مدیرعامل شرکت تولید نیروی برق حرارتی گفت: فاز نخست اولین نیروگاه زمین گرمایی کشور در مشکین‌شهر با ظرفیت پنج مگاوات، زمستان امسال به بهره‌برداری می‌رسد.

به گزارش زیست آنلاین، به نقل از وزارت نیرو، محسن طرز طلب گفت: بر اساس برنامه‌ریزی صورت گرفته، عملیات اجرایی فاز نخست نیروگاه زمین‌گرمایی مشکین شهر، اردیبهشت ماه امسال آغاز می‌شود.

وی ظرفیت کل این نیروگاه را ۴۰ مگاوات دانست و افزود: تا کنون حدود ۲۷ میلیارد تومان برای فاز نخست این پروژه، هزینه شده است.

طرز طلب با بیان اینکه این واحد، نخستین نیروگاه زمین گرمایی در کشور است، خاطرنشان کرد: این نیروگاه برای منطقه و وزارت نیرو می‌تواند یک الگو باشد و شرکت برق حرارتی در چهارچوب قرارداد، هر کمک و مساعدتی که لازم باشد را انجام خواهد داد.

انرژی زمین‌گرمایی چیست؟انرژی زمین‌گرمایی، به انرژی حرارتی که در پوستهٔ جامد زمین وجود دارد، گفته می‌شود. این‌گونه انرژی اغلب در جهت تولید الکتریسیته زمین‌گرمایی مورد استفاده قرار می‌گیرد، که به چرخه تولید انرژی الکتریکی از انرژی زمین‌گرمایی اطلاق می‌گردد. فناوری مورد استفاده در طرح‌های تولید برق از انرژی زمین‌گرمایی شامل نیروگاه‌های بخار خشک، نیروگاه‌های تبدیل بخار سیال و نیروگاه چرخه دوگانه است.

تاریخچه انرژی زمین گرماییمرکز زمین (به عمق تقریبی ۶۴۰۰ کیلومتر) که در حدود ۴۰۰۰ درجهٔ سانتیگراد حرارت دارد، به‌عنوان یک منبع حرارتی عمل نموده و موجب تشکیل و پیدایش مواد مذاب با درجه حرارت ۶۵۰ تا ۱۲۰۰ درجهٔ سانتیگراد در اعماق ۸۰ تا ۱۰۰ کیلومتری از سطح زمین می‌گردد. به‌طور میانگین، میزان انتشار این حرارت از سطح زمین، که فرایندی مستمر است، معادل ۸۲ میلی‌وات در واحد سطح است که با درنظرگرفتن مساحت کل سطح زمین، مجموع کل اتلاف حرارت از سطح آن برابر با ۴۲ میلیون مگاوات است. در واقع این میزان حرارت غیرعادی، عامل اصلی پدیده‌های زمین‌شناسی ازجمله فعالیت‌های آتشفشانی، ایجاد زمین‌لرزه‌ها، پیدایش رشته‌کوه‌ها (فعالیتهای کوه‌زایی) و همچنین جابجایی صفحات تکتونیکی می‌باشد که کرهٔ زمین را به یک سیستم دینامیک تبدیل نموده و پیوسته آن را تحت تغییرات گوناگون قرار می‌دهد. به‌وسیلهٔ یک سیال مانند بخار یا آب داغ یا هر دو می‌توان این حرارت را به سطح زمین انتقال داد. از این انرژی گرمایی در سطح زمین می‌توان در کاربردهای متفاوت ازجمله تولید برق استفاده کرد. امروزه ۸۵ تا ۹۰ درصد منازلِ ایسلند برای تأمین گرما و آب گرم مورد نیاز خود، از انرژی زمین‌گرمایی استفاده می‌کنند.

بیشتر بخوانید: سیستم گرمایشی ترکیبی زمین گرمایی در استرالیا / برنده جایزه بنیاد جهانی انرژی تاریخچه انرژی زمین گرمایی در ایراندر ایران از سال ۱۳۵۴ مطالعات گسترده‌ای برای شناسایی پتانسیل‌های منبع انرژی زمین گرمایی توسط وزارت نیرو با همکاری مهندسین مشاور ایتالیایی ENEL در نواحی شمال و شمال غرب ایران در محدوده‌ای به وسعت ۲۶۰ هزار کیلومتر مربع آغاز گردید. نتیجه این تحقیقات مشخص نمود که مناطق ساوالان(سبلان)،مشگين شهر، دماوند، خوی، ماکو و سهند با مساحتی بالغ بر ۳۱ هزار کیلومتر مربع جهت انجام مطالعات تکمیلی و بهره‌برداری از انرژی زمین گرمایی مناسب هستند. در همین راستا برنامه اکتشاف، مشتمل بر بررسیهای زمین‌شناسی، ژئوفیزیک و ژئوشیمیایی برنامه‌ریزی شد.

انرژی زمین گرمایی در جهانوجود کوه‌های آتشفشان باید نیاکان ما را از این حقیقت آگاه ساخته باشد که برخی نقاط درونی زمین داغ هستند. اوج این آگاهی بین قرن‌های ۱۶ و ۱۷ بود، یعنی زمانی که اولین معادن تا عمق چند صد متری سطح زمین حفر گردیدند و بشر بر اساس ادراکات فیزیکی ساده‌ای استنباط نمود که دمای زمین با افزایش عمق آن زیاد می‌شود. احتمالاً نخستین اندازه‌گیری‌های دمای زمین به وسیله دماسنج در سال ۱۷۴۰ در معدنی نزدیک به ناحیه بلفورت در کشور فرانسه انجام شد. در سال ۱۸۷۰ با روش‌های پیشرفته علمی نوع رفتار حرارتی زمین مورد مطالعه قرارگرفت. در سال ۱۹۰۴، نخستین بار در شهر لاردرلوی ایتالیا از انرژی زمین گرمایی برای تولید برق استفاده شد. تا سال ۱۹۵۰ بهره‌گیری از انرژی زمین گرمایی رشد چندانی نداشت، اما حد فاصل سال‌های ۱۹۵۰ تا ۱۹۷۳ به دلیل گران شدن بی‌سابقه و ناگهانی نفت، همه کشورها به فکر استفاده از انرژی‌های جایگزین افتادند.

استفاده از انرژی زمین گرمایی برای تولید برقمنابع انرژی زمین گرمایی برای تولید بار پایه استفاده می‌شوند و تنها د ر شرایطی خاص برای تولید بار پیک مورد استفاده قرار می‌گیرند. بزرگترین تولیدکنندگان برق از انرژی زمین گرمایی در حال حاضر در سطح جهان آمریکا، فیلیپین، مکزیک، ایتالیا و ژاپن هستند.

بیشتر بخوانید: وضعیت انرژی‌های تجدیدپذیر در ایران منابع انرژی زمین گرماییانرژی زمین گرمایی به پنج صورت در طبیعت یافت می‌شود.

منابع آب داغمنابع آب داغ (آب گرمایی یا هیدروترمال) منابع آبی هستند که در زیر زمین داغ شده، سپس به سطح زمین انتقال پیدا می‌کنند که در میان انواع منابع زمین گرمایی این منابع امروزه دارای بیشترین کاربرد هستند. این نوع منابع زمین گرمایی خود به سه گروه تقسیم می‌شوند:

    مخازن دما بالا با دمای بالاتر از °C۱۵۰ که مناسب برای تولید برق با تکنیک‌های معمولی
    مخازن با دمای بین ۱۰۰ الی °C۱۵۰ که مناسب برای تولید برق با تکنیک‌های پیشرفته‌تر باینری
    مخازن دما پائین با دمای کمتر از °C۱۰۰ و مناسب برای کاربردهای مستقیم

منابع بخار خشکمنابعی با درجه حرارت بسیار بالا که از آن‌ها بخار خشک یا آمیزه‌ای از بخار و آب با درجه حرارت بسیار بالا به دست می‌آید که برای تولید برق این منابع دارای بهترین شرایط هستند، اما این منابع در مناطق محدودی یافت می‌شوند

منابع تحت فشار زمینمنابع عظیمی هستند که از آب شور تشکیل یافته‌اند و از نظر شرایط کلی به درجه اشباع رسیده‌اند و در لایه‌های میان صخره‌های اعماق زمین به صورت محبوس وجود دارند. این منابع عمدتاً حاوی گاز متان محلول هستند و در عمق ۳ تا ۶ کیلومتری از سطح زمین یافت می‌شوند و درجه حرارت آن‌ها بین ۹۰ تا ۲۰۰ درجه سانتی گراد تخمین زده می‌شوند.

تخته سنگ‌های خشکِ داغتخته سنگ‌های بسیار عظیم با منبع آتشفشانی هستند که در اعماق زمین وجود داشته و درجه حرارت بسیار بالا و بافت سخت دارند. به سیستم‌های بهره‌برداری از این منابع سامانه‌های زمین گرمایی پیشرفته (Enhanced Geothermal Systems) و به اختصار EGS گفته می‌شود. از آنجا که در همه جای کره زمین در اعماق گرما با شدت‌های مختلف وجود دارد و تنها محدودیت موجود نبود منابع آب می‌باشد لذا با کمک این سیستم می‌توان رشد چشمگیری را در گسترش و پیشرفت انرژ‍ی زمین گرمایی رقم زد. سیستم بهره‌برداری به این صورت می‌باشد که با حفر چاه‌های بسیار عمیق (با عمق ۴ تا ۶ هزار متر) به لایه‌های داغ زمین دسترسی پیدا کرده، سپس آب با فشار بالا به چاه تزریق شده که در اثر این فشار هیدرولیکی در سنگ شکاف ایجاد می‌شود. همین کار برای چاه تولیدی نیز انجام می‌شود و بین دو چاه ارتباط برقرار می‌گردد. بدین صورت آب هنگام عبور از شکاف‌های ایجاد شده، حرارت را از سنگ‌های داغ دریافت و از چاه تولیدی خارج و وارد چرخه نیروگاه می‌شود. درجه حرارت آب حاصل از این منابع بین ۱۳۵ تا ۱۸۰ درجه سانتیگراد بوده و در این حالت امکان افزایش بازده نیروگاه تا ۱۵ درصد وجود دارد.

منابع ماگماییاین منابع که آن‌ها را اغلب به نام گدازه‌ها می‌شناسیم، در واقع ایده‌آل‌ترین حالت ممکن برای منابع زمین گرمایی بوده که درجه حرارت آن بین ۷۰۰ تا ۲ هزار درجه سانتی گراد است. با توجه به درجه حرارت بالای این مخازن و محدودیت‌های فنی موجود، امروزه از این منابع عظیم بهره برده نمی‌شود؛ که با توجه به فناوری امروزه فقط از منابع آب گرمایی (هیدروترمال) جهت مصارف مستقیم و غیر مستقیم استفاده می‌شود.

انرژی زمین‌گرمایی در ایران و قابلیت بهره‌برداری آنمناطقی از ایران که دارای ذخایر انرژی زمین گرمایی هستند:

    منطقه مشگين شهر    منطقه تفتان و بزمان    منطقه طبس    منطقه شیراز    منطقه مرکزی ایران    منطقه غرب    منطقه مشهد، نیشابور، سبزوار، قوچان، بجنورد و گرگان به خاطر کانونهای زلزله و وجود گسلهای رباط و قره بیل و میامی و…    منطقه جنوب    منطقه شرق شامل: زابل، خاش، سیرجان و زاهداناستفاده مستقیم از انرژی زمین گرمایی در ایراندر ایران با وجود ذخایر مناسب کاربردهای مستقیم از این انرژی به استفاده‌هایی نظیر استخرهای شنا و حمام منحصر شده‌است. نیروگاه زمین‌گرمایی مشگین‌شهر نخستین نیروگاه بهره‌برداری از انرژی زمین‌گرمایی در ایران است که در ناحیه‌ای به وسعت ۵ کیلومتر مربع در مجاورت روستای موئيل در دامنه‌های کوه آتشفشانی ساوالان(سبلان) مشرف به جنوب شهرستان مشگین‌شهر واقع در استان اردبیل قرار دارد.

بیشتر بخوانید: معرفی انواع انرژی تجدیدپذیرویژگی‌های استفاده از انرژی زمین گرماییمزیت‌هاانرژی حاصل از گرمای زمین برای تولید برق، حرارت منزل و مصارف صنعتی قابل استفاده است. اگر چه هزینه ساخت نیروگاه با حرارت زمین زیاد است ولی هزینه انرژی آن خیلی کم است و در حقیقت مجانی است. چنین نیروگاه‌هایی آلودگی کم‌تر و مساحت کمی را اشغال می‌کنند. در ضمن هزینهٔ انرژی مورد نیاز آن‌ها مجانی است. انرژی زمین گرمایی افزون بر تولید انرژی الکتریکی، کاربردهای دیگری از قبیل گرمایش ساختمان ها،فعالیت های صنعتی و ایجاد مراکز گردشگری برای بهره‌مندی از خواص درمانی آب‌های گرم درون زمین است

معایبمناطق مناسب برای استفاده از انرژی حرارتی بسیار محدود است. اگر انرژی حرارتی زمین در یک منطقه به مقدار زیادی مصرف شود، این منبع انرژی دیگر تجدیدپذیر نخواهد بود و به عبارتی دمای زمین در آن ناحیه کاهش می‌یابد.

حفاری‌های به عمل آمده برای بیرون کشیدن حرارت زمین عمدتاً با خارج شدن گازهای سمی آمونیوم، بخار جیوه، ارستیک و ایزوتوپ‌های رادیو اکتیو همراه است. ساخت چنین نیروگاه‌هایی گران بوده و در مواردی خاص مقرون به ساخت هستند.

بخار آب در این منابع بسیار پر سر و صدا و خطرناک است. در ضمن بعضی از لایه‌های زمین از گرانیت بوده و به سختی قابل حفاری هستند، بنابراین هزینه تولید انرژی را بالا خواهند برد.

اثرات زیست‌محیطی: نیروگاه‌های حرارتی اثرات جانبی بر زیبایی محیط دارند و در بعضی موارد باعث مهاجرت حیوانات و ماهی‌ها شده‌اند.

نیروگاه‌های زمین‌گرمایی یا ژئوترمال به واحدهای تبدیل انرژی گفته می‌شود که انرژی خود را از طریق سیال گرم شده از طریق عبور از میان لایه‌های پوسته زمین به دست می‌آورد.
 
اگر نیروگاه‌های زمین گرمایی را با سایر نیروگاه‌های انرژی‌های نو مقایسه کنیم مشاهده می‌کنیم که نیروگاه‌های زمین‌گرمایی به دلیل بالا بودن ضریب دسترسی (۸۵ % زمان در سال)، در جهان از اهمیت فراوانی برخوردارند و از این نوع نیروگاه‌ها می‌توان به‌عنوان بار پایه شبکه استفاده نمود.
 
یکی از انواع دسته‌بندی نیروگاه‌های زمین‌گرمایی بدین‌صورت است که بر اساس نوع سیال خروجی از چاه‌های تولیدی و نیز تجهیزات مورداستفاده در سیکل نیروگاه آن‌ها را دسته‌بندی نمود. بر این اساس نیروگاه‌های زمین‌گرمایی به سه دسته تقسیم می‌شوند که عبارت‌اند از:

۱ - نیروگاه‌های که سیال خروجی از چاه بخار باشد.

۲ - نیروگاه‌های که سیال خروجی از چاه بخار و مایع داغ باشد.

۳ - نیروگاه‌های که سیال خروجی از چاه مایع داغ باشد.

همان‌گونه که ذکر شد این نوع دسته‌بندی بر اساس سیال خروجی از چاه تقسیم‌بندی شده است و هر نوع از نیروگاه‌های مذکور بر اساس تجهیزات در نظر گرفته‌شده در سیکل نیروگاه با نیروگاه‌های دیگر متفاوت می‌باشند که توضیحات آن ارائه خواهد شد.

معرفی نیروگاه زمین گرمایی و انواع آن۱ - نیروگاه با سیال کاملاً بخار (Dry Steam)در این نوع نیروگاه‌ها سیال خروجی از چاه‌های تولیدی (Production Wells) کاملاً بخار بوده و می‌توان بخار آن را مستقیم به توربین (Turbine) منتقل نمود تا با فشار سیال، ضمن به حرکت درآوردن توربین با استفاده از ژنراتور (Generator) تولید برق انجام گیرد. در انت‌ها سیال خروجی به یک دستگاه صدا خفه کن (Silencer) منتقل می‌شود تا آن قسمت از سیال که به‌صورت بخار بوده به فضا منتقل شود. در انت‌ها می‌توان از مایع گرم خروجی از توربین برای استفاده‌های مستقیم (حرارتی) زمین‌گرمایی (Geothermal Direct Uses) استفاده نمود یا آن‌ها به داخل چاه‌های تزریق منتقل نمود.



۲ - نیروگاه با سیال دوفازی (Steam Flash)در این نوع نیروگاه، سیال خروجی از چاه‌های تولیدی به‌صورت دو فاز مایع و بخار هست. به‌طور تقریبی می‌توان نیروگاه‌های سیال دوفازی را بر اساس سیکل و تجهیزات مورداستفاده در آن به سه دسته تقسیم نمود:

۲ - ۱ - نیروگاه بخار تک‌مرحله‌ای با خروجی اتمسفر (Single Flash Backpressure)در این نوع نیروگاه، سیال خروجی از چاه‌های تولیدی، توسط خطوط انتقال لوله به داخل مخزن تفکیک‌کننده (Separator) هدایت می‌شوند. در مخزن تفکیک‌کننده به دلیل افت فشار، قسمتی از سیال به بخار تبدیل‌شده و از قسمت خروجی بخار مخزن خارج می‌شود و به داخل توربین هدایت می‌شود. در این نیروگاه خروجی توربین به فضا منتقل می‌شود. درنتیجه میزان تولید توان در توربین و تولید برق در ژنراتور به فشار سیال و فشار جو بستگی خواهد داشت.

در صد ظرفیت نصب‌شده این نوع نیروگاه‌ها به نسبت سایر نیروگاه‌های زمین‌گرمایی ۱ %، میزان انرژی تولیدی ۴ % و تعداد واحدهای نیروگاهی ۵ % هست.




۲ - ۲ - نیروگاه بخار تک‌مرحله‌ای با کندانسور (Single Flash Condensing)تفاوت میان این نوع نیروگاه‌های زمین‌گرمایی با نیروگاه بخار تک‌مرحله‌ای با خروجی اتمسفر در این است که در این نیروگاه، سیال خروجی از توربین به داخل کندانسور منتقل می‌شود تا توسط آب سردی که توسط برج خنک کن (Cooling Tower) تأمین شده و با پمپ به داخل کندانسور (Condenser) هدایت می‌شود، فشار بعد از توربین کاهش یافته تا ضمن افزایش راندمان نیروگاه، میزان تولید برق افزایش یابد.

در صد ظرفیت نصب‌شده این نوع نیروگاه‌ها به نسبت سایر نیروگاه‌های زمین‌گرمایی ۴۱ %، میزان انرژی تولیدی ۴۲ % و تعداد واحدهای نیروگاهی ۲۷ % هست.



 ۲ - ۳ - نیروگاه بخار دومرحله‌ای (Double Flash Condensing)در این نوع نیروگاه زمین‌گرمایی به دلیل بالا بودن میزان دبی فاز مایع و نیز فشار آن می‌توان با کاهش فشار مایع خروجی از مخزن تفکیک‌کننده اول در یک مخزن تفکیک‌کننده دیگر نسبت به افزایش دبی بخار اقدام نمود و بخار تولید شده در مخزن تفکیک‌کننده دوم را به داخل قسمت‌های کم فشار توربین فرستاده تا بتوان میزان توان تولیدی در توربین و درنتیجه میزان تولید برق در ژنراتور را افزایش داد.

در صد ظرفیت نصب‌شده این نوع نیروگاه‌ها به نسبت سایر نیروگاه‌های زمین‌گرمایی ۲۰ %، میزان انرژی تولیدی ۲۱ % و تعداد واحدهای نیروگاهی ۱۲ % هست.



۳ - نیروگاه با سیال کاملاً مایع داغ (Binary)در این نوع نیروگاه‌های زمین‌گرمایی سیال خروجی از چاه‌های زمین‌گرمایی به‌صورت مایع داغ و فاقد هرگونه بخار هست. در این حالت می‌توان با استفاده از یک مبدل حرارتی (Heat Exchanger) حرارت موجود در سیال زمین‌گرمایی را به سیال دیگری مانند ایزوپنتان، ایزوبوتان و سایر مواد دیگری که با حداقل حرارت می‌توانند به بخار تبدیل شوند، منتقل نمود و با انتقال بخار ایزوبوتان یا دیگر سیالات مشابه به‌وسیله لوله به توربین، نسبت به تولید توان و سپس تولید برق در ژنراتور اقدام نمود. نام دیگر این نوع نیروگاه‌های زمین‌گرمایی، نیروگاه‌های دو سیاله نیز هست.
در صد ظرفیت نصب‌شده این نوع نیروگاه‌ها به نسبت سایر نیروگاه‌های زمین‌گرمایی ۱۱ %، میزان انرژی تولیدی ۹ % و تعداد واحدهای نیروگاهی ۴۴ % هست.



[ORC]البته لازم به ذکر است با استفاده از تجهیزاتی مانند Regenerator می‌توان نسبت به افزایش راندمان نیروگاه و درنتیجه افزایش تولید برق اقدام نمود.
 
نکته قابل توجه این است که پیشرفته‌ترین نوع نیروگاه زمین‌گرمایی از نوع مایع داغ را می‌توان با نام نیروگاه Kalina نام برد که با حداقل دمای سیال ورودی (در حدود ۸۰ درجه سانتی‌گراد) می‌تواند برق تولید کند. در این نوع نیروگاه سیال عامل ترکیبی از آب و آمونیاک هست.

در بعضی از نیروگاه‌های زمین‌گرمایی به‌منظور افزایش میزان تولید، نیروگاه‌های بخار تک‌مرحله‌ای و نیروگاه‌های دو سیاله را به‌صورت موازی یا سری مورداستفاده قرار می‌دهند.

انرژی زمین گرمایی بر خلاف سایر انرژیهای تجدیدپذیر محدود به فصل، زمان وشرایط خاصی نبوده بدون وقفه قابل بهره‌برداری می‌باشد. همچنین قیمت تمام شده برق در نیروگاه‌های زمین گرمایی با برق تولیدی از سایر نیروگاه‌های متعارف(فسیلی) قابل رقابت بوده و حتی از انواع دیگر انرژیهای نو بمراتب ارزانتر است.