Samanburður á uppsetningu ORC kerfa, eins kerfis og raðtengdra kerfa fyrir lághita jarðhitaauðlind

The organic Rankine cycle is the world’s most established technology to produce electricity from low-temperature geothermal sources. In recent years there have been several companies bringing to market modular small-scale ORC systems. Varmaorka is an Icelandic energy company that develops and operates geothermal power plants in Iceland. Kópsvatn is one of Varmaorka’s power plants, and it uses eight Climeon modular ORC systems to produce power. There are four units in a cascaded configuration, where the temperature of the resource fluid is gradually decreased. In this study, a thermodynamic model of an ORC process was made using a thermodynamic library called CoolProp in Python. That model was then used to evaluate the performance difference between a single unit ORC system and a modular ORC systems in a cascade configuration. The case study plant used was similar to the Kópsvatn power plant. A group of working fluids was compared, and the model was used to run performance evaluation for a given exit temperature range. The modular cascade setup exceeded the single-unit system in terms of power production. However, for some of the working fluids, the documented performance might not be achievable due to the sub-atmospheric pressures needed to achieve the system conditions.Tvívökva kerfið Organic Rankine cycle (ORC) er víðtækasta tækni heimsins til rafmagns framleiðsu úr lághita jarðhitaauðlindum. Undanfarin ár hafa fyrirtæki verið að koma á markaðinn með lítil eininga ORC kerfi. Varmaorka er íslenskt orkufyrirtæki sem þróar og rekur jarðvarmavirkjanir á Íslandi. Kópsvatn er ein af virkjunum Varmaorku og þar er notast við átta Climeon ORC vélar til að framleiða orku. Þar eru tvær véla samstæður þar sem fjórar ORC vélar eru raðtengdar. Í hvorri véla samstæðunni er hitastigið á jarðhitavökvanun lækkað í skrefum yfir hverja vél. Í þessari rannsókn var gert ORC líkan með því að nota varmafræðigagnagrun sem kallast CoolProp. Það líkan var síðan notað til að meta frammistöðumuninn á milli eins ORC kerfis og margra raðtengdra ORC kerfa. Virkjunin sem notuð var til að herma svipar til Kópsvatnsvirkjunar. Nokkrir vinnuvökvar voru prófaðir og líkanið var notað til að keyra mat á framleiðslugetu fyrir mörg úthitastig. Mörg lítil raðtengd ORC kerfi stóðu sig betur en eitt stórt kerfi hvað varðar orkuframleiðslu. Hins vegar fyrir suma vinnuvökvana gæti sú frammistaða ekki verið framkvæmanleg vegna lágs vinnuþrýstings sem þarf til að viðhalda kerfisskilyrðum