راه‌حل بازیاب پرتابه‌ای برای نیروگاه‌های ژئوترمی آتشفشانی اندونزی: افزایش استحکام شبکه در محیط‌های شدید

پیش‌زمینه پروژه

اندونزی حدود ۴۰٪ منابع ژئوترمال جهان را در اختیار دارد و پتانسیل تولید برق ژئوترمال آن بین ۲۳ تا ۲۸ گیگاوات است. با این حال، تا سال ۲۰۲۲ تنها حدود ۲٫۳ گیگاوات توسعه یافته است. دولت قصد دارد تا سال ۲۰۲۵ ظرفیت نصب شده ۵۰۰۰ مگاوات را به دست آورد اما با چالش‌های متعددی مواجه است:

1. ​مشکلات پایداری شبکه: نیروگاه‌های ژئوترمال عمدتاً در مناطق آتش‌فشانی دورافتاده (مانند سوماترا و جاوه) قرار دارند که فعالیت‌های زمین‌شناسی مداوم باعث آسیب‌های زلزله و لغزش به خطوط انتقال می‌شوند. ​ریکلوسرهای معمولی​ با نرخ خرابی بالا (۳ تا ۵ برابر بالاتر از شبکه‌های استاندارد) قادر به جلوگیری از خاموشی‌های پی در پی نیستند.
2. ​محیط عملیاتی خوردگی‌زا: سیالات ژئوترمال به دمای ۲۷۵ تا ۳۳۰ درجه سانتیگراد می‌رسند و حاوی گازهای خوردگی‌زا (مانند H₂S) هستند که باعث تسریع خرابی قطعات ​ریکلوسر​ تا ۶۰٪ نسبت به مکان‌های معمولی می‌شوند.
3. ​محدودیت‌های سازگاری شبکه: ریکلوسرهای استاندارد دارای زمان پاسخ کند (>۲ ثانیه) و منطق سازگار برای نیازهای "عملیات جزیره‌ای" نیروگاه‌های ژئوترمال نیستند که باعث خاموشی‌ها می‌شوند و هزینه ۱/۲ میلیون دلار در سال برای هر نیروگاه از دست داده می‌شود.

این محدودیت‌ها نیازمند راه‌حل‌های ​ریکلوسر سفارشی​ برای دستیابی به اهداف ظرفیت ملی هستند.

راه‌حل

برای مقابله با شرایط منحصر به فرد نیروگاه‌های ژئوترمال اندونزی، سیستم زیر از مهندسی تخصصی استفاده می‌کند:

1. ​طراحی ریکلوسر مقاوم در برابر دما بالا و خوردگی:
• ​بهبود مؤلفه‌های اصلی: مانع‌های خلاء و کامپوزیت‌های سیلیکونی ریکلوسر قادر به تحمل دمای محیطی ۱۵۰ درجه سانتیگراد و خوردگی H₂S هستند و طول عمر آن‌ها دو برابر است نسبت به واحد‌های استاندارد.
• ​ساختار خنک‌کننده بسته: ریکلوسر دارای خنک‌کننده هوایی + ماده تغییر فاز (PCM) برای تخلیه حرارت در محیط‌های >۵۰ درجه سانتیگراد است که باعث پیشگیری از خرابی حرارتی می‌شود.
2. ​منطق محافظت سازگار برای ریکلوسرها:
• ​استراتژی بستن مجدد چندحالتی:
• آتش‌سوزی‌های موقت: ریکلوسر اولین بستن مجدد را در ۰/۱ ثانیه انجام می‌دهد (کاهش خاموشی‌ها).
• آتش‌سوزی‌های دائمی: ریکلوسر قفل می‌شود و اتصال میکروشبکه برای عملیات جزیره‌ای را فعال می‌کند.
• ​دقت مکان‌یابی خطا: ریکلوسرها با استفاده از روش موج‌سواری مکان خطا را با خطای ≤۵۰ متر تعیین می‌کنند که زمان بازرسی را ۴۰٪ کاهش می‌دهد.
3. ​توابع ریکلوسر سازگار با شبکه هوشمند:
• ​تغییر منبع دوگانه: ریکلوسرها با توربین‌های گازی/ذخیره‌سازی انرژی همزمان شده و برق را در ۰/۵ ثانیه در صورت خرابی شبکه بازنشانی می‌کنند.
• ​نظارت از راه دور: ردیابی زنده وضعیت ریکلوسر و پارامترهای محیطی (رطوبت خاک، H₂S) با دقت هشدار >۹۵٪.
4. ​نصب محلی ریکلوسرها:
• ​طراحی ماژولار: ریکلوسرها برای حمل به مکان‌های کوهستانی دورافتاده جدا می‌شوند و زمان نصب را ۵۰٪ کاهش می‌دهند.
• ​نگهداری مشترک: انبارهای قطعات یدکی همکار PLN باعث می‌شود که پاسخ به خرابی ریکلوسر در کمتر از ۴ ساعت باشد.

نتایج به دست آمده

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

• دو برابر شدن طول عمر: طراحی مقاوم در برابر دما بالا و خوردگی طول عمر ریکلوسرها را دو برابر نسبت به واحد‌های معمولی کرد.
• کاهش خاموشی‌های خطا: منطق بستن مجدد چندحالتی سازگار خاموشی‌های موقت را با زمان پاسخ سریع ۰/۱ ثانیه ۹۰٪ کاهش داد.
• کارایی بازرسی: دقت بالاتر در مکان‌یابی خطا با استفاده از موج‌سواری (≤۵۰ متر) زمان بازرسی شبکه را ۴۰٪ کاهش داد و خاموشی‌های پی در پی را جلوگیری کرد.
• پایداری شبکه: ریکلوسرها عملیات جزیره‌ای سلیس را در صورت خطاها دائمی امکان‌پذیر کردند و با تغییر مختصات میکروشبکه (<۰/۵ ثانیه بازنشانی) قابلیت اطمینان کلی شبکه را ۸۰٪ افزایش دادند.
• زمان فعالیت: با پشتیبانی از نظارت از راه دور (>۹۵٪ دقت هشدار) و نگهداری محلی (<۴ ساعت پاسخ)، ریکلوسرها >۹۹٪ زمان فعالیت را در مناطق آتش‌فشانی به دست آوردند و گسترش ظرفیت ژئوترمال اندونزی را تسهیل کردند.