Τα θερμό διάλυμα [νερού – ατμού] εξέρχεται από την παραγωγική γεώτρηση και εισάγεται σε μία δεξαμενή εκτόνωσης [flash], όπου η μειωμένη πίεση της οδηγεί στην επιπλέον ατμοποίηση του διαλύματος. Ο παραγόμενος ατμός διοχετεύεται σε έναν ατμοστρόβιλο με σκοπό την παραγωγή της ηλεκτρικής ενέργειας στην γεννήτρια του ατμοστροβίλου. Το υδάτινο διάλυμα το οποίο δεν κατάφερε να εκτονωθεί και παρέμεινε στην υγρή κατάσταση του, συμπεριλαμβανομένου των συμπυκνωμάτων του ατμού από την έξοδο της ατμογεννήτριας, επιστρέφουν στην υπόγεια υδροφορία από όπου αντλήθηκαν μέσου μίας γεώτρησης εμπλουτισμού. Ο εμπλουτισμός του διαλύματος θα πρέπει να πραγματοποιείται αρκετά βαθιά ώστε να φτάσει τα υπόγεια πετρώματα σε θερμοκρασία υψηλότερη από το σημείο βρασμού του νερού, με στόχο την έπανα-ατμοποίηση του. Το νερό φιλτράρεται από τα πετρώματα όπου γίνεται θερμότερο και ανεβαίνει πάνω διαμέσου της παραγωγικής γεώτρησης. Η εγκατάσταση δύναται να χρησιμοποιηθεί τόσο για την παραγωγή της ηλεκτρικής ενέργειας όσο και παραγωγή θερμικής ενέργειας – τηλεθέρμανση. Επομένως, η χρήση του γεωθερμικού πεδίου αναφέρεται σε συστήματα συμπαραγωγής. |
Αρκετές γεωθερμικές εγκαταστάσεις παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας βασίζονται στις υψηλές θερμοκρασίες του ατμού, ώστε να παρέχουν άμεσα την ενέργεια που απαιτείται για τη λειτουργία των γεννητριών παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Αυτός ο τύπος εγκατάστασης καλείται εγκατάσταση «ξηρού ατμού» επειδή ο ατμός απελευθερώνεται από την πίεση ενός πεδίου μεγάλου βάθους, διαμέσου ενός βραχώδους πετρώματος και οδηγείται στους στροβίλους. Τα εδάφη ξηρού ατμού χρησιμοποιούν το νερό από το φλοιό της γης, το οποίο θερμαίνεται από το μανδύα και απελευθερώνεται από διεξόδους σε μορφή ατμού. Η συγκεκριμένη εγκατάσταση είναι κατάλληλη εκεί όπου ο γεωθερμικός ατμός δεν αναμιγνύεται με νερό. Ο υπέρθερμος ατμός οδηγείται στην εγκατάσταση διαμέσου στροβίλων ατμού ώστε να παράγει ηλεκτρική ενέργεια. Σε απλές εγκαταστάσεις ο ατμός χαμηλής πιέσεως που εξάγεται από τον στρόβιλο οδηγείται στην ατμόσφαιρα, αλλά συνήθως ο ατμός περνάει από ένα συμπυκνωτή ώστε να μετατραπεί σε νερό. Αυτό βελτιώνει την απόδοση του στροβίλου και προλαμβάνει τα περιβαλλοντικά προβλήματα που προκαλούνται από την άμεση εκτόνωση του ατμού στην ατμόσφαιρα. Το νερό αυτό οδηγείται μέσω γεωτρήσεων εμπλουτισμού πίσω στο έδαφος. Ο ταμιευτήρας επανατροφοδοτείται με το νερό της βροχής καθώς αυτό οδηγείται στο φλοιό της γης. Επειδή αυτό συμβαίνει σε συνεχή βάση η γεωθερμική ενέργεια θεωρείται ως ανανεώσιμη πηγή ενέργειας. Αυτός είναι ο παλαιότερος τύπος γεωθερμικής εγκατάστασης. Στη μέγιστη παραγωγή η εγκατάσταση μπορεί να παρέχει πάνω από 2,000 ΜW ηλεκτρικής ενέργειας την ώρα. Αυτό είναι περίπου διπλάσιο ποσό ηλεκτρικής ενέργειας από αυτό που μπορεί να παράγει μία πυρηνική μονάδα. Η μονάδα εκπέμπει μόνο μεγάλες ποσότητες ατμού και πολύ μικρά ποσά αερίων. |
Οι συγκεκριμένες εγκαταστάσεις χρησιμοποιούνται στην περίπτωση που το γεωθερμικό ρευστό είναι χαμηλής θερμοκρασίας, η οποία δεν είναι αρκετή ώστε να παράγει ατμό που θα μπορούσε να περιστρέψει ένα στρόβιλο. Το νερό από το υπέδαφος δεν έρχεται ποτέ σε άμεση επαφή με τα πτερύγια του στροβίλου και χρησιμοποιεί γεωθερμικά ρευστά μεταξύ 80ο C και 180ο C. Στο δυαδικό σύστημα το θερμό γεωθερμικό ρευστό αντλείται στην επιφάνεια και περνάει μέσα από εναλλάκτη θερμότητας ο οποίος περιέχει ένα ρευστό όπως βουτάνιο ή πεντάνιο με πολύ χαμηλότερο σημείο βρασμού από το νερό. Η θερμότητα από το γεωθερμικό ρευστό προκαλεί το δευτερεύον ή το δυαδικό υγρό να ατμοποιηθεί. Ο ατμός από το πεντάνιο οδηγείται στον στρόβιλο που τροφοδοτεί τη γεννήτρια, καθώς το θερμό γεωθερμικό ρευστό εισάγεται πίσω στον γεωλογικό σχηματισμό από τον οποίο προήλθε, ξαναθερμαίνεται και είναι διαθέσιμο ώστε να ανακυκλοφορήσει ξανά διαμέσου του εναλλάκτη. Γι αυτό το λόγο η γεωθερμία θεωρείται ως ανανεώσιμη πηγή ενέργειας, καθώς ένας γεωλογικός σχηματισμός κατάλληλα διαμορφωμένος μπορεί να παράγει ενέργεια επ’ αόριστον. Τα γεωθερμικά ρευστά μέσης θερμοκρασίας είναι πολύ πιο συχνά από τα γεωθερμικά ρευστά υψηλής θερμοκρασίας. |
Οι εγκαταστάσεις αυτού του τύπου λειτουργούν με την ίδια αρχή όπως η φυσική γεωθερμική ενέργεια. Η γεωθερμική ισχύς παράγεται όταν θερμοί βράχοι με ρηγματώσεις μετατρέπουν το νερό σε ατμό. Με τη φυσική γεωθερμική ενέργεια, ο ατμός οδηγείται σε μία γεννήτρια. Με την τεχνητή ή ενισχυμένη γεωθερμική ενέργεια θα πρέπει να πραγματοποιηθεί η ανόρυξη μίας παραγωγικής γεώτρησης η οποία θα περνάει μέσα από τον θερμό βράχο και έπειτα η ανόρυξη μίας γεώτρησης εμπλουτισμού που θα φέρνει τον ατμό στην επιφάνεια. Τα πλεονεκτήματα των συγκεκριμένων συστημάτων είναι ότι προλαμβάνουν τον κίνδυνο της ξηρής οπής που σχετίζεται με τη συμβατική υδροθερμική γεωθερμία και απαιτεί την ανεύρεση ήδη υπαρχόντων πετρωμάτων που περιέχουν υψηλή ροή θερμού νερού. Στις περιπτώσεις των θερμών πετρωμάτων, πρώτα δημιουργείται η γεώτρηση εμπλουτισμού κι έπειτα η παραγωγική γεώτρηση. Το νερό διοχετεύεται από την επιφάνεια προς τα θερμά πετρώματα με στόχο τη θέρμανση του και την παραλαβή του ίδιου διαλύματος σε μορφή ατμού πια, διαμέσου της παραγωγικής γεώτρησης. Μια τεχνητή γεωθερμική εγκατάσταση μπορεί να ανακτήσει περίπου 40% της θερμότητας που βρίσκεται στο υπέδαφος και να μετατρέψει το 15% σε ηλεκτρική διαμέσου απλών στροβίλων χαμηλών θερμοκρασιών στην επιφάνεια. |