تولید برق- گرما در نیروگاه زمین‌گرمایی نسیاوتلیر

۲۴ مرداد ۱۳۸۴ | ۰۲:۱۹ کد : ۵۵۴۷ رويدادهاى زمين و معدن
تعداد بازدید:۳۳۱
یکی از موارد کاربرد مهم انرژی زمین‌گرمایی تولید برق به کمک این انرژی است. در بهار سال 2002 میزان برق تولید شده از...
یکی از موارد کاربرد مهم انرژی زمین‌گرمایی تولید برق به کمک این انرژی است. در بهار سال 2002 میزان برق تولید شده از منابع زمین‌گرمایی در سراسر جهان بیش از 8200 مگاوات بوده است. کشور ایسلند (واقع در شمالغرب اروپا) که فاقد منابع سوخت‌های فسیلی است به خوبی از این انرژی بهره‌ گرفته و در حال حاضر به کمک منابع زمین‌گرمایی خود حدود 200 مگاوات برق تولید می‌کند. یکی از مهمترین نیروگاههای این کشور، نیروگاه زمین‌گرمایی نسیاوتلیر است که علاوه بر تولید برق به دلیل نزدیکی به شهر ریکیاویک (مرکز کشور ایسلند)، آبداغ مورد نیاز سیستم گرمایش مرکزی آن را نیز تامین می‌کند. بدین ترتیب با تولید همزمان برق و گرما، حداکثر استفاده از مخزن زمین‌گرمایی مربوطه بعمل می‌آید. در این مقاله نخست، توضیحاتی پیرامون مخزن زمین گرمایی نسیاوتلیر ارایه می‌شود و سپس نیروگاه زمین‌گرمایی مربوطه مورد بحث و بررسی قرار می‌گیرد. کشور ایسلند در منتهی‌الیه شمالغرب اروپا تقریباً در وسط اقیانوس اطلس واقع شده است. مساحت آن 102829 کیلومتر مربع و جمعیت آن 000/285 نفر است. پایتخت آن (ریکیاویک) در جنوب غرب کشور واقع شده و دارای 000/160 نفر جمعیت است. عمده‌ترین منابع تامین‌کننده انرژی این کشور، انرژی‌های برقآبی و زمین‌گرمایی هستند که هر دو جزو انرژیهای تجدیدپذیر به شمار می‌روند. انرژی‌ زمین‌گرمایی نقش بسیار مهمی در تولید برق و تامین گرمایش منازل این کشور دارد. موقعیت کشور ایسلند به نحوی است که در سرتاسر سال به سیستم‌های گرمایشی نیاز است. بنابراین انرژی زمین‌گرمایی، زندگی مردم در این جزیره سردسیر را بدون وابستگی به منابع سوخت‌های فسیلی امکان‌پذیر کرده است. در گذشته، آبداغ مورد نیاز جهت گرمایش منازل شهر ریکیاویک توسط مخازن زمین‌گرمایی مجاور شهر تامین می‌شد ولی به دلیل توسعه شهر، مخازن فوق قادر به تامین گرمایش تمامی بخشهای شهر نبودند لذا به منظور افزایش ظرفیت سیستم گرمایش مرکزی شهر از مخزن زمین گرمایی نسیاوتلیر کمک گرفته شد. البته مخزن مذکور ضمن تامین آبداغ مورد نیاز سیستم گرمایش شهر، 60 مگاوات برق نیز تولید می‌کند.. مخزن زمین‌گرمایی نسیاوتلیراین مخزن در حاشیه شمالی کوه آتشفشان هنگیتل و در جنوب غرب ایسلند واقع شده است. در حقیقت مخزن زمین‌گرمایی نسیاوتلیر بخشی از منبع زمین‌گرمایی هنگیتل است که در 35 کیلومتری شرق ریکیاویک قرار دارد. آتشفشان هنگیتل همراه با زمین‌های اطرافش حدود 50 کیلومتر مربع وسعت دارد. وجود چشمه‌های آبگرم فراوان که اغلب آنها حدود 100 درجه سانتی‌گراد حرارت دارند نشان دهنده حضور یک مخزن زمین‌گرمایی حرارتی بالا در اعماق زمین هستند. از سوی دیگر، آتشفشان هنگیتل بسیار جوان بوده و حدود 000/300 سال قدمت دارد. البته آخرین فوران آتشفشانی آن حدود 2000 سال قبل رخ داده است. بدین ترتیب. سنگهای آتشفشانی جوان موجود در منطقه، منبع حرارت مخزن زمین‌گرمایی نسیاوتلیر به شمار می‌روند. یکی از مهمترین اجزاء یک مخزن زمین‌گرمایی سیال (آبداغ یا بخار) مخزن است که بایستی توسط مجراهای خاصی بدرون آن نفوذ کنند. میزان متوسط بارندگی سالیانه در منطقه نسیاوتلیر متجاوز از 3500 میلی‌متر در سال است که رقم بسیار قابل توجهی است. گسلها و درز و شکافهای فراوان موجود در منطقه نیز مجراهای مناسبی را جهت نفوذ بارشهای جوی بدرون مخزن فراهم کرده‌اند. با توجه به توضیحات فوق مشخص می‌شود که شرایط یک مخزن زمین‌گرمایی حرارت بالا در منطقه نسیاوتلیر به خوبی فراهم شده است و نزدیکی به شهر ریکیاویک، پرجمعیت‌ترین شهر و مرکز کشور، اهمیت این مخزن زمین‌گرمایی را به نحو چشمگیری افزایش داده است. بنابراین، مطالعات اکتشافی مخزن زمین‌گرمایی نسیاوتلیر از حدود 35 سال قبل ‎‎آغاز شد و از آن زمان تاکنون، نقشه‌ها و گزارشهای فراوانی در خصوص مشخصات فیزیکی و شیمیایی آن تهیه شده است. این مطالعات شامل بررسیهای زمین‌شناسی، ژئوشیمیایی، ژئوفیزیکی و حفاری است. تاکنون بیش از 20 حلقه چاه درمنطقه حفر شده است که عمق آن بین 1000 تا 2000 متر است. محدوده میدان حفاری چاهها حدود 5/3 کیلومتر مربع وسعت دارد. طبق اطلاعات حاصل از چاهها، درجه حرارت مخزن حدود 350 تا 400 درجه سانتی‌گراد شده است. فشار مخزن بین 20 تا 120 بار (bar) اندازه‌گیری شده است که به طور میانگین حدود 60 بار در نظر گرفته می‌شود. در حال حاضر، مطالعات مهندسی مخزن در منطقه نسیاوتلیر در دست انجام است و محققان مربوطه جهت دستیابی به بخار بیشتر، حفر چاههای انحرافی به زیر آتشفشان هنگیتل را توصیه می‌‌کنند که به احتمال بسیار زیاد در اینده نزدیک، چاههای اکتشافی جدیدی به همین منظور حفر خواهند شد. تولید انرژی حرارتی از مخزن نسیاوتلیر از سال 1990 آغاز شد. در آنزمان میزان انرژی حرارتی تولید شده معادلMW 100 بود که توسط lit/s600 آبداغ 80 درجه سانتی‌گراد تامین شد. از انرژی حرارتی مذکور جهت تامین گرمایش منازل شهر ریکیاویک استفاده می‌شد. در ابتدا هدف از احداث نیروگاه، تولید همزمان انرژی حرارتی برای سیستم گرمایش مرکزی و برق برای شبکه سراسری بود. ولی در اوایل دهه 90 نیاز چندانی به افزایش تولید برق در کشور احساس نمی‌شد. پس از نصب و راه‌اندازی تجهیزات مرحله اول نیروگاه، ظرفیت حرارتی آن نیز توأم با افزایش تقاضای سیستم گرمایش مرکزی، افزایش یافت. در حقیقت در این نیروگاه، از آب خروجی از جدا‌کننده و مخازن تبخیر آنی به منظور گرمایش منازل مسکونی استفاده می‌شود. در سال 1986 بر پایه تمام اطلاعات به دست آمده از مطالعات اکتشافی مخزن زمین‌گرمایی نسیاوتلیر، مدل ریاضی مخزن تهیه شده بود که بعداً به کمک اطلاعات حاصل از نیروگاه مجدداً مورد بررسی قرار گرفت. بدین ترتیب که با اندازه‌گیری پیوسته میزان تولید بخار و آبداغ از نیروگاه می‌توان مدل ریاضی مذکور را به روز کرد. طبق مدل اولیه، ظرفیت حرارتی مخزن حدود MWt300 محاسبه شده بود حال آنکه مدل به روز شده مخزن نشان می‌دهد که ظرفیت حرارتی آن حدود 30 درصد بیشتر از میزانی است که طبق مدل اولیه برآورد شده بود. در اواسط دهه 90 به دلیل توسعه صنعتی کشور و افزایش تقاضای برق به ویژه جهت کارخانه تازه تاسیس تولید آلومینیوم، نیاز به احداث یک نیروگاه زمین‌گرمایی جدید احساس شد. از سوی دیگر، مصرف‌کنندگان سیستم گرمایش مرکزی به نحو قابل ملاحظه‌ای کارایی تجهیزات و دستگاههای سیستم گرمایش را افزایش دادند. لذا بنا به دلایل فوق، آنزمان تغییر محسوسی در انرژی حرارتی مورد نیاز ایجاد نشد، البته بجز تقاضای منازل مسکونی جدیدی که به سیستم توزیع آبداغ متصل می‌شدند. بنابراین در استراتژی کاربرد انرژی زمین‌گرمایی تجدیدنظر شد. بدین ترتیب که به تولید برق اهمیت بیشتری داده شد و تولید گرما از منبع زمین‌گرمایی به دلیل رشد کم تقاضا در سیستم گرمایش مرکزی در درجه دوم اهمیت قرار گرفت. در دسامبر 1996، شرکت ارکویتاریکیاویکور تصمیم به ساخت مرحله سوم نیروگاه گرفت که طی آن دو توربین هر یک به ظرف Mwe30 به نیروگاه اضافه شدند و بخش حرارتی نیروگاه نیر متعاقب تغییر در طرح نیروگاه، تغییر داده شد. طرح کلی نیروگاهپس از راه‌اندازی مرحله سوم نیروگاه، ظرفیت ان معادل Mwe60 و MWt150 شد. مخلوط بخار و آبداغ خروجی از چاههای زمین‌گرمایی در یک ایستگاه جدا‌کننده مرکزی و در فشار مطلق 12 بار، به دو فاز مجزای بخار و آبداغ تبدیل می‌شود. بخار توسط لوله به سمت نیروگاه هدایت می‌شود. البته قبل از ورود به توربین، رطوبت آن توسط تجهیزات مخصوصی جدا می‌شود. از بخار خروجی توربین‌ها جهت پیش‌گرم کردن آب سرد زیرزمینی استفاده می‌شود. حال آنکه آبداغ خروجی از جداکننده‌های بخار، آب پیش‌گرم شده خروجی از کندانسورها را تا درجه حرارت مورد نیاز سیستم گرمایش مرکزی گرم می‌کند. از آنجایی که آب سرد زیرزمینی از اکسیژن محلول اشباع شده است لذا اگر آن را گرم کنند خاصیت خورندگی پیدا می‌کند. بنابراین به منظور از بین بردن این خاصیت، آب گرم شده قبل از خروج از نیروگاه، هوازدایی می‌شود. هوازدایی با جوشاندن آب در خلاء و با تزریق حجم کمی از بخار زمین‌گرمایی که خود حاوی گاز H2S است صورت می‌گیرد.. به دلیل تغییر درجه حرارت هوا در طول سال، تقاضا برای گرمایش منازل مسکونی نیز متغیر است حال آنکه تولید برق به صورت بار پایه در تمام طول سال ثابت است. بنابراین به منظور دستیابی به انعطاف‌پذیری بیشتر در فرآیند تولید برق و گرما، درجه حرارت چگالش بخار با می‌توان بین 60 و 73 درجه سانتی‌گراد تنظیم کرد. در واقع این بدان معنی است که انرژی حرارتی تولید شده از بخش حرارتی نیروگاه می‌تواند بین MWt128 و MWt227 یا به میزان 77 درصد نوسان کند. میزان سیال تولیدی از چاهها نیز بر مبنای تقاضای انرژی تنظیم می‌شود. بدین ترتیب از بخار و آبداغ زمین‌گرمایی به بهترین و موثر‌ترین نحو ممکن، جهت تولید همزمان انرژی الکتریکی و حرارتی استفاده می‌شود. اجزاء اصلی نیروگاهنیروگاه را می‌توان به اجزاء اصلی زیر تقسیم‌بندی کرد: سیستم تامین بخارسیال زمین‌گرمایی از 10 حلقه چاه جمع‌آوری شده و به سمت تاسیسات جداکننده مرکزی که در فاصله 450 متری از نیروگاه واقع شده است، هدایت می‌شود. در شرایط معمولی صرفاً از آبداغ و بخار 8 حلقه چاه استفاده می‌شود و در واقع دو چاه دیگر چاههای ذخیره محسوب می‌شوند. مخلوط آبداغ و بخار به وسیله لوله‌های نسبتاً طویلی به نیروگاه منتقل می‌شود. طولانی‌ترین مسیر لوله‌کشی مربوط به چاه شماره 14 است که حدود 2/2 کیلومتر طول دارد. بالای هر چاه زمین‌گرمایی یک شیر کنترلی قرار دارد که میزان جریان خروجی آن را تنظیم می‌کند. مخلوط آبداغ و بخار خروجی از چاهها پیش از آنکه به جداکننده‌های اصلی منتقل شود از یک پیش جداکننده عبور می‌کند. در واقع به کمک این دستگاه، عمل جدایش بخار و آبداغ در دو مرحله و با کارایی بیشتری صورت می‌گیرد. ضمن آنکه با استفاده از آن، نیازی به طراحی ونصب جداکننده‌های بیشتر نیست. در جداکننده مرکزی، میزان جریان آبداغ و فشار بخار کنترل می‌شوند. بخار و آبداغ اضافی از طریق دودکش‌های بلند 25 متری به هوای آزاد رها می‌شوند. میزان جریان خروجی از دودکش‌ها مرتباً توسط شیرهای مخصوصی کنترل می شود. شیرآلات مذکور از نوع پردوام و مقاوم هستند زیرا سوالات زمین‌گرمایی مخازن حرارت بالا معمولاً خورنده هستند. در سیستم جداکننده مرکزی، بخار و آبداغ به سمت بخشهای مختلف نیروگاه هدایت می‌شوند. در مسیر انتقال بخار، تجهیزات رطوبت‌گیر نصب شده‌اند که در آنها آخرین مرحله جدایش رطوبت باقی‌مانده در بخار صورت می‌گیرد. در حقیقت چنانچه بخار، هنوز حاوی قطرات آب باشد، در این دستگاهها قطرات مذکور جدا شده و بخار کاملاً عاری از آب به سمت توربین‌های نیروگاه هدایت می‌شود. سیستم تامین آب سردایستگاه پمپاژ آب سرد زیرزمینی در 6 کیلومتری نیروگاه و در نزدیکی دریاچه تینگوتلیر واقع شده است. آب سرد از 5 حلقه چاه تامین می‌شود. عمق تقریبی چاهها 30 متر بوده و دبی هر یک از آنها بیش از 300 لیتر بر ثانیه است. آب سرد به وسیله لوله از چاهها به سمت دو مخزن که هر یک 100 متر‌مکعب ظرفیت دارند منتقل می شود. سپس آب سرد به وسیله پمپ از مخازن مذکور به کندانسورها، مبدلهای حرارتی و دستگاههای هوازدا منتقل می‌شوند. سیستم‌های تولید برقجریان بخار از طریق تجهیزات رطوبت‌گیر و نیز دو شیر قطع جریان و دو شیر اصلی که به صورت سری در هر واحد نصب شده‌اند به درون توربین‌ها هدایت می‌شود. توربین‌ها ساخت شرکت میتسوبیشی بوده و از بازده بالایی برخوردار هستند. قدرت خروجی هر یک از توربینها Mwe30 بوده و بخار از بالای آنها خارج می‌شود. توربین‌ها به شکل یک سیلندر مجزای 8 طبقه بوده و از نوع جریان منفرد هستند و سرعت دوران آن معادل rpm3000 است. میزان بخار مصرفی هر یک از توربینها در فشار ورودی بخار (12 بار مطلق) و فشار کندانس (2/0 بار مطلق) معادل Kg/s2/57 است. دامنه فشار بخار ورودی توربینها و فشار کندانس آنها بر حسب مقدار انرژی حرارتی مورد نیاز بخش حرارتی نیروگاه به ترتیب بین 10 تا 15 بار مطلق و 2/0 تا 35/0 بار مطلق است. بخار خروجی از توربین‌ها به وسیله یک لوله از بخش فوقانی آن به سمت کندانسورها هدایت می‌شود. کندانسورها از نوع پیوسته – لوله‌ای بوده و شش گذره هستند. جنس لوله‌های کندانسور از تیتانیوم است. سطح چگالنده هر یک از کندانسورها معادل 3500 متر مربع است. از آنجایی که چگالش بخار به صورت غیر مستقیم انجام می‌شود، لذا پمپ‌های کندانسور کوچک بوده و میزان برق مصرفی آنها هنگام تولید حداکثر توان هر توربین معادل 11 کیلوولت است. گازهای غیرقابل میعان توسط پمپ های خلاء از محیط داخل کندانسور‌ها خارج می‌شوند. پمپهای مذکور برقی بوده و به بخار و فضای کمی نیاز دارند. به دلیل عوامل مذکور، پمپ‌های خلاء نسبت به اجکتورها اقتصادی‌تر بوده و با محیط‌زیست سازگارتر هستند. هر توربین دارای دو پمپ است که مصرف برق آنها در هنگام حداکثر توان تولیدی توربین‌ها معادل 300 کیلوولت است. بار طراحی پمپ‌ها معادل 1 درصد وزنی بخار است. بدین ترتیب که اگر 1 درصد وزنی بخار از گازهای غیرقابل میعان تشکیل شده باشد، این سیستم قادر است که تمامی گازهای مذکور را از بخار جدا کند.. حال با توجه به اینکه میزان گاز موجود در بخار سیکل نیروگاه نسیاوتلیر معادل 5/0درصد وزنی آن است لذا یک پمپ برای هر توربین قادر به مکش تمام حجم گازهای مذکور است. توربوژنراتورها مستقیماً به وسیله یک محور به توربینها متصل بوده و از نوع MVA40 و KW11 هستند. ژنراتورها در یک سیستم کاملاً بسته قرار داشته و با جریان هوا خنک می‌شوند. در این سیستم بسته کولرهای هوا/ آب و فن‌های تهویه – تخلیه خاصی تعبیه شده‌اند تا فشار زیاد هوا را در داخل ژنراتورها حفظ کنند.. سیستم‌های تحریک ژنراتورها از نوع بدون جاروبک هستند. کابلهای متصل به ترمینال‌های ژنراتور خود به اتصالات دستگاه ترمینال متصل هستند در واقع در نقطه‌ای که انتهای خنثی یا کلید مدار ژنراتور متصل است. کلید مدار ژنراتور به وسیله یک کابل به ترانسفورماتور واحد قدرت متصل است. ترانسفورماتورهای هر واحد از نوع خنک‌کننده اجباری با روغن و خنک‌کننده اجباری با آب و دارای سه سیم‌پیچ بوده و جزو رده 132/11/11 KW, 40/4016/MVA هستند. هر ترانسفورماتور دارای دو سیستم خنک‌کننده است که هر یک به تنهایی قادر است ترانسفورماتور را در حداکثر توان تولیدی خنک کند. کلیدخانه‌های KV132 داخلی از نوع عایق‌بندی شده با گاز است که شامل یک شینه اصلی و شینه انتقال انرژی است. کلید خانه خود از 4 بی (bay) تشکیل شده است، یکی برای هر واحد یکی برای خط انتقال و یکی برای شینه کوپلر. یک کابل 5/2 کیلومتری کلید خانه را به انتهای خط انتقال هوایی نسیاوتلیر متصل می‌کند. تولید آبداغهمانگونه که پیشتر اشاره شد آب سرد زیرزمینی در مبدلهای حرارتی پوسته – لوله‌ای بر اثر تماس با سیال زمین‌گرمایی گرم می‌شوند. فرایند گرمایش اب سرد در دو مرحله و دو سری مبدل حرارتی انجام می شود. در مرحله اول، درجه حرارت آب سرد از 50 درجه سانتی‌گراد به حدود 60 درجه سانتی‌گراد می‌رسد و در مرحله دوم درجه حرارت آب پیش گرم شده خروجی از کندانسورها به 88 درجه سانتی‌گراد می‌رسد. در واقع منبع اصلی حرارت در هر دو گروه مبدلها، آبداغ خروجی از چاههای زمین گرمایی است. در مبدلهای گروه اول، دو مبدل حرارتی از نوع پوسته – لوله‌ای به صورت سری و پشت سر هم نصب شده‌اند. آبداغ در پوسته و اب سرد در درون لوله جریان دارد. مبدلهای حرارتی از نوع تک گذره بوده و جریان سیالها در آنها به صورت معکوس است. مبدلها از جنس فولاد ضدزنگ بوده و برای گرم کردن Kg/s 300 آب سرد طراحی شده‌اند. چنانچه صرفاً در بخش حرارتی نیروگاه از مبدلهای گروه اول استفاده شود، در آن صورت درجه حرارت آبداغ زمین‌گرمایی از 188 به 40 درجه سانتی‌گراد می رسد. هر یک از مبدلهای حرارتی گروه اول دارای 1430 لوله است که قطر و طول هر یک از لوله‌ها نیز به ترتیب 4/25 میلی‌متر و 6 متر است. سطح تبادل حرارتی هر یک از مبدلها معادل 643 متر‌مربع است. گروه دوم مبدلهای حرارتی از دو مبدل موازی تشکیل شده است. وظیفه اصلی آنها گرم کردن آب پیش گرم شده خروجی از کندانسورها تا 88 درجه سانتی‌گراد است. در این دسته از مبدلها نیز آبداغ در لوله‌ها و آب سرد درون پوسته جریان دارد. بخش لوله از نوع 4 گذره بوده حال آنکه بخش پوسته 2 گذره است. به دلیل تعداد گذرهای متفاوت، آبداغ زمین‌گرمایی می‌تواند تا حدود 95 درجه سانتی‌گراد خنک شود.. هر مبدل حرارتی از 1030 لوله تشکیل شده است که هر لوله 5/24 میلی‌متر قطر و 4 متر طول دارد. سطح کل تبادل حرارت هر یک از مبدلها 310 متر مربع است. هر یک از مبدلها به منظور تبادل حرارت Kg/s 500 آبداغ پیش‌گرم شده طراحی و ساخته شده‌اند. سیستم‌های کمکیشبکه توزیع اصلی داخل نیروگاه بر مبنای ولتاژ 11 کیلوولت طراحی شده است. در نیروگاه. 3 کلید خانه 11 کیلوولتی وجود دارد. کلیدخانه‌ها مربوط به بخش‌های الکتریکی و حرارتی نیروگاه و ایستگاه پمپاژ اب سرد هستند. از ترانسفورماتورهای توزیع برای سیستم‌های توزیع اصلی Va.c400 نیروگاه استفاده می‌شود. ترانسفورماتورهای مذکور به هر شینه موجود در کلیدخانه‌های 11 کیلوولت متصل هستند. دو سیستم توزیع اصلی به وسیله شینه Va.c400 سوم به یکدیگر متصل شده‌اند در واقع در محلی که موتور دیزل برق اضطراری نیروگاه نیز به آن وصل شده است. همچنین از دو سیستم مجزاری Va.c24 و Va.c110 برای تجهیزات کنترلی و حفاظتی نیروگاه و نیز سیستم روشنایی اضطراری استفاده شده است. ظرفیت باطریها در سیستم به میزانی است که قادرند انرژی مورد نیاز سیستم‌های کنترلی و حفاظتی را برای 10 ساعت و پمپ‌های روغن اضطراری را جهت گردش روغن در ژنراتور (در زمان قطع شبکه) به مدت 3 ساعت تامین کنند. سیستم کنترلیمجموعه PLC‌های موجود در نیروگاه، تمامی سیستم‌های فرعی آن را کنترل می‌کنند. سیستم کنترل بخش الکتریکی نیروگاه شامل یک PLC افزونگی برای هر واحد است. چاپگرها و واحدهای مهندسی نیز به سیستمهای مختلف متصل هستند. شبکه PLC به سیستم ایستگاه SCADA متصل است. سیستم اسکادا بخشی از سیستم اسکادا شرکت ارکویتاریکیاویکور است. مرکز دیسپاچینگ در ریکیاویک قرار داشته و در آنجا عملکرد روزانه نیروگاه پایش و کنترل می شود. معمولاً در اتاق کنترل نیروگاه فردی حضور ندارد و اپراتورها تنها در یک نوبت کاری عملکرد روزمره نیروگاه را مورد بررسی قرار می‌دهند. ساختمانهای نیروگاهبه دلیل شرایط آب و هوایی خاص منطقه نسیاوتلیر و بارشهای فراوان جوی، اغلب تجهیزات و تاسیسات مهم نیروگاه در محیط‌های سربسته قرار دارند. ابعاد ساختمانهای احداث شده در مرحله سوم توسعه نیروگاه معادل 2523 مترمربع و 20136 مترمکعب است. مساحت و حجم تمامی تاسیسات نیروگاه زمین‌گرمایی نسیاوتلیر به ترتیب 5500 مترمربع و 39200 مترمکعب است. نیروگاه در ارتفاع 180 متری ازسطح دریا واقع شده است. از آنجایی که منطقه نسیاوتلیر از گدازه‌های آتشفشانی تشکیل شده است لذا برای احداث نیروگاه، گدازه نرم سطحی کنار زده شد و ساختمانها روی یک پی متسحکم بنا شدند. ساختمان حاوی توربین نیروگاه از جنس بدنه فولادی معمولی است ولی سایر ساختمانهایی که به آن مرتبط بوده و حاوی تجهیزات الکتریکی و کنترلی هستند از جنس بتون هستند. از نظر مقاومت ساختمانها در برابر زلزله، آنها را به نحوی طراحی کرده و ساخته‌اند که قادرند زلزله‌هایی را که شتاب آنها حدود g6/0 است را بدون هیچگونه صدمه یا توقفی در عملکرد تحمل کرده و در برابر زلزله‌‌های دارای شتاب حرکت g1/1 نیز بدون ایجاد آسیب‌های وسیع و گسترده مقاومت کنند. شایان ذکر آنکه اطلاعات لرزه خیزی لازم جهت طراحی و ساخت نیروگاه توسط محققان دانگشاه ایسلند و با بررسی تاریخچه لرزه خیزی منطقه نسیاوتلیر در اختیار پیمانکاران مجری احداث نیروگاه قرار گرفت. گازهایی که از میدان زمین‌گرمایی نسیاوتلیر آزاد می‌شوند چه از گاز فشانهای طبیعی و چه از چاهها و نیروگاه، بسیار خورنده هستند. بنابراین سطح تمامی ساختمانها به وسیله صفحات آلومینیومی پوشیده شده‌اند. در حین طراحی نیز توجه ویژه‌ای به سیستم‌های کنترلی و سیار تجهیزات برق از صافی‌های زغالی عبور می‌کنند تا H2S موجود در هوا را جذب کنند. ضمناً هوای تمیز فشرده بدرون دستگاههای حساسی که در خارج از ساختمانها وجود دارند تزریق می‌شود تا از خوردگی تجهیزات توسط گازهای خورنده جلوگیری کند. انتقال برق و انرژی حرارتی به مصرف‌کننده‌هابرق تولید شده در نیروگاه از طریق یک خط انتقال 132کیلوولت که توانایی انتقال آن معادل Mwe110 است به ریکیاویک منتقل می‌شود. طول این خط 31 کیلومتر بوده که شامل 5/2 کیلومتر کابل از نیروگاه تا ابتدای خط 5/15 کیلومتر هوایی بوده و سپس در انتهای مسیر انتقال با 13 کیلومتر کابل به پست کرپا در ریکیاویک منتقل می‌شود. آبداغ خروجی از بخش حرارتی نیروگاه، نخست به یک مخزن بزرگ در مرتفع‌ترین نقطه مسیر انتقال هدایت می‌شود. ظرفیت مخزن مذکور 2000 مترمربع بوده و ارتفاع آن از سطح دریا 407 متر است. از این نقطه به بعد، آبداغ توسط نیروی جاذبه زمین به سمت مخازن ذخیره سیستم گرمایش مرکزی ریکیاویک هدایت می‌شود که از آنجا به وسیله پمپ‌های مربوطه بین مصرف‌کننده توزیع می‌شود. طول مسیر انتقال آبداغ 27 کیلومتر است. قطر لوله انتقال در 3 کیلومتر اول مسیر 900 میلی‌متر و در 24 کیلومتر باقیمانده 800 میلی‌متر است. اثرات زیست‌محیطیسالانه حدود 6 میلیون تن سیال داغ و گازهای مختلف از میدان زمین‌گرمایی نسیاوتلیر به منابع آبهای زیرزمینی یا جو وارد می‌شود. البته بدیهی است که اثرات این حجم سیال و گاز خروجی در خصوص منابع آبهای زیرزمینی به ویژه در نزدیکی دریاچه تینگوتلیر به دقت مورد بررسی قرار می‌گیرد و خوشبختانه تاکنون اثرات مخرب زیست‌محیطی این نیروگاه، بسیار کم بوده است. مقایسه بین انرژی زمین‌گرمایی و سایر منابع تامین‌کننده انرژی نشان می‌دهد که میزان گاز CO2 و S آزاده شده از نیروگاه زمین‌گرمایی نسیاوتلیر نسبتاً کم است. به عنوان مثال، میانگین CO2 آزاد شده از نیروگاه نسیاوتلیر معادل 10 درصد میزانی است که یک نیروگاه متعارف (نفت سوز یا زغال سوز) مشابه از نظر ظرفیت تولیدی ایجاد می‌کند. سرمایه‌گذاریسرمایه‌گذاری در مرحله سوم توسعه نیروگاه شامل موارد زیر بوده است: ساختمانها و تجهیزات تولید برق، تغییرات گسترده بخش حرارتی و طرحهای توسعه سیستم‌های جانبی نیروگاه. در خلال این مرحله، 5 چاه اضافی به سیستم تامین بخار و تعدادی جدا‌کننده و شیرآلات کنترلی به مجموعه اضافه شده است. به ایستگاه پمپاژ آب سرد نیز یک پمپ اضافه شد که با تکمیل طرح، ظرفیت ذخیره آب سرد نیروگاه 2 برابر شد. به منظور تولید آبداغ بیشتر، 2 مبدل حرارتی دیگر نیز به بخش حرارتی نیروگاه اضافه شد. بدین ترتیب کل مبلغ هزینه شده برای مرحله سوم توسعه نیروگاه معادل 52 میلیارد دلار محاسبه شد. به منظور انتقال برق از نیروگاه به ریکیاویک نیز 7 میلیارد دلار هزینه شد. طبق محاسبات بعمل آمده با زمان تخمینی برگشت سرمایه. 12 سال در نظر گرفته شده است. دوره زمانی مذکور از یک سو نشان‌دهنده بهره‌‌مندی پروژه از سودی قابل قبول است و از سوی دیگر حاشیه اطمینان خوبی را برای پروژه در مواقعی که ممکن است موارد پیش‌بینی نشده‌ای رخ دهد، فراهم می‌کند. توسعه نیروگاه در آینده بر اساس دانش امروز محققان از مخزن زمین‌گرمایی نسیاوتلیر، انتظار می‌رود که ظرفیت نیروگاه، در سال 2010 کامل شود. در آن صورت ظرفیت‌ بخش‌های الکتریکی و حرارتی نیروگاه به ترتیب معادل Mwe90 و MWt300 خواهد بود. همانگونه که مهندسان مخزن پیش‌بینی کرده‌اند به مروز زمان، میزان آنتالپی سیال زمین‌گرمایی کاهش می‌یابد که در آن صورت مقدار جریان آبداغ نیز افزایش خواهد یافت. بنابراین در آن زمان، باب جدیدی در طراحی نیروگاه آغاز خواهد شد که تولید برق از آبداغ تولیدی اضافی به کمک سیکل دو مداره زمین‌گرمایی است. طبق برآوردهای بعمل آمده ظرفیت سیکل مذکور Mwe16 محاسبه شده است
محسن مظفری افشار

کلید واژه ها: اردبیل


نظر شما :