Истифодаи технологияи турбинӣ дар энергияи геотермалӣ
Энергияи геотермалӣ як манбаи энергияи барқароршаванда бо потенсиали назаррас аст, махсусан дар кишварҳои дар ҳалқаи оташ қарордошта, ба монанди Индонезия. Бар хилофи энергияи офтобӣ ва бодӣ, ки аз шароити обу ҳаво вобастаанд, энергияи геотермалиро дар тӯли сол мунтазам истифода бурдан мумкин аст. Дар паси қобилияти нерӯгоҳҳои барқии геотермалӣ (PLTP) барои истеҳсоли боэътимоди нерӯи барқ ҷузъи калидӣ, ки самаранокӣ ва эътимоднокии системаро муайян мекунад, нуҳуфтааст: турбина. Турбинаҳо энергияи гармиро аз моеъҳои геотермалӣ ба энергияи механикӣ табдил медиҳанд, ки сипас аз ҷониби генератор ба энергияи барқӣ табдил дода мешавад. Дар ин мақола татбиқи технологияи турбинаҳо дар энергияи геотермалӣ, аз ҷумла намудҳои он, тарзи кори он ва мушкилот ва навовариҳои марбут ба он баррасӣ мешавад.
Принсипҳои асосии истеҳсоли нерӯи барқи геотермалӣ
Энергияи геотермалӣ аз гармии дохили замин сарчашма мегирад, ки об ё моеъҳоро дар обанборҳои зеризаминӣ гарм мекунад. Ин моеъ метавонад буғ, оби гарми фишори баланд ё омезиши ҳарду бошад. Бо парма кардани чоҳҳои истеҳсолӣ, моеъ барои истифода ба рӯи замин бароварда мешавад. Дар ин марҳила, турбина дастгоҳи асосӣ барои гирифтани энергия аз буғ ё моеъи фишордор мегардад.
Умуман, ҷараёни кори нерӯгоҳи барқи геотермалӣ инҳоро дар бар мегирад: истеҳсоли моеъ аз чоҳ, ҷудо кардани буғ ва об (дар ҳолати зарурӣ), ҷараёни буғ/моеъ ба турбина, табдил додани энергия ба нерӯи барқ ва сипас конденсатсияи моеъ ва дубора ворид кардани он ба обанбор. Ворид кардани дубора барои нигоҳ доштани устувории обанбор ва коҳиш додани партовҳо муҳим аст.
Нақши турбинаҳо дар табдили энергия
Турбинаҳо аз рӯи принсипи табдил додани энергияи гармӣ ва фишор ба энергияи кинетикӣ ва сипас ба энергияи механикӣ кор мекунанд. Буғ ё моеъи геотермалии фишори баланд ба сӯи парраҳои турбина равона карда мешавад. Ҳангоми ҷараён ва васеъшавии моеъ, он ба парраҳо тела медиҳад ва роторро мегардонад. Сипас ин гардиш ба генератор интиқол дода мешавад ва барқ истеҳсол мекунад.
Самаранокии турбина аз шароити буғ (фишор, ҳарорат ва намӣ), тарҳи пардаҳо, системаи идоракунӣ ва сифати мавод таъсир мегирад. Азбаски моеъҳои геотермалӣ аксар вақт газҳои ҳалшуда (ба монанди CO₂ ва H₂S) ва минералҳо (кремний, хлорид) доранд, турбинаҳои геотермалӣ ба тарҳҳое ниёз доранд, ки нисбат ба турбинаҳои анъанавии буғӣ ба зангзанӣ ва ифлосшавӣ тобовартар бошанд.
Намудҳои турбинаҳо дар нерӯгоҳҳои барқи геотермалӣ
Татбиқи технологияи турбинаҳо дар геотермалӣ одатан ба якчанд конфигуратсияҳои генераторҳо тақсим мешавад, ки ҳар кадоме дорои турбинаи мувофиқ аст.
1. Турбинаи буғии хушк
Системаҳои буғи хушк аз обанборҳое истифода мебаранд, ки асосан буғро бо миқдори ками оби моеъ истеҳсол мекунанд. Буғ аз чоҳ мустақиман ба турбина бе равандҳои мураккаби ҷудокунӣ ҷорӣ мешавад. Турбинаҳои буғи хушк аз ҷиҳати раванд соддатаранд, аммо танҳо барои майдонҳои геотермалӣ, ки дар онҳо буғи хушк нисбатан камёб аст, мувофиқанд.
Бартарии асосии он самаранокии нисбатан баланд аст, ки аз сабаби кам шудани талафоти гармӣ ба вуҷуд меояд. Аммо, сифати буғ бояд нигоҳ дошта шавад, то аз ҳад зиёд тар нашавад, зеро қатраҳои об метавонанд боиси эрозия дар парҳои турбина шаванд.
2. Турбинаи флеши буғӣ (флеши якка/дука)
Дар бисёр майдонҳои геотермалӣ, моеъе, ки аз чоҳ мебарояд, оби гарм ва фишори баланд аст. Вақте ки фишор дар сепаратор паст мешавад, қисме аз об ба буғ "флеш" табдил меёбад. Ин буғ барои гардондани турбина истифода мешавад. Ин система буғи флеш номида мешавад.
– Як флеш: барои истеҳсоли буғ аз як марҳилаи ҷудокунӣ/флеш истифода мебарад.
– Дукарата дурахш: анҷом додани дурахши дуюм дар фишори пасттар барои афзоиши истеҳсоли буғ ва қувваи барқ.
Турбинаҳои буғии фаврӣ хеле маъмуланд, зеро онҳо барои обанборҳои ҳарорати миёна ва баланд мувофиқанд. Мушкилот иборатанд аз назорати пайдоиши қабатҳо (чопшавии минералӣ) дар қубурҳо, ҷудокунанда ва турбина, инчунин идоракунии газҳои ғайриконденсӣ, ки метавонанд самаранокии конденсаторро коҳиш диҳанд.
3. Турбина дар системаи даври дуӣ (ORC/Kalina)
Барои обанборҳои ҳарорати пасттар, системаи давраи дуӣ самараноктар аст. Моеъи геотермалӣ турбинаро мустақиман ба ҳаракат намеорад, балки моеъи кории дуюмдараҷаро (масалан, изобутан, изопентан ё омехтаи оби аммиак) тавассути мубодилаи гармӣ гарм мекунад. Моеъи кории дуюмдараҷа нуқтаи ҷӯшиши пасттар дорад, ки ба он имкон медиҳад, ки буғ шавад ва турбинаро ба ҳаракат дарорад.
Навъи турбинаи истифодашаванда одатан турбинаи васеъшаванда барои моеъҳои органикӣ (дар Сикли Органикии Ранкин/ORC) ё турбинаи мутобиқшуда барои давраи Калина мебошад. Бартарии давраи дуӣ партовҳои хеле кам аст, зеро моеъи геотермалӣ дар ҳалқаи пӯшида гардиш мекунад ва ба атмосфера партофта намешавад. Ғайр аз ин, ин технология имкониятҳоро барои истифодаи майдонҳои геотермалии ҳарорати миёнаи қаблан ғайрисамаранок фароҳам меорад.
Тарроҳӣ ва технологияи маводҳои турбинаи геотермалӣ
Турбинаҳои геотермалӣ бояд ба шароити душвори корӣ тоб оваранд. H₂S ва CO₂ метавонанд зангзаниро ба вуҷуд оранд, дар ҳоле ки хлоридҳо ва зарраҳои сахт метавонанд эрозияро суръат бахшанд. Аз ин рӯ, парҳо ва корпусҳои турбинаҳо аксар вақт аз пӯлодҳои махсуси хӯлаӣ, рӯйпӯшҳои зидди зангзанӣ ва тарҳҳое истифода мебаранд, ки минтақаҳои турбулентиро, ки дар он ҷо конҳо ба осонӣ ташаккул меёбанд, кам мекунанд.
Тарроҳии муосир инчунин инҳоро дар бар мегирад:
– Системаи беҳтаршудаи мӯҳркунӣ барои пешгирии ихроҷи буғ ва баланд бардоштани самаранокӣ.
– Сенсорҳои рақамии идоракунӣ ва ҳолат (ларзиш, ҳарорат, фишор) барои нигоҳдории пешгӯӣ.
– Беҳсозии аэродинамикаи теғҳо, то ки он дар тағйироти сарборӣ ва сифати буғ устувор кор кунад.
Бо ин равиш, эътимоднокии турбина меафзояд ва фосилаҳои таъмири он метавонад дароз карда шавад, ки боиси самараноктар шудани хароҷоти амалиётӣ мегардад.
Мушкилоти амалиётӣ: намӣ, парокандашавӣ ва газҳои ғайриконденсӣ
Яке аз мушкилоти асосии турбинаҳои геотермалӣ буғи тар аст. Агар миқдори об аз ҳад зиёд бошад, қатраҳои хурд метавонанд бо суръати баланд ба парҳо бархӯранд ва боиси эрозия шаванд. Аз ин рӯ, барои беҳтар кардани хушкии фраксия пеш аз ворид шудани буғ ба турбина, системаи ҷудокунии буғ ва об ва тозакунӣ муҳим аст.
Мушкили дигар ин миқёспазирӣ, бахусус ҷамъшавии кремний ва карбонат аст. Ин таҳшинҳо метавонанд соплоҳоро банд кунанд, масоҳати буриши ҷараёнро кам кунанд ва самаранокии турбинаро коҳиш диҳанд. Барои ҳалли ин масъала, операторҳо аз назорати кимиёвӣ (масалан, танзими рН), тарҳи дурусти қубурҳо ва тозакунии мунтазам истифода мебаранд.
Газҳои ғайриконденсӣ (NCG) ба монанди CO₂ инчунин метавонанд бо роҳи боздоштани интиқоли гармӣ кори конденсаторро паст кунанд. Аз ин рӯ, нерӯгоҳҳои барқии геотермалӣ одатан бо системаи эжекторӣ ё насоси вакуумӣ муҷаҳҳаз шудаанд, то NCG-ҳоро аз конденсатор хориҷ кунанд, вакуумро нигоҳ доранд ва қувваи турбинаро зиёд кунанд.
Самти инноватсия ва рушд
Тараққиёти кунунӣ дар технологияи турбинаҳои геотермалӣ ба баланд шудани самаранокӣ ва чандирӣ оварда мерасонад. Яке аз навовариҳои калидӣ татбиқи турбинаҳои модулӣ барои лоиҳаҳои хурду миёна мебошад, ки барои минтақаҳои дурдаст мувофиқанд. Ғайр аз ин, ҳамгироии давраи дуӣ ҳамчун давраи поёнравӣ дар нерӯгоҳҳои барқи геотермалии буғи фаврӣ таҳия шуда истодааст, ки аз гармии боқимонда (намакоб) барои тавлиди нерӯи барқи иловагӣ истифода мебарад.
Системаҳои идоракунии зеҳни сунъӣ ва таҳлили маълумот низ барои пешгӯии вайроншавии ҷузъҳо, беҳсозии амалиёт ва кам кардани вақти бекористӣ татбиқ карда мешаванд. Моделсозии рақамӣ ба операторҳо имкон медиҳад, ки стратегияҳои амалиётиро таҳия кунанд, ки истеҳсоли нерӯи барқ ва устувории обанборро мувозинат мекунанд.
Хулоса
Турбинаҳо қалби нерӯгоҳҳои барқи геотермалӣ буда, дар табдил додани энергияи геотермалӣ ба нерӯи барқ нақши мустақим мебозанд. Намудҳои гуногуни турбинаҳо - буғи хушк, буғи фаврӣ ва давраи дуӣ - вобаста ба хусусиятҳои обанбор ва ҳарорати моеъ интихоб карда мешаванд. Татбиқи технологияи турбинаҳо дар энергияи геотермалӣ ба мавод ва тарҳҳое ниёз дорад, ки ба зангзанӣ, эрозия ва конҳои маъданӣ тобовар бошанд. Мушкилот ба монанди буғи тар, сӯрохшавӣ ва газҳои ғайриконденсӣ бояд тавассути тарҳрезии дурусти система, идоракунии амалиётӣ ва нигоҳдорӣ идора карда шаванд. Бо навовариҳо дар тарҳрезии турбина, рақамикунонии идоракунӣ ва ҳамгироии давраҳои иловагӣ барои истифодаи гармии боқимонда, энергияи геотермалӣ метавонад як сутуни муҳим дар гузариш ба системаи тоза, боэътимод ва устувори энергетикӣ бошад.
