116 km na północ od San Franciso zlokalizowane są góry Mayacama, pośród których zauważyć można liczne elektrownie geotermalne. Piętnaście z pośród osiemnastu jest własnością spółki Calpine, dwie należą do Northern California Power Agency, a jedną zarządza U.S. Renewables Group. Produkowana w elektrowniach geotermalnych energia elektryczna zaopatruje gospodarstwa domowe oraz budynki użyteczności publicznej w Północnej Kalifornii.

 

Jak powstaje para geotermalna?

 

Zobacz także

Geotermalne perspektywy dla miast północno-zachodniej Polski

Energia geotermalna – wykorzystanie na świecie i w Europie

 

Aby zrozumieć, w jaki sposób produkowany jest prąd elektryczny w The Geysers należy poświęcić kilka słów procesowi powstawania par geotermalnych nasyconych suchych, które stanowią źródło energii cieplnej wykorzystywanej w procesie produkcji elektryczności. Występująca zwykle na dużych głębokościach magma charakteryzuje się niezwykle wysoką temperaturą. Jest jednak kilka obszarów na świecie, gdzie magma zalega relatywnie płytko (np. strefy wulkaniczne wokół Pacific Ring Of Fire – strefa aktywności wulkanicznej wokół Pacyfiku). W przypadku The Geysers jest to głębokość ok. 6,4 km poniżej powierzchni terenu. Ciepło magmy przenika do warstw skalnych znajdujących się poniżej porowatych i szczelinowatych utworów wypełnionych wodą, co pozwala na jej ogrzanie (ewentualnie odparowanie). Niewielka porcja powstałej w ten sposób gorącej wody dostaje się na powierzchnię terenu za pomocą gejzerów lub występuje na przykład w postaci fumaroli. W przypadku The Geysers woda zgromadzona w warstwie zbiornikowej odparowuje do postaci pary nasyconej suchej będąc jednocześnie zamkniętą od góry warstwą nieprzepuszczalnych skał, co stanowi swoisty zbiornik par geotermalnych. Do tegoż zbiornika geotermalnego wykonywane są otwory (w przypadku The Geysers mowa o ponad 400 otworach eksploatacyjnych o głębokości do ok. 3,2 km), którymi wydobywana jest na powierzchnię terenu para nasycona sucha. Wydobyta w ten sposób i skierowana do elektrowni para geotermalna kierowana jest przez filtr cząstek stałych i filtr wilgoci do turbiny parowej połączonej z generatorem, w której energia cieplna zawarta w parze zostaje zamieniona na energię mechaniczną ruchu obrotowego łopatek wirnika, a następnie w generatorze na prąd elektryczny. Turbiny są zaprojektowane do pracy przy temperaturze nieprzekraczającej 1800C. Wykorzystana w ten sposób do produkcji prądu elektrycznego para geotermalna kierowana jest do skraplacza, gdzie następuje jej kondensacja dzięki wykorzystaniu chłodni kominowych. Skropliny, nazywane także kondensatem, zatłaczane są następnie otworem chłonnym (w przypadku The Geysers ponad 70 otworów chłonnych) do złoża w ilości 25% wydobytej objętości (trwają prace nad zwiększeniem efektywności zatłaczania), co stanowi domknięcie obiegu termodynamicznego i umożliwia zachowanie zjawiska odnawialności złoża.

 

Historia The Geysers

 

zakład geotermalny w kaliforniPoczątki wykorzystania energii geotermalnej do produkcji prądu elektrycznego w The Geysers datowane są na rok 1921, kiedy uruchomiono pierwszą elektrownię geotermalną w USA o mocy 250 kWe. Pozwalała ona na produkcję wystarczającej ilość prądu do oświetlenia budynków i ulic stanowiących infrastrukturę wokół elektrowni. W porównaniu z elektrowniami opartymi na wykorzystaniu paliw konwencjonalnych instalacja była jednak nieopłacalna z ekonomicznego punktu widzenia, stąd nastąpiło jej szybkie zamknięcie. Prace nad wykorzystaniem par geotermalnych do produkcji prądu elektrycznego nabrały w Kalifornii tempa w 1950 roku, kiedy badania nad możliwością ich wykorzystania do produkcji elektryczności rozpoczęła w The Geysers firma Pacific Gas and Electric (PG&E). W roku 1955 firma Magma Power wykonała pierwszy komercyjny odwiert, a w 1960 roku rozpoczęto prace nad powstaniem 12 MWe elektrowni geotermalnej pracującej na skalę komercyjną w USA (rozpoczęła działanie w 1962 roku). W 1967 roku operatorem elektrowni została firma Union Oil Company of California (Unocal) dostarczając narzędzia oraz fundusze niezbędne do rozwoju możliwości wykorzystania potencjału geotermalnego pola.

 

 Michał Kaczmarczyk
Redakcja GLOB Energia
AGH KSE

 

Czytaj całość

Globenergia 1/2011

 

okladka-1-2011Image54