Ինչպես են գեներատորները աշխատում երկրաջերմային համակարգերում
Վերականգնվող էներգիայի ռեսուրսները դարձել են կլիմայի փոփոխության և բրածո վառելիքից կախվածության բացասական հետևանքները մեղմելու համաշխարհային ջանքերում հիմնական առաջնահերթություն: Վերականգնվող էներգիայի խոստումնալից աղբյուրներից մեկը երկրաջերմային էներգիան է: Երկրաջերմային էներգիան ստացվում է Երկրի մակերևույթի տակ գտնվող ջերմությունից: Այս էներգիան օգտագործելու համար մենք օգտագործում ենք երկրաջերմային համակարգեր անունով հայտնի համակարգեր, որոնցում գեներատորները կարևոր դեր են խաղում: Այս հոդվածում կքննարկվի, թե ինչպես են գեներատորները աշխատում երկրաջերմային համակարգերում՝ Երկրի ընդերքից ջերմություն արդյունահանելուց մինչև օգտագործելի էլեկտրաէներգիա արտադրելը:
Ներածություն երկրաջերմային էներգիային
Երկրաջերմային էներգիան կամ երկրաջերմային ջերմությունը Երկրի ներսից ծագող ջերմության տեսքով էներգիա է: Այս ջերմությունն առաջանում է Երկրի միջուկում և մանտիայում ռադիոակտիվ նյութի քայքայման, ինչպես նաև Երկրի ձևավորման գործընթացում կլանված ջերմության միջոցով: Այս էներգիան օգտագործելու համար օգտագործվող տեխնոլոգիան կենտրոնանում է գետնի տակից տաք հեղուկների օգտագործման վրա՝ գոլորշի ստանալու համար, որն այնուհետև օգտագործվում է տուրբինային գեներատորներ աշխատեցնելու և էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար:
Երկրաջերմային համակարգ
Երկրաջերմային համակարգը սովորաբար բաղկացած է մի քանի հիմնական բաղադրիչներից՝ արտադրական հորատանցք, ներարկման հորատանցք, ջերմափոխանակիչ, տուրբին, գեներատոր և բաշխման ու կառավարման համակարգ: Երկրի ընդերքից ջերմությունը արդյունահանվում է արտադրական հորատանցքի միջոցով, որտեղ տաք հեղուկը կամ գոլորշին բարձրացվում է մակերես: Արդյունքում ստացված գոլորշին այնուհետև օգտագործվում է էլեկտրական գեներատորին միացված տուրբինը գործարկելու համար:
Ինչպես են գեներատորները աշխատում երկրաջերմային համակարգերում
1. Ջերմության արդյունահանում Երկրից
Առաջին փուլում ջերմությունը արդյունահանվում է երկրից՝ արտադրական հորատանցք հորատելով։ Այս հորատանցքը հանգեցնում է գոլորշի կամ տաք ջուր պարունակող երկրաջերմային ջրամբարի։ Հորատանցքի խորությունը կարող է տարբեր լինել՝ կախված տեղանքից և երկրաջերմային պաշարներից, սովորաբար մակերևույթից 1-ից 3 կիլոմետր խորության վրա։
2. Ջերմության փոխակերպումը գոլորշու
Տաք հեղուկը, կամ ջրի և գոլորշու խառնուրդը, հանվում է հորատանցքից և այնուհետև խողովակների միջոցով տեղափոխվում մակերես։ Մակերևույթին այս հեղուկը մատակարարվում է ջերմափոխանակիչի կամ բաժանիչի մեջ՝ գոլորշին ջրից առանձնացնելու համար։ Արդյունքում ստացված գոլորշին գեներատորի տուրբինը գործարկելու հիմնական գործոնն է։
3. Տուրբինային շարժիչ
Ջերմափոխանակման արդյունքում առաջացող գոլորշին ուղղվում է դեպի տուրբինը։ Տուրբինն ունի մի քանի շեղբեր, որոնք տեղադրված են ռոտորի վրա։ Այս բարձր ճնշման գոլորշին անցնում է տուրբինի շեղբերի վրայով՝ ստիպելով տուրբինը պտտվել։ Այս պտտական շարժումը ջերմային էներգիան մեխանիկական էներգիայի փոխակերպելու գործընթացի առաջին քայլն է։
4. Էլեկտրաէներգիայի արտադրություն
Պտտվող տուրբինը միացված է գեներատորի ռոտորին լիսեռի միջոցով: Գեներատորի ռոտորը պտտվում է տուրբինի պտտման հետ մեկտեղ, ինչի հետևանքով ռոտորի մագնիսական դաշտը էլեկտրական հոսանք է առաջացնում գեներատորի ստատորում (գեներատորի անշարժ մասը): Այս գործընթացը հայտնի է որպես էլեկտրամագնիսական ինդուկցիա:
5. Կառավարման և բաշխման համակարգ
Գեներատորի կողմից արտադրված էլեկտրաէներգիան այնուհետև անցնում է կառավարման համակարգի միջով՝ ապահովելու համար էլեկտրաէներգիայի որակը և կայունությունը, նախքան ցանցին բաշխվելը: Այս կառավարման համակարգը վերահսկում է լարման, հաճախականության և էներգիայի բաշխման պահանջները վերջնական սպառողներին:
Երկրաջերմային համակարգերի տեսակները
Կան երկրաջերմային համակարգերի մի քանի տեսակներ, որոնք օգտագործվում են՝ կախված կոնկրետ պայմաններից և կարիքներից, ներառյալ՝
1. Երկուական ցիկլի էլեկտրակայան
Այս համակարգում երկրաջերմային հեղուկը տաքացվում է խողովակների միջով, և ջերմությունն օգտագործվում է երկրորդ հեղուկը, օրինակ՝ իզոբութանը, գոլորշիացնելու համար։ Այս երկրորդ հեղուկից ստացված գոլորշին այնուհետև օգտագործվում է տուրբինը և գեներատորը աշխատեցնելու համար։
2. Չոր գոլորշու կայան
Այս համակարգը օգտագործում է անմիջապես երկրաջերմային ջրամբարից ստացված գոլորշի՝ տուրբինը գործարկելու համար։ Այն ամենահին և ամենապարզ երկրաջերմային տեխնոլոգիան է։
3. Շտապ գոլորշու գեներատոր
Այս էլեկտրակայանն օգտագործում է բարձր ճնշման տաք ջուր, որը, երբ առաջանում է մակերեսին, նվազեցնում է ճնշումը և վերածվում գոլորշու։ Այս գոլորշին այնուհետև օգտագործվում է տուրբինը գործարկելու համար։
Առավելությունները և մարտահրավերները
Գերազանցություն
1. Բնապահպանական
Երկրաջերմային էլեկտրակայանները շատ ավելի քիչ ջերմոցային գազերի արտանետումներ են առաջացնում, քան բրածո վառելիքի էլեկտրակայանները։
2. Վերականգնվող էներգիայի աղբյուրներ
Երկրաջերմային էներգիան էներգիայի աղբյուր է, որը երբեք չի սպառվում, քանի դեռ Երկրի ջերմությունը շարունակում է գոյություն ունենալ։
3. Բարձր մատչելիություն
Ի տարբերություն արևային կամ քամու էներգիայի, երկրաջերմային էներգիան հասանելի է շուրջօրյա և կախված չէ եղանակային պայմաններից։
Տանտանգան
1. Բարձր սկզբնական ծախսեր
Երկրաջերմային հորատանցքերի հետախուզման և հորատման սկզբնական ներդրումը բավականին մեծ է։
2. Երկրաբանական ռիսկեր
Երկրաջերմային էլեկտրակայանների հնարավոր տեղակայումները սահմանափակվում են ակտիվ երկրաջերմային ակտիվությամբ տարածքներով, օրինակ՝ Խաղաղօվկիանոսյան կրակի օղակում։
3. Ջրային և հանքային ռեսուրսների կառավարում
Օգտագործվող ջուրը կարող է պարունակել հանքանյութեր, որոնք կարող են կոռոզիա կամ նստվածքներ առաջացնել սարքավորումների վրա։
Եզրակացություն
Երկրաջերմային համակարգերում գեներատորները կարևոր դեր են խաղում երկրի ներսից ջերմային էներգիան օգտագործելի էլեկտրաէներգիայի փոխակերպելու գործում: Այս գործընթացը սկսվում է տաք հեղուկների հորատումից և արդյունահանումից, գոլորշու առանձնացումից, տուրբինի աշխատեցումից և, վերջապես, գեներատորի միջոցով մեխանիկական էներգիան էլեկտրաէներգիայի փոխակերպելուց: Չնայած բարձր սկզբնական ծախսերի և երկրաբանական ռիսկերի նման մարտահրավերներին, երկրաջերմային էներգիայի առավելությունները, ինչպիսիք են կայունությունը և ցածր արտանետումները, այն դարձնում են գրավիչ տարբերակ համաշխարհային վերականգնվող էներգիայի պորտֆելի շրջանակներում:
