• GEOTERMALNE ELEKTRANE S BINARNIM CIKLUSOM

Geotermalne elektrane s binarnim ciklusom su, po termodinamičkom principu, najbliže termoelektranama na fosilna goriva ili nuklearnim elektranama kod kojih radni fluid izvodi stvarni zatvoreni ciklus. Radni fluid, odabran prema povoljnim termodinamičkim svojstvima, prima toplinu od geotermalnog fluida, isparava, ekspandira u turbini, kondenzira, te se vraća u isparivač pomoću napojne pumpe.

Prva binarna geotermalna elektrana stavljena je u pogon nedaleko mjesta Petropavlovsk na ruskom otoku Kamchatka 1967. godine. Imala je snagu 670 kW, te je opsluživala malo selo i nekoliko farmi kako s električnom energijom tako i toplinom za potrebe staklenika.

Danas su binarna postrojenja najčešće korišteni tip geotermalnih elektrana s ukupnom instaliranom snagom 274 MW. Čine 33% od svih geotermalnih elektrana u radu, ali proizvode samo 3% od ukupne snage.

Očigledno, prosječna snaga po jedinici je mala, samo 1,8 MW, mada dolaze u eksploataciju i jedinice sa snagama 7 - 10 MW s tzv. naprednim ciklusom. Također je nekoliko postrojenja s binarnim ciklusom pridodano postojećim postrojenjima s isparavanjem kako bi se što više iskoristilo topline iz geotermalnog fluida.

Binarna postrojenja omogućavaju pretvorbu geotermalne topline u električnu energiju iz nisko temperaturnih ležišta tople vode (tzv. vodom dominantnih ležišta) s temperaturom preko 85 °C. Također, ta je tehnologija pogodna i za eksploataciju srednje temperaturnih izvora s vlažnom parom s visokim omjerom voda/para kod temperatura koje su preniske za praktičnu primjenu sustava s isparavanjem. Binarna postrojenja pretvaraju toplinu srednje temperaturnih izvora u električnu energiju efikasnije nego ostale tehnologije.

Kod binarnih postrojenja izmjenjivač topline prenosi toplinu s geotermalnog fluida dobavljenog iz proizvodne bušotine u primarni krug na lako hlapljivi radni fluid u sekundarnom krugu, kao što su halogeni ugljikovodici (npr. Freon, Frigen), propan, izobutan, pentan, amonijak. Taj je termodinamički ciklus poznat kao Organski Rankineov Ciklus (ORC). Radni fluid u sekundarnom krugu isparava u isparivaču pomoću geotermalne topline iz primarnog kruga. Para ekspandira prolaskom kroz turbinu (u ovom se slučaju često naziva «organska turbina»), koja je spojena s električnim generatorom. Ispušna para se kondenzira u vodom ili zrakom hlađenom kondenzatoru, a kondenzat se napojnom pumpom vraća u isparivač. Ohlađena geotermalna voda može se ispustiti u okoliš ili vratiti natrag u ležište bez isparavanja, što minimalizira problem taloženja otopljenih minerala.

Tipične jedinične snage su 1 – 3 MW. Tehnologija binarnih postrojenja se pojavljuje kao najisplativiji, najefikasniji i najpouzdaniji način za pretvorbu velikog broja nisko temperaturnih izvora u električnu energiju, kojih je relativno dosta po svijetu.

Iskoristivost binarnih postrojenja poboljšana je uvođenjem Kalina tehnologije. Mješavina vode i amonijaka isparava unutar konačnog temperaturnog područja, proizvodeći dvokomponentnu paru (npr. 70% amonijak i 30% voda) za razliku od ORC koji se temelji na čistim fluidima koji isparavaju kod određene temperature isparavanja. No danas postoji tek jedna geotermalna elektrana koja koristi Kalina ciklus, Husavik na Islandu i koja je raspoloživa za usporedbe; nekoliko ih je u fazi izgradnje. Nasuprot tome, ORC je ovladana tehnologija sa stotinama MW instaliranih različitih postrojenja diljem Svijeta.

Geotermalna elektrana s binarnim ciklusom