Multi-jenerasyon için jeotermal enerji temelli entegre sistemlerin termodinamik analizi
Thermodynamic analysis of geothermal energy based integrated systems for multigeneration
Yazar: BURAK TEKKANAT
Danışman: PROF. DR. MURAT ÖZTÜRK
Isparta Uygulamalı Bilimler Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Enerji = Energy
Dizin: Ekserji = Exergy ; Enerji sistemleri = Energy systems ; Entegre yönetim = Integrated management ; Jeotermal enerji = Geothermal energy ; Termodinamik analiz = Thermodynamic analysis

Özet:
Bu çalışmada elektrik, kurutma, sera ısıtma, ısıtma, soğutma, temiz su, sıcak su ve hidrojen üretimi için entegre bir jeotermal enerji sistemi tasarlanmıştır. Tasarımda Kalina Çevrimi, Rankine Çevrimi, kurutma tesisi, temiz su üretim tesisi, sera ısıtma sistemi ve hidrojen üretim tesisi birbirine entegre edilmiştir. Kütle denge denklemleri, enerji denge denklemleri, entropi denge denklemleri ve ekserji denge denklemleri sistemde kullanılan her eleman, her bir alt sistem ve tüm sistem için ayrı ayrı belirtilmiştir. Yapılan analizde sistemin enerji ve ekserji denklemleri sırasıyla %59.53 ve %53.17 olarak bulunmuştur. Sistemde en büyük ekserji yıkımı 7856 kW ile hidrojen üretim tesisinde gerçekleşmiştir. Sistemde elektrik, kurutma, sera ısıtma, ısıtma, soğutma, temiz su, sıcak su ve hidrojen üretimi sırasıyla 1951.4 kW, 2209 kW, 6176 kW, 11805 kW, 1709 kW, 12.33 kg/s, 4130 kW ve 0.015 kg/s olarak bulunmuştur. Çevre sıcaklığı, jeotermal su debisi, jeotermal su sıcaklığı ve buhar jeneratörü temas noktası sıcaklığı parametreleri analiz edilerek sistemin enerji verimi, ekserji verimi, faydalı çıktılar ve ekserji yıkımı üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Çevre sıcaklığı, jeotermal su debisi, jeotermal su sıcaklığı değerlerinin artışı sistem performansına olumlu yönde etki ederken buhar jeneratörü temas noktası sıcaklığının artışının sisteme olumsuz yönde etki ettiği gözlemlenmiştir.

Abstract:
In this study, an integrated geothermal energy system is designed for electricity, drying, greenhouse heating, heating, cooling, clean water, hot water, and hydrogen production. In the design, Kalina cycle, Rankine cycle, drying plant, clean water production plant, greenhouse heating system, and hydrogen production plant are integrated. The mass balance equations, energy balance equations, entropy balance equations, and exergy balance equations were specified separately for each component used in the overall system. In the analysis, the energy and exergy efficiencies of the system were found to be 59.53% and 53.17%, respectively. The largest exergy destruction in the system occurred in the hydrogen production facility with 7856 kW. Electricity, drying, greenhouse heating, heating, cooling, clean water, hot water, and hydrogen production in the system are found to be 1951.4 kW, 2209 kW, 6176 kW, 11805 kW, 1709 kW, 12.33 kg/h, 4130 kW, and 0.015 kg/h, respectively. The environmental temperature, geothermal water flow rate, geothermal water temperature, and vapor generator pinch point temperature parameters are analyzed and the effects of the energy efficiency, exergy efficiency, useful outputs, and exergy destruction on the integrated system are investigated. It is observed that the increase in the ambient temperature, geothermal water flow rate, and geothermal water temperature have a positive effect on the system performance, while the increase in the vapor generator pinch point temperature has inverse effect.