L'énergie géothermique. Utilisation pratique des eaux géothermiques. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

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Les eaux géothermiques et les hydrothermes à vapeur sont spécifiques, différents des vecteurs de chaleur traditionnels, qui doivent être pris en compte lors du développement de systèmes d'approvisionnement en chaleur géothermique et de production d'électricité dans les GeoTPP. Les tentatives de considérer l'eau thermale et la vapeur hydrothermale comme un caloporteur conventionnel, comme le montre la pratique, se sont soit soldées par un échec, soit ont conduit à des solutions indésirables. L'utilisation généralisée du fluide caloporteur géothermique est impossible sans analyser et prendre en compte ses spécificités.

Les spécificités des eaux géothermales sont les suivantes :

• utilisation jetable dans le système d'alimentation en chaleur;
• température constante pendant la saison de chauffage;
• agressivité, et par conséquent, il est nécessaire de fournir une protection contre la corrosion et les précipitations dans les canalisations métalliques et les appareils de chauffage;
• température relativement basse;
• la nécessité d'une réinitialisation.

L'utilisation d'hydrothermes à vapeur pour GeoTPP, contrairement à la vapeur traditionnelle utilisée dans les centrales électriques, nécessite l'utilisation d'équipements supplémentaires - des séparateurs pour le nettoyage des petites particules de roches, ainsi qu'une protection anticorrosion des pipelines et des conduites de vapeur.

Les exigences techniques pour les ressources géothermiques peuvent être différentes selon l'étendue de leur utilisation - production d'électricité, fourniture de chaleur (chauffage et production d'eau chaude), alimentation en eau sanitaire, extraction d'éléments chimiques, etc. utilisation des eaux géothermiques, l'un ou l'autre gisement dépend de leur potentiel énergétique, de la réserve totale et du débit des puits, de la composition chimique, de la salinité et de l'agressivité des eaux, de la présence d'un consommateur et de son éloignement, de la température et des conditions hydrauliques des puits , la profondeur des aquifères et leurs caractéristiques, et quelques autres facteurs.

Comme le montre l'expérience, dans la plupart des cas, le domaine d'application le plus efficace des eaux géothermiques est le chauffage, l'approvisionnement en eau chaude et technique des installations industrielles, civiles, municipales et agricoles.

Une analyse des facteurs ci-dessus aide, dès la phase de conception initiale, à décider de la faisabilité de l'approvisionnement en chaleur géothermique, ainsi qu'à classer les gisements géothermiques par température, le degré de perte d'eau des aquifères, la composition chimique, la saturation en gaz, le degré de la minéralisation et la nature de l'utilisation du caloporteur.

Selon le degré de perte d'eau, les puits géothermiques sont divisés en puits à haut rendement (1700 m400/jour et plus), à rendement moyen (1700 - 3 m400/jour) et à faible rendement (moins de 3 mXNUMX/jour).

Selon le degré de minéralisation, elles se répartissent en fraîches (jusqu'à 1 g/dm3), légèrement saumâtres (1 - 3 g/dm3), saumâtres (3 - 5 g/dm3), fortement saumâtres (5 - 10 g/dm3). dm10), légèrement salin (20 - 3 g/dm20), salé (35 - 3 g/dm35), fortement salé (50 - 3 g/dm50), saumures faibles (75 - 3 g/dm75), saumures (100 - 3 g/dm100), saumures fortes (plus de 3 g/dmXNUMX).

Selon la caractéristique chimique, on distingue quatre types d'eaux : bicarbonate de sodium, sulfate de sodium, chlorure de magnésium et chlorure de calcium, chlorure de sodium.

Selon la composition des gaz, ils sont divisés en gaz agressifs (dioxyde de carbone et sulfure d'hydrogène) ou neutres (azote et méthane).

Par potentiel thermique - surchauffé (plus de 100°C), thermique élevé (60 - 100°C), thermique (40 - 60°C), thermique bas (jusqu'à 40°C).

Tous les indicateurs ci-dessus doivent être pris en compte lors du choix d'un schéma ou d'un système d'alimentation en chaleur. Au stade de la conception initiale, il est souhaitable de décider :

• les eaux thermales d'une composition chimique et gazeuse et d'une minéralisation données peuvent-elles être directement fournies aux systèmes d'alimentation en eau de chauffage, chaude et technique ;
• si ces eaux géothermiques peuvent être soumises à un réchauffement ;
• quels dispositifs peuvent être utilisés pour transformer le potentiel énergétique des eaux géothermiques ;
• quel est le besoin de méthodes de traitement de l'eau.

L'amélioration des indicateurs techniques et économiques de l'utilisation de la chaleur et de l'énergie des eaux géothermiques nécessite l'utilisation de divers dispositifs et unités techniques utilisant des combustibles fossiles, de l'électricité, des produits chimiques, tant dans le domaine de l'obtention de ces eaux que dans le domaine de l'utilisation et de l'élimination. . Ces unités comprennent, par exemple, les chaudières de pointe, les échangeurs de chaleur, les pompes artésiennes, les pompes de réseau, les pompes à chaleur, etc. Par conséquent, afin d'évaluer l'énergie reçue et utilisée par les eaux géothermiques, il est conseillé d'utiliser la méthode d'analyse thermodynamique générale - la méthode électrique, qui permet d'évaluer les performances de l'énergie conformément au second principe de la thermodynamique.

L'économie de l'utilisation des eaux géothermiques dépend dans une mesure décisive du degré d'utilisation de leur potentiel thermique et de l'uniformité des dépenses du débit calculé des puits. Dans les systèmes de chauffage traditionnels, l'eau non utilisée est renvoyée à la chaufferie (CHP) pour rétablir les paramètres d'origine. Cela nécessite moins de carburant. Dans les systèmes de fourniture de chaleur géothermique, le potentiel thermique non utilisé par le consommateur est irrémédiablement perdu. Avec le même débit (avec les mêmes coûts de forage et d'exploitation des puits), il est possible de fournir de la chaleur à un nombre différent de consommateurs, en fonction de la température finale de l'eau thermale envoyée au rejet.

L'effet énergétique maximal (économies de carburant) est obtenu en créant des systèmes de chauffage spéciaux avec une différence de température accrue, en utilisant un réchauffage de pointe (chaudière auxiliaire - pointe) ou des pompes à chaleur, en développant des schémas intégrés d'alimentation en chaleur géothermique avec un ensemble de consommateurs successifs (y compris saisonniers ).

Selon la minéralisation et la composition chimique, il existe trois façons d'utiliser les eaux thermales dans les systèmes de chauffage :

•  avec préparation préalable de l'eau;
•  utiliser des échangeurs de chaleur intermédiaires ;
•  avec alimentation directe en eau thermale du système de chauffage.

La dernière méthode est la plus simple et la plus économique. Cependant, il est loin d'être toujours faisable, mais, néanmoins, il est utilisé dans la plupart des domaines.

Lors du développement de systèmes d'alimentation en chaleur géothermique, il est nécessaire de garantir la valeur maximale des coefficients d'efficacité pour l'utilisation de l'apport d'eau thermale avec la consommation spécifique minimale simultanée d'eau thermale par unité d'énergie thermique calculée. Sa valeur varie dans les limites suivantes : chauffage 0,05 - 0,34 ; ventilation 0,15 - 0,45 ; alimentation en eau chaude 0,70 - 0,92. Il en résulte que l'utilisation la plus efficace des eaux thermales pour l'approvisionnement en eau chaude.

La richesse de la Russie peut être multipliée par les énormes ressources de chaleur de la Terre, qui est située à une profondeur de 300 à 2500 m dans la zone de faille interne du globe.

De manière générale, les centrales géothermiques électriques en Russie peuvent aujourd'hui générer environ 2 % (jusqu'à 4000 XNUMX MW) de la capacité électrique installée totale du pays.

Auteur : Magomedov A.M.

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