قدرت زمین گرمایی یک منبع انرژی پایدار است که گرما زمین را برای تولید برق، ارائه یک جایگزین کم کربن بارگذاری برای سوخت های فسیلی، با این حال، نیروگاه های سنتی زمین گرمایی - به ویژه کسانی که با استفاده از فلش معمولی یا چرخه بخار خشک - اغلب نیاز به مقدار قابل توجهی از آب برای خنک سازی و سایر فرآیندها.این نگرانی در مورد حفاظت از آب، به ویژه در مناطق آب و هوا، که در آن منابع آب گرم و خنک کننده آب، به طور قابل توجهی استفاده از فن آوری های زیست محیطی، و سیستم های آب و سیستم های پایدار، و سیستم های تصفیه آب، به طور قابل توجهی، و سیستم های تصفیه آب، و سیستم های زیست محیطی، و سیستم های سیستم های سیستم های زیست محیطی، به طور قابل توجهی نیاز است.

چالش های استفاده از آب در قدرت زمین گرمایی

گیاهان ژئوترمال متعارف معمولا به مقدار زیادی آب برای خنک سازی بستگی دارند که می تواند منابع آب محلی را به ویژه در مناطقی مانند ایالات متحده غربی، شرق آفریقا و بخش هایی از اکوسیستم های آب گرمایی جنوب شرقی، به عنوان یک نیروگاه معمولی 50 مگاوات با استفاده از برج های خنک کننده مرطوب ممکن است تا 3.5 ± 0.9 m3 مگاوات - H1 - H1 - با توجه به مصرف آب خنک کننده آب آشامیدنی، کاهش می دهد.

رویکردهای نوآورانه به کاهش آب

1 تکنولوژی خنک کننده خشک

سیستم های خنک کننده خشک به جای آب برای بخار متراکم، به طور قابل توجهی کاهش - یا در برخی موارد حذف - مصرف آب دو نوع اصلی وجود دارد: کولر گازی (ACC) و برج های خنک کننده خشک (آشکار خشک) در دمای هوای گرم به دلیل کاهش تراکم هوا، پیشرفت در مواد و طراحی برای بهبود عملکرد قابل توجه، استفاده از لوله های خنک کننده گرم (به عنوان مثال کاهش بهره وری آب گرم، صرفه جویی در سطوح آب گرم، صرفه جویی در کاهش می شود.

۲- بازگشت مایعات تولید شده

بسیاری از گیاهان زمین گرمایی در حال حاضر مایعات خنک کننده آب شیرین را به مخزن باز می گردانند، به حداقل رساندن خروج آب از منابع خارجی، این سیستم حلقه بسته نه تنها آب را حفظ می کند، بلکه به حفظ فشار مخزن کمک می کند، افزایش میزان تصفیه آب در لوله های بازیافتی معمولی کمک می کند تا از 90٪ از Brine تولید شده جلوگیری کند، اما زیان ها می تواند به دلیل مقیاس، رسوب سیلیکا، یا مشکلات عملیاتی طولانی مدت، استفاده از مواد اولیه، به خوبی از تزریق های پیشرفته، جلوگیری از مواد اولیه، برای جلوگیری از تزریق مجدد مواد اولیه، به خوبی از تزریق، به عنوان مثال، جلوگیری از مواد اولیه، برای جلوگیری از تزریق، به خوبی از تزریق مواد اولیه، کاهش می شود.

۳- استفاده از منابع آب غیر قابل انعطاف

استفاده از آب غیر قابل حمل، مانند فاضلاب شهری، آب زیرزمینی سرد و یا آب تولید شده از عملیات نفت و گاز، تقاضای آب شیرین را کاهش می دهد، این رویکرد به ویژه در مناطق آبخیز شرقی با استفاده از آب آشامیدنی طبیعی در نزدیکی آب آشامیدنی، بدون استفاده از منابع آب آشامیدنی محلی، در ایالات متحده، اداره فناوری های ژئوترمال انرژی چندین پروژه را برای بازیافت آب فراهم کرده است که به طور قابل توجهی کاهش مصرف آب آشامیدنی طبیعی در نزدیکی آب آشامیدنی است.

چرخه دودویی پیشرفته و سیستم های CO2 فوق بحرانی

گیاهان ژئوترمال دودویی که از یک مایع ثانویه کار (به عنوان مثال، ایزوبوتان یا پنیتان) با یک نقطه جوش پایین تر استفاده می کنند، در حال حاضر در حلقه های بسته با مصرف کم آب برای چرخه انرژی استفاده می کنند، با این حال، طرح های باینری پیشرفته در حال حاضر شامل ویژگی هایی مانند کولر گازی یا گرما ترکیب شده و قدرت (CHP) برای بهبود عملکرد کلی آب خنک کننده (دو) است.

سیستم های پیشرفته ی زمین گرمایی (EGS) و تکنیک های تمرین

EGS به طور معمول نیاز به آب برای شکستن هیدرولیک برای ایجاد قابلیت ذخیره سازی مخزن (۱) نوآوری در تجزیه و تحلیل - مانند استفاده از CO2 مایع یا فوم نیتروژن - کاهش شدت آب و تکنیک های تحریک حرارتی ایالات متحده (DGE) در مقایسه با حداقل EGS3، استفاده از ترکیبی از آب و مواد افزودنی برای به حداقل رساندن کل آب در هر مرحله شکستگی، علاوه، فشار چرخه و تکنیک های تحریک حرارتی (که می تواند به تجزیه و تحلیل آب غیر از حد معمول نیاز دارد).

مسیر های آینده و تحقیقات

تحقیقات مداوم بر بهبود بهره وری خنک کننده خشک، توسعه تکنیک های بازسازی بهتر و بررسی منابع آب جایگزین تمرکز دارد. نوآوری هایی مانند مواد پیشرفته (به عنوان مثال، عایق های مبتنی بر آئروگل، چارچوب های آلی فلزی برای جذب آب)، نظارت دیجیتال با یادگیری ماشین و نسل بعدی سیستم های زمین گرمایی کمک به بهینه سازی استفاده از آب و کاهش اثرات زیست محیطی است.

بهبود کارایی خنک کننده خشک

هدف تحقیقات افزایش عملکرد خنک کننده خشک از طریق سیستم های فشار دوگانه، اسپری به کمک خنک کننده خشک و ذخیره سازی انرژی حرارتی برای تغییر بارهای خنک کننده به ساعت های خنک کننده است. ابتکار خنک کننده پیشرفته DOE، تظاهرات ذخیره سازی حرارتی را با گیاهان زمین گرمایی تامین کرده است و 30٪ انرژی سالانه بیشتر در حالی که استفاده از حداقل آب، خنک کننده های فتوولتائیک می توانند خنک کننده هوا را در طول روزهای گرم افزایش دهند.

نظارت دیجیتال و بهینه سازی مبتنی بر AI

یکپارچه سازی سنسورهای اینترنت (IoT) با الگوریتم های AI اجازه می دهد تا نظارت زمان واقعی از شرایط مخزن، شیمی مایع و بهره وری خنک کننده را فراهم کند.برای مثال، سیستم نظارت بر مخزن هورنسبی در Geys از سنجش دمای توزیع شده فیبر نوری برای تشخیص مناطق گرم و سرد استفاده می کند، هدایت مجدد برای به حداکثر رساندن بهبود بخار و به حداقل رساندن مدل های یادگیری ماشین می تواند پیش بینی کند که این گونه آلودگی آب را با کاهش دهد، بدون فعال کردن این گونه اپراتورهای استفاده از طریق جلوگیری از تزریق آب، این تغییرات آب را با کاهش دهد.

پیشرفته مواد و ژئوشیمی

فن آوری های جدید Sorbents و غشایی می توانند آب را از بخار زمین گرمایی یا گازهای اگزوز بازیابی کنند. محققان آزمایشگاه ملی لارنس برکلی یک پلیمر مقاوم به حرارت را توسعه داده اند که می تواند آب را از بخار در دمای بالا استخراج کند، به طور بالقوه تا 90٪ از آب فرایند بازیافت کند، در همین حال، ردیاب های ژئوشیمیایی به نقشه برداری جریان مایع کمک می کنند، اجازه می دهد تا مدیریت دقیق reinjection را کاهش دهد.

رویکردهای تکمیلی

یکی دیگر از راه های امیدوار کننده ادغام گیاهان زمین گرمایی با واحدهای نمک زدایی است، با استفاده از گرمای زباله برای تولید آب شیرین در حالی که خنک کننده مایع کار می کند.یک خلبان در کارخانه زمین گرمایی ریکورجانز در ایسلند به تولید 300 متر / روز آب تازه بدون ورودی انرژی اضافی دست یافت.به طور مشابه، استفاده از گرمای اضافی برای کاربردهای مستقیم مانند گلخانه یا گرمایش منطقه باعث کاهش بار خنک کننده در چرخه آب می شود.

با ترکیب خنک کننده خشک و هیبریدی، بازسازی پیشرفته، استفاده از آب غیر بالقوه و فن آوری های نوظهور مانند سیستم های sCO2، صنعت زمین گرمایی به سمت مصرف آب نزدیک صفر حرکت می کند، این نوآوری ها نه تنها پایداری انرژی زمین گرمایی را بهبود می بخشد، بلکه همچنین امکان استقرار در مناطق آب را فراهم می کند، باز کردن پتانسیل گسترده برای تمیز، تحقیقات انرژی قابل اعتماد، همانطور که ما همچنان انتظار می رود که یک استاندارد جهانی آب را بدون آب، حتی می کند.