تولید برق- گرما در نیروگاه زمین‌گرمایی نسیاوتلیر

یكی از موارد كاربرد مهم انرژی زمین‌گرمایی تولید برق به كمك این انرژی است. در بهار سال ۲۰۰۲ میزان برق تولید شده از منابع زمین‌گرمایی در سراسر جهان بیش از ۸۲۰۰ مگاوات بوده است. كشور ایسلند (واقع در شمالغرب اروپا) كه فاقد منابع سوخت‌های فسیلی است به خوبی از این انرژی بهره‌ گرفته و در حال حاضر به كمك منابع زمین‌گرمایی خود حدود ۲۰۰ مگاوات برق تولید می‌كند.
یكی از مهمترین نیروگاههای این كشور، نیروگاه زمین‌گرمایی نسیاوتلیر است كه علاوه بر تولید برق به دلیل نزدیكی به شهر ریكیاویك (مركز كشور ایسلند)، آبداغ مورد نیاز سیستم گرمایش مركزی آن را نیز تامین می‌كند. بدین ترتیب با تولید همزمان برق و گرما، حداكثر استفاده از مخزن زمین‌گرمایی مربوطه بعمل می‌آید. در این مقاله نخست، توضیحاتی پیرامون مخزن زمین گرمایی نسیاوتلیر ارایه می‌شود و سپس نیروگاه زمین‌گرمایی مربوطه مورد بحث و بررسی قرار می‌گیرد.
كشور ایسلند در منتهی‌الیه شمالغرب اروپا تقریباً در وسط اقیانوس اطلس واقع شده است. مساحت آن ۱۰۲۸۲۹ كیلومتر مربع و جمعیت آن ۰۰۰/۲۸۵ نفر است. پایتخت آن (ریكیاویك) در جنوب غرب كشور واقع شده و دارای ۰۰۰/۱۶۰ نفر جمعیت است. عمده‌ترین منابع تامین‌كننده انرژی این كشور، انرژی‌های برقآبی و زمین‌گرمایی هستند كه هر دو جزو انرژیهای تجدیدپذیر به شمار می‌روند. انرژی‌ زمین‌گرمایی نقش بسیار مهمی در تولید برق و تامین گرمایش منازل این كشور دارد. موقعیت كشور ایسلند به نحوی است كه در سرتاسر سال به سیستم‌های گرمایشی نیاز است. بنابراین انرژی زمین‌گرمایی، زندگی مردم در این جزیره سردسیر را بدون وابستگی به منابع سوخت‌های فسیلی امكان‌پذیر كرده است.
در گذشته، آبداغ مورد نیاز جهت گرمایش منازل شهر ریكیاویك توسط مخازن زمین‌گرمایی مجاور شهر تامین می‌شد ولی به دلیل توسعه شهر، مخازن فوق قادر به تامین گرمایش تمامی بخشهای شهر نبودند لذا به منظور افزایش ظرفیت سیستم گرمایش مركزی شهر از مخزن زمین گرمایی نسیاوتلیر كمك گرفته شد. البته مخزن مذكور ضمن تامین آبداغ مورد نیاز سیستم گرمایش شهر، ۶۰ مگاوات برق نیز تولید می‌كند..
● مخزن زمین‌گرمایی نسیاوتلیر
این مخزن در حاشیه شمالی كوه آتشفشان هنگیتل و در جنوب غرب ایسلند واقع شده است. در حقیقت مخزن زمین‌گرمایی نسیاوتلیر بخشی از منبع زمین‌گرمایی هنگیتل است كه در ۳۵ كیلومتری شرق ریكیاویك قرار دارد. آتشفشان هنگیتل همراه با زمین‌های اطرافش حدود ۵۰ كیلومتر مربع وسعت دارد. وجود چشمه‌های آبگرم فراوان كه اغلب آنها حدود ۱۰۰ درجه سانتی‌گراد حرارت دارند نشان دهنده حضور یك مخزن زمین‌گرمایی حرارتی بالا در اعماق زمین هستند. از سوی دیگر، آتشفشان هنگیتل بسیار جوان بوده و حدود ۰۰۰/۳۰۰ سال قدمت دارد. البته آخرین فوران آتشفشانی آن حدود ۲۰۰۰ سال قبل رخ داده است. بدین ترتیب. سنگهای آتشفشانی جوان موجود در منطقه، منبع حرارت مخزن زمین‌گرمایی نسیاوتلیر به شمار می‌روند.
یكی از مهمترین اجزاء یك مخزن زمین‌گرمایی سیال (آبداغ یا بخار) مخزن است كه بایستی توسط مجراهای خاصی بدرون آن نفوذ كنند. میزان متوسط بارندگی سالیانه در منطقه نسیاوتلیر متجاوز از ۳۵۰۰ میلی‌متر در سال است كه رقم بسیار قابل توجهی است. گسلها و درز و شكافهای فراوان موجود در منطقه نیز مجراهای مناسبی را جهت نفوذ بارشهای جوی بدرون مخزن فراهم كرده‌اند.
با توجه به توضیحات فوق مشخص می‌شود كه شرایط یك مخزن زمین‌گرمایی حرارت بالا در منطقه نسیاوتلیر به خوبی فراهم شده است و نزدیكی به شهر ریكیاویك، پرجمعیت‌ترین شهر و مركز كشور، اهمیت این مخزن زمین‌گرمایی را به نحو چشمگیری افزایش داده است. بنابراین، مطالعات اكتشافی مخزن زمین‌گرمایی نسیاوتلیر از حدود ۳۵ سال قبل ‎‎آغاز شد و از آن زمان تاكنون، نقشه‌ها و گزارشهای فراوانی در خصوص مشخصات فیزیكی و شیمیایی آن تهیه شده است. این مطالعات شامل بررسیهای زمین‌شناسی، ژئوشیمیایی، ژئوفیزیكی و حفاری است.
تاكنون بیش از ۲۰ حلقه چاه درمنطقه حفر شده است كه عمق آن بین ۱۰۰۰ تا ۲۰۰۰ متر است. محدوده میدان حفاری چاهها حدود ۵/۳ كیلومتر مربع وسعت دارد. طبق اطلاعات حاصل از چاهها، درجه حرارت مخزن حدود ۳۵۰ تا ۴۰۰ درجه سانتی‌گراد شده است. فشار مخزن بین ۲۰ تا ۱۲۰ بار (bar) اندازه‌گیری شده است كه به طور میانگین حدود ۶۰ بار در نظر گرفته می‌شود. در حال حاضر، مطالعات مهندسی مخزن در منطقه نسیاوتلیر در دست انجام است و محققان مربوطه جهت دستیابی به بخار بیشتر، حفر چاههای انحرافی به زیر آتشفشان هنگیتل را توصیه می‌‌كنند كه به احتمال بسیار زیاد در اینده نزدیك، چاههای اكتشافی جدیدی به همین منظور حفر خواهند شد.
تولید انرژی حرارتی از مخزن نسیاوتلیر از سال ۱۹۹۰ آغاز شد. در آنزمان میزان انرژی حرارتی تولید شده معادلMW ۱۰۰ بود كه توسط lit/s۶۰۰ آبداغ ۸۰ درجه سانتی‌گراد تامین شد. از انرژی حرارتی مذكور جهت تامین گرمایش منازل شهر ریكیاویك استفاده می‌شد.
در ابتدا هدف از احداث نیروگاه، تولید همزمان انرژی حرارتی برای سیستم گرمایش مركزی و برق برای شبكه سراسری بود. ولی در اوایل دهه ۹۰ نیاز چندانی به افزایش تولید برق در كشور احساس نمی‌شد. پس از نصب و راه‌اندازی تجهیزات مرحله اول نیروگاه، ظرفیت حرارتی آن نیز توأم با افزایش تقاضای سیستم گرمایش مركزی، افزایش یافت. در حقیقت در این نیروگاه، از آب خروجی از جدا‌كننده و مخازن تبخیر آنی به منظور گرمایش منازل مسكونی استفاده می‌شود. در سال ۱۹۸۶ بر پایه تمام اطلاعات به دست آمده از مطالعات اكتشافی مخزن زمین‌گرمایی نسیاوتلیر، مدل ریاضی مخزن تهیه شده بود كه بعداً به كمك اطلاعات حاصل از نیروگاه مجدداً مورد بررسی قرار گرفت. بدین ترتیب كه با اندازه‌گیری پیوسته میزان تولید بخار و آبداغ از نیروگاه می‌توان مدل ریاضی مذكور را به روز كرد. طبق مدل اولیه، ظرفیت حرارتی مخزن حدود MWt۳۰۰ محاسبه شده بود حال آنكه مدل به روز شده مخزن نشان می‌دهد كه ظرفیت حرارتی آن حدود ۳۰ درصد بیشتر از میزانی است كه طبق مدل اولیه برآورد شده بود.
در اواسط دهه ۹۰ به دلیل توسعه صنعتی كشور و افزایش تقاضای برق به ویژه جهت كارخانه تازه تاسیس تولید آلومینیوم، نیاز به احداث یك نیروگاه زمین‌گرمایی جدید احساس شد. از سوی دیگر، مصرف‌كنندگان سیستم گرمایش مركزی به نحو قابل ملاحظه‌ای كارایی تجهیزات و دستگاههای سیستم گرمایش را افزایش دادند. لذا بنا به دلایل فوق، آنزمان تغییر محسوسی در انرژی حرارتی مورد نیاز ایجاد نشد، البته بجز تقاضای منازل مسكونی جدیدی كه به سیستم توزیع آبداغ متصل می‌شدند.
بنابراین در استراتژی كاربرد انرژی زمین‌گرمایی تجدیدنظر شد. بدین ترتیب كه به تولید برق اهمیت بیشتری داده شد و تولید گرما از منبع زمین‌گرمایی به دلیل رشد كم تقاضا در سیستم گرمایش مركزی در درجه دوم اهمیت قرار گرفت. در دسامبر ۱۹۹۶، شركت اركویتاریكیاویكور تصمیم به ساخت مرحله سوم نیروگاه گرفت كه طی آن دو توربین هر یك به ظرف Mwe۳۰ به نیروگاه اضافه شدند و بخش حرارتی نیروگاه نیر متعاقب تغییر در طرح نیروگاه، تغییر داده شد.
● طرح كلی نیروگاه
پس از راه‌اندازی مرحله سوم نیروگاه، ظرفیت ان معادل Mwe۶۰ و MWt۱۵۰ شد. مخلوط بخار و آبداغ خروجی از چاههای زمین‌گرمایی در یك ایستگاه جدا‌كننده مركزی و در فشار مطلق ۱۲ بار، به دو فاز مجزای بخار و آبداغ تبدیل می‌شود. بخار توسط لوله به سمت نیروگاه هدایت می‌شود. البته قبل از ورود به توربین، رطوبت آن توسط تجهیزات مخصوصی جدا می‌شود. از بخار خروجی توربین‌ها جهت پیش‌گرم كردن آب سرد زیرزمینی استفاده می‌شود. حال آنكه آبداغ خروجی از جداكننده‌های بخار، آب پیش‌گرم شده خروجی از كندانسورها را تا درجه حرارت مورد نیاز سیستم گرمایش مركزی گرم می‌كند. از آنجایی كه آب سرد زیرزمینی از اكسیژن محلول اشباع شده است لذا اگر آن را گرم كنند خاصیت خورندگی پیدا می‌كند. بنابراین به منظور از بین بردن این خاصیت، آب گرم شده قبل از خروج از نیروگاه، هوازدایی می‌شود. هوازدایی با جوشاندن آب در خلاء و با تزریق حجم كمی از بخار زمین‌گرمایی كه خود حاوی گاز H۲S است صورت می‌گیرد..به دلیل تغییر درجه حرارت هوا در طول سال، تقاضا برای گرمایش منازل مسكونی نیز متغیر است حال آنكه تولید برق به صورت بار پایه در تمام طول سال ثابت است. بنابراین به منظور دستیابی به انعطاف‌پذیری بیشتر در فرآیند تولید برق و گرما، درجه حرارت چگالش بخار با می‌توان بین ۶۰ و ۷۳ درجه سانتی‌گراد تنظیم كرد. در واقع این بدان معنی است كه انرژی حرارتی تولید شده از بخش حرارتی نیروگاه می‌تواند بین MWt۱۲۸ و MWt۲۲۷ یا به میزان ۷۷ درصد نوسان كند. میزان سیال تولیدی از چاهها نیز بر مبنای تقاضای انرژی تنظیم می‌شود. بدین ترتیب از بخار و آبداغ زمین‌گرمایی به بهترین و موثر‌ترین نحو ممكن، جهت تولید همزمان انرژی الكتریكی و حرارتی استفاده می‌شود.
● اجزاء اصلی نیروگاه
▪ سیستم تامین بخار
سیال زمین‌گرمایی از ۱۰ حلقه چاه جمع‌آوری شده و به سمت تاسیسات جداكننده مركزی كه در فاصله ۴۵۰ متری از نیروگاه واقع شده است، هدایت می‌شود. در شرایط معمولی صرفاً از آبداغ و بخار ۸ حلقه چاه استفاده می‌شود و در واقع دو چاه دیگر چاههای ذخیره محسوب می‌شوند. مخلوط آبداغ و بخار به وسیله لوله‌های نسبتاً طویلی به نیروگاه منتقل می‌شود. طولانی‌ترین مسیر لوله‌كشی مربوط به چاه شماره ۱۴ است كه حدود ۲/۲ كیلومتر طول دارد. بالای هر چاه زمین‌گرمایی یك شیر كنترلی قرار دارد كه میزان جریان خروجی آن را تنظیم می‌كند.
مخلوط آبداغ و بخار خروجی از چاهها پیش از آنكه به جداكننده‌های اصلی منتقل شود از یك پیش جداكننده عبور می‌كند. در واقع به كمك این دستگاه، عمل جدایش بخار و آبداغ در دو مرحله و با كارایی بیشتری صورت می‌گیرد. ضمن آنكه با استفاده از آن، نیازی به طراحی ونصب جداكننده‌های بیشتر نیست. در جداكننده مركزی، میزان جریان آبداغ و فشار بخار كنترل می‌شوند. بخار و آبداغ اضافی از طریق دودكش‌های بلند ۲۵ متری به هوای آزاد رها می‌شوند.
میزان جریان خروجی از دودكش‌ها مرتباً توسط شیرهای مخصوصی كنترل می شود. شیرآلات مذكور از نوع پردوام و مقاوم هستند زیرا سوالات زمین‌گرمایی مخازن حرارت بالا معمولاً خورنده هستند. در سیستم جداكننده مركزی، بخار و آبداغ به سمت بخشهای مختلف نیروگاه هدایت می‌شوند. در مسیر انتقال بخار، تجهیزات رطوبت‌گیر نصب شده‌اند كه در آنها آخرین مرحله جدایش رطوبت باقی‌مانده در بخار صورت می‌گیرد. در حقیقت چنانچه بخار، هنوز حاوی قطرات آب باشد، در این دستگاهها قطرات مذكور جدا شده و بخار كاملاً عاری از آب به سمت توربین‌های نیروگاه هدایت می‌شود.
▪ سیستم تامین آب سرد
ایستگاه پمپاژ آب سرد زیرزمینی در ۶ كیلومتری نیروگاه و در نزدیكی دریاچه تینگوتلیر واقع شده است. آب سرد از ۵ حلقه چاه تامین می‌شود. عمق تقریبی چاهها ۳۰ متر بوده و دبی هر یك از آنها بیش از ۳۰۰ لیتر بر ثانیه است. آب سرد به وسیله لوله از چاهها به سمت دو مخزن كه هر یك ۱۰۰ متر‌مكعب ظرفیت دارند منتقل می شود. سپس آب سرد به وسیله پمپ از مخازن مذكور به كندانسورها، مبدلهای حرارتی و دستگاههای هوازدا منتقل می‌شوند.
▪ سیستم‌های تولید برق
جریان بخار از طریق تجهیزات رطوبت‌گیر و نیز دو شیر قطع جریان و دو شیر اصلی كه به صورت سری در هر واحد نصب شده‌اند به درون توربین‌ها هدایت می‌شود. توربین‌ها ساخت شركت میتسوبیشی بوده و از بازده بالایی برخوردار هستند. قدرت خروجی هر یك از توربینها Mwe۳۰ بوده و بخار از بالای آنها خارج می‌شود. توربین‌ها به شكل یك سیلندر مجزای ۸ طبقه بوده و از نوع جریان منفرد هستند و سرعت دوران آن معادل rpm۳۰۰۰ است. میزان بخار مصرفی هر یك از توربینها در فشار ورودی بخار (۱۲ بار مطلق) و فشار كندانس (۲/۰ بار مطلق) معادل Kg/s۲/۵۷ است. دامنه فشار بخار ورودی توربینها و فشار كندانس آنها بر حسب مقدار انرژی حرارتی مورد نیاز بخش حرارتی نیروگاه به ترتیب بین ۱۰ تا ۱۵ بار مطلق و ۲/۰ تا ۳۵/۰ بار مطلق است.
بخار خروجی از توربین‌ها به وسیله یك لوله از بخش فوقانی آن به سمت كندانسورها هدایت می‌شود. كندانسورها از نوع پیوسته – لوله‌ای بوده و شش گذره هستند. جنس لوله‌های كندانسور از تیتانیوم است. سطح چگالنده هر یك از كندانسورها معادل ۳۵۰۰ متر مربع است. از آنجایی كه چگالش بخار به صورت غیر مستقیم انجام می‌شود، لذا پمپ‌های كندانسور كوچك بوده و میزان برق مصرفی آنها هنگام تولید حداكثر توان هر توربین معادل ۱۱ كیلوولت است.گازهای غیرقابل میعان توسط پمپ های خلاء از محیط داخل كندانسور‌ها خارج می‌شوند. پمپهای مذكور برقی بوده و به بخار و فضای كمی نیاز دارند. به دلیل عوامل مذكور، پمپ‌های خلاء نسبت به اجكتورها اقتصادی‌تر بوده و با محیط‌زیست سازگارتر هستند. هر توربین دارای دو پمپ است كه مصرف برق آنها در هنگام حداكثر توان تولیدی توربین‌ها معادل ۳۰۰ كیلوولت است. بار طراحی پمپ‌ها معادل ۱ درصد وزنی بخار است. بدین ترتیب كه اگر ۱ درصد وزنی بخار از گازهای غیرقابل میعان تشكیل شده باشد، این سیستم قادر است كه تمامی گازهای مذكور را از بخار جدا كند.. حال با توجه به اینكه میزان گاز موجود در بخار سیكل نیروگاه نسیاوتلیر معادل ۵/۰درصد وزنی آن است لذا یك پمپ برای هر توربین قادر به مكش تمام حجم گازهای مذكور است.
توربوژنراتورها مستقیماً به وسیله یك محور به توربینها متصل بوده و از نوع MVA۴۰ و KW۱۱ هستند. ژنراتورها در یك سیستم كاملاً بسته قرار داشته و با جریان هوا خنك می‌شوند. در این سیستم بسته كولرهای هوا/ آب و فن‌های تهویه – تخلیه خاصی تعبیه شده‌اند تا فشار زیاد هوا را در داخل ژنراتورها حفظ كنند.. سیستم‌های تحریك ژنراتورها از نوع بدون جاروبك هستند. كابلهای متصل به ترمینال‌های ژنراتور خود به اتصالات دستگاه ترمینال متصل هستند در واقع در نقطه‌ای كه انتهای خنثی یا كلید مدار ژنراتور متصل است. كلید مدار ژنراتور به وسیله یك كابل به ترانسفورماتور واحد قدرت متصل است.
ترانسفورماتورهای هر واحد از نوع خنك‌كننده اجباری با روغن و خنك‌كننده اجباری با آب و دارای سه سیم‌پیچ بوده و جزو رده ۱۳۲/۱۱/۱۱ KW, ۴۰/۴۰۱۶/MVA هستند. هر ترانسفورماتور دارای دو سیستم خنك‌كننده است كه هر یك به تنهایی قادر است ترانسفورماتور را در حداكثر توان تولیدی خنك كند.
كلیدخانه‌های KV۱۳۲ داخلی از نوع عایق‌بندی شده با گاز است كه شامل یك شینه اصلی و شینه انتقال انرژی است. كلید خانه خود از ۴ بی (bay) تشكیل شده است، یكی برای هر واحد یكی برای خط انتقال و یكی برای شینه كوپلر. یك كابل ۵/۲ كیلومتری كلید خانه را به انتهای خط انتقال هوایی نسیاوتلیر متصل می‌كند.
▪ تولید آبداغ
همانگونه كه پیشتر اشاره شد آب سرد زیرزمینی در مبدلهای حرارتی پوسته – لوله‌ای بر اثر تماس با سیال زمین‌گرمایی گرم می‌شوند. فرایند گرمایش اب سرد در دو مرحله و دو سری مبدل حرارتی انجام می شود. در مرحله اول، درجه حرارت آب سرد از ۵۰ درجه سانتی‌گراد به حدود ۶۰ درجه سانتی‌گراد می‌رسد و در مرحله دوم درجه حرارت آب پیش گرم شده خروجی از كندانسورها به ۸۸ درجه سانتی‌گراد می‌رسد. در واقع منبع اصلی حرارت در هر دو گروه مبدلها، آبداغ خروجی از چاههای زمین گرمایی است. در مبدلهای گروه اول، دو مبدل حرارتی از نوع پوسته – لوله‌ای به صورت سری و پشت سر هم نصب شده‌اند. آبداغ در پوسته و اب سرد در درون لوله جریان دارد.
مبدلهای حرارتی از نوع تك گذره بوده و جریان سیالها در آنها به صورت معكوس است. مبدلها از جنس فولاد ضدزنگ بوده و برای گرم كردن Kg/s ۳۰۰ آب سرد طراحی شده‌اند. چنانچه صرفاً در بخش حرارتی نیروگاه از مبدلهای گروه اول استفاده شود، در آن صورت درجه حرارت آبداغ زمین‌گرمایی از ۱۸۸ به ۴۰ درجه سانتی‌گراد می رسد. هر یك از مبدلهای حرارتی گروه اول دارای ۱۴۳۰ لوله است كه قطر و طول هر یك از لوله‌ها نیز به ترتیب ۴/۲۵ میلی‌متر و ۶ متر است. سطح تبادل حرارتی هر یك از مبدلها معادل ۶۴۳ متر‌مربع است. گروه دوم مبدلهای حرارتی از دو مبدل موازی تشكیل شده است. وظیفه اصلی آنها گرم كردن آب پیش گرم شده خروجی از كندانسورها تا ۸۸ درجه سانتی‌گراد است. در این دسته از مبدلها نیز آبداغ در لوله‌ها و آب سرد درون پوسته جریان دارد. بخش لوله از نوع ۴ گذره بوده حال آنكه بخش پوسته ۲ گذره است. به دلیل تعداد گذرهای متفاوت، آبداغ زمین‌گرمایی می‌تواند تا حدود ۹۵ درجه سانتی‌گراد خنك شود.. هر مبدل حرارتی از ۱۰۳۰ لوله تشكیل شده است كه هر لوله ۵/۲۴ میلی‌متر قطر و ۴ متر طول دارد. سطح كل تبادل حرارت هر یك از مبدلها ۳۱۰ متر مربع است. هر یك از مبدلها به منظور تبادل حرارت Kg/s ۵۰۰ آبداغ پیش‌گرم شده طراحی و ساخته شده‌اند.
▪ سیستم‌های كمكی
شبكه توزیع اصلی داخل نیروگاه بر مبنای ولتاژ ۱۱ كیلوولت طراحی شده است. در نیروگاه. ۳ كلید خانه ۱۱ كیلوولتی وجود دارد. كلیدخانه‌ها مربوط به بخش‌های الكتریكی و حرارتی نیروگاه و ایستگاه پمپاژ اب سرد هستند. از ترانسفورماتورهای توزیع برای سیستم‌های توزیع اصلی Va.c۴۰۰ نیروگاه استفاده می‌شود.
ترانسفورماتورهای مذكور به هر شینه موجود در كلیدخانه‌های ۱۱ كیلوولت متصل هستند. دو سیستم توزیع اصلی به وسیله شینه Va.c۴۰۰ سوم به یكدیگر متصل شده‌اند در واقع در محلی كه موتور دیزل برق اضطراری نیروگاه نیز به آن وصل شده است. همچنین از دو سیستم مجزاری Va.c۲۴ و Va.c۱۱۰ برای تجهیزات كنترلی و حفاظتی نیروگاه و نیز سیستم روشنایی اضطراری استفاده شده است. ظرفیت باطریها در سیستم به میزانی است كه قادرند انرژی مورد نیاز سیستم‌های كنترلی و حفاظتی را برای ۱۰ ساعت و پمپ‌های روغن اضطراری را جهت گردش روغن در ژنراتور (در زمان قطع شبكه) به مدت ۳ ساعت تامین كنند.
▪ سیستم كنترلی
مجموعه PLC‌های موجود در نیروگاه، تمامی سیستم‌های فرعی آن را كنترل می‌كنند. سیستم كنترل بخش الكتریكی نیروگاه شامل یك PLC افزونگی برای هر واحد است. چاپگرها و واحدهای مهندسی نیز به سیستمهای مختلف متصل هستند. شبكه PLC به سیستم ایستگاه SCADA متصل است. سیستم اسكادا بخشی از سیستم اسكادا شركت اركویتاریكیاویكور است. مركز دیسپاچینگ در ریكیاویك قرار داشته و در آنجا عملكرد روزانه نیروگاه پایش و كنترل می شود. معمولاً در اتاق كنترل نیروگاه فردی حضور ندارد و اپراتورها تنها در یك نوبت كاری عملكرد روزمره نیروگاه را مورد بررسی قرار می‌دهند.● ساختمانهای نیروگاه
به دلیل شرایط آب و هوایی خاص منطقه نسیاوتلیر و بارشهای فراوان جوی، اغلب تجهیزات و تاسیسات مهم نیروگاه در محیط‌های سربسته قرار دارند. ابعاد ساختمانهای احداث شده در مرحله سوم توسعه نیروگاه معادل ۲۵۲۳ مترمربع و ۲۰۱۳۶ مترمكعب است. مساحت و حجم تمامی تاسیسات نیروگاه زمین‌گرمایی نسیاوتلیر به ترتیب ۵۵۰۰ مترمربع و ۳۹۲۰۰ مترمكعب است. نیروگاه در ارتفاع ۱۸۰ متری ازسطح دریا واقع شده است.
از آنجایی كه منطقه نسیاوتلیر از گدازه‌های آتشفشانی تشكیل شده است لذا برای احداث نیروگاه، گدازه نرم سطحی كنار زده شد و ساختمانها روی یك پی متسحكم بنا شدند. ساختمان حاوی توربین نیروگاه از جنس بدنه فولادی معمولی است ولی سایر ساختمانهایی كه به آن مرتبط بوده و حاوی تجهیزات الكتریكی و كنترلی هستند از جنس بتون هستند. از نظر مقاومت ساختمانها در برابر زلزله، آنها را به نحوی طراحی كرده و ساخته‌اند كه قادرند زلزله‌هایی را كه شتاب آنها حدود g۶/۰ است را بدون هیچگونه صدمه یا توقفی در عملكرد تحمل كرده و در برابر زلزله‌‌های دارای شتاب حركت g۱/۱ نیز بدون ایجاد آسیب‌های وسیع و گسترده مقاومت كنند.
شایان ذكر آنكه اطلاعات لرزه خیزی لازم جهت طراحی و ساخت نیروگاه توسط محققان دانگشاه ایسلند و با بررسی تاریخچه لرزه خیزی منطقه نسیاوتلیر در اختیار پیمانكاران مجری احداث نیروگاه قرار گرفت.
گازهایی كه از میدان زمین‌گرمایی نسیاوتلیر آزاد می‌شوند چه از گاز فشانهای طبیعی و چه از چاهها و نیروگاه، بسیار خورنده هستند. بنابراین سطح تمامی ساختمانها به وسیله صفحات آلومینیومی پوشیده شده‌اند. در حین طراحی نیز توجه ویژه‌ای به سیستم‌های كنترلی و سیار تجهیزات برق از صافی‌های زغالی عبور می‌كنند تا H۲S موجود در هوا را جذب كنند. ضمناً هوای تمیز فشرده بدرون دستگاههای حساسی كه در خارج از ساختمانها وجود دارند تزریق می‌شود تا از خوردگی تجهیزات توسط گازهای خورنده جلوگیری كند.
● انتقال برق و انرژی حرارتی به مصرف‌كننده‌ها
برق تولید شده در نیروگاه از طریق یك خط انتقال ۱۳۲كیلوولت كه توانایی انتقال آن معادل Mwe۱۱۰ است به ریكیاویك منتقل می‌شود. طول این خط ۳۱ كیلومتر بوده كه شامل ۵/۲ كیلومتر كابل از نیروگاه تا ابتدای خط ۵/۱۵ كیلومتر هوایی بوده و سپس در انتهای مسیر انتقال با ۱۳ كیلومتر كابل به پست كرپا در ریكیاویك منتقل می‌شود.
آبداغ خروجی از بخش حرارتی نیروگاه، نخست به یك مخزن بزرگ در مرتفع‌ترین نقطه مسیر انتقال هدایت می‌شود. ظرفیت مخزن مذكور ۲۰۰۰ مترمربع بوده و ارتفاع آن از سطح دریا ۴۰۷ متر است. از این نقطه به بعد، آبداغ توسط نیروی جاذبه زمین به سمت مخازن ذخیره سیستم گرمایش مركزی ریكیاویك هدایت می‌شود كه از آنجا به وسیله پمپ‌های مربوطه بین مصرف‌كننده توزیع می‌شود. طول مسیر انتقال آبداغ ۲۷ كیلومتر است. قطر لوله انتقال در ۳ كیلومتر اول مسیر ۹۰۰ میلی‌متر و در ۲۴ كیلومتر باقیمانده ۸۰۰ میلی‌متر است.
● اثرات زیست‌محیطی
سالانه حدود ۶ میلیون تن سیال داغ و گازهای مختلف از میدان زمین‌گرمایی نسیاوتلیر به منابع آبهای زیرزمینی یا جو وارد می‌شود. البته بدیهی است كه اثرات این حجم سیال و گاز خروجی در خصوص منابع آبهای زیرزمینی به ویژه در نزدیكی دریاچه تینگوتلیر به دقت مورد بررسی قرار می‌گیرد و خوشبختانه تاكنون اثرات مخرب زیست‌محیطی این نیروگاه، بسیار كم بوده است.
مقایسه بین انرژی زمین‌گرمایی و سایر منابع تامین‌كننده انرژی نشان می‌دهد كه میزان گاز CO۲ و S آزاده شده از نیروگاه زمین‌گرمایی نسیاوتلیر نسبتاً كم است. به عنوان مثال، میانگین CO۲ آزاد شده از نیروگاه نسیاوتلیر معادل ۱۰ درصد میزانی است كه یك نیروگاه متعارف (نفت سوز یا زغال سوز) مشابه از نظر ظرفیت تولیدی ایجاد می‌كند.
● سرمایه‌گذاری
▪ سرمایه‌گذاری در مرحله سوم توسعه نیروگاه شامل موارد زیر بوده است:
ساختمانها و تجهیزات تولید برق، تغییرات گسترده بخش حرارتی و طرحهای توسعه سیستم‌های جانبی نیروگاه. در خلال این مرحله، ۵ چاه اضافی به سیستم تامین بخار و تعدادی جدا‌كننده و شیرآلات كنترلی به مجموعه اضافه شده است. به ایستگاه پمپاژ آب سرد نیز یك پمپ اضافه شد كه با تكمیل طرح، ظرفیت ذخیره آب سرد نیروگاه ۲ برابر شد.
به منظور تولید آبداغ بیشتر، ۲ مبدل حرارتی دیگر نیز به بخش حرارتی نیروگاه اضافه شد. بدین ترتیب كل مبلغ هزینه شده برای مرحله سوم توسعه نیروگاه معادل ۵۲ میلیارد دلار محاسبه شد.
به منظور انتقال برق از نیروگاه به ریكیاویك نیز ۷ میلیارد دلار هزینه شد. طبق محاسبات بعمل آمده با زمان تخمینی برگشت سرمایه. ۱۲ سال در نظر گرفته شده است. دوره زمانی مذكور از یك سو نشان‌دهنده بهره‌‌مندی پروژه از سودی قابل قبول است و از سوی دیگر حاشیه اطمینان خوبی را برای پروژه در مواقعی كه ممكن است موارد پیش‌بینی نشده‌ای رخ دهد، فراهم می‌كند.
● توسعه نیروگاه در آینده
بر اساس دانش امروز محققان از مخزن زمین‌گرمایی نسیاوتلیر، انتظار می‌رود كه ظرفیت نیروگاه، در سال ۲۰۱۰ كامل شود. در آن صورت ظرفیت‌ بخش‌های الكتریكی و حرارتی نیروگاه به ترتیب معادل Mwe۹۰ و MWt۳۰۰ خواهد بود. همانگونه كه مهندسان مخزن پیش‌بینی كرده‌اند به مروز زمان، میزان آنتالپی سیال زمین‌گرمایی كاهش می‌یابد كه در آن صورت مقدار جریان آبداغ نیز افزایش خواهد یافت. بنابراین در آن زمان، باب جدیدی در طراحی نیروگاه آغاز خواهد شد كه تولید برق از آبداغ تولیدی اضافی به كمك سیكل دو مداره زمین‌گرمایی است. طبق برآوردهای بعمل آمده ظرفیت سیكل مذكور Mwe۱۶ محاسبه شده است.

جواد نورعلیئی – پژوهشگاه نیرو

منبع : ماهنامه صنعت برق