Akademik Veri Yönetim Sistemi
3rd International Conference on Innovative Studies of Contemporary Sciences (TOKYO SUMMIT - 3), Tokyo, Japonya, 19 - 21 Şubat 2021, ss.375-382
Geleneksel
kaynakların giderek tükenmesi ile güç sistemlerinden faydalanarak atık ısı ve
yenilenebilir enerji kaynaklarından da kullanımı giderek yaygınlaşmaktadır.
Yenilenebilir enerji kaynaklarından olan jeotermal enerji de hem güç
sistemlerinde hem de ısınma sağlık ve proses ısı olarak kullanılmaktadır.
Bu
çalışmada, düşük ve orta sıcaklığa sahip jeotermal enerji kaynaklarını
kullanarak güç üretmek için Trilateral Çevrim (TLÇ) ve Organic Rankine Çevrim
(ORÇ) kullanıldı. Jeotermal kaynak akışkanının ısı enerjisinden daha fazla
yararlanabilmek için Trilateral Çevrim-Organik Rankine Çevrim birleşik güç
sistemi kullanıldı. Böylece birleşik güç sisteminden elde edilen net güç ve
ısıl verimin artırılması hedeflenmiştir ve diğer birleşik güç sistemlerine
kıyasla daha fazla jeotermal kaynağın ısı enerjisinden faydalanmak
amaçlanmıştır. Ayrıca farklı çalışma sıcaklıkları için birleşik güç sistemin
performansını maksimum yapan akışkan çiftlerini belirlemek için Engineering
Equation Solver (EES) yazılı kullanılarak enerji analizi yapılmıştır. Bu analiz
yapılırken Organik Rankine Çevrimi’nde kullanılan çalışma akışkanları
Trilateral çevrimde de kullanılabildiği için Organik Rankine Çevrimlerinde
kullanılabilen 10 adet akışkan (Toluen, isobutan, 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. Çalışma şartına bağlı olarak sistemin
performansını maksimum yapan akışkan çiftlerinin olduğu belirlendi bu nedenle
TLÇ-ORÇ birleşik güç sistemi ile çalışıldığında sistem performansını maksimum
yapan akışkan çiftlerinin kullanılması gerektiği sonucuna varıldı.
With the depletion of heat
resources, the use of heat and renewable energy sources is becoming widespread
by taking advantage of power systems. Geothermal energy, which is one of the
renewable energy sources, is used both in power systems and for heating
purposes, as health and process heat.
In this study, Trilateral Cycle
(TLC) and Organic Rankine Cycle (ORC) were used to generate power using low and
medium temperature geothermal energy sources. Trilateral Cycle-Organic Rankine
Cycle combined power system was used to benefit from the high amount of heat amount
of energy of the geothermal source fluid. Thus, it is aimed to increase the net
power and thermal efficiency obtained from the combined power. Also, energy
analysis was performed using Engineering Equation Solver software to determine
the fluid pairs that maximize the performance of the combined power system for
different operating temperatures. During this analysis, ten fluids that can be
used in ORCs have been selected since the working fluids used in the ORC, can
also be used in the TLC.
In the study, 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. The
fluid pair that maximizes the thermal efficiency of the combined power system
for the temperature of the Organic Rankine Cycle evaporator at system 70 oC
and the temperature of the geothermal source at 100 - 280 oC was
obtained using Toluene - Toluene fluids for TLC and ORC cycles. For these
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. It has been determined that different fluid pairs maximize the
power obtained from the combined power system depending on the operating
temperatures when the temperature of the low temperature cycle evaporator is
changed for the temperature values of 100 - 200 oC of the
geothermal source.