به نام خالق هستي بخش

1. به نام خالق هستي بخش • انرژي زمين گرمايي

2. مقدمه: • انرژي زمين گرمايي انرژي تجديد پذيري ميباشد واز حرارت • قابل استخراج ناشي ازگرماي توده هاي مذاب وتخريب مواد • راديواكتيو موجود دراعماق زمين بدست ميآيد.اين منبع انرژي • برخلاف انرژيهاي تجديد پذير ديگرمانند:خورشيدي،بادي،امواج • و....،يك منشاء انرژي پيوسته ميباشد.درقديم ازآن براي مداواي • امراض،پخت وپز،گرمايش محيط و.....استفاده ميشد. در قديم • اغلب بصورت چشمه هاي طبيعي آب گرم وبخارداغ به سطح • زمين مي آمدند.

3. اولين نيروگاههاي زمين گرمايي:اولين استفادههاي مكانيكي از انرژي زمين گرمايي در سال 1897در لادرلو در ايتالياصورت گرفت.كه ظرفيت آن درسال 1914 به5/8مگا وات و در سال 1944به 127رسيد.دراواخر جنگ جهاني دوم اين نيروگاه تخريب شد.ولي پس از جنگ دوباره بازسازي شد ودرسال1981به توليد 360مگا وات رسيد.درسال 1958 دومين نيروگاه دروايراكي نيوزلند ساخته شد.درسال 1967منابع گيزرز كاليفرنيا در آمريكا و پس از آن برخي منابع هيدروترمال از نوع مايع در ژاپن ونيوزلند گسترش يافت.در سال 1967ميزان برق توليدي از اين انرژي به 1325مگاوات رسيد.تاسال1995از اين انرژي درسطح دنيا حدود9000 مگا وات برق وبيش از 11000 مگا وات انرژي حرارتي براي مصارف مختلف توليد ميگرديد.

4. نمایی از نیروگاه زمین گرمایی در لادرتو ایتالیا

5. انواع منابع انژي زمين گرمايي: • 1 -انرژي هيدرو ترمال • 2 -لايه هاي تحت فشار • 3 -تخته سنگهاي خشك وداغ • 4-توده هاي مذاب

6. 1-انرژي هيدروترمال: • بيش از ساير موارد توسعه پيدا كرده وتنها نوعي است كه تاكنون به علت قيمت قابل رقابت آن با ديگر منابع انرژي كاربرد تجاري پيدا كرده است.به آبهاي داغ وبخاراتي كه در قسمتهاي با عمق كم يا متوسط پوسته زمين(4500-100متر) درون گسلها يا خلل وفرج سنگهاي متخلخل قرارگرفته اند را منابع هيدرو- ترمال گويند.اين منابع بيش از 90درصد منابع انرژي زمين گرمايي را تشكيل ميدهند.منابع موجود در خوي وماكو در ايران نيز از اين نوع منابع مي باشند.از انرژي سيال داغ اين نوع ازمنابع ميتوان بطور مستقيم براي كاربردهاي حرارتي وبطور غيرمستقيم در توليد برق بهره گيري كرد.دوسوم اين منابع دمايي در حدود 150تا 200درجه سانتيگراد دارند.اين منابع براي توليد برق بايد دمايي در حدود 90تا 350درجه سانتيگراد داشته باشند.غني ترين منابع هيدروترمال ، منابعي هستند كه داراي بخار خشك يا ميزان كمي مايع باشند. عظيمترين منابع تحت بخار كشف شده در جهان در محدوده نيروگاه گيزرز آمريكا ميباشد.

8. 2-لايه هاي تحت فشار: • اين منابع حاوي گاز متان ميباشند كه در عمق 3تا6كيلومتري سطح زمين ،تحت فشار بالا حبس شده اند.در عمل بندرت پيش آمده است كه دماي اين منابع به 150درجه برسد.از مهمترين اين منابع،منابع حوضه هاي رسوبي سنوزوئيك با وسعتي معادل 160000كيلومتر مربع در خليج مكزيك ميباشد.گستره ذخاير لايه هاي تحت فشار هنوز ناشناخته مي باشد ولي آينده ي خوش آتيه دارد زيرا در صورت استخراج،امكان استفادهاز سه نوع انرژي مختلف:حرارتي ناشي ازسيالات گرم شده،هيدروليك ناشي از فشارهاي بالاي حبس شده، شيميايي ناشي از سوخت گاز متان محلول فراهم ميشود.

9. 3-تخته سنگهاي خشك وداغ: • اين منابع به منابع پتروترمال معروفند. بزرگترين منبع انرژي زمين گرمايي محسوب ميشوند.حاوي مقداري آب ميباشند.دماي آنها حدود 150تا290درجه سانتيگراد ميباشد.ايده كلي براي استفاده از اين منبع براي توليد برق، ايجاد يك سفره زمين گرمايي مصنوعي ميباشد.كه ابتدا دوچاه باعمق 4000تا5000متردر داخل سنگهاي داغ حفاري ميگردد و پس از حفاري با روشهاي انفجار هسته اي ويا فشار هيدروليكي تركهاي در داخل اين سنگها ايجاد ميشود واين دو چاه به هم مرتبط مي شوند.وتبادل حرارتي بزرگي در داخل سنگها ايجاد ميشود. از طريق يكي از چاهها آب سرد به داخل زمين تزريق شده، وپس از جذب حرارت از سنگها بصورت آب داغ يا بخار آب گرم از طريق چاه ديگر به سطح زمين باز مي گردد.وباهدايت بخار به سمت توربين ، در نهايت انرژي الكتربكي توليد ميشود.بيش از سي سال از آغاز اولين طرح تحقيقاتي توليد برق از اين منبع ميگذرد ولي هنوز اين منبع براي توليد برق اقتصادي نمي باشد.پژوهشدر زمينه هاي زير مي تواند موجب توسعه اين فن آوري شود:1-توسعه روشهاي حفاري د رسنگهاي آذرين2-توسعه دستگاههاي اندازه گيري خصوصيات مختلف سنگها 3-توسعه روشهاي شناسايي و رديابي سيستم شكافها4-توسعه روشهايي كه ميزان آب تزريقي مفقود شده از طريق سنگها را كم كند.

10. 4-تودههاي مذاب: • داراي درجه حرارتي بين 700تا 1200درجه سانتيگراد ميباشند.چون عمق قابل دسترسي به آنها بين 3000تا10000تخمين زده ميشود بهره برداري از آنها مسكلتر ميباشد.در مورد بهرهبرداري از اين منابع اقدام موثري صورت نگرفته است .مشكلات بهره برداري از اين منابع :1-مشكلات حفاري در سنگهاي نيمه مذاب كه دمايي حدود 800درجه دارند 2-نحوه آماده سازي و ساخت لوله جدار ته چاه براي استحصال حرارت3-تعيين موقعيت دقيق توده هاي ماگمايي

11. كاربردهاي مستقيم انرژي زمين گرماييدرسال1997:

12. استفاده مستقيم از انرژي زمين گرمايي درايران: • در ايران با وجود ذخاير مناسب كاربرد هاي مستقيم از اين انرژي به استفادههايي نظير استخرهاي شنا وحمام منحصر گرديده است .براي نمونه :سرعين،رامسر،دماوندومحلات ميباشند.در كشور بيش از 360 مورد چشمه آبگرم ومعدني يافت شده كه داراي طيف مناسبي از تركبيبات وخواص درماني متفاوت ميبشند كه بجز اندكي از آنها ،بقيه غير بهداشتي مورد بهره برداري قرار ميگيرند .

13. نتايج مطالعات زمين گرمايي در شمال وشمال غرب ايران:

14. مناطقي از ايران كه داراي ذخاير انرژي زمين گرمايي ميباشند : • 1 -منطقه تفتان وبزمان2-منطقه طبس3-منطقه شيراز4-منطقه مركزي ايران5-منطقه غرب 6-منطقه مشهدونيشابوروسبزوارو قوچان وبجنورد و گرگان بخاطر كانونهاي زلزله و وجود گسلهاي رباط وقره بيل و ميامي و.......7-منطقه جنوب8-منطقه شرق شامل : زابل ،خاش، سيرجان وزاهدان

15. استفاده از انرژي زمين گرماييبراي توليدبرق: • منابع انرژي زمين گرمايي براي توليد بار پايه استفاده مي شوند و تنها د ر شرايطي خاص براي توليد بار پيك مورد استفاده قرار ميگيرند . بزرگترين توليد كنندگان برق از انرژي زمين گرمايي در حال حاضر در سطح جهان آمريكا،فيليپين،مكزيك ،ايتالياوژاپن ميباشند.جدول زيرمقايسه برق حاصل از اين انرژي رابا انرژي هاي ديگر درسال 1997نشان ميدهد

16. ظرفيتهاي نصب شده نيروگاههاي زمين گرمايي درجهان تا سال1997برحسب MW

17. انواع نيروگاههاي زمين گرمايي: • 1-نيروگاههاي بخار خشك • 2 -نيروگاههاي بخار انبساط آني • 3 -نيروگاههاي سيكل دو مداره • 4 -نيروگاههاي باتوربين تفكيك دوراني • 5 - نيروگاههاي سيكل تركيبي

18. 1-نيروگاههاي بخار خشك: • در اين نيروگاهها براي توليد برق از مخازن هيدروترمال تحت بخار استفاده ميشود.بخار خشك با استفاده از فشار طبيعي خود از چاه توليدي خارج شده پس از گذشتن از صافي ، تصفيه و به داخل توربين هدايت مي شود .در طرح اوليه در اين نيروگاهها درسال 1904در لادرلو ساخته شد.بخار پس از خروج از توربين وارد چگالنده شده و حرارت خود رااز دست مي دهد وتقطير شده ، وبا تقطير بخار در چگالنده، بين توربين وچگالنده خلاء ايجاد شده وتوانايي گردشي توربين افزايش يافته وبازدهي افزايش مي يابدبراي خنك كردن آب مورد نياز اين سيستمها از برجهاي خنك كننده استفاده ميشود نيروگاههاي لادرلو وگيزرز ازاين نمونه هستند

20. 2-نيروگاههاي بخار انبساط آنی • اين نيروگاهها براي استفادهاز مخازن تحت مايع به اندازه كافي داغ(در حدود 160 درجه ) مورد استفاده قرار ميگيرندوبه دو صورت زيرميباشند: 1-2-تك مرحله اي2-2-دو مرحله اي

21. 1-2-تك مرحله اي :آبهاي داغ زمين گرمايي كه تحت فشار زياد هستند در اثر دما وفشار بسيار زياد طبيعي خود به بالاي چاه آمده وبه سمت دستگاه تفكيك كننده آني هدايت مي شود در اين دستگاه در نتيجه افت فشار مقدار زيادي از آب داغ به بخار تبديل ميشود .بخار حاصله پس از گذشتن از صافيهاي مخصوص به درون توربين بخار هدايت وتوربين كوپل شده با توربين برق توليد ميكند.سيستم چگالش وبرج خنك كننده در اين نوع مانند نيروگاههاي بخار خشك ميباشد • 2-2-دو مرحله اي:در اين نوع ، تبخير آب داغ تحت فشار به بخار در دو دستگاه تفكيك كننده مجزا ودر دو مرحله صورت ميگيرد .آب داغ پس از تفكيك كننده اول ، وارد تفكيك كننده دوم كه داراي فشار كمتري است شده ومجددا مقداري از آن در اين دستگاه تبديل به بخار ميشود. بخار حاصل از مرحله ي اول به قسمت فشار بالاي توربين وبخار حاصل از مرحله ي دوم وارد قسمت فشار ضعيف توربين ميشودكه داراي قطر بيشتري است.اين سيستم براي حداكثر بهره گيري از انرژي سيال زمين گرمايي طراحي گرديده است.از اين سيستم در بسياري از نقاط جهان با ظرفيت بين 10تا 55 مگاوات استفاده شده است

24. 3-نيروگاههاي سيكل دو مداره:اين نيروگاهها براي مخازن هيدرو ترمال تحت مايع كه دماي آنها آنقدر بالا نيست تا بتوان در سيكلهاي تبخير آني استفاده كرد، مناسب است.همچنين براي مخازني كه داراي آلايندگي مي باشند ونيز مخازن آب شور كه به دليل تشكيل رسوبات سخت نمي توانند در روشهاي تبخير آني مورد استفاده قرار گيرند ، استفاده نمود .اين سيستم داراي دومدار مستقل ازهم ميباشد مدار اول مربوط به توليد سيال زمين گرمايي وانتقال آن به مبدال حرارتي وشامل تجهيزات سر چاهها ، پمپ ها جهت استخراج آب از چاههاي توليدي وپمپ جهت تزريق آبهاي مصرف شده به چاههاي تزريق مي باشد .آب گرم چاه توليدي بادمايي در حدود 65تا200درجه بوسيله پمپ ته چاه ويا با فشار طبيعي به مبدل حرارتي انتقال يافته ودر آنجا حرارت خود را به مدار دوم ميدهد كه درآن گازهايي بانقطه جوش پايين مانند ايزوبوتان يا فريون جريان دارند و نقش شاره كاركن نيروگا ه را ايفا ميكنند ،منتقل ميكند وخود سرد ميشود.در مدار دوم ،شاره كاركن با دريافت حرارت ،تبديل به بخار ميشود وبا فشار زياد به سمت توربين جريان مي يابد وباعث چرخش توربين شده، درنهايت ژنراتور كوپل شده باتوربين توليد برق ميكند. بخار پس از خروج از توربين در چگالنده به مايع تبديل ودوباره با پمپ تغذيه به سمت مبدل حرارتي هدايت ميشود

25. 4-نيروگاههاي با توربين تفكيك دوراني:آب داغ زمين گرمايي تحت فشار در ابتدا وارد دستگاه تفكيك كننده ميشود ومقداري از آن باتبديل به بخار فشار قوي به سمت طبقه فشار قوي توربين بخار (قطر كوچك توربين) هدايت ميشود . باقيمانده سيال در دستگاه تفكيك (آب داغ تحت فشار ) به سمت دستگاه تفكيك دوراني ( (R.S.T كه هم محور با توربين بخار مي باشد هدايت ميشود .در اين مرحله ، دو عمل انجام ميشود ،از يك طرف نيروي حاصل از انرژي جنبشي دستگاه تفكيك دوراني ،به سرعت وتوان گردشي توربين بخار كمك ميكند واز طرف ديگر در دستگاه تفكيك دوراني ، مقداري بخار كم فشار توليدمي شود ، كه به سمت طبقه كم فشار توربين (پرههاي بزرگ) هدايت ميشود ، اين فرآيند نيز توان گردشي توربين بخار افزايش داده، با استفاده از چنين نيروگاهي ،از انرژي آب داغ بهره گيري بيشتري ميشود وبازده افزايش مي يابد.اولين واحد اقتصادي از اين نوع اولين بار در آمريكا در سال 1985 به ظرفيت نهمي 9 مگاوات در ايلت نوادا بهره برداري شد.

26. 5-نيروگاههاي سيكل تركيبي: • در اين نيروگاهها در كنار انرژي حرارتي حاصل از منابع زمين گرمايي از انرژي حرارتي ديگر نظير :سوختهاي فسيلي جهت كمبود انرژي حرارتي نيروگاه استفاده ميشود .در اين نيروگاه سيال زمين گرمايي در يك مبدل حرارتي ، حرارت خود را به شاره كار كن(آب مقطر ) انتقال داده ومنجر به پيش گرم كردن آن ميشود سپس آب گرم مذكور بااستفاده از انرژي حرارتي حاصل از احتراق سوختهاي متداول در داخل مولد بخار تبديل به بخار ميشود وبخار توليدي با عبور از توربين باعث چرخش محور شده و بدين ترتيب در ژنراتور كوپل شده به توربين انرژي ا لكتريكي توليد ميشود . بزرگترين مزيت اين روش اين است كه باپيش گرم كردن آب توسط انرژي حرارتي منبع زمين گرمايي ، در ميزان مصرف سوخت نيروگاه صرفهجويي ميشود.

27. بررسي اقتصادي انرژي زمين گرمايي:

28. هزينه متوسط جهاني توليد برق از انرژي زمين گرمايي:

29. بررسي اقتصادي انرژي زمين گرمايي:

30. هزينه متوسط جهاني توليد برق از انرژي زمين گرمايي:

31. مقايسه اطلاعات فني و اقتصادي نيروگاه زمين گرمايي در ايران:

32. نيروگاه زمين گرمايي مشكين شهر: • فعاليت پروژه نيروگاه زمين گرمايي مشكين شهر ازبهار 1377آغاز وپس از انجام تحقيقات ومطالعات ژئوفيزيكي ،ژئوشيميايي وزمين شناسي در مساحت 600كيلومتر مربع از دامنه هاي كوه آتشفشاني سبلان مشرف به جنوب شهرستان مشكين شهر واقع در استان اردبيل سرانجام در پاييز 77 ناحيه اي به وسعت 5كيلومتر مربع در مجاورت روستاي موبيل حائز پتانسيل شناخته شد.با حفر6حلقه چاه عميق اكتشافي به عمق 3000متر پتانسيل حرارتي مخزن مورد ارزيابي قرار گرفت در زمستان 80 سكوهاي حفاري تمام شد .طرح توسعه ميدان از سال82 اجرا شد قراربود نيروگاه در سال84 مورد بهره برداري قرارگيرد

33. پایان