Binary cycle
द्विआधारी चक्र भू-तापीय संसाधनों से विद्युत शक्ति उत्पन्न करने की एक विधि है और दो अलग-अलग द्रव चक्रों को नियोजित करता है, इसलिए द्विआधारी चक्र। प्राथमिक चक्र जलाशय से भू-तापीय ऊर्जा निकालता है, और द्वितीयक चक्र जनरेटर को चलाने और बिजली उत्पन्न करने के लिए गर्मी को काम में बदल देता है। द्विआधारी चक्र कम तापमान वाले भू-तापीय संसाधनों (<180 डिग्री सेल्सियस) से भी बिजली उत्पादन की अनुमति देते हैं जो अन्यथा त्वरित बिजली संयंत्रों को आर्थिक रूप से व्यवहार्य बनाने के लिए अपर्याप्त मात्रा में भाप का उत्पादन करेंगे। हालांकि, कम तापमान के कारण द्विआधारी चक्रों में लगभग 10-13% की समग्र दक्षता कम होती है। परिचय शुष्क-भाप या फ्लैश जैसी पारंपरिक भू-तापीय बिजली उत्पादन विधियों के विपरीत, जो एक एकल खुले चक्र का उपयोग करते हैं, एक द्विआधारी चक्र में दो अलग-अलग चक्र होते हैं जो एक साथ काम करते हैं, इसलिए द्विआधारी चक्र। प्राथमिक चक्र भू-तापीय जलाशय से ऊष्मा निकालता है और इसे द्वितीयक चक्र को प्रदान करता है, जो एक जनरेटर को चलाने और बिजली का उत्पादन करने के लिए ऊष्मा को कार्य में परिवर्तित करता है (हीट इंजन देखें)। ऊष्मागतिकी रूप से, द्विआधारी चक्र बिजली संयंत्र कोयले से चलने वाले या परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के समान होते हैं जिसमें वे रैंकिन बिजली चक्रों को नियोजित करते हैं, मुख्य अंतर गर्मी स्रोत और चक्र कार्यशील तरल पदार्थ का चयन है। प्राथमिक चक्र भू-तापीय जलाशय का गर्म इन-सीटू द्रव (या जियोफ्लूइड) एक कुएँ के माध्यम से सतह पर उत्पादित किया जाता है, यदि आवश्यक हो तो एक पंप द्वारा सहायता की जाती है। सतह पर, गर्म भू-द्रव अपनी कुछ ऊष्मा को एक ऊष्मा विनिमायक के माध्यम से द्वितीयक चक्र में स्थानांतरित करता है, इस प्रकार प्रक्रिया में ठंडा होता है। इसके बाद ठंडे भू-द्रव को एक अलग कुएँ के माध्यम से भू-तापीय जलाशय में फिर से डाला जाता है, जहाँ इसे फिर से गर्म किया जाता है। प्राथमिक चक्र को "खुला" चक्र माना जाता है। द्वितीयक चक्र ठंडे उच्च दबाव वाले कार्यशील तरल पदार्थ को गर्म भू-द्रव द्वारा ऊष्मा विनिमायक में गर्म और वाष्पीकृत किया जाता है। गर्म उच्च दबाव वाले वाष्प को ठंडा करने और कंडेनसर में संघनित करने से पहले टरबाइन में विस्तारित किया जाता है। लूप को बंद करने के लिए, ठंडे कम दबाव वाले तरल को फ़ीड पंप के माध्यम से दबा दिया जाता है। द्वितीयक चक्र एक बंद चक्र है। दो मुख्य द्वितीयक चक्र विन्यास कार्बनिक रैंकिन चक्र (ओआरसी) या कलिना चक्र हैं, मुख्य अंतर काम करने वाले तरल पदार्थ का विकल्प है; एक कार्बनिक तरल पदार्थ (आमतौर पर एक हाइड्रोकार्बन या प्रशीतक) या एक जल-अमोनिया मिश्रण क्रमशः। इतिहास द्विआधारी चक्र भू-तापीय बिजली संयंत्र का सबसे पहला उदाहरण 1940-1943 के बीच इटली के इस्चिया में स्थित माना जाता है। ऐसा माना जाता है कि संयंत्र ने 250 किलोवाट की प्रभावी क्षमता पर काम करने वाले तरल पदार्थ के रूप में एथिल क्लोराइड का उपयोग किया है। हालाँकि, उसी समय होने वाले द्वितीय विश्व युद्ध के कारण, इस विशेष स्थापना के बारे में ज्यादा जानकारी नहीं है। एक अन्य द्विआधारी चक्र भू-तापीय बिजली संयंत्र को 1967 में रूस के कामचटका प्रायद्वीप पर पेट्रोपावलोव्स्क के पास चालू किया गया था। इसे 670 किलोवाट पर मूल्यांकन किया गया था और अज्ञात वर्षों तक चला, जो द्विआधारी चक्र भू-तापीय बिजली संयंत्रों की अवधारणा को साबित करता है। दिसंबर 2014 तक, दुनिया भर के 15 देशों में 203 द्विआधारी चक्र भू-तापीय बिजली संयंत्र थे, जो सभी भू-तापीय बिजली संयंत्रों के 35 प्रतिशत का प्रतिनिधित्व करते थे, लेकिन कुल भू-तापीय बिजली (लगभग 1250 मेगावाट) का केवल 10.4% उत्पादन करते थे। भिन्नता दोहरा दबाव कार्यशील द्रव दो अलग-अलग दबाव स्तरों पर वाष्पित होता है, और इस प्रकार तापमान। यह भू-द्रव शीतलन वक्र और कार्यशील द्रव ताप वक्र के बीच एक करीबी मिलान बनाए रखते हुए प्राथमिक ताप विनिमायक में ऊर्जावान नुकसान को कम करके दक्षता में सुधार करता है। दोहरे द्रव दो द्वितीयक चक्रों को एक साथ संचालित किया जाता है, प्रत्येक में एक अलग कार्यशील द्रव और क्वथनांक होता है। यह भू-द्रव शीतलन वक्र और कार्यशील तरल पदार्थों के ताप वक्रों के बीच एक करीबी मिलान सुनिश्चित करके, गर्मी परिचय प्रक्रिया के सक्रिय नुकसान को कम करके दक्षता में सुधार करता है। प्रदर्शन एक साधारण द्विआधारी चक्र और उसके अलग-अलग घटकों के प्रदर्शन की गणना इस प्रकार की जा सकती हैः टरबाइन टरबाइन द्वारा किए गए काम की दर है, किलोवाट में काम करने वाले तरल पदार्थ की द्रव्यमान प्रवाह दर है, किलोग्राम/सेकंड में टरबाइन दक्षता है, गैर-आयामी टरबाइन इनलेट में काम करने वाले तरल पदार्थ की विशिष्ट एन्थैल्पी है, केजे/किलोग्राम में टरबाइन आउटलेट पर काम करने वाले तरल पदार्थ की विशिष्ट एन्थैल्पी है, यह मानते हुए कि टरबाइन में आइसेंट्रोपिक विस्तार, केजे/किलोग्राम कंडेनसर में नीचे दिए गए समीकरण का उपयोग कंडेनसर शुल्क और आवश्यक शीतलक की द्रव्यमान प्रवाह दर निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है। यह कंडेनसर में काम करने वाले तरल पदार्थ से हटाई गई ऊष्मा की दर है, किलोवाट में और कंडेनसर इनलेट और आउटलेट पर काम करने वाले तरल पदार्थ की विशिष्ट एन्थैल्पी है, क्रमशः केजे/किलोग्राम में शीतलक की द्रव्यमान प्रवाह दर है, किलोग्राम/सेकंड में और कंडेनसर इनलेट और आउटलेट पर शीतलक की विशिष्ट एन्थैल्पी है, क्रमशः केजे/किलोग्राम में फ़ीड पंप काम करने वाले तरल पदार्थ को दबाने के लिए पंप द्वारा किए गए काम की दर है, केडब्ल्यू में फ़ीड पंप आउटलेट पर काम करने वाले तरल पदार्थ की विशिष्ट एन्थैल्पी है, यह मानते हुए कि आइसेंट्रोपिक संपीड़न है, केजे/किलोग्राम में फ़ीड पंप इनलेट में काम करने वाले तरल पदार्थ की विशिष्ट एन्थैल्पी है, केजे/किलोग्राम में प्राथमिक ऊष्मा विनिमायक के भीतर कार्यशील द्रव में जोड़ी गई ऊष्मा की दर है, केडब्ल्यू प्राथमिक ऊष्मा विनिमायक प्रवेश पर कार्यशील द्रव की विशिष्ट एन्थैल्पी है, केजे/किलोग्राम में जियोफ्लूइड की द्रव्यमान प्रवाह दर है, किलोग्राम/सेकंड में और प्राथमिक ऊष्मा विनिमायक प्रवेश और निकास पर क्रमशः जियोफ्लूइड की विशिष्ट एन्थैल्पी हैं, केजे/किलोग्राम दक्षता में दक्षता की कई अलग-अलग परिभाषाएँ हैं जिन पर विचार किया जा सकता है; इन पर नीचे चर्चा की गई है। प्रथम नियम दक्षता प्रथम नियम दक्षता (ऊष्मागतिकी के प्रथम नियम से) चक्र को प्रदान की गई ऊष्मा को उपयोगी कार्य में परिवर्तित करने का एक उपाय है। वास्तविक जीवन के नुकसान और अक्षमताओं के लिए लेखांकन करते समय, वास्तविक द्विआधारी चक्र भू-तापीय संयंत्रों में 10-13% के बीच की प्रथम नियम दक्षता होती है। कार्नोट दक्षता कार्नोट दक्षता एक आदर्श ऊष्मागतिकीय चक्र की दक्षता देती है, जो अलग-अलग तापमान के दो जलाशयों के बीच काम करती है, जैसे कि यह किसी भी ऊष्मा इंजन की दक्षता के लिए एक सैद्धांतिक अधिकतम प्रदान करती है। इस कारण से, एक भू-तापीय बिजली संयंत्र 180 डिग्री सेल्सियस (≈ 450 के) पर गर्म भू-द्रव का उत्पादन करता है और 25 डिग्री सेल्सियस (≈ 298 के) पर गर्मी को अस्वीकार करता है, जिसकी अधिकतम दक्षता केवल 34 प्रतिशत है। और क्रमशः गर्म और ठंडा निरपेक्ष तापमान हैं, के द्वितीय नियम दक्षता में द्वितीय नियम दक्षता (ऊष्मागतिकी के द्वितीय नियम से) आदर्श रूप से उपलब्ध अधिकतम कार्य के उपयोग और उपयोगी कार्य में परिवर्तन का एक उपाय है। के. डब्ल्यू. में जियोफ्लूइड की एक्सर्जी दर है। , और विशिष्ट एन्थैल्पी हैं, केजे/किग्रा में, विशिष्ट एन्ट्रापी, केजे/किग्रा/के में और निरपेक्ष तापमान, के में, स्थानीय संदर्भ स्थिति में भू-द्रव का। यह स्थानीय परिवेश, गीले-बल्ब या पुनः इंजेक्शन की स्थिति हो सकती है। कार्यशील द्रव का चयन कार्यशील द्रव किसी भी द्विआधारी चक्र में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है और इसे सावधानी के साथ चुना जाना चाहिए। एक उपयुक्त तरल पदार्थ के चयन के लिए कुछ मानदंड नीचे दिए गए हैं। चक्र के अधिकतम तापमान और दबाव से ऊपर एक महत्वपूर्ण तापमान और दबाव-अधिकांश गर्मी को अधिकतम तापमान पर स्थानांतरित किया जाता है, जिससे दक्षता बढ़ती है। एक संतृप्ति गुंबद जो एक उल्टे यू जैसा दिखता है-यह टरबाइन में तरल ड्रॉप आउट को रोकता है, जो दक्षता को कम करता है, टरबाइन ब्लेड को नुकसान पहुंचाता है और इस प्रकार टरबाइन के जीवनकाल को कम करता है। उच्च तापीय चालकता-प्राथमिक ताप विनिमायक और कंडेनसर में ऊष्मा हस्तांतरण में सुधार करती है, जिससे कुल ऊष्मा हस्तांतरण क्षेत्र की आवश्यकता कम हो जाती है और इसलिए संयंत्र की लागत कम हो जाती है। पर्यावरणीय अनुकूलता-गैर-विषाक्त, गैर-कार्सियोजेनिक, कम ग्लोबल वार्मिंग क्षमता, कम ओजोन कमी क्षमता, गैर-ज्वलनशील, रासायनिक रूप से निष्क्रिय। कम लागत और आसानी से उपलब्ध। विद्युत संयंत्र वाणिज्यिक उत्पादन में कई द्विआधारी चक्र विद्युत केंद्र हैं। कार्बनिक रैंकिन चक्र ओलकारिया III, केन्या मैमथ लेक्स, कैलिफोर्निया, संयुक्त राज्य अमेरिका स्टीमबोट स्प्रिंग्स (नेवादा), संयुक्त राज्य अमेरिका ते हुका पावर स्टेशन, न्यूजीलैंड किर्चस्टॉक (म्यूनिख), जर्मनी ट्रौनरेट, जर्मनी कलिना साइकिल हुसाविक पावर स्टेशन जियोथर्मी अनटरहैचिंग भी देखें भू-तापीय बिजली कार्यशील द्रव कार्बनिक रैंकिन चक्र कलिना चक्र संदर्भ भू-तापीय ऊर्जा