புவிவெப்ப ஆற்றல் விநியோக அமைப்புகள் எவ்வாறு செயல்படுகின்றன
புவிவெப்ப ஆற்றல் என்பது பூமிக்குள் இருக்கும் இயற்கையான வெப்பத்தைப் பயன்படுத்தும் ஒரு புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றல் மூலமாகும். பலர் புவிவெப்ப ஆற்றலை 'பூமியிலிருந்து கிடைக்கும் மின்சாரம்' என்றே அறிவார்கள், ஆனால் அதற்குப் பின்னால் ஆய்வு, உற்பத்தி, மின்சாரம் அல்லது வெப்பமாக மாற்றுதல், இறுதியாகப் பயனர்களுக்கு விநியோகித்தல் என ஒரு நீண்ட தொழில்நுட்பச் செயல்முறைகளின் தொடர் உள்ளது. புவிவெப்ப ஆற்றல் விநியோக அமைப்புகள் எவ்வாறு செயல்படுகின்றன என்பதை இந்தக் கட்டுரை விவாதிக்கிறது: புவிவெப்ப நீர்த்தேக்கங்களிலிருந்து வரும் ஆற்றல் எவ்வாறு வீடுகள், தொழிற்சாலைகள் மற்றும் பொது வசதிகளைப் பாதுகாப்பாகவும், நிலையாகவும், திறமையாகவும் சென்றடைகிறது என்பதை இது விளக்குகிறது.
1. புவிவெப்ப ஆற்றலிலிருந்து பயன்படுத்தக்கூடிய ஆற்றல் வரை
புவிவெப்ப ஆற்றலானது, உயர் வெப்பநிலையில் திரவங்களை (சூடான நீர் மற்றும்/அல்லது நீராவி) கொண்டிருக்கும் நுண்துளைகள் உள்ள அல்லது பிளவுபட்ட பாறைகளின் மண்டலங்களான புவிவெப்ப நீர்த்தேக்கங்களில் சேமிக்கப்படுகிறது. இந்த நீர்த்தேக்கங்கள் பொதுவாக நூற்றுக்கணக்கான முதல் ஆயிரக்கணக்கான மீட்டர் ஆழத்தில் அமைந்துள்ளன. இந்த நீர்த்தேக்கங்களிலிருந்து ஆற்றலைப் பெறுவதற்காக, புவிவெப்ப நிறுவனங்கள் உற்பத்தி கிணறுகள் மூலம் சூடான திரவங்களை மேற்பரப்பிற்குக் கொண்டு வர துளையிடுகின்றன.
இருப்பினும், புவிவெப்ப ஆற்றலின் "விநியோகம்" என்பது எப்போதும் வீடுகளுக்கு நேரடியாக நீராவி அல்லது சுடுநீரை வழங்குவதைக் குறிப்பதில்லை என்பதைப் புரிந்துகொள்வது அவசியம். இந்தோனேசியா உட்பட பல நாடுகளில், புவிவெப்ப மின் நிலையங்களில் (PLTP) மின்சாரம் உற்பத்தி செய்வதே இதன் மிகவும் பொதுவான பயன்பாடாகும். மின்சாரம் உற்பத்தி செய்யப்பட்டவுடன், அது தேசிய மின்சார அமைப்பு (மின்பரிமாற்ற மற்றும் விநியோக வலையமைப்பு) மூலம் விநியோகிக்கப்படுகிறது. சில பிராந்தியங்களில் (உதாரணமாக, ஐரோப்பா அல்லது வட அமெரிக்காவில்), புவிவெப்ப ஆற்றலானது மாவட்ட வெப்பமூட்டும் வலையமைப்புகள் மூலம் நேரடி வெப்பமாகவும் பயன்படுத்தப்படுகிறது, அங்கு காப்பிடப்பட்ட குழாய்கள் வழியாக வாடிக்கையாளர்களுக்கு சுடுநீர் வழங்கப்படுகிறது.
எனவே, புவிவெப்ப ஆற்றல் விநியோக அமைப்பை இரண்டு முக்கிய பிரிவுகளாகப் பிரிக்கலாம்:
1) மின்சார விநியோகம் (மிகவும் பொதுவானது): புவிவெப்பம் → புவிவெப்ப மின் நிலையங்களில் உள்ள மின்சாரம் → மின் செலுத்து வலையமைப்பு → விநியோக வலையமைப்பு → வாடிக்கையாளர்கள்.
2) வெப்பப் பரவல் (நேரடிப் பயன்பாடு): புவிவெப்பம் → வெப்பப் பரிமாற்றி → வெப்பக் குழாய் வலையமைப்பு → வாடிக்கையாளர் (வீடு/கட்டிடம்/தொழில்).
2. புவிவெப்ப விநியோகச் சங்கிலியில் உள்ள முக்கியக் கூறுகள்
தெளிவாகச் சொல்வதானால், மூலத்திலிருந்து இறுதிநிலை வரை பொதுவாகக் காணப்படும் கூறுகள் பின்வருமாறு:
– புவிவெப்ப நீர்த்தேக்கம்: வெப்பம் மற்றும் திரவத்தின் ஆதாரம்.
– உற்பத்திக் கிணறு: சூடான திரவத்தை மேற்பரப்பிற்குப் பாயச் செய்கிறது.
– சேகரிப்பு அமைப்பு: பல கிணறுகளிலிருந்து ஒரு பதப்படுத்தும் அல்லது உற்பத்தி நிலையத்திற்குச் செல்லும் குழாய்களின் வலையமைப்பு.
– பிரிப்பான்/வெப்பத் தொட்டி அல்லது வெப்பப் பரிமாற்றி: நீராவியைப் பிரிக்கிறது அல்லது வெப்பத்தைப் பரிமாற்றுகிறது (தொழில்நுட்ப வகையைப் பொறுத்து).
– விசையாழிகள் மற்றும் மின்னாக்கிகள் (மின்சார உற்பத்திக்கு): நீராவி ஆற்றலை இயந்திர ஆற்றலாகவும் பின்னர் மின் ஆற்றலாகவும் மாற்றுகின்றன.
– ஆவிசுருக்கி மற்றும் குளிரூட்டும் அமைப்பு: விசையாழியிலிருந்து வரும் நீராவியைக் குளிர்வித்து, அதை மீண்டும் நீராக மாற்றுகிறது.
– உட்செலுத்துக் கிணறு: தொடர்ச்சியைப் பராமரிக்கவும் அழுத்தத்தை நிலைநிறுத்தவும் திரவத்தை நீர்த்தேக்கத்திற்குத் திருப்பி அனுப்புகிறது.
– துணை மின் நிலையம் (ஸ்விட்ச்யார்டு/துணை மின் நிலையம்): மின்னாக்கியிலிருந்து வரும் மின்சாரத்தின் மின்னழுத்தத்தை அதிகரித்து, அதனைத் திறமையாகக் கடத்த உதவுகிறது.
– மின்பரிமாற்ற வலையமைப்பு: உயர் மின்னழுத்த மின்சாரத்தை நீண்ட தூரங்களுக்குப் பரப்புகிறது.
– விநியோக வலையமைப்பு: மின்னழுத்தத்தைக் குறைத்து வாடிக்கையாளர்களுக்கு விநியோகிக்கிறது.
– கட்டுப்பாடு மற்றும் பாதுகாப்பு அமைப்புகள்: ஸ்கேடா (SCADA), பாதுகாப்பு ரிலேக்கள், சர்க்யூட் பிரேக்கர்கள், மின்சாரத் தர அளவீடு.
3. மின் உற்பத்தித் திட்டத்தில் (PLTP) மின் விநியோகம் செயல்படும் விதம்
அ) திரவங்களின் உற்பத்தி மற்றும் சேகரிப்பு
பல உற்பத்தி கிணறுகளிலிருந்து வரும் சூடான திரவம், ஒரு சேகரிப்புக் குழாய் வழியாக மின் உற்பத்தி நிலையத்திற்குப் பாய்கிறது. இந்தக் கட்டத்தில், குழாயின் வடிவமைப்பு மிகவும் முக்கியமானது, ஏனெனில் அந்தத் திரவம் அரிக்கும் தன்மை கொண்டதாகவும், கரைந்த கனிமங்களைக் கொண்டதாகவும், அதிக அழுத்தம் மற்றும் வெப்பநிலையில் உள்ளதாகவும் இருக்கக்கூடும். வெப்ப இழப்பைக் குறைக்கவும், பாய்வு நிலைத்தன்மையைப் பராமரிக்கவும், அந்தக் குழாய் பொருத்தமான பொருட்கள் மற்றும் காப்புப் பொருட்களைக் கொண்டு வடிவமைக்கப்பட்டு, பாதுகாப்பு வால்வுகளுடன் பொருத்தப்பட்டுள்ளது.
b) வெப்பத்தை மின்சாரமாக மாற்றுதல்: மூன்று பொதுவான தொழில்நுட்பங்கள்
1. உலர் நீராவி: உலர் நீராவி நேரடியாக விசையாழியைச் சுழற்றுகிறது.
2. திடீர் நீராவி: ஒரு பிரிப்பானில் அழுத்தப்பட்ட சுடுநீரின் அழுத்தம் குறைக்கப்படும்போது, அது திடீரென நீராவியாக மாற்றப்படுகிறது. இந்த நீராவி ஒரு விசையாழியைச் சுழற்றுகிறது, அதே நேரத்தில் மீதமுள்ள நீரை மீண்டும் உட்செலுத்தலாம்.
3. இருமைச் சுழற்சி: புவிவெப்பத் திரவத்திலிருந்து வரும் வெப்பம், ஒரு வெப்பப் பரிமாற்றி வழியாக இரண்டாம் நிலைச் செயல்பாட்டுத் திரவத்திற்கு (எ.கா., ஐசோபியூட்டேன்) மாற்றப்படுகிறது. இரண்டாம் நிலைத் திரவம் ஆவியாகி, ஒரு விசையாழியைச் சுழற்றுகிறது. நன்மைகள்: குறைந்த உமிழ்வுகள் மற்றும் மிதமான நீர்த்தேக்க வெப்பநிலைகளுக்கு ஏற்றது.
டர்பைன் ஜெனரேட்டரைச் சுழற்றிய பிறகு, நடுத்தர மின்னழுத்தத்தில் (பொதுவாக ஆலையின் வடிவமைப்பைப் பொறுத்து சில kV முதல் பல பத்து kV வரை) மின்சாரம் உற்பத்தி செய்யப்படுகிறது. இந்த மின்சாரம் நீண்ட தூரப் பரிமாற்றத்திற்கு இன்னும் போதுமானதாக இல்லை, எனவே மேலும் ஒரு படிநிலை தேவைப்படுகிறது.
c) மின்மாற்றி நிலையம் மற்றும் மின்மாற்றி: விநியோகத்தின் தொடக்கப் புள்ளி
மின்மாற்று நிலையத்தில், மின்னாக்கியிலிருந்து வரும் மின்சாரம் ஒரு பாதுகாப்பு மற்றும் அளவீட்டு அமைப்பின் வழியாகச் சென்று, பின்னர் உயர் மின்னழுத்தத்திற்கு (எ.கா., 70 kV, 150 kV, 275 kV, அல்லது 500 kV) உயர்த்தப்படுவதற்காக ஒரு படி-உயர்த்தும் மின்மாற்றிக்குள் நுழைகிறது. இதன் கொள்கை எளிமையானது: மின்னழுத்தம் அதிகமாக ஆக, அதே திறனுக்கான மின்னோட்டம் குறைவாக இருக்கும், இதன் விளைவாக மின் செலுத்துத் தடங்களில் ஏற்படும் இழப்புகள் (I²R) குறைகின்றன.
d) மின் பரிமாற்றம்: புவிவெப்ப ஆற்றல் இடங்களிலிருந்து மின்சுமை மையங்களுக்கு மின்சாரத்தைப் பரிமாற்றுதல்.
பல புவிவெப்ப ஆற்றல் வயல்கள் நகரங்களிலிருந்து வெகு தொலைவில் உள்ள மலைப்பகுதிகளில் அமைந்துள்ளதால், மின் செலுத்து வலையமைப்பே விநியோகத்தின் முதுகெலும்பாக விளங்குகிறது. இந்தக் கட்டத்தில் உள்ள முக்கிய சவால்கள் பின்வருமாறு:
– கடினமான நில அமைப்பு (மின் கடத்தி கோபுரங்களை அணுகுவதில் சிரமம், நிலச்சரிவு அபாயம்).
– கடுமையான வானிலையிலும் நம்பகத்தன்மை.
ஓர் இடத்தில் ஏற்படும் இடையூறு, பரந்த பகுதியை அணைத்துவிடாதவாறு பாதுகாப்பு ஒருங்கிணைப்பு.
மின் பரிமாற்ற அமைப்பு ஒரு மின்கட்டமைப்பில் இயங்குகிறது. இது, புவிவெப்ப மின் நிலையங்களிலிருந்து வரும் மின்சாரத்தை அருகிலுள்ள பகுதிக்கு மட்டுமல்லாமல், தேவைப்படும் பகுதிகளுக்கும் பாய அனுமதிக்கிறது. அமைப்பின் நிலைத்தன்மையைப் பராமரிப்பதற்காக, அனுப்பீட்டு மையங்கள் அதிர்வெண், மின்னழுத்தம் மற்றும் மின்சாரப் பாய்வு ஆகியவற்றைக் கண்காணிக்கின்றன.
இ) விநியோகம்: துணை மின்நிலையத்திலிருந்து வாடிக்கையாளர்களுக்கு
நுகர்வு மையங்களுக்கு அருகில், மின்சாரம் ஒரு மின்னழுத்தக் குறைப்பு துணை மின்நிலையத்திற்குள் நுழைகிறது. அங்கு மின்னழுத்தம் ஒரு இடைநிலை விநியோக நிலைக்கு (எ.கா., 20 kV அல்லது 13,8 kV) குறைக்கப்பட்டு, பின்னர் விநியோக வலையமைப்பு முழுவதும் விநியோகிக்கப்படுகிறது. குடியிருப்புப் பகுதிகளுக்கு அருகில், விநியோக மின்மாற்றிகள் வீடுகள் மற்றும் சிறு வணிகங்களுக்காக மின்னழுத்தத்தை மேலும் குறைத்து ஒரு குறைந்த நிலைக்கு (எ.கா., 220/380 V) கொண்டு வருகின்றன, அல்லது குறிப்பிட்ட சில தொழில்துறை வாடிக்கையாளர்களுக்காக அந்த இடைநிலை அளவைப் பராமரிக்கின்றன.
எனவே, மின்சாரத் திட்டங்களில் "புவிவெப்ப ஆற்றல் விநியோகம்" என்பது நடைமுறையில் மற்ற மின் உற்பத்தி நிலையங்களைப் போன்றதே ஆகும்: மின்சாரமாக மாற்றப்பட்டவுடன், அது மின்கட்டமைப்பைப் பின்பற்றுகிறது. வேறுபாடுகள் மூலச் செயல்முறையிலும் (புவிவெப்ப உற்பத்தி) மற்றும் ஆலையின் செயல்பாடுகளின் தன்மையிலும் அமைந்துள்ளன.
4. நேரடிப் பயன்பாட்டு வெப்பப் பயன்பாட்டுத் திட்டத்தில் விநியோகம்
சில பகுதிகளில், புவிவெப்ப ஆற்றலானது இடச் சூடாக்கம், வீட்டு உபயோக வெந்நீர், விவசாயப் பொருட்களை உலர்த்துதல், பசுமைக்குடில்கள் மற்றும் தொழிற்சாலை செயல்முறைகளுக்கும் கூட பயன்படுத்தப்படுகிறது. அத்திட்டம் பின்வருமாறு:
1. உற்பத்தி கிணற்றிலிருந்து வரும் சூடான திரவம் மேற்பரப்பு வசதிக்கு அனுப்பப்படுகிறது.
2. வாடிக்கையாளரின் தண்ணீரின் தரத்தைப் பராமரிக்கவும், அரிப்பு/கறை ஏற்படும் அபாயத்தைக் குறைக்கவும், வெப்பம் ஒரு வெப்பப் பரிமாற்றி மூலம் சுத்தமான நீருக்கு (மூடிய சுழற்சி) மாற்றப்படுகிறது.
3. சுத்தமான வெந்நீர், வெப்பம் காப்பிடப்பட்ட குழாய்கள் மூலம் வாடிக்கையாளர்களுக்கு (வீடுகள்/கட்டிடங்கள்/தொழிற்சாலைகள்) விநியோகிக்கப்படுகிறது.
4. வெப்பம் பயன்படுத்தப்பட்ட பிறகு, திரும்பும் நீர் மீண்டும் சூடாக்கப்படுவதற்காக மையத்திற்குத் திருப்பி அனுப்பப்படுகிறது, அதே நேரத்தில் புவிவெப்பத் திரவம் பொதுவாக நீர்த்தேக்கத்திற்குள் மீண்டும் செலுத்தப்படுகிறது.
இந்த மாதிரியின் நன்மை என்னவென்றால், இது வெப்பத்தை மின்சாரமாக மாற்றுவதைத் தவிர்ப்பதால் அதிக ஆற்றல் திறனைக் கொண்டுள்ளது. இருப்பினும், தூரம் அதிகரிக்க அதிகரிக்க குழாய் அமைக்கும் செலவுகளும் வெப்ப இழப்பும் அதிகரிப்பதால், இதன் விநியோகத் தூரம் பொதுவாக வரையறுக்கப்பட்டதாகவே இருக்கும்.
5. உட்செலுத்தும் முறை: நிலைத்தன்மையின் ஒரு முக்கிய அங்கம்
புவிவெப்ப ஆற்றல் சங்கிலியின் முக்கிய அம்சங்களில் ஒன்று உட்செலுத்துக் கிணறுகளின் இருப்பாகும். நீராவி ஒரு விசையாழி வழியாகச் சென்று ஒடுங்கிய பிறகு, அல்லது ஒரு வெப்பப் பரிமாற்றியில் வெப்பம் பிரித்தெடுக்கப்பட்ட பிறகு, அந்தத் திரவம் பொதுவாக பூமிக்குத் திருப்பி அனுப்பப்படுகிறது. உட்செலுத்துதல் பின்வருவனவற்றிற்கு உதவுகிறது:
உற்பத்தியை நிலையாக வைத்திருக்க நீர்த்தேக்க அழுத்தத்தைப் பராமரிக்கவும்.
– நிலம் தாழ்வதைக் குறைக்கிறது.
சுற்றுச்சூழலில் திரவ வெளியேற்றத்தைக் குறைக்கவும்.
உற்பத்திப் பகுதி மிக விரைவாகக் குளிர்ச்சி அடையாமலும் (வெப்ப முறிவு), செயல்பாட்டுத் தடங்கல்களை ஏற்படுத்தாமலும் இருக்கும் வகையில், உட்செலுத்துக் கிணறுகளின் அமைவிடம் கவனமாக வடிவமைக்கப்பட வேண்டும்.
6. ஆற்றல் கட்டுப்பாடு, பாதுகாப்பு மற்றும் தரம்
நம்பகமான விநியோகத்தை உறுதி செய்வதற்காக, புவிவெப்ப அமைப்பில் பின்வரும் வசதிகள் பொருத்தப்பட்டுள்ளன:
– வெப்பநிலை, அழுத்தம், பாய்வு விகிதம், டர்பைன் அதிர்வு மற்றும் மின் சாதனங்களின் நிலை ஆகியவற்றைக் கண்காணிக்க SCADA மற்றும் DCS பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
– குறுக்குச் சுற்று, தரைப்பிழை, அதிக/குறைந்த அதிர்வெண், அதிக/குறைந்த மின்னழுத்தம் ஆகியவற்றைக் கண்டறியும் பாதுகாப்பு ரிலே.
– நிலையான மின்னழுத்தத்தைப் பராமரிப்பதற்கான எதிர்வினைக் கட்டுப்பாடு (மின்தேக்கி, உலை அல்லது மின்னாக்கித் தூண்டல் கட்டுப்பாடு).
– மின்னாக்கியின் வெளியீடு மின்கட்டமைப்பின் தேவைகளுக்குப் பொருந்தும் வகையில் சுமை ஒழுங்குபடுத்துதல்.
புவிவெப்ப ஆற்றல் 24 மணி நேரமும் கிடைப்பதால், புவிவெப்ப மின் நிலையங்கள் பெரும்பாலும் அடிப்படைச் சுமை (நிலையான நிலை) மின்னாக்கிகளாகச் செயல்படுகின்றன. இது, குறிப்பாக சூரிய மற்றும் காற்று போன்ற இடைப்பட்ட மின் உற்பத்தி நிலையங்களுடன் இணைக்கப்படும்போது, விநியோக அமைப்பின் நிலைத்தன்மைக்கு பங்களிக்கிறது.
7. புவிவெப்ப ஆற்றல் விநியோகத்தின் சவால்கள்
நம்பகமானதாக இருந்தாலும், சில பொதுவான சவால்கள் உள்ளன:
மின் உற்பத்தி நிலையம் தொலைதூரத்தில் அமைந்துள்ளதால், மின் செலுத்துகை கட்டுமானப் பணிகள் செலவு மிக்கதாகின்றன, மேலும் இதற்கு நில அனுமதிகளும் தேவைப்படுகின்றன.
புவிவெப்ப திரவங்கள் குழாய்கள் மற்றும் மேற்பரப்பு உபகரணங்களில் அரிப்பு அல்லது படிவுகளை ஏற்படுத்தக்கூடும்.
புவியியல் அபாயங்கள் (எ.கா. உட்செலுத்துதல் தொடர்பான நுண் நில அதிர்வு செயல்பாடு) கண்காணிக்கப்பட்டு நிர்வகிக்கப்பட வேண்டும்.
மின் கட்டமைப்புடன் ஒருங்கிணைப்பதற்கு, சிறந்த நிலைத்தன்மை ஆய்வுகளும் பாதுகாப்பு ஒருங்கிணைப்பும் தேவைப்படுகின்றன.
முடிவுரை
புவிவெப்ப ஆற்றல் விநியோக அமைப்பு செயல்படும் விதம், அந்த ஆற்றல் வழங்கப்படும் வடிவத்தைப் பொறுத்து அமைகிறது. மின் உற்பத்திக்கு பயன்படுத்தப்படும்போது, புவிவெப்ப ஆற்றலானது ஒரு புவிவெப்ப மின் நிலையத்தில் (PLTP) மின்சாரமாக மாற்றப்பட்டு, பின்னர் மின்மாற்றிகள், மின்மாற்றிகள், மின் செலுத்துத் தடங்கள் மற்றும் விநியோகத் தடங்கள் வழியாக வாடிக்கையாளர்களுக்கு விநியோகிக்கப்படுகிறது. நேரடி வெப்பத்திற்காகப் பயன்படுத்தப்படும்போது, அந்த வெப்ப ஆற்றலானது வெப்பப் பரிமாற்றிகள் மற்றும் மூடிய சுழற்சியுடன் கூடிய ஒரு காப்பிடப்பட்ட குழாய் வலையமைப்பு வழியாக விநியோகிக்கப்படுகிறது. நீர்த்தேக்கத்தின் நிலைத்தன்மையைப் பராமரிப்பதற்காக, இரண்டுக்குமே கடுமையான தொழில்நுட்ப வடிவமைப்பு, நம்பகமான கட்டுப்பாடு மற்றும் பாதுகாப்பு அமைப்புகள், மற்றும் உட்செலுத்தும் நடைமுறைகள் தேவைப்படுகின்றன. முறையான மேலாண்மையுடன், புவிவெப்ப ஆற்றலானது ஒரு நிலையான மற்றும் நம்பகமான தூய்மையான ஆற்றல் விநியோகத்தின் முதுகெலும்பாக மாற முடியும்.
நீங்கள் விரும்பினால், நான் செயல்முறை விளக்கங்களைச் சேர்க்கலாம் அல்லது இந்தோனேசியச் சூழலில் (PLTP, PLN மின் செலுத்து வலையமைப்பு மற்றும் புவிவெப்பப் புலம் போன்ற எடுத்துக்காட்டுகள்) அதிக கவனம் செலுத்தும் கட்டுரையின் ஒரு பதிப்பை உருவாக்கலாம்.
