Desarrollo de una herramienta de evaluación de la eficiencia energética de plantas geotérmicas de producción de potencia

Abstract

[ES] Las plantas geotérmicas de producción de potencia aprovechan la energía disponible en depósitos de agua subterránea a alta presión y temperatura. Mediante un proceso termodinámico se genera potencia mecánica a partir del recurso geotérmico. El proceso apropiado para cada caso depende de las condiciones de partida del depósito de agua subterránea. Este trabajo se centra en las plantas geotérmicas de producción de potencia que aprovechan un depósito de agua subterránea que se presenta en fase líquida, a alta presión y temperatura. El proceso termodinámico más apropiado para este recurso consiste en una expansión del líquido que genera un equilibrio líquido-vapor a una presión inferior, utilizando el vapor generado para producir potencia mecánica en una turbina. Las plantas reales de este tipo utilizan un procedimiento con una única expansión (plantas single flash) o un proceso más elaborado con una doble expansión (plantas double flash), observándose una mayor eficiencia de aquellas que utilizan el proceso de expansión en dos etapas. El objetivo de este trabajo es desarrollar una herramienta de análisis que permita evaluar la eficiencia de ambos procesos termodinámicos, y permita escoger aquel que aprovecha mejor el recurso geotérmico desde el punto de vista termodinámico.

[EN] Power production geothermal plants take advantage of the energy available in underground water reservoirs at high pressure and temperature. Through a thermodynamic process, mechanical power is generated from the geothermal resource. The appropriate process for each case depends on the starting conditions of the groundwater reservoir. This work focuses on geothermal power production plants that take advantage of a groundwater reservoir that is presented in liquid phase, at high pressure and temperature. The most appropriate thermodynamic process for this resource is an expansion of the liquid that generates a liquid-vapour equilibrium at a lower pressure, using the steam generated to produce mechanical power in a turbine. The real plants of this type use a procedure with a single expansion (single flash plants) or a more elaborated process with a double expansion (double flash plants), observing a greater efficiency of those that use the process of expansion in two stages. The objective of this work is to develop an analysis tool that allows evaluating the efficiency of both thermodynamic processes, and allows choosing the one that takes better advantage of the geothermal resource from the thermodynamic point of view.

[CA] Les plantes geotèrmiques de producció de potència aprofiten l'energia disponible en depòsits d'aigua subterrània a alta pressió i temperatura. Per mitjà d'un procés termodinàmic es genera potència mecànica a partir del recurs geotèrmic. El procés apropiat per a cada cas depén de les condicions de partida del depòsit d'aigua subterrània. Aquest treball se centra en les plantes geotèrmiques de producció de potència que aprofiten un depòsit d'aigua subterrània que es presenta en fase líquida, a alta pressió i temperatura. El procés termodinàmic més apropiat per a este recurs consistix en una expansió del líquid que genera un equilibri líquid-vapor a una pressió inferior, utilitzant el vapor generat per a produir potència mecànica en una turbina. Les plantes reals d'aquest tipus utilitzen un procediment amb una única expansió (plantes single-flash) o un procés més elaborat amb una doble expansió (plantes double-flash), observant-se una major eficiència d'aquelles que utilitzen el procés d'expansió en dos etapes. L'objectiu d'aquest treball és desenvolupar una ferramenta d'anàlisi que permeta evaluar l'eficiència d'ambdós processos termodinàmics, i permeta triar aquell que aprofita millor el recurs geotèrmic des del punt de vista termodinàmic.