Raforkuframleiðsla með jarðhita

1. Raforkuframleiðsla með jarðhita Jóhannes Gunnarson Páll Andres Pálsson Sigurður Ægir Jónsson

2. Jarðvarmi • Í jörðinni fara fram gífurlega öflug kjarnahvörf. • Af því stafar þessi gífurlega mikli hiti inn í henni. • Orkuþörf jarðarbúa eykst með hverju árinu. • Vísindamenn eru alltaf að leita nýrra leiða til að framleiða rafmagn. • Spurningin er, getum við nýtt jarðvarmann okkur til góðs?

3. Svarið er já • 90% allra húsa í landinu er hitað upp með jarðvarma. • Árið 2008 er áætlað að ¼ alls rafmagns á Íslandi verði framleitt með jarðvarma. • Einnig er hann notaður í ýmsum iðnaði, í sundlaugar og víðar. • Ísland með sömu heildarnotkun jarðvarma til annars en raforkuframleiðslu og Bandaríkin, um 12%.

4. Rankine vinnuhringurinn • Við erum búin að læra um Rankine vinnuhringinn. • 1-2 Ísentropísk þjöppun • 2-3 Varma bætt í kerfið undir föstum þrýstingi. • 3-4 Ísentrópísk útþensla í túrbínunni. • 4-1 Varmi tekinn út úr kerfinu. • Hringurinn endurtekinn.

5. Qinn • Hægt að fá hann á ýmsa vegu, með kjarnorku, brennslu kola, olíu og síðast en ekki síst úr jörðinni. • Hægt að útfæra jarðvarmavirkjanir á ýmsa vegu.

6. Jarðvarmavirkjanir einfaldaðar • 3 helstu tegundir jarðvarmavirkjana • Þurrgufuvirkjun • Notar hreina gufu upp úr borholunni sem síðan þenst út í túrbínunni. • Lítið notað • Votgufuvirkjanir • Gufan er skilin frá vatninu og gufan látin þenjast út í túrbínunni. • Tvívökvakerfi • Hér er borholuvatnið aðskilið frá vinnuvökvanum. • Vinnuvökvinn er venjulega freon, ammoníak, ísóbútan pentan , própan og fleiri. • Þessir vökvar eru með lægra suðumark heldur en vatn svo með þessu móti er hægt að nota kaldra vatn heldur en í votgufuvirkjunum. • Oft er notað blanda af votgufukerfi og tvívökvakerfi við sömu holuna.

7. Votgufuvirkjun • Vatninu er dælt upp úr holunni og er látið hvellsjóða með því að leiða það undir minni þrýsting. • Gufan skilin frá og leidd í túrbínuna. • Gufan þenst út í túrbínunni og vinnur vinnu þ.e. skilar afli út. • Gufan er þétt í gufuklefa með því að taka varma frá henni. • Kæliturninn sér um að taka varmann burtu. • Vatninu er því næst dælt ofan í jörðina aftur eða notað til einhvers annars, t.d. hitaveitu.

8. Tvívökvavirkjanir • Vatninu er dælt upp úr jörðinni og leitt í varmaskipti þar sem vatnið er notað til að hita upp vinnuvökvann, Qinn. • Gufan úr varmaskiptinum er leitt í túrbínuna og látin þenjast út. • Gufan þétt í vökva í gufuþéttinum. • Pumpa eykur þrýstinginn á vökvanum. • Vökvinn fer inn í varmaskiptinn og hringurinn endurtekinn.

9. Tvöfalt skiljukerfi • Hægt er að bæta afköstin á ýmsa vegu. • Einföld aðferð er að nota tvöfalt skiljukerfi. Bætir afköstin um allt að 20%. • Vatninu er dælt upp úr holunni og leitt í gufuskilju 1 þar sem hluti þess hvellsýður. Gufan er leidd í túrbínuna. • Afgangsvatnið úr gufuskilju 1 er leitt í gufuskilju 2 þar sem er lægri þrýstingur en í 1. Hluti þess vatns hvellsýður og er leitt í túrbínuna á þeim stað í túrbínunni sem best passar miðað við þrýsting. • Ekki er talið svara kostnaði að hafa fleiri en 2 skiljukerfi.

10. Kostir og gallar • Kostir • Mjög umhverfisvæn aðferð til að framleiða rafmagn. • Orðið mun hagkvæmari kostur en áður, hagvæmustu vatnsaflsvirkjunarstæðin eru nú þegar nýtt. • Lítill rekstrarkostnaður ef ekkert klikkar. • Auðvelt að nota afgangsvatnið úr virkjuninni til húshitunar. • Gallar • Mjög háð staðsetningu, einungis hægt að reisa þar sem jarðvarmi er til staðar. • Þarf mikla undirbúningsvinnu. • Borholur haga sér mjög mismunandi. Þarf að mæla hvort afköst breytast með tíma.

11. Rafmagnsframleiðsla á Íslandi

12. Lokaorð • Heildarframleiðsla raforku með jarðvarma hér á landi árið 2004 var 1483 GWh. • Talið að hér megi vinna um 30 TWh. • Virkjun við Þeistareyki?