Jeotermal ve güneş destekli güç üretimi ve ısıtma sisteminin termodinamik analizi
Jeotermal ve güneş destekli güç üretimi ve ısıtma sisteminin termodinamik analizi
Yazar: Sen, Ozan; Yılmaz, Ceyhun
Dergi: Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, Vol. 37 No. 3, 2021
Anahtar kelimeler: Engineering ; Mühendislik ; Jeotermal enerji,Güneş enerjisi,Hidrojen üretimi,Termodinamik analiz

Bu çalışmada, Afyonkarahisar ilinde konutların elektrik ve ısıtma ihtiyacını karşılamak için jeotermal ve güneş destekli kojenerasyon enerji sisteminin termodinamik modellenmesi ve analizi yapılmıştır. Ele alınan sistemde, jeotermal ve güneş kaynaklarından elde edilen termal enerji ile Organik Rankine Çevriminde (ORC) elektrik üretilecektir. Üretilen elektrik, enerji ihtiyacına göre şebekeye verilecektir. Şebekede enerji ihtiyacının az olduğu zamanlarda fazla olan elektrik, elektroliz ünitesine gönderilecek ve hidrojen üretilip depolanacaktır. Şebekede tekrardan enerji ihtiyacı olduğu zamanlarda depolanan hidrojen enerjisi yakıt hücresinde elektrik enerjisine dönüştürülecek ve şebekeye verilecektir. Buna ek olarak ORC çevriminde atık ısı olarak çevrimden atılan ısı enerjisi mahal ısıtmasında kullanılacaktır. Sistemin termodinamik performans değerlendirmesi Afyonkarahisar iline ait jeotermal ve güneş enerjisi değerleri kullanılarak yapılmıştır. Farklı jeotermal kaynak sıcaklıkları ve güneş ışınım değerlerinde sistemin parametrik çalışması yapılmıştır. Afyonkarahisar ilinde jeotermal su sıcaklığı 70 ile 130 ºC, kütlesel debi 70 ile 150 kg/s aralığındadır. Ayrıca güneş ışınımı 300 ile 1000 W/m2 aralığında değişmektedir. Jeotermal ve güneş enerji destekli ORC çevriminde toplam güç üretimi 2420 kW’dır. Bu güç üretiminin doğrudan elektroliz ünitesinde hidrojen üretilmesi için kullanılması durumunda sistemden 0.0154 kg/s hidrojen üretilmektedir. Sistemin mahal ısıtması için ısıtma kapasitesi 8933 kW’dır. Tüm sistemin enerji ve ekserji verimi sırasıyla % 34.5  ve % 46.0  olarak hesaplanmıştır.

Bu çalışmada, Afyonkarahisar ilinde konutların elektrik ve ısıtma ihtiyacını karşılamak için jeotermal ve güneş destekli kojenerasyon enerji sisteminin termodinamik modellenmesi ve analizi yapılmıştır. Ele alınan sistemde, jeotermal ve güneş kaynaklarından elde edilen termal enerji ile Organik Rankine Çevriminde (ORC) elektrik üretilecektir. Üretilen elektrik, enerji ihtiyacına göre şebekeye verilecektir. Şebekede enerji ihtiyacının az olduğu zamanlarda fazla olan elektrik, elektroliz ünitesine gönderilecek ve hidrojen üretilip depolanacaktır. Şebekede tekrardan enerji ihtiyacı olduğu zamanlarda depolanan hidrojen enerjisi yakıt hücresinde elektrik enerjisine dönüştürülecek ve şebekeye verilecektir. Buna ek olarak ORC çevriminde atık ısı olarak çevrimden atılan ısı enerjisi mahal ısıtmasında kullanılacaktır. Sistemin termodinamik performans değerlendirmesi Afyonkarahisar iline ait jeotermal ve güneş enerjisi değerleri kullanılarak yapılmıştır. Farklı jeotermal kaynak sıcaklıkları ve güneş ışınım değerlerinde sistemin parametrik çalışması yapılmıştır. Afyonkarahisar ilinde jeotermal su sıcaklığı 70 ile 130 ºC, kütlesel debi 70 ile 150 kg/s aralığındadır. Ayrıca güneş ışınımı 300 ile 1000 W/m2 aralığında değişmektedir. Jeotermal ve güneş enerji destekli ORC çevriminde toplam güç üretimi 2420 kW’dır. Bu güç üretiminin doğrudan elektroliz ünitesinde hidrojen üretilmesi için kullanılması durumunda sistemden 0.0154 kg/s hidrojen üretilmektedir. Sistemin mahal ısıtması için ısıtma kapasitesi 8933 kW’dır. Tüm sistemin enerji ve ekserji verimi sırasıyla % 34.5  ve % 46.0  olarak hesaplanmıştır.