اخبار و مقاله علمی و اموزشی و فنی

توسعه نیروگاه زمین گرمائی درایران و جهان

1--نیروگاه ایران 1

اولین نیروگاه زمین گرمایی ایران در استان اردبیل و در دامنه کوه سبلان با ظرفیت نهایی بالغ بر ??? مگاوات در سال ?? به بهره‌برداری رسید. با توجه به تحقیقات انجام شده امکان ساخت این دست   نیروگاه‌ها در مناطق مستعد دیگری نیز مانند دامنه کوه تفتان و مناطق سهند و سبلان وجود دارد قرار گرفتن ایران در یک کمربند آتشفشانی امکان بهره‌برداری از این انرژی در ایران نیز وجود دارد. با توجه به تحقیقات انجام شده امکان ساخت این دست نیروگاه‌ها در مناطق مستعد دیگری نیز مانند دامنه کوه تفتان و مناطق سهند و سبلان وجود دارد.در کل هزینه سرمایه گذاری اولیه نیروگاههای ژئوترمال در حدود هزینه نیروگاههای فسیلی می باشد

2-نیروگاه جهان

کشورهای بیشترین برق با استفاده از نیروگاه زمین گرمائی داشتند عبارنند از امریکا با 2200مگاوات و فلیپین 1900مگاوات ونیوزیلند 437مگاوات ومکزیک 755مگاوات و ایتالیا 785مگاوات و ژاپن 547 مگاوات و اندونزی 590مگاوات و ایسلند 170 مگاوات و هم اکنون از گرمای درون زمین کشورهای آمریکا، روسیه، ایتالیا، فرانسه، ژاپن، ، نیوزلند، مجارستان، مکزیک، فیلیپین ، السالوادور و از جمله کشورهای دیگر ایسلند، ، فرانسه، لیتوانی، نیکاراگوئه، کاستاریکا، ، جمهوری خلق چین و ژاپن از نیروگاه زمین گرمائی برق تولید می‌کندوشرکت شورون کرپوریشن (Chevron Corporation  ) بزرگ‌ترین تولیدکننده انرژی زمین گرمائی جهان است یک نیروگاه دودکش خورشیدی با ظرفیت 200 مگاوات در استرالیا ساخته است  که ارتفاع برج آن 1000 متر خواهد بود. بر اساس اطلاعات بدست آمده کشور آفریقای جنوبی نیز در نظر دارد با کمک سازمانهای بین‌المللی و نیز نهادهای سازمان ملل متحد یک نیروگاه با برجی به ارتفاع 1500 متر احداث کند تا از آن برای اکاربردهای مستقیم انرژی زمین گرماییاستفاده کند  مواردی همچون احداث مراکز آب درمانی و تفریحی-توریستی ، گرمایش انواع گلخانه، احداث مراکز پرورش آبزیان و طیور، پیش گیری از یخ زدگی استفاده کرد ودر کشور آمده دولت هند نیز برای اجرای این طرح در ایالت گجرات اقدام کرده است وهمجنین دولت کانادا (که تعداد 30000 تأسیسات حرارتی تأمین گرما برای ساختمان‌های مسکونی وتجاری مردم کانادا راساخته است ایسلند در منطقه‌ای واقع شده است که آتشفشان‌های زیادی دارد و مکانی ایده‌آل برای تولید انرژی زمین گرمائی دارد وOrkuveita Húsavíkur   (Húsavík ) نیروگاه زمین گرمایی ، واقع در شهرستان Húsavík ، در شمال ایسلند.وژئوترمال ، ایسلند است و کشور پرتقال یک نیروگاه زمین گرمائی در جزیره سائومیگیول Sao Miguel Island ساخته است. و. برآوردهای مختلف نشان می دهد که ایسلند به طور بالقوه قدرت پایدار تولید جایی بین 3،000 و 4،250 مگاوات برق را از نیروگاه زمین گرمائی دارد  دارد

نتیجه گیری مقاله

ایران نه تنها در سوخت های فسیلی غنی است بلکه در انرژی های تجدیدپذیر نیز پتانسیل های فراوانی دارد. پتانسیل انرژی های تجدیدپذیر چندین برابر منابع فسیلی تخمین زده شده است. ایران در میان کشورهای قرار دارددر زمینه تنوع انرژی در راس حاشیه کشورهای خلیج فارس است و طور پیوسته شب و روز فعال هستند آنها را به عنوان نیروگاههای بار پایه دانست. از نقطه نظر اقتصادی انرژی زمین گرمائی در بعضی از منطقه‌ها از نظر قیمت بسیار مقرون به صرفه است که باعث کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی و بی‌ثباتی قیمت آنها می‌شودو دسترسی به زمین گرمایی در نقاط زمین مقرون به صرفه نیست. همانند کمربند زلزله ، مناطقی که مقرون به صرفه است ژئوترمال نامیده می شود. و.اشتیاق مردم روستائی به داشتن نیروی برق و استقبال آنها از استفاده آن در بیانات Rose Scearce کاملاً به چشم می‌خورد. وقتی که خانه‌های کشاورزان مجهز به برق شدند،وقتی نعمت برق به تمام نقاط روستاهای دورافتاده رسید شاهد شکوفائی ایران اباد و مستقل خواهیم بود و بواسطه سه دلیل نبود سیاستگذاریهای کلان در زمینه به کارگیری انرژی های تجدید پذیر ، فقدان تکنولوژی مناسب در خصوص   سلول فتولئائیک و  نیاز نیروگاههای ژئوترمال و بالاخره وجود رقیب سرسخت منابع ارزان سوختهای فسیلی و، بهره برداری از پتانسیل های مزبور کماکان این انرژی جدی گرفته شده  است همچنین انرژی خورشیدی بعنوان یک انرژی  پاک و بدون آلودگی. رایگان و سلدولهای فتوولتاییک، سیلیکون که به فراوانی در دسترس می باشد توسط نرم افزارهای کامپیوتری و ر شارژ کنترل-پنل های خورشیدی(سولار) قابل ا هدایت هستند و می توان سیستم تغذیه کننده یک واحد مسکونی چراغ ، ،پروژکتور ،علائم راهنمای-و چراغ های پارکی و تزیینیاز آن  استفاده کر د و همچنین   در مکانهای فاقد شبکه سراسری ومناطق  صعب العبور  با  احداث پست توزیع  فشار ضعیف بکاربرد  و با توسعه  اجاقهای خورشید ( خوراک انسان و دام  و کوره خورشیدی ( اجر پزی و خشت سازی ) را به روستاها برد و استفاده مطللوب در ساختمان سازی از آن بعمال اورد 

در سیستم زمین‌گرمائی هیدروترمال اساس کار مشابه صنعت نفت می‌باشد. بدین معنی که در مناطقی از زمین مخازن آب‌داغی وجود دارد که می‌بایست اکتشاف و استخراج گردد. آب‌داغ استخراج شده بسته به کیفیت منبع و دمای آب و فشار مخزن می‌تواند جهت تولید برق یا کاربردهای گرمایشی استفاده شود. در حال حاضر مخازن زمین‌گرمائی به سه گروه تقسیم‌بندی می‌شوند:  

روشهای نیروگاهی :  

  1-نیروگاههای برق سیکل بخار خشک

2- نیروگاههای برق زمین گرمایی تبخیر آنی یک مرحله ای آب داغ

3- نیروگاههای برق زمین گرمایی تبخیر آنی دو مرحلهای آب داغ

4- نیروگاههای برق زمین گرمایی دو مداره

5- نیروگاههای برق زمین گرمایی ترکیبی زمین گرمایی- فسیلی

 1- نیروگاه خشک: این نیروگاه روی مخازن ژئوترمالی که بخار خشک با آب خیلی کم تولید می کنند، ساخته می شوند در این روش، بخار از طریق لوله به طرف نیروگاه هدایت می شود و نیروی لازم برای چرخاندن ژنراتور توربین را فراهم می کند این گونه مخازن با بخار خشک کمیاب است بزرگترین میدان بخار خشک در دنیا، آب گرم جیزرز در 90 مایلی شمال کالیفرنیاست که تولید الکتریسیته در آن، از سال 1962 شروع شده است و امروزه به عنوان یکی از موفق ترین پروژه های تولید انرژی جایگزین محسوب می شود 2- نیروگاه بخار حاصل از آب داغ: این نوع نیروگاه روی مخازن دارای آب داغ احداث می شود در این مخازن با حفر چاه، آب داغ به سطح می آید و به دلیل آزاد شدن از فشار مخازن، بخشی از آن به بخار تبدیل می شود این بخار برای چرخاندن توربین به کار می رود چنین نیرگاه هایی عمومیت بیشتری دارند، زیرا بیشتر مخازن زمین گرمایی حاوی آب داغ هستند فناوری مزبور برای اولین بار در نیوزیلند به کار گرفته شد 3- نیروگاه ترکیبی بخار و آب داغ: در این سیستم، آب گرم از میان یک مبدل گرمایی می گذرد و گرما را به یک مایع دیگر می دهد که نسبت به آب در درجه حرارت پائین تری می جوشد مایع دوم در نتیجه ی گرم شدن به بخار تبدیل می شود و پره های توربین را می چرخاند سپس متراکم می شود و مایع حاصله دوباره مورد استفاده قرار می گیرد آب زمین گرمایی نیز دوباره به درون مخازن تزریق می شود این روش برای استفاده از مخازنی که به اندازه ی کافی گرم نیستند که بخار با فشار تولید کنند، به کار می رود.  

4-نیروگاه زمین گرمایی تبخیر آنی

در این نیروگاه ها سیالی که معمولاً به حالت دوفاز مایع و بخار از اعماق زمین واز طریق چاه های زمین گرمایی استخراج می شود به مخزن جدا کننده هدایت شده و بدینوسیله فاز بخار از فاز مایع جدا می شود.بخار جدا شده وارد توربین شده و باعث چرخش پره های توربین می شود.پره ها نیز به نوبه خود محور توربین و در نتیجه محور ژنراتور رابه حرکت وا می دارند که باعث بوجود آمدن قطبهای مثبت و منفی در ژنراتور شده و در نتیجه برق تولید می شود.  

 5-نیروگاه زمین گرمایی با چرخه دو مداره(باینری)

در این نوع نیروگاه ها نیاز به مخزن جداکننده در تجهیزات نیروگاه وجود ندارد زیراآب گرم استخراج شده وارد مبدل حرارتی شده  و حرارت خود را به سیال عامل دیگری که معمولاً ایزوپنتان می باشد و نقطه جوش پایینتری  نسبت به آب دارد منتقل میکند. در این فرآیند ایزوپنتان به بخار تبدیل شده و به توربین منتقل می شود که در اینجا توربین و ژنراتور طبق توضیحات فوق می توانند برق تولید کنند.  

انرژی زمین گرمایی

انرژی زمین گرمایی حرارت داخلی زمین است که به وسیله یک سیال مانند بخار یا آب داغ یا هر دو به سطح زمین انتقال می‌یابد. از این انرژی گرمایی در سطح زمین می‌توان در کاربردهای متفاوت از جمله تولید برق استفاده کردو بشر تاکنون موفق به دستیابی مستقیم به حرارت هسته زمین نشده ولی در استفاده از مراکز انرژی پرحرارت موجود در اعماق نزدیک تر به سطح زمین موفق بوده است. در این مراکز، آب های داغ ذخیره می شوند و از طریق لایه سنگ های نفوذ ناپذیر به سطح زمین رخنه می کنند و چشمه های آب گرم را تشکیل می دهند. در بعضی از مناطق با حفر چاه می توان به آب گرم و بخار دست یافت. از حرارت زمین گرمایی برای گرمایش مکان ها و محله های مسکونی، مصارف صنعتی و تولید برق استفاده می کنند. ودر ادامه سعی می‌شود پارامترهای قابل محاسبه مشخص شوند

بهره برداری ازانرژی گرمائی زمین به دو روش است

1- استفاده مستقیم ( نیروگاهی )

 2- غیر مستقیم( غیر نیروگاهی )

  »» روش اول : استفاده از بخر داغ ماحبوس شده در داخل زمین: بخار داغ 250 درجه سانتیگراد است و با فشار زیاد قابل دسترس اس

 روش دوم : این روش درحالت خشک است یعنی با با تزریق آب به صخره‌های زیر زمینی که بسیار داغ هستند، می‌توان آب داغ یا بخار داغ تولید کرد. بهره کار در این روش 10 الی 17 است. آب لازم برای تولید 1KWh   کیلو وات ساعت برق 363 کیلوگرم می باشد. در صورتی که بخار آب لازم برای تولید ت. بخار داغ آب معمولا در عمق 2000 متری زمین قرار دارد

 نیروگاههای زمین گرمائی

1-نیروگاه زمین گرمائی با سیال دوفاز( بخار و مایع )

2- نیروگاه زمین گرمائی با سیال یکفاز ( مایع )

   شرح  نیروگاه زمین گرمایی، آب داغ و بخار خارج شده از مخازن زمین گرمایی، نیروی لازم برای چرخاندن ژنراتور توربین را فراهم می آورد و انرژی الکتریسیته تولید می کند آب مورد استفاده، از طریق چاه های تزریق به مخزن برگشت داده می شود تا دوباره گرم شود و در عین حال، فشار مخزن حفظ، و تولید آب داغ و بخار تقویت شود و ثابت باقی بماند انرژی زمین گرمایی در رآکتورهای هسته ای طبیعی در داخل زمین براثر تجزیه رادیو ایزوتوپها عناصر ناپایدارمانند اورانیوم، توریوم، پتاسیم و... بوجود می آید. درجه حرارت داخل زمین به ازای هر 100 متر عمق حدود 3 درجه سانتیگراد افزایش مییابد. استفاده از این گرما به صورت مستقیم امکانپذیر نیست و انسان تا کنون ازگرمایی توانسته استفاده کند که در آبهای زیر زمینی وجود دارد و در حال حاضر بهره برداری از انرژی گرمایی درون زمین تنها به صورت آب گرم و بخار آب امکانپذیر است.

] ساختار  نیروگاه زمین گرمایی

سه نوع مختلف نیروگاه زمین گرمائی یعنی- بخار خشک، تبدیل (فلش falsh  ) و سیستم دوتایی برای تولید برق از انرژی ژئوترمال استفاده می‌کنند که نوع آنها به درجه حرارت، عمق و کیفیت آب و بخار آب در منطقه بستگی دارد.

-1- دسته اول: مخازن دما بالا با دمای بالاتر از   °C   150 که مناسب برای تولید برق با تکنیکهای معمولی می‌باشد.

  2- دسته دوم: مخازن با دمای بین 100 الی   °C   150 که مناسب برای تولید برق با تکنیکهای پیشرفته‌تر باینری هستند.

3- دسته سوم: مخازن دما پائین با دمای کمتر از   °C  100 که برای کاربردهای مستقیم مناسب می‌باشند.

تأسیسات زمین گرمائی پیشرفته (EGS) نیز به عنوان سیستمهای سنگ گرم خشک شناخته شده است. این تأسیسات شامل پمپاژ آب درون سنگ‌های گرم در داخل زمین می‌باشد و با برداشت آب گرم در داخل زمین متفاوت است

تکنیک حفر چاه

یکی از اشکالات عمده ژئوترمال این است که چشمه‌ها یا در نقاط مشخص و کمیاب است و یا در مناطقی که قبلا آتشفشان فعال بوده ، وجود دارند. اگر بیاییم در این مناطق زمین را تا عمق 2 الی 3 کیلومتری حفر کنیم، دمایی به اندازه 200 تا 300 درجه سانتیگراد پیدا می شود. دسترسی به زمین گرمایی در همه نقاط زمین مقرون به صرفه نیست. همانند کمربند زلزله ، مناطقی که مقرون به صرفه است ژئوترمال نامیده می شود.

الکتریسیته ای معادل سوزاندن 500000 تن ذغالسنگ تولید نمایند  .و تکنولوژی   فتوولتاییک تعداد زیادی از مشاغل نیز بطور غیر  مستقیم با آن ارتباط دارد. مثلا در ساخت شیشه و فلز، سیم کشی، فعالیت های الکتریکی، ساخت تجهیزات جانبی، ساخت و ساز معماری و ... . مراحل تولید الکتریسیته در سیستم فتوولتاییک نسبت به سایر منابع معمول انرژی، ساده تروبرای محیط زیست کم ضررتر است.

سلولهای فتوولتاییک

این سلولها مربعهای نازک،دیسک ها یا فیلمهایی از جنس نیمه هادی هستند که ولتاژ و جریان کافی را در زمان قرار گرفتن در معرض تابش نور خورشید،تولید می کنند. مجموعه ای از سلولهای فتوولتاییک که لایه لایه در محفظه ای از شیشه قرار

مدول
مجموعه ای از سلولهای فتوولتاییک که لایه لایه در محفظه ای از شیشه قرار گرفته اند.
پانل مجموعه چند مد ول را پانل می گوین

 سیستمهای فتوولتاییک
از پانلها که توسط سیم کشی های با ولتاژ معین بهم متصل .
کنترل کننده شارژ
تجهیزاتی هستند که ولتاژ باتریها کنترل می کنند.
 -ذخیره کننده باتری
الکتریکی و  تولیدی آن DC ذخیره
مبدل
 فراهم می کندDC را به جریان ACجریان  ،تبدیل.ابزارآلات، موتورها و تجهیزاتی هستند که از جریان DC تغذیه مشوند. بار AC ( (AC LOADS
ابزارآلات، موتورها و تجهیزاتی هستند که از جریان AC تغذیه شوند  تغذیه AC.

این سیستمها به باتری ذخیره نیازی ندارند.چون خود شبکه برق و عمل ذخیره سازی انرژی را انجام می دهند و, انرژی اضافی تولید شده را مالک سیستم به شبکه شهری می فروشد و درصورت نیاز از شبکه شهری دریافت می کند.بر این اساس شرایطی باید فراهم شود تا خرید و فروش انرژی بین مالک و شبکه شهری امکانپذیر باشد.بدین منظور برخی از کمپانی های شبکه برق شهری کنتورهایی را به مشتریان خود می دهند مقدار خرید و فروش الکتریسیته را معین می کند

پائین و در داخل ساختمان قرار میگیرد و بر روی بام تنها کویژگی و مزایا:
• حذف بار مخزن از روی پشت بام
• طول عمر بیشتر و اتلاف دمای کمتر (Indoor  
• زیبایی بیتشر ساختمان (فقط کلکتور بر روی بام است)
• قابلیت استفاده از سیستم جبران ساز گازی
• عدم نیاز به ضد یخ و منبع انبساطلکتورهای خورشیدی

آبگرمکن های خورشیدی به منظور جبران کمبود احتمالی انرژی خورشید، باید دارای یک سیستم جبران ساز باشند. اتوماتیک روشن میشود. این المنت برقی دارای یک

ترموستات است که میتوان دمای دلخواه را توسط آن تنظیم

کارآیی بالا با سهم خورشیدی روزانه به طور متوسط 60% دارای المنت برقی با تنظیم دمای دلخواه

این سیستمها به دو دسته مدار باز و بسته تقسیم می شوند

دلایل استفاده از آبگرمکن های خورشیدی

- حفاظت محیط زیست جلوگیری از افزایش گرمای کره زمین
- - ذخیره منابع انرژی تجدید ناپذیر
- کاهش هزینه های انرژی گرمایی
- افزایش ضریب اطمینان و ایمنی
- کاربرد آسان و راحت و- دسترسی همیشگی به منبع انرژی

- راندمان بالای کل سیستم آبگرمکن های خورشیدی
- - تامین آب گرم متوسط 60 درجه سانتیگراد و بالاتر استفاده از عایق های حرارتی مناسب و مرغوب
- استفاده از المنت برقی جهت گرم کردن آب در روزهای ابری کامل
- - قابلیت طراحی بهینه توسط نرم افزارهای کامپیوتری
- مقاومت کامل در برابر خوردگی
- داشتن گارانتی برای کل سیستم

مصارف دیگر انرژی خورشیدی

سیستم تغذیه کننده یک واحد مسکونی

– اجاقهای خورشید و کوره خورشیدی

 – خانه های خورشیدی و روشنایی خورشیدی

چراغ خورشیدی، ،پروژکتور ،علائم راهنمای

-چراغ های پارکی و تزیینی خورشیدی
سیستم تغذیه کننده ایستگاههای مخابراتی و زلزله نگاری:

که در مکانهای فاقد شبکه سراسری ومناطق  صعب العبور  با  احداث پست فشار قوی به فشار ضعیف

-باطری های خورشیدی ر شارژ کنترل-پنل های خورشیدی(سولار)

مصارف فضانوردی و تأمین انرژی مورد نیاز ماهواره وماشین حساب، ساعت، رادیو، ضبط صوت و وسایل بازی کودکانه یا هر نوع وسیله ای که تاکنون با باطری خشک کار می کرده است یکی دیگر از کاربردهای این سیستم می باشد.

معایب انرژی خورشیدیخورشید منبع کاملاً متغییری است. یعنی در فصول ،   ماهها و ساعات روز و شب متغیر است و چگالی انرژی آن کم است

مراحل پیشرفت سیستمهای   فتوولتاییک

تکنولوژی فتوولتاییک   از یکصد سال قبل   آغاز شد. دانشمند   انگلیسی به حساسیت   سلنیم نسبت به نور پی برد. وی در آزمایشهای خود به این   نتیجه رسید که   توانایی سلنیم برای هدایت الکتریسیته با میزان تابش نور به   آن رابطه ای   مستقیم دارد. درسال 1880 م با  استفاده از سلنیم اولین سلول الکتریکی خورشیدی ساخته شد . این محصول بدون مصرف مواد اولیه و بدون تولید گرما و صدا، الکتریسیته تولید می کرد. است. ازطرفی ماده اولیه برای ساخت مدولهای فتوولتاییک، سیلیکون است که به فراوانی در دسترس می باشد.سلولهای سیلیکونی که از 1 تن ماسه ساخته می شوند، طی دوره حیات خود، می توانند