120x240


120x240


120x240


120x240


120x240





648x60
468x60

1 – نیروگاه‌هایی که در آنها سیال زمین گرمایی خارج شده از چاه های تولیدی، مایع تک فاز با دمای پایین هستند و با انتقال حرارت سیال زمین گرمایی به سیال ثانویه میتوان در دماهای کم، سیال ثانویه را به بخار تبدیل و با عبور آن از توربین تولید برق نمود.

2 – نیروگاههایی که سیال زمین گرمایی بصورت دو فاز مایع و بخار با دمای نسبتاً بالا از چاه‏های تولیدی خارج شده و سپس وارد یک جدا کننده شده و بخار حاصل به سمت توربین و آب داغ به سمت چاههای تزریقی و برج خنک کننده فرستاده میشود. حال بر حسب اینکه عمل جدایش آب از بخار در یک مرحله یا دو مرحله انجام میشود و بر حسب وجود یا عدم وجود کندانسور به چند دسته تقسیم میشوند که در ادامه به شرح آنها می پردازیم.

3 – نیروگاه ترکیبی که از ترکیب دو نیروگاه فوق به صورت سری و موازی تولید برق می کند.

سیکل بخار خشک

در این نوع سیکل، سیال زمین گرمائی خروجی از چاه از چنان کیفیتی برخوردار است که به صورت بخار خالص از چاه خارج شده و مستقیماً وارد توربین می شود و نیازی به مخزن تفکیک کننده نمی باشد. درجه حرارت این بخار در حدود 235 درجه سانتی گراد است. این بخار پس از عبور از توربین از طریق چاه تخلیه به درون زمین باز میگردد. اتصالات تجهیزات این نیروگاه با چاه ها نسبتاً ساده تر از نیروگاههای دیگر است. از این نوع نیروگاهها اولین بار در سال 1904 و در ایتالیا بهره برداری شد. بزرگترین نیروگاه بخار خشک در کالیفرنیای شمالی واقع است. این نوع نیروگاهها بسیار نادر می باشند و در حدود 28 درصد ظرفیت نصب شده نیروگاه های زمین گرمایی در جهان را تشکیل می دهند. ظرفیت متوسط این نیروگاهها بالاتر از 39 مگاوات است و در حال حاضر تنها در کشور ایتالیا و آمریکا این نوع از نیروگاههای ژئوترمال در حال کار است.

تجهیزات استفاده شده در یک نیروگاه بخار خشک شامل این موارد می گردد:

  1. چاه و سیستم تامین بخار و سیال ژئوترمال
  2. توربین – ژنراتور و سیستم های کنترل
  3. کندانسور، دستگاه تخلیه گاز و دستگاه کنترل آلودگی
  4. سیستم ثابت نگه دارنده دما (برج خنک کننده)
  5. سیستم های back up
  6. سیستم های کاهش نویز
  7. سیستم های دفع ضایعات زمین گرمایی (چاههای تخلیه)

سیکل بخار لحظه ای

این نوع از نیروگاه ها متداول ترین نوع نیروگاه های زمین گرمایی هستند. این نیروگاه ها از سیال با درجه حرارت بالاتر از 182 درجه سانتی گراد که تحت فشار بالا به سطح زمین آورده می شود استفاده می کنند. سیال به درون یک تانک که فشار درون آن بسیار پایین تر از فشار سیال نگه داشته می شود. اسپری میشود و این اختلاف فشار باعث تبخیر آنی یا فلش شدن سیال میشود. این بخار به سمت توربین هدایت می گردد.

این نوع نیروگاه در بیش از 18 کشور دنیا در حال کار بوده و حدود 65 درصد از ظرفیت نیروگاههای جهان را داراست. محدوده ظرفیت این نیروگاهها 3 تا 90 مگاوات است. میزان انتشار گازهای گل خانه ای در نیروگاههای فلش درمقایسه با نیروگاههای با توربین گاز ( 59/0 کیلوگرم بر کیلووات ساعت ) و نیروگاههای فسیلی (13/1 کیلوگرم بر کیلووات ساعت) در حدود 06/0 کیلوگرم بر کیلووات ساعت است و انواع این نوع نیروگاه عبارتند از :

سیکل بخار لحظه ای تک مرحله ای بدون کندانسور

در این نوع سیکل، سیال زمین گرمایی پس از خارج شدن از چاه تغذیه بصورت دو فاز مایع و بخار به داخل مخزن تفکیک کننده هدایت می شود. در مخزن تفکیک کننده، فاز بخار را از مایع بدون اتلاف فشار جدا شده و بخار به داخل توربین رفته و باعث چرخش روتور توربین می شود و نهایتاً از طریق ژنراتور برق تولید می گردد و برق تولید می گردد و برق تولیدی به شبکه تزریق می شود. یکی از نکات مهم در این مرحله، جداسازی بخار و سیال به طور کامل و قبل از برخورد به توربین می باشد. سیال خروجی از توربین، به داخل سایلنسر هدایت می شود تا با جداسازی مایع از بخار، پس از ترکیب با مایع خارج شده از مخزن تفکیک کننده، جهت کاربردهای مستقیم انرژی زمین گرمائی مانند گرمایش فضا، گلخانه زمین گرمای، استخرهای شنا، مراکز آبدرمانی، حوضچه های پرورش ماهی و سیستم ذوب برف مورد استفاده قرار گیرد، و یا اینکه بداخل چاههای تغذیه تزریق گردد. برای مثال یک نیروگاه 30 مگاواتی از این نوع به 5 یا 6 چاه تولید و 2 یا 3 چاه تزریق (تخلیه) احتیاج دارد.

سیکل بخار لحظه ای تک مرحله ای با کندانسور

سیکل بخار لحظه ای با کندانسور نیز همانند سیکل بخار لحظه ای بدون کندانسور است با این تفاوت که در این سیکل، سیال زمین گرمائی پس از خارج شدن از توربین وار کندانسور شده و بوسیله آب سردی که توسط برج خنک کننده تامین شده است،به صورت کاملاً مایع در می آید تا اولاً بخار بدلیل ملاحظات زیست محیطی به داخل اتمسفر وارد نشود، ثانیاً امکان پمپاژ مایع بوجود بیاید و ثالثاً بخاطر کمتر بودن فشار بعد از کندانسور در مقایسه با فشار بعد از توربین، امکان تولید برق بیشتر نسبت به سیکل بخار لحظه ای بدون کندانسور ایجاد شود. باید دقت داشت که گازهای موجود در بخار طبیعی (مانند دی اکسید کربن و سولفید هیدروژن) کندانس نمی شوند و اگر به طور مناسب از سیستم دفع نشوند دمای کلی کندانسور افزایش و توان خروجی توربین را کاهش می دهند. برج خنک کننده در نیروگاههای زمین گرمایی نسبت به یک نیروگاه فسیلی یا اتمی با همان ظرفیت، بسیار بزرگتر است با این حال سیکل تبخیر آنی احتیاج به حجم زیادی از آب ندارد و این مزیت، استفاده از آن را در مناطق خشک و بی آب میسر می سازد. نیروگاه های تبخیر آنی یک مرحله ای از لحاظ زمین مورد نیاز برای نیروگاه نسبت به دیگر نیروگاهها بسیار اقتصادی تر می‌باشند.

لیست تجهیزات مورد استفاده در این نوع نیروگاه عبارتند از:

  1. چاه و سیستم تأمین بخار و سیال ژئوترمال
  2. توربین – ژنراتور و سیستم های کنترل
  3. کندانسور، دستگاه تخلیه گاز و دستگاه کنترل آلودگی
  4. سیستم ثابت نگه دارنده دما (برج خنک کننده)
  5. سیستم های back up
  6. سیستم های کاهش نویز
  7. سیستم های دفع ضایعات زمین گرمایی (چاههای تزریق)

 

سیکل بخار دو مرحله ای با کندانسور

این سیستم ها در واقع شکل بهبود یافته ای از سیستم های یک مرحله ای هستند (15 تا 25 درصد خروجی بالاتر). طرز کار آنها نیز همانند سیکل بخار لحظه ای با کندانسور است با این تفاوت که در سیکل بخار دو مرحله ای دو توربین فشار پائین و فشار بالا و دو تفکیک کننده بخار از مایع وجود دارد. بخار در تفکیک کننده مرحله اول از مایع جدا شده و وارد توربین فشار بالا می شود. سپس مایع جدا شده مجدداً وارد تفکیک کننده مرحله دوم شده و بخار خروجی از تفکیک کننده دوم وارد توربین فشار ضعیف می گردد که از این طریق میتوان با تولید بخار بیشتر و هدایت نمودن آن بداخل قسمتهای کم فشار توربین، ضمن بالا بردن راندمان نیروگاه، میزان تولید برق را نیز افزایش داد. این نیروگاهها نسبت به نوع قبل پیچیده تر و گرانتر بوده ولی برق تولیدی بیشتر، استفاده از آنها را توجیه می کند. این نوع از نیروگاهها در 9 کشور در حال کار بوده و ظرفیت آنها در محدوده 7/4 تا 110 مگاوات است. درضمن تجهیزات مورد استفاده در این نیروگاهها کاملا مشابه نیروگاههای تبخیر آنی یک مرحله است.

سیکل باینری (دوگانه)

نیروگاههای سیکل باینری در میان نیروگاههای ژئوترمال از لحاظ ترمودینامیکی شبیه ترین نوع به نیروگاههای فسیلی یا اتمی هستند زیرا سیال در یک سیکل کاملا بسته در سیستم کار می کند و در واقع تفاوت اساسی این نوع سیکل با سیکل تبخیر آنی و بخار خشک در این است که سیال زمین گرمایی هرگز در تماس با تجهیزات نیروگاهی (توربین و ژنراتور) قرار نمی گیرد. سیال کاری (ثانویه) در این سیستم با مشخصات ترمودینامیکی مناسب انتخاب شده و این سیال گرما را از سیال زمین گرمایی دریافت کرده، تبخیر شده، توربین را به چرخش در آورده، کندانس شده و دوباره به وسیله پمپهایی به دستگاه تبخیر کننده باز می‏گردد.

بیشتر مناطق زمین گرمایی دارای سیال با درجه حرارت متوسط هستند و یا آنقدر آلوده به مواد معدنی و گازها هستند که نمی توان آنرا مستقیما وارد توربین بخار نمود. در نیروگاههای باینری از این سیالات استفاده میشود. سیال زمین گرمایی و یک سیال ثانویه (بدلیل وجود دو سیال به آن باینری یا دوگانه میگویند) که این سیال ثانویه دارای نقطه تبخیر بسیار پایین‏تر از آب است (ایزو بوتان یا ایزو پنتان) از داخل یک مبدل گرمایی (HEAT EXCHANGER) عبور داده میشوند.

گرمای سیال زمین گرمایی باعث تبخیر سیال دوم شده و بخار حاصل باعث چرخش توربین میشود. انتخاب درست سیال ثانویه تاثیر زیادی بر عملکرد نیروگاه باینری دارد. لنتخاب این سیال باید با در نظر گرفتن مشخصات ترمودینامیکی آن و همچنین اثرات زیست محیطی و ایمن بودن آن انجام شود. مبدل گرمایی را تبخیر کننده یا بویلر نیز می نامند در بعضی از نیروگاهها دو مبدل را سری میکنند که اولی کار پیش گرمایش و دومی عمل تبخیر را انجام می دهد.

اولین نیروگاه باینری در جهان در کشور روسیه و در سال 1917 راه اندازی شد و در حال حاضر در بیش از 16 کشور از این سیکل استفاده میشود. ظرفیت متوسط نیروگاههای باینری مدرن در حال حاضر 7 تا 10 مگاوات است و هم اینک بزرگترین سازنده این نیروگاهها شرکت آمریکایی ORMAT می باشد.

به دلیل حلقه بسته بودن این سیستم هیچ گاز یا بخاری از آن به محیط متصاعد نمی شود. تنها آلودگی این نوع نیروگاه به تزریق دوباره سیال به زمین صورت می گیرد و جالب توجه است که در نیروگاه باینری واقع در روسیه از این آب گرم تلف شده برای اهداف کشاورزی استفاده می شود. به دلیل درجه حرارت متوسط اغلب منابع زمین گرمایی، در آینده استفاده از نیروگاههای باینری افزایش خواهد یافت.

واحدهای نیروگاهی باینری معمولا بصورت واحدهای مدولار کوچک با ظرفیت های چند صد کیلووات الی چند مگاوات ساخته می شوند. این واحدها را میتوان به یکدیگر به صورت سری یا موازی متصل نمود تا نیروگاههایی با ظرفیت چند ده مگاوات ساخت.

هزینه آنها به عوامل مختلفی بستگی دارد، اما به طور اخص به دمای سیال ژئوترمال تولید شده، که بر سایز توربین، مبدل های حرارتی و سیستم خنک کننده نیروگاه تاثیرگذار است، بستگی دارد.

تجهیزات بکار برده شده در یک نیروگاه سیکل باینری متفاوت از تجهیزات نیروگاه بخار خشک و بخار لحظه ای است و شامل :

  1. پمپ ها و موتورهای درون چاه ها
  2. سیستم تأمین سیال زمین گرمایی
  3. مبدل های حرارتی بین سیال زمین گرمایی و سیال عامل
  4. توربین – ژنراتور و سیستم کنترل
  5. کندانسور سیال ثانویه، سیستم اکومولاتور و ذخیره سازی
  6. سیستم پمپهای تغذیه سیال ثانویه (عامل)
  7. سیستم تنظیم حرارت (سیستم خنک کننده خشک و مربوط)
  8. سیستم پشتیبانی (Back up)
  9. سیستم دفع ضایعات نیروگاه (تزریق سیال مصرف شده به زمین)
  10. سیستم اطفا حریق (اگر سیال ثانویه قابل اشتعال باشد)

  1. علی

    خیلی عالی بود

  2. احمد

    خیلی خوب بود ممنون.

  3. مریم

    ممنونم!

  4. بهناز

    سلام. خوب بود ولی کم

Notify via Email Only if someone replies to My Comment



دعوت به همکاری

1- از کلیه علاقمند به همکاری در بخش آموزش دعوت بعمل می‌آید رزومه فعالیتهای آموزشی خود را به آدرس info [at] danyar.ir ارسال فرمایند.

2- از کلیه علاقمندان به انرژی های تجدیدپذیر دعوت به همکاری می‌گردد. چنانچه تمایل دارید در کار ترجمه اخبار و مطالب روز با دانیار همکاری نمایید با آدرس ایمیل info [at] danyar.ir مکاتبه فرمایید.

×