विवरण के साथ जियोथर्मल एनर्जी पावर प्लांट क्या है और यह कैसे काम करता है l इतिहास l लाभ l जियोथर्मल पावर जनरेशन l पावर हाउस उपकरण l सार l प्लांट डिज़ाइन l

06/02/202306/02/2023 पर Rathod Sunil द्वारा प्रकाशित

परिचय

भूतापीय ऊर्जा विशाल है और कई लाखों वर्षों तक चलती है। इसलिए इसे अक्षय ऊर्जा कहा जाता है। ज्वालामुखी, गीजर और गर्म झरनों के रूप में पृथ्वी के आंतरिक भाग में बड़ी मात्रा में गर्मी पड़ी है। पृथ्वी के आंतरिक भाग में निहित इस तापीय ऊर्जा को भूतापीय ऊर्जा कहा जाता है। मैग्मा पृथ्वी के भीतर पिघली हुई चट्टान है जो सतह की ओर धकेल दी जाती है जहां मैग्मा की गर्मी ऊपर की ओर चट्टान की परत के माध्यम से ऊपर की ओर प्रवाहित होती है।

सतह के निकट गर्म मैग्मा चट्टान में जम जाता है। मैग्मा की गर्मी इस आग्नेय चट्टान की ओर ऊपर की ओर संचालित होती है। भूजल जो दरारों के माध्यम से इस चट्टान के नीचे जाने का रास्ता ढूंढता है, चट्टान की गर्मी से या मैग्मा से गर्म गैसों और भाप के साथ मिलकर गर्म होता है। गर्म पानी संवहनीय रूप से ऊपर की ओर उठता है और आग्नेय चट्टान के ऊपर झरझरा और पारगम्य जलाशय में जाता है।

भूतापीय ऊर्जा का इतिहास

रोमन, चीनी और मूल अमेरिकियों सहित कई प्राचीन लोगों ने नहाने, खाना पकाने और गर्म करने के लिए गर्म खनिज झरनों का इस्तेमाल किया। हॉट स्प्रिंग्स से पानी अब दुनिया भर में स्पा में, हीटिंग बिल्डिंग के लिए, और कृषि और औद्योगिक उपयोग के लिए उपयोग किया जाता है। बहुत से लोग मानते हैं कि गर्म खनिज झरनों में प्राकृतिक चिकित्सा शक्तियाँ होती हैं। विद्युत उत्पादन के लिए भू-तापीय ऊर्जा का उपयोग अपेक्षाकृत नया उद्योग है। यह इटालियंस के एक समूह द्वारा शुरू किया गया था जिन्होंने 1904 में लार्डारेलो में एक विद्युत जनरेटर का निर्माण किया था।

उनका जनरेटर पृथ्वी से निकलने वाली प्राकृतिक भाप से संचालित होता था। संयुक्त राज्य अमेरिका में भू-तापीय शक्ति को विकसित करने का पहला प्रयास 1922 में उत्तरी कैलिफोर्निया में द गीजर स्टीम फील्ड में हुआ। परियोजना विफल हो गई क्योंकि उस समय के पाइप और टर्बाइन कणों और अशुद्धियों के घर्षण और क्षरण का सामना नहीं कर सकते थे जो कि भाप थे। बाद में, 1960 में गीजर में एक छोटा लेकिन सफल जलतापीय संयंत्र खोला गया।

भूतापीय ऊर्जा के लाभ

नवीकरणीय: उचित जलाशय प्रबंधन के माध्यम से, ऊर्जा निष्कर्षण की दर को जलाशय की प्राकृतिक ताप पुनर्भरण दर के साथ संतुलित किया जा सकता है। बेस लोड: मौसम की स्थिति की परवाह किए बिना, जियोथर्मल पावर प्लांट लगातार बिजली का उत्पादन करते हैं, प्रति दिन 7 दिन प्रति दिन 24 घंटे चलते हैं।
घरेलू: यू.एस. भू-तापीय संसाधनों का उपयोग ईंधन आयात किए बिना बिजली उत्पादन के लिए किया जा सकता है। छोटे पदचिह्न: भूतापीय विद्युत संयंत्र कॉम्पैक्ट हैं; कैंटर स्टेशन (3237 m2) के साथ (3642 m2) पवन (1335 m2) या सौर PV की तुलना में प्रति GWh (404 m2) कम भूमि का उपयोग करना।
स्वच्छ: आधुनिक बंद-पाश भू-तापीय बिजली संयंत्र ग्रीनहाउस गैसों पर उत्सर्जन करते हैं; जीवन चक्र GHG उत्सर्जन (50 ग्राम CO2 eq/kWh) सौर पीवी से गुना कम है, और प्राकृतिक गैस से छह से 20 गुना कम है। भू-तापीय विद्युत संयंत्र सबसे पारंपरिक पीढ़ी प्रौद्योगिकियों की तुलना में जीवन भर के ऊर्जा उत्पादन में औसतन कम पानी की खपत करते हैं।

भूतापीय ऊर्जा कहाँ पाई जाती है?

भूतापीय ऊर्जा कैसी दिखती है? भू-तापीय ऊर्जा की कुछ दृश्यमान विशेषताएं ज्वालामुखी, गर्म झरने, गीजर और फ्यूमारोल हैं। लेकिन आप अधिकांश भूतापीय ऊर्जा को नहीं देख सकते। आमतौर पर भूतापीय ऊर्जा गहरी भूमिगत होती है। जमीन के ऊपर जमीन के नीचे मौजूद होने का कोई सुराग नहीं हो सकता है। भूतापीय संसाधनों को खोजने के लिए भूवैज्ञानिक कई तरीकों का उपयोग करते हैं। हवाई तस्वीरों और भूवैज्ञानिक मानचित्रों का अध्ययन कर सकते हैं। स्थानीय जल स्रोतों के रसायन शास्त्र और मिट्टी में धातुओं की एकाग्रता का विश्लेषण कर सकते हैं। गुरुत्वाकर्षण और चुंबकीय क्षेत्र में भिन्नता को माप सकता है।

भूतापीय विद्युत उत्पादन

भू-तापीय क्षेत्र की ताप सामग्री उपयोग की जाने वाली बिजली उत्पादन तकनीक को परिभाषित करेगी। भू-तापीय संसाधनों से बिजली उत्पादन के लिए उच्च से मध्यम ताप सामग्री वाले संसाधनों की आवश्यकता होती है। भू-तापीय विद्युत उत्पादन वर्तमान में निम्नलिखित चार प्रौद्योगिकी विकल्पों लॉन्ग एट अल 2003 पर आधारित है:

1.सीधे सूखे भाप के पौधे

इस मामले में, रूपांतरण उपकरण भाप टर्बाइन है जिसे भाप क्षेत्र में उत्पादित कम दबाव, उच्च मात्रा वाले तरल पदार्थ का सीधे उपयोग करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। शुष्क भाप संयंत्र आमतौर पर संघनक टर्बाइनों का उपयोग करते हैं। कंडेनसेट को बंद चक्र में फिर से इंजेक्ट किया जाता है या गीले कूलिंग टावरों IEA-ETSAP, 2010 में वाष्पित किया जाता है।

2.फ्लैश प्लांट्स

ये आज के ऑपरेशन में सबसे आम प्रकार के भू-तापीय बिजली संयंत्र हैं। वे सूखे भाप के पौधों के समान हैं; हालाँकि, भाप को एक पृथक्करण प्रक्रिया से प्राप्त किया जाता है जिसे फ्लैशिंग कहा जाता है। इसके बाद भाप को टर्बाइनों की ओर निर्देशित किया जाता है, और परिणामी कंडेनसेट को फिर से इंजेक्शन के लिए या कम दबाव IEA-ETSAP, 2010 पर फ्लैशिंग के लिए भेजा जाता है।

3.बाइनरी प्लांट्स

इन संयंत्रों को आम तौर पर निम्न- या मध्यम-एन्थैल्पी भू-तापीय क्षेत्रों में लागू किया जाता है जहां बंद लूप IEA- ETSAP, 2010 में प्रक्रिया तरल पदार्थ को गर्म करने के लिए हीट एक्सचेंजर्स के माध्यम से संसाधन तरल पदार्थ का उपयोग किया जाता है।

4.संयुक्त-चक्र या संकर पौधे

कुछ भू-तापीय संयंत्र एक संयुक्त चक्र का उपयोग करते हैं जो एक पारंपरिक रैंकिंग चक्र को बिजली उत्पन्न करने के लिए जोड़ता है जो अन्यथा एक बाइनरी चक्र (आईईए-ईटीएसएपी, 2010) से अपशिष्ट गर्मी बन जाएगा। दो चक्रों का उपयोग अपेक्षाकृत उच्च विद्युत दक्षता प्रदान करता है डिप्पी, 1999; 2009 की तुलना में।

प्रक्रिया और प्रौद्योगिकी की स्थिति

भूतापीय ऊर्जा पृथ्वी की उप-सतह के भीतर उत्पन्न होने वाली ऊष्मा है। पानी और भाप भू-तापीय ऊर्जा को पृथ्वी की सतह तक ले जाते हैं। इसकी विशेषताओं के आधार पर, भू-तापीय ऊर्जा का उपयोग हीटिंग और कूलिंग उद्देश्यों के लिए किया जा सकता है या स्वच्छ बिजली उत्पन्न करने के लिए इसका उपयोग किया जा सकता है। कुछ अन्य नवीकरणीय ऊर्जा संसाधनों की तुलना में भू-तापीय बिजली उत्पादन में उच्च क्षमता कारक हैं और यह बेस लोड बिजली की आपूर्ति करने में सक्षम है, साथ ही कुछ मामलों में लघु और दीर्घकालिक लचीलेपन के लिए सहायक सेवाएं प्रदान करता है। इसके अलावा, भू-तापीय बिजली उत्पादन में जीवाश्म ईंधन आधारित उत्पादन (आईपीसीसी, 2011) की तुलना में जीवन-चक्र ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन कम होता है। भूतापीय ऊर्जा वस्तुतः हर जगह से प्राप्त की जा सकती है।

लागत

जियोथर्मल पावर द टेक्नोलॉजी ब्रीफ12 स्रोत IRENA, 2017b जियोथर्मल पावर प्रोजेक्ट कैपिटल-इंटेंसिव हैं; हालाँकि, उनके पास बहुत कम और अनुमानित परिचालन लागत है। एक भू-तापीय विद्युत संयंत्र कवर अन्वेषण और संसाधन मूल्यांकन की कुल स्थापित लागत, जिसमें शामिल हैं अन्वेषण ड्रिलिंग; उत्पादन और इंजेक्शन कुओं की ड्रिलिंग; फील्ड इंफ्रास्ट्रक्चर, भूतापीय तरल पदार्थ संग्रह और निपटान प्रणाली, और अन्य सतह प्रतिष्ठान; बिजली संयंत्र और यह संबंधित लागत है; परियोजना विकास लागत; और ग्रिड कनेक्शन की लागत। इसके अलावा, भू-तापीय बिजली संयंत्रों की लागत सीमा काफी हद तक बिजली संयंत्र प्रकार फ्लैश या बाइनरी कूप उत्पादकता कुएं की संख्या और अन्य भू-तापीय क्षेत्र विशेषताओं पर निर्भर करेगी।

पावर प्लांट डिजाइन का अवलोकन

यह अध्याय आज दुनिया में आमतौर पर उपयोग में आने वाली विद्युत शक्ति रूपांतरण प्रणालियों के लिए भूतापीय को संबोधित करता है। इन्हें तीन बुनियादी प्रणालियों में विभाजित किया जा सकता है, जैसे

• चमकती भाप/शुष्क भाप संघनक प्रणाली; संसाधन तापमान लगभग 320°C से लेकर लगभग 230°C तक होता है।
• फ्लेश्ड स्टीम बैक प्रेशर सिस्टम; संसाधन तापमान लगभग 320°C से लेकर लगभग 200°C तक होता है।
• कालियन या ऑर्गेनिक रैंकिंग चक्र पर आधारित बाइनरी या ट्विन-फ्लुइड सिस्टम; संसाधन तापमान 120 डिग्री सेल्सियस से लगभग 190 डिग्री सेल्सियस के बीच होता है।

पावर हाउस उपकरण

1.टर्बाइन

टर्बाइन से संभावित रूप से जुड़ी समस्याएं प्रवाह नियंत्रण वाल्व और नोजल (मुख्य रूप से स्टेटर इनलेट चरण में) की स्केलिंग हैं; रोटर ब्लेड का तनाव क्षरण; टर्बाइन (रोटर और स्टेटर) ब्लेड और टर्बाइन हाउसिंग का क्षरण। टरबाइन में स्केलिंग की दर और गंभीरता सीधे भाप की सफाई से संबंधित होती है, अर्थात विभाजक “कैरी-ओवर” की मात्रा और विशेषताएं। इस प्रकार विभाजक के संचालन और दक्षता का टर्बाइन मुक्त संचालन के लिए बहुत महत्व है। पावर प्लांट ऑफ-डिज़ाइन पॉइंट का लंबे समय तक संचालन भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। अधिकांश स्केलिंग प्रवाह नियंत्रण वाल्व और पहली स्टेटर नोजल पंक्ति में होती है।

2.जनक

यहां यह बताया जाना चाहिए कि उच्च तापमान भाप में कार्बन डाइऑक्साइड सीओ 2 और कुछ हाइड्रोजन सोपाइट एच 2 एस की महत्वपूर्ण मात्रा होती है और भू-तापीय क्षेत्रों में वातावरण इस प्रकार इन गैसों द्वारा व्याप्त होता है। सभी बिजली के उपकरण और उपकरण में बहुत सारे क्यूप्रस या चांदी के घटक होते हैं, जो सल्फाइट जंग के लिए अतिसंवेदनशील होते हैं और इस प्रकार उन्हें एच 2 एस मुक्त वातावरण में रखना पड़ता है। यह वेंटिलेशन सिस्टम में प्रवेश करने वाली हवा को फ़िल्टर करके और नियंत्रण कक्ष और विद्युत नियंत्रण केंद्रों में मामूली अधिक दबाव बनाए रखने के द्वारा प्राप्त किया जाता है।

3.कंडेनसर

आउटलेट पर टर्बाइन से निकलने वाले भाप-पानी के मिश्रण में मुख्य रूप से CO2 (जो आमतौर पर कुल गैस सामग्री का 95-98% होता है), CH4 और H2 S से युक्त गैर संघनित गैसों की एक महत्वपूर्ण मात्रा होती है, और इस प्रकार अत्यधिक अम्लीय होती है। चूंकि अधिकांश उच्च-तापमान भू-तापीय संसाधन शुष्क या अर्ध-शुष्क क्षेत्रों में महत्वपूर्ण ताजे पानी (नदियों, झीलों) के स्रोतों से दूर स्थित हैं, कंडेनसर शीतलन विकल्प ज्यादातर वायुमंडलीय कूलिंग टावरों या मजबूर वेंटिलेशन वाले तक ही सीमित हैं।

कंडेनसेट के बाष्पीकरणीय शीतलन के उपयोग से संघनन में गैर-संघनित गैसों के अलावा घुलित ऑक्सीजन होता है, जो कंडेनसर द्रव को अत्यधिक संक्षारक बनाता है और कंडेनसर को स्टेनलेस स्टील के साथ अंदर की तरफ रखने की आवश्यकता होती है; घनीभूत पंप स्टेनलेस स्टील से बने होते हैं, और सभी घनीभूत पाइपलाइनें या तो स्टेनलेस स्टील या ग्लास प्रबलित प्लास्टिक की होती हैं।

सारांश

पेपर मौजूदा बिजली संयंत्र प्रौद्योगिकी का एक सिंहावलोकन देता है। यह सामने आई विभिन्न समस्याओं का समाधान करता है, और लागू किए गए प्रत्युपायों की रूपरेखा प्रस्तुत करता है। दो मुख्य प्रकार के भू-तापीय विद्युत संयंत्र आम हैं, संघनित बिजली संयंत्र, 200-320 डिग्री सेल्सियस तापमान वाले जलाशयों से तरल पदार्थ का उपयोग करते हुए, और द्विआधारी द्रव बिजली संयंत्र 120 डिग्री सेल्सियस तक कम तापमान का उपयोग करते हैं।

बिजली के उत्पादन के लिए भू-तापीय संसाधनों के उपयोग के लिए उपयुक्त प्रमुख लाभ भी शामिल हैं। पेपर अतिरिक्त रूप से वैकल्पिक उपयोगों के लिए गर्म पानी के उत्पादन के साथ कैस्केड या समानांतर में बिजली उत्पादन के लिए समान संसाधन का उपयोग करके भू-तापीय संसाधनों के एकीकृत उपयोग से प्राप्त होने वाले कुछ लाभों को छूता है, बिंदु में एक मामले के रूप में संकर रूपांतरण लेता है।

गैस निकासी प्रणाली

जैसा कि पहले कहा गया है कि भू-तापीय भाप में गैर-संघनित गैस (NCG) की एक महत्वपूर्ण मात्रा होती है या सबसे खराब स्थिति में भाप के भार से लगभग 0.5% से 10% होती है। कंडेनसर में पर्याप्त वैक्यूम प्रदान करने और बनाए रखने के लिए, गैर-संघनित गैस एनसीजी और कंडेनसर में किसी भी वायुमंडलीय वायु रिसाव को जबरन समाप्त किया जाना चाहिए। आमतौर पर निम्नलिखित तरीके अपनाए जाते हैं, जैसे:

• भाप के वजन से 1.5% से कम गैर-संघनित गैस (एनसीजी) सामग्री के लिए किफायती एकल या दो चरण स्टीम इजेक्टर का उपयोग।
• यांत्रिक गैस पंपों का उपयोग, जैसे तरल रिंग वैक्यूम पंप, जो गैर-संघनित गैस (NCG) की उच्च सांद्रता के लिए किफायती हैं।
• श्रृंखला में विधियों 1 और 2 को शामिल करने वाली हाइब्रिड प्रणालियों का उपयोग। इजेक्टर सिस्टम के फायदे कम रखरखाव और सिस्टम की उच्च परिचालन सुरक्षा हैं। नुकसान महत्वपूर्ण दबाव भाप की खपत है, जो अन्यथा बिजली उत्पादन के लिए उपलब्ध होगा।

पावर प्लांट डिजाइन पैरामीटर्स

सबसे महत्वपूर्ण बिजली संयंत्र डिजाइन पैरामीटर हैं

1.संसाधन

• भाप की स्थिति: इष्टतम टर्बाइन इनलेट भाप दबाव। भाप में गैस% एनसीजी।
• आकार की मोटाई और क्षेत्र की सीमा, और दीर्घकालिक क्षमता, और प्राकृतिक पुनर्भरण।
• तापमान और गहरे संसाधन द्रव का दबाव।
• गहरे तरल पदार्थ की रासायनिक संरचना तरल और गैस चरण।
• भूविज्ञान, स्तरिकी, लिथोलॉजी और भूतापीय जलाशय गुण दोष, फ्रैक्चर, गठन सरंध्रता, खनिज परिवर्तन प्रकार और आयु, पारगम्यता का प्रकार।
• जलाशय पारगम्यता।
• उत्पादन/इंजेक्शन क्षेत्रों की मोटाई।
• अच्छी उत्पादकता / संक्रामकता।
• दो चरण क्षेत्र।
• उत्पादन/इंजेक्शन के लिए जलाशय की प्रतिक्रिया।
• प्राकृतिक स्थिति मॉडलिंग, जलाशय का कंप्यूटर सिमुलेशन और मॉडल भविष्यवाणियां।
• जलाशय निगरानी और प्रबंधन।

2.सरल उपयोग

• संसाधन क्षेत्र की स्थलाकृति।
• जनसंख्या केंद्रों से दूरी।
• प्रकृति पार्कों और पर्यावरण की दृष्टि से प्रतिबंधित क्षेत्रों से निकटता।

3.बाज़ार

• बाजार का आकार, प्रकार और सुरक्षा।
• बाजार की निकटता।
• मौजूदा बिजली पारेषण लाइनों, सबस्टेशनों तक पहुंच।

4.परमिट आदि

• संसाधन रियायतें।
• अन्वेषण परमिट।
• ड्रिलिंग परमिट।
• विकास परमिट।
• पर्यावरण प्रभाव आकलन।
• बिल्डिंग और अन्य परमिट।

प्री और पोस्ट इन्वेस्टमेंट स्टडीज, बिजनेस प्लान

उपरोक्त सभी पैरामीटर विकास योजना, उत्पादन और इंजेक्शन वेल ड्रिलिंग के लिए महत्वपूर्ण हैं और हम डिजाइन करेंगे। वे पावर प्लांट प्रकार के चयन, पावर स्टेशन की साइटिंग, उत्पादन और इंजेक्शन कुएं की बैठने की व्यवस्था के साथ-साथ रिक्ति, आदि, उत्पादन और इंजेक्शन कुओं की संख्या आदि में भी कम महत्वपूर्ण नहीं हैं। यह नियोजन में भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। विकास वृद्धि का आकार और समय।