Introdução
As usinas geotérmicas do tipo binário são uma das três principais categorias de usinas geotérmicas utilizadas comercialmente, sendo as outras duas o tipo flash e o tipo de vapor seco.
Diferentemente dos outros tipos, as plantas binárias podem gerar eletricidade a partir de geofluido a uma temperatura significativamente mais baixa, chegando a 57°C. A quantidade de recursos dominados por água disponíveis a <150°C é muito maior do que >150°C, o que significa que as plantas binárias têm um potencial muito maior para aplicações mais amplas em comparação com os outros tipos de plantas geotérmicas. Os custos iniciais de instalação para plantas binárias também são menores, pois não é necessário perfurar tão profundamente para alcançar geofluido a uma temperatura adequada; a perfuração geralmente representa 30-50% do custo total de construção de uma planta geotérmica.
As plantas binárias se beneficiam de menores custos de manutenção de turbinas, pois o fluido de trabalho não é corrosivo e não causa incrustações. Plantas geotérmicas que utilizam o método de geração de vapor seco ou tipo flash enfrentam problemas de incrustações, corrosão e gases não condensáveis (NCG), mas esses problemas têm um impacto reduzido nas plantas binárias.
Outro benefício das plantas binárias é a capacidade de serem implantadas em formato modular. Não é incomum ver plantas de 0,5-2MW sendo enviadas, instaladas e operacionais em um curto período de tempo (dias ou semanas).
Operação
O geofluido é bombeado de um reservatório subterrâneo dominado por água para um trocador de calor na superfície. O trocador de calor transfere calor para o fluido de trabalho (geralmente à base de hidrocarbonetos), permitindo a troca térmica com o geofluido.
O geofluido aquece o fluido de trabalho acima de seu ponto de ebulição, convertendo-o em vapor. O geofluido é então reinjetado no reservatório subterrâneo através da linha de injeção. O fluido de trabalho vaporizado é direcionado para uma turbina de ciclo orgânico de Rankine (ORC), onde aciona a turbina.
A rotação da turbina também aciona um gerador CA que está acoplado à turbina em um eixo comum, produzindo eletricidade. Após ser descarregado da turbina, o fluido de trabalho é condensado de volta ao estado líquido usando um condensador. É necessário condensar o fluido de trabalho para que ele possa ser recirculado para o trocador de calor, permitindo a repetição do processo.
Torres de resfriamento são utilizadas para resfriar o vapor do fluido de trabalho e convertê-lo novamente em líquido. O calor da torre de resfriamento é dissipado para o ar ou para uma fonte de água, como um rio ou lago. Geralmente, ventiladores axiais de indução ou de tiragem forçada são usados e estes são instalados em forma modular como células de resfriamento.
Componentes do Sistema
Este modelo 3D ilustra todos os principais componentes associados a uma usina geotérmica binária idealizada, incluindo:
- Poço de Produção
- Poço de Injeção
- Trocador de Calor
- Turbina de Ciclo Orgânico de Rankine (ORC)
- Gerador CA
- Torre de Resfriamento
Recursos Adicionais
https://geothermal-energy-journal.springeropen.com/articles/10.1186/s40517-017-0074-z
https://www.energy.gov/eere/geothermal/electricity-generation