Analiza pracy elektrociepłowni geotermalnej z obiegiem ORC

W niniejszym artykule przedstawiona została wstępna analiza funkcjonowania elektrociepłowni wykorzystującej zasoby geotermalne Niżu Polskiego. W założeniach przyjęto, że strumień wydobywanej wody termalnej wynosi Vg = 100 m3/h, temperatura na wypływie tg1 = 100°C, mineralizacja S = 120 g/kg. System pozyskiwania energii geotermalnej składa się z dubletu geotermalnego. W warunkach Niżu Polskiego wydobywana woda termalna zazwyczaj charakteryzuje się wysoką mineralizacją, co zostało uwzględnione w obliczeniach związanych z możliwością wykorzystania tych zasobów, z uwagi na fakt zmienności pojemności cieplnej właściwej oraz gęstości wraz ze zmianą mineralizacji. W pracy przeanalizowano dwa warianty: wariant 1 (letni), wariant 2 (zimowy). W wariancie 1 woda termalna kierowana jest w pierwszej kolejności do układu ORC, a następnie do systemu ciepłowniczego. W wariacie drugim woda termalna najpierw przepływa przez wymiennik systemu ciepłowniczego, a następnie jest kierowana do układu ORC. Obliczenia wykazały, że w obu wariantach istnieje możliwość generacji energii elektrycznej w układzie ORC rozpatrywanej elektrociepłowni przy jednoczesnym dostarczaniu ciepła. Przedstawione rozwiązania dają również możliwość zmiany temperatury nośnika ciepła w sieci ciepłowniczej poprzez zmianę temperatury odparowania czynnika organicznego, zmianę wariantu lub wykorzystanie wymiennika regeneracyjnego.

This article presents a preliminary analysis of the operation of heat and power plants using geothermal resources in the conditions of the Polish Lowlands. The paper assumes that a stream of geothermal water is Vg =100 m3/h, the temperature at the outlet tg1 = 100°C, mineralization of S = 120 g/kg. The geothermal energy system consists of a geothermal doublet, which means that water is extracted one opening, and injected in the second. The paper analyzes two variants: variant 1 (summer), variant 2 (winter). In the variant 1 geothermal water is first directed to the ORC heat exchanger and then to the heating heat exchanger. In the second variant geothermal water flows through the heat exchanges and then is directed to the ORC. Calculations have shown that it is possible in both variants power generation in the ORC power plants while providing thermal energy. The presented solution also provides a possibility of changing the temperature of heat carrier in the district heating network by changing the evaporation temperature of the organic medium, the change variants or the use of a regenerative heat exchanger in the ORC circuit.