تحلیل ترمودینامیکی سیستم های تولید توان از منبع انرژی زمین گرمایی برمبنای چرخه ی تبخیر آنی دو مرحله‌ای

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی جندی‌شاپور دزفول، دزفول، ایران

2 دانشجوی کارشناسی، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی جندی‌شاپور دزفول، دزفول، ایران

چکیده

استفاده از انرژی زمین گرمایی به دلیل دایمی بودن، مزایای محیط زیستی و توان بالا، در حال گسترش در سراسر جهان است. یکی از متداول­ترین انواع
آرایش­های زمین گرمایی چرخه تبخیر آنی دو مرحله­ای است. عموما انرژی زیادی از طریق مایع اشباع جداساز دوم این آرایش اتلاف می­شود. با رویکرد استفاده از این انرژی، ، چرخه ترکیبی تبخیر آنی دو مرحله­ای-رانکین آلی، چرخه جدید ترکیبی تبخیر آنی دو مرحله­ای-گذر بحرانی دی­اکسیدکربن و چرخه جدید ترکیبی تبخیر آنی دو مرحله­ای-رانکین آلی-گذر بحرانی دی­اکسیدکربن مورد بررسی و تحلیل انرژی و اگزرژی (حل تحلیلی) قرار گرفت. سپس روی چهار آرایش، بررسی پارامتری جامع و بهینه­سازی تک هدفه با معیار بیشینه­سازی توان خالص انجام شد. طبق نتایج حاصله هر سه آرایش ترکیبی نتایج بهتری از لحاظ قانون اول و دوم نسبت به چرخه تبخیر آنی دو مرحله­ای نشان داد. چرخه جدید تبخیر آنی دو مرحله­ای-رانکین آلی-گذر بحرانی دی­اکسیدکربن، بهترین عملکرد در میان چرخه­های مورد بررسی از خود نشان داد به­طوریکه توان خالص 26313 کیلووات، بازده انرژی 54/20 درصد و بازده اگزرژی 46/64 درصد حاصل شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]  Lund JW, Freeston DH, Boyd TL. Direct application of geothermal energy: 2005 worldwide review. Geothermics. 2005;34(6):691-727.
[2]  Zare V. A comparative exergoeconomic analysis of different ORC configurations for binary geothermal power plants. Energy conversion and management. 2015;105:127-38.
[3]  Abdolalipouradl M, Khalilarya S, Jafarmadar S. Energy and exergy analyses of various configures for combined flash-binary cycles using Sabalan geothermal wells. Journal of Solid and Fluid Mechanics. 2019;9 (4),237-49
[4] Abdolalipouradl M, Khalilarya S, Jafarmadar S. Use of Integrated Single and Triple flashes with Organic Rankine cycle to Generate Power from Sabalan Geothermal Wells. Journal of Mechanical Engineering. 2020;50(3):155-64.
[5] Kanoglu M, Bolatturk A. Performance and parametric investigation of a binary geothermal power plant by exergy. Renewable Energy. 2008;33(11):2366-74.
[6] Yari M. Exergetic analysis of various types of geothermal power plants. Renewable energy. 2010;35(1):112-21.
[7] Ameri M, Amanpour S, Amanpour S, editors. Energy and exergy analysis and optimization of a double flash power plant for meshkin shahr region. World Renewable Energy Congress, Linkoping, Sweden; 2011.
[8] Jalilinasrabady S, Itoi R, Valdimarsson P, Saevarsdottir G, Fujii H. Flash cycle optimization of Sabalan geothermal power plant employing exergy concept. Geothermics. 2012;43:75-82.
[9] Zhao Y, Wang J. Exergoeconomic analysis and  optimization of a flash-binary geothermal power system. Applied energy. 2016;179:159-70.
[10] Shokati N, Ranjbar F, Yari M. Comparative and parametric study of double flash and single flash/ORC combined cycles based on exergoeconomic criteria. Applied thermal engineering. 2015;91:479-95.
[11]         Shokati N, Ranjbar F. Thermodynamic and Exergoeconomic Analysis of Combination of Single-Flash Geothermal Power Cycle with Kalina and ORC with different Organic Fluids. Journal of Solid and Fluid Mechanics. 2015;5(1):177-92.
[12]         Ruiz-Casanova E, Rubio-Maya C, Pacheco-Ibarra JJ, Ambriz-Díaz VM, Pacheco CT, Pastor-Martínez E. A techno-economic assessment of sCO2 Brayton cycles for low-grade geothermal reservoirs. Geothermics. 2023;113:102775.
[13]         Abdolalipouradl M, Mousavi V, Mohammadkhani F, Yari M. Proposing new configurations of flash cycle for effective utilization of geothermal resources: thermodynamic and exergoeconomic assessments. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering. 2022;44(10):465.
[14]         Aali A, Pourmahmood N, Zare V. Proposal and analysis of a new cycle for power generation from Sabalan geothermal wells. Journal of Mechanical Engineering of Tabriz University. 2017;47(3):139-47.
[15]         Yang M-H, Yeh R-H. Economic performances optimization of the transcritical Rankine cycle systems in geothermal application. Energy Conversion and Management. 2015;95:20-31.
[16]         Schifflechner C, Dawo F, Eyerer S, Wieland C, Spliethoff H. Thermodynamic comparison of direct supercritical CO2 and indirect brine-ORC concepts for geothermal combined heat and power generation. Renewable Energy. 2020;161:1292-302.
[17]         Wang X, Dai Y. An exergoeconomic assessment of waste heat recovery from a Gas Turbine-Modular Helium Reactor using two transcritical CO2 cycles. Energy Conversion and Management. 2016;126:561-72.
[18]         Abdolalipouradl M, Khalilarya S, Jafarmadar S. Exergoeconomic analysis of a novel integrated transcritical CO2 and Kalina 11 cycles from Sabalan geothermal power plant. Energy Conversion and Management. 2019;195:420-35.
[19]              مهرانپور ا, غائبی ه, رحیمی م. تحلیل انرژی و اگزرژی یک سیستم ترکیبی جدید تولید توان و آب شیرین، با ترکیب چرخه‎ فوق بحرانی تراکم‎مجدد دی‎اکسید کربن و چرخه نمک‎زدایی رطوبت‎زنی-رطوبت‎زدایی. مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز. 2023، د. 9، ش. 4، ص 28-19.
[20]         Abdolalipouradl M, Mohammadkhani F, Khalilarya S. A comparative analysis of novel combined flash-binary cycles for Sabalan geothermal wells: Thermodynamic and exergoeconomic viewpoints. Energy. 2020;209:118235.
[21]         DiPippo R. Geothermal power plants: principles, applications, case studies and environmental impact: Butterworth-Heinemann; 2012.
[22]         Vélez F, Segovia J, Chejne F, Antolín G, Quijano A, Martín MC. Low temperature heat source for power generation: Exhaustive analysis of a carbon dioxide transcritical power cycle. Energy. 2011;36(9):5497-507.