Çift akışkanlı yöntemle jeotermal kaynaklardan elektrik üretiminin optimizasyonu
Optimization of the electricity production from geothermal sources by binary system
Yazar: AŞSE KAPULLUOĞLU
Danışman: PROF. DR. METİN GÜRÜ
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Enerji = Energy ; Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Jeotermal enerji = Geothermal energy

Özet:
Fosil kaynakların sınırlı miktarda olması nedeniyle, elektrik üretiminde yeni enerji kaynakları arayışları hız kazanmıştır. Bunlardan yenilenebilir enerji kaynakları temiz ve çevresel açıdan güvenilir olması nedeniyle umut vadeden bir alternatif olarak karşımıza çıkmaktadır. Halen yenilenebilir enerji kaynakları dünya enerji ihtiyacının %14'ünü karşılamaktadır. Bu bağlamda, jeotermal geleceğin enerji kaynakları arasında en önemli kaynaklardan biri olarak sayılmaktadır.Türkiye'nin toplam jeotermal enerji potansiyelinin 38.000 MW civarında olduğu tahmin edilmektedir. Türkiye jeotermal kaynak potansiyeli açısından dünyanın ilk 10 ülkesi arasında bulunmakla birlikte, bu kaynakların çok azı flaşlı sistemle elektrik üretimine uygun sıcaklığa sahiptir. Jeotermal kaynaklar çoğunlukla, kurutma, soğutma, konut ısıtma, seracılık fermantasyon, balık üretimi gibi alanlarda kullanılmaktadır. Diğer taraftan, az miktardaki yüksek sıcaklıklı kaynakların büyük bölümü de kimyasal özellikleri nedeniyle flaşlı sistemle elektrik üretimine uygun değildir. Bu tür kirli jeotermal akışkanlarda sıkıştırılamayan gazlar, zehirli bileşikler, korozif iyonlar ve çözünmeyen maddeler bulunabilmektedir.Bu çalışmanın amacı, düşük sıcaklıklı, kirli jeotermal akışkanlardan çift akışkanlı sistemle elektrik üretiminin optimum koşullarını belirlemektir. Çalışmada farklı jeotermal kaynak sıcaklıklarında ve farklı türbin giriş basınçlarında çeşitli ikincil akışkanlar yardımı ile üretilebilen elektrik enerjileri incelenmiştir.Çalışma sonucunda, 121-167 °C aralığında sıcaklığa sahip jeotermal akışkanlardan elektrik üretiminde hidrokarbonların ikincil akışkan olarak kullanılabileceği, ancak 150-230 °C arasındaki sıcaklıklarda hidrokarbon yerine amonyağın ikincil akışkan olarak tercih edilmesinin uygun olacağı sonucuna varılmıştır. Ayrıca, 121-130 °C sıcaklıklı jeotermal kaynakların yüksek debiye sahip olmaları halinde yine ikincil akışkan olarak amonyak kullanımı uygundur.Çalışmada kullanılan söz konusu ikincil akışkanlar, su buharı ile kıyaslandığında düşük sıcaklıklarda daha fazla buhar yoğunluğuna sahip olabildiklerinden bu metotla çok daha küçük ve dolayısı ile ucuz türbin kullanımı ile flaşlı sistemde elde edilebilecek güç miktarının eldesine imkan vermektedir.Anahtar Kelimeler: Jeotermal enerji, güç santrali, çift akışkanlı sistem, elektrik üretimi

Abstract:
It is becoming popular to search new energy sources to produce electricity, due to the limited amount of the fossil fuel sources. Renewable energy is a promising alternative solution because it is clean and environmentally safe. Currently, renewable energy sources supply 14% of the total world energy demand. Within this scope, geothermal is one of the most important energy sources for the future.The total geothermal potential in Turkey is estimated to be about 38.000 MW. Although, Turkey is one of the 10 richest countries in terms of geothermal potential in the world, just the few of these sources, having enough temperatures to use flash system in order to produce electricity. Most of them are using for drying, cooling, heating houses or greenhouses, fermentation, fish breeding etc. On the other hand, most of the limited high temperature sources chemical properties are not suitable for using flash system. Such dirty geothermal fluids may contain; noncondensable gases, hazardous compounds, corrosive ions and insoluble materials.The purpose of the study is to investigate the determination of the optimum electricity production by binary system, from low temperature and dirty fluids containing noncondensable compounds. Several secondary fluid types were used at various geothermal fluid temperatures and also at different turbine inlet pressures.Although in the range of 121-167 °C geothermal fluid temperatures hydrocarbons can be used as secondary fluid, between 150 °C - 230 °C, hydrocarbons can not be used, so ammonia must be considered. Also at 121-130 °C range if the flow rate is high, ammonia must be used as a secondary fluid.By this method, because these secondary fluids have low temperature vapor densities considerably greater than steam, much smaller and less expensive turbines will be required for the same power output.Keywords : Geothermal energy, power plant, binary system,electricity generation