Research Information System
ISSRIS'21(International Symposium of Scientific Research and Innovative Studies), Balıkesir, Turkey, 22 - 25 February 2021, pp.1059-1071
Geothermal energy, which is one of the renewable energy sources, is transformed into
different types of health, heating and used as process heat in different ways in the industry.
In this study, Organic Rankine Cycle (ORC) was used to generate power by using low
and medium temperature geothermal energy sources. In order to benefit more from the heat
energy of the geothermal source fluid the Organic Rankine Cycle-Organic Rankine Cycle
combined power system has been used. Thus, it is aimed to increase the net power and thermal
efficiency obtained from the combined power system. In addition, energy analysis was
performed using Engineering Equation Solver (EES) software to determine the fluid pairs that
maximize the performance of the combined power system for different operating temperatures.
During this analysis, 10 fluids (Toluene, Isobutane, n-butane, Isopentane, n-pentane, R245fa,
R365mfc, R236ea, R152a, SES 36) that can be used in Organic Rankine Cycles were selected.
According to the results of the research, it was determined that there are fluid pairs that
maximize the thermal efficiency and/or the net power obtained from the system for each
operating condition. For low temperature cycle evaporator (TEV,2) = 70 oC and geothermal
source temperature 100 - 280 oC, the combined power is obtained when the fluid pair that
maximizes the thermal efficiency of the system is used for high and low temperature cycles
with Toluene - Toluene fluids. For these given temperature values, it has been determined that
the fluid pairs that maximize the power produced by the combined power system vary
depending on the operating conditions. When the temperature of the low temperature cycle evaporator is changed for the temperature values of 100, 140, 180, 190 and 200 oC of the
geothermal resource, it has been determined that there are different fluid pairs that maximize
the power obtained from the combined power system depending on the operating temperatures.
It was determined that both the maximum power output and the maximum thermal efficiency
of the combined power system were obtained when the Toluene - Toluene fluid pair was used
for the temperatures of all low temperature cycle evaporators investigated for the geothermal
source temperature 210 - 280 oC.
Yenilenebilir enerji kaynaklarından biri olan jeotermal enerjiden sağlık, ısıtma, farklı
enerji türlerine dönüştürülerek ve endüstride de farklı şekillerde proses ısı olarak
yararlanılmaktadır.
Bu çalışmada ise düşük ve orta sıcaklığa sahip jeotermal enerji kaynaklarını kullanarak
güç üretmek için Organik Rankine Çevrimi (ORÇ) kullanılmıştır. Jeotermal kaynak akışkanının
ısı enerjisinden daha fazla yararlanabilmek için Organik Rankine Çevrimi-Organik Rankine
Çevrimi birleşik güç sistemi kullanılmıştır. Böylece birleşik güç sisteminden elde edilen net
güç ve ısıl verimin artırılması hedeflenmiştir. Ayrıca farklı çalışma sıcaklıkları için birleşik güç
sistemin performansını maksimum yapan akışkan çiftlerini belirlemek için Engineering
Equation Solver (EES) yazılımı kullanılarak enerji analizi yapılmıştır. Bu analiz yapılırken
Organik Rankine Çevrimlerinde kullanılabilen 10 adet akışkan (Toluen, İsobütan, n-bütan,
İsopentan, n-pentan, R245fa, R365mfc, R236ea, R152a, SES 36) seçilmiştir.
Araştırma sonuçlarına göre her bir çalışma şartı için ısıl verimi ve/veya sistemden elde
edilen net gücü maksimum yapan akışkan çiftleri olduğu tespit edildi. Düşük sıcaklık çevrim
evaporatörünün (TEV,2) = 70 oC ve jeotermal kaynağın sıcaklığı 100 – 280 oC için birleşik güç
sistemin ısıl verimini maksimum yapan akışkan çifti yüksek ve düşük sıcaklık çevrimleri için
Toluen – Toluen akışkanları kullanılması durumunda elde edilmiştir. Bu verilen sıcaklık
değerleri için birleşik güç sistemin ürettiği gücü maksimum yapan akışkan çiftlerinin çalışma
şartlarına bağlı olarak değiştiği belirlenmiştir. Jeotermal kaynağın 100, 140, 180, 190 ve 200 oC sıcaklık değerleri için düşük sıcaklık çevrim evaporatörünün sıcaklığı değiştirildiğinde
çalışma sıcaklıklarına bağlı olarak birleşik güç sisteminden elde edilen gücü maksimum yapan
farklı akışkan çiftlerinin olduğu belirlenmiştir. Jeotermal kaynak sıcaklığı 210 – 280 oC
değerleri için araştırılan tüm düşük sıcaklık çevrim evaporatörünün sıcaklıkları için Toluen –
Toluen akışkan çifti kullanıldığında birleşik güç sisteminin hem maksimum güç çıkışı hem de
maksimum ısıl verimin elde edildiği belirlendi.