Simulation of a geothermal reservoir for the production of electricity using a ORC plant

In this thesis, after explaining the most important equations that govern a geothermal reservoir, it was described and validated the model of an open source software called DoubletCalc v1.4.3. This software allows the users to simulated homogeneous geothermal reservoir and their respective doublet system. One of the study cases from the validation of the model was selected for further analysis, specifically the Altheim geothermal project. The reservoir and the ORC plant of this project were simulated coupling the results obtained from DoubletCalc and a comercial software called Aspen Plus. Then, the ORC plant was optimized for three different cases. One of the three cases was selected for further analysis, in which the second law effciency losses and the coupling of the two models were studied. This last analysis was performed varying the down-hole pump pressure difference and the permeability of the reservoir with respect to the net power produced by the plant, the mass flow rate of the geothermal fluid and the required power by the down-hole pump.

In questa tesi, dopo aver spiegato le equazioni più importanti che governano un serbatoio geotermico, è stato descritto e validato il modello di un software 'open source' chiamato DoubletCalc v1.4.3. Questo software consente agli utenti di simulare serbatoi geotermici omogenei e il loro rispettivo 'doublet system'. Uno dei casi di studio dalla validazione del modello è stato selezionato per ulteriori analisi, in particolare il progetto geotermico di Altheim. Il serbatoio e l'impianto ORC di questo progetto sono stati simulati accoppiando i risultati ottenuti da DoubletCalc e un software commerciale chiamato Aspen Plus. l'impianto ORC dopo è stato ottimizzato per tre diversi casi. Uno dei tre casi è stato selezionato per ulteriori analisi, in cui sono state studiate le perdite di efficienza della seconda legge e l'accoppiamento dei due modelli. Quest'ultima analisi è stata eseguita variando la differenza di pressione della pompa di produzione e la permeabilità del serbatoio rispetto alla potenza netta prodotta dall'impianto, la portata massica del fluido geotermico e la potenza richiesta dalla pompa di produzione.