Năng lượng nhiệt địa

NĂNG LƯỢNG ĐỊA NHIỆT
NGUYỄN HỮU SƠN
Khoa Công nghệ Hóa học
Trường đại học Công nghiệp Tp.HCM
NỘI DUNG
1.Tổng quan về nguồn năng lượng địa nhiệt
2.Khai thác và sử dụng năng lượng địa nhiệt
3.Tác động đến môi trường
4.Tính kinh tế của năng lượng địa nhiệt
Tổng quan về năng lượng địa nhiệt
Energy Source 2000 2001 2002 2003 2004
P
Total

98.961 96.464 97.952 98.714 100.278
Fossil Fuels 84.965 83.176 84.070 84.889 86.186
Coal 22.580 21.952 21.980 22.713 22.918
Coal Coke Net Imports 0.065 0.029 0.061 0.051 0.138
Natural Gas 23.916 22.861 23.628 23.069 23.000
Petroleum 38.404 38.333 38.401 39.047 40.130
Electricity Net Imports 0.115 0.075 0.078 0.022 0.039
Nuclear Electric Power 7.862 8.033 8.143 7.959 8.232
Renewable Energy 6.158 5.328 5.835 6.082 6.117
Conventional Hydroelectric 2.811 2.242 2.689 2.825 2.725
Geothermal Energy 0.317 0.311 0.328 0.339 0.340
Biomass 2.907 2.640 2.648 2.740 2.845
Solar Energy 0.066 0.065 0.064 0.064 0.063
Wind Energy 0.057 0.070 0.105 0.115 0.143
U.S. Energy Consumption by Energy Source, 2000-2004 (Quadrillion Btu)
Ưu điểm của năng lượng địa nhiệt
Tổng quan về năng lượng địa nhiệt

1. Nhiệt độ tại nhân quả đất đạt đến khoảng 5000
o
C
2. Hoạt động của núi lửa chuyển các vật liệu nóng nến gần lớp vỏ của quả đất hơn
3. Hầu hết lớp vật liệu nóng ở độ sâu từ 5-20km
4. Sự đối lưu thủy học hình thành nên hệ thống địa nhiệt có nhiệt độ cao xuất hiện ở
độ sâu từ 500 – 3000m
Tổng quan về năng lượng địa nhiệt
Gradient nhiệt độ của quả đất
Biểu đồ năng lượng địa nhiệt
Geysers
Hot Springs
Fumaroles
Bản đồ địa nhiệt toàn cầu
Khai thác năng lượng địa nhiệt
Dry Steam Power Plants

Hơi nước được khai thác từ các bể chứa khí tự nhiên (giếng hơi)
◦
180-225 ºC ( 356-437 ºF)
◦
4-8 MPa (580-1160 psi)
◦
200+ km/hr (100+ mph)

Hơi nước được dùng quay tuabin phát điện

Hơi sau khi ngưng tụ được bơm trở lại giếng

Có thể đạt 1 kWh trên 6.5 kg hơi nước

◦
Một nhà máy 55 MW cần 100 kg/s hơi nước
Dry Steam Power Plants
Single Flash Steam Power Plants

Hơi và nước cùng được khai thác từ giếng

Do áp suất tại bề mặt giảm xuống nên nước sẽ hóa hơi tại bề mặt

Hơi sau đó được tách ra khỏi nước

Hơi được dẫn qua tuabin

Tuabin quay và phát điện

Công suất từ 5 đến 100 MW

Sử dụng 6 đến 9 tấn hơi/giờ
Single Flash Steam Power Plants
Binary Cycle Power Plants

Nhiệt độ thấp – 100
o
and 150
o
C

Sử dụng nhiệt để làm bay hơi môi chất
◦
E.g., iso-butane, iso-pentane


Sử dụng hơi để chạy tuabin
◦
Sau đó hơi sẽ ngưng tụ
◦ Quy trình tuần hoàn liên tục

Đạt hiệu quả từ 7 đến 12 %

Thiết bị từ 0.1 – 40 MW phổ biến
Binary Cycle Power Plants
Binary Cycle Power Plants
Double Flash Power Plants

Hoạt động tương tự như single flash

Tuy nhiên phần lỏng không bay hơi ban đầu sẽ được dẫn đến bình bay hơi
áp suất thầp.

Hơi được dẫn qua tuabin thứ 2
◦
Sử dụng hơi thoát ra từ tuabin 1

Công suất tăng 20-25% trong khi tăng 5% chi phí nhà máy
Double Flash Power Plants
Combined Cycle Plants

Kết hợp kỹ thuật conventional steam turbine và binary cycle
◦
Hơi được dùng chạy tuabin chính
◦

Nhiệt còn lại sẽ làm bay hơi môi chất
◦
Hơi môi chất dùng chạy tuabin thứ 2

Công suất nhà máy từ 10 to 100+ MW

Đạt hiệu quả cao hơn
◦
Tối ưu hóa trong sử dụng nhiệt
◦
Thu hồi nhiều nhiệt hơn từ lòng đất
Hot Dry Rock Technology

Độ sâu của các giếng khoan từ 3 – 6km
◦
Tầng đá nóng

Nước được bơm xuống giếng

Nước được gia nhiệt sẽ hóa hơi

Hơi và nước nóng sẽ được quay lại bề mặt

Hơi được sử dụng để chạy tuabin
Hot Dry Rock Technology