Energia geotermalna w systemach binarnych
PBN-AR
Instytucja
Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią Polskiej Akademii Nauk
Informacje podstawowe
Główny język publikacji
pl
Czasopismo
Przegląd Geologiczny
ISSN
0033-2151
EISSN
Wydawca
Państwowy Instyt Geologiczny - Państwowy Instytut Badawczy
DOI
Rok publikacji
2013
Numer zeszytu
11
Strony od-do
699-705
Numer tomu
61
Link do pełnego tekstu
Identyfikator DOI
Liczba arkuszy
Autorzy
(liczba autorów: 2)
Słowa kluczowe
pl
energia geotermalna
siłownie binarne
przegląd
ORC
Kalina
Open access
Tryb otwartego dostępu
Inne
Wersja tekstu w otwartym dostępie
Wersja opublikowana
Licencja otwartego dostępu
Inna
Czas opublikowania w otwartym dostępie
Razem z publikacją
Streszczenia
Język
pl
Treść
Wykorzystanie energii geotermalnej na świecie prowadzone jest na dwa sposoby: dla pozyskania energii cieplnej i wytwarzania energii elektrycznej. W przyjętej i używanej nomenklaturze (Barbier, 2002) kierunki te zwykło się określać bezpośrednim (pozyskanie energii cieplnej) i pośrednim (wytwarzanie energii elektrycznej) wykorzystaniem energii geotermalnej. W Polsce do chwili obecnej dominuje wykorzystanie bezpośrednie (np. Barbacki, 2010; Bujakowski, 2010). Popularną w skali światowej klasyfikacją zasobów energii geotermalnej jest ich podział na zasoby nisko- i wysokotemperaturowe. Podkreślić należy, że nie ma jednej obowiązującej klasyfikacji - o czym pisze np. Górecki (red., 2006), dokonując jednocześnie zestawienia popularnych metod podziału zasobów energii geotermalnej. Granicę podziału pomiędzy zasobami stanowić może bariera możliwości produkcji energii elektrycznej z pary wodnej, przy wykorzystaniu standardowego układu elektrowni wykorzystującej parę wodną jako medium robocze - granicę tę zwykło się ustalać na 140-150°C. Powyżej tej temperatury mówić można o wysokotemperaturowych zasobach energii geotermalnej, a poniżej o zasobach niskotemperaturowych. Bujakowski (2010) proponuje następujący podział zasobów energii geotermalnej oparty na sposobie ich wykorzystania: 1. energia geotermalna do bezpośredniego wykorzystania jako energia cieplna (do 100°C): - do 25°C płyny zimne (wykorzystywane jako woda lub ciecze specjalne w instalacjach ze sprężarkowymi pompami ciepła), - od 25-60°C płyny niskotemperaturowe (wykorzystywane w instalacjach z absorpcyjnymi pompami ciepła), - od 60-100°C płyny średniotemperaturowe (wykorzystywane bezpośrednio u odbiorcy). 2. energia geotermalna do pośredniego wykorzystania poprzez produkcję energii elektrycznej (powyżej 100°C): - od 100-140°C płyny wysokotemperaturowe (wykorzystywane w elektrociepłowniach binarnych), - ponad 140°C płyny bardzo wysokotemperaturowe (wykorzystywane w konwencjonalnych elektrowniach geotermalnych). Klasyfikacja zasobów geotermalnych może być dokonywana nie tylko na podstawie kryterium temperaturowego, które może okazać się mało precyzyjnym narzędziem dla technicznych ocen atrakcyjności zasobów energii geotermalnej. Przykładowo: ilość energii zawartej w 1 kg wody o danej temperaturze będzie zupełnie inna dla pary i cieczy - energia pary zawiera dodatkowo energię potrzebną do odparowania cieczy (tzw. entalpię parowania lub potocznie ciepło parowania). Bardziej adekwatne w celu energetycznych porównań i klasyfikacji zasobów płynów geotermalnych jest wykorzystanie wartości ich egzergii właściwej (Barbacki, 2012a i 2012b). Sukcesywny wzrost cen energii i wyczerpywanie zasobów konwencjonalnych nośników energii oraz pogłębiający się stan zanieczyszczenia atmosfery sprzyjają upowszechnieniu wykorzystania odnawialnych źródeł energii (OZE). W ostatnich latach, na szczeblu krajów członkowskich Unii Europejskiej podejmowane są działania legislacyjne zmierzające do ograniczenia barier związanych z wykorzystaniem OZE (Bujakowski i in., 2010a i 2010b; Kępińska & Tomaszewska, 2010; Kasztelewicz & Pająk, 2010; Kasztelewicz i in., 2011; Bujakowski & Kasztelewicz, 2012; Kępińska & Kasztelewicz, 2012) oraz realizowane są prace badawcze, celem lepszego rozpoznania głębokich struktur hydrogeotermalnych (Bujakowski i in., 2010c; Bujakowski i in., 2012). Prace te zmierzają do zagospodarowania wód i energii geotermalnej w celach komercyjnych (Bujakowski i in., 2008; Tomaszewska, 2011; Tomaszewska & Pająk, 2012; Tomaszewska & Bodzek, 2013). Powyższe czynniki przyczyniają się to do rozwoju nowych i udoskonalaniu istniejących technologii energetycznego wykorzystania OZE. W przypadku instalacji geotermalnych spowodowało to zdecydowane obniżenie bariery temperaturowej technicznych możliwości produkcji energii elektrycznej z zasobów energii geotermalnej. Technologie, które w tym celu zostały zaadaptowane nazwano technologiami binarnymi, a siłownie pracujące przy ich wykorzystaniu siłowniami binarnymi. Siłownia binarna to system wytwarzający energię elektryczną, działający dzięki wykorzystaniu dwóch różnych płynów oddzielonych od siebie hydraulicznie (nie mieszających się). Płyn dostarczający energię (nośnik energii napędowej) cechuje się wyższą temperaturą parowania niż płyn roboczy napędzający turbinę. Turbina napędza wał generatora produkującego energię elektryczną. Podobnie definicję geotermalnej siłowni binarnej (ang. binary cycle plant lub binary power plant) ujęli Cleveland & Morris (2006). Termin siłownia binarna często wiązany jest z energią geotermalną, wynika to ze stosowania jako medium grzewczego płynu geotermalnego o temperaturze za niskiej by napędzać klasyczną turbinę parową (dla której czynnikiem napędzającym turbinę jest przegrzana para wodna). Wyobrazić sobie można również układ pracujący na bazie schematu siłowni binarnej, a wykorzystujący inne niż geotermia źródła energii (Obrenberger i in., 2002 i 2003) - w tym energię pochodzącą z paliw konwencjonalnych lub biomasy (Baradziej & Pająk, 2004a i 2004b). Celem pracy jest zapoznanie Czytelnika z dostępnymi i praktycznie wykorzystywanymi technologiami pozwalającymi wytwarzać energię elektryczną z polskich zasobów energii geotermalnej. W artykule, obok przeglądu technologii i danych technicznych, zawarto informacje pozwalające ocenić poziom wymaganych nakładów inwestycyjnych związanych ich implementacją.
Cechy publikacji
ORIGINAL_ARTICLE
Inne
System-identifier
629684