ʻEnehana Hana Kiʻekiʻe ma nā Turbines Geothermal
Ke piʻi nei ka nānā ʻana i ka ikehu geothermal ma muli o kona hiki ke hoʻolako i ka uila paʻa a hoʻoulu hou ʻia (baseload), kūʻokoʻa mai ke aniau, a me ka hiki ke hōʻemi i nā hoʻokuʻu kalapona i hoʻohālikelike ʻia me nā hale hana mana wahie fossil. Eia nō naʻe, ʻo ka pilikia nui no nā hale hana mana geothermal aia i ka hoʻololi pono ʻana i ka wela mai nā waihona wai honua i ikehu uila. ʻO kēia kahi e pāʻani ai nā turbine geothermal i kahi kuleana koʻikoʻi. Ke ulu wikiwiki nei ka ʻenehana kiʻekiʻe i nā turbine geothermal ma o nā hana hou i ka hoʻolālā aerodynamic, nā mea hana, nā ʻōnaehana kaohi, a me ka hoʻohui ʻana o nā pōʻaiapuni thermodynamic hou maikaʻi loa.
Nā ʻano wai geothermal a me ko lākou hopena no nā turbines
ʻAʻole e like me nā mea hana mahu maʻamau, lawe pinepine nā wai geothermal i nā mea haumia e like me ka silica, chloride, H₂S, CO₂, a me nā ʻāpana paʻa. Eia kekahi, hiki i nā kūlana hana ke pili i ka mahu pulu (ʻelua-phase), nā kaomi haʻahaʻa, a me nā ʻano like ʻole o nā kahe i hoʻopilikia ʻia e ka dynamics reservoir. Hoʻopilikia kēia mau mea i nā pilikia o ka erosion, corrosion, scaling (mineral deposition), a me ka emi ʻana o ka pono inā ʻaʻole i hoʻolālā pono ʻia ka turbine.
ʻAʻole wale ka hana o kahi turbine geothermal i hoʻoholo ʻia e ka hana o nā pahi, akā, e ka hiki hoʻi o ka ʻōnaehana ke mālama i ka maikaʻi o ka mahu, e hoʻēmi i nā hāʻule kaomi pono ʻole, a mālama i nā kūlana hana kokoke i kahi hoʻolālā me ka nānā ʻole i nā loli o ke kumu.
1) Hoʻolālā pahi holomua a me nā aerodynamics
ʻO kekahi o nā mea hoʻokele nui o ka hoʻomaikaʻi ʻana i ka pono, ʻo ia ka hoʻonui ʻana i ke ʻano o ka lau turbine. Hoʻohana nā mea hana turbine hou i nā simulations Computational Fluid Dynamics (CFD) e hoʻohālike i ke kahe ʻana o ka mahu, ka hoʻolaha ʻana o ke kaomi, a me nā hanana hoʻokumu kulu i ka mahu pulu. Me CFD, hiki ke hoʻonui ʻia ka hoʻolālā lau e hōʻemi i nā pohō ma muli o ka hoʻokaʻawale ʻana o ke kahe, ka haunaele, a me ka leakage tip.
Eia kekahi, ʻo ka hoʻohana ʻana i ka blading ʻekolu-dimensional (3D) e ʻae ai i ka kaohi maikaʻi ʻana o ke kihi kahe ma ka laulā o ka pahi. He mea nui kēia i nā turbine geothermal no ka mea ʻoi aku ka liʻiliʻi o ke kahe ma mua o ke kūpono: hiki i ka nui o ka mahu pulu a me nā ʻano like ʻole o ka mahana ke hoʻonui i nā pohō aerodynamic. Me kahi hoʻolālā 3D, ʻoi aku ka like o ka hoʻolaha ʻana o ka ukana aerodynamic, e hopena ana i ka hoʻonui ʻana i ka pono a me ka hoʻolōʻihi ʻana i ke ola o ka pahi.
2) Kaohi mahu pulu: ka hoʻokaʻawale ʻana i ka makū a me ka hoʻokele ʻana i nā kahawai
Hoʻopuka ka nui o nā kahua geothermal i ka mahu me kahi hapa wai nui. Hoʻemi ka mahu pulu i ka pono no ka mea ua omo ʻia kekahi ikehu kinetic e hoʻolalelale i nā kulu wai, ʻoiai e hoʻonui ana i ka ʻino ʻana o ka pahi ma muli o ka hoʻokuʻi ʻana o nā kulu wai wikiwiki. Hoʻoikaika nā ʻenehana hana kiʻekiʻe i ka hoʻokele makū.
Ma luna o ka turbine, hoʻohana ʻia nā mea hoʻokaʻawale a me nā mea holoi e hoʻokaʻawale i ka wai mai ka mahu ma mua o kona komo ʻana i loko o ka turbine. Eia nō naʻe, ke hana nei nā hana hou i loko o ka turbine, e like me nā pae hoʻokaʻawale makū a me nā ʻōnaehana hoʻokahe i hoʻolālā ʻia e wehe i ka condensate mai nā pae kikoʻī. ʻO ka hoʻokele hoʻokahe kūpono e pale aku i ka hōʻiliʻili ʻana o ka wai, hoʻemi i ka ʻino ʻana, a mālama i ka pono isentropic kiʻekiʻe o ka turbine.
3) Nā mea kū i ka pala a me ka ʻino: ke kī i ka pono lōʻihi
ʻAʻole wale ka pono o ka turbine he helu i ka wā e hoʻomaka ai; pono nō hoʻi e mālama ʻia no nā makahiki e hiki mai ana. I nā wahi geothermal, hiki i ka pala a me ka ʻino ke hoʻololi i nā ʻano o ka pahi, hoʻonui i ka ʻoʻoleʻa o ka ʻili, a alakaʻi i ka hoʻokaʻawale ʻole o ka rotor. Hoʻemi kēia mau mea a pau i ka pono a hoʻonui i ka manawa hana.
No laila, ʻo ka ʻenehana hana kiʻekiʻe e komo pū ana me ke koho ʻana o nā mea e like me nā kila kila kila kūikawā, nā mea hoʻohuihui nickel no nā wahi koʻikoʻi, a me nā uhi anti-erosion a me anti-corrosion. I kekahi mau noi, hoʻopili ʻia ka paʻa ʻana ma ka ʻaoʻao alakaʻi o ka pahi e pale aku i ka hoʻokuʻi ʻana o nā kulu a me nā ʻāpana liʻiliʻi. Hoʻemi nā mea kūpono i ka wikiwiki o ka hōʻino ʻana, e hopena ana i ka hana turbine paʻa a me nā kumukūʻai hana haʻahaʻa.
4) Ka hōʻemi ʻana i ka sila a me ka leaka: hoʻonui i ka pono kūloko
ʻO nā leaka kūloko kahi kumu nui o nā pohō i loko o nā turbine. ʻO ka mahu e "leaka" ana ma o nā hakahaka sila ʻaʻole ia e hana i ka hana ma nā lau, akā ke kumu nei i ka emi ʻana o ke kaomi a me ka nalowale o ka ikehu. ʻO nā ʻenehana sila hou—me nā sila labyrinth i hoʻomaikaʻi ʻia, nā sila palaki kikoʻī, a me ka kaohi ʻae—e kōkua pololei i ka hoʻomaikaʻi ʻana i ka pono.
ʻO kahi ala koʻikoʻi, ʻo ia ka hoʻēmi ʻana i ka ʻokoʻa o ka piko o ka pahi me ka ʻole o ka hoʻoulu nui ʻana. Hoʻokō ʻia kēia ma o nā hoʻolālā casing a me rotor e noʻonoʻo ana i ka hoʻonui ʻana o ka thermal, a me ka hoʻohana ʻana i nā ʻōnaehana nānā haʻalulu a me ka mahana e wānana i nā kūlana hana. Me ka emi ʻana o ka leakage, piʻi ka hoʻopuka turbine ma ka helu kahe like.
5) Hana loli a me ka ʻōnaehana mana akamai
ʻO ke kūpono, hana paʻa nā mea kanu mana geothermal, akā ʻo ka ʻoiaʻiʻo, hiki ke loli nā kahe a me nā kaomi o ka mahu ma muli o nā ʻano o ka waihona wai, ka hoʻonui ʻana o nā paipu, a i ʻole nā loli i ke ʻano hoʻokomo. Pono nā turbine hana kiʻekiʻe i kahi ʻōnaehana hoʻomalu e hiki ke mālama i ka hana ma kahi kūpono loa.
ʻO nā ʻenehana hoʻokele hou e komo pū me nā kiaʻi pololei a me nā kaohi valve, nā ʻōnaehana pale wikiwiki overspeed, a me ka hoʻohui ʻikepili manawa maoli mai ke kaomi, ka mahana, ka haʻalulu, a me nā mea ʻike maikaʻi mahu. Me nā algorithms hoʻokele adaptive hou aʻe, hiki i nā mea kanu ke mālama i ka pono thermal a hōʻemi i nā huakaʻi. ʻO nā holomua hou e alakaʻi ana i ka mālama wānana i hoʻokele ʻia e ka ʻikepili (mālama ma muli o ke kūlana) e ʻike ana i ka hōʻemi ʻana o ka hana ma mua o ka hiki ʻole ʻana o ka hāʻule ʻana.
6) Hoʻohui ʻana o ke kaʻapuni: flash, mahu maloʻo, a me binary (ORC/Kalina)
Ua pili pono ka pono o ka turbine i ka hoʻonohonoho pōʻaiapuni o ka hale hana mana. I loko o kahi ʻōnaehana mahu maloʻo, hoʻokele pololei ka mahu i ka turbine. I loko o kahi ʻōnaehana flash, hoʻemi ʻia ke kaomi o ka wai wela i hoʻopaʻa ʻia, e hoʻololi hapa ana iā ia i mahu; hoʻohana ka turbine i kēia mahu. ʻO nā hana hou me ka pono kiʻekiʻe e pili ana i ka hoʻohana ʻana i ka flash pālua a i ʻole triple-flash e hoʻonui i ka hoʻohana ʻana i ka enthalpy wai.
I kēia manawa, no nā kumu mahana haʻahaʻa-waena, hoʻohana nā ʻenehana pōʻaiapuni binary e like me ka Organic Rankine Cycle (ORC) a i ʻole ka Kalina Cycle i kahi wai hana lua me kahi kiko paila haʻahaʻa. ʻOiai ʻaʻole kēia he mau "turbines mahu geothermal" maʻamau, loaʻa pū nā turbines i nā ʻōnaehana binary (turbines organik) i nā mea hou koʻikoʻi: ka hoʻolālā expander i hoʻomaikaʻi ʻia, nā bearings kūpono, a me nā wai hana kūpono. Me kahi pōʻaiapuni binary, hiki ke hoʻololi ʻia ka wela i hoʻopau mua ʻia i ka uila hou aʻe, e hoʻonui ana i ka pono holoʻokoʻa o ka hale.
7) E hōʻemi i ka hoʻonui ʻana a hoʻomaikaʻi i nā ʻōnaehana mahu
ʻO ka hoʻonui ʻana, ʻoiai mai ka silica a me ka carbonate, hiki ke hoʻopaʻa i nā paipu a hoʻopilikia i nā mea hoʻokaʻawale, e hōʻemi ana i ke kaomi mahu komo o ka turbine. Hoʻopili pinepine ʻia nā turbine hana kiʻekiʻe me nā hoʻolālā hoʻokele kemika wai: ka hoʻomalu pH, nā mea pale scaling, a me nā hoʻolālā ala mahu e hōʻemi ana i nā kiko condensation. Eia kekahi, ʻo ka hoʻomaikaʻi ʻana i ka insulation thermal a me ka hoʻemi ʻana i ka hāʻule ʻana o ke kaomi ma nā valves, nā kuʻekuʻe, a me nā lako kōkua e kōkua i ka pono holoʻokoʻa o ka ʻōnaehana.
8) Ka hoʻololi ʻikepili a me ka hoʻonui ʻana i ka hana
ʻO nā ʻano hou loa he mau māhoe kikohoʻe a me nā loiloi hana. Me nā hiʻohiʻona kikohoʻe o nā turbines a me nā mea kanu, hiki i nā mea hoʻohana ke hoʻohālikelike i ka hana maoli me nā piʻo hoʻolālā, e ʻike ana i ka emi ʻana o ka pono ma muli o ka haumia, nā leaka, a i ʻole nā loli i ka maikaʻi o ka mahu. Hiki ke hoʻohana ʻia ka ʻikepili e hoʻoholo ai i ka manawa kūpono loa e hana ai i ka hoʻomaʻemaʻe, hoʻoponopono hou, a hoʻoponopono paha i nā wahi hoʻonohonoho hana.
Kōkua kahi ʻano hana i hoʻokele ʻia e ka ʻikepili i ka hoʻonui ʻana i nā pānaʻi: no ka laʻana, ke koho ʻana i kahi kiko hana haʻahaʻa iki akā e hōʻemi ana i ka pilikia o ka hoʻonui ʻana, i mea e hoʻonui maoli ai ka hana ikehu makahiki.
Ka hopena
ʻAʻole noho kaʻawale ka ʻenehana hana kiʻekiʻe i nā turbine geothermal, akā hoʻohui i nā hana hou i ka hoʻolālā aerodynamic pahi, ka kaohi mahu pulu, nā mea pale i ka palaho/ʻino, nā sila hana kiʻekiʻe, nā ʻōnaehana kaohi akamai, a me ka hoʻohui pū ʻana o ke kaʻina hana mana pololei. Hoʻoikaika ka digitalization a me ka mālama wānana i ka hiki ke mālama i ka hana pono i ka hala ʻana o ka manawa, ʻaʻole wale i ka hoʻomaka ʻana o ka hana.
Me ka piʻi ʻana o ke koi no ka uila haʻahaʻa-kalapona, ʻo ka hoʻomohala ʻana i nā turbine geothermal ʻoi aku ka maikaʻi e hoʻoikaika i ka hoʻokūkū o ka geothermal ma ke ʻano he kumu ikehu hilinaʻi a maʻemaʻe. ʻO ka hoʻopukapuka kālā ʻana i ka ʻenehana turbine—me ka hoʻokele ʻana i nā waihona wai a me nā ʻōnaehana ʻili—e lilo ia i mea nui i ka hoʻonui ʻana i ka hiki ke geothermal, ma ke ʻano waiwai, a me ke kūpaʻa.
