The current thesis proposes an integrated geothermal based multi-generation system
including the triple effect LiBr/water absorption system (TEAS), organic Rankine
cycle (ORC), air-conditioning system (dehumidification with cooling) and an
electrolyzer. The aim of this system is to supply six outputs comprising heating,
cooling, dry air, hot water, hydrogen, and power. All the simulations are done by
Engineering Equation Solver software (EES). By inputting 500K geothermal water,
the energetic and exergetic overall utilization factors (Ɛen and Ɛex) for the completely
multi-generation cycle would be 2.467 and 1.097, respectively. A parametric study
was conducted indicating that a rise in the environment (ambient) temperature from
295K to 320K leads to an accumulative trend for exergetic coefficient of
performance (COPex) while energetic coefficient of performance (COPen) remains
constant in TEAS. While, the evaporator temperature rises from 274K to 279K, there
is a downward trend for COPen and COPex (from 1.491 to 1.479 and 0.3525 to
0.3145, respectively) as well as Ɛen and Ɛex. By raising the geothermal temperature
from 400K to 500K, Ɛen and Ɛex will increase from 2.354 to 2.467 and from 1.055 to
1.105, respectively. Moreover, the rise in geothermal temperature will upsurge the
rate of hydrogen production as well as the heat rate in hot water production from
0.004873L/s to 0.005944L/s and from 8.365kW to 112.9kW, respectively. Moreover,
environmental impacts, as one of the most designing parameter, are analyzed to find
the system irreversibility (exergy destruction) and exergy losses. The parametric
simulation is done to check the system in term of environmental suitability. In
addition, a comparative study shows that using multi-generation cycle with higher COPen and COPex in comparison with conventional systems is more feasible to
design for reaching the six outputs.
Keywords: Geothermal, Multi-generation, Energy, Exergy, Overall Utilization
Factor, Exergoenvironmental Impact Factors.
Öz: Bu çalışma çoklu jenerasyon sistemi ile üçlü etkili LiBr/su absorbsiyon sisteminin
(TEAS) birleştirilmiş organik Rankin döngüsü (ORC), klima sistemi ( soğutma ile
nem alma ) ve elektrolizer ile jeotermal tabanlı sistemlerin birleştirilmesini
öngörmektedir. Bu sistemin amacı elde edilmesidin adet sonucun: ısıtma, soğutma,
kuru hava, sıcak su, hidrojen ve gücün. 500K derecede jeotermal suyun enjekte
edilmesi ile genel enerjik ve ekzerjik kullanım faktörleri (Ɛen ve Ɛex) sırası ile 2.467
ve 1.097 olacaktır. Üçlü etkili LiBr/su absorbsiyon sisteminin (TEAS) yapılan
parametrik çalışma çevre ısısının 295K den 320K’e çıkması ekzerjik performans
katsayısının (COPex) arttığını ancak enerjik performans katsayısının (COPen) ise
sabit kaldığını göstermiştir. Dolayısı ile çevre sıcaklığı arttığında Ɛen sabit kalırken
değişen her jeotermal kütle akışında Ɛen artacaktır, Bunun yanında buharlaştırıcı
sıcaklığı 274K den 279K’e arttığında COPen ve COPex ( 1.491 den 1.479’a
ve 0.3525 den 0.3145’e ) ayrıca Ɛen ve Ɛex sırası ile azalır. Soğutma yükü de
413.18kW’dan 410.4kW değerine düşerken klima sisteminde yoğunlaşan su miktarı
artmaktadır. Jeotermal sıcaklığı 400K den 500K’e yükseltmekle Ɛen 2.354 den 2.467
ye ve Ɛex 1.055 den 1.105 ye sırası ile artacaktır. Ayrıca jeotermal sıcaklıktaki
yükselme hidrojen üretim oranı 0.004873L/s den 0.005944L/s ye, sıcak su
üretimindeki ısı oranını 8.365kW dan 112.9kW’a artıracaktır. Bunların yanında çevre
etkisi de en önemli tasarım parametrelerinden biridir ve sistem
geridönüşümsüzlüğünü ( ekzerji imhası ) ve ekzerji kayıplarını bulmak için analiz
edilmiştir. Sistemin çevresel uygunluğu için parametrik simülasyon yapılmıştır. Ek
olarak yapılan mukayese çalışması göstermiştir ki yüksek COPen ve COPex li çoklu generasyon döngüsü konvansiyonel sisteme göre istenen altı sonuca varmada daha
uygulanabilir görülmektedir.
Anahtar kelimeler: Jeotermal, Çoklu jenerasyon, Enerji, Ekzerji, Genel kullanım
faktörü ve Ekzergoçevre faktörü.
