| Title | Evaluación de los parámetros de diseño de una planta de ciclo binario de 300 kWe |
|---|---|
| Authors | Carlos René Ramírez Ferreira, Víctor Manuel Ambriz Díaz, Carlos Rubio Maya, Crisanto Mendoza Covarrubias y Jesús Martínez Patiño |
| Year | 2013 |
| Conference | Mexican Geothermal Congress |
| Keywords | Ciclo binario, plantas geotérmicas, parámetros de diseño, termodinámica, modelo de simulación de planta. Binary cycle, geothermal power plants, design parameters, thermodynamics, plant simulation model. |
| Abstract | El uso de los recursos geotérmicos de media entalpía es una opción cada vez más atractiva para generar energía eléctrica mediante el uso de ciclos binarios o Ciclos Rankine Orgánicos (ORC). Sin embargo, es necesario entender el comportamiento termodinámico de esos ciclos para aprovechar de manera más eficiente los recursos geotérmicos de entalpía media. Este trabajo muestra el procedimiento para determinar los datos de diseño de una planta de ciclo binario de 300 kWe de potencia, con isopentano como fluido de trabajo, y con esta información desarrollar un modelo de simulación de la planta. Para determinar el flujo de isopentano se llevó a cabo una simulación para diferentes temperaturas a la salida del evaporador. Las condiciones de presión a la descarga de la turbina se obtienen de manera similar, implementando un modelo termodinámico en el condensador. A partir de esta información se obtuvieron los parámetros termodinámicos del ciclo. Los principales parámetros obtenidos son: la potencia neta generada, el área de transferencia de calor del evaporador y del condensador y el rendimiento térmico del ciclo. Se presenta también el efecto del cambio de temperatura en el evaporador, evaluando el flujo óptimo de isopentano. Mediante el procedimiento empleado se pueden obtener parámetros de diseño de la planta que no vienen especificados en su placa de datos. La evaluación de estos parámetros hace posible que en un futuro se hagan modificaciones que permitan un mejor desempeño al ciclo de 300 kWe. Using low and medium enthalpy geothermal resources is an increasingly attractive option for power generation by using binary cycles or Organic Rankine Cycle (ORC). However, it is necessary to understand the thermodynamic behavior of these cycles to use more efficiently medium enthalpy geothermal resources. This paper shows the procedure for determining the design data of a 300 kWe binary cycle power plant, with isopentane as working fluid, and for developing a simulation model of the plant based on that information. In order to determine the mass flow of isopentane, a simulation for different temperatures at the evaporator outlet was carried out. The pressure conditions at the turbine exit are similarly obtained, by implementing a thermodynamic model of the condenser. The simulation process allowed obtain the design parameters and thermodynamic values of the cycle. The main parameters obtained are: the net power, the heat transfer area of evaporator and condenser, and the thermal efficiency of the cycle. It was also determined the effect of the temperature change on the evaporator, assessing the optimal flow of isopentane. Applying this methodology and the proposed procedure it is possible to know design parameters of the power plant that are not specified in its nominal data plate. The evaluation of these parameters allows future modifications in order to identify the main variables affecting the performance of the binary cycle. |