Geotermális energia.

Az előadások a következő témára: "Geotermális energia."— Előadás másolata:

1 Geotermális energia

2 Jelentése Geo (Föld) Thermal (Hő)
Föld hőjének energetikai célú hasznosítása.

3 A Föld rétegei Rétegek belülről kifelé: belső tömör mag
( km; Fe; Ni), cseppfolyós külső mag (Föld mágneses mezeje), köpeny, kéreg (2-90 km).

4 Lemeztektonika A kéreglemezek állandó mozgásban vannak. (néhány cm/év)
Az ütközések és morzsolódások következtében hegyek, vulkánok, gejzírek alakulhatnak ki.

5 Európai potenciál

6 Elegendő? Átlagos geotermális hőáramsűrűség a Föld felszínén: = 0,057 W/m2 Földfelszín: 4πR2 = 5,2·1014 m2 Teljes geotermális potenciál: 30 TW Csak ~30% szárazföld:0,3·30 = 9 TW A jelenlegi igény: 16 TW (világ, össz. en.). → elvileg sem elegendő

7 Geotermális kutak Meddő CH kutak Kutak potenciálját jellemző adatok:
vízhozam, hőmérséklet. (A kutak mélysége főleg gazdasági szempontból fontos.)

8 LINDAL-féle diagram A Lindal diagram a műszakilag megvalósítható technológiákat tárgyalja, azoknak gazdaságosságát nem vizsgálja.

9 Technológiai megoldások
Szárazgőzös eljárás Nedvesgőzös eljárás Kétközeges (bináris) rendszerek

10 Közvetlen gőzhasznosítás
Terület: USA: Észak-Kalifronia EU: Olaszo.

11 ORC-körfolyamat kitermelő kút forróvíz elgőz. elgőmelegítő gőzhűtő
visszasajtóló kút kondez.

12 ORC 1-2 irreverzibilis szivattyúzás 2-3 nyomásesés KP 3-4 nyomásesés p
hőmérséklet p p 4-5 irreverzibilis expanzió u l 5-6 nyomásesés 6-1 nyomásesés T 3 4 e 5 2 T elméleti (ideális) c 1 valós 6 entrópia

13 Műszaki megoldások Kigőzölögtetéses technológiájú geoerőmű
Víztermelő kút Gőz + forróvíz Kondenzátor Hűtővíz Generátor Gőz Turbina Szeparátor Forróvíz

14 Egyszeres kigőzölögtetés
Single-flash

15 Kétszeres kigőzölögtetés
Dual-flash

16 Műszaki megoldások HDR (hot dry rock) úgynevezett forrószikla technológia

17 Műszaki megoldások Kalina ciklus (NH3-H2O) NH3-H2O forrási hőmérséklete a primer folyadék hőmérsékletének függvényében nő, így nagyobb villamos teljesítményt tud produkálni

18 Kalina-körfolyamat Bináris (kétközeges) Aleksander Kalina, 1983
Legfőbb előnye: változó hőmérsékletű elgőzölgés, alacsony hőmérsékletű hőforrásokhoz is alkalmazható

19 Kalina-körfolyamat

20 Kalina-körf.: Husavik (Izland)

21 ORC -- Kalina

22 Geotermális erőmű Termálvizes erőmű főbb rendszerei
geotermális forrás (tározó) kigőzölögtető és gőztisztító energetikai berendezések (trubina, gen. stb.) ásványi anyag hasznosítás

23 Geotermális erőmű Geotermális energiaforrás

24 Geotermális erőmű Termálvíz kigőzölögtetés és gőztisztítás

25 Geotermális erőmű Gépészeti berendezések

26 Geotermális erőmű Megújuló/megújítható mert…

27 Geotermális erőmű Ásványi anyagok hasznosítása

28 Hazai viszonyok Magyarország CH meddő kútjainak területi megoszlása (5 km2/ fúrás)

29 Metános termálvíz hasznosítás
Víz (59°C) termálvíz+metán kazán víz (72°C) metán gázmotor generátor

30 Hazai viszonyok Hőmérséklet eloszlás 2000 méter mélységben

31 Hazai viszonyok Hőmérséklet eloszlás 3000 méter mélységben

32 Hazai viszonyok Villamosenergia termelés
Előrejelzések alapján, a következő évben építendő geoerőművek beépített kapacitása az egész országra nézve sem fogja meghaladni a MW-ot.

33 Geotermális energia előnyei
környezetbarát technológia, fogyasztóközeli energiaforrás, lokális fejlődés elősegítése, egyéb.

34 Geotermális energia hátrányai
lokális szennyező (zaj, büdös gáz (H2S), stb), fogyasztóközeli energiaforrás, talajsüllyedés, csökkenhet a geotermális bázis, egyéb.

35 Hőszivattyús rendszerek

36 Hőszivattyús rendszerek
A technológia révén a természetes hőforrások és bármilyen hulladék hője, bizonyos energiabefektetések árán, magasabb szintre emelhető,azaz a kis hőmérsékletű hőforrások energiája is hasznosítható, primerenergia-megtakarítást lehetővé téve.

37 Hőszivattyús rendszerek
Természetes energiaforrások: levegő, talaj, napsugárzás, felszíni vizek, talajvíz, geotermikus energia, elfolyó termálvizek hőtartalma, egyéb.

38 Hőszivattyús rendszerek
Hulladékhő : elfolyó víz, használt levegő, technológiai folyamatok hulladékhője, csatornák szennyvize, villamosenergia átvitel, transzformátorok, olajrendszere, egyéb.

39 Hőszivattyú

40 Hőszivattyú belsőégésű motorral

41 Abszorpciós hőszivattyú

42 Hőszivattyúk működési elve

43 Hőszivattyúk jellemzője
Hatásosság: A hőszivattyú hasznosságát az jelzi, hogy egységnyi meghajtó energiával hány egység hőt tud a környezetből elvonni. Ezt az arányt a hatékonysági mutatóval (COP, ) jelzik, amely mindig nagyobb 1-nél.

44 Hőszivattyúk típusai A hőszivattyúk leggyakrabban a felhasznált közegek alapján kerülnek csoportosításra. gáz-gáz típusú hőszivattyú gáz-folyadék típusú szivattyú folyadék-folyadék típusú hőszivattyú folyadék-gáz típusú hőszivattyú A folyadék általában víz, a gázhalmazállapotú közeg pedig szinte minden esetben levegő.

45 Hőszivattyúk szezonális használata
Klimatizálás Fűtés

46 Hőszivattyú kollektor opciók

47 Hőszivattyú kollektor-kör
7,5 m 1,2 m ~60 m ~6 m

48 Vízszintes kollektor-kör
Területigény: m2

49 Függőleges kollektor-kör
HDPE u-csövek Területigény: m2

50 Tó mint hőforrás Tó HDPE csövek UV védelemmel

51 Hidegebb klímán vagy csak hűtésre
Tó mint hőforrás Hőcserélő Szivattyú Visszatáplálás Víz belépés Hidegebb klímán vagy csak hűtésre

52 Hőszivattyúk alkalmazásának előnyei
környezetbarát technológia, alkalmazásukkal részben kiválthatók a fűtéshez és vízmelegítéshez használ fosszilis energiahordozók, nincs tűz, robbanás, gázmérgezés hosszú élettartam, kis karbantartási igény

53 Energiamegtakarítás

54 Hőszivattyúk alkalmazásának hátrányai
hőszivattyúk alkalmazási területe korlátozott, azok alacsony hőmérsékleten való működésük miatt. villamos energiát nem lehet velük termelni.