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Experimental and Techno-Economic Analysis of Solar-Geothermal Organic Rankine Cycle Technology for Power Generation in NepalAnálisis experimental y tecnoeconómico de la tecnología solar-geotérmica de ciclo orgánico de Rankine para la generación de energía en Nepal

Resumen

El presente estudio de investigación se centra en la viabilidad de la tecnología autónoma híbrida solar-geotérmica de ciclo Rankine orgánico (ORC) para la generación de energía a partir de las aguas termales de Bhurung Tatopani, Myagdi, Nepal. Para el estudio, se midió la temperatura del manantial caliente en el lugar concreto de la fuente de calor del manantial caliente. La temperatura medida puede utilizarse para el funcionamiento del sistema ORC. La temperatura de las aguas termales también puede aumentarse utilizando un colector solar para elevar la temperatura. Este tipo híbrido del sistema puede tener una fuente de calor de alta temperatura que podría alimentar más energía de la tecnología ORC. Existen varios tipos de fluidos de trabajo orgánicos disponibles en el mercado, pero el R134a y el R245fa son candidatos respetuosos con el medio ambiente y con un bajo potencial de calentamiento global. Se han desarrollado modelos termodinámicos para predecir el análisis de rendimiento del sistema. El parámetro de entrada del modelo es la temperatura medida experimentalmente. Se comprobó que la temperatura máxima de la fuente termal era de 69,7°C. La potencia de salida del expansor, la eficiencia térmica, el calor de evaporación, el área del colector solar y la potencia de salida y eficiencia del sistema ORC solar híbrido son los resultados del modelo desarrollado. A partir de la simulación, se comprobó que 1 kg/s de fluido de trabajo podía producir una potencia de salida de 17,5 kW y 22,5 kW para R134a y R245fa, respectivamente, cuando la temperatura de la fuente geotérmica se situaba en torno a los 70°C. Posteriormente, cuando la fuente termal se calentó con un colector solar, la potencia producida fue de 25 kW y 30 kW para R134a y R245fa, respectivamente, cuando la fuente de calor era de 99°C. El estudio también determina que el coste de generación de electricidad para el sistema con fluidos de trabajo R134a y R245fa es de 0,17 $/kWh y 0,14 $/kWh, respectivamente. El coste nivelado de la electricidad (LCOE) fue de 0,38 $/kWh para que la inversión fuera altamente viable. El periodo de amortización de este sistema híbrido fue de 7,5 y 10,5 años para el R245fa y el R134a, respectivamente.

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