Energia geotermalna. W-7a

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Energia geotermalna. W-7a"

Karolina Krzemińska
8 lat temu
Przeglądów:

1 Energia geotermalna W-7a

2 Co to jest energia geotermalna Nadwyżka energii cieplnej w stosunku do energii odpowiadającej średniej temperaturze powierzchni Ziemi. (ok J) Wewnętrzne ciepło Ziemi nagromadzone w skałach oraz wodach wypełniających wody i szczeliny skalne

3 Budowa Ziemi Skorupa Ziemi Mezosfera Płaszcz Ziemi Barysfera Jądro Ziemi

4 Budowa Ziemi skorupa ziemska - najbardziej zewnętrzna sfera - od powierzchni Ziemi do powierzchni nieciągłości Moho (Mohorovicica) - głębokość: 7-10 km pod oceanami oraz pod kontynentami Skorupa Ziemska składa się z dwóch części: -Warstwa granitowa w obrębie kontynentów, glin i krzem (SiAl) -Warstwa bazaltowa dno oceanów, pod kontynentami; krzemiany magnezu Powierzchnia nieciągłości Conrada

Skorupa Ziemska składa się z dwóch części: -Warstwa granitowa w obrębie kontynentów, glin i krzem

5 Budowa Ziemi Płaszcz Ziemi Płaszcz górny (CrOFeSiMa) Płaszcz dolny (NiFeSiMa) 2900 km Powierzchnia nieciągłości Moho Powierzchnia nieciągłości Wiecherta-Gutenberga

6 Budowa Ziemi płaszcz ziemski Płaszcz górny (CrOFeSiMa) chrom, tlen, żelazo, krzem, magnez od pow. nieciągłości Moho do 1000km Warstwa perydotytowa zewnętrza część płaszcza, graniczy ze skorupą ziemską warstwa sztywna Astenosfera km pod oceanami i 350km pod kontynentami; - prądy konwekcyjne - właściwości półplastyczne i sprężyste - zjawiska wulkaniczne, plutoniczne, ruchy poziome płyt, powstawanie gór, ruchy sejsmiczne

warstwa sztywna Astenosfera 70-120 km pod oceanami i 350km pod kontynentami; - prądy konwekcyjne -

7 Budowa Ziemi Płaszcz Ziemi Płaszcz dolny (NiFeSiMa) Nikiel, żelazo, krzem, magnez od km Gęstość 6 g/cm 3

8 Budowa Ziemi jądro Ziemi Barysfera jądro Ziemi - NIFE (nikiel i żelazo) Jądro zewnętrzne Jądro wewnętrzne ( ) ( km) Strefa przejściowa Lehman (140km) 2900 km 6371 km Jądro zewnętrzne grubość ok km, oddzielone od płaszcza pow. nieciągłości Gutenberga; płynne o temperaturze ok o C ; prądy konwekcyjne Jądro wewnętrzne promień ok km, wykazuje charakter ciała stałego o dużej sztywności; temperatury ok o C, duża gęstość

2200 km, oddzielone od płaszcza pow. nieciągłości Gutenberga; płynne o temperaturze ok.

9 Właściwości wnętrza Ziemi 1. Wzrost temperatury wraz z głębokością. Stopień geotermiczny głębokość liczona w metrach, o jaką temperatura wrośnie o 1 o C SG av =33m Neapol 1,6 m Wyspy Bahama 180 m 2. Wzrost gęstości skał wraz z głębokością od g/cm 3 do 20 g/cm 3 3. Wzrost cieśnienia wraz z głębokością 1 atm co 3.7m

o C SG av =33m Neapol 1,6 m Wyspy Bahama 180 m 2.

10 Energia geotermalna Przyjmuje się, że średnia temperatura powierzchni Ziemi wynosi 15 o C. Temperatura zależy od: szerokości geograficznej, pory roku i dnia. Wartość temperatury jest wynikiem ustalenia się równowagi cieplnej między najważniejszymi trzema strumieniami ciepła: doprowadzonego przez promieniowanie ze Słońca doprowadzonego przez przewodzenie lub konwekcję z jądra Ziemi, wypromieniowanego do przestrzeni kosmicznej.

Wartość temperatury jest wynikiem ustalenia się równowagi cieplnej między najważniejszymi trzema

11 Zasoby energii geotermalnej T T 0 j 15 o C 6000 o C Mz cp 0.8 J kgk kg C wp J Prognozowane zużycie J

12 Natura źródeł ciepła Rejony o normalnym gradiencie temperatury Rejony radiogeniczne Obszary o dużym strumieniu ciepła q T Źródła geociśnieniowe

13 Rejony geotermalne Ze względu na możliwość wykorzystania gradientu temperatury rozróżnia się rejony geotermalne: Hipertermiczny (>80 K/km) Semitermiczny (od 40 K/km do 80 K/km) Normalny (< 40 K/km)

14 Zasoby energii geotermalnej HYDROTERMICZNE Wysokotemperaturowe warstwy ogrzanej mieszaniny dwuskładnikowej wody i pary wodnej o temperaturze o C lub pokładów gorącej wody o temperaturze o C. PETROTERMICZNE Energia termiczna zgromadzona w suchych,ogrzanych i porowatych skałach

200 300 o C lub pokładów gorącej wody o temperaturze 50 70 o C.

temperatury powyżej 150 o C Złoża wód geotermalnych złoża o

15 Zasoby hydrotermalne Złoża par geotermalnych złoża o wysokiej entalpii, do produkcji energii elektrycznej. temperatury powyżej 150 o C Złoża wód geotermalnych złoża o niskiej entalpii, wykorzystywane bezpośrednio. Temperatury do 140 o C.

Zalety złóż geotermalnych teoretyczna nieograniczoność i odnawialność; powszechność występowania wód geotermalnych; niezależność od zmiennych warunków klimatycznych i pogodowych; możliwość

16 Zalety złóż geotermalnych teoretyczna nieograniczoność i odnawialność; powszechność występowania wód geotermalnych; niezależność od zmiennych warunków klimatycznych i pogodowych; możliwość użytkowania bez powodowania zakłóceń w środowisku naturalnym; jako lokalne źródło energii - konkurencyjność cenowa i mała wrażliwość na zmiany cen tradycyjnych nośników energii na rynkach światowych; możliwość wykorzystania wód i energii termalnej do celów grzewczych możliwość generacji prądu w elektrowniach geotermicznych a także w ostatnich latach w instalacjach binarnych. Górecki, Hajto 2006; Kępińska 2006

cenowa i mała wrażliwość na zmiany cen tradycyjnych nośników energii na rynkach światowych; możliwość wykorzystania wód i energii termalnej do celów

Wady złóż geotermalnych Podczas eksploatacji elektrowni wytwarzane są zanieczyszczenia takie jak, dwutlenek węgla, tlenki siarki, siarkowodór oraz metan.

17 Wady złóż geotermalnych Podczas eksploatacji elektrowni wytwarzane są zanieczyszczenia takie jak, dwutlenek węgla, tlenki siarki, siarkowodór oraz metan. Może powodować osuwanie się ziemi Produkcja energii geotermalnej jest powiązana ze wzrostem aktywności sejsmicznej na danym terenie, jednakże jest to temat dyskusyjny, gdyż elektrownie są usytuowane na terenach gdzie jest możliwe trzęsienie ziemi. Budowa elektrowni zwiększa hałas na danym terenie jednakże podczas samej eksploatacji hałas jest minimalny

Może powodować osuwanie się ziemi Produkcja energii geotermalnej jest powiązana ze wzrostem aktywności sejsmicznej na danym

18 Możliwości techniczne Bariery techniczne temperatura ciśnienie Pod względem technicznym możliwe jest wykonanie odwiertów i wykorzystanie energii hydrotermicznej lub petrotermicznej do głębokości 5 km. Ekonomicznie opłacalne jest dokonywanie odwiertów jedynie do głębokości 2 km, ale nie w każdym rejonie do tej głębokości zalegają złoża geotermalne o odpowiednio wysokiej temperaturze

19 Najgłębszym odwiert na świecie, SG-3 gębokość m, (Rosja, obwód murmański, Półwysep Kolski) planowano m Polska - Kuźmina k. Przemyśla. Głębokość otworu badawczego ponad m

1970-1989 planowano 15 000 m Polska - Kuźmina k.

niż złoża artezyjskie, dlatego wodę geotermalną eksploatuje się przy zastosowaniu agregatów

20 Rodzaje złóż artezyjskie, które jest pod ciśnieniem hydrostatycznym, stąd wody geotermalne po wykonaniu odwiertu wypływają samoczynnie, subartezyjskie, o niższym ciśnieniu hydrostatycznym niż złoża artezyjskie, dlatego wodę geotermalną eksploatuje się przy zastosowaniu agregatów pompowych zapuszczonych do odwiertu. Gejzer w Parku Yellowstone;

21 Wykorzystanie ciepła geotermalnego W energetyce cieplnej, ogólnie przyjmuje się, że wody o temperaturze C znajdują zastosowanie w produkcji ciepła użytkowego, natomiast z wód o temperaturze 120 C i wyższej, opłacalna staje się produkcja energii elektrycznej Diagram Lindalla pokazujący możliwości wykorzystania wody geotermalnej w zależności od temperatury

22 Rodzaje energii geotermalnej ENERGIA MAGMY ENERGIA GEOCIŚNIEŃ ENERGIA GORĄCYCH SUCHYCH SKAŁ ENERGIA NAGROMADZONA W WODACH PODZIEMNYCH

23 ENERGIA magmy Magma Magma lub stopione skały są największym z geotermalnych źródeł. Jednakże dostęp do niego jest ograniczony z powodu dużych głębokości znajdowania się tego zasobu - 3 km do 10 km i głębiej. Temperatura wynosi od 700 do 1200 o C. Złoże to nie zostało do tej pory odpowiednio zbadane pod względem możliwości pobierania z niego ciepła. W astenosferze istnieją komórki konwekcyjne z krążącą magmą

24 ENERGIA geociśnień Składają się z gorącej solanki nasyconej metanem znajdującej się we wnętrzu ziemi. Znajdują się one w dużych i głęboko położonych warstwach wodonośnych gdzie ciśnienie jest ogromne. Metan oraz woda jest uwięziona w warstwie osadów na głębokości od 4 km do 6 km. Temperatura wody jest w przedziale od 90 o C do 200 o C. Głównym miejscem występowania zasobów geopresyjnych jest Zatoka meksykańska.

25 ENERGIA gorących suchych skał Formacja geologiczna nie zawierająca w ogóle wody. Zasób ten jest praktycznie nieograniczony i jest najbardziej dostępny. Potencjał do pozyskiwania energii z tego rodzaju źródła jest bardzo duży.

26 HRP

27 Energia wód podziemnych Jednootworowe Dwuotworowe Odwiert produkcyjny Wody słabo zmineralizowane lub zasolone Odwiert produkcyjny i zatłaczający Wielootworowe Odwiert produkcyjny i kilka zatłaczających

28 Układy z obiegiem Clausiusa-Rankine a o C izobutanu, propanu, toluenu

29 Obieg Kaliny temperatura źródła ciepła nie przekracza 200 o C

30 Pompy ciepła

31 Cykl Carnota

32 Pompa ciepła

33 Odwrotny cykl Carnot Obieg termodynamiczny pomp ciepła odbywa się w odwrotnym cyklu Carnota, współczynnik efektywności COP (ang. Coefficient of Performance) określa oddaną moc grzewczą w stosunku do zastosowanej mocy napędowej. T T gdzie: COP - współczynnik efektywności wg Carnota, T u - temperatura dolnego źródła ciepła, T - temperatura górnego źródła ciepła, ΔT - różnica temperatur pomiędzy dolnym i górnym źródłem ciepła. Dla różnych warunków stosowania nowoczesnych pomp ciepła wynoszą one szacunkowo ok. 4-5, co znaczy, że 1 kwh energii elektrycznej pozwala uzyskać 4-5 kwh energii cieplnej

34 Kolektory poziome

35 Literatura (Kępińska, Łowczowska, 2002).

Podobne dokumenty

1. Budowa wnętrza Ziemi

1. Budowa wnętrza Ziemi Wiedza na temat budowy i właściwości wnętrza Ziemi tylko w niewielkim stopniu opiera się na bezpośrednich obserwacjach. Wynika to z faktu, że najgłębsze dziury w Ziemi sięgają ułamka