Organik rankine çevrimi prensibine göre çalışan bir jeotermal elektrik santralinin termoekonomik analizi

Abstract

Düşük sıcaklıktaki ısı kaynaklarından güç üretmek için en etkili yollardan biri Organik Rankine Çevrimidir. Ülkemizde düşük ve orta sıcaklıklarda (<150°C), oldukça fazla jeotermal kaynak mevcuttur. Bu kaynaklar ile Organik Rankine Çevrimi ile güç üretmek mümkündür. Bu çalışmada Çanakkale ilinde, Ayvacık ilçesine, Tuzla köyü mevkiinde bulunan jeotermal kaynaklı bir ORÇ santralinin termodinamik (enerji-ekserji) ve termoekonomik analizleri yapılmıştır. Yapılan enerji analizi sonucunda, sistemdeki en yüksek kayıp değeri 24,41 MW ile kondenserde tespit edilmiştir. Ardından, 9,58 MW ile Türbin, 8,95 MW ile ön ısıtıcı, 6,71 MW ile buharlaştırıcı ve 3,28 MW ile reküperatör gelmektedir. Sistemin ekserji analizi sonuçlarına göre ise en yüksek ekserji kaybı, 3,93 MW ile buharlaştırıcıda tespit edilmiştir. Ardından 2,64 MW ile organik türbin, 1,69 MW ile reküperatör, 0,868 MW ile kondenser 0,308 MW ile organik akışkan pompası ve 0,306 MW ile ön ısıtıcı gelmektedir. Sistemin enerji ve ekserji verimleri 25°C referans sıcaklıkta,sırasıyla % 12 ve % 49 olarak hesaplanmıştır. Ayrıca sisteme SPECO (özgül ekserji) metoduna göre yapılan termoekonomik analiz sonucunda, santralde üretilen elektriğin birim maliyeti 15,06 $/GJ olarak tespit edilmiştir. Çalışmanın sonucunda, ülkemizdeki düşük sıcaklıklardaki kaynakların değerlendirilmesinin enerji açısından dışa bağımlı olan ülkemiz için çok önemli olduğu ve mevcut santrallerde termodinamik ve termoekonomik analizlerin sistem içerisindeki verimsiz ve yüksek maliyetle çalışan ekipmanların tespit edilmesi için mutlaka yapılması gerektiği belirtilmiştir.

One of the most effective ways to generate power from low temperature heat sources is Organic Rankine Cycle. There are many low and middle temperature (<150 C) geothermal source in our country, which are suitable for generating power using Organic Rankine Cycle. Thermodynamic (energy-exergy) and thermoeconomic analyses of a geothermal source ORC plant in Tuzla village Ayvacık, Çanakkale were made in this study. The energy analysis show that the highest energy loss is in the condenser with 24,41 MW. The turbine with 9,58 MW, pre-heater with 8,95 MW, vaporizer 6,71 MW and recuperator with 3,28 MW energy losses follow the condenser. Meanwhile the exergy analysis show that the highest exergy loss is in the vaporizer with 3,93 MW. The turbine with 2,64 MW, recuperator with 1,69 MW, condenser with 0,868 MW, organic fluid pump with 0,308 MW and pre-heater with 0,306 MW exergy loss follow. The energy and exergy efficiency of the system at 25 C reference temperature is calculated as 12% and 49% respectively. The unit cost of the electricity produced in this plant is 15,06 $/Gj according to the thermoeconomic analysis made with SPECO (specific exergy cost) method. It was found out that putting the low temperature sources to use is crucial in our country which is dependent on foreign energy resources and thermodynamic and thermoeconomic analyses should be made in the present plants to identify the equipment which are inefficient and running with high costs.