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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Circuit double centrales thermiques géothermiques. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Sources d'énergie alternatives Le GeoTEP à double circuit (Fig. 4.2) comprend un générateur de vapeur 4, dans lequel l'énergie thermique du mélange géothermique vapeur-eau est utilisée pour chauffer et évaporer l'eau d'alimentation d'une centrale à turbine à vapeur à vapeur humide traditionnelle 6 avec un moteur électrique. générateur 5. L'eau géothermique qui a été utilisée dans le générateur de vapeur est pompée par une pompe 3 dans le puits de retour 2. Le nettoyage à sec de l'eau d'alimentation de la centrale à turbine est effectué par des méthodes conventionnelles. La pompe d'alimentation 8 renvoie les condensats du condenseur 7 vers le générateur de vapeur. Dans une installation à double circuit, il n'y a pas de gaz non condensables dans le circuit de vapeur, donc un vide plus profond est fourni dans le condenseur et l'efficacité thermique de l'installation augmente par rapport à une installation à circuit unique. A la sortie du générateur de vapeur, la chaleur restante de l'eau géothermique peut, comme dans le cas d'une centrale géothermique à circuit unique, être utilisée pour les besoins d'alimentation en chaleur.
Les gaz, y compris le sulfure d'hydrogène, sont amenés du générateur de vapeur à l'absorbeur à bulles et dissous dans l'eau géothermique usée, après quoi ils sont pompés dans le puits d'évacuation. Selon les données d'essais de l'Ocean GeoTPP en construction (îles Kouriles), 93.97% du sulfure d'hydrogène initial est dissous dans l'absorbeur bouillonnant. Différence de température dans le générateur de vapeur Le débit d'eau chaude des puits géothermiques pour une installation d'une capacité de N, kW, est déterminé à partir de l'expression
où Dans les gisements à température relativement basse des eaux géothermiques (100-200°C), des installations à double circuit sont utilisées sur des fluides de travail à bas point d'ébullition (fréons, hydrocarbures). Il est également économiquement justifié d'utiliser de telles installations pour utiliser la chaleur de l'eau séparée des GeoTPP à boucle unique (au lieu d'un échangeur de chaleur sur la Fig. 4.1). Dans notre pays, pour la première fois au monde (en 1967), une centrale électrique de ce type basée sur le fréon R-12 d'une capacité de 600 kW a été construite dans le champ géothermique de Paratunsky (Kamtchatka) sous la direction scientifique du Institut de physique thermique de la branche sibérienne de l'Académie des sciences de l'URSS. La différence de température du liquide de refroidissement était de 80...5оC, de l'eau froide a été fournie au condenseur à partir de la rivière. Paratunka avec une température annuelle moyenne de 5оS. Malheureusement, ces travaux n'ont pas été développés en raison de l'ancien bon marché des combustibles fossiles. À l'heure actuelle, JSC "Kirovskiy Zavod" a développé un projet et une documentation technique pour un module géothermique à double circuit d'une capacité de 1,5 MW au fréon R142v (liquide de refroidissement de secours - isobutane). Le module de puissance sera entièrement fabriqué en usine et livré par voie ferrée, les travaux de construction et d'installation et le raccordement au réseau électrique nécessiteront des coûts minimes. On s'attend à ce que le coût d'usine pour la production en série de modules d'alimentation soit réduit à environ 800 $ par kilowatt de capacité installée. Parallèlement au GeoTPP fonctionnant sur un caloporteur homogène à bas point d'ébullition, ENIN développe une usine prometteuse basée sur un fluide de travail mixte eau-ammoniac. Le principal avantage d'une telle installation est la possibilité de son utilisation dans une large gamme de température des eaux géothermiques et du mélange vapeur-eau (de 90 à 220оAVEC). Avec un fluide de travail homogène, l'écart de température à la sortie du générateur de vapeur de 10...20оC à partir de celui calculé conduit à une forte diminution de l'efficacité du cycle - de 2.4 fois. En modifiant la concentration des composants du caloporteur mixte, il est possible d'assurer des performances acceptables de l'installation à des températures variables. La puissance de la turbine ammoniac-eau dans cette plage de température change de moins de 15 %. De plus, une telle turbine présente les meilleurs paramètres de poids et d'encombrement, et le mélange eau-ammoniac présente de meilleures caractéristiques de transfert de chaleur, ce qui permet de réduire la consommation de métal et le coût du générateur de vapeur et du condenseur par rapport à un module de puissance basé sur un caloporteur homogène. De telles centrales électriques peuvent être largement utilisées pour la récupération de la chaleur résiduelle industrielle. Ils peuvent avoir une forte demande sur le marché international des équipements géothermiques. Le calcul de GeoTEU avec des fluides de travail à bas point d'ébullition et mixtes est effectué à l'aide de tableaux de propriétés thermodynamiques et de diagrammes h - s des vapeurs de ces liquides. La possibilité d'utiliser les ressources thermiques de l'Océan Mondial, souvent évoquée dans la littérature, rejoint la problématique de GeoTES. Sous les latitudes tropicales, la température de l'eau de mer à la surface est d'environ 25оC, à une profondeur de 500...1000 m - environ 2...3оC. En 1881, D'Arsonval exprime l'idée d'utiliser cette différence de température pour produire de l'électricité. Le schéma d'installation de l'un des projets de mise en œuvre de cette idée est illustré à la fig. 4.3.
La pompe 1 fournit de l'eau de surface chaude au générateur de vapeur 2, où le liquide de refroidissement à bas point d'ébullition s'évapore. Vapeur avec une température d'environ 20°C est envoyé à la turbine 3, qui entraîne le générateur électrique 4. La vapeur d'échappement entre dans le condenseur 5 et est condensée par de l'eau profonde froide fournie par la pompe de circulation 6. La pompe d'alimentation 7 renvoie le fluide caloporteur au générateur de vapeur. En remontant à travers les couches superficielles chaudes, l'eau profonde se réchauffe jusqu'à au moins 7...8°C, respectivement, la vapeur humide épuisée du liquide de refroidissement aura une température d'au moins 12...13°C. En conséquence, l'efficacité thermique de ce cycle sera Un autre projet de centrale thermique océanique - thermoélectrique - consiste à utiliser l'effet Seebeck en plaçant des jonctions thermoélectrodes dans les couches superficielles et profondes de l'océan. Le rendement idéal d'une telle installation, comme pour le cycle de Carnot, est d'environ 2 %. La section 3.2 montre que l'efficacité réelle des convertisseurs thermiques est inférieure d'un ordre de grandeur. Ainsi, pour l'évacuation de la chaleur dans les couches superficielles des eaux océaniques et le transfert de chaleur dans les couches profondes, il faudrait construire des surfaces d'échange thermique ("voiles sous-marines") de très grande surface. Ceci est irréaliste pour les centrales électriques d'une puissance pratiquement perceptible. La faible densité d'énergie est un obstacle à l'utilisation des réserves de chaleur des océans. Auteur : Labeish V.G.
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réduit l'enthalpie de la vapeur vive d'une installation à double circuit h1 par rapport à un circuit unique, cependant, en général, la perte de chaleur dans la turbine augmente en raison d'une diminution de l'enthalpie de la vapeur d'échappement h2. Le calcul thermodynamique du cycle s'effectue comme pour une centrale thermique à turbine à vapeur classique (voir le chapitre sur les installations à turbine à vapeur solaire).
, kg/s , (4.3)
- différence de température de l'eau géothermique à l'entrée et à la sortie du générateur de vapeur, °C, 
- L'efficacité du générateur de vapeur. Le rendement total des turbines à vapeur modernes à double circuit GeoTEP est de 17.27 %.
= 0,028, et pour un cycle réel - moins de 2 %. Dans le même temps, la cogénération océanique se caractérise par des coûts énergétiques élevés pour ses propres besoins, elle nécessitera une très grande consommation d'eau chaude et froide, ainsi qu'un liquide de refroidissement, la consommation énergétique des pompes dépassera l'énergie générée par l'unité . Aux États-Unis, les tentatives de mise en place de telles centrales électriques près des îles hawaïennes n'ont pas donné de résultat positif.
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