Kütahya-Simav jeotermal kaynaklarının hassas değerlendirmesi: Entegre sistem tasarımı ve enerji-ekserji analizleri
Ultimate evaluation of Kütahya-Simav geothermal resources: Design of integrated system and its energy-exergy analysis
Yazar: OĞUZ ARSLAN
Danışman: PROF. DR. RAMAZAN KÖSE ; PROF. DR. SONER ALANYALI
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2008
Konu: Enerji = Energy ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Ekserji analizi = Exergy analysis ; Enerji analizi = Energy analysis ; Jeotermal enerji = Geothermal energy ; Optimum tasarım = Optimum design ; Yaşam dönem maliyeti = Life cycle cost

Özet:
Bu çalışmada, Simav'da kurulması düşünülen entegre sistem için öncelikli olarak elektrik üretimi incelenmiş; Binary çevrim olarak adlandırılan ORC-Binary ve Kalina çevrimleri ile çalışan santral dizaynları yapılmıştır. Bu çevrimlerde, farklı ikincil akışkanların kullanılması durumları da ayrıca ele alınmıştır. Çalışmada, ayrıca tek-kademe püskürtmeli ve ORC-Binary çevriminden oluşan kombine çevrimli güç santralı tasarımı da yapılmıştır. Elektrik üretimi sonrası açığa çıkan atık ısının, öncelikle konut ısıtması, daha sonra ise sera ısıtmasında değerlendirileceği kabulüyle bölgesel ısıtma sistemi dizaynı yapılmış ve sera ısıtması sonrası atık ısı ise balneolojik amaçlı kullanım için kaplıcada değerlendirilmiştir. Kurulan entegre sistemin farklı çalışma koşulları için 21 farklı model oluşturulmuştur. Enerji, ekserji ve maliyet analizleri dikkate alınarak optimum çalışma koşullarına sahip entegre sistem modeli belirlenmiştir.Sonuç olarak, ORC-Binary çevrimli güç santralı durumu için maksimum ekserji verimi Model A21 için elde edilmiştir. Bu modelde, geri ödeme süresi yaklaşık olarak 3.5 yıl olup, sistemin getirisi yaklaşık 635 milyon YTL'dir. Maliyet verimliliği açısından değerlendirildiğinde ise, optimum tasarım Model C31 için elde edilmiş olup sistemin getirisi yaklaşık olarak 866 milyon YTL, geri ödeme süresi ise yaklaşık 2 yıl olarak belirlenmiştir. Kalina çevrimli durum için optimum tasarım, ekserjitik açıdan Model B31, ekonomik açıdan ise Model C31'de elde edilmiş olup, bu modellere ait sistem getirileri ve geri ödeme süreleri ise sırasıyla; buhar içeriğine bağlı olarak 528?759 milyon YTL ve 3-8 yıl, 610-841 milyon YTL ve 2-7 yıl olarak bulunmuştur. Kombine çevrimli durumda ise optimum sonuçlar; ekserjitik açıdan Model A21, ekonomik açıdan ise Model C31 için elde edilmiş olup, sistemin getirileri ve geri ödeme süreleri sırasıyla, 296 milyon YTL ve 12 yıl, 501 milyon YTL ve 9.5 yıl olarak hesaplanmıştır.

Abstract:
In this study, the electricity generation ability of Simav geothermal fields has investigated for the integrated system establishment. In this purpose, ORC-Binary and Kalina cycled power plants have been designed separately. In these cycles, different secondary fluids have taken into account. The combined cycle including single flash and ORC-Binary cycles also has been studied. After the electricity generation, the waste heat of the geothermal fluid has been recycled in residential heating as first and greenhouse heating later. Finally, the waste heat has been used in spas for balneological purposes. In this way, space heating systems have been designed for both residences and greenhouses, separately. In the design of space heating systems, different parameters have been taken into consideration. So, a number of 21 different models have been formed in the integrated system view of point and optimum design has been determined by the energetic and economical aspects.In result, for the case of integrated system with ORC-Binary cycled power plant, the most exergitic system has been determined as Model A21. In this model, the benefit of the system is 635 million YTL and payback period is 3.5 years. In the economic aspect, the optimum system has been determined as Model C31 with a benefit of 866 million YTL and 2 years. For the case of Kalina cycled power plant, the optimum models in exergitic and economic aspects have determined as Model B31 and Model C31, respectively. Depending on the vapor content of the geothermal resources, the benefit of Model B31 is between 528?759 million YTL and payback period is between 3-8 years when these values change between 610-841 million YTL and 2-7 years for Model C31. For the case of combined cycled power plant, the optimum models in exergitic and economic aspects have determined as Model A21 and Model C31, respectively. The benefit of Model B31 is 296 million YTL and payback period is 12 years when these values are 501 million YTL and 9.5 years for Model C31.