Геотермалдық жүйелерде генераторлар қалай жұмыс істейді
Жаңартылатын энергия ресурстары климаттың өзгеруінің және қазба отынына тәуелділіктің теріс әсерін азайту бойынша жаһандық күш-жігердің басты басымдығына айналды. Жаңартылатын энергия көздерінің бірі - геотермалдық энергия. Геотермалдық энергия Жер бетінің астында орналасқан жылудан алынады. Бұл энергияны пайдалану үшін біз генераторлар маңызды рөл атқаратын геотермалдық жүйелер деп аталатын жүйелерді қолданамыз. Бұл мақалада генераторлардың геотермалдық жүйелерде қалай жұмыс істейтіні, Жердің ішкі қабатынан жылу алудан бастап, пайдалануға жарамды электр энергиясын өндіруге дейін талқыланады.
Геотермалдық энергияға кіріспе
Геотермалдық энергия немесе геотермалдық жылу - Жердің ішінен пайда болатын жылу түріндегі энергия. Бұл жылу Жердің ядросы мен мантиясындағы радиоактивті материалдың ыдырауы, сондай-ақ Жердің пайда болу процесінде жиналатын жылу арқылы пайда болады. Бұл энергияны пайдалану үшін қолданылатын технология жер астынан алынған ыстық сұйықтықтарды бу өндіру үшін пайдалануға бағытталған, содан кейін ол турбина генераторларын іске қосу және электр энергиясын өндіру үшін қолданылады.
Геотермалдық жүйе
Геотермалдық жүйе әдетте бірнеше негізгі компоненттерден тұрады: өндіру ұңғымасы, айдау ұңғымасы, жылу алмастырғыш, турбина, генератор және тарату және басқару жүйесі. Жер қойнауынан жылу өндіру ұңғымасы арқылы алынады, онда ыстық сұйықтық немесе бу бетіне көтеріледі. Содан кейін алынған бу электр генераторына қосылған турбинаны іске қосу үшін пайдаланылады.
Геотермалдық жүйелерде генераторлар қалай жұмыс істейді
1. Жерден жылуды алу
Бірінші кезеңде жылу жер астынан өндіру ұңғымасын бұрғылау арқылы алынады. Бұл ұңғыма бу немесе ыстық су бар геотермалдық резервуарға апарады. Ұңғыманың тереңдігі орналасқан жеріне және геотермалдық қорларға байланысты өзгеруі мүмкін, әдетте жер бетінен 1-ден 3 шақырымға дейін.
2. Жылуды буға айналдыру
Ыстық сұйықтық немесе су мен бу қоспасы ұңғымадан алынады, содан кейін құбырлар арқылы жер бетіне тасымалданады. Жер бетінде бұл сұйықтық буды судан бөлу үшін жылу алмастырғышқа немесе сепараторға беріледі. Бұл пайда болған бу генератор турбинасының жұмысындағы негізгі фактор болып табылады.
3. Турбина жетегі
Жылу алмасу нәтижесінде пайда болған бу турбинаға бағытталады. Турбинаның роторға орнатылған бірнеше қалағы бар. Бұл жоғары қысымды бу турбина қалақтарының үстінен өтіп, турбинаның айналуына әкеледі. Бұл айналмалы қозғалыс жылу энергиясын механикалық энергияға айналдыру процесінің алғашқы қадамы болып табылады.
4. Электр энергиясын өндіру
Айналмалы турбина генератор роторына білік арқылы қосылған. Генератор роторы турбина айналған кезде айналады, бұл ротордың магнит өрісінің генератор статорында (генератордың қозғалмайтын бөлігінде) электр тогын тудыруына әкеледі. Бұл процесс электромагниттік индукция деп аталады.
5. Басқару және тарату жүйесі
Генератор өндіретін электр энергиясы электр желісіне таратылмас бұрын қуат сапасы мен тұрақтылығын қамтамасыз ету үшін басқару жүйесінен өтеді. Бұл басқару жүйесі кернеуді, жиілікті және соңғы тұтынушыларға энергияны тарату талаптарын бақылайды.
Геотермалдық жүйелердің түрлері
Нақты жағдайлар мен қажеттіліктерге байланысты қолданылатын геотермалдық жүйелердің бірнеше түрі бар, соның ішінде:
1. Екілік циклді электр станциясы
Бұл жүйеде геотермалдық сұйықтық құбырлар арқылы қыздырылады және жылу изобутан сияқты қайнау температурасы төмен екінші сұйықтықты буландыру үшін пайдаланылады. Содан кейін осы екінші сұйықтықтан шыққан бу турбина мен генераторды іске қосу үшін пайдаланылады.
2. Құрғақ бу қондырғысы
Бұл жүйе турбинаны іске қосу үшін геотермалдық резервуардан тікелей буды пайдаланады. Бұл ең көне және қарапайым геотермалдық технология.
3. Жарқылдайтын бу генераторы
Бұл электр станциясы жоғары қысымдағы ыстық суды пайдаланады, ол жер бетінде пайда болған кезде қысымды төмендетіп, буға айналады. Содан кейін бұл бу турбинаны іске қосу үшін пайдаланылады.
Артықшылықтары мен қиындықтары
Артықшылық
1. Қоршаған ортаға зиянсыз
Геотермалдық электр станциялары қазба отын электр станцияларына қарағанда парниктік газдар шығарындыларын әлдеқайда аз шығарады.
2. Жаңартылатын энергия көздері
Геотермалдық энергия - жердің жылуы жалғасып жатқанда ешқашан таусылмайтын энергия көзі.
3. Жоғары қолжетімділік
Күн немесе жел энергиясынан айырмашылығы, геотермалдық энергия тәулік бойы қолжетімді және ауа райы жағдайларына тәуелді емес.
Тантанган
1. Бастапқы шығындардың жоғары болуы
Геотермалдық ұңғымаларды барлау және бұрғылауға бастапқы инвестиция өте үлкен.
2. Геологиялық тәуекелдер
Геотермалдық электр станцияларының әлеуетті орындары белсенді геотермалдық белсенділігі бар аймақтармен, мысалы, Тынық мұхитының от сақинасымен шектеледі.
3. Су және минералды ресурстарды басқару
Пайдаланылған судың құрамында коррозияға немесе жабдықта шөгінділердің пайда болуына себеп болатын минералдар болуы мүмкін.
Қорытынды
Геотермалдық жүйелердегі генераторлар жердің ішіндегі жылу энергиясын пайдалануға жарамды электр энергиясына айналдыруда маңызды рөл атқарады. Бұл процесс бұрғылау және ыстық сұйықтықтарды алудан, буды бөлуден, турбинаны жүргізуден және соңында генератордың механикалық энергияны электр энергиясына айналдыруынан басталады. Бастапқы шығындардың жоғары болуы және геологиялық тәуекелдер сияқты қиындықтарға тап болғанымен, геотермалдық энергияның тұрақтылық пен төмен шығарындылар сияқты артықшылықтары оны жаһандық жаңартылатын энергия портфолиосындағы тартымды нұсқаға айналдырады.
