نیروگاه‌های زمین‌گرمایی یا ژئوترمال به واحدهای تبدیل انرژی گفته می‌شود که انرژی خود را از طریق سیال گرم شده از طریق عبور از میان لایه‌های پوسته زمین به دست می‌آورد. اگر نیروگاه‌های زمین گرمایی را با سایر نیروگاه‌های انرژی‌های نو مقایسه کنیم مشاهده می‌کنیم که نیروگاه‌های زمین‌گرمایی به دلیل بالا بودن ضریب دسترسی (85% زمان در سال)، در جهان از اهمیت فراوانی برخوردارند و از این نوع نیروگاه‌ها می‌توان به‌عنوان بار پایه شبکه استفاده نمود.

یکی از انواع دسته‌بندی نیروگاه‌های زمین‌گرمایی بدین‌صورت است که بر اساس نوع سیال خروجی از چاه‌های تولیدی و نیز تجهیزات مورداستفاده در سیکل نیروگاه آن‌ها را دسته‌بندی نمود. بر این اساس نیروگاه‌های زمین‌گرمایی به سه دسته تقسیم می‌شوند که عبارت‌اند از:

1-    نیروگاه‌های که سیال خروجی از چاه بخار باشد.

2-    نیروگاه‌های که سیال خروجی از چاه بخار و مایع داغ باشد.

3-    نیروگاه‌های که سیال خروجی از چاه مایع داغ باشد.

همان‌گونه که ذکر شد این نوع دسته‌بندی بر اساس سیال خروجی از چاه تقسیم‌بندی شده است و هر نوع از نیروگاه‌های مذکور بر اساس تجهیزات در نظر گرفته‌شده در سیکل نیروگاه با نیروگاه‌های دیگر متفاوت می‌باشند که توضیحات آن ارائه خواهد شد.

1-      نیروگاه با سیال کاملاً بخار (Dry Steam)

در این نوع نیروگاه‌ها سیال خروجی از چاه‌های تولیدی (Production Wells) کاملاً بخار بوده و می‌توان بخار آن را مستقیم به توربین (Turbine) منتقل نمود تا با فشار سیال، ضمن به حرکت درآوردن توربین با استفاده از ژنراتور (Generator) تولید برق انجام گیرد. در انتها سیال خروجی به یک دستگاه صدا خفه کن (Silencer) منتقل می‌شود تا آن قسمت از سیال که به‌صورت بخار بوده به فضا منتقل شود. در انتها می‌توان از مایع گرم خروجی از توربین برای استفاده‌های مستقیم (حرارتی) زمین‌گرمایی (Geothermal Direct Uses) استفاده نمود یا آن‌ها به داخل چاه‌های تزریق منتقل نمود.

      2-  نیروگاه با سیال دوفازی (Steam Flash)

در این نوع نیروگاه، سیال خروجی از چاه‌های تولیدی به‌صورت دو فاز مایع و بخار هست. به‌طور تقریبی می‌توان نیروگاه‌های سیال دوفازی را بر اساس سیکل و تجهیزات مورداستفاده در آن به سه دسته تقسیم نمود:

2-1- نیروگاه بخار تک‌مرحله‌ای با خروجی اتمسفر (Single Flash Backpressure)

در این نوع نیروگاه، سیال خروجی از چاه‌های تولیدی، توسط خطوط انتقال لوله به داخل مخزن تفکیک‌کننده (Separator) هدایت می‌شوند. در مخزن تفکیک‌کننده به دلیل افت فشار، قسمتی از سیال به بخار تبدیل‌شده و از قسمت خروجی بخار مخزن خارج می‌شود و به داخل توربین هدایت می‌شود. در این نیروگاه خروجی توربین به فضا منتقل می‌شود. درنتیجه میزان تولید توان در توربین و تولید برق در ژنراتور به فشار سیال و فشار جو بستگی خواهد داشت.

در صد ظرفیت نصب‌شده این نوع نیروگاه‌ها به نسبت سایر نیروگاه‌های زمین‌گرمایی 1%، میزان انرژی تولیدی 4% و تعداد واحدهای نیروگاهی 5% هست.

2-2- نیروگاه بخار تک‌مرحله‌ای با کندانسور (Single Flash Condensing)

تفاوت میان این نوع نیروگاه‌های زمین‌گرمایی با نیروگاه بخار تک‌مرحله‌ای با خروجی اتمسفر در این است که در این نیروگاه، سیال خروجی از توربین به داخل کندانسور منتقل می‌شود تا توسط آب سردی که توسط برج خنک کن (Cooling Tower) تأمین شده و با پمپ به داخل کندانسور (Condenser) هدایت می‌شود، فشار بعد از توربین کاهش یافته تا ضمن افزایش راندمان نیروگاه، میزان تولید برق افزایش یابد.

در صد ظرفیت نصب‌شده این نوع نیروگاه‌ها به نسبت سایر نیروگاه‌های زمین‌گرمایی 41%، میزان انرژی تولیدی 42% و تعداد واحدهای نیروگاهی 27% هست.

2-3- نیروگاه بخار دومرحله‌ای (Double Flash Condensing)

در این نوع نیروگاه زمین‌گرمایی به دلیل بالا بودن میزان دبی فاز مایع و نیز فشار آن می‌توان با کاهش فشار مایع خروجی از مخزن تفکیک‌کننده اول در یک مخزن تفکیک‌کننده دیگر نسبت به افزایش دبی بخار اقدام نمود و بخار تولید شده در مخزن تفکیک‌کننده دوم را به داخل قسمت‌های کم فشار توربین فرستاده تا بتوان میزان توان تولیدی در توربین و درنتیجه میزان تولید برق در ژنراتور را افزایش داد.

در صد ظرفیت نصب‌شده این نوع نیروگاه‌ها به نسبت سایر نیروگاه‌های زمین‌گرمایی 20%، میزان انرژی تولیدی 21% و تعداد واحدهای نیروگاهی 12% هست.

   3- نیروگاه با سیال کاملاً مایع داغ (Binary)

در این نوع نیروگاه‌های زمین‌گرمایی سیال خروجی از چاه‌های زمین‌گرمایی به‌صورت مایع داغ و فاقد هرگونه بخار هست. در این حالت می‌توان با استفاده از یک مبدل حرارتی (Heat Exchanger) حرارت موجود در سیال زمین‌گرمایی را به سیال دیگری مانند ایزوپنتان، ایزوبوتان و سایر مواد دیگری که با حداقل حرارت می‌توانند به بخار تبدیل شوند، منتقل نمود و با انتقال بخار ایزوبوتان یا دیگر سیالات مشابه به‌وسیله لوله به توربین، نسبت به تولید توان و سپس تولید برق در ژنراتور اقدام نمود. نام دیگر این نوع نیروگاه‌های زمین‌گرمایی، نیروگاه‌های دو سیاله نیز هست.   

در صد ظرفیت نصب‌شده این نوع نیروگاه‌ها به نسبت سایر نیروگاه‌های زمین‌گرمایی 11%، میزان انرژی تولیدی 9% و تعداد واحدهای نیروگاهی 44% هست.

البته لازم به ذکر است با استفاده از تجهیزاتی مانند Regenerator می‌توان نسبت به افزایش راندمان نیروگاه و درنتیجه افزایش تولید برق اقدام نمود.

نکته قابل توجه این است که پیشرفته ترین نوع نیروگاه زمین‌گرمایی از نوع مایع داغ را می‌توان با نام نیروگاه Kalina نام برد که با حداقل دمای سیال ورودی ( در حدود 80 درجه سانتی‌گراد) می‌تواند برق تولید کند. در این نوع نیروگاه سیال عامل ترکیبی از آب و آمونیاک هست.

.

نکته مهم:

در بعضی از نیروگاه‌های زمین‌گرمایی به‌منظور افزایش میزان تولید، نیروگاه‌های بخار تک‌مرحله‌ای و نیروگاه‌های دو سیاله را به‌صورت موازی یا سری مورداستفاده قرار می‌دهند.