CC BY
23
ДОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ «НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА - 98»
МОСКВА, МГГУ, 2.02.98 - 6.02.98 СЕМИНАР 2 «ОТКРЫТЫЕ ГОРНЫЕ РАБОТЫ В СЛОЖНЫХ ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ И ГОРНОТЕХНИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ»
Д.В.Семенюк, аспирант
НОВЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ДОБЫЧИ ЭНЕРГИИ ГЛУБОКОВОДНЫХ ГИДРОТЕРМ ОКЕАНА
Современное общество является обществом с высоким потреблением энергии. Энергия используется во всех отраслях
хозяйственной деятельности. Причем, как видно из таблицы 1, энергопотребление неуклонно растет.
■«<
Таблица 1
Энергопотребление России
1997 2000 2010
Первичные энергоресурсы, млн. т.у.т. 965 995 1160
Электроэнергия, млрд. кВт.ч. 835 890 1210
Теплоэнергия, млн. Гкал. 1790 1830 1970
Моторное топливо, млн. тонн 70 75 110
Для получения энергии используются природные ресурсы: восстанавливаемые и невосстанавливаемые, традиционные и нетрадиционные. На данный момент, в народном хозяйстве, главным образом используются невосстанавливаемые природные ресурсы, запасы которых ограничены.
По количеству разведанных запасов угля Россия занимает только седьмое место в мире. Притом что суммарные оценки запасов обеспечивают потребность, при современном уровне потребления, в 100 лет. Основные запасы приходятся в основном на несколько крупных месторождений бурых низкокачественных углей и только 12% на коксующиеся угли.
Такая же обстановка с нефтью, запасов которой хватит при современном уровне потребления на 30-35 лет. Средние запасы по открытым месторождениям нефти Западной Сибири снизились с 53 млн. т. до 11 млн. т, а средняя суточная добыча из одной скважины - с 29 до 10 т.
Уже сейчас можно утверждать, что извлечено свыше 40% всей разведанной нефти содержащейся в недрах страны. По разведанным запасам на душу населения Россия едва опережает среднемировой уровень, но темпы выработки нефти превышают показатели Саудовской Аравии, ОАЭ, Венесуэлы, Кувейта в 3 - 5 раз.
По разведанным запасам природного газа Россия является мировым лидером и на её долю приходится порядка 50 трлн. тонн.
Не стоит так же забывать и о том непоправимом вреде, который человечество наносит окружающей среде при сжигании ископаемых ресурсов для получения электроэнергии. Одно только пылевое загрязнение атмосферы от взрывов составляет 305 млн. тонн в год.
Но нас окружает огромное количество энергии, которая представлена солнечной энергией, энергией ветра, а так же энергией морей и океанов.
В качестве источника энергии предлагается использование энергии тепла подводных вулканических термальных вод и гидростатического давления столба воды на больших глубинах. При этом, путем перевода термальной воды в пар, на больших глубинах высвобождается большая удельная термодинамическая энергия и появляется возможность использовать потенциальную энергию столба воды от уровня океана до точки парообразования.
Парообразование достигается за счет снижения в испарителе давления отсасывающим пусковым насосом и подачи тепла на парообразование окружающей горячей водой с температурой до 300° С.
Энергию мы будем получать от паро-турбогенераторов и гидротурбин, установленных на трубопроводе, спущенном с судна.
Гидравлические турбины должны
сработать гидростатический перепад давлений равный:
hem ~~ ho - hpK, (1)
где h0 -, глубина погружения испарителя под уровень воды;
hpK - столб воды, эквивалентный критическому давлению по диаграмме фазовых превращений.
Таким образом, мощность, отдаваемая гидротурбинами, равна:
N гт = Им Gj, (2)
где G 1 - весовой расход воды че-
рез турбину;
Г]гт - к.п.д. гидротурбины.
Термодинамическая энергия может быть получена только при давлениях ниже критического, поэтому мощность при по-литропическом процессе расширения пара в паровых турбинах будет равна:
N.
R-Tu
п -1
1-
Гр \
1 кпк
V V r2 J
л-1
Ир к
Г1 (" -1)
1-
V Phpk J
где Я - газовая постоянная;
п - показатель политропы;
Ти - температура испарения воды;
Рвпк - критическое давление по диа-
грамме фазовых превращений;
Рг - давление на выходе из комплекса паровых труб;
N1 = Nem + Nnm = Р hpkGx
К_
\hpk
Us
Ye
• У1 - вес пара при Р;
г]пт - к. п. д. паровых турбин.
Общая мощность, которая может быть получена потребителем, равна:
■ +
Vm
(и -1)^1
1-
И-Л
\PhpkJ
С увеличением глубины расположения вулканов, получение энергии возрастает, так как возрастает высвобождаемая удельная энергия.
Приведенные расчеты показали, что при использовании для гидравлического подъема трубы диаметром 300 мм можно ожидать получения энергии равной половине мощности известной электростанции Днепрогэс 1, но использование этого источника энергии связано с трудностью экспорта получаемой на судне нового сырьевого источника.
Как известно, превращение энергии в экологически чистое топливо водород создает сложности с необходимостью доставки его в течение 16 суток до территории Российской Федерации. С другой стороны, для оценки энергоемкости нового источника, необходимо оценить мгновенно существующие энергозапасы, что требует разработай кондиционных параметров на окон-туривание данного месторождения в соответствии с формулами 1,2,3,4.
