Сайжруулсан газрын гүний дулааны систем нь нүүрстөрөгч багатай эрчим хүчийг олборлоход газрын тос, хийн технологийг ашигладаг. 1-р хэсэг.

АНУ-ын Эрчим хүчний яам (ТМБ) газрын тос, байгалийн хийн шилдэг технологи ашиглан халуун боржин чулуулгийг өрөмдөж, хагалах FORGE төслийг санхүүжүүлсэн. Нэг цооногоос доош татсан усыг боржин чулуугаар эргэлдүүлж, цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэдэг турбинуудыг хөдөлгөхийн тулд хоёр дахь цооногийг шахахаас өмнө халааж болох эсэхийг шалгах нь ерөнхий зорилго юм.

Жон МакЛеннан, Ютагийн Их Сургуулийн Химийн Инженерийн тэнхим нь энэхүү ТМБ төслийн хамтран судлаач юм. Энэ сэдвээр хийсэн вебинар танилцуулгыг 6 оны 2022-р сарын XNUMX-нд NSI ивээн тэтгэсэн: ФГазрын гүний дулааны эрчим хүчний судалгааны rontier обсерватори (FORGE): Шинэчлэлт ба хэтийн төлөв

Дараах нь Жон МакЛеннад тавьсан асуултууд болон түүний хариултууд юм.

+++++++++++++++++++++++++++++++++++++.

Q1. Газрын гүний дулааны эрчим хүчний түүхийг товч танилцуулна уу?

1900-аад оны эхээр Италийн Лардерелло хотод ажиллаж эхэлснээс хойш газрын гүний дулааны эрчим хүч (цахилгаан үйлдвэрлэх болон шууд ашиглах) суурилуулсан эрчим хүч болон өргөжсөн. 15.6 ГВт цахилгаан үйлдвэрлэх хүчин чадалтай (ГигаВт цахилгаан) 2021. Ашиглалт нь дэлхийн хэмжээнд - дэлхийн 25 гаруй улс. Гэсэн хэдий ч хуваарилалт нь дэлхийн эрчим хүчний багцын багахан хэсэг хэвээр байна. Энэхүү дэлхийн тархалтыг авч үзвэл, уламжлалт байдлаар газрын гүний дулааны энерги нь хавтангийн хил, галт уул гэх мэт газрын ойролцоох өндөр температурын илэрхийлэлээр хязгаарлагддаг.

АНУ нь газрын гүний дулааны цахилгаан үйлдвэрлэх хамгийн том хүчин чадалтай бөгөөд дараа нь Индонез, Филиппин, Турк, Шинэ Зеланд, Мексик, Итали, Кени, Исланд, Япон орно. АНУ-ын эдгээр үйл ажиллагаанаас газрын гүний дулааны эрчим хүч үйлдвэрлэдэг худгууд дунджаар 4-6 МВт байж болно. Дүрмээр бол 392°F (200°C) температурт, 9 bpm (378 gpm) хурдтай урсах үед АНУ-д 1-759 байшинд үйлчилгээ үзүүлж болох 1000 МВт хүчин чадалтай.

Газрын гүний дулааны цахилгаан станцууд нь хэд хэдэн худгаас (зарим нь 50 МВт хүртэл үйлдвэрлэдэг) олон худаг хүртэл өөр өөр хэмжээтэй байдаг. “Гейзер бол дэлхийн хамгийн том газрын гүний дулааны цахилгаан станц юм. АНУ-ын хамгийн том газрын гүний дулааны эрчим хүч үйлдвэрлэгч Calpine нь 13 орон сууц эсвэл Сан Францискогийн хэмжээтэй хотыг эрчим хүчээр хангахад хүрэлцэхүйц 725 мегаватт цахилгаан үйлдвэрлэх хүчин чадалтай Гейзерт 725,000 цахилгаан станцыг эзэмшиж, ажиллуулдаг.

Q2. Сайжруулсан газрын гүний дулааны систем гэж юу вэ, фракинг хаана хэрэглэдэг вэ?

Тавь орчим жилийн өмнө Лос Аламосын шинжлэх ухааны лабораторийн (одоо LANL) эрдэмтэн, инженерүүд Сайжруулсан газрын гүний дулааны систем (EGS) хэмээх ойлголтыг төсөөлж байжээ. Тухайн үед энэ ойлголтыг халуун хуурай чулуулаг (HDR) гэж нэрлэдэг байсан. Нэг аргачлал бол шахах болон ашиглалтын цооног өрөмдөж, тэдгээрийг хооронд нь холбосон ан цав үүсгэх явдал юм. Эдгээр хугарал нь дулааны солилцооны үүрэг гүйцэтгэдэг - яг л автомашины радиатор шиг.

Энэ хаалттай системд усыг ажлын шингэн болгон ашигладаг (ус алдагдахгүй). Хүйтэн шингэнийг нэг цооногоор шахдаг. Энэ нь хугарлын дундуур дамждаг бөгөөд ингэснээр халуун чулуулагаас дулааныг олж авдаг. Энэхүү халуун шингэн нь давхар бүрхүүлийн хоёр дахь цооногоор дамжин гадаргуу дээр гардаг. Гадаргуу дээр халсан шингэнийг уураар асгаж эсвэл органик Rankine циклийн үйлдвэрээр дамжуулж турбин, дараа нь генераторыг хөдөлгөж болно. Дулааныг нь гаргаж авсан усыг дахин эргүүлнэ.

Хэдийгээр энэ нь зөв санаа боловч түүнийг бий болгосноос хойш тавин жилийн турш амжилтанд саад болж байна. Дэлхий даяар олон төсөл хэрэгжсэн ч шинжлэх ухаанчаар амжилтанд хүрсэн ч арилжааны үр дүнд хүрээгүй бөгөөд эдгээр нисгэгчдийн цахилгаан үйлдвэрлэл ~1 МВт-ээс хэтрээгүй байна.

Гэсэн хэдий ч АНУ-д нөөц маш их байдаг. АНУ-ын баруун хэсэгт 519-аас 15,000 фут хүрэхгүй өрөмдлөгийн гүнд 20,000 ГВт байна гэж тооцоолжээ. Газрын тосны үйлдвэрт тохирсон орчин үеийн өрөмдлөгийн технологи нь энэ өрөмдлөгийг хийх боломжтой болгож байна. Хэвтээ худаг өрөмдөж, эдгээр худгийн дагуу олон тооны гидравлик ан цав үүсэх боломжийг олгодог бүтээн байгуулалтуудыг хослуулан (хагарал бүр нь дулаан солилцооны гадаргуугийн талбайг ихээхэн хэмжээгээр хангадаг гэж төсөөлөөд үз дээ) болон Сайжруулсан газрын гүний дулааны системийг ашиглах боломжтой юм.

Гидравлик ан цавын аргаар хугарлын системийг бий болгох нь гол элемент юм. Энэ бол шинэ зүйл биш. Үүнийг Лос Аламосын үндэсний лаборатори боловсруулах явцад Нью Мексикийн Жемез Калдера дахь Фентон Хилл талбайд анх EGS-д туршиж үзсэн. Анхаарах зүйл бол 1983 оны 5.7-р сард хоёр худгийг хооронд нь холбох гэж оролдсон нэг том гидравлик хагарал (орчин үеийн чиглэлтэй өрөмдлөгийг хялбархан ашиглахаас өмнө). Тэр гидравлик өдөөлтөд үрэлтийн бууруулагч нэмсэн 50 сая галлон усыг 2100 цохилт/минутанд (минутанд 12,000 галлон) XNUMX psi хүртэл гүний даралтаар шахав. CaCO-ийн нарийн ширхэгт тоосонцор₃ шингэний алдагдлыг хянах зорилгоор (хагарлын системийг хялбарчлах зорилгоор) нэмсэн.

Фентон Хилл болон дэлхийн өнцөг булан бүрээс олж авсан сургамж, олборлох бусад салбаруудын технологи (налуу болон хэвтээ өрөмдлөг, олон шатлалт хагарал) нь АНУ-ын Эрчим хүчний яамыг (ТМБ) FORGE (Frontier Observatory) нэртэй шинэчилсэн судалгааны хөтөлбөрийг эхлүүлэхэд түлхэц болсон. Газрын гүний дулааны эрчим хүчний судалгаа) EGS-ийг арилжаалах боломжийг олгох шинэ технологийг турших хээрийн лаборатори байгуулах.

Q3. Юта дахь FORGE төслийн сайт болон яагаад сонгогдсон тухай бидэнд ярьж өгөөч.

ТМБ нь АНУ-ын таван алдартай EGS байршлын тэмцээнийг ивээн тэтгэсэн. Үүнийг дараа нь Невада, Фаллон, Ютагийн Милфорд зэрэг газруудад "доош сонгосон". 2019 онд Милфордын талбайг FORGE хээрийн лабораторийн байршлаар сонгосон (шуудангийн дээд талд байгаа зургийг харна уу).

Сонгох шалгуурт 1) усан сангийн температур 175-225°С (үзэл баримтлалыг батлахад хангалттай халуун боловч технологийн хөгжилд саад учруулахаар тийм ч халуун биш), 2) 1.5 км-ээс дээш гүнд (өрөмдлөгийн технологийг хөгжүүлэх боломжтой хангалттай гүн) багтсан. , 3) нэвчилт багатай чулуулаг (FORGE талбай дахь боржин чулуу), 4) үйл ажиллагааны явцад газар хөдлөлт үүсгэх эрсдэл бага, 5) байгаль орчны эрсдэл бага, 6) уламжлалт газрын гүний дулааны системтэй холбоогүй.

+++++++++++++++++++++++++++++++++++.

2-р хэсэг нь дараах асуулт, хариултуудыг авч сэдвийг үргэлжлүүлнэ.

4-р улирал. Тарилгын болон олборлолтын худгийн үндсэн хийц нь юу вэ?

Q5. Тарилгын цооногийн гурван фрак эмчилгээ, тэдгээрийн үр дүнг товч танилцуулна уу?

Q6. Арилжааны хэрэглээнд ямар боломж байгаа вэ?