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Teile eines Geothermiekraftwerks

Laut Energy Information Management haben die USA 2009 mit Geothermiekraftwerken 15 Milliarden Kilowattstunden Energie produziert. Geothermie nutzt die Wärme des Erdkerns, um nutzbaren Strom zu erzeugen. Wissenschaftler betrachten Geothermie als nachhaltig, wie Wind- oder Sonnenenergie, da die Welt weitaus mehr Wärmeenergie hat, als Geothermie-Anlagen nutzen oder extrahieren können. Wie die meisten Kraftwerke erzeugen Geothermie-Anlagen, von Windkraftanlagen bis hin zu Kernkraftwerken, Strom durch Drehen einer Stromerzeugungsturbine.
Geothermie ist eine unterbrechungsfreie Energiequelle. Diese Anlagen können 24 Stunden am Tag betrieben werden, unterscheiden sich aber auch in vielen wichtigen Punkten von herkömmlichen Anlagen. Die Sonne und der innere Kern der Erde sind die beiden größten Energiequellen auf dem Planeten. In dieser Arbeit wäre die Verwendung von zwei Energieformen zur Stromerzeugung eine Methode zur Bekämpfung der globalen Erwärmung.
Die derzeitige geothermische Stromerzeugung ist vielversprechend, wenn auch nur 0,3% der weltweiten Erzeugung. Was sind die Hauptkomponenten eines Geothermiemotors? Wie ist es mit traditionellen Kraftwerken zu vergleichen?

Geothermische Löcher

Geothermische Belüftung ist die erste Komponente der geothermischen Anlage. Die geothermische Entlüftung ist ein Tiefbrunnen, mit dem das Kraftwerk die Erde erwärmt. Eine geothermische Anlage kann zwei Ziele für die Belüftung haben. Die jüngsten Geothermiekraftwerke ziehen überhitztes Druckwasser nach oben. Diese werden Flash-Dampfanlagen genannt. Geothermische Kraftwerke können bis zu drei Kilometer unter der Erde problemlos sogar genug unterirdisch erreichen, um einen Punkt zu erreichen, an dem die Erde heiß genug ist, um Wasser zu kochen. Diese werden als trockene Dampfdüsen bezeichnet.

Dampfgenerator

Ein weiterer wichtiger Bestandteil einer geothermischen Anlage ist die Dampferzeugungsanlage, die verschiedene Formen annehmen kann. In einem Flash-Dampfhohlraum wird überhitztes Druckwasser aus dem Untergrund in Niederdrucktanks gezogen. Der Druck der Erde hält das Wasser trotz seiner hohen Temperatur in einem flüssigen Zustand. Durch Entfernen dieses Drucks wird heißes Wasser sofort zu Dampf. In einer Trockendampfanlage pumpen Anlagentechniker Wasser unter den Belüftungsboden, wo die Erdwärme Wasser kocht und verdunstet.
Geothermie kann auf viele Arten genutzt werden. Der Einsatz für Kraftwerke ist eine der Anwendungen, die hohe Anfangsinvestitionen erfordern, da in den meisten Fällen das Leistungstemperaturniveau für geothermische Bauarbeiten weltweit zu tief ist (3000–4000 m). Die Anlage ist hauptsächlich vom Standort und der Verfügbarkeit des Grundwassers abhängig. Daher sollten zunächst Explorations- und Ausgrabungstechnologien ähnlich dem Ölverbrauch eingesetzt werden, um das Reservoir für heißen Boden zu erkunden und darauf zuzugreifen. Wasser wird normalerweise aus dem Untergrund entnommen, normalerweise bei 120–220 ° C, und dann durch einen Wärmetauscher im Kessel geleitet, um Dampf zu erzeugen, und das Rücklaufwasser wird dann in den Boden injiziert.

Turbine

Unabhängig vom Anlagentyp pumpen sowohl Flash-Dampf- als auch Trockendampfanlagen Dampf aus der geothermischen Belüftung zu einer großen Turbine. Dampf passiert diese Turbine und dreht sie dabei. Diese Turbine ist mit einem elektrischen Generator verbunden. Während sich die Turbine dreht, wandelt der Generator mechanische Energie in elektrische Energie um und wandelt so Wärme von der Erde in nutzbaren Strom um.
Turbinen in Geothermiekraftwerken haben spezielle Anforderungen. Dampf kann aufgrund vieler nicht kondensierbarer Gase (NCG), einschließlich Schwefelwasserstoff, ätzend sein. Dies erfordert spezielle Materialien und Korrosionsschutz für Turbinenkomponenten. Spezielle Beschichtungen schützen den Rotor, die Schaufeln und die Düsen vor Korrosion.

KondensatorTeile eines Geothermiekraftwerks

Nachdem der Dampf die Turbine passiert hat, gelangt er in eine Kondensatorkammer. Diese Kammer kühlt den Dampf und kondensiert ihn wieder zu flüssigem Wasser. Die überschüssige Wärme, die durch die Umwandlung von Dampf in flüssiges Wasser verloren geht, kann für andere Anwendungen wie Heizen oder Gewächshausanbau verwendet werden. Die abgekühlte Flüssigkeit oder das gekühlte Wasser wird dann zurück in den Boden gepumpt, um den Siedevorgang für trockenen Dampf neu zu starten oder natürliche Dampfgrundwasserleiter für Flash-Dampfanlagen zu regenerieren.
Wie bei herkömmlichen Kraftwerken kondensiert der Dampf in der Turbine im Vakuum, so dass die Arbeit des Massendampfes der Einheit hoch wird. Die meisten Anlagen verwenden Direktkondensatoren, die das Kondenswasser selbst als Kühlmedium verwenden.

Verweise:

https://www.brighthubengineering.com/power-plants/34714-components-of-a-geothermal-plant/
https://sciencing.com/parts-geothermal-power-plant-8621582.html

Schriftsteller: Meltem Yildirim

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