R245fa Akışkanlı Organik Rankine Çevriminin Ekserji ve Eksergoekonomik Analizi
Özet
Bu çalışma, önemli bir jeotermal merkez olan Manisa’da bulunan bir Organik Rankine Çevrimi’nin (ORC) kapsamlı ekserji ve eksergoekonomik analizini sunmaktadır. Düşük sıcaklıklı ısı kaynaklarından enerji geri kazanımı amacıyla tasarlanan ORC sistemi, çalışma akışkanı olarak R245fa kullanılarak değerlendirilmiştir. Sistem; evaporatör, türbin, kondenser, pompa ve jeneratör olmak üzere beş ana bileşenden oluşmakta ve her bir bileşen ayrı ayrı incelenmektedir. Bu araştırmanın temel amacı, Manisa bölgesindeki jeotermal su sıcaklık değerlerini kullanarak R245fa akışkanlı ORC sisteminin performansını belirlemektir. Elde edilen sonuçlar, kritik performans içgörüleri sunmakla birlikte, gelecekteki benzer jeotermal tesislerin tasarımı ve optimizasyonu için teknik bir referans teşkil etmektedir.
This study presents a comprehensive exergy and exergoeconomic analysis of an Organic Rankine Cycle (ORC) located in Manisa, a prominent geothermal center in Turkey. The ORC system, designed for energy recovery from low-temperature heat sources, is evaluated using R245fa as the working fluid. The system comprises five primary components: an evaporator, a turbine, a condenser, a pump, and a generator, each of which is analyzed individually. The main objective of this research is to assess the performance of the ORC utilizing Manisa's specific geothermal water temperature profiles. The findings provide critical performance insights and serve as a technical reference for the design and optimization of similar geothermal power plants in the future.
Referanslar
Khaljani, M., Saray, R. K., & Bahlouli, K. (2015). Thermodynamic and thermoeconomic optimization of an integrated gas turbine and organic Rankine cycle. Energy, 93, 2136-2145.
Arabacı, E., & Kılıç, B. (2016). Solkane Programı İle Organik Rankine Çevriminin Etkinlik Oranı Analizi. Journal of Science and Technology of Dumlupınar University, (2015 Özel Sayısı), 139-146.
Önal, A. S., Etemoğlu, A. B., & Can, M. (2017). Düşük Sıcaklıklı Atık Akışkan Destekli Organik Rankine Çevrimlerinin Optimizasyonu. Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, 22(2), 35-52.
Şahin, R., Ata, S., & Kahraman, A. (2018). Organik Rankine Çevriminde Farklı Tip Akışkanlarda Türbin Giriş Sıcaklığı ve Basıncının Sistem Bileşenlerindeki Tersinmezlik Değerlerine Etkisinin Belirlenmesi. Çukurova Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, 33(2), 225-236.
Bademlioğlu, A., Canbolat, A., Yamankaradeniz, N., & Kaynaklı, Ö. (2019). A parametric analysis of the performance of organic rankine cycle with heat recovery exchanger and its statistical evaluation. Isı Bilimi ve Tekniği Dergisi, 39(2), 121-135.
Şahin, A. Ş., Ağ, C., Özyurt, O., & Aslan, Y. (2021) İç Isı Değiştiricili Bir Organik Rankine Çevriminin Enerji ve Ekserji Analizi. Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 12(1), 31-4.
Ata, S., Aksoy, M., Şahin, R., & Kahraman, A. (2022). Jeotermal ısı kaynaklı Organik Rankine Çevriminde kuru ve izantropik akışkanların çevresel etkilerinin ve termodinamik performanslarının karşılaştırılması. Gümüşhane Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 12(3), 726-743.
Arpa, İ., & Şahin, A. Ş. (2023). Jeotermal enerji kaynaklı organik rankine güç santralinin termodinamik analizi. Sürdürülebilir Mühendislik Uygulamaları ve Teknolojik Gelişmeler Dergisi, 7(1), 1-15.
Parlak, T. K., Kara, O., & Yanıktepe, B. (2024). Temel ve reküperatif bir organik rankine çevriminde verim ve elektrik üretimi üzerine bir çalışma. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 30(7), 877-883.
Kaşka, Ö., Bor, O., & Tokgöz, N. (2018). Energy and exergy analysis of an organic Rankine-Brayton combined cycle.
Çelik, S., & Kabul, A. (2019). Parabolik güneş kolektörlü organik rankine çevriminin enerji ve ekserji analizi. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 25(4), 410-416.
Hassan, A. S. (2024). Optimal Organic Working Fluid for the Rankine Cycle Operating by Parabolic Trough Solar Collector.
Akkurt, F., & Kaçanoğlu, E. (2021). Konya İli Atmosferik Şartlarında Güneş Enerjisi Destekli Jeotermal Kaynaklı Organik Rankine Çevrimi Sisteminin Termodinamik Analizi. Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, 26(2), 649-660.
Bett, A. K., & Jalilinasrabady, S. (2021). Exergoeconomic Analysis for Optimized Combined Wet and Dry Cooling BinaryPower Plant at Olkaria I, Kenya. Geothermics, 95, 102160.
Başeğmez, A., Moghanirahimi, S., & Topal, H. (2025) Biyokütle Destekli Konsantre Güneş Enerjisi Organik Rankine Döngüsünün Analizi. Available at SSRN 5153507.
Gonidaki, D. ve Bellos, E. (2025). Birleşik Isı Kaynakları Tarafından Tahrik Edilen Organik Rankine Döngülerinin Ayrıntılı Bir İncelemesi. Enerjiler (1996-1073) , 18 (3).
Mahmoudi, A., Fazli, M., & Morad, M. R. (2018). A recent review of waste heat recovery by Organic Rankine Cycle. Applied Thermal Engineering, 143, 660-675.
Bilgiç, H. H., Yağlı, H., Koç, A., & Yapıcı, A. (2016). Deneysel bir organik Rankine çevriminde yapay sinir ağlari (YSA) yardimiyla güç tahmini. Selçuk Üniversitesi Mühendislik, Bilim Ve Teknoloji Dergisi, 4(1), 7-17.
Azdural, M. B., Kahraman, A., & Ata, S. Organik Rankine Çevriminin termo-ekonomik analizi ve optimizasyonu için açık kaynak kodlu yazılım geliştirilmesi. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 31(4), 0-0.
Alrbai, M., Al-Dahidi, S., Alahmer, H., Al-Ghussain, L., Al-Rbaihat, R., Hayajneh, H., & Alahmer, A. (2024). Integration and optimization of a waste heat driven organic rankine cycle for power generation in wastewater treatment plants. Energy, 308, 132829.
Tumen, O. F. N., & Tantekin, A. (2017). Exergoeconomic analysis of a fluidized bed coal combustion steam power plant. Thermal Science, 21(5), 1975-1984.
Tsatsaronis, G. (1993). Thermoeconomics and the design and optimization of energy systems. Energy Conversion and Management, 33(5-8), 941–958.
