Энергоснабжение сельскохозяйственных потребителей с использованием геотермальной энергии

Министерство  сельского хозяйства Российской Федерации

Департамент научно-технологической  политики и образования

Федеральное государственное образовательное  учреждение

высшего профессионального  образования

 «Красноярский  государственный аграрный университет»

ИЭ УЭР  АПК

 

 

 

 

 

 

 

Реферат на тему

 

«Энергоснабжение сельскохозяйственных потребителей с использованием геотермальной энергии»

 

 

По  дисциплине "История развития энергетики" 110300.62 –направление подготовки «Агроинженерия»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил студент группы ЭТ17-1

Митрофанов Денис Олегович

 

                        Проверил к.т.н.,доцент кафедры

 Системоэнергетики Шахматов С.Н.

 

 

 

 

 

 

Красноярск     2012

Содержание:

 

Введение…………………………………………………………………...3

1. Общие проблемы энергетики………………………………………….4

2.Геотермальная энергия и ее характеристики………………………….5

3.Основные достоинства и недостатки геотермальной энергии...…......6

3.1. Основные достоинства геотермальной энергии……………...…...6

  3.2. Основные недостатки геотермальной энергии…………..………..7

4. Практическое применение геотермальной энергии и перспективы ее  
                 развития……………………………………………………………….8

  4.1. На примере США……………...…………………………………..8

  4.2. На примере России………………………………………………...9

              4.3. На примере Японии (нетрадиционное использование и отказ от ГеоТэс)….10

4.4. Мировой потенциал геотермальной энергии и перспективы его использования……………………………………………………..11

            5. Применение Геотермальной энергии  в сельском хозяйстве…….…12

              5.1.Воздушная система отопления и кондиционирования теплиц с                                         использованием геотермального источника……………………….12

5.1.1. Анализ систем отопления  теплиц…………………………....12

5.1.2. Агробиологические требования………………………….......13

5.1.3. Предлагаемая система воздушного  отопления теплиц…….14

5.1.4. Тепловой расчёт ………………………………………..…….14

5.1. 5. Выбор принципиальной схемы………………………..….…15

5.1.6. Практическое использование…………………………….......16

             5.2.Практическое применение……………………………………...…17

                  5.2.1 Словения, компания Ocean Orchids……………………..........17

                  5.2.2. Исландия….................................................................................17

5.2.2.1. Исландия рыбоводство………………………………..…18

Вывод……………………………………………………………………..19

Список литературы……………………………………………………...20 

ВВЕДЕНИЕ

 

 

Сельское хозяйство, определяющее продовольственную безопасность страны, относится к числу энергоемких  отраслей. Ограниченные запасы органического  топлива и непрерывный рост затрат на их использование требуют поиска путей рационального использования  энергетических ресурсов. Одним из путей является использование возобновляемых источников энергии (ВИЭ).

Экономический потенциал возобновляемых источников велик, и их доля в мировом  энергопотреблении может составить 10-12%. В России экономический потенциал  возобновляемой энергии составляет около 30% от объема потребления топливно-энергетических ресурсов, что является благоприятным  условием для решения энергетических проблем.

Как показывает мировой опыт и ряд отечественных  исследований, одним из возможных  путей решения данной задачи является использование нетрадиционных возобновляемых источников энергии для энергоснабжения  сельскохозяйственных потребителей. По прогнозам ВИЭСХ, в начале XXI века доля нетрадиционных источников энергии  в общем энергопотреблении АПК  будет эквивалентна около 6 млн. т  у.т. [161].

В то время, как достигнутые успехи в создании ветровых, солнечных и  ряда других типов нетрадиционных энергоустановок  широко освещаются в журнальных публикациях, геотермальным энергоустановкам и, в частности, геотермальным электростанциям  не уделяется того внимания, которого они по праву заслуживают. А между тем перспективы использования энергии тепла земли поистине безграничны, поскольку под поверхностью нашей планеты, являющейся, образно говоря, гигантским естественным энергетическим котлом, сосредоточены огромнейшие резервы тепла и энергии, основными источниками которых являются происходящие в земной коре и мантии радиоактивные превращения, вызываемые распадом радиоактивных изотопов.

 

1.Общие проблемы энергетики

 

Энергетика - это та отрасль производства, которая развивается невиданно

быстрыми темпами. Если численность  населения в условиях современного

демографического взрыва удваивается  за 40-50 лет, то в производстве и

потреблении энергии это происходит через каждые 12-15 лет. При таком

соотношении темпов роста населения и энергетики, энерговооруженность

лавинообразно увеличивается не только в суммарном выражении, но и в  расчете

на душу населения.

Нет основания ожидать, что темпы  производства и потребления энергии  в

ближайшей перспективе существенно  изменятся (некоторое замедление их в

промышленно развитых странах компенсируется ростом энерговооруженности стран

третьего мира), поэтому важно  получить ответы на следующие вопросы:

·         какое  влияние на биосферу и отдельные  ее элементы оказывают

основные виды современной (тепловой, водной, атомной) энергетики и как  будет

изменяться соотношение этих видов  в энергетическом балансе в ближайшей и

отдаленной перспективе;

·         можно  ли уменьшить отрицательное воздействие  на среду современных

(традиционных) методов получения  и использования энергии;

·         каковы возможности  производства энергии за счет альтернативных

(нетрадиционных) ресурсов, таких как  энергия солнца, ветра, термальных  вод и

других источников, которые относятся  к неисчерпаемым и экологически чистым.

В настоящее время энергетические потребности обеспечиваются в основном за

счет трех видов энергоресурсов: органического топ-дива, воды и атомного ядра.

Энергия воды и атомная энергия  используются человеком после превращения  ее в

электрическую энергию. В то же время  значительное количество энергии,

заключенной в органическом топливе, используется в виде тепловой и только

часть ее превращается в электрическую. Однако и в том и в другом случае

высвобождение энергии из органического  топлива связано с его сжиганием, а

следовательно, и с поступлением продуктов горения в окружающую среду.

Все мы понимаем, что человечество стоит на краю экологической катастрофы. Ученые из разных стран ведут поиски новых технологий, направленных на сокращение вредных выбросов в атмосферу, загрязнения земли и водной среды. Основными источниками загрязнения, как известно, являются транспорт, отходы промышленности, утечка нефти... Одной  из радикальных мер по охране окружающей среды считается переход от энергии, получаемой в результате сжигания угля и нефти, к так называемым возобновляемым источникам энергии. К таким источникам относятся биомасса, солнечная энергия, ветер. В последнее время всё  чаще можно слышать ещё об одном  виде энергии – геотермии, или, иными  словами, тепла из глубины Земли.

 

 

2.Геотермальная энергия и ее  характеристики

 

 

В недрах Земли сосредоточено колоссальное количество тепловой энергии. Однако технологические  трудности и высокие затраты  не позволяют сегодня рассматривать  эти энергоресурсы в качестве реального энергоисточника. Более доступны для использования гидрогеотермальные ресурсы: термальные воды, пароводяные смеси и сухой пар. Освоение гидрогеотермальной энергии весьма актуально и интенсивно осуществляется в более чем 70 странах.

По основному энергетическому  показателю - температуре термальные воды подразделяются на высокопотенциальные (> 100°С), среднепотенциальные (70-100°С) и низкопотенциальные (< 70°С). Распределение доступной геотермальной энергии на континентах весьма неравномерно и обусловлено в основном структурно-тектоническими условиями конкретных районов.

Очевидно, большей энергетической ценностью обладают высокопотенциальные  воды рифтовых и вулканических районов. К сожалению, доля этих высокотермальных вод в общем гидрогеотермическом балансе для России не превышает 5-7%. Основные запасы гидротермальных ресурсов связаны с пластовыми артезианскими бассейнами.

Развитие технологий геотермальной  энергетики приводит к постепенному расширению электроэнергетических  и теплотехнических возможностей преобразования термальных вод в сторону понижения  температуры: для производства электроэнергии до 60-70°С и тепла до 5-10°С.

Важными оценочными элементами гидрогеотермальных месторождений являются: ресурсный показатель; производительность скважин и водозаборов; напор на устье скважин; глубина залегания водоносных горизонтов; степень минерализации; солевой и газовый состав термальных вод.

Следует отметить существенную зависимость  эффективности использования гидрогеотермальных ресурсов от их геохимических свойств, определяющих срок службы трубопроводного, теплообменного и другого оборудования.

По степени минерализации подземные  виды разделяются на пресные, содержащие менее 0,1 г/л примесей, мезопресные 0,1-0,5 г/л и апопресные - 0,5-1 г/л, соленые (солоноватые 1-3 г/л, соленые 3-10 г/л и крепкосоленые 10-36 г/л) и рассолы (слабые 36-150 г/л, крепкие 150-320 г/л, весьма крепкие 320-500 г/л и предельно насыщенные - > 500 г/л).

Важной составляющей термальных вод  являются водорастворенные газы, влияющие на механико-энергетические и другие свойства термальных вод. По газовому фактору (л/л) выделяют воды с очень низким - менее 0,1, низким (0,1-0,5), средним (0,5-1), высоким (1-5) и весьма высоким - более 5 газосодержанием. Высокая газонасыщенность вод способствует снижению порога выделения парогазовой смеси, облегчению теплоносителя за счет образования водногазовой смеси. Эти эффекты увеличивают геомеханическую энергию и производительность скважин. При высокой газонасыщенности углеводородными газами и сам газ может иметь определенную энергетическую ценность.

Агрессивные свойства воде обычно придают  СО2 и H2S, а также О2, попадающий в воду чаще всего при выходе на земную поверхность, и кислотные газы вулканических терм. Крупнейшими запасами термальных вод, достигающими 70% общих российских запасов, обладает Западно-Сибирский нефтегазоводоносный мегабассейн. До 40-50% геотермальных ресурсов этого мега-бассейна сосредоточены на территории Томской области. Термальные воды находятся здесь на доступной глубине 1—4 км и обладают колоссальным энергетическим потенциалом.

По своим энергетическим характеристикам  геотермальные воды Томской области  относятся к низкопотенциальным и среднепотенциальным и могут применяться не только для теплофикации объектов, но и для производства электроэнергии. Наибольшим геотермальным потенциалом обладает центральная часть Томской области, на которой расположены многие населенные пункты: Колпашево, Белый Яр, Подгорное, Парабель, Каргасок, Чажем-то, Инкино, Нарым, Большая Грива, Назино, Лукашкин Яр и др. На этой территории пробурено значительное количество нефтепоисковых скважин, выводивших на поверхность термальные воды с температурой на устье до 66°С.

Наличие значительных запасов гидрогеотермических ресурсов, большого количества действующих или временно законсервированных водозаборных сооружений, мощной научно-методической базы и богатого практического опыта, а также высокого спроса на энергию позволяет незамедлительно приступать к широкому использованию геотермальной энергии в Томской области. Уже сегодня можно выбрать оптимальные технологии и обозначить первоочередные энергетические объекты. Энергоэффективность таких объектов следует ожидать достаточно высокой ввиду стабильности параметров энергоносителя, безопасности использования и практически неограниченных запасов термальных вод.

3.Основные достоинства и недостатки геотермальной энергии

Все же, применяя геотермальную энергию, следует  в полной мере учитывать ее достоинства  и недостатки.

3.1.Основные достоинства геотермальной энергии

Главным достоинством геотермальной энергии является возможность ее использования в  виде геотермальной воды или смеси  воды и пара (в зависимости от их температуры) для нужд горячего водо- и теплоснабжения, для выработки  электроэнергии либо одновременно для  всех трех целей, ее практическая неиссякаемость, полная независимость от условий  окружающей среды, времени суток  и года. Тем самым использование  геотермальной энергии (наряду с  использованием других экологически чистых возобновляемых источников энергии) может  внести существенный вклад в решение  следующих неотложных проблем:

·  Обеспечение  устойчивого тепло- и электроснабжения населения в тех зонах нашей  планеты, где централизованное энергоснабжение  отсутствует или обходится слишком  дорого (например, в России на Камчатке, в районах Крайнего Севера и т.п.).