Simulation of a geothermal reservoir for the production of electricity using an ORC Plant

Abstract

This thesis investigates the possibility to realize a simulation of an ORC binary plant for the generation of electricity, utilizing low-medium temperature geothermal resources from a liquid-dominated reservoir. The simulation was performed using two different software’s, one for the geothermal reservoir and another for the ORC binary plant. The first part of this work contains a general description of the most important things to have in mind about the geothermal energy, such as the nature of the geothermal energy, the different classifications for the resources, the most important applications and so on. After this introduction, the most relevant aspects about the reservoir engineering and the software used for the simulation of the reservoir are described. The software used for the simulation is called DoubletCalc v1.4.3, it was created by TNO and it has public access (open source). All the inputs need for the simulation and the outputs that can be obtained from it are discussed in detail; after this, the model of the software is presented and validated using four study cases taken from the literature. For the simulation of the geothermal plant it was decided to take as reference the Altheim geothermal project located in Austria, which was one of the study cases used for the validation of the DoubletCalc v1.4.3 model. After a brief presentation of the geothermal project and the inputs assumed for the simulation, some of the results obtained from DoubletCalc v1.4.3 were used to couple the model of the reservoir with the model of the ORC plant(...). Este trabajo se centra en el análisis de la posibilidad de desarrollar una simulación integrada de una planta binaria ORC para la generación de electricidad, utilizando recursos geotérmicos de temperatura media-baja de un reservorio líquido dominante. La simulación se realizó utilizando dos softwares diferentes, uno para el reservorio geotérmico y otro para la planta binaria ORC. La primera parte de este trabajo contiene una descripción general de las cosas más importantes que se deben tener en cuenta sobre la energía geotérmica, como la naturaleza de la energía geotérmica, las diferentes clasificaciones de los recursos, las aplicaciones más importantes, etc. Después de esta introducción se describen los aspectos más relevantes de la ingeniería de reservorios geotérmicos y el software utilizado para la simulación del reservorio. El software utilizado para la simulación se llama DoubletCalc v1.4.3, fue creado por TNO y tiene acceso público (código abierto). Todas los inputs necesarios para la simulación y los outputs que se pueden obtener se discuten en detalle. Posteriormente, se presenta el modelo del software y se valida utilizando cuatro casos de estudios tomados de la literatura disponible. Para la simulación de la planta geotérmica se decidió tomar el proyecto geotérmico de la ciudad de Altheim en Austria como caso de referencia, el cual que fue uno de los casos de estudio utilizados para la validación del modelo DoubletCalc v1.4.3. Después de una breve presentación del proyecto geotérmico y los parametros asumidos para la simulación, algunos de los resultados obtenidos de DoubletCalc v1.4.3 se utilizaron para acoplar el modelo del reservorio con el modelo de la planta ORC(...).