Альтернативные источники энергии и энергосбережение - [81]
Это позволяет избежать выпадения солей кальция и магния, создающих основную минерализацию воды.
Принципиальная тепловая схема турбокомпрессорной геотермальной установки открытого цикла изображена на рис. 6.5.
Рис. 6.5.Принципиальная тепловая схема турбокомпрессорной геотермальной установки открытого цикла
Воздух непосредственно из атмосферы (холодного источника) забирается компрессором, сжимается и поступает в парогенератор, куда с другой стороны из эксплуатационной скважины подается геотермальная вода. При контакте газообразной и жидкой фаз, по описанной выше схеме, происходит насыщение воздуха паром за счет охлаждения воды. Одновременно при этом паровоздушная смесь разбавляется газом, выделяющимся из геотермальной воды вследствие понижения ее давления.
Охлажденная в парогенераторе вода забирается насосом и направляется в скважину. Полученная паровоздушная смесь направляется в турбину, где, расширяясь, выполняет техническую работу и далее направляется в окружающую атмосферу, отдавая теплоту холодному источнику.
Процессы сжатия потока в компрессоре, генерации пара и расширения в турбине идентичны с процессами турбокомпрессорной установки закрытого цикла и совершаются в агрегатах установки. А вот процесс передачи теплоты холодному источнику (окружающей среде) совершается за пределами установки. Это исключает необходимость в конденсаторе и обслуживающих его элементах (градирне и насосах охлаждающей воды), не требуя холодного источника с жидким рабочим телом.
Существенные отличия рассматриваемых установок— в возможностях использования потенциальной энергии газа, содержащегося в геотермальной воде и выделяющегося при расширении в парогенераторе или в специально предназначенном для этой цели дегазаторе.
В установках закрытого цикла этот газ должен удаляться из цикла, как уже упоминалось выше, для поддержания в нем постоянного расхода несконденсировавшегося рабочего тела. Поэтому, расширяясь в турбине, он совершает полезную работу. Но затем при отсосе из конденсатора и сжатии его до атмосферного давления для возможности удаления в окружающую среду, требует затрат полезной работы, т. е. компенсации.
Использование же потенциальной энергии газа, выделяющегося из геотермальной воды, в турбокомпрессорных геотермальных установках открытого цикла не требует компенсации и является «чистой» добавкой работе, совершаемой паром.
Из рассмотренного следует, что турбокомпрессорная геотермальная установка открытого цикла аналогично установке закрытого цикла позволяет значительно глубже использовать теплоту геотермальной воды по сравнению с паротурбинной установкой.
Одновременно она обладает намного меньшей сложностью и металлоемкостью, а использование в качестве холодного источника атмосферы обещает, ей хорошую перспективу как тепловому двигателю, т. е. преобразователю геотермальной энергии воды в механическую работу.
6.3. Геотермальные тепловые насосы
Низкопотенциальная энергия Земли (НГР) — это тепло грунта, грунтовых вод и поверхностных водоемов, аккумулированная в поверхностных слоях земной коры.
Эта энергия может с успехом использоваться для обеспечения тепло- и хладоснабжения (кондиционирования), горячего водоснабжения зданий и сооружений всех типов, а также энергоснабжения технологических процессов (www.cleandex.ru).
Технология их освоения заключается в использовании систем извлечения энергии, ее обработки и доставки теплоносителя к потребителю. Главным компонентом подобных систем являются геотермальные тепловые насосы. Пример использования теплового насоса в доме приведен на рис. 6.6.
Рис. 6.6.Пример использования теплового насоса в доме
Геотермальные тепловые насосы (ГТН) — это устройства, осуществляющие обратный термодинамический цикл, благодаря чему низкопотенциальная энергия переносится на более высокий уровень.
Идея теплового насоса высказана полтора века назад британским физиком Уильямом Томсоном (более известный как лорд Кельвин). Это придуманное им устройство он назвал «умножителем тепла».
Помимо геотермального тепла, источником энергии для тепловых насосов может служить тепло сточных и оборотных вод, что позволяет параллельно решать проблему эксплуатации вторичных энергоносителей.
На сегодняшний день используются:
♦ парокомпрессионные геотермальные тепловые насосы (ПТН), работающие на хладонах;
♦ адбсорционные геотермальные тепловые насосы (АТН), в которых рабочими веществами выступают вода и водный раствор бромистого лития.
Однако, в связи с меньшей эффективностью и сложностью конструкции АТН не получили распространения.
Тепловой насос — это «холодильник наоборот», отмечается на www.avante.com.ua. В обоих устройствах основными элементами являются испаритель, компрессор, конденсатор и дроссель (регулятор потока), соединенные трубопроводом, в котором циркулирует поток хладагента.
Хладагенты — это вещества, способного кипеть при низкой температуре и меняющее свое агрегатное состояние с газового в одной части цикла, на жидкое — в другой. Просто в холодильнике главная партия отводится испарителю и отбору тепла, а в тепловом насосе — конденсатору и передаче тепла.
