وبلاگ - انرژی زمین گرمایی
مقدمه:
انرژی حرارتی که در پوسته جامد زمین وجود دارد، انرژی زمین گرمایی نامیده می شود . مرکز زمین منبع عظیمی از انرژی حرارتی است که به شکل های گوناگون از جمله فوران های آتشفشانی، آبهای گرم و یا بواسطه خاصیت رسانایی به سطح آن هدایت می شوند . طبق فرضیه های موجود، زمین توده ای آتشین بوده که بیش از ۴ میلیارد سال پیش شکل گرفته و بتدریج به انجماد و سردی گراییده است و این سرد شدن همچنان نیز ادامه دارد. در حال حاضر از انرژی زمین گرمایی در بسیاری از نقاط جهان و به صورتهای مختلف، در سطح وسیعی استفاده می شود . محققین، همزمان با بکارگیری تکنو لوژی های قدیمی تأمین انرژی، شیوه های جدید تأمین انرژی را نیز به تکامل رسانیده اند . در آینده نیز تلاش برای توسعه آن، هم در زمینه کشف منابع انرژی و هم در زمینه انتقال تکنولوژی امری اساسی تلقی می شود . بهره برداری از انرژی زمین گرمایی، بعنوان یک منبع انرژی بالقوه در اعماق زمین، مستقل از شرایط جوی بوده و قابلیت جوابگویی به نیاز کنونی و آتی بشر را دارد
نواحی دارای پتانسیل انرژی زمین گرمایی می باشند منطبق بر مناطق آتشفشانی و زلزله خیز جهان هستند.
تاریخچه:
بشر مدتها است که از منابع انرژی زمین گرمایی با درجه حرارت پایین) چشمه های آبگرم ، ( جهت استحمام و شستشو و همچنین مصارف درمانی استفاده می آند . اخیراً نیز از این انرژی در تامین گرمایش گلخانه ها؛ حوضچه های پرورش ماهی؛ استخرهای تفریحی پیشگیری از یخ زدگی معابر درفصل سرما، پمپهای حرارتی جهت تامین گرمایش وسرمایش ساختمانها و برخی از فرآیند های صنعتی استفاده می شود . تولید برق با استفاده از منابع انرژی زمین گرمایی با درجه حرارت با درجه حرارت بالانیز طی ده سال اخیر رشد قابل ملاحظه ای داشته است.
با مشاهده کوههای آتشفشان ؛بشر از دیر باز به این حقیقت رسیده بود که در اعماق زمین منبعی داغ وجود دارد . در فاصله زمانی بین قرنهای ١۶ و ١٧ میلادی که اولین منابع زیر زمینی در اعماق چند صدمتری حفر شد؛ این نتیجه نیز حاصل شد که هر چه بطرف مرآز آره زمین نزدیکتر شویم دما افزایش می یابد به گونه ای که بطور طبیعی در ازای هر ١٠٠ متر افزایش عمق، ٣ درجه سانتی گراد به دمای طبیعی زمین افزوده می شود.
نخستین اندازه گیری ها بوسیله دماسنج در سال ١٧۴٠ ودرمعدنی نزدیک به ناحیه بلفورت در کشور فرانسه انجام شد . درسال ١٨٧٠ با روشهای پیشرفته علمی نوع رفتار حرارتی زمین مورد مطالعه قرار گرفت .
نخستین تلاشها در) لاردرلو (ایتالیا در سال ١٩٠۴ برای تولید برق با استفاده از انرژی زمین گرمایی صورت گرفت و از آن زمان تا کنون فعالیتهای زیادی در سراسر دنیا صورت گرفته است که در فصول بعدی به تدریج؛ آنها را بررسی خواهیم کرد . ساخت نیروگاههای دومداره باعث پیشرفتهای چشمگیری در تولیدبرق با استفاده انرژی زمین گرمایی شده است ودر حال حاضر با به تکامل رسیدن این تکنولوژی ؛به طور تجاری از آبهای گرم زیرزمینی با درجه حرارت معمولی }بیشتر از ١٠٠ درجه سانتیگراد{ برق تولید می شود . در سالهای اخیر درزمینه پمپهای حرارتی زمین گرمایی نیز پیشرفتهای قابل توجه ای صورت گرفته است . درطولانی مدت پیشرفت در ساخت تجهیزات مربوط به استخراج انرژی از سنگهای خشک وداغ ؛لایه های تحت فشار زمین ومنابع گدازه ها می تواند امکان استفاده بیشتر از پتانسیل بالقوه انرژی زمین گرمایی را میسرسازد .
انرژی زمین گرمایی
به طور آلی مناطقی از زمین که دارای دو ویژگی مهم زیر باشند می توانند دارای پتانسیل خوب جهت بهره برداری از انرژی زمین گرمایی باشند:
١)- منبع حرارتی، ٢-سیال حد واسط ٣- محیط متخلخل )
١)- مواد مذاب یا سنگهای داغ مجاور آنها (بعنوان منبع حرارتی به گونه ای نزدیک به سطح زمین قرار گرفته باشند که موجب گرم شدن آبهای نفوذی شده و در نتیجه با حفاری چاههای تولیدی می توان با استخراج سیال گرم به حرارت مطلوب رسید.
٢- وجود آب برای انتقال حرارت منبع حرارتی به سطح زمین، آبهای جوی، آبهای ماگمایی و فسیل ازجمله سیالات انتقال دهنده حرارت در یک سیستم زمین گرمایی
هستند.
٣- لایه های مختلف زمین دارای خلل و فرج های زیاد باشند تا آبهای سطحی و نزولات جوی به خوبی داخل زمین نفوذکند.
آبهای سطحی که بر اثر نیروی جاذبه زمین و از طریق خلل و فرجها به داخل آن نفوذ می کنند پس ازمدتی به لایه های گرم زمین نزدیک می شوند و حرارت آنها را جذب می کنند بر اثر افزایش دما، چگالی خود را از دست داده و نسبت به آبهای سرد سبکتر شده و به صورت طبیعی از طریق خلل و فرجها مجدداً رو به سطح زمین حرکت می کنند و موجب پیدایش مظاهر حرارتی از قبیل چشمه های آبگرم درنقاط مختلف زمین می شوند در حالت طبیعی سیال گرم از خلال درزه، شکافها و گسلها به سطح زمین می رسد و ظهورهای سطحی ایجاد می کند . اما برای بهره برداری اقتصادی از یک سیستم زمین گرمایی با حفاری چاههای متعدد سیال بیشتری استحصال می شود.
بهرهبرداری از انرژی زمین گرمایی به دو روش کلی می باشد که عبارتند از:
١- استفاده غیرمستقیم یا روش نیروگاهی
٢- استفاده مستقیم یا روش غیرنیروگاهی
در ادامه به تعریف اجمالی از این روشها پرداخته می شود.
فرآیند تولید برق در نیروگاه زمین گرمایی
بطور ساده می توان گفت که نیروگاههای زمین گرمایی به دو دسته مهم تقسیم می شوند.
١- نیروگاه زمین گرمایی با سیال دو فاز )بخار و مایع (
نیروگاه زمین گرمایی با سیال تک فاز) مایع(
نمونه ای از یک نیروگاه زمین گرمایی
نیروگاه زمین گرمایی باسیال دو فاز:
سیالی که معمولا به شکل دو فاز مایع و بخار می باشد از چاههای زمین گرمایی خارج می شود که هرچه تعداد این چاهها بیشتر باشد میزان مایع وبخارخارج شده از چاههاو متناسب با آن میزان تولید برق نیز بیشتر می شود. این سیالات در مخزن جداکننده بخار از مایع جمع آوری شده و سلیس فاز بخار از مایع جدا می شود . بخار جدا شده وارد توربین شده و باعث چرخش پره های توربین می شود .پرهها نیز به نوبه خود محور توربین و در نتیجه محور ژنراتور را به حرکت وا می دارند که باعث بوجود آمدن
قطبهای مثبت و منفی در ژنراتور شده و در نتیجه برق تولید می شود.
نیروگاه زمین گرمایی دوفازی
نیروگاه زمین گرمایی باسیال تک فاز:
در این نوع نیروگاهها نیاز به مخزن جدا کننده نمی باشد زیرا آب گرم وارد مبدل حرارتی شده و حرارت خود را به سیال عامل دیگری که معمولاً ایزوپنتان می باشد و نقطه جوش پایین تری نسبت به آب دارد منتقل می آند، دراین فرایند ایزوپنتان به بخار تبدیل شده و به توربین منتقل می شودکه در اینجا توربین و ژنراتور طبق توضیحات فوق می توانند برق تولید کنند
نیروگاه زمین گرمایی با سیال تک فاز
روشهای استفاده مستقیم یا غیر نیروگاهی
١– استخرهای آبگرم :
دراین روش آب گرم زمین گرمایی را می توان با آب سرد و معمولی ترکیب نمود و آب نسبتاً گرمی را برای اهدافی چون ایجاد مراکز جذب توریست ومجتمع های آب درمانی مورد استفاده قرارداد. از آب گرم زمین گرمایی در صورتی که فاقد مواد مضر برای بدن انسان باشد، می توان جهت مصارف آب درمانی مانند رفع ناراحتی های پوستی، ناراحتی های درد مفاصل و ناراحتی های روحی و روانی استفاده نمود.
استخر شنا زمین گرمایی
همچنین در صورتی که آب گرم زمین گرمایی دارای مواد مضر برای بدن باشد می توان با استفاده از یک مبدل حرارتی، حرارت آن را به آب معمولی منتقل نمود و در نتیجه آب معمولی با دمای نسبتاً گرم دراستخرها استفاده شود.
برای استخرهای آب گرم، آبهای زمین گرمایی با دمای در حدود ٣٠ الی ۵٠ درجه سانتیگراد مناسب است.
٢– مراکزگلخانه ای
می توان آب گرم زمین گرمایی را توسط لوله آشی به داخل گلخانه ها هدایت نمود، تا بدین وسیله حرارت مورد نیاز جهت رشد و نمو گیاهان، میوه و سبزیهای خاصی را فراهم نمود . برای ایجاد چنین گلخانه هایی دمایی در حدود ٨٠ الی ١٢٠ درجه سانتیگراد مناسب است
٣– گرمایش منازل
با آمک لوله آشی و یا رادیاتورها ی ویژه می توان مانند سیستم های شوفاژ موجود، آب گرم زمین
گرمایی را به داخل محیط ه ای منازل، بیمارستانها، ادارات و … منتقل و از حرارت ای ن آبهای گرم جهت
تامین گرمایش محیط استفاده نمو د. برای گرمایش منازل ؛ آبهای زمین گرمایی
می بایست حرارتی در حدود ۵٠ الی ١٠٠ درجه سانتیگراد داشته باشند.
گرمایش ساختمانها با استفاده از انرژی زمین گرمایی
۴– حوضچه های پرورش ماهی
در مزارع پرورش ماهی می توان با استفاده از آبهای گرم زمین گرمایی، حرارت و شرایط مورد نیاز برای رشد و پرورش ماهی های خاص را فراهم نمود برای حوضچه های پرورش ماهی، آب گرم زمین گرمایی می بایست حرارتی در حدود ٢٠ الی ۴٠ درجه سانتیگراد داشته باشد.
۵– ذوب برف و پیشگیری از یخبندان در معابر
با استفاده از لوله هایی که در زیر معابر تعبیه می شود می توان در فصول سرما حرارت آبهای گرم را به آسفالت خیابانها و جاده ها یا به سطوح پیاده روها منتقل و بدین وسیله برف روی این سطوح را ذوبنمود. برای ذوب برف در معابر ؛آب گرم زمین گرمایی می بایست حرارتی در حدود ٢٠ الی ۵٠ درجهسانتیگراد داشته باشد.
۶– پمپ حرارتی
توسط پمپ های حرارتی می توان در تابست ان سرمایش و در زمستان گرمایش ساختمانها را تامین
نمود.
جایگاه انرژی زمین گرمایی در جهان
دست یافتن به انواع مختلف منابع انرژی و تامین نیاز بشر به انرژی مهمترین نگرانی و دغدغه جهان امروز است. جدول زیر منابع عمده تامین انرژی و درصد آنها را در جهان نشان می دهند.
انواعانرژی | میزانانرژیتولیدشدهEJ | میزاندرصدمصرفدرجهان |
سوختهای فسیلی | ٣٢٠ | ٪٨٠ |
انرژیهای تجدیدپذیر (نو) | ۵۶ | ٪١۴ |
انرژی هسته ای | ٢۶ | ٪۶ |
سوختهای فسیلی نیز به نوبه خود شامل سه منبع بشرح جدول زیر می باشد.
سوختهای فسیلی | میزان انرژی تولید شدهEJ | میزاندرصدمصرفدرجهان |
نفت | ١۴٢ | ٪٣۶ |
گاز طبیعی | ٨۵ | ٪٢١ |
زغال سنگ | ٩٣ | ٪٢٣ |
جدول زیر نیز در صد میزان مصرف و میزان انرژی تولیدی در جهان را در بخش انرژیهای نو نشان می دهد.
انرژیهای نو | میزان انرژی تولید شدهEJ | میزان درصد مصرف در جهان |
بیوماس | ٣٨ | ٪١٠ |
برق آبی، زمین گرمایی، باد و خورشیدی | ١٨ | ٪۴ |
جالب است بدانید که با توجه به تجدیدپذیر بودن و همچنین پاک بودن انرژیهای نو، میزان استفاده از این منابع در جهان، به سرعت رو به افزایش میباشد.
انرژی زمین گرمایی سومین نوع از انرژیهای نو می باشد که در دنیا جهت تولید برق بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد.
میزان تولید انرژی الکتریکی توسط انرژیهای نو درجهان معادل٢٨٢۶ TWh می باشد که از این بین سهم برق آبی۹۹درصد،بیوماس۵٫۵ درصد؛زمین گرمایی ۱٫۶درصد؛باد ۰٫۶ درصد،وخورشیدی ۰٫۰۵ درصد است.
و میزان تا سال ١٩٩٩ میزان تولید الکتریسیته در جهان توسط نیروگاههای زمین گرمایی ٧٩٧۴ MWe حرارت توسط انرژی زمین گرمایی نیز MWt١۵١۴۴ بوده است. جدول زیر میزان تولید تولید حرارت و برق با استفاده از منابع انرژی زمین گرمایی در قاره های جهان را نشان می دهد.
نام قاره | ظرفیت نصب شدهMWe | تولید مجموعGWh/a | ظرفیت نصب شدهMwe | تولید مجموعGWh/a | ||
آفریقا | ۵۴ | ٣٧٩ | ٪١ | ١٢۵ | ۵٠۴ | ٪١ |
آمریکا | ٣٣٩٠ | ٢٣٣۴٢ | ٪۴٧ | ۴٣۵۵ | ٧٢٧٠ | ٪١۴ |
آسیا | ٣٠٩۵ | ١٧۵١٠ | ٪٣۵ | ۴۶٠٨ | ٢۴٢٣۵ | ٪۴۶ |
اروپا | ٩٩٨ | ۵٧۴۵ | ٪١٢ | ۵٧١۴ | ١٨٠٩۵ | ٪٣۵ |
اقیانوسیه | ۴٣٧ | ٢٢۶٩ | ٪۵ | ٣۴٢ | ٢٠۶۵ | ٪۴ |
مجموع | ٧٩٧۴ | ۴٩٢۶٣ | ٪١٠٠ | ١۵١۴۴ | ۵٢٩٧٩ | ٪١٠٠ |
کشورهایی که بیشترین برق را با استفاده از نصب نیروگاههای زمین گرمایی تولید می کنند عبارتنداز:
آمریکا ٢٢٠٠ مگاوات الکتریکی
فیلیپین ١٩٠٠ مگاوات الکتریکی
نیوزیلند ۴٣٧ مگاوات الکتریکی
مکزیک ٧۵۵ مگاوات الکتریکی
ایتالیا ٧٨۵ مگاوات الکتریکی
ژاپن ۵۴٧ مگاوات الکتریکی
اندونزی ۵٩٠ مگاوات الکتریکی
ایسلند ١٧٠ مگاوات الکتریکی
همچنین کشورهایی که بیشترین حرارت را توسط آبهای گرم زمین گرمایی تولید میکنند عبارتند از:
آمریکا ۵۶۴٠ مگاوات حرارتی
چین ١٠۵٠٠ مگاوات حرارتی
ایسلند ٣۶٠٠ مگاوات حرارتی
ژاپن ٧۴٠٠ مگاوات حرارتی
ترکیه ۴٣٠٠ مگاوات حرارتی
ایتالیا ١٠٠٠ مگاوات حرارتی
به عنوان نمونه وضعیت بهره برداری از انرژی زمین گرمایی را در یکی از این کشورها بررسی می کنیم .
زمینگرماییدرکشورایسلند
اگر بخواهیم بطور خلاصه در مورد زمین گرمایی در یک کشور با پتانسیل بالا مطالبی را ذکر کنیم می توان ایسلند را جزءکشورهایی نام برد که دارای پتانسیل بالای انرژی زمین گرمایی است . حدود ۵٣٪ از انرژی مورد نیازکشور ایسلند توسط انرژی زمین گرمایی تهیه می شود، ١٧ ٪ توسط بر ق آبی، ٣٪توسط زغال سنگ و ٢٧ ٪ توسط سوخت فسیلی تهیه می شود که سوخت فسیلی تنها برای تامین سوخت اتومبیل ها، کشتی ها و هواپیماها استفاده می شود . جالب توجه است که دولت ایسلند به منظور عدم استفاده از سوخت های فسیلی، طرح پیشنهادی استفاده از سوخت هیدروژن را مطرح کرده است.
در کشور ایسلند ٨۶ ٪ از منازل توسط آب گرم زمین گرمایی گرم می شود این کشور همین ١٧٠ مگاوات الکتریسیته را توسط نیروگاههای زمین گرمایی تولید می کند.
بطور کلی میزان و موارد استفاده انرژی زمین گرمایی در کشور ایسلند بشرح زیر است:
٨۶٪ گرمایش ساختمان ها منازل، بیمارستانها، ادارات و …
١٩ ٪ تولید الکتریسیته
۴٪ استخرهای شنا و مراکز جذب توریست
٢٪ ذوب برف در معابر
٨٪ استفاده صنعتی
٣٪ حوضچه های پرورش ماهی
٣٪ گلخانه های کشاورزی
اثرات مطلوب انرژی زمین گرمایی در سالم نگاه داشتن محیط زیست بسیار مشهود می باشد بطوریکه تا سال ١٩٣٠ در شهر ریکیاویک مردم برای گرمایش منازل خود از زغال سنگ استفاده می کردند ولی بعد از سال ١٩٣٠ استفاده از آب گرم زمین گرمایی برای گرمایش منازل آغاز شد و هم اکنون شهرریکیاویک یکی از پاک ترین شهرهای دنیا محسوب می شود که مهمترین دلیل آن استفاده از انرژی زمین گرمایی و جایگزینی آن به جای مصرف سوختهای فسیلی است.
شهر ریکیاویک قبل از استفاده از انرژی زمین گرمایی
شهر ریکیاویک بعد از استفاده از انرژی زمین گرمایی
کشور ایسلند دارای ١۵٠ منطقه با پتانسیل نسبتاً خوب با دمای پایین انرژی زمین گرمایی است که بیش از ۶٠٠ چشمه آب گرم دمای بیشتر از ٢٠ در داخل آن پراکنده شده است. همچنین در این کشور ٢۶ منطقه با پتانسیل بالای زمین گرمایی حرارت بیش از ١۵٠ درجه سانتیگراد وجود دارد که در این مناطق سیال زمین گرمایی بصورت دو فاز بخار و مایع است.
گرمایش ساختمانها در کشور ایسلند
همانطور که ذکر شد در کشور ایسلند آبهای گرم زمین گرمایی بیشتر جهت گرمایش منازل،بیمارستانها، ادارات و …. استفاده می شود . چاههای ۵٠ تا ١٠٠ متری برای تأمین آب گرم در مناطقی که دارای پتانسیل مطلوب است حفاری می شوند و آب گرم مو رد نیاز بدین ترتیب تأمین می شود . این آبها برای تامین گرمایش ساختمانهاو شستشو مورد استفاده قرار می گیرد.
استخرهای شناور در کشور ایسلند
شهر ریکیاویک به یکصد و دو هزار نفر جمعیت دارد و جالب توجه است که در سال ١٩٩٩ بیشتر از یک میلیون و هفتصدهزار نفر توریست از این شهر بخاطر داشتن استخرهای آب گرم بازدید نموده اند . این امر نشان دهنده میزان اهمیت استخرهای شنا در این کشور می باشد . ده استخر شنا طی مدت پنج سال در شهر ریکیاویک تأسیس شده است که سالانه میزان ١١٠٠ TJ تراژول انرژی در این استخرها مصرف می شود که آب گرم زمین گرمایی منبع تامین کننده آن است.
ذوب برف در معابر کشور ایسلند
عملیات ذوب برف بوسیله زمین گرمایی در معابر کشور ایسلند حدود ١۵ تا ٢٠ سال قبل آغاز شده است. در این روش، آب خروجی از خانه ها که دمایی در حدود ٣۵ درجه سانتیگراد دارد در داخل لوله هایی که در ز یر جاده ها، خیابانها و پیاده روها تعبیه شده است جریان داده می شود و بدین وسیله از تجمع و یخ زدگی برف در معابر جلوگیری می شود . انرژی مورد استفاده برای ذوب برف سالانه تقریباً معادل ۴١٠ TJ است.
گلخانه زمین گرمایی در کشور ایسلند
از سال ١٩٢۴ آبهای زمین گرمایی برای تامین گرمایش فضای گلخانه ها استفاده می شده است و هم اکنون تامین گلخانه های این کشور مساحتی بالغ بر ١٨٣٠٠٠ متربا استفاده از این آبها انجام می شود . ۵۵ ٪ از این مساحت برای پرورش سبزیجات و ۴۵ ٪ برای پرورش گل اختصاص دارد . مجموع سالانه انرژی مصرفی در اینگونه گلخانه ها تقریباً معادل٧٩٠ TJ است.
حوضچه های پرورش ماهی
امروزه در بیشتر از ۵٠ منطقه در آشور ایسلند از آبهای گرم زمین گرمایی در مراکز پرورش ماهی استفاده می شود . در این مراکز آب گرم که معمولاً دمایی بین ٢٠ تا ۵٠ درجه سانتیگراد دارد وارد مبدلهای حرارتی شد ه و حرارت آن با کمک آب سرد و معمولی در حدود ۵ تا ١٢ درجه سانتیگراد می شود که در حوضچه های پرورش ماهی مورد استفاده قرار می گیرد این امر باعث می شود تا رشد ماهی ها به سرعت انجام پذیرفته و در نتیجه زودتر به سن صید برسند. بدین ترتیب مجموع انرژی زمین گرمایی که سالانه معادل ۶۵٠ TJ است در حوضچه های پرورش ماهی مورد استفاده قرار می گیرد.
تولید برق در نیروگاههای زمین گرمایی
میزان ظرفیت نیروگاههای نصب شده زمین گرمایی در کشور ایسلند معادل١٧٠ Mwe می باشد . چهار منطقه ای که بیشترین پتانسیل انرژی زمین گرمایی را برای تو لید برق دارند عبارتند از.Svartsengi) و, Mesjavellir ،Krafla، Bjarnarflay,)
نیروگاه: Bjarnarflay
این نیروگاه با ظرفیت سه مگاوات از سال ١٩۶٩ الکتریسیته تولید می نماید. دمای مخزن در این ناحیه٢٨٠ درجه سانتیگراد می باشد و بخار در فشار ثابت۵/٩ bar با دبی۵/١٢ kg/s وارد توربین می شود.
مجموع انرژی لکتریکی تولیدی توسط این نیروگاه در سال ١٩٩٩ برابر١٨GWh بوده است.
نیروگاه:Krafla
نیروگاه krafla واقع در شمال ایسلند از سال ١٩٧٧ با دو توربین ٣٠ مگاواتی راه اندازی شده است د ر این نیروگاه که از نوع. Double falash است . پس از مدتی بخاطر مسائل خوردگی سیال و همچنین رسوبات داخل چاه، تنها یکی از واحدهای ٣٠ مگاواتی به مدت ٢٠ سال فعال بوده است ولی پس ازحفاری چهار حلقه چاه تولیدی در سال ١٩٩۶ میزان ظرفیت نصب شده این نیروگاه در سال ١٩٩٧مجدداً به ۶٠ مگاوات افزایش پیدا کرد . در این نیروگاه دمای مخزن در حدود ٢١٠ تا ٣۵٠ درجه سانتیگراد می باشد و بخار با فشار٧ /٧ bar وارد توربین HP شده و سپس از جداکننده دوم با فشار٢/٢bar وارد توربین LP می شود میزان دبی سیال در قسمت اول kg/s ١٢٠
و در قسمت دوم kg/s ٣٠ است میزان تولید انرژی الکتریکی توسط این نیروگاه در سال ١٩٩٩ برابر۴٨۴ GWh بوده است.
نیروگاه:Mesjavellir
در ماه اکتبر سال ١٩٩٨ نخستین توربین با ظرفیت MWe ٣٠ و یک ماه بعد نیز دومین توربین با ظرفیت٣٠ MWe راه اندازی شد. فشار سیال برابر١٢ bar
و دمای آن ١٩٠ درجه سانتیگراد است. در آینده نزدیک
پنج چاه تولیدی دیگر در این ناحیه حفر خواهد شد . علاوه بر تولید برق در این نیروگاه، میزان٢٠٠ MWtحرارت به صورت آب گرم با دبی ١١٠٠ لیتر بر ثانیه تولید می شود که دمای آن بیشتر از ٨٢ درجه سانتیگراد است این آب پس از طی مسافتی بالغ بر٢٧ km جهت گرمایش منازل در شهر ریکیاویک مورد استفاده قرار می گیرد . نکته جالب توجه این است که پس از طی مسافت فوق دمای آب تنها یک درجه
کاهش می یابد که این امر نشان دهنده عایق آاری بسیار عالی لوله های انتقال آب است . با توجه به مطالعات مهندسی مخزن، پیش بینی شده است که میزان ظرفیت این نیروگ که به٧۶ Mwe قابل افزایش است میزان تولید انرژی الکتریکی در سال ١٩٩٩ توسط این نیروگاه معادل ۴٨۶Gwh بوده است
. نیروگاه زمین گرمایی ماتنوسکی
ممکن است بحث در خصوص کاربرد انرژیهای تجدیدپذیر وبویژه انرژی زمینگرمایی در کشور روسیه که دارای ذخایر بسیار عظیم سوختهای فسیلی (بویژه گاز طبیعی) است قدری عجیب به نظر میآید. اما حتی این کشور غنی از انرژی نیز در برخی از نقاط دور دست خود با مشکل تامین برق ساکنانش مواجه است. بدین ترتیب که هزینه حمل سوخت نیروگاهها به نقاط مذکور نیازمند صرف هزینههای زیادی است. به عنوان مثال این وضعیت در منطقه کامچاتکا که نیروگاه ماتنوسکی در آن واقع شده است، وجود دارد. لذا مقامات محلی سعی دارند تا با اکتشافات میادین زمینگرمایی منطقه و بهرهبرداری از آن جهت تولید برق بر مشکل مذکور غلبه کنند. در این مقاله نخست تاریخچه کاربرد انرژی زمینگرمایی در روسیه به اختصار مطرح شده سپس مطالبی پیرامون منطقه زمینگرمایی ماتنوسکی و نیروگاه مربوطه ارایه شده است.
تاریخچه بهرهبرداری از انرژی زمینگرمایی درروسیه
نخستین تجربه روسها در تولید برق از منابع زمینگرمایی در منطقه پاراتونسکی کامچاتکا (در شرق روسیه) در سال ۱۹۶۷ بود که برای نخستین بار در جهان از سیکل دو مداره برای تولیدبرق از منابع زمینگرمایی حرارت پایین استفاده شد. ظرفیت نیروگاه مذکور حدود kw600 بود.
نخستین نیروگاه زمینگرمایی بزرگ روسیه در سال ۱۹۶۷ و در منطقه پوزتسکی کامچاتکا احداث شد. ظرفیت نصب شده مرحله اول نیروگاه ۵ مگاوات بود که در سال ۱۹۸۲ پس از نصب تجهیزات مرحله دوم، ظرفیت آن به ۱۱ مگاوات افزایش یافت. در سال ۱۹۸۷ نیز یک نیروگاه کوچک از نوع بدون کندانسور به ظرفیت حدود ۳۰۰ کیلووات نصب شد. در روسیه از منایع حرارت پایین عمدتاً جهت تامین گرمایش منطقهای و یا گرمایش استخرهای شنا، گلخانهها و مزارع پرورش ماهی و یا درمان بیماریها استفاده میشود. اخیراً کاربرد منابع زمینگرمایی در روسیه توسعه زیادی یافته است. در واقع وزارت علوم روسیه متولی توسعه طرحهای کاربرد انرژی زمینگرمایی در کشور است. کاربرد انرژی زمینگرمایی در منطقه کامچاتکاشبه جزیره کامچاتکا همراه با جزایر کوریل در منتهیالیه شرق روسیه واقع شده است. ساکنین این مناطق جهت تامین برق مورد نیاز خود وابستگی شدیدی به سوخت فسیلی وارداتی دارند. اخیراً هزینه تولید برق در نواحی مذکور به ۲۵ سنت به ازاء هر کیلووات ساعت بالغ شد که متعاقب آن سیاستگزاران انرژی بر آن شدند تا استراتژی پیشین خود را تغییر داده و توجه بیشتری به منابع انرژیهای تجدیدپذیر کنند. یکی از انواع انرژیهای تجدیدپذیر، انرژی زمینگرمایی است که روسها تجربیات فراوانی در خصوص بهرهبرداری از آن دارند. آنها تاکنون حدود ۱۰۰۰ حلقه چاه در زمینه اکتشاف و استخراج منابع زمینگرمایی حفر کردهاند که رقم بسیار قابل توجهی است. منطقه کامچاتکا دارای ذخایر فراوان انرژی زمینگرمایی است که با مطالعات اکتشافی صورت گرفته، پتانسیل آنها برآورد شده است. طبق محاسبات بعمل آمده، منابع زمینگرمایی مذکور قادر خواهند بود برق مورد نیاز شبه جزیره کامچاتکا را با هزینه بسیار کمتری نسبت به سوختهای فسیلی تامین کنند.
منطقه زمینگرمایی ماتنوسکی
این منطقه در جنوب شبهجزیره کامچاتکا قرار دارد. در واقع این منطقه زمینگرمایی بخشی از منطقه آتشفشانی کامچاتکای جنوبی است که در حدود ۸ کیلومتری شمال کوه آتشفشانی ماتنوسکی واقع شده است. نزدیکترین منطقه مسکونی به آن شهر پتروپاولوسک – کامچاتسکی است که ۱۲۵ کیلومتر بامنطقه زمینگرمایی فاصله دارد. در زمستان دسترسی به منطقه زمینگرمایی مشکل است زیرا در این ایام بدلیل بارش سنگین برف صرفاً با انجام عملیات برق روبی میتوان از جادهها عبور کرد. منطقه زمینگرمایی ماتنوسکی یکی از بزرگترین نواحی روی کره زمین است که حجم زیادی از حرارت داخل زمین به سطح آن راه مییابد. بر اساس مطالعات اکتشافی بعمل آمده مشخص شده است که منابع زمینگرمایی مناطق کامچاتکا و جزایر کوریل مشترکاً قادر به تولید ۲۰۰۰ مگاوات برق هستند.
این منطقه که حدود ۳۰ کیلومتر مربع وسعت دارد شامل آثار و شواهد حرارتی است که در مجاورت آتشفشانهای فعال وسیستمهای زمینگرمایی حرارت بالا قرار دارند. در جنوب منطقه نیز کوه آتشفشان ماتنوسکی وجود دارد که در مجاورت آن گازفشانهای حرارت بالا و چشمههای آبداغ مشاهده میشوند واز یال شمالی و دهانه آن نیز بخار خارج میشود.
این منطقه از نظر فعالیت آتشفشانی بسیار فعال است و در آن دو آتشفشان فعال وجود دارد: ماتنوسکی و گورلی. البته یک آتشفشان خاموش و فرسایش یافته نیز به نام ژیروفسکی نزدیکی منطقه زمینگرمایی به چشم میخورد. در اطراف دهانه آتشفشان ماتنوسکی فعالیتهای شدید گازفشانی مشاهده میشود. آخرین فعالیت کوه آتشفشانی ماتنوسکی در سال ۲۰۰۱ رخ داد. در آن هنگام ناگهان دهانه آتشفشان منفجر شد که بر اثر آن خاکسترهای آتشفشانی به هوا پرتاب شدند. اکتشاف منطقه زمینگرمایی ماتنوسکی طی سالهای ۱۹۷۸ تا ۱۹۹۰ انجام شده است. تاکنون بیش از ۸۰ حلقه چاه که عمق آنها بین ۱۰۰۰ تا ۲۵۰۰ متر است در منطقهای به وسعت km225 حفر شده است. با استفاده از نتایج عملیات حفاری، تا حدود زیادی حدوده مخزن ماتنوسکی مشخص شد. در حال حاضر در نظر است که یک نیروگاه ۱۲۰ مگاواتی در مرکز منطقه زمینگرمایی احداث شود. ماتنوسکی از نوع آبداغ بالنده است. بدین معنی که سیال غالب در مخزن آبداغ است. طبق برآوردهای بعمل آمده منبع زمینگرمایی ماتنوسکی توانایی تولید ۳۰۰ مگاوات برق را دارد. به طور کلی منابع زمینگرمایی منطقه کامچاتکا به دو دسته حرارت بالا و حرارت پایین تقسیمبندی میشوند. منابع حرارت بالا (۱۵۰ درجه سانتیگراد) دارای پتانسیلی معادل MWe1130 هستند. منابع حرارت پایین (۱۵۰ > درجه سانتیگراد) دارای پتانسیل MWt 1345 برای یک دوره ۱۰۰ ساله هستند. تاکنون طبق اکتشافات انجام شده بیش از ۲۰ میدان زمینگرمایی در منطقه کامچاتکا کشف شده است.
در بین همه میدانهای کشف شده میدان زمینگرمایی ماتنوسکی میدانی شاخص به شمار میرود. تاکنون تمامی مطالعات اکتشافی ضروری در این میدان انجام شده است و اکنون برای استفادههای مختلف (تولید برق و کاربردهای صنعتی) کاملاً آماده است. حدود ۳۰ درصد چاههای حفر شده در میدان ماتنوسکی،چاههای تولیدی هستند.
سیالهای تولید شده از میدان مذکور مخلوط بخار خشک و بخار مرطوب است که درجه حرارت آن بیش از ۲۴۰ درجه سانتیگراد بوده و آنتالپی آن معادل Kcal/kg 660 است. از نظر ترکیب شیمیایی، سیال خروجی از چاهها در زمره آبهای کلریده، کلریده- سولفاته قرار میگیرندکه آنیونهای آنها سولفات و کلرید و مهمترین کاتیونهای آنها سدیم و کلسیم هستند. مهمترین گاز غیرقابل میعان مخزن اسید کربنیک (بیش از ۷۰ درصد وزنی) است. به علاوه در سولفید هیدروژن، نتیروژن، اکسیژن،متان و هیدروژن نیز وجود دارد. میزان H2S موجود در سیال مخزن به طور میانگین حدود ۱۰ درصد حجم کل گازهای خروجی از چاهها است.
نیروگاه زمینگرمایی ماتنوسکی
در مرحله اول، یک نیروگاه ۱۲ مگاواتی احداث شد. این نیروگاه در حقیقت یک نیروگاه زمینگرمایی نمونه (پایلوت) از مجموعهای از چند نیروگاه زمینگرمایی است که در منطقه ماتنوسکی ساخته و راهاندازی خواهد شد. در هنگام احداث نیروگاه ماتنوسکی موارد زیر موردتوجه قرار داشت:
• سیستم آماده سازی بخار مدولار که به صورت پیش ساخته بودو پس از مونتاژ مورد استفاده قرار گرفت.
• اغلب اجزاء نیروگاه (شامل توبوژنراتورها، قطعات الکتروتکنیکی، کنترل پانل اصلی و …) در کارخانه ساخته شده و در محل نیروگاه به یکدیگر متصل شدند.
• با استفاده از کندانسورهای هوایی از تماس مستقیم سیال زمینگرمایی با محیط اطراف جلوگیری شد.
سیال دو فازی (مخلوط آبداغ وبخار) از طریق لولهها در مخزن جمعآوری شده و پس از انجام عمل جدایش در دو مرحله به سمت سه واحد قدرت که ظرفیت هر یک ۴ مگاوات است، هدایت میشود. شکل (۵). بخار با فشار P0=0..8 Mpa و درجه حرارت ۱۷۰ درجه سانتیگراد ودر حالتی که کاملاً خشک است (میزان رطوبت آن کمتر از ۰۵/۰ درصد است) وارد توربین میشود. کیفیت بخار در ورودی توربین مشابه کیفیت آن در نیروگاههای حرارتی فشار متوسط است. به منظور افزایش کارایی کاربرد انرژی زمینگرمایی، آبداغ (دارای درجه حرارت ۱۷۰درجه سانتیگراد) بعد از جداکنندهها به سمت مخازن تبخیر آنی هدایت میشود. دراین مخازن بخار دارای فشار ۰٫۴ Mpa تولیدمیشود. از این بخار (حدود ۱۰ تن بر ساعت) در اجکتورها جهت مکش و جدایش گازهای غیرقابل میعان و بیوژه گاز سولفید هیدروژن (H2S) استفاده میشود. گاز H2S خارج شده از کندانسور، وارد دستگاه جاذب ۱۳ میشود که درآن گاز H2S در بخار چگالش یافته حل شده به سمت چاههای تزریقی هدایت میشود. همانگونه که مشخص است گاز مذکور بدون هیچ ارتباطی با محیط اطراف مجدداً به درون مخزن زمینگرمایی تزریق می شود. آب چگالیده خروجی از کندانسور به اندازه کافی خالص و تمیز بوده صرفاً دارای مقدار کمی از املاح گوناگون به صورت محلول است. بنابراین چنانچه در طراحی سیکل تولید برق، درجه حرارت آب چگالیده حدود ۵۰ درجه سانتیگراد در نظر گرفته شود،میتوان آنرا بدون مشکل رسوبگذاری در لولهها و چاههای تزریقی به درون چاهها تزریق کرد.
کنترل سه واحد قدرت توسط تابلوی کنترل اصلی انجام میشود. ۶ مدول کندانسور هوایی درارتفاع ۶ متری از صفحه توربوژنراتورها واقع شده است. هر مدول کندانسور هوایی از ۸ مجموعه بهم پیوسته از لولههای فولادی (ضد زنگ) که دارای پوششی از جنس روی است تشکیل شده است. خود لولهها نیز توسط صفحات آلومینیومی دندانهدار (که ارتفاع هر دندانه cm5/1 است) پوشیده شده است.
سیستمهای آمادهسازی بخار یروگاه در کارخانه به صورت مدول و یکپارچه ساخته شده است. پس از آزمایش مدول درکارخانه آنها را توسط هواپیماهای باری سنگین به کامچاتکا منتقل کردند. نهایتاً مدولها پس از نصب تحت شرایط واقعی با سیال زمینگرمایی مورد آزمایش قرار گرفتند. در مدول پمپ وچند سیستم مجزا وجود دارند شامل پمپهای سیستم تزریق، پمپهای یدکی و آتشنشانی و تابلوهای کنترل الکتریکی. علاوه بر این در هنگام بهرهبرداری، سیستم حفاظتی خاصی سبب جدایش رسوبات و املاح در توربینها و کندانسورهای هوایی میشود.
توربین و ژنراتور روی یک شاسی واحد نصب شدهاند که شامل سیستم پمپ روغن روانکننده و مخزن مربوطه آن نیز می شود. توربین مستقیماً (بدون دنده کاهنده) به ژنراتور متصل بوده فرکانس گردش آن معادل ۵۰ دور در ثانیه است. هر واحد توربوژنراتور به طور مجزا در یک مدول قرار دارد. شرکت سازنده در طراحی و ساخت توربینها از تجربیات خود در ساخت توربینهای صنعتی و توربینهای کشتی کمک گرفته است.
توربینهای مذکور دارای بخشهای زیر هستند:
• پایههای قابل انعطاف در بخش جلویی سازه نگهدارنده
• واحد تنظیم هیدرولیکی در جلوی توربین
• یک یاتاقان نگهدارنده مقاوم همراه با پمپ روغن در بخش جلویی سازه نگهدارنده
توربین نیروگاه ماتنوسکی نسبت به توربینهای صنعتی و کشتیها دو تفاوت مهم دارد که عبارت هستند از:
۱- کنترل بخار در لوله ورودی بوسیله دمپردورانی پروانهای انجام میشود.
۲- بخار ورودی به واحد قدرت از بالا وسقف واحد، وارد توربین میشود.
۳- همه ۱۰ طبقه توربین دارای سیستم جداسازی رطوبت پیشرفتهای هستند. مرحله اول توسعه نیروگاه
در حال حاضر مرحله اول توسعه نیروگاه ماتنوسکی با ظرفیت ۵۰ (۲۵×۲) مگاوات بوسیله یک شرکت روسی در حال انجام است. هزینههای اجرای مرحله اول توسعه نیروگاه را مشترکاً بانک اروپایی توسعه وبازسازی و چند شرکت روسی تقبل کردهاند. مرحله اول توسعه نیروگاه شامل موارد زیر میشود. ساختمان اصلی با امکانات مورد نیاز جهت توربینها، تابلوی کنترل واحد قدرت، جداکنندهها، تجهیزات الکتروتکنیکی و یک مهمانسرا برای مهندسین ناظر در ساختگاه نیروگاه.
در ساختگاه نیروگاه،محلی برای پستها و کارگاههای تعمیر و نگهداری تجهیزات در نظر گرفته شده است. از سوی دیگر طبق قراردادهای منعقد شده برای حفاری وتعمیر چاههای زمینگرمایی منطقه، میزان دبی و فشار بخار لازم برای مرحله دوم توسعه نیروگاه به ترتیب کمتر از t/h320 و ۷ بار خواهد بود. این حجم بخار نه تنها مرحله اول توسعه را پوشش میدهد بلکه بخار لازم برای مرحله دوم را نیز تامین میکند. البته این فشار و دبی مربوط به بخار ورودی به جداکنندههای نیروگاه خواهد بود. سیستمهای آماده سازی بخار نیروگاه شامل جداکنندهها، صدا خفهکن و سایرتجهیزات هستند. این سیستم ها باید به نحوی عمل کنند که رطوبت بخار خروجی از آنها بیش از ۰۵/۰ درصد نباشد.
آبداغ چگالیده همراه با آبداغ جدا شده از جداکنندهها قبل از تزریق مجدد از یک سیستم ذوب برق عبور میکند و بدین ترتیب از حرارت آن جهت ذوب برف و یخ محیط نیروگاه استفاده میشود.
یک شرکت روسی خط انتقال kv220 را از نیروگاه ماتنوسکی تا پست آواچا ۱۸ در شهر الیزوو به طول ۷۰ کیلومتر احداث خواهد کرد. شرکتی دیگر هم جادهای را بین شهر پتروپاولوسک – کامچاتسکی ونیروگاه زمینگرمایی ماتنوسکی خواهد ساخت. در واقع از این جاده جهت انتقال تجهیزات نیروگاهی شامل توربوژنراتورها وسایر تجهیزات فنی (که وزن هر یک از آنها به ۵۰ تن نیز میرسد) به ساختگاه نیروگاه استفاده خواهد شد.
واحد چهارم نیروگاه همراه با سیکل ترکیبی
در سال ۱۹۶۵، دانشمندان روسی توانستند سیکلی را ابداع کنند که به کمک آن میتوان از آبداغ گرمتر از ۸۰ درجه سانتیگراد نیز برق تولید کرد. به منظور طراحی و آزمایش تجهیزات سیکل ترکیبی نیروگاه ماتنوسکی تحت شرایط طبیعی و واقعی (درجه حرارت کم محیط، بارش برف فراوان تا ارتفاع ۱۲ متر، باد قوی و لرزه خیزی بالا) شرکت ژئوترم کار روی واحد چهارم نیروگاه ماتنوسکی را آغاز کرد. در حال حاضر واحد چهارم سیکل ترکیبی در حال نصب است. در واقع هدف از طراحی و اجرای واحد چهارم، بکارگیری سیال دو فازی اضافی است که از چاههای زمینگرمایی خارج شده و توسط سه واحد قدرت موجود استفاده نمیشود. در بالاترین بخش سیکل، یک توربین از نوع بدون کندانسور با ظرفیت ۳ مگاوات نیز نصب خواهد شد.
سیال دو فازی از دو واحد جداکننده عبور کرده و بخار جدا شده به سمت توربین بخار هدایت میشود. بخار مرطوب خروجی توربین، چگالیده شده وسپس در لولههای کندانسور – اواپراتور خنک میشود.
فشار بخار خروجی از توربین حدود ۰۳/۰ تا ۱۱/۰ مگاپاسکال است. توربینها،ژنراتورها و تجهیزات تبادل حرارت روی یک صفحه که ۵ متر از سطح زمین ارتفاع دارد، مستقر شدهاند. به منظور جلوگیری از ریزش برف سنگین زمستانی نیز تمامی تجهیزات در یک مرحله سرپوشیده قرار دارند. از سوی دیگر جهت ممانعت از جمع شدن برف و یخزدگی سطوح تبادل حرارت روی صفحات کندانسورهای هوایی، این صفحات رو به بیرون شیب دارند.
فنها و الکتروموتورها در معرض جریان هوای پیش گرم شده قرار دارند تا دچار شوک حرارتی نشوند. تجهیزات الکتروتکنیکی و سایر سیستمهای کنترل خودکار در یک محفظه مخصوص قرار دارند که داخل آن نیز توسط هوای گرم، گرم نگه داشته میشود.
ظرفیت نهایی واحد قدرت ۹ مگاوات خواهد بود. نیروگاه دو مداره با ظرفیت اسمی ۸/۶ مگاوات، طراحی و ساخته خواهد شد. در واقع این نیروگاه یک مدل نمونه (پایلوت) از مجموعهای از مدولهای قدرت دو مداره خواهد بود. در آینده این مدولهای قدرت در واحدهای سیکل ترکیبی مرحله دوم توسعه نیروگاه بکار گرفته خواهند شد. علاوه براین مدولهای مذکور در احداث نیروگاههای زمینگرمایی دو مداره جدید با ظرفیت ۶ و ۱۲ مگاوات نیز بکار خواهند رفت.
در حین طراحی، ساخت و آزمایش واحدهای قدرت سیکل ترکیبی چندین مشکل علمی و فنی به شرح زیر بوجود آمد:
– انتخاب سیال عامل بهینه (دارای نقطه جوش پایین)
– تعیین حداقل درجه حرارت آبداغ خروجی از سیستم برای جلوگیری از رسوب مواد سیلیسی
– انتخاب روش بهینه برای خارج کردن گازهای غیرقابل میعان از کندانسور- اواپراتور
– در نظر گرفتن ملاحظات زیستمحیطی برای حذف گاز H2S از محوطه نیروگاه
شرایط آب وهوایی منطقه ماتنوسکی بسیار استثنایی است زیرا از یک سو در نواحی شمالی کره زمین قرار داشته و از سوی دیگر در ارتفاع قابل توجهی از سطح دریا واقع شده است. میانگین درجه حرارت سالیانه این منطقه ۵/۱ درجه سانتیگراد است. درجه حرارت میانگین آن در یک دوره هشتماهه (از آبان تا خرداد) کمتر از ۵ درجه سانتیگراد است. این درجه حرارت کم هوا به مهندسان طراح سیکل قدرت اجازه میدهد که درجه حرارت چگالیده رادر کندانسور تا حدود ۱۰ الی ۲۰ درصد کاهش دهند که این موضوع خود سبب افزایش ۲۰ الی ۲۴ درصد قدرت خروجی از نیروگاه در مقایسه با نیروگاههای زمینگرمایی که در نواحی بسیار گرم یا معتدل قرار دارند، میشود.
مزیت دیگر درجه حرارت کم آبداغ خروجی از کندانسور این است که بر اثر هر گونه کاهش فشار چاههای تولیدی، نقصان کمی در قدرت خروجی نیروگاه رخ میدهد.
تولید برق در سیکل تبخیر آنی نیروگاه ماتنوسکی با مشکلاتی همراه است. به عنوان مثال درتوربینها به حجم نسبتاً زیادی بخار نیاز است و ارتفاع پرههای طبقات آخر توربین نیز زیاد است. هر دو عامل مذکور سبب کاهش کارایی سیکل تولید برق میشوند. از سوی دیگر حذف گازهای غیرقابل میعان از کندانسور تحت فشار آب اشباع مستلزم صرف انرژی زیادی است. بنابراین به منظور رفع مشکلات فوق، مهندسان، سیکل ترکیبی را پیشنهاد کردند. در واقع این سیکل، ترکیبی از سیکل تبخیر آنی و سیکل دو مداره است. سیال عامل واحد قدرت دارای نقطه انجماد پایین بوده کارکرد خوب آنرا در فصل زمستان تضمین می کند. بدین معنی که سیال فوق در هنگام توقف عملکرد نیروگاه یخ نمیزند.
واحدهای سیکل ترکیبی مرحله دوم توسعهنیروگاه
همزمان با برنامه توسعه کاربرد انرژی زمینگرمایی در منطقه کامچاتکا، مرحله دوم توسعه نیروگاه به ظرفیت ۶۰ مگاوات نیز آغاز شده است. ساخت مرحله سوم نیروگاه با ظرفیت ۱۰۰ مگاوات هم برنامهریزی است.
دلایل زیر سیاستگزاران انرژی را بر آن داشت تا مراحل دوم و سوم توسعه نیروگاه را طراحی و برنامهریزی کنند:
۱- داشتن شناخت کافی از منبع زمینگرمایی ماتنوسکی
۲- وجود جاده و خط انتقال برق در منطقه
۳- تجربیات بدست آمده از عملکرد نیروگاه زمینگرمایی ماتنوسکی
۴- وجود برق در محل ساختگاه نیروگاه جهت اجرای سریعتر طرحهای توسعهای
بر اساس مطالعات اولیه، مرحله دوم توسعه نیروگاه، شامل دو واحد قدرت از نوع سیکل ترکیبی است که کل مصرف بخار و آبداغ آن به ترتیب معادل ۳۲۰ و ۶۴۰ تن بر ساعت است.
در مرحله دوم توسعه نیروگاه، هر واحد قدرت شامل یک توربین بخار (از نوع بدون کندانسور) دارای ظرفیت ۱۲ مگاوات وسه مدول سیکل دو مداره است که ظرفیت هر یک از مدولها ۶ مگاوات است. ظرفیت نهایی واحدهای سیکل ترکیبی حداقل ۲۰ درصد بیش از واحدهای تبخیر آنی مرحله اول بوده ودر نتیجه اقتصادیتر هستند.
در خاتمه این نکته نیز شایان ذکر است که اگر تمام انرژی الکتریکی مورد نیاز منطقه کامچاتکا از منابع زمین گرمایی تامین شود، سالیانه تقریباًً معادل ۰۰۰/۹۰۰ تن در مصرف سوختهای فسیلی صرفهجویی خواهد شد.
نیروگاه: Svarteshgiدر این نیروگاه ابتدا یک توربین با ظرفیت٣٠ Mwe در سال ١٩٧٧ نصب شد که علاوه بر تولید برق به٧۵ میزان Mwtحرارت نیز جهت انواع مصارف مستقیم تولید می نموده است . سپس در سال ١٩٩٩ افزایش یافت و میزان حرارت تولیدی توسط آب گرم نیز به رقم ٢٠٠ MWt رسید ظرفیت این نیروگاه به۴۵ Mwe. برای راه اندازی این نیروگاه ٣٧ میلیون دلار آمریکا هزینه شده است که۵/٧ میلیون دلار آن برای حفاری چاهها صرف شده است. ۴ /٨ Mwe از الکتریسیته تولیدی این نیروگاه به شیوه binary(دو مداره) تولید می شود میزان انرژی الکتریکی تولیدی توسط این نیروگاه در سال ١٩٩٩ معادل١۴٧ Gwh بوده است.
. در مجاورت این نیروگاه، استخرشنای آب گرم احداث شده است که سالانه ١٧٠٠٠٠ نفر توریست از آن بازدید و استفاده میکنند که یکی از مهمترین جاذبه های اصلی درصنعت توریست نیز به شمار می رود.
انرژیزمینگرماییدرایران
استفاده از انرژی زمین گرمایی درایران به سالهای بسیار دور می رسد بطوری که مردم به شیوه های سنتی از این انرژی در محلهایی که چشم ه های آبگرم وجود داشت،در قالب حمامها و استخرهای شنا جهت مصارف آب درمانی و تفریحی استفاده می کردند هم اکنون مطالعات احداث اولین نیروگاه زمین گرمایی در کشورتوسط سازمان انرژیهای نو ایران وابسته به وزارت نیرو در منطقه مشکین شهر در حال اجراء است که تاکنون سه حلقه چاه آتشافی به عمق های حدود ٣٢٠٠ متر، ٣١٧٠ متر و ٢٢٠٠ مترجهت برآورد وتخمین پتانسیل انرژی زمین گرمایی در منطقه سبلان حفاری شده است و نتایج اولیه حاکی ازوجود پتانسیل بالا و مطلوبی برای احداث نیروگاه در این منطقه است.
همچنین دراین سازمان پروژه پمپ حرارتی در شهر تبریز جهت تامین گرمایش و سرمایش ساختمان درحال انجام است.
تاکنون مناطقی از ایران که دارای پتانسیل مناسب جهت بهره برداری از انرژی زمین گرمایی هستند،مورد مطالعه قرار گرفته اند و پروژ ه های تحقیقاتی دراین زمینه در دست مطالعه و اجرا می باشد.
گرمترین نواحی معلوم شده زمین گرمایی Hottest Known Geothermal Regions
مخزن زمین گرمایی Geothermal Reservoir
)آبهای سطحی(نزولات جوی Rain water
آب گرم Hot water
سنگ داغ Hot rock
سطح تغذیه آننده Recharge area
چشمه آب گرم Hot spring
دودآش بخار Steam vent
نیروگاه با سیال دو فاز زمین گرمایی Flash steam Power Plant
بخار Steam
توربین Turbine
ژنراتور Generator
الکتریسیته Electricity
مخزن جدا آننده Flash tank
آب جدا شده Separted water
بخار سرد شده (آب) Condensed Steam (water)
نیروگاه با سیال تک فاز زمین گرمایی Binary cycle Power Plant
بخار سیال عامل Binary vapor
مایع سیال عامل Binary Liquid
مبدل حرارتی Heat exchanger
آب سرد شده Cooled water
گرمایش منطقه ای District Heating
نیروگاههای زمین گرمایی Geothermal power plants
چاه زمین گرمایی Geothermal well
سنگ پوشش (نفوذناپذیر) Impermeable caprock
نیروگاههائی آه در آنها دو مخزن جداآننده بکار م یرود. Double Flash power plants
سیال داغ Hot fluids
آبهای سرد جوی Cold meteoric waters
جریان حرارتی Flow of heat
مجاورتی Conduction
توده های نفوذی Magmatic intrusion__
منابع بیشتر:
۱- کتاب انرژی زمین گرمایی
۲- تولید برق و گرمایش با انرژی زمین گرمایی
۳- انرژی زمین گرمایی، کاربردها و مزیت های آن در ایران
۴- انــواع انـــرژی تجدید پذیر
۶- اسلاید آموزشی انرژی زمین گرمایی
————————————————————-
منبع: سایت انرژی های نو ایران (سانا) www.suna.org.ir
متولد 1352 یزد معلم و ناشر
نوشتن دیدگاه