Menu

Energia geotèrmica

L'energia geotèrmica per generar electricitat

L'energia geotèrmica per generar electricitat

Una de les aplicacions de l'energia geotèrmica és la generació d'electricitat. Una planta d'energia geotèrmica és com qualsevol altra planta d'energia, excepte que el vapor no es produeix en cremar combustibles fòssils o altres combustibles, sinó que es bomba des del terra. El tractament de vapor addicional és el mateix que el d'una planta d'energia convencional: el vapor s'alimenta a una turbina de vapor, que acciona el rotor d'un generador elèctric. Després que la turbina de vapor entra al condensador, es condensa per tornar l'aigua així obtinguda a la font geotèrmica. El terme energia geotèrmica és l'energia que pot recuperar-se de l'interior de la Terra i utilitzar-se per energia o altres fins.

L'energia geotèrmica es considera una font d'energia renovable i sostenible, de la mateixa manera que l'energia solar o l'energia eòlica, perquè l'extracció de calor és baixa en comparació amb el contingut de calor de la Terra. Les emissions de gasos d'efecte hivernacle de les plantes d'energia geotèrmica amitjanen 45 grams de diòxid de carboni per quilowatt-hora d'electricitat, o menys del 5% de la quantitat de plantes d'energia de carbó convencionals.

Conversió de l'energia geotèrmica en electricitat

Una de les aplicacions més utilitzades de l'energia geotèrmica és la generació d'electricitat. L'elecció de la tecnologia per a la producció d'electricitat depèn del tipus de dipòsit geotèrmic.

L'energia geotèrmica utilitza vapor per impulsar la turbina de vapor. Es pot obtenir vapor (humit o sec) directament del reservori, i també es pot produir artificialment en roques calentes i seques, els anomenats sistemes geotèrmics avançats.

En llits amb temperatures de fluid més baixes, el vapor per impulsar les turbines s'obté indirectament escalfant el fluid de treball amb un punt d'ebullició més baix que el punt d'ebullició de l'aigua. El cicle orgànic de Rankin és diferent, i es diu Procés de Kalina. La diferència està en la composició del fluid de treball, el cicle orgànic de Rankin fa servir ingredients orgànics com toluè, pentà, propà i altres hidrocarburs, mentre que en el cicle de Kalina s'usa una barreja d'amoníac i aigua. El cicle de Kalina no és un enfocament preferit precisament per l'ús d'amoníac.

En qualsevol cas, les plantes d'energia geotèrmica es poden dividir en tres tipus bàsics: plantes de vapor sec, plantes d'evaporació (simple i doble) i plantes binàries.

Plantes d'energia geotèrmica de vapor sec

Les plantes de vapor sec són el primer tipus de plantes d'energia geotèrmica que aconsegueixen l'estat comercial.

El vapor pot alimentar-se directament a la turbina des del pou de producció i descarregar-se a l'atmosfera després de l'expansió. Generalment vapor d'aigua reescalfat és generat, i conté només petites quantitats d'altres gasos. Tal cicle de condensació directa és l'opció més simple i barata per produir electricitat a partir d'aquesta font d'energia renovable. S'usen en casos on el vapor conté una gran proporció de gasos sense condensació.

A les plantes de condensació, el vapor es condensa a la sortida de la turbina i es refreda en torres de refredament convencionals. El condensat resultant pot usar-se en el sistema de refredament de la central elèctrica i pressionar novament dins de la safata. D'aquesta manera, es restaura el rodament i es manté la pressió requerida.

Plantes d'energia geotèrmica evaporativa

En els llits dominants de l'aigua, s'aplica la tecnologia de les plantes d'energia geotèrmica evaporativa. L'energia en aquest cas és aigua a pressió. Atès que la pressió al pou és generalment més baixa que la pressió al pou, l'aigua sota pressió al pou flueix cap a la superfície. Com a resultat de la caiguda de pressió, una certa porció del líquid s'evapora i el pou produeix aigua calenta i vapor al mateix temps, sent l'aigua la fase dominant.

La planta d'evaporació doble és una millora pel que fa a la planta d'evaporació única, ja que proporciona un 15 - 25% més de producció, per a les mateixes condicions de fluid geotèrmic. La planta és més complexa, més cara i més exigent en termes de manteniment, però la major potència de sortida generalment justifica la instal·lació de tals plantes.

Centrals geotèrmiques de cicle binari

Les centrals geotèrmiques de cicle binari, des del punt de vista de la termodinàmica, les més properes a les centrals tèrmiques que utilitzen combustibles fòssils o centrals nuclears, en el qual el fluid de treball està prenent un cicle real tancat. El fluid de treball, seleccionat per les seves propietats termodinàmiques favorables, rep calor del fluid geotèrmic. Gràcies a les lleis de la termodinàmica aquest fluid s'evapora, s'expandeix a la turbina, es condensa i torna a l'evaporador per mitjà d'una bomba d'alimentació.

Les plantes binàries permeten la conversió de la calor geotèrmic en electricitat de dipòsits d'aigua calenta a baixa temperatura (els anomenats dipòsits d'aigua dominants) amb temperatures superiors a 85 ° C. A més, aquesta tecnologia és adequada per a l'explotació de fonts d'energia renovable d' temperatura mitjana amb vapor humit amb una alta relació aigua / vapor a temperatures massa baixes per a l'aplicació pràctica del sistema d'evaporació. Les plantes binàries converteixen la calor de fonts de temperatura mitjana en electricitat de manera més eficient que altres tecnologies.

La utilització de plantes binàries s'ha millorat amb la introducció de la tecnologia Kalina. Una barreja d'aigua i amoníac s'evapora dins d'un rang de temperatura finita, produint vapor de dos components (per exemple, 70% d'amoníac i 30% d'aigua), a diferència del cicle orgànic de Rankin basat en fluids purs que s'evaporen a una temperatura d'evaporació donada.

Comparació de plantes d'energia geotèrmica amb plantes d'energia convencionals

Ja sigui que l'energia geotèrmica s'utilitzi per generar electricitat o directament, les característiques dels dipòsits geotèrmics determinen la tecnologia que explotarà. El fluid geotèrmic sovint conté grans quantitats de gasos com el sulfur d'hidrogen i diverses solucions químiques que poden ser molt tòxiques. Per tant, poden ocórrer problemes de corrosió, erosió i deposició de compostos químics, el que resulta en la falla de canonades i turbines, i fins i tot una disminució en l'eficiència de la planta. Aquests problemes s'eviten mitjançant una combinació de l'ús de materials resistents a la corrosió, control de temperatura de fluids, purificació de vapor i l'ús d'agents anticorrosius.

Especificitat de les centrals geotèrmiques:

  • A les plantes geotèrmiques no hi ha combustió de combustibles fòssils, la qual cosa redueix els costos, però també minimitza la contaminació ambiental;
  • La baixa temperatura i la pressió de vapor donen com a resultat una baixa eficiència termodinàmica de la planta (típicament ~ 15%) en comparació amb les plantes d'energia de combustibles fòssils (35-38%);
  • Un procés de posada en marxa llarg i complex fa que les plantes d'energia geotèrmica siguin més adequades per cobrir la càrrega base que per cobrir la càrrega màxima;
  • les plantes d'energia geotèrmica s'han d'ubicar el més a prop possible de la producció per evitar pèrdues de transport;
  • Una planta d'energia geotèrmica de 100 MW consumeix al voltant de 80 tones / hora de vapor. Aquest flux generalment s'aconsegueix mitjançant múltiples pous de producció que bomben el mateix rodament;
  • El vapor té una bona quantitat de minerals, que causen erosió i corrosió dels elements de la turbina. Això requereix un manteniment continu i significatiu;
  • El cost inicial d'una planta d'energia geotèrmica és més gran ja que, a més de la planta d'energia, cal construir un pou, que en realitat és el major cost. No obstant això, amb el temps, els costos disminueixen a mesura que la disponibilitat de recursos és estable i predictible. A més, una planta d'energia geotèrmica no depèn dels moviments del mercat en els preus de l'energia.
valoración: 3 - votos 1

Última revisió: 26 de agost de 2019