پیشنهاد راه حل بازبازکننده سازگار برای نیروگاه‌های ژئوترمی آتشفشانی اندونزی: افزایش استحکام شبکه در محیط‌های شدید

زمینه پروژه

اندونزی حدود ۴۰٪ از منابع ژئوترمال جهان را داراست، با پتانسیل تولید برق ژئوترمال ۲۳-۲۸ گیگاوات. با این حال، تا سال ۲۰۲۲، فقط حدود ۲.۳ گیگاوات توسعه یافته است. دولت قصد دارد تا سال ۲۰۲۵ ظرفیت نصب شده ۵,۰۰۰ مگاوات را به دست آورد اما با چالش‌های متعددی مواجه است:

1. ​مشکلات ثبات شبکه: نیروگاه‌های ژئوترمال عمدتاً در مناطق آتش‌فشانی دورافتاده (مانند سوماترا و جاوا) واقع شده‌اند که فعالیت‌های زمین‌شناسی مداوم باعث خسارات به خطوط انتقال بر اثر زلزله و لغزش خاک می‌شود. ​بازپرکننده‌های معمولی​ با نرخ خطا بالا (۳-۵ برابر بیشتر از شبکه‌های استاندارد) نمی‌توانند از قطعی‌های زنجیره‌ای جلوگیری کنند.
2. ​محیط عملیاتی خوردگی‌زا: مایعات ژئوترمال به دمای ۲۷۵-۳۳۰ درجه سانتیگراد می‌رسند و گازهای خوردگی‌زا (مانند H₂S) را شامل می‌شوند که نرخ تخریب اجزای ​بازپرکننده​ را ۶۰٪ بیشتر از مکان‌های معمولی می‌کند.
3. ​محدودیت‌های سازگاری شبکه: ​بازپرکننده‌های​ استاندارد با زمان پاسخ کند (>۲ ثانیه) و نداشتن منطق تطبیقی برای نیازهای "عملیات جزیره‌ای" نیروگاه‌های ژئوترمال، باعث قطعی‌هایی می‌شوند که هر سال ۱.۲ میلیون دلار برای هر نیروگاه از تولید از دست رفته می‌کند.

این محدودیت‌ها نیازمند راه‌حل‌های ​بازپرکننده شخصی‌سازی شده​ برای دستیابی به اهداف ظرفیت ملی هستند.

راه‌حل

برای مقابله با شرایط منحصر به فرد نیروگاه‌های ژئوترمال اندونزی، سیستم ​بازپرکننده​ زیر مهندسی تخصصی را ادغام می‌کند:

1. ​طراحی بازپرکننده مقاوم در برابر دمای بالا و خوردگی:
• ​بهبود اجزای اصلی: ​بازپرکننده​ با مداربردارهای خلاء و کامپوزیت‌های سیلیکونی مقاوم در برابر دمای محیطی ۱۵۰ درجه سانتیگراد و خوردگی H₂S، طول عمر را دو برابر واحد‌های استاندارد می‌کند.
• ​ساختار خنک‌کننده بسته: ​بازپرکننده​ با خنک‌کننده هوایی + ماده تغییر فاز (PCM) حرارت را در محیط‌های >۵۰ درجه سانتیگراد پخش می‌کند و از خرابی حرارتی جلوگیری می‌کند.
2. ​منطق حفاظتی تطبیقی برای بازپرکننده‌ها:
• ​استراتژی بازپرکننده چندحالتی:
• خطاهای موقت: ​بازپرکننده​ در ۰.۱ ثانیه اولین بازپرکننده را اجرا می‌کند (کاهش قطعی).
• خطاهای دائمی: ​بازپرکننده​ قفل می‌شود و اتصال میکروشبکه را برای عملیات جزیره‌ای فعال می‌کند.
• ​دقت موقعیت‌یابی خطا: ​بازپرکننده‌های​ با روش موج‌سواری محدوده خطا را به ≤۵۰ متر کاهش می‌دهند و زمان بازرسی را ۴۰٪ کاهش می‌دهند.
3. ​عملکردهای بازپرکننده سازگار با شبکه هوشمند:
• ​جابجایی منبع دوگانه: ​بازپرکننده‌ها با توربین‌های گازی/ذخیره‌سازی انرژی هماهنگ می‌شوند و در صورت خرابی شبکه در ۰.۵ ثانیه برق را بازیابی می‌کنند.
• ​نظارت از راه دور: ردیابی زنده وضعیت ​بازپرکننده​ و پارامترهای محیطی (رطوبت خاک، H₂S) دقت هشدار را >۹۵٪ می‌رساند.
4. ​نصب محلی بازپرکننده‌ها:
• ​طراحی ماژولار: ​بازپرکننده‌ها برای حمل به مناطق کوهستانی دورافتاده جدا می‌شوند و زمان نصب را ۵۰٪ کاهش می‌دهند.
• ​نگهداری مشترک: انبارهای قطعه‌های یدکی شرکت PLN مطمئن می‌شود که پاسخ به خطا در <۴ ساعت باشد.

نتایج به دست آمده

بازپرکننده‌های پیشرفته بهبود‌های قابل توجهی در قابلیت اطمینان در محیط‌های ژئوترمال شدید اندونزی به دست آوردند و به طور مستقیم چالش‌های عدم ثبات شبکه را حل کردند. نتایج کلیدی شامل:

• دو برابر شدن طول عمر: طراحی‌های مقاوم در برابر دمای بالا و خوردگی طول عمر بازپرکننده‌ها را دو برابر واحد‌های معمولی کرد.
• کاهش قطعی‌های خطای موقت: منطق بازپرکننده چندحالتی تطبیقی قطعی‌های خطای موقت را با زمان پاسخ سریع ۰.۱ ثانیه ۹۰٪ کاهش داد.
• کارایی بازرسی: دقت بالاتر در موقعیت‌یابی خطا با روش موج‌سواری (≤۵۰ متر) زمان بازرسی شبکه را ۴۰٪ کاهش داد و از قطعی‌های زنجیره‌ای جلوگیری کرد.
• ثبات شبکه: بازپرکننده‌ها با عملیات جزیره‌ای هماهنگ در صورت خطاهای دائمی، قابلیت اطمینان کلی شبکه را با تغییر منسجم به میکروشبکه (<۰.۵ ثانیه بازیابی) ۸۰٪ افزایش دادند.
• زمان عملیاتی: با حمایت از نظارت از راه دور (>۹۵٪ دقت هشدار) و نگهداری محلی (<۴ ساعت پاسخ)، بازپرکننده‌ها >۹۹٪ زمان عملیاتی را در مناطق آتش‌فشانی به دست آوردند و گسترش ظرفیت ژئوترمال اندونزی را تسهیل کردند.