Термодинамічний аналіз ефективності теплової схеми геотермальної електростанції
DOI:
https://doi.org/10.32347/2409-2606.2025.55.115-127Ключові слова:
геотермальна енергія, геотермальна електростанція, холодоагент, бінарний циклАнотація
Вивчалися бінарні цикли чистих робочих речовин R144a, R22, R143a, R218, R13b1 та сумішей (R13b1+ R142b) (R13+ R13b1), (R12+ R142b), при температурах 70 °C та 130 °C, при різноманітній температурі навколишнього середовища (15, 20, 25°C), мінімальній температурній різниці між робочими рідинами та геотермальною робочою сумішшю (Δt = 5, 10, 15K). Наведено результати чисельних досліджень ефективності теплової схеми геотермальної електростанції. Проводився обрахунок потужності, що вироблялась енергетичним устаткуванням, та утилізації теплоти геотермальної рідини. Показано, що потужність, яка виробляється за температури 70 °C становить 3,2-3,9 кВт/(кг/с), а за температури 130 °C маємо 29,8-31,9 кВт/(кг/с). Висока ефективність бінарної геотермальної установки з робочою рідиною ізобутан забезпечує зниження масової витрати геотермальної рідини до 0,1-0,2 м3/(кВт·год) за температури 130 °C. Електрична потужність, яка виробляється, залежить від температури геотермальної рідини. При температурі води 70-130 °C геотермальна питома потужність турбіни при використанні суміші холодоагентів повинна становити 24-31 кВт/(кг/с), що на 10-12 % вище, ніж для чистого робочого циклу рідини – 22-24 кВт/(кг/с). Показано, що кожна робоча рідина ефективна у визначеному температурному інтервалі. Наприклад, холодоагент R13b1 ефективний при температурі геотермальної рідини 120 °C, а R142а та R134b ефективні при температурі 150-165°C. Використання різноманітних робочих тіл забезпечує різноманітні коефіцієнти використання циклів геотермальними електростанціями. При температурі геотермальної рідини 70 °C маємо близько 11,5 %, при 130°C, відповідно, від 28,5 до 54,88%. Показано, що в бінарних енергетичних установках ефективними при температурі геотермальної рідини на рівні 130 °C є холодоагенти R134а, R143а, R218, R113b1 та суміші (80% R13b1+20% R142b)
Посилання
Gutiérrez-Negrín L.C.A. “Evolution of worldwide geothermal power 2020–2023”, Geotherm Energy, vol. 12, 2024, p. 14. https://doi.org/10.1186/s40517-024-00290-w
DiPippo, R. “Small-Scale Geothermal Power Plants.” Small Scale Power Generation Handbook. Elsevier, 2025. 255–282. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-821672-9.00011-3.
DiPippo R. Geothermal Power Plant: Principles, Applications and Case Studies. Oxford 0X5IGB. UK, 2005.
Prausnitz J.M., Lichtenthaler R.N., and de Azevedo, G. Molecular Thermodynamics of Fluid, 2nd Ed. Prentice-Hall, N.Y., 1986.
Smith J.M. and Van Ness H.C. Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics, 4th ed. McGraw–Hill, New York., 1987..
Sandler S. I. Chemical and Engineering Thermodynamics, 2nd ed., John Wiley and Sons, New York, 1989
Redko A.A. and Ovcharenko A.Ju. “Block-module geothermal power station on base of stream-reactive turbine of PTGA-SRT-475-24/0,5”. Energy saving. Power engineering. Energy audit. No. 1(71), 2010, pp. 39-45.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Андрій Редько, Ігорь Редько, Тимур Лаврінов, Олег Ліщинський, Кирило Цимбал, Кирило Гордієнко
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
