PLANTA GEOTÉRMICA CON SISTEMA DE GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD Y POTENCIA MODULANTE.

Planta geotérmica con sistema de generación de electricidad y potencia modulante,

con circuito asociado al recurso geotérmico (2) que comprende Ciclo Orgánico de Rankine (ORC) (1), cuyo fluido impulsa una turbina (5), sistema de almacenamiento energético (3), con intercambiadores de descarga (11) y de carga (16 ) asociados al ORC y al circuito recurso geotérmico, y sistema de control que coordina la producción eléctrica y el almacenamiento de energía haciendo que el recorrido de los fluidos de trabajo varíe en función de la demanda eléctrica. En el ORC (1) el fluido es refrigerante R-245fa; y la turbina (5) que incorpora es de paso variable, específicamente diseñada para dicho fluido refrigerante R-245fa.

se desconoce la existencia de ninguna otra invención

Planta geotérmica con sistema de generación de electricidad y potencia modulante. Objeto de la invención

La invención, tal como expresa el enunciado de la presente memoria descriptiva, se refiere a una planta geotérmica con sistema de generación de electricidad y potencia modulante, aportando a la función a que se destina notables ventajas y características de novedad, que se describirán en detalle más adelante, que suponen una destacable mejora frente a otros sistemas actualmente conocidos en el estado de la técnica para el mismo fin.

Más en particular, el objeto de la invención se centra en una planta geotérmica para producción de energía eléctrica que presenta la particularidad de contar con un sistema modulante de generación y potencia de dicha electricidad que permite sincronizar la producción y la demanda de electricidad existente en cada momento. Campo de aplicación de la invención

El campo de aplicación de la presente invención se enmarca dentro del sector técnico de las energías renovables, concretamente dentro del ámbito de la generación de electricidad a partir de la energía geotérmica. Antecedentes de la invención

Actualmente, dentro del sector energético, la producción de energía mediante fuentes de origen renovable ha adquirido una relevancia especial. Uno de los principales inconvenientes de la energía de origen renovable es la falta de constancia de suministro energético, en muchos casos supeditada a unas determinadas condiciones atmosféricas, climatológicas, etc. Sin embargo, la energía geotérmica, en principio, no presenta este inconveniente, dado que, mientras que el pozo geotérmico se encuentra activo, la constancia en la producción energética puede ser garantizada con bastante fiabilidad. Así pues, la energía geotérmica se convierte en una fuente energética con un elevado interés de explotación.

Por otra parte, la demanda energética tampoco es constante sino que sufre modificaciones permanentemente, tanto a lo largo de cada día como de manera estacional.

Lo interesante es que producción y demanda energéticas se ajusten. Sobre la demanda no resulta posible tener un control estricto. En cambio, sobre la producción con energía geotérmica sí. Así pues, aprovechando este hecho, puede lograrse que las curvas de demanda energética y producción mediante una fuente de origen renovable se sincronicen a lo largo del tiempo.

Para lograr este fin, se conocen diversos procedimientos en instalaciones solares, eólicas, pero no en plantas geotérmicas, siendo este el objeto de la presente invención, es decir, la sincronización de producción y la demanda de energía eléctrica existente en cada momento mediante el uso de energía geotérmica.

Así, como es sabido, la extracción de un fluido caliente procedente del subsuelo permite generar una determinada cantidad de energía eléctrica, constante a lo largo de todo el día. No obstante, la curva de demanda eléctrica no es constante, sino que sufre variaciones continuamente. El objetivo de la planta preconizada es pues ajustar las curvas de producción y demanda para que sean lo más similares posible.

o plata geotérmica que presente unas características técnicas, estructurales y constitutivas semejantes a las que presenta la que aquí se preconiza.

Explicación de la invención

Así, la planta geotérmica con sistema de generación de electricidad y potencia modulante que la presente invención propone se configura como una destacable novedad dentro de su campo de aplicación, ya que, a tenor de su implementación y de forma taxativa, se alcanzan satisfactoriamente los objetivos anteriormente señalados como idóneos, estando los detalles caracterizadores que lo hacen posible desarrollados detalladamente a continuación y adecuadamente recogidos en las reivindicaciones finales que acompañan a la presente memoria descriptiva.

De manera concreta lo que la invención preconiza es una planta geotérmica para producción de electricidad que de forma caracterizadora incluye un sistema de almacenamiento energético para sincronizar la producción y la demanda de electricidad existente en cada momento.

La producción eléctrica se logra gracias al desarrollo de un Ciclo Orgánico de Rankine (ORC) , siendo el fluido que describe dicho ciclo el fluido refrigerante R-245fa.

Por otro lado, hay que destacar que la producción eléctrica y el sistema de almacenamiento actúan de manera coordinada gracias al diseño de un sistema de control que permite que en todo momento la generación de energía eléctrica en la planta se aproxime lo máximo posible a la demanda real existente en cada momento.

Así pues, en la invención existen tres elementos clave: la utilización del fluido refrigerante R-245fa en una instalación geotérmica mediante Ciclo Orgánico de Rankine (ORC) para generación de electricidad; el sistema de control, puesto que es el que permite aproximar curvas de producción y demanda; y la optimización de una turbina de paso variable para fluido refrigerante R-245fa.

Por su parte, en el proceso intervienen tres fluidos: agua, empleada en el sistema de almacenamiento energético; fluido geotérmico, extraído del subsuelo; y fluido orgánico, es decir, el refrigerante R-245fa que recorre el ciclo ORC.

El sistema de control permite que, en función de si la demanda eléctrica es inferior o superior a la producción nominal de energía eléctrica de la planta, el recorrido que describen los tres fluidos de trabajo varíe.

De este modo, cuando la demanda eléctrica es inferior al valor nominal, dicho recorrido de dichos tres fluidos es el siguiente:

- Fluido geotérmico. Parte del fluido geotérmico extraído es conducido al evaporador del ciclo ORC y otra parte al sistema de almacenamiento energético, en función de las necesidades de la demanda. Debe señalarse, además, que al evaporador únicamente se dirige la mínima cantidad de fluido geotérmico necesaria para poder evaporar la cantidad de fluido orgánico que en ese momento está realizando el ciclo ORC. Y que, por otra parte, al descender el nivel de demanda eléctrica el fluido geotérmico que no es requerido en el ciclo orgánico es conducido al sistema de almacenamiento para que así transfiera al agua la energía térmica que transporta.

- Fluido orgánico. El fluido orgánico que abandona el condensador no atraviesa el sistema de almacenamiento, sino que es conducido directamente al evaporador. Allí llega con una temperatura de 95ºC (temperatura de cambio de fase) y completa con éxito el proceso de evaporación.

- Agua del sistema de almacenamiento. El agua sufre un incremento de temperatura, gracias a la energía térmica que le está suministrando el fluido geotérmico.

Sin embargo, cuando la demanda eléctrica es superior al valor nominal, el recorrido es:

- Fluido geotérmico. Todo el fluido geotérmico extraído es conducido al evaporador del ciclo ORC. Allí su misión es únicamente comenzar parte del proceso de evaporación que el fluido orgánico completa al recibir energía del sistema de almacenamiento.

- Fluido orgánico. El fluido orgánico comienza su proceso de cambio de estado de líquido a vapor en el evaporador y lo concluye gracias a la energía suministrada por el sistema de almacenamiento.

- Agua del sistema de almacenamiento. El agua sufre un descenso de temperatura, debido a la energía térmica que cede al fluido orgánico.

Por otro lado, en lo que respecta a la elección del fluido orgánico que describe el ciclo ORC es necesario recalcar que la generación de energía eléctrica a partir de un recurso geotérmico depende de dos factores: la temperatura a la que se halle el recurso y el caudal que es posible extraer del subsuelo. Dichos dos factores vienen determinados por la zona en la que se practique la perforación para la extracción del recurso geotérmico y son, por tanto, factores limitantes de la cantidad de energía eléctrica que pueda generar la planta. En el caso de la planta aquí propuesta se ha optado por la elección del fluido refrigerante R-245fa porque, para una temperatura del recurso geotérmico comprendida entre los 100ºC y 140ºC y un caudal próximo a los 75 kg/s, se consiguen rendimientos del ciclo...

1. Planta geotérmica con sistema de generación de electricidad y potencia modulante, que contempla un circuito asociado al recurso geotérmico (2) en que el fluido geotérmico se extrae del subsuelo con objeto de aprovechar su contenido energético y posteriormente se reinyecta en el interior de la Tierra, caracterizada por el hecho de comprender,

- un Ciclo Orgánico de Rankine (ORC) (1) , cuyo fluido de trabajo se calienta en un evaporador (4) para impulsar una turbina (5) con el vapor que se expande y que a su vez se utiliza para impulsar un generador

(6) volviendo a estado líquido en un condensador (7) ,

- y un sistema de almacenamiento energético (3) , basado en la circulación de agua a través de sendos intercambiadores de descarga (11) y de carga (16) asociados respectivamente al ORC y al circuito asociado al recurso geotérmico,

- contando con un sistema de control dotado de sensores e indicadores de caudal, temperatura, presión, potencia, nivel, fracción de vapor y elementos de transmisión de señal que coordina la producción eléctrica y el almacenamiento de energía haciendo que el recorrido que describen los tres fluidos de trabajo, es decir, el fluido geotérmico, el fluido orgánico del ORC y el agua del sistema de almacenamiento, varíe en función de si la demanda eléctrica es inferior o superior a la producción nominal de energía eléctrica de la planta.

2. Planta geotérmica con sistema de generación de electricidad y potencia modulante, según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que en el Ciclo Orgánico de Rankine (ORC) (1) el fluido que se utiliza es fluido refrigerante R-245fa; y porque la turbina (5) que incorpora es de paso variable, estando específicamente diseñada para dicho fluido refrigerante R-245fa.

3. Planta geotérmica con sistema de generación de electricidad y potencia modulante, según la reivindicación 2, caracterizado por el hecho de que la turbina

(5) está diseñada en régimen variable de varias etapas para el fluido refrigerante R-245fa.

4. Planta geotérmica con sistema de generación de electricidad y potencia modulante, según las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por el hecho de que el sistema de almacenamiento energético (3) consta de dos depósitos de agua, uno a temperatura superior a 95ºC (depósito de agua caliente (12) ) y otro a temperatura inferior a 95ºC (depósito de agua fría (13) ) entre los que se contemplan el intercambiador de descarga (11) asociado al ORC y el intercambiador de carga (16) asociado al circuito del recurso geotérmico.

5. Planta geotérmica con sistema de generación de electricidad y potencia modulante, según las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por el hecho de que, opcionalmente, el ORC (1) se optimiza mediante la inclusión de dos intercambiadores de calor, recuperador (9) y precalentador (10) .