Błąd szacowania potencjału dla wytwarzania energii elektrycznej w instalacjach binarnych typu ORC związany ze zmiennością parametrów termodynamicznych wody geotermalnej

• Autorzy: Miecznik M.

Warianty tytułu

EN

Error in the estimation of the potential for electricity generation in a binary ORC systems associated with variation of thermodynamic parameters of geothermal water

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule zaprezentowano metodykę szacowania potencjału geotermalnego do wytwarzania energii elektrycznej w siłowniach binarnych z wykorzystaniem obiegu organicznego Rankine’a (ang. ORC – Organic Rankine Cycle). Proponowana metodyka zaleca prowadzenie obliczeń z wykorzystaniem zależności gęstości oraz ciepła właściwego wody od temperatury i mineralizacji. W szacowaniu potencjału uwzględniono także relację pomiędzy sprawnością konwersji energii cieplnej w elektryczną, a temperaturą źródła ciepła. Wykonano obliczenia prowadzące do wyznaczenia błędu oszacowania potencjału poprzez przyjęcie stałych wartości parametrów eksploatowanej cieczy oraz sprawności konwersji energii, które w rzeczywistości są silnie zależne od temperatury i mineralizacji. W zakresie temperatur od 100 do 180°C oraz mineralizacji od 0 do 160 g/kg ewentualny błąd względny szacowania potencjału do wytwarzania energii elektrycznej w instalacjach ORC może w skrajnych przypadkach przekroczyć 50%.

EN

The article presents methodology to estimate the geothermal potential for electricity generation in binary power systems using organic Rankine cycle (ORC). The proposed methodology recommend to carry out the calculations using density and specific heat dependence on temperature and mineralization. The potential estimate takes also into account the relationship between the efficiency of heat into electricity conversion and the temperature of the heat source. Calculations were performed to determine the resulting error in estimation of the potential due to assumption of constant values of brine parameters and power conversion efficiency, which in reality are significantly dependent on the temperature and mineralization. In the temperature range from 100 to 180°C and mineralization from 0 to 160 g/kg relative error in the estimation of the potential to generate electricity in ORC installations in extreme cases may exceed 50%.

Słowa kluczowe

PL

potencjał geotermalny; siłownie binarne; sprawność ORC; gęstość wody; ciepło właściwe wody

EN

geothermal potential; ORC officiency; water density; specific heat of water

• Wydawca: Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
• Czasopismo: Technika Poszukiwań Geologicznych
• Rocznik: 2013
• Tom: R. 52, nr 2
• Strony: 155--166
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., wykr.

Twórcy

autor

Miecznik M.

• Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN, ul. Wybickiego 7, 31-261 Kraków

Bibliografia

• [1.] ANEKE M., AGNEW B., UNDERWOOD C., 2011 — Performance analysis of the Chena binary geothermal power plant. Applied Thermal Engineering 31, s. 1825–1832.
• [2.] HAYASHI K., WILLIS-RICHARDS J., HOPKIRK J. R., NIIBORI Y., 1999 — Numerical models of HDR geothermal reservoirs – a review of current thinking and progress. Geothermics 28, s. 507–518.
• [3.] GÓRECKI W. (red. nauk.) i in., 2006a—Atlas zasobów geotermalnych formacji mezozoicznej na Niżu Polskim. ZSE AGH, Kraków.
• [4.] GÓRECKI W. (red. nauk.) i in., 2006b—Atlas zasobów geotermalnych formacji paleozoicznej na Niżu Polskim. ZSE AGH, Kraków.
• [5.] GÓRECKI W. (red. nauk.) i in., 2011—Atlas zasobów wód i energii geotermalnej Karpat Zachodnich. ZSE AGH, Kraków.
• [6.] GÓRECKI W. (red. nauk.) i in., 2012—Atlas zasobów wód i energii geotermalnej Karpat Zachodnich. ZSE AGH, Kraków.
• [7.] HEBERLE F., BRUGGEMANN D., 2010—Exergy based fluid selection for a geothermal Organic Rankine Cycle for combined heat and power generation. Applied Thermal Engineering 30, s. 1326–1332.
• [8.] JAMIESON D.T., TUDHOPE J.S., MORRIS R., CARTWRIGHT G., 1969 — Physical properties of sea water solutions: heat capacity. Desalination 7, s. 23–30.
• [9.] KACZMAREK R., 2011 — Zastosowanie układu z bezpośrednim odparowaniem czynnika roboczego do zasilania elektrowni geotermicznych. Technika Poszukiwań Geologicznych, Geotermia, Zrównoważony Rozwój nr 1–2 (50), s. 189–198.
• [10.] KĘPIŃSKA B., 2010—Geothermal Energy Country Update Report from Poland, 2005–2009.World Geothermal Congress 2010, Bali, Indonezja, 25–29.04.2010, s. 1–8.
• [11.] KĘPIŃSKA B., 2011 – Energia geotermalna w Polsce – stan wykorzystania, perspektywy rozwoju. Technika Poszukiwań Geologicznych, Geotermia, Zrównoważony Rozwój nr 1–2 (50), s. 7–18.
• [12.] MIECZNIK M., PAJĄK L., 2012 – Przegląd procesów zachodzących w systemach HDR w kontekście modelowania numerycznego efektów ich pracy. Biuletyn PIG 448/1, s. 247–250.
• [13.] MOON H., ZARROUK S.J., 2012 — Efficiency of geothermal power plants: a worldwide review. New Zealand Geothermal Workshop 2012 Proceedings, 19–21.11.2012 Auckland, Nowa Zelandia.
• [14.] NGUYEN T.Q., SLAWNWHITE J.D., GONI BOULAMA K., 2010 – Energy Conversion and Management 51. s. 2220–2229.
• [15.] Ocena potencjału, bilansu cieplnego i perspektywicznych struktur geologicznych dla potrzeb zamkniętych systemów geotermicznych (Hot Dry Rocks) w Polsce – Raport końcowy. Praca zbiorowa PIG-PIB, AGH, IGSMiE PAN, PBG na zlecenie Ministerstwa Środowiska. Koordynator A. Wójcicki (PIG-PIB). Warszawa/ Kraków 2013, s. 988 – Archiwum IGSMiE PAN.
• [16.] SHARQAWY M.H., LIENHARD V.J.H., ZUBAIR S.M., 2010 — Thermophysical properties of seawater: a review of existing correlations and data. Desalination and Water Treatment 16, s. 354–380.
• [17.] SKRZYPCZAK R., 2011—Przegląd pozasudeckich masywów krystalicznych w Polsce (w poszukiwaniu struktur dla technologii gorących suchych skał – HDR). Technika Poszukiwań Geologicznych, Geotermia, Zrównoważony Rozwój nr 1–2 (50), s. 91–98.
• [18.] SZARGUT J., 1991 — Termodynamika techniczna. PWN, Warszawa.