புவிவெப்ப ஆற்றல் ஜெனரேட்டர்களில் சமீபத்திய தொழில்நுட்பம்
சூரிய மற்றும் காற்று ஆற்றலுடன் ஒப்பிடுகையில், புவிவெப்ப ஆற்றல் மிகவும் நிலையான புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றல் மூலங்களில் ஒன்றாகும். புவிவெப்ப ஆற்றல் ஒரு நாளைக்கு 24 மணி நேரமும் கிடைக்கிறது, இது வானிலையைச் சார்ந்தது அல்ல, மேலும் ஒப்பீட்டளவில் குறைந்த கரியமிலத் தடத்தைக் கொண்டுள்ளது. இருப்பினும், அதைப் பயன்படுத்துவது எப்போதும் எளிதானது அல்ல: வெப்ப மூலங்கள் சீரற்ற இடங்களில் அமைந்துள்ளன, துளையிடும் செலவுகள் அதிகம், மேலும் அரிப்பு, படிவு (கனிம வீழ்படிவு), மற்றும் நிலத்தடி திரவ மேலாண்மை ஆகியவை தொழில்நுட்ப சவால்களில் அடங்கும். சமீபத்திய ஆண்டுகளில், மின்னாக்கிப் பக்கத்திலும் முழுமையான புவிவெப்ப ஆற்றல் மாற்றச் சங்கிலியிலும் புதுமைகள் வேகமாக முன்னேறியுள்ளன. புவிவெப்ப மின் நிலையங்களை அதிக செயல்திறன் மிக்கதாகவும், நெகிழ்வானதாகவும், மேலும் பல இடங்களில் சாத்தியமானதாகவும் மாற்றும் சமீபத்திய தொழில்நுட்பங்களை இந்தக் கட்டுரை ஆராய்கிறது.
1) புதிய தலைமுறை பைனரி சுழற்சி: மேலும் மேலும் செயல்திறன் மிக்க ORC மற்றும் கலினா
பல புவிவெப்பப் பகுதிகளில், வழக்கமான நீராவி விசையாழிகளுக்குத் தேவையான உலர் நீராவியை உற்பத்தி செய்வதற்கு திரவ வெப்பநிலை போதுமான அளவு அதிகமாக இருப்பதில்லை. இங்குதான் இருமைச் சுழற்சி மின் நிலையங்கள் பயன்பாட்டிற்கு வருகின்றன. இருமைத் தொழில்நுட்பமானது, புவிவெப்ப உவர்நீரிலிருந்து வெப்பத்தை, ஐசோபியூட்டேன், ஐசோபென்டேன் அல்லது சில கலவைகள் போன்ற குறைந்த கொதிநிலை கொண்ட இரண்டாம் நிலை செயல்படும் திரவத்திற்கு மாற்றுகிறது, அது பின்னர் ஒரு விசையாழியை இயக்குகிறது.
ஆர்கானிக் ராங்கைன் சுழற்சியில் (ORC) ஏற்பட்டுள்ள சமீபத்திய முன்னேற்றங்கள் பின்வருமாறு:
– தகடு வெப்பப் பரிமாற்றிகள் போன்ற, மேலும் கச்சிதமான மற்றும் செயல்திறன் மிக்க வெப்பப் பரிமாற்றி வடிவமைப்புகள் அல்லது படிவுகளைக் குறைக்கும் அதே வேளையில் வெப்பப் பரிமாற்றக் குணகத்தை அதிகரிக்கும் உள்ளமைப்புகள்.
– மிதமான மற்றும் குறைந்த வெப்ப மூலங்களுக்கான அதிக செயல்திறன் கொண்ட அதிவேக சிறிய அளவிலான டர்பைன்கள், 1–10 மெகாவாட் மட்டுப்படுத்தப்பட்ட திட்டங்களை மேலும் சிக்கனமானதாக ஆக்குகின்றன.
– கட்டுப்பாடு மற்றும் மாறும் செயல்பாட்டை உகப்பாக்குவதன் மூலம், பெரிய செயல்திறன் இழப்புகள் இன்றி, உப்புநீரின் பாய்வு விகிதம் மற்றும் வெப்பநிலையில் ஏற்படும் மாற்றங்களுக்கு ஏற்ப ஆலை தன்னைத் தகவமைத்துக் கொள்ள முடிகிறது.
ORC-க்குக் கூடுதலாக, குறைந்த வெப்பநிலையிலும் நல்ல செயல்திறனுடன் ஆற்றலைப் பிடிக்கும் திறன் காரணமாக, கலினா சுழற்சியும் (அம்மோனியா-நீர் கலவையைப் பயன்படுத்துவது) தொடர்ந்து செம்மைப்படுத்தப்பட்டு வருகிறது. இந்த அமைப்பின் சிக்கலான தன்மை மற்றும் குறிப்பிட்ட வேதியியல் நிலைமைகளைத் தாங்க வேண்டிய பொருட்கள் ஆகியவற்றில் சவால்கள் உள்ளன. சமீபத்திய ஆராய்ச்சி, நம்பகத்தன்மையை மேம்படுத்துதல், பொருள் தேர்வு மற்றும் நிலையான செயல்திறனுக்காகக் கலவையின் அமைப்பைக் கட்டுப்படுத்துதல் ஆகியவற்றில் கவனம் செலுத்துகிறது.
2) டர்பைன்கள் மற்றும் ஜெனரேட்டர்கள்: அரிக்கும் சூழல்களை அதிக அளவில் எதிர்க்கும் திறன் கொண்ட மேம்பட்ட பொருட்கள் மற்றும் வடிவமைப்புகள்
புவிவெப்ப ஆற்றலின் 'ஜெனரேட்டர்' பகுதி என்பது மின்சார ஜெனரேட்டரை மட்டுமல்ல, அதை இயக்கும் டர்பைனையும் உள்ளடக்கியது. புவிவெப்ப நீராவி மற்றும் உவர்நீரில் H₂S, CO₂, குளோரைடு, சிலிக்கா மற்றும் அரிப்பு மற்றும் படிவுகளைத் தூண்டக்கூடிய பல்வேறு கனிமங்கள் இருக்கலாம்.
முக்கிய கண்டுபிடிப்புகளில் அடங்குபவை:
டர்பைன் பிளேடுகள், உறைகள் மற்றும் வால்வு பாகங்களில் உள்ள அரிப்பு மற்றும் தேய்மானத் தடுப்புப் பொருட்கள் மற்றும் பூச்சுகள். வெப்பத் தெளிப்புத் தொழில்நுட்பம், நிக்கல் அடிப்படையிலான பூச்சுகள் மற்றும் சில கலப்புப் பொருட்கள் ஆகியவை சேவை ஆயுளை நீட்டிக்க உதவுகின்றன.
– “மாசுக்களை” அதிகம் தாங்கக்கூடிய டர்பைன் வடிவமைப்புகள், எடுத்துக்காட்டாக, படிவுகள் ஏற்பட வாய்ப்புள்ள பகுதிகளைக் குறைக்கும் பிளேடு வடிவியல், அத்துடன் ஈர நீராவிக்கான மிகவும் திறமையான நீர்த்துளி பிரிப்பு அமைப்பு (ஈரப்பதம் பிரிப்பான்).
– புவிவெப்பப் பகுதிகளில் நிலவும் வெப்பம் மற்றும் ஈரப்பதம் நிறைந்த சூழ்நிலைகளில், அதிக பளுவின் போதும் ஜெனரேட்டரை நிலையாக வைத்திருக்க, மேம்படுத்தப்பட்ட ஒத்திசைவு ஜெனரேட்டர் மற்றும் குளிரூட்டும் அமைப்பு.
இதன் விளைவாக, செயலிழப்பு நேரம் குறைகிறது, செயல்திறன் சீராகிறது, மேலும் இயக்க மற்றும் பராமரிப்புச் செலவுகள் கட்டுப்படுத்தப்படுகின்றன.
3) மேம்படுத்தப்பட்ட புவிவெப்ப அமைப்புகள் (EGS): புவிவெப்ப “மின்னாக்கிகளுக்கான” புதிய இடங்களைத் திறத்தல்
புவிவெப்பத் துறையில் ஒரு பெரும் திருப்புமுனை மேம்படுத்தப்பட்ட புவிவெப்ப அமைப்புகள் (EGS) ஆகும். இதன் கருத்து: ஒரு இடத்தில் சூடான பாறை இருந்து, ஆனால் குறைந்த ஊடுருவுத்திறன் (பாய்வதற்குப் போதுமான நீர் இல்லாத நிலை) இருந்தால், திரவப் பாய்விற்கான ஒரு "நீர்த்தேக்கத்தை" உருவாக்க செயற்கைப் பிளவுகள் ஏற்படுத்தப்படுகின்றன. இது, முன்பு அணுக முடியாத பகுதிகளுக்கும் புவிவெப்ப ஆற்றல் திறனை விரிவுபடுத்துகிறது.
EGS-க்குத் தேவை:
– மிகவும் துல்லியமான நீர்த்தேக்கத் தூண்டல் தொழில்நுட்பம் (எ.கா. நீரியல் தூண்டல்).
– நிலநடுக்கத்தால் ஏற்படும் அபாயங்களைக் கட்டுப்படுத்த, நிகழ்நேர நுண் நில அதிர்வுகளைக் கண்காணித்தல்.
– மிகவும் துல்லியமான எண்முறை உருவகப்படுத்துதல்களைப் பயன்படுத்தி நீர்த்தேக்க மாதிரியாக்கம் மற்றும் நீரோட்ட முன்கணிப்பு.
EGS முதிர்ச்சியடைந்து ஒழுங்குமுறை அங்கீகாரத்தைப் பெறும்போது, மிகவும் பிரத்யேகமான இயற்கை நீர்த்தேக்கங்களைச் சார்ந்திருக்காமல், மின்சாரத் தேவை மையங்களுக்கு அருகில் புவிவெப்ப "மின்னாக்கிகளை" அமைக்க முடியும்.
4) மூடிய-சுற்று புவிவெப்ப ஆற்றல்: பாய்ம அபாயம் மற்றும் சிக்கலைக் குறைத்தல்
வளர்ந்து வரும் ஒரு தொழில்நுட்பம் மூடிய-சுற்று புவிவெப்ப ஆற்றல் ஆகும். நிலத்தடியிலிருந்து உப்புநீரை உறிஞ்சி எடுக்கும் வழக்கமான அமைப்புகளைப் போலல்லாமல், மூடிய-சுற்று புவிவெப்ப ஆற்றலானது, உப்புநீருடன் நேரடித் தொடர்பு இல்லாமல், சூடான பாறையிலிருந்து வெப்பத்தை ஈர்க்கும் ஒரு செயல்படும் திரவத்தை ஒரு மூடிய குழாயில் சுழற்சி செய்கிறது.
அதன் நன்மைகள்:
– உப்புநீரால் ஏற்படும் படிவு மற்றும் அரிப்பு அபாயம் பெருமளவில் குறைகிறது.
– திரவ மற்றும் இரசாயன இணக்கத்தன்மை தொடர்பான நிச்சயமற்ற தன்மையைக் குறைக்கிறது.
– போதுமான வெந்நீர் தேக்கங்கள் இல்லாத இடங்களில் பயன்படுத்துவதற்கான சாத்தியம் உள்ளது.
திட்டத்தைப் பொருளாதார ரீதியாகச் சாத்தியமாக்குவதற்குப் போதுமான வெப்பப் பரிமாற்றத்தை உறுதி செய்வதே சவாலாகும். எனவே, கிணற்று வடிவமைப்பு, அதிக கடத்துத்திறன் கொண்ட குழாய்ப் பொருட்கள் மற்றும் திரவச் சுழற்சி விகிதத்தை உகந்ததாக்குதல் ஆகியவற்றில் புதுமைகள் கவனம் செலுத்துகின்றன. வெற்றி பெற்றால், மூடிய-சுற்று அமைப்புகள், தொகுப்புப் புவிவெப்ப மின் நிலையங்களின் கட்டுமானத்தை விரைவுபடுத்தக்கூடும்.
5) மீவெப்பப் பாறை மற்றும் மிக உயர் வெப்பநிலை புவிவெப்ப ஆற்றல்: செயல்திறனில் ஒரு பெரும் பாய்ச்சல்
மிகவும் லட்சியமிக்க எல்லைகளில் ஒன்று மீவெப்பப் புவிவெப்ப ஆற்றல் ஆகும் (374°C-க்கு மேற்பட்ட வெப்பநிலையை அடையக்கூடிய, நீரின் மீநிலை வெப்பநிலையை நெருங்கும் அல்லது அதைத் தாண்டும் மிக வெப்பமான பாறைகள்). மீநிலைத் திரவங்கள் அதிக அடர்த்தியையும் வெப்ப ஆற்றலையும் கொண்டிருப்பதால், ஒரு கிணற்றுக்குக் கணிசமாக அதிக சக்தியை உற்பத்தி செய்யும் ஆற்றலை அவை கொண்டுள்ளன.
முக்கிய தொழில்நுட்பங்களில் பின்வருவன அடங்கும்:
– அதிதீவிர வெப்பநிலை துளையிடும் நுட்பங்கள் மற்றும் அதிக வெப்பத்தைத் தாங்கக்கூடிய குழாய் உறைப் பொருட்கள்.
– மிக அதிக வெப்பநிலையிலும் நிலையாகச் செயல்படக்கூடிய ஆழ்துளை உணர்விகள்.
நீர்த்தேக்கத்தின் செயல்திறன் வேகமாகச் சரிவதைத் தடுப்பதற்கான பாதுகாப்பான உற்பத்தி மற்றும் மறுசெலுத்தல் உத்திகள்.
இந்தத் தொழில்நுட்பச் சவால்களைக் கடந்துவிட்டால், புவிவெப்ப மின் நிலையங்கள், வழக்கமான புதைபடிவ எரிபொருள் மின் நிலையங்களுக்கு நிகரான மின் அடர்த்தியை, குறைந்த மாசு வெளியேற்றத்துடன் அடையும் ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளன.
6) துளையிடுதல் புத்தாக்கம்: குறைந்த செலவுகள், வேகமான திட்டங்கள்
இந்தக் கட்டுரை 'மின்னாக்கிகள்' மீது கவனம் செலுத்தினாலும், உண்மையில் புவிவெப்ப மின்சாரத்தின் செலவுகள் துளையிடுதலால் பெருமளவில் பாதிக்கப்படுகின்றன. எனவே, சமீபத்திய துளையிடும் தொழில்நுட்பம் அந்த ஆலையின் சாத்தியக்கூற்றை நேரடியாகப் பாதிக்கிறது.
முக்கிய முன்னேற்றங்கள்:
– ஒரே ஏட்டு இடத்திலிருந்து ஒரு பரந்த நீர்த்தேக்கப் பகுதியை முழுமையாக ஆய்வு செய்வதற்காக, திசைசார்ந்த துளையிடல் மற்றும் பலதரப்புக் கிணறுகளை அமைத்தல்.
– கடினமான பாறைகளில் அதிக தேய்மான எதிர்ப்பைக் கொண்ட PDC பிட்கள் மற்றும் துரப்பண பிட் பொருட்கள்.
– தரவு சார்ந்த துளையிடல்: குழாய் சிக்கிக்கொள்வதைத் தடுக்கவும், துளையிடும் கருவியின் எடையை உகந்ததாக்கவும், ஊடுருவல் வேகத்தை அதிகரிக்கவும் உதவும் நிகழ்நேரப் பகுப்பாய்வு.
செலவுகளைக் கணிசமாகக் குறைக்கும் நோக்கில், புதிய துளையிடும் தொழில்நுட்பங்கள் (எ.கா. வெப்பம் சார்ந்த அல்லது மரபுசாரா அணுகுமுறைகள்) மீதான சோதனைகள்.
மலிவான மற்றும் வேகமான துளையிடுதல் மூலம், மேலும் பல புவிவெப்பத் திட்டங்கள் வணிக அளவை எட்ட முடியும்.
7) எண்ணிமமயமாக்கல் மற்றும் செயற்கை நுண்ணறிவு: “திறன்மிகு புவிவெப்ப மின் நிலையம்”
நவீன புவிவெப்ப மின் நிலையங்கள் தரவு சார்ந்த செயல்பாடுகளை நோக்கி நகர்கின்றன. சென்சார்கள், ஸ்கேடா (SCADA), மற்றும் ஹிஸ்டோரியன் அமைப்புகள் ஆகியவை தற்போது செயற்கை நுண்ணறிவு (AI) மற்றும் இயந்திரக் கற்றலுடன் (machine learning) பின்வரும் நோக்கங்களுக்காக இணைக்கப்பட்டுள்ளன:
– முன்கணிப்புப் பராமரிப்பு: தாங்கு உருளை, பம்ப் அல்லது விசையாழி பழுதடைவதற்கு முன்பே அதைக் கணித்தல்.
– குறைந்தபட்ச தேவையற்ற நுகர்வுடன் அதிகபட்ச வெளியீட்டைப் பெறுவதற்காக, வெப்பப் பரிமாற்றிகள், பிரிப்பான்கள் மற்றும் ஆவிசுருக்கிகளில் உள்ள செட்பாயிண்டுகளை உகந்ததாக்குங்கள்.
– திரவ வேதியியல், வெப்பநிலை, அழுத்தம் மற்றும் உபகரண செயல்திறன் தரவுகளின் ஒருங்கிணைப்பின் மூலம் படிவு மற்றும் அரிப்பைக் கண்காணித்தல்.
மின் உற்பத்தி நிலையங்கள் மற்றும் நீர்த்தேக்கங்களின் மெய்நிகர் மாதிரிகளான டிஜிட்டல் இரட்டைகளும், உண்மையான அமைப்பிற்கு இடையூறு விளைவிக்காமல் செயல்பாட்டுச் சூழல்களைச் சோதிப்பதற்காகப் பயன்படுத்தத் தொடங்கியுள்ளன.
8) வெப்ப சேமிப்பு மற்றும் பயன்பாட்டுடன் ஒருங்கிணைப்பு (இணை உற்பத்தி)
சமீபத்திய தொழில்நுட்பம் மின்சாரத்தை வழங்குவதோடு மட்டுமல்லாமல், கூடுதல் மதிப்பையும் அளிக்கிறது:
– இணை மின் உற்பத்தி (CHP): எஞ்சிய வெப்பமானது விவசாயப் பொருட்களை உலர்த்துவதற்கும், மாவட்ட வெப்பமூட்டலுக்கும், தொழிற்சாலை செயல்முறைகளுக்கும் அல்லது பசுமைக்குடில்களுக்கும் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
– கலப்பினமாக்கல்: நெகிழ்வுத்தன்மையை அதிகரிக்க, புவிவெப்ப ஆற்றலைச் சூரிய வெப்ப ஆற்றல் அல்லது உயிரி எரிபொருளுடன் இணைத்தல்.
– புவிவெப்ப ஆற்றலே ஏற்கனவே அடிப்படைச் சுமையாக இருந்தாலும், வெளியீட்டைச் சீராக்கவும், சுமை-பின்பற்றும் திறனை அதிகரிக்கவும் வெப்ப ஆற்றல் சேமிப்பு பயன்படுத்தப்படுகிறது.
இந்த அணுகுமுறை பொருளாதாரத் திறன் காரணியை அதிகரித்து, ஆற்றல் மாற்றத்தில் புவிவெப்ப ஆற்றலின் பங்கை வலுப்படுத்துகிறது.
முடிவுரை
புவிவெப்ப ஆற்றல் மின்னாக்கிகளில் உள்ள சமீபத்திய தொழில்நுட்பங்கள் பல முனைகளில் முன்னேறி வருகின்றன: அதிக செயல்திறன் மிக்க ORC/கலினா இருமைச் சுழற்சிகள், அரிப்பை எதிர்க்கும் திறன் கொண்ட டர்பைன் மற்றும் மின்னாக்கிப் பொருட்கள், மற்றும் EGS, மூடிய-சுற்று போன்ற புதிய அணுகுமுறைகள் ஆகியவை மேம்பாட்டு இடங்களை விரிவுபடுத்துகின்றன. துளையிடும் புத்தாக்கங்கள் மற்றும் செயற்கை நுண்ணறிவால் இயக்கப்படும் எண்ணிமமயமாக்கலுடன் இணைந்து, புவிவெப்ப மின் நிலையங்கள் மேலும் நம்பகமானதாகவும், பல கூறுகளாகப் பிரிக்கக்கூடியதாகவும், மற்றும் போட்டித்தன்மை வாய்ந்ததாகவும் மாறி வருகின்றன. வரும் பத்தாண்டுகளில், மீவெப்பப் புவிவெப்பம், மேம்பட்ட அமைப்பு வடிவமைப்பு, மற்றும் ஒருங்கிணைந்த வெப்பப் பயன்பாடு ஆகியவற்றின் கலவையானது, புவிவெப்ப ஆற்றலைத் தூய்மையான ஆற்றலின் ஒரு முக்கியத் தூணாக மாற்றக்கூடும்—அது நிலையானதாகவும், குறைந்த உமிழ்வு கொண்டதாகவும், மற்றும் தொழில்துறை மின்சாரம் மற்றும் வெப்பத் தேவைகளைத் தொடர்ச்சியாக ஆதரிக்கத் தயாராகவும் இருக்கும்.
நீங்கள் விரும்பினால், இந்தக் கட்டுரையை இந்தோனேசியச் சூழலுக்கு ஏற்ப (சாத்தியமான தீ வளையம், உரிமம் பெறுவதில் உள்ள சவால்கள் மற்றும் களச் செயலாக்க எடுத்துக்காட்டுகள்) என்னால் மாற்றியமைக்க முடியும் அல்லது மேற்கோள்களின் பட்டியல் மற்றும் எண் தரவுகளை (செயல்திறன், வெப்பநிலை வரம்பு மற்றும் செலவுகள்) சேர்க்க முடியும்.
