MW; we Włoszech

1000 MW; w Indonezji 2000 MW; Meksyku 1000 MW. Na przestrzeni lat 2000-2006 do krajów o

najwiêkszym wzro¶cie zainstalowanych mocy elektrowni geotermalnych nale¿ały: Turcja - przyrost

12-krotny; Rosja - 6-krotny; Francja - 5-krotny; Kenia - 4-krotny; Indonezja - 4-krotny; Portugalia -

3-krotny i Nikaragua - 3-krotny.

Przy aktualnym trendzie rozwojowym szacowany wzrost mocy elektrowni geotermalnych na ¶wiecie wyniesie

w roku 2010 około 25 tys. MW; w roku 2015 blisko 50 tys. MW, za¶ do roku 2025 osi±gnie blisko 100 tys.

MW!

Jak jest zbudowana i jak działa elektrownia geotermalna

Elektrownie lub elektrociepłownie geotermalne pracuj± podobnie jak klasyczne elektrownie parowe, gdy

temperatura wnêtrza Ziemi przekracza 300°C, lub z dodatkowym, drugim obiegiem specjalnego czynnika w

obiegu roboczym elektrowni, tzw. elektrownie binarne, dla ni¿szych temperatur wnêtrza Ziemi rzêdu

80-120°C.

Te drugie, znane w ¶wiecie pod nazw± elektrownie geotermalne ORC (Organic Rankine Cycle), wykorzystuj±

w cyklu pracy nie klasyczny układ wodno-parowy, a inne no¶niki energii, jak np. lekkie wêglowodory.

Ich ciepło parowania wynosi 15-17 proc. ciepła parowania wody i dlatego mo¿na je stosowaæ przy niskich

temperaturach płynu geotermalnego, wydobywanego odwiertami z wnêtrza Ziemi.

Schemat elektrowni geotermalnej typu ORC przedstawia rysunek 1. S± w niej trzy podstawowe obiegi:

pierwszy, tzw. geotermalny (I) obejmuje obieg gor±cej wody 1 wypływaj±cej odwiertem ze zło¿a na

powierzchniê ziemi, do rurowych lub płytowych wymienników ciepła 3, sk±d oziêbiona woda geotermalna

wraca drugim odwiertem geotermalnym 2 do zło¿a geotermalnego w Ziemi. W drugim obiegu cieplnym, tzw.

termodynamicznym (II), kr±¿y niskowrz±cy no¶nik energii. Jest to substancja chemiczna, która ze wzglêdu na

swoje własno¶ci stosowana jest powszechnie w chłodnictwie.

W elektrowniach geotermalnych najczê¶ciej stosuje siê czynniki robocze pochodzenia organicznego, jak

dwutlenek wêgla, izobutan, izopentan, amoniak.

Obieg trzeci, tzw. chłodniczy (III), ma za zadanie równowa¿yæ cieplnie cały układ z wykorzystaniem

chłodnicy kominowej 7.

www.radiomaryja.pl

Strona 2/6

Obieg pierwszy (I) elektrowni stanowi zamkniêty, szczelny przepływ wody gor±cej z odwiertu geotermalnego

1 do wymiennika ciepła 3 odbieraj±cego ciepło gor±cej wody geotermalnej ze zło¿a 1 i przekazuj±cego to

ciepło przez wymiennik 3, zwany odparowywaczem, do obiegu (II). Woda geotermalna po schłodzeniu wraca

do zło¿a 2.

W drugim obiegu cieplnym (II) odebrane ciepło na wymienniku 3 przez organiczny no¶nik ciepła (np.

izobutan) powoduje parowanie tego czynnika w stosunkowo niskich temperaturach rzêdu 60-80°C, którego

pary doprowadzone zostaj± do łopatek turbiny 4, wprawiaj±c j± w ruch obrotowy przekazywany dalej do

elektrogeneratora 5 produkuj±cego pr±d elektryczny. Pr±d elektryczny wytworzony w elektrowni geotermalnej

przekazywany jest do sieci elektrycznej pañstwowej 8.

Trzeci obieg (III) ma za zadanie obni¿yæ, schłodziæ temperaturê czynnika roboczego poprzez skraplacz

(wymiennik ciepła)6. Do tego celu u¿ywa siê wody, nie ma ona jednak bezpo¶redniego kontaktu z no¶nikiem

ciepła pracuj±cym w obiegu (II) elektrowni. Woda chłodz±ca mo¿e byæ przygotowywana tak jak w klasycznej

elektrowni za pomoc± chłodni kominowych 7 (wielkie kominy "dymi±ce" par± wodn±).

Temperatura wody geotermalnej, jej ilo¶æ w czasie (wydatek w m3/s), ci¶nienie robocze oraz skład chemiczny

wyznaczaj± podstawowe parametry wyj¶ciowe przy projektowaniu elektrowni geotermalnej (produkcja tylko

pr±du) lub elektrociepłowni geotermalnej (produkcja ciepła i pr±du).

W ka¿dym z tych przypadków korzysta siê z wiedzy i do¶wiadczeñ projektowych dla budowy klasycznych

elektrowni wêglowych czy gazowych, z typowym obiegiem wodno-parowym.

W obliczeniach projektowych okre¶la siê podstawowe wielko¶ci energetyczne i wska¼niki sprawno¶ci, jak:

moc netto i brutto elektrowni geotermalnej, dostarczona energia geotermalna, sprawno¶æ energetyczna

elektrowni, sprawno¶æ pracy turbiny.

Wykorzystuj±c skomplikowane specjalistyczne programy obliczeniowe dotycz±ce analizy systemowej i

bilansowej wszystkich obiegów i procesów cieplnych w nich zachodz±cych, okre¶la siê podstawowe

obliczenia parametrów konstrukcyjnych i eksploatacyjnych elektrowni lub elektrociepłowni geotermalnej.

Celem ich jest w pierwszym rzêdzie okre¶lenie strumieni masy procesu technologicznego i jej energii, a

jednym z najwa¿niejszych z nich jest wła¶ciwy dobór czynnika roboczego oraz okre¶lenie optymalnych

parametrów pracy elektrowni geotermalnej.

Wła¶ciwy ich dobór zapewnia inwestorowi najtañsz± na ¶wiecie energiê elektryczn± oraz najtañsze ciepło

wytwarzane przez cały rok.

Koszty energii elektrycznej i ciepła z elektrowni geotermalnej

Koszty wytwarzania jednostki energii (kilowatogodzina) z elektrowni geotermalnych s± najni¿sze na ¶wiecie.

Ilustruje to tabela porównawcza energii produkowanej z ró¿nych ¼ródeł odnawialnych w 2005 roku, na

www.radiomaryja.pl

Strona 3/6

podstawie oficjalnych danych UE.

Z przedstawionych danych wynika, i¿ najwiêksz± w 2005 r. ilo¶æ energii elektrycznej ze ¼ródeł odnawialnych

w ¶wiecie uzyskiwało siê z: elektrowni wodnych (92 proc.), biomasy (5,7 proc.) oraz geotermii (1,6 proc.).

Szczególnie promowana przez lobby europejskie energetyka wiatrowa dostarcza tylko 0,7 proc. produkcji

pr±du, energetyka słoneczna za¶ zaledwie 0,05 proc. energii elektrycznej. Na tym tle energetyka geotermalna

jest przeszło 2-krotnie bardziej efektywna od wiatrowej.

Aktualny koszt energii elektrycznej wytwarzanej ze ¼ródeł odnawialnych tak¿e przemawia za geotermi±;

wynosi on 2 centy amerykañskie za kilowatogodzinê (kWh), podobnie jak z elektrowni wodnych, i jest

2-krotnie tañszy ni¿ koszt wytwarzania energii z biomasy czy wiatru i 6-krotnie tañszy ni¿ ze słoñca

(fotowoltaika).

Równie¿ koszt inwestycyjny "pod klucz" elektrowni geotermalnych jest najtañszy i wynosi 800 USD za

kilowat mocy zainstalowanej, mniej ni¿ z biomasy (900 USD), energii wodnej (1000 USD), wiatrowej (1100

USD) i słonecznej (3000 USD).

W zakresie wytwarzania ciepła z zasobów geotermicznych te relacje s± analogiczne. Spo¶ród trzech

podstawowych technologii: biomasy, energii słonecznej i ¼ródeł geotermalnych, najtañszy koszt wytwarzania

gigad¿ula ciepła jest z geotermii, 2-krotnie dro¿sza jest energia z biomasy i 4-krotnie dro¿sza z energii

słonecznej. Analogicznie przedstawia koszt instalacji tych ¼ródeł energii tabela 2.

Analiza przedstawionych danych ¶wiadczy, ¿e w Europie ze wszystkich aktualnie stosowanych czystych

technologii energetycznych najkorzystniejsza jest energia geotermiczna.

Norwegia, Islandia, Austria, Watykan - samowystarczalne energetycznie

Energiê elektryczn± i ciepło u¿ytkowe w Norwegii w 99 proc. dostarczaj± wył±cznie wodospady. W Islandii

za¶ w tym samym procencie energiê dostarczaj± wodospady i geotermia. Technologie wykorzystuj±ce

geotermiê s± tam bardzo intensywnie rozwijane. W tym kraju na przestrzeni 10 ostatnich lat oddano do u¿ytku

6 elektrowni i elektrociepłowni geotermalnych o ł±cznej mocy 560 MW, co w pełni pokrywa zapotrzebowanie

mieszkañców tej wyspy.

Islandia, najwiêkszy lodowiec Europy na Atlantyku, ma przeszło 20 milionów lat. Powstała na styku dwóch

wielkich płyt tektonicznych: amerykañskiej i europejskiej, które odsuwaj± siê od siebie 2 cm rocznie.

Powoduje to stały wypływ gor±cej magmy z wnêtrza Ziemi. Elektrownie i elektrociepłownie geotermalne

Islandii zasilane s± wod± i par± o ci¶nieniu rzêdu 10 barów i temperaturze rzêdu 200°C, z odwiertów o

przeciêtnej głêboko¶ci 2000 metrów. Na skutek czêstych ruchów tektonicznych wyspy corocznie wiele

odwiertów zostaje zniszczonych, ale zaraz obok powstaj± nowe.

Wody geotermalne Islandii, podobnie jak w Polsce, zawieraj± składniki mineralne o wła¶ciwo¶ciach

www.radiomaryja.pl

Strona 4/6

leczniczych. Wiêkszo¶æ wody geotermalnej, po odbiorze ciepła, wraca do wnêtrza Ziemi, a czê¶æ płynie do

basenów k±pielowych wody leczniczej (balneologia, lecznictwo, rekreacja, sport). Na przykład w

elektrociepłowni Svartsengi w Islandii o mocy elektrycznej 20 MW, oddanej do u¿ytku w 2000 roku, czê¶æ

wykorzystanej wody geotermalnej o charakterystycznym zabarwieniu niebieskim (od składników

mineralnych) przepływa stale do ogromnego basenu wielko¶ci jeziora, nazwanego "Niebieska Laguna", jako

obiektu leczniczego.

Najni¿sze na ¶wiecie koszty otrzymywania energii elektrycznej w Islandii przyci±gaj± wielu inwestorów

najbardziej energochłonnych gałêzi przemysłu, m.in. produkcji aluminium czy ¿elazo-krzemu. Aktualnie na

tej wyspie budowana jest przez Amerykanów najwiêksza na ¶wiecie huta aluminium, w której głównymi

wykonawcami i zatrudnionymi s±... Polacy.

Drugim narodowym produktem Islandii bêdzie wodór. Z uwagi na tani pr±d Islandia chce byæ głównym dla

Europy producentem najbardziej ekologicznego no¶nika energii. Produkcja wodoru powstałego w wyniku

elektrolizy wody, do stosowania w ogniwach paliwowych, które w najbli¿szych latach bêd± napêdzaæ auta

nowej generacji, ma byæ narodow± specjalno¶ci± Islandii, podobnie jak telekomunikacja dla Finlandii. Wodór

w postaci skroplonej drog± morsk± bêdzie dostarczany do odbiorców, głównie w Europie.

Inny kraj, Austria, równie¿ nale¿y do wiod±cych w Europie pañstw rozwijaj±cych energetykê z zasobów

odnawialnych. Aktualnie jej udział w bilansie energetycznym pañstwa wynosi ju¿ 68 proc., a do roku 2010 ma

wynie¶æ 80 procent! Pañstwo Watykan do roku 2013 zamierza osi±gn±æ 90 proc. udziału potrzebnej energii

elektrycznej i cieplnej z własnych ¼ródeł odnawialnych. Pierwszym etapem bêdzie monta¿ w Auli Pawła VI

fotoogniw i kolektorów słonecznych o ł±cznej powierzchni 5000 m2.

Energetyka odnawialna szans± dla Polski

Nale¿y bezwzglêdnie zmieniæ narodow± strategiê bezpieczeñstwa energetycznego. W zwi±zku z tym, ¿e w

marcu 2007 r. pañstwa UE zobowi±zały siê do 2020 r. zwiêkszyæ udział energii "zielonej" w bilansie

energetycznym do 20 proc. oraz ograniczyæ emisjê dwutlenku wêgla do atmosfery równie¿ o 20 proc. w

porównaniu z 1990 rokiem, Polska winna zasadniczo zmodyfikowaæ dotychczasow± politykê energetyczn± i

zacz±æ wreszcie budowaæ własne bezpieczeñstwo i suwerenno¶æ energetyczn±, wykorzystuj±c krajowe zasoby

energetyczne kopalne i odnawialne. Z nadziej± i poparciem nale¿y wiêc przyj±æ deklaracjê wicepremiera

Waldemara Pawlaka przedstawion± 22 listopada 2007 r. w Brukseli na spotkaniu unijnych ministrów

gospodarki - o konieczno¶ci intensywnego rozwoju w Polsce energetyki odnawialnej.

Jak wielokrotnie podkre¶lali¶my, nale¿y opracowaæ i szybko wdro¿yæ ponadpartyjny Narodowy Program

Bezpieczeñstwa i Rozwoju, w tym: technologii "czystego" wêgla, zwiêkszenia wydobycia własnego gazu o

100 proc., budowy biogazowni i biorafinerii w celu istotnego, koniecznego ograniczenia importu gazu i paliw

www.radiomaryja.pl

Strona 5/6

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: