Binary cycle
بائنری سائیکل جیوتھرمل وسائل سے برقی طاقت پیدا کرنے کا ایک طریقہ ہے اور دو الگ الگ سیال چکروں کو استعمال کرتا ہے، لہذا بائنری سائیکل۔ پرائمری سائیکل ریزروائر سے جیوتھرمل انرجی نکالتا ہے، اور سیکنڈری سائیکل جنریٹر کو چلانے اور بجلی پیدا کرنے کے لیے حرارت کو کام میں تبدیل کرتا ہے۔ بائنری سائیکل کم درجہ حرارت والے جیوتھرمل وسائل (<180 °C) سے بھی بجلی پیدا کرنے کی اجازت دیتے ہیں جو بصورت دیگر فلیش پاور پلانٹس کو معاشی طور پر قابل عمل بنانے کے لیے ناکافی مقدار میں بھاپ پیدا کرتے ہیں۔ تاہم، کم درجہ حرارت کی وجہ سے بائنری سائیکلوں کی مجموعی استعداد تقریبا 10-13% کم ہوتی ہے۔ تعارف روایتی جیوتھرمل پاور جنریشن کے طریقوں جیسے ڈرائی اسٹیم یا فلیش کے برعکس، جو ایک واحد اوپن سائیکل استعمال کرتے ہیں، ایک بائنری سائیکل میں دو الگ الگ سائیکل ہوتے ہیں جو مل کر کام کرتے ہیں، اس لیے بائنری سائیکل۔ پرائمری سائیکل جیوتھرمل ریزروائر سے حرارت نکالتا ہے اور یہ ثانوی سائیکل کو فراہم کرتا ہے، جو جنریٹر کو چلانے اور بجلی پیدا کرنے کے لیے حرارت کو کام میں تبدیل کرتا ہے (ہیٹ انجن دیکھیں)۔ تھرموڈینامک طور پر، بائنری سائیکل پاور پلانٹس کوئلے سے چلنے والے یا نیوکلیئر پاور پلانٹس سے ملتے جلتے ہیں جس میں وہ رینکائن پاور سائیکلوں کو استعمال کرتے ہیں، بنیادی فرق حرارت کا ذریعہ اور سائیکل پر کام کرنے والے سیال کا انتخاب ہے۔ پرائمری سائیکل جیوتھرمل ریزروائر کا گرم ان سیٹو سیال (یا جیو فلوئڈ) اگر ضروری ہو تو پمپ کی مدد سے کنویں کے ذریعے سطح پر پیدا ہوتا ہے۔ سطح پر، گرم جیو فلوئڈ اپنی کچھ حرارت کو ہیٹ ایکسچینجر کے ذریعے ثانوی سائیکل میں منتقل کرتا ہے، اس طرح عمل میں ٹھنڈک آتی ہے۔ اس کے بعد ٹھنڈے جیو فلوئڈ کو ایک علیحدہ کنویں کے ذریعے جیوتھرمل ریزروائر میں دوبارہ داخل کیا جاتا ہے، جہاں اسے دوبارہ گرم کیا جاتا ہے۔ پرائمری سائیکل کو "اوپن" سائیکل سمجھا جاتا ہے۔ سیکنڈری سائیکل کولڈ ہائی پریشر ورکنگ فلوئڈ کو گرم جیو فلوئڈ کے ذریعے ہیٹ ایکسچینجر میں گرم اور بخارات کیا جاتا ہے۔ گرم ہائی پریشر بخارات کو ٹھنڈا کرنے اور کنڈینسر میں گاڑھا کرنے سے پہلے ٹربائن میں بڑھایا جاتا ہے۔ لوپ کو بند کرنے کے لیے، ٹھنڈے کم دباؤ والے مائع کو فیڈ پمپ کے ذریعے دبایا جاتا ہے۔ ثانوی چکر ایک بند چکر ہے۔ دو اہم ثانوی سائیکل کی ترتیب نامیاتی رینکائن سائیکل (او آر سی) یا کالینا سائیکل ہیں، بنیادی فرق کام کرنے والے سیال کا انتخاب ہے۔ ایک نامیاتی سیال (عام طور پر ایک ہائیڈرو کاربن یا ریفریجریٹر) یا بالترتیب پانی امونیا کا مرکب۔ بائنری سائیکل جیوتھرمل پاور پلانٹ کی قدیم ترین مثال کے بارے میں خیال کیا جاتا ہے کہ یہ 1940-1943 کے درمیان ایشیا، اٹلی میں واقع ہے۔ خیال کیا جاتا ہے کہ پلانٹ نے 250 کلو واٹ کی موثر صلاحیت پر ایتھائل کلورائڈ کو کام کرنے والے سیال کے طور پر استعمال کیا ہے۔ تاہم، ایک ہی وقت میں ہونے والی دوسری جنگ عظیم کی وجہ سے، اس مخصوص تنصیب کے بارے میں زیادہ معلومات نہیں ہیں۔ ایک اور بائنری سائیکل جیوتھرمل پاور پلانٹ 1967 میں روس کے جزیرہ نما کامچاٹکا میں پیٹروپاولوسک کے قریب کام میں لایا گیا تھا۔ اس کی درجہ بندی 670 کلو واٹ پر کی گئی تھی اور یہ بائنری سائیکل جیوتھرمل پاور پلانٹس کے تصور کو ثابت کرتے ہوئے نامعلوم سالوں تک چلتی رہی۔ دسمبر 2014 تک، دنیا بھر کے 15 ممالک میں 203 بائنری سائیکل جیوتھرمل پاور پلانٹس تھے، جو تمام جیوتھرمل پاور پلانٹس کے 35 فیصد کی نمائندگی کرتے ہیں، لیکن کل جیوتھرمل پاور (تقریبا 1250 میگاواٹ) کا صرف 10.4% پیدا کرتے ہیں۔ تغیرات دوہری دباؤ کام کرنے والا سیال دو مختلف دباؤ کی سطحوں پر بخارات بن جاتا ہے، اور اس طرح درجہ حرارت۔ یہ جیوفلوئڈ کولنگ وکر اور ورکنگ فلوئڈ ہیٹنگ وکر کے درمیان قریبی میچ کو برقرار رکھتے ہوئے پرائمری ہیٹ ایکسچینجر میں فعال نقصانات کو کم کرکے کارکردگی کو بہتر بناتا ہے۔ دوہری سیال دو ثانوی چکروں کو مل کر چلایا جاتا ہے، ہر ایک الگ کام کرنے والے سیال اور ابلتے نقطہ کے ساتھ۔ یہ جیوفلوئڈ کولنگ وکر اور کام کرنے والے سیالوں کے حرارتی منحنی خطوط کے درمیان قریبی میچ کو یقینی بنا کر گرمی کے تعارف کے عمل کے فعال نقصانات کو کم کرکے کارکردگی کو بہتر بناتا ہے۔ کارکردگی ایک سادہ بائنری سائیکل اور اس کے انفرادی اجزاء کی کارکردگی کا حساب مندرجہ ذیل طریقے سے لگایا جا سکتا ہے: ٹربائن ٹربائن کے ذریعے کیے گئے کام کی شرح ہے، کلو واٹ میں کام کرنے والے سیال کے بڑے پیمانے پر بہاؤ کی شرح ہے، کلو گرام/سیکنڈ میں ٹربائن کی کارکردگی ہے، غیر جہتی ٹربائن انلیٹ پر کام کرنے والے سیال کی مخصوص اینتھالپی ہے، کلو گرام/کلو گرام میں ٹربائن آؤٹ لیٹ پر کام کرنے والے سیال کی مخصوص اینتھالپی ہے، یہ فرض کرتے ہوئے کہ ٹربائن میں آئزنٹروپک توسیع ہوتی ہے، کلو گرام/کلو گرام کنڈینسر میں نیچے دی گئی مساوات کو کنڈینسر ڈیوٹی اور مطلوبہ کولینٹ کے بڑے پیمانے پر بہاؤ کی شرح کا تعین کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ کنڈینسر میں کام کرنے والے سیال سے ہٹائی گئی حرارت کی شرح ہے، کلو واٹ میں اور بالترتیب کنڈینسر انلیٹ اور آؤٹ لیٹ پر کام کرنے والے سیال کی مخصوص اینتھالپی ہے، کلوگرام/کلوگرام میں کولینٹ کی بڑے پیمانے پر بہاؤ کی شرح ہے، کلوگرام/سیکنڈ میں اور بالترتیب کنڈینسر انلیٹ اور آؤٹ لیٹ پر کولینٹ کی مخصوص اینتھالپی ہے، کلوگرام/کلوگرام میں فیڈ پمپ کام کرنے والے سیال کو دبانے کے لیے پمپ کے ذریعے کیے گئے کام کی شرح ہے، کلو واٹ میں فیڈ پمپ آؤٹ لیٹ پر کام کرنے والے سیال کی مخصوص اینتھالپی ہے، یہ فرض کرتے ہوئے کہ آئزنٹروپک کمپریشن ہے، کلوگرام/کلوگرام میں فیڈ پمپ انلیٹ پر کام کرنے والے سیال کی مخصوص اینتھالپی ہے، کلوگرام/کلوگرام میں بنیادی ہیٹ ایکسچینجر کے اندر کام کرنے والے سیال میں شامل گرمی کی شرح ہے، کلو واٹ بنیادی ہیٹ ایکسچینجر انلیٹ پر کام کرنے والے سیال کی مخصوص اینتھالپی ہے، کے جے/کلوگرام میں جیوفلوئڈ کی بڑے پیمانے پر بہاؤ کی شرح ہے، کلوگرام/سیکنڈ میں اور بنیادی ہیٹ ایکسچینجر انلیٹ اور آؤٹ لیٹ پر جیوفلوئڈ کی مخصوص اینتھالپی ہیں، بالترتیب کے جے/کلوگرام کی کارکردگی میں کارکردگی کی متعدد مختلف تعریفیں ہیں جن پر غور کیا جاسکتا ہے۔ ان پر ذیل میں تبادلہ خیال کیا گیا ہے۔ پہلی قانون کی کارکردگی (تھرموڈینامکس کے پہلے قانون سے) سائیکل کو فراہم کردہ حرارت کو مفید کام میں تبدیل کرنے کی پیمائش ہے۔ حقیقی زندگی کے نقصانات اور ناکارہیوں کا حساب لگاتے وقت، حقیقی بائنری سائیکل جیوتھرمل پلانٹس کی پہلی قانون کی کارکردگی 10-13% کے درمیان ہوتی ہے۔ کارنوٹ کی کارکردگی کارنوٹ کی کارکردگی ایک مثالی تھرموڈینامک سائیکل کی کارکردگی فراہم کرتی ہے، جو مختلف درجہ حرارت کے دو ذخائر کے درمیان کام کرتی ہے، اس طرح یہ کسی بھی ہیٹ انجن کی کارکردگی کو نظریاتی طور پر زیادہ سے زیادہ فراہم کرتی ہے۔ اس وجہ سے، ایک جیوتھرمل پاور پلانٹ جو 180 ڈگری سیلسیس (≈ 450 K) پر گرم جیو فلوئڈ پیدا کرتا ہے اور 25 ڈگری سیلسیس (≈ 298 K) پر گرمی کو مسترد کرتا ہے، اس کی زیادہ سے زیادہ کارکردگی صرف 34 فیصد ہوتی ہے۔ دوسرے قانون کی کارکردگی (تھرموڈینامکس کے دوسرے قانون سے) مثالی طور پر دستیاب زیادہ سے زیادہ کام کے استعمال اور مفید کام میں تبدیلی کا ایک پیمانہ ہے۔ جیوفلوئڈ کی ایکسرجی کی شرح ہے، کلو واٹ میں۔ ، & مخصوص اینتھالپی ہیں، kJ/کلوگرام میں، مخصوص اینٹروپی، kJ/کلوگرام/کلوگرام میں اور مطلق درجہ حرارت، K میں، مقامی حوالہ کی حالت میں جیوفلوئڈ کا۔ یہ مقامی ماحول، گیلے بلب یا ری انجیکشن کے حالات ہو سکتے ہیں۔ کام کرنے والے سیال کا انتخاب کام کرنے والا سیال کسی بھی بائنری سائیکل میں اہم کردار ادا کرتا ہے اور اسے احتیاط کے ساتھ منتخب کیا جانا چاہیے۔ مناسب سیال کے انتخاب کے لیے کچھ معیار ذیل میں دیے گئے ہیں۔ ایک اہم درجہ حرارت اور سائیکل کے زیادہ سے زیادہ درجہ حرارت اور دباؤ سے اوپر کا دباؤ-زیادہ تر حرارت زیادہ سے زیادہ درجہ حرارت پر منتقل ہوتی ہے، جس سے کارکردگی میں اضافہ ہوتا ہے۔ ایک سیچوریشن گنبد جو الٹا U سے ملتا جلتا ہے-یہ ٹربائن میں مائع کے گرنے سے روکتا ہے، جس سے کارکردگی کم ہوتی ہے، ٹربائن بلیڈ کو نقصان پہنچتا ہے اور اس طرح ٹربائن کی عمر کم ہو جاتی ہے۔ اعلی تھرمل چالکتا-بنیادی ہیٹ ایکسچینجر اور کنڈینسر میں حرارت کی منتقلی کو بہتر بناتی ہے، جس سے مطلوبہ کل حرارت کی منتقلی کے علاقے کو کم کیا جاتا ہے اور اس وجہ سے پلانٹ کی لاگت بھی کم ہوتی ہے۔ ماحولیاتی مطابقت-غیر زہریلا، غیر کارسیوجینک، کم گلوبل وارمنگ کی صلاحیت، کم اوزون کی کمی کی صلاحیت، غیر آتش گیر، کیمیائی طور پر غیر فعال۔ کم لاگت اور آسانی سے دستیاب۔ پاور پلانٹس تجارتی پیداوار میں متعدد بائنری سائیکل پاور اسٹیشن ہیں۔ نامیاتی رینکائن سائیکل اولکریا III، کینیا میمتھ لیکس، کیلیفورنیا، ریاستہائے متحدہ اسٹیم بوٹ اسپرنگس (نیواڈا)، ریاستہائے متحدہ امریکہ ٹی ہوکا پاور اسٹیشن، نیوزی لینڈ کرچ اسٹاکچ (میونخ)، جرمنی ٹرونریٹ، جرمنی کالینا سائیکل ہوسوک پاور اسٹیشن جیوتھرمی انٹرہاچنگ جیوتھرمل الیکٹرک ورکنگ فلوئڈ نامیاتی رینکائن سائیکل کالینا سائیکل حوالہ جات جیوتھرمل انرجی