1492316895

OCENA MOŻLIWOŚCI WYKORZYSTANIA ENERGII GEOTERMICZNEJ DO ZASILANIA CIEPŁOWNI I ELEKTROCIEPŁOWNI

Autor: Radomir Kaczmarek, Aleksander A. Stachel

(„Rynek Energii” - nr 6/2009)

Słowa kluczowe: energia geotermiczna, wykorzystanie energii geotermicznej, wymiennik geotermiczny, podziemny zamknięty geotermiczny wymiennik ciepła, ciepłownie i elektrociepłownie geotermiczne

Streszczenie. W pracy omówiono koncepcję budowy ciepłowni i elektrociepłowni zasilanych ciepłem pozyskiwanym z wnętrza ziemi za pomocą wymiennika geotermicznego. Każda z rozpatrywanych instalacji składa się z dwóch współpracujących ze sobą systemów, to jest systemu pozyskiwania energii geotermicznej w postaci podziemnego zamkniętego geotermicznego wymiennika ciepła (PZGWC) oraz systemu wykorzystania pozyskanej energii geotermicznej w ciepłowni / elektrociepłowni wykorzystującej niskotemperaturowy obieg Clausiusa-Rankinea, w którym jako czynnik obiegowy zastosowano organiczne substancje robocze o niskiej temperaturze wrzenia.

Dla założonych danych dotyczących PZGWC, takich jak: jego wymiary, strumień przepływającej cieczy, zastępczy współ-czynnik przekazywania ciepła, głębokość położenia poziomej części wymiennika, z którą wiąże się temperatura otaczających skał, wykonano obliczenia pozwalające ustalić temperaturę cieczy na dopływie do analizowanych instalacji wykorzystywania energii. Następnie, stosując odpowiednie modele ciepłowni i elektrociepłowni oraz przyjmując niezbędne założenia dotyczące tych układów i warunków ich pracy, wykonano obliczenia pozwalające ocenić stopień wykorzystywania energii geotermicznej w każdym z nich.

1. OPIS UKŁADÓW

Celem pracy była ocena i porównanie możliwości wykorzystania energii geotermicznej w dwu różnych instalacjach, to jest w ciepłowni i elektrociepłowni, zasilanych z podziemnego zamkniętego geotermicznego wymiennika ciepła (PZGWC). Każda z rozpatrywanych instalacji składała się z dwóch współpracujących ze sobą systemów, to jest systemu pozyskiwania energii geotermicznej, który stanowił geotermiczny wymiennik ciepła oraz systemu wykorzystywania energii geotermicznej, który stanowiła ciepłownia lub elektrociepłownia wraz z systemem odbiorników ciepła.

Należy zaznaczyć, że idea poziomego geotermicznego wymiennika ciepła jest perspektywicznym rozwiązaniem technicznym umożliwiającym pozyskiwanie energii w warunkach charakteryzujących się odpowiednią temperaturą szkieletu skalanego i stanowi alternatywę dla tzw. technologii suchych gorących skał HDR (Hot Dry Rock). Bardziej szczegółowe informacje na temat technologii PZGWC można znaleźć w pracach [2, 4, 5, 12, 13].

Rozpatrywany geotermiczny wymiennik ciepła składa się z zestawu podziemnych pionowych i poziomych rurociągów, usytuowanych na znacznej głębokości, przez które przepompowywana jest ciecz będąca nośnikiem ciepła służącym do pozyskiwania energii geotermicznej zgromadzonej w górotworze [4].

Pierwszą analizowaną instalacją współpracującą z PZGWC jest ciepłownia, której schemat jest pokazany na rysunku 1, składająca się z dwóch przeciw-prądowych wymienników ciepła pracujących na potrzeby centralnego ogrzewania i przygotowania ciepłej wody użytkowej oraz