Jeotermal kuyuların ısı geri kazanımı için farklı sistemlerin performans değerlendirmesi
Performance evaluation of different systems for geothermal well heat recovery
- Tez No: 1015917
- Danışmanlar: PROF. DR. ALİ KOÇ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İskenderun Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Enerji Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Enerjiye olan küresel talebin hızla artması ve her geçen gün artan karbon salınımları, düşük karbonlu ve sürdürülebilir enerji dönüşüm teknolojilerinin geliştirilmesini zorunlu kılmaktadır. Bu bağlamda, özellikle düşük ve orta sıcaklıktaki jeotermal kaynaklarının etkin biçimde değerlendirilmesi, hem enerji verimliliğinin artırılması hem de sera gazı emisyonlarının azaltılması açısından kritik bir öneme sahiptir. Jeotermal enerji, sürekliliği, yerel erişilebilirliği ve çevresel avantajları sayesinde diğer termal kaynakları arasında öne çıkmakta; ancak nispeten düşük sıcaklık seviyeleri, geleneksel buhar çevrimleriyle verimli elektrik üretimini sınırlandırmaktadır. Bu durum, jeotermal enerjinin elektrik üretiminde daha etkin kullanılabilmesi için alternatif termodinamik çevrimlerin araştırılmasını gerekli kılmaktadır. Bu kapsamda, organik Rankine çevrimi (ORC), süper kritik karbondioksit (s-CO2) Rankine çevrimi ve Kalina çevrimi, düşük ve orta sıcaklıktaki ısı kaynaklarının değerlendirilmesinde umut vadeden üç farklı teknoloji olarak dikkat çekmektedir. ORC sistemleri, düşük kaynama sıcaklığına sahip organik çalışma akışkanları sayesinde düşük sıcaklıklı jeotermal kaynaklardan elektrik üretimine olanak sağlarken; s-CO2 çevrimleri, kompakt ekipman yapısı, yüksek ısı transfer kabiliyeti ve çevresel açıdan elverişli özellikleriyle dikkat çekerken; Kalina çevrimi yüksek ısı kapasitesi ile yeni nesil güç üretim sistemleri arasında önemli bir alternatif oluşturmaktadır. Bununla birlikte, her üç çevrimin de termodinamik performansı; çalışma akışkanı seçimi, çevrim konfigürasyonu, işletme koşulları ve sistem bileşenlerinin karakteristikleri gibi çok sayıda parametreye güçlü biçimde bağlıdır. Birinci konfigürasyonda, çalışma akışkanları olarak siklopentan (kuru), R152a (ıslak) ve R1233zd (izantropik) kullanan ORC sistemi göz önüne alınmışken, ikinci konfigürasyonda çalışma akışkanı olarak süperkritik durumdaki karbon dioksiti kullanan s-CO2 Rankine çevrimine ele alınmış, üçüncü konfigürasyonda ise çalışma akışkanı olarak amonyak ve su karışımı kullanan Kalina çevrimi ele alınmıştır. Tüm çalışma akışkanları için kapsamlı enerji ve ekserji analizleri, EBSILON®Professional simülasyon platformu kullanılarak gerçekleştirilmiştir. ORC çalışma akışkanları arasında siklopentan, genel olarak en uygun performansı sergilemiştir. ORC sistemi için maksimum termal ve ekserji verimlilikleri sırasıyla %29,58 ve %70,51'e ulaşmıştır. S-CO2 Rankine çevriminde sırasıyla %20,29 ve %47,77 termal ve ekserji verimliliğine ulaşmıştır. Kalina çevriminde ise termal ve ekserji verimi sırasıyla %24,14 ve %57,55 olarak hesaplanmıştır.
Özet (Çeviri)
The development of low-carbon and sustainable energy conversion technologies is required due to the world's rapidly increasing energy consumption and the ongoing rise in carbon emissions. In this regard, increasing energy efficiency and lowering greenhouse gas emissions depend critically on the efficient use of geothermal resources at low and medium temperatures. The continuous nature, local availability, and environmental benefits of geothermal energy set it apart from other thermal energy sources; yet, its relatively low temperature levels restrict the effective production of electricity using traditional steam cycles. In order to make better use of geothermal energy in power generation, this constraint requires research into other thermodynamic cycles. In this context, three viable technologies for the use of low- and medium-temperature heat sources have been identified: the Organic Rankine Cycle (ORC), the Supercritical Carbon Dioxide (s-CO2) Rankine cycle, and the Kalina cycle. By using organic working fluids with low boiling points, ORC systems make it possible to generate energy from low-temperature geothermal resources. In the meantime, s-CO2 cycles are gaining popularity because of their environmentally friendly features, high heat transfer capacity, and compact equipment design. Among next-generation power production systems, the Kalina cycle is a significant alternative because to its large heat capacity. However, a number of factors, including as the choice of working fluid, cycle configuration, operating conditions, and the properties of system components, have a significant impact on the thermodynamic performance of all three cycles. An ORC system using cyclopentane (dry), R152a (wet), and R1233zd (isentropic) as working fluids is taken into consideration in the first configuration. The second setup analyses an s-CO2 Rankine cycle using supercritical carbon dioxide as the working fluid. The third configuration looks at the Kalina cycle with an ammonia-water mixture as the working fluid. The EBSILON®Professional simulation platform is used to perform thorough energy and exergy assessments for all working fluids. Cyclopentane is the ORC working fluid that performs best overall. The ORC system's maximum thermal and exergy efficiencies are found to be 29.58% and 70.51%, respectively. The thermal and exergy efficiencies for the s-CO2 Rankine cycle are 20.29% and 47.77%, respectively. The thermal and exergy efficiencies of the Kalina cycle are determined to be 24.14% and 57.55%, respectively.
Benzer Tezler
- Estimation of formation temperatures from return line mud temperatures for several geothermal fields
Bir takım jeotermal sahaların geri dönüş hattındaki çamur sıcaklıklarından formasyon sıcaklığının tahmin edilmesi
OĞUZ BERK EVCİMEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPetrol ve Doğal Gaz Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA HAKAN ÖZYURTKAN
- Bir jeotermal santralde atık ısının termoelektrik jeneratörlerle geri kazanılması, sistem kurulması ve performansının değerlendirilmesi
Recovery of waste heat in a geothermal power plant with thermoelectric generators system installation and performance evaluation
AHMET YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Mühendislik BilimleriUşak ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CANAN KANDİLLİ
- The use of geothermal heat exchanger piles for sustainable design
Sürdürülebilir tasarım için jeotermal enerji kazıklarının kullanımı
TOLGA YILMAZ ÖZÜDOĞRU
Doktora
İngilizce
2015
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYKUT ŞENOL
YRD. DOÇ. DR. CELAL GÜNEY OLGUN
- Afyonkarahisar ili jeotermal konut ısıtma sisteminin irdelenmesi
The examination of geothermal residental heating system of Afyonkarahisar province
SERHAT DÜZAĞAÇ
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
EnerjiAfyon Kocatepe ÜniversitesiYenilenebilir Enerji Sistemleri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AHMET YILDIZ
- A new non-isothermal tank model for liquid dominated geothermal reservoirs
Sıvı jeotermal rezervuarlar için yeni izotermal olmayan tank modeli
ERİNÇ AKYAPI
Yüksek Lisans
İngilizce
2010
Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPetrol ve Doğal Gaz Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ÖMER İNANÇ TÜREYEN