Thermodynamik zu wirtschaftlichen Analysen von geothermisch betriebenen Wasserstoffenergiesystemen

Dieses Papier untersucht das Potenzial der geothermischen Energie zur Wasserstoffproduktion, behandelt die Einschränkungen fossiler Brennstoffe, den Klimawandel und die Notwendigkeit integrierter Simulationen und finanzieller Bewertungen, die auf spezifische geologische Kontexte zugeschnitten sind. Wir vergleichen die Energieeffizienz und wirtschaftliche Machbarkeit von geothermisch betriebenen Wasserstoffproduktionssystemen durch Simulationen von Flash-Zyklen, organischen Rankine-Zyklen (ORC) und hybriden Flash-ORC-Systemen. Optimale Betriebsparameter für die Energieeffizienz werden unter verschiedenen geothermischen Bedingungen identifiziert. Unsere Analyse zeigt, dass die Systemeffizienz stark von der Temperatur und der Art des Geofluids abhängt. Bei trockenem Dampf über 200 °C wird die Energieeffizienz des Systems auf etwa 15 % geschätzt. Bei nassem Dampf im vollständig flüssigen Zustand kann die Kombination von ORC mit Flash-Zyklen mehr als 10 % der Energie aus dem Geofluid extrahieren. Die nivelierten Kosten für die Wasserstoffproduktion (LCOH) unter Verwendung von trockenem Dampf werden auf 1,26 USD/kg geschätzt, was sogar niedriger ist als bei der Verwendung von Erdgas. Wenn die hybriden Flash-Systeme mit vollständig flüssigem nassen Geofluid gespeist werden, sind die niedrigsten LCOH 5,23 USD/kg. Die wirtschaftliche Tragfähigkeit hängt von geologischen und technologischen Variablen ab, einschließlich der Bohrtiefe und Druckbeschränkungen. Die Ergebnisse heben das strategische Potenzial der Integration geothermischer Energie in die saubere Energienetz ein, indem sie wirtschaftliche und ökologische Nachhaltigkeit für Kohlenstoffneutralität in Einklang bringen.