Численные исследования эффективности работы бинарных геотермальных станций на изученных термальных месторождениях России

Abstract

Актуальность исследования состоит в необходимости развития в России технологий, использующих нетрадиционные источники энергии. Формирование данных технологий позволит обеспечивать энергетическими ресурсами население без вредных выбросов в окружающую среду. Целью исследования является комплексный анализ особенностей работы бинарной геотермальной электростанции в различных климатических условиях эксплуатации. Объекты: тепловые схемы бинарных геотермальных станций применительно к установке в различных географических регионах и работе от различных геотермальных источников. Методы: численные исследования на основе математических алгоритмов систем бинарных геотермальных установок, сравнительный анализ эффективности бинарных геотермальных установок по различным внешним параметрам. Результаты. Проведены численные исследования для определения эффективности геотермальных электростанций с тепловой схемой бинарного типа и с конденсатором воздушного охлаждения при их работе на различных источниках, для чего выбраны 15 известных геотермальных источников, которые расположены в различных географических регионах России. По известным характеристикам флюида на выходе из скважины проанализированы возможные параметры работы бинарных геотермальных электростанций. Так как геотермальная электростанция имеет в составе тепловой схемы конденсатор воздушного охлаждения, были получены параметры ее работы от среднемесячных температур окружающего воздуха в календарном году в регионе, в котором расположен анализируемый геотермальный источник. Численные исследования показали влияние параметров термальных источников и климатических особенностей на эффективность генерации электрической энергии посредством бинарной установки. Выявлено, что при возможной работе бинарной геотермальной станции в течение календарного года наибольшая среднемесячная электрическая мощность ожидаемо достигается в холодный период времени, в данном случае в январе, и составляет 1752 кВт для Могойского горячего источника. Для самого теплого месяца в году - июля - наибольшей электрической мощностью 930 кВт могла бы обладать бинарная электростанция Мечигменского горячего источника. Наибольший абсолютный электрический КПД в январе достигает 15,22 %, зависит в большей степени от величины температуры подвода тепловой энергии в цикле и среди рассматриваемых в данной работе бинарных станций им сможет обладать геотермальная электростанция в н.п. Чажемто

Relevance. The necessity to develop in Russia the technologies that use non-traditional energy sources. The formation of these technologies will allow providing energy resources to the population without harmful emissions into the environment. Aim. Comprehensive analysis of the operating characteristics of a binary geothermal power plants in various climatic operating conditions. Objects. Thermal diagrams of binary geothermal power plants applicable to installation in different geographic regions and operation from different geothermal sources. Methods. Numerical studies based on mathematical algorithms of binary geothermal plant systems, comparative analysis of the efficiency of binary geothermal plants based on various external parameters. Results and conclusions. Numerical studies have been conducted to determine the efficiency of geothermal power plants with a binary thermal circuit and an air-cooled condenser were conducted during their operation on various sources, for which 15 known geothermal sources located in Russia in different geographical regions were selected. Possible operating parameters of binary geothermal power plants were analyzed based on the known characteristics of the fluid at the well outlet. Since the geothermal power plant has an air-cooled condenser in its thermal circuit, its operating parameters were obtained from the average monthly ambient air temperatures in the calendar year in the region where the analyzed geothermal source is located. Numerical studies showed the impact of thermal source parameters and climatic features on the efficiency of electric energy generation by means of a binary plant. It was revealed that with the possible operation of a binary geothermal plant during a calendar year, the highest average monthly electric power is expectedly achieved in the cold period of time, in this case in January, and is 1752 kW for the Mogoysky hot spring. For the warmest month of the year - July - the binary power plant of the Mechigmen hot spring could have the greatest electric power of 930 kW. The greatest absolute electric efficiency in January reaches 15.22%, depends to a greater extent on the value of the temperature of the heat supply in the cycle and among the binary stations considered in this work, the geothermal power plants in the settlement of Chazhemto could have it