MX2010010125A - Planta de energia geotermica. - Google Patents

Abstract

Planta de energía geotérmica, que comprende unidades que están modularizadas y adaptadas para ajustarse en uno o más contenedores, como una unidad contenedora geotérmica, la unidad contenedora geotérmica está dimensionada para adaptarse a extraer energía geotérmica de un pozo de perforación y cada unidad contenedora geotérmica tiene medios para conectarse eléctricamente a otras unidades contenedoras geotérmicas así como una red de energía eléctrica, proveyendo así una planta de energía geotérmica dispuesta en una red que provee equilibrio y redundancia de carga.

Description

PLANTA DE ENERGÍA GEOTÉRMICA CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a plantas de energía geotérmica. Más específicamente, la invención se refiere a una planta de energía geotérmica que proporciona ventajas técnicas y comerciales sobre las plantas de energía geotérmica de la técnica antecedente, sobre todo cuando los orificios de perforación geotérmica se sitúan sobre un área extensa.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Y TÉCNICA ANTECEDENTE La energía geotérmica es energía generada a partir de calor almacenado en la tierra, o la recopilación de calor absorbido derivado del subsuelo. Actualmente los tipos más comunes de plantas de energía geotérmica son plantas de vaporización rápida y de ciclo binario. Las plantas de energía de ciclo binario pasan agua geotérmica moderadamente caliente por un fluido secundario con un punto de ebullición mucho más bajo que el del agua, cuyo fluido secundario se evapora e impulsa turbinas. El tipo de vaporización rápida es el más común en donde el vapor de alta temperatura se toma directamente del pozo de barrenado y se alimenta a la turbina que impulsa el generador. Los sistemas geotérmicos mejorados (EGS) son una nueva tecnología geotérmica alternativa. EGS típicamente utiliza la pozos profundos en roca caliente para inyectar agua y utilizar el vapor de retorno para generar energía.

Plantas de energía geotérmica actuales están diseñadas como plantas de energía centralizadas entre un número de barrenados de pozo que pueden estar a máximo alrededor de 2 kilómetros de la planta de energía y tuberías de vapor en la superficie se disponen generalmente para llevar el vapor a la planta de energía centralizada. Todos los proyectos de energía geotérmica comienzan con la fase de exploración en donde se eligen las ubicaciones más prometedoras. A partir de entonces inicia una fase de perforación en la ubicación elegida y luego se hace un plan de perforación por ejemplo, para un estimado de 50 MW. La perforación de barrenos de producción se pone en marcha en donde un orificio típico tiene potencia de 5 MW o menos. La perforación de cada orificio lleva generalmente 2-4 meses y luego la plataforma de perforación se mueve a la siguiente ubicación. En el caso de 50 MW, el número de barrenos puede ser de 10 y podría tomar hasta 3 años perforarlos todos. Después de lo cual inicia una fase de evaluación/diseño (1-2 años) y luego una fase de construcción (1-3 años). Sólo después de esto puede comenzar la producción de electricidad. Durante todo ese período los barrenos ya terminados están inactivos y no se genera ingreso por la venta de energía eléctrica. El lapso desde que el primer orificio está listo hasta que termina su construcción suele ser de 6 años. El costo promedio de un orificio de 5 MW puede rondar 3-4 millones de dólares estadounidenses. Por lo tanto, una gran inversión se deja inactiva por hasta 6 años.

De acuerdo con lo anteriores las inversiones son elevadas, el inicio de la recuperación monetaria es tarde y la redundancia y la flexibilidad con respecto al equilibrio de carga son limitadas. Más concretamente, el período desde el diseño hasta la operación típicamente lleva 6-10 años, el inicio de recuperación de la inversión suele ser a partir del año 7-9 y la redundancia es limitada en caso de una producción reducida de energía del pozo. Además, la ingeniería es laboriosa y costosa ya que cada planta se construye a la medida, lo cual es complejo y costoso. Además, así los barrenados de pozo deben estar cerca de la planta de energía centralizada a fin de evitar pérdidas excesivas de presión y condensación de vapor en los tubos. Además, el impacto sobre el medio ambiente es negativo con grandes estructuras de energía y tuberías antiestéticas.

Hay una demanda de una planta de energía geotérmica que tenga propiedades beneficiosas con respecto a los inconvenientes antes mencionados.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La demanda mencionada se cumple mediante la presente invención, lo que evita o reduce los inconvenientes antes mencionados. i Más concretamente, la presente invención proporciona una planta de energía geotérmica, que se distingue porque comprende unidades que son modulares y adaptadas con el fin de caber en un contenedor o más contenedores, como unidades contenedoras geotérmicas, Las unidades contenedoras geotérmicas se dimensionan con el fin de adaptarse para extraer la energía geotérmica de un barreno de perforación o de un orificio promedio y cada unidad contenedora geotérmica tiene medios para conectarse eléctricamente a otras unidades contenedoras geotérmicas, así como a la red de energía eléctrica, proporcionando así una planta de energía geotérmica dispuesta en una red que proporciona equilibrio de carga y redundancia.

La planta de energía geotérmica puede ser de vaporización rápida o de ciclo binario. En una modalidad preferida, la invención es una planta de energía geotérmica de vaporización rápida/ciclo binario que comprende, 1 . una unidad de procesamiento de vapor/salmuera, acoplada operativamente a 2. una unidad de turbina/generador, acoplada operativamente a 3. una unidad de condensación, acoplada operativamente a 4. una unidad de torre de refrigeración, que se distinguen en que dichas unidades son modulares y adaptadas con el fin de caber en uno o más contenedores estándares, como una unidad contenedora geotérmica, las unidades contenedoras geotérmicas se dimensionan con el fin de adaptarse para extraer la energía geotérmica de principalmente un barreno y cada unidad contenedora geotérmica tiene medios para conectarse eléctricamente a otras unidades contenedoras geotérmicas, así como a la red de energía eléctrica, proporcionando así una planta de energía geotérmica dispuesta en una red que proporciona equilibrio de carga y redundancia.

Preferiblemente, cada unidad modular y contenedora se coloca al lado o en las cercanías de una plataforma de barreno correspondiente (pozo, barrenado de perforación, orificio de perforación), evitando el transporte de vapor y las consiguientes pérdidas de presión y desventajas ambientales. Preferiblemente, los cables eléctricos para la interconexión de las unidades contenedoras geotérmicas están enterrados para reducir el impacto ambiental. Una unidad contenedora típica preferentemente es dimensionada para una capacidad instalada de 5 MW, sin embargo, que sea totalmente adaptable a la capacidad obtenida de los pozos de barrenado locales, uno o más.

Preferiblemente, la planta de energía geotérmica se dispone en una red interpar que proporciona monitoreo y control remotos. Las herramientas de gestión remota centralizan el control y aumentan al máximo la productividad de la planta. Esto incluye sensores de mantenimiento preventivo y software para reducir el riesgo de fallas. Preferiblemente, todas las unidades incluyen rotores de turbinas adicionales con álabes, que pueden utilizarse fácilmente en sitio para reemplazar los rotores de turbina dañados. La red descentralizada proporciona una redundancia completa contra fallas. El suministro será energía eléctrica desde alrededor de 5 MW hasta 50 MW o más, recolectando la energía geotérmica de un área mucho más grande que el área tradicional que está dentro de un radio de aproximadamente 2 km de una planta de energía central. El diseño modular permite a la planta de energía ser altamente escalable y adaptable a la demanda local.

Los cálculos indican que los productores de energía repondrán la inversión completa en superficie normalmente dentro de 4 a 6 años utilizando los precios promedio al contado del mercado europeo del 2008 para electricidad o la tarifa de alimentación del 01/01/2009 para energía limpia geotérmica en Alemania. El precio por megawatt instalado es muy competitivo en el mercado. El plazo de entrega será de sólo alrededor de 7-9 meses a partir de la fecha de pedido. Además, el diseño modular permite y facilita la sustitución con unidades o partes modulares más nuevas y más eficientes conforme mejora la tecnología. Esto se aplica también cuando la energía en el barreno se reduce, ya que las unidades geotérmicas son fácilmente transportables y se dimensionan en contenedores para envío estandarizados. Este manejo de riesgo adicional en proyectos de energía geotérmica tiene un valor de inversión considerablemente alto.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La presente invención se ¡lustra con varias figuras, de las cuales: La Figura 1 ilustra los componentes de una unidad contenedora geotérmica individual.

La Figura 2 ilustra las varias unidades geotérmicas que comprenden un sistema de energía geotérmica.

La figura 3A muestra el plano para una planta de energía geotérmica convencional.

La figura 3B muestra el plano para un sistema de energía geotérmica del estado de la técnica según la invención.

La figura 4 ilustra el tiempo de inicio con 6 años de avance de un proyecto de energía geotérmica típico en comparación con un sistema de energía geotérmica del estado de la técnica según la invención.

La figura 5 muestra la recuperación más temprana de la inversión de un sistema de energía geotérmica del estado de la técnica según la invención comparado con una planta de energía geotérmica convencional.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Primero se hace referencia a la figura 1 , que ilustra un sistema de energía geotérmica de acuerdo con la presente invención, más concretamente una unidad contenedora geotérmica según la presente invención. Más concretamente, la figura 1 ilustra el contenido de una unidad contenedora geotérmica de vaporización rápida/de ciclo binario que comprende una unidad de procesamiento de vapor 1 (comprende un separador de vapor y humedad para los sistemas de tipo vaporización rápida y evaporador para los sistemas de tipo binario), que se acopla operativamente a una unidad de turbina/generador 2, una unidad de condensación 3 y una torre de refrigeración 4.

Cada parte de la planta de energía geotérmica de la invención puede comprender tecnología de la técnica antecedente, pero el montaje de la misma provee un sorprendente efecto técnico y económico beneficioso. Sin embargo, las nuevas y mejores tecnologías se utilizan preferiblemente para sustituir tecnología más antigua conforme la tecnología se desarrolla más.

La figura 2 es un plano que ilustra con más detalle cómo se monta el sistema de energía geotérmica de la presente invención a partir de varas unidades contenedoras.

La figura 3A ilustra la tecnología actual tecnología de una planta de energía geotérmica, que ilustra la planta de energía centralizada y cómo se conecta con orificios de barreno circundantes, cada uno a no más de 2 km de distancia, la conexión comprende tubos de vapor en la superficie.

La figura 3B muestra el plano para un sistema de energía geotérmica del estado de la técnica según la invención, que ilustra la red de unidades contenedoras geotérmicas distribuidas en un área más grande.

La figura 4 ilustra el cronograma para un proyecto convencional de una planta de energía geotérmica y lo mismo para el sistema de energía geotérmica de la presente invención que muestra hasta un avance de 6 años a la operación e ingresos.

La figura 5 ilustra la cantidad de ingresos adquiridos por anticipado de acuerdo con la invención (el área entre 1 y 2) en comparación con los de una planta geotérmica convencional. El área en este cálculo es de 1500 GWh, lo que significa a precios energéticos al contado en Europa del 2008 (65€/MW) de un ingreso adicional de acuerdo con la invención de 97.5 millones de euros, pero si se utilizan los preciso actuales en Alemania de la electricidad para energía renovable, esto significaría un ingreso extra de 300 millones de euros. Esto reembolsaría toda la inversión en superficie que en el caso de la Figura 5 son 10 unidades de energía geotérmica durante el período de arranque por adelantado.

Claims (4)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES

1 .- Una planta de energía geotérmica, que comprende unidades que son modulares y adaptadas para caber en un contenedor, como una unidad contenedora de energía geotérmica, y las unidades contenedoras geotérmicas se dimensionan para adaptarse para extraer la energía geotérmica a partir de por lo menos un barreno de perforación, y cada unidad contenedora geotérmica tiene medios para conectarse eléctricamente a otras unidades contenedoras geotérmicas, así como a la red de energía eléctrica, proporcionando así un sistema de energía geotérmica dispuesto en una red que proporciona equilibrio de carga y redundancia.

2.. La planta de energía geotérmica de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque también comprende una unidad de procesamiento de vapor/salmuera, acoplada operativamente a una unidad de turbina/generador, acoplada operativamente a una unidad de condensación de vapor, acoplada operativamente a una unidad de torre de refrigeración.

3.- La planta de energía geotérmica de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque comprende una pluralidad de unidades contenedoras geotérmicas, cada unidad colocada sobre o en los alrededores de un barreno de perforación (barreno de pozo, orificio de barreno, orificio de perforación) del que se extrae energía geotérmica.

4.- La planta de energía geotérmica 4 de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque está dispuesta en una red interpar que comprende el operador de la planta de energía geotérmica, el operador de la red de energía eléctrica, los distribuidores y la compañía de energía.