Inleiding
Binaire geothermische krachtcentrales zijn een van de drie belangrijkste typen geothermische krachtcentrales die commercieel worden toegepast, naast het flash-type en het droge stoomtype.
In tegenstelling tot de andere twee typen kunnen binaire centrales elektriciteit opwekken uit geofluid bij een aanzienlijk lagere temperatuur, tot wel 57°C. Het aantal beschikbare watergedomineerde bronnen bij <150°C is veel groter dan bij >150°C, wat betekent dat binaire centrales een veel groter potentieel hebben voor bredere toepassingen dan de andere twee typen geothermische centrales. De initiële investeringskosten voor binaire centrales zijn ook lager, omdat het niet nodig is om zo diep te boren om geofluid op een geschikte temperatuur te bereiken; boren is doorgaans goed voor 30-50% van de totale bouwkosten van een geothermische centrale.
Binaire centrales hebben lagere onderhoudskosten voor turbines omdat de werkvloeistof niet corrosief is en geen schaalvorming veroorzaakt. Geothermische centrales die het droge stoom of flash-type generatieproces gebruiken, kampen met schaalvorming, corrosie en problemen met niet-condenseerbare gassen (NCG), maar deze problemen hebben een minder grote impact op binaire centrales.
Een ander voordeel van binaire centrales is de mogelijkheid om in modulaire vorm te worden ingezet. Het is niet ongebruikelijk om 0,5-2MW centrales te zien die binnen een korte tijdspanne (dagen of weken) worden verzonden, geïnstalleerd en in bedrijf gesteld.
Werking
Geofluid wordt vanuit een ondergronds watergedomineerd reservoir naar een warmtewisselaar aan de oppervlakte gepompt. De warmtewisselaar brengt de werkvloeistof (meestal op koolwaterstofbasis) in nauw contact met de geofluid, waar warmteoverdracht plaatsvindt.
De geofluid verwarmt de werkvloeistof boven zijn kookpunt en zet deze om in damp. De geofluid wordt vervolgens via de injectieleiding teruggevoerd naar het ondergrondse reservoir. De verdampte werkvloeistof wordt vervolgens naar een organische Rankine-cyclus (ORC) turbine geleid, waar het de turbine aandrijft.
De rotatie van de turbine drijft ook een AC-generator aan die op dezelfde as is aangesloten; elektriciteit wordt dus geproduceerd door de generator. Zodra de werkvloeistof uit de turbine is afgevoerd, wordt deze met behulp van een condensor weer in vloeibare vorm gebracht. Het is noodzakelijk om de werkvloeistof te condenseren zodat deze kan worden teruggepompt naar de warmtewisselaar en het proces kan worden herhaald.
Koeltorens worden gebruikt om de damp van de werkvloeistof af te koelen en weer in vloeibare vorm te brengen. De warmte van de koeltoren wordt afgevoerd naar de lucht, of afgevoerd naar een waterbron zoals een rivier of meer. Over het algemeen worden geïnduceerde of geforceerde trek-axiale ventilatoren gebruikt en deze worden in modulaire vorm als koelcellen geïnstalleerd.
Systeemcomponenten
Dit 3D-model toont alle belangrijke componenten die verband houden met een geïdealiseerde binaire geothermische krachtcentrale, waaronder:
- Productieput
- Injectieput
- Warmtewisselaar
- Organische Rankine-cyclus (ORC) Turbine
- AC-generator
- Koeltoren
Gerelateerde Online Technische Cursussen
Hoe Elektriciteit te Maken (Energieopwekking)
Hoe Elektriciteitsnetwerken Werken
Hoe Elektrische Transformatoren Werken
Inleiding tot Warmtewisselaars
Aanvullende Bronnen
https://geothermal-energy-journal.springeropen.com/articles/10.1186/s40517-017-0074-z
https://www.energy.gov/eere/geothermal/electricity-generation