Introduzione
Le centrali geotermiche binarie rappresentano uno dei tre principali tipi di centrali geotermiche utilizzate commercialmente, insieme alle centrali di tipo flash e a vapore secco.
A differenza degli altri due tipi, le centrali binarie possono generare elettricità da fluidi geotermici a temperature molto più basse, fino a 57°C. Le risorse dominate dall'acqua accessibili a temperature inferiori a 150°C sono molto più numerose rispetto a quelle superiori a 150°C, il che conferisce alle centrali binarie un potenziale di applicazione molto più ampio rispetto agli altri due tipi di centrali geotermiche. I costi iniziali di installazione per le centrali binarie sono anche inferiori, poiché non è necessario perforare a grandi profondità per raggiungere fluidi geotermici a una temperatura adeguata; la perforazione rappresenta tipicamente il 30-50% del costo totale di costruzione di una centrale geotermica.
Le centrali binarie beneficiano di costi di manutenzione delle turbine inferiori poiché il fluido di lavoro non è corrosivo e non causa incrostazioni. Le centrali geotermiche che utilizzano il metodo di generazione a vapore secco o flash possono soffrire di incrostazioni, corrosione e problemi associati ai gas non condensabili (NCG), ma questi problemi hanno un impatto minore sulle centrali binarie.
Un altro vantaggio delle centrali binarie è la possibilità di essere installate in forma modulare o a pacchetto. Non è insolito vedere centrali da 0,5-2MW spedite, installate e operative in un breve lasso di tempo (giorni o settimane).
Funzionamento
Il fluido geotermico viene pompato da un serbatoio sotterraneo dominato dall'acqua a uno scambiatore di calore a livello superficiale. Lo scambiatore di calore trasferisce calore al fluido di lavoro (solitamente a base di idrocarburi) che viene portato in stretta prossimità del fluido geotermico.
Il fluido geotermico riscalda il fluido di lavoro oltre il suo punto di ebollizione trasformandolo in vapore. Il fluido geotermico viene quindi restituito al serbatoio sotterraneo tramite la linea di iniezione. Il fluido di lavoro vaporizzato viene quindi inviato a una turbina a ciclo Rankine organico (ORC) dove provoca la rotazione della turbina.
La rotazione della turbina aziona un generatore AC collegato alla turbina su un albero comune; l'elettricità viene così prodotta dal generatore. Una volta che il fluido di lavoro viene scaricato dalla turbina, viene condensato nuovamente in un liquido utilizzando un condensatore. È necessario condensare il fluido di lavoro affinché possa essere pompato nuovamente allo scambiatore di calore e il processo possa essere ripetuto.
Le torri di raffreddamento sono utilizzate per raffreddare il vapore del fluido di lavoro e condensarlo nuovamente in un liquido. Il calore dalla torre di raffreddamento viene dissipato nell'aria o in una fonte d'acqua come un fiume o un lago. Generalmente, vengono utilizzati ventilatori assiali a tiraggio indotto o forzato, installati in forma modulare come celle di raffreddamento.
Componenti del Sistema
Questo modello 3D mostra tutti i principali componenti associati a una centrale geotermica binaria idealizzata, che includono:
- Pozzo di Produzione
- Pozzo di Iniezione
- Scambiatore di Calore
- Turbina a Ciclo Rankine Organico (ORC)
- Generatore AC
- Torre di Raffreddamento
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Risorse Aggiuntive
https://geothermal-energy-journal.springeropen.com/articles/10.1186/s40517-017-0074-z
https://www.energy.gov/eere/geothermal/electricity-generation