СХЕМА ЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ С ЗАМКНУТЫМ ЦИКЛОМ
Уже указывалось, что при прохождении по стволу скважины геотермальная вода, вскипая, превращается в смесь пара и воды. При этом геотермальная вода теряет значительную часть своей энергии.
Существует и другой метод использования термальной энергии. Он заключается в поддержании высокого давления воды в скважине и извлечении воды из скважины при высокой температуре. При этом требуется устанавливать насосы в самой скважине. Следует учесть, что для работы насосов потребуется значительная мощность, и поэтому необходимо тщательно проанализировать, что эффективнее - использование электрической мощности таким способом или ухудшение эффективности термодинамического цикла при извлечении пароводяной смеси из скважины.
Горячая вода при использовании рассматриваемого метода выходит из скважины под высоким давлением и направляется в теплообменник. Здесь она отдает часть своего тепла другой рабочей ладко - сти, которой могут быть вода или другие вещества. В частности, предлагается использовать для этой цели изо бутан или другие органические вещества, обычно используемые в качестве охладителей.
Затем охлажденная геотермальная вода возвращается в недра путем закачки ее в скважины или сбрасывается. Теплообменник выполняет роль бойлера для рабочей жидкости, которая испаряется и направляется в турбину для выработки электроэнергии. Из турбины пар поступает в конденсатор, откуда образующаяся жидкость перекачивается под высоким давлением на вход теплообменника и снова проходит через последний. Этот цикл в точности воспроизводит аналогичные циклы на обычный тепловой или атомной электростанциях. Конденсатор, конечно, должен охлаждаться атмосферным воздухом или из источника внешней воды.
Одна из причин использования такого цикла обусловлена стремлением избежать отложений карбонатов, образующихся при вскипании некоторых геотермальных вод. Этот цикл не исключает образования отложений, когда насыщенные растворы таких веществ, как кремнезем (который выделяется из раствора при охлаждении), охлаждаются в теплообменнике. Для данной конструкции намеренно не рассматриваются вопросы, связанные с подачей геотермальной воды. В большинстве мест потребуется установка глубинных насосов в скважинах. В настоящее время не существует насосов с электрическим приводом, которые могли бы работать в условиях отбора воды с глубин, превышающих 300 м. На небольших глубинах в наиболее известных геотермальных районах вряд ли удастся обнаружить воды с достаточно высокой температурой.
Может оказаться, что в некоторых областях геотермальные воды будут подниматься естественным путем с больших глубин и в этом случае они могут быть откачаны, в то время как в скважине будет поддерживаться давление, достаточное для предотвращения вскипания жидкости. Фирма "Магма пауэр" активно исследует технологию этого метода. В то время как подобная система обладает рядом потенциальных преимуществ, ее разработка находится еще в ранней стадии, и поэтому пока невозможно сделать какие-либо определенные оценки относительно ее стоимости и рабочих характеристик [10].
