Geothermal flash, binary and hybrid power generation

坑井の深部は高圧下にあるため、高温の地熱塩水（170～260℃）は、沸騰せず液体のまま保たれています。これを多段式坑井ポンプで地表にくみ上げると、圧力低下によって一部が「フラッシュ」して蒸気になります。その後、分離器を用いて蒸気と凝縮された地熱塩水を分離します。この分離した蒸気（5～10bar、150～220℃）を利用して、蒸気タービンを回転させます。ハイブリッド型発電所では、タービンを通過後に蒸気に残ったエネルギーをORC（有機ランキンサイクル）に利用し、作動流体（通常はペンタン）を蒸発させます。混ざり合った濃塩水と蒸気凝縮水は、高圧ポンプによって地熱貯留槽へ再注入されます。

有機ランキンサイクルは、有機作動流体のイソペンタンやイソブタンを使用するクローズドサイクルです。これらの流体は、水よりも低い温度で蒸発します。作動流体の循環回路は、予熱器と蒸発器の熱交換器設計により、濃塩水からは隔離されています。作動流体はまず予熱され、蒸発します。ここで発生したガス（約20bar、150℃）がタービンを回し、発電します。発電を終えたガス（約4bar、75℃）は、凝縮器で再び液体となって戻されます。そして、供給ポンプによって作動流体が循環し、発電サイクルが再開されます。

地熱流体には非凝縮性ガス（NCG）が含まれており、発電効率を高めるにはこのガスをプロセスから除去する必要があります。NCGの除去には、スチームエゼクターや真空ポンプが用いられます。地熱塩水は高温で腐食性が高く、H2S、シリカといった不要物質も含まれています。また、配管内では真空が発生したり、高温状態になったりすることもあります。地熱蒸気は飽和蒸気に近い、もしくは湿り蒸気の場合もあります。

KROHNEは、流量、圧力、レベル、温度などの各種計測に最適な計測技術を提供しています。主要計装ベンダーとして、プロジェクト全体を通じた支援を行うことが可能です。当社の専用ウェットガスシステムは、サンプリングやメンテナンスの手間をかけることなく、地熱蒸気の品質と流量をリアルタイムで安定して測定することができ、設備の健全性監視において優れた効果を発揮します。