Abstract:
Este trabalho apresenta uma metodologia de estudo da utilização de sistema binários para a geração de eletricidade a partir de fontes geotérmicas melhoradas de baixa temperatura para o Brasil, baseado na primeira e segunda lei da termodinâmica e numa análise econômica para determinar o custo unitário de produção de eletricidade (LCOE).
Primeiramente é realizado um estudo e caracterização das fontes geotérmicas que existem no mundo e em especial no Brasil e são determinados os gradientes geotérmicos de regiões anômalas. São estudados os diferentes sistemas de geração de eletricidade a partir de fontes geotérmicas e uma especial atenção é dada aos sistemas binários de geração (Sistema Kalina e Sistema Orgânico de Rankine). O grau de superaquecimento do vapor na entrada da turbina, pressão de vaporização, Diferencial de Temperatura Pinch, Diferencial de Temperatura Terminal, características e tipo de fluido de trabalho, vazão mássica e temperatura da fonte de calor (entre 90°C e 140°C), são os principais parâmetros de projeto avaliados neste trabalho para as tecnologias ORC e Kalina. São analisados 15 fluidos de trabalho para o caso de ORC e três concentrações diferentes da mistura amônia-água para o caso do sistema Kalina. Determina-se assim a influência destes parâmetros sobre o desempenho de cada sistema e os custos da energia produzida. As condições termodinâmicas dos sistemas de conversão de energia térmica em elétrica são também avaliadas através da análise energética e exergética de cada tecnologia com o objetivo de realizar uma comparação mais abrangente dos sistemas utilizando os diferentes fluidos de trabalho. É realizada em seguida uma análise econômica do tipo LCOE para determinar o custo de produção do kWh para fontes geotérmicas em poços profundos (EGS) para cada uma das opções tecnológicas estudadas.
