Przegląd
Proces hybrydowy w elektrowniach geotermalnych
Dostawca kompletnych rozwiązań dla procesów geotermalnych
Hybrydowe elektrownie geotermalne łączą w jednej instalacji dwa procesy, w celu zwiększenia wykorzystania energii - proces parowy "flash" oraz proces binarny lub ORC. Gorąca solanka geotermalna (170 - 260 °C) nie wrze z powodu ciśnienia panującego w głębi odwiertu. Solanka jest pompowana na powierzchnię przez wielostopniowe pompy studzienne - spadek ciśnienia powoduje, że gorąca solanka rozpręża się do postaci pary. Do oddzielenia pary od skondensowanej solanki służy separator. Oddzielona para (5 - 10 bar, 150 - 220 °C) jest oczyszczana, suszona i wykorzystywana do napędu turbiny parowej. W elektrowniach hybrydowych pozostała energia pary opuszczającej turbinę jest wykorzystywana w ORC (organicznym cyklu Rankina) do odparowania cieczy roboczej (zwykle Pentanu). Zmieszana solanka i kondensat pary wodnej są ponownie zatłaczane do pola geotermalnego przez pompy wysokociśnieniowe. Organiczny cykl Rankine'a jest zamkniętym cyklem wykorzystującym organiczny płyn roboczy (izopentan lub izobutan) - mają one niższą temperaturę wrzenia niż woda. Pętla jest odizolowana od solanki dzięki konstrukcji wymiennika ciepła podgrzewacza i parownika. Ciecz robocza jest najpierw wstępnie podgrzewana, a następnie odparowywana - gaz (ok. 20 bar, przy 150 °C) napędza turbinę, wytwarzając energię elektryczną. Wydobyty gaz (ok. 4 bar 75 °C) jest zawracany (jako ciecz) w skraplaczu. Pompa zasilająca zamyka pętlę i rozpoczyna cykl od początku.
Para geotermalna zawiera NCG i jest bliska nasycenia lub nawet mokra. Jej rzetelny i dokładny pomiar jest wyzwaniem. Firma KROHNE oferuje dedykowane rozwiązania do pomiaru przepływu zaprojektowane dla specyficznych warunków pary w oparciu o fabrycznie skalibrowane zwężki OPTIBAR Venturi z podgrzewanymi komorami pierścieniowymi i wysokiej klasy stożkiem wlotowym oraz gardzielą ze stali nierdzewnej, wraz z przetwornikami ciśnienia różnicowego OPTIBAR DB 7060 C i dalszymi komponentami jako pełnym rozwiązaniem pomiaru przepływu. Dzięki zastosowaniu dedykowanego systemu dla gazów mokrych, opartego na sprawdzonej w przemyśle metodzie współczynnika strat ciśnienia, możliwe jest monitorowanie on-line zmian w procesie - na przykład nagłych zmian wilgotności pary i przenoszenia cieczy do turbiny parowej. Takie rozwiązanie jest wydajnym systemem do monitorowania integralności instalacji, poprawia bezpieczeństwo procesu i zwiększa żywotność turbiny.
Solanka geotermalna jest gorąca i korozyjna - zawiera H2S, krzemionkę i inne niepożądane substancje. W przewodach może wystąpić podciśnienie oraz podwyższona temperatura. Firma KROHNE posiada odpowiednią technologię pomiarową dla każdego punktu pomiarowego, opartą na dedykowanych przepływomierzach elektromagnetycznych OPTIFLEX ze specjalnymi wykładzinami zapewniającymi niski opór dyfuzyjny i próżniowy. Pentan, butan i inne ciecze niskowrzące są stosowane jako ciecze ORC w elektrowniach binarnych i hybrydowych. Przepływy i poziomy w organicznym cyklu Rankina muszą być mierzone dla efektywnego i bezpiecznego sterowania procesem. Przepływomierze masowe Coriolisa serii OPTIMASS oraz przepływomierze ultradźwiękowe OPTISONIC 3400 idealnie nadają się do zastosowań w cyklu Rankina. Dostarczają one również dodatkowych informacji procesowych o gęstości płynu - dla diagnostyki procesu. Poziomy cieczy mogą być mierzone poprzez bezpośrednie zastosowanie radarowych przetworników poziomu OPTIFLEX 2200 lub poprzez bocznikowe przetworniki poziomu BM 26, które mogą obejmować różne technologie pomiarowe.