Modelação térmica da Central Geotérmica do Pico Vermelho

Abstract

A presente Dissertação visa contribuir para uma melhor compreensão do funcionamento de uma central geotérmica tendo sido executado um estudo termodinâmico do aproveitamento hídrico e térmico da Central Geotérmica do Pico Vermelho, localizada na ilha de São Miguel, Açores. Para tal, são apresentados os aspetos gerais de uma exploração geotérmica, desde o início das técnicas de exploração, passando pelas diferentes formas de utilização da fonte de energia, até à análise da potência elétrica instalada no mundo. No caso específico dos Açores, a exploração geotérmica oferece inúmeros benefícios para o desenvolvimento do Arquipélago, tais como a redução dos riscos da exposição às flutuações do mercado do petróleo, a diminuição da dependência energética do exterior, o aumento da segurança energética da Região, uma expressiva mais-valia socioeconómica, a nível da criação de emprego e da própria autonomia energética, potenciando, assim, o aproveitamento dos recursos naturais. A modelação da central teve como objetivo avaliar a influência de algumas variáveis sobre a potência elétrica do turbogerador. Assim sendo, partindo de valores nominais, alterou-se para cada caso de estudo o valor da variável correspondente, obtendo-se deste modo a medida da sua influência. Nestes termos verificou-se que ocorrendo uma diminuição da eficiência da turbina de 1%, a potência líquida do alternador diminuía 1.32%. O aumento de 1% do teor de gases não condensáveis no circuito de vapor provoca uma diminuição de 1.17% e uma diminuição do caudal geotérmico de 1% origina uma perda de potência total de 0.91%. Por outro lado, de acordo com as perdas de potência líquida, fez-se um estudo, para avaliação da possibilidade de recuperação da potência por aumento do caudal de n–pentano e do caudal do fluido primário. Os resultados mostram que em todos os casos de estudo, o aumento do caudal do fluido primário permite recuperar a potência líquida e obter as condições necessárias para um contínuo aproveitamento e geração eléctrica.

This thesis aims to contribute better understanding of the geothermal power plant operation, based on a thermodynamic study of the geothermal power station of Pico Vermelho, located in the island of St. Miguel, Azores. For this purpose, the general aspects of a geothermal exploration will be presented, since the beginning of the exploration techniques, through different ways of using the power source, until the analysis of the installed electric power in the world. In the specific case of the Azores, the geothermal exploration offers many benefits for the development of the archipelago, such as reducing the risk of exposure to fluctuations in the oil market, the reduction of dependence on foreign energy, increasing energy security in the region, a significant socio-economic added value, in terms of job creation and energy independence, enhancing thus the use of natural resources. The model was used to evaluate the influence of some variables on the electric power turbine generator. Thus, starting from nominal values, it was changed for each case studied the correspondent variable value, in order to obtain the magnitude of the generated power. Therefore it was found that there is a 1% decrease in the efficiency of turbine, the net power output of the alternator decreased 1.32%. The increase of 1% in the content of non-condensable gases in the circuit causes a decrease of 1.71% and a decrease in the flow rate of 1% geothermal fluid yields a total of 0.91% power loss. According to the losses of net power a study was done to evaluate the possible recovery of power by increasing the rate of n-pentane and the flow of the primary fluid. The results show that in all cases studied, increasing the flow of primary fluid allows to recover the net power and obtain the necessary conditions for continuous recovery and power generation.