Enerjinin güvenli ve sürdürülebilir temini ve çevreye verilen zararı en aza indirme amacı, fosil kaynaklardan yenilenebilir enerji kaynaklarına geçisi hızlandırmaktadır. Yenilenebilir enerji kaynaklarından biri olan jeotermal enerji bütün dünyada olduğu gibi Türkiye.de de önemli ölçüde kullanılır duruma gelmistir. Türkiye, jeotermal kaynaklar bakımından zengin olmasına rağmen, bu kaynakların çoğu güç üretiminde kullanılmamaktadır. Bu çalısmada, Türkiye.de elektrik üretimine uygun olabilecek düsük, orta ve yüksek sıcaklıktaki jeotermal kaynaklar incelenmistir. Bu kaynakların özelliklerine göre en yüksek net güç, ısıl ve ekserjetik verim açısından en uygun santraller seçilmis olup, bu santraller çesitli parametrelere göre optimize edilmistir. Bu santraller; tek flaslı, çift flaslı, çift akıskanlı, kombine, ara buhar almalı çift akıskanlı, ara buhar almalı rejeneratif çift akıskanlı, rejeneratörlü çift akıskanlı ve Kalina çevrimli santrallerdir. Seçilen santraller net güç, enerji ve ekserji verimlerini maksimum yapan türbin giris basıncına göre optimize edilmistir. İncelenen santrallerde türbin giris basıncının net güce, ısıl ve ekserjetik verime olan etkileri incelenmistir. Özellikle çift flaslı ve kombine santrallerde püskürtme basınçları ve türbin giris basınçları ayrı ayrı optimize edilmistir. Hesaplamalarda, hem enerji hem de ekserji analizine dayalı optimizasyonlar yapılmıstır. Ayrıca, bölgeler için incelenen tüm santrallerde enerji kayıplarının yanında ekserji kayıpları da değerlendirilmistir. Çift akıskanlı ve kombine santraller için alternatif akıskanların incelemesi de yapılmıstır. Elde edilen sonuçlara göre, Kütahya-Simav bölgesinde en iyi güç çıktısının sırasıyla; kalina çevrimli, kombine ve çift akıskanlı santrallerde olduğu görülmektedir. Denizli-Kızıldere bölgesi yüksek jeotermal sıcaklığa sahip olup, uygun santral tiplerinin sırasıyla, kombine ve kalina çevrimli, çift flaslı santraller olduğu saptanmıstır. Aydın-Yılmazköy bölgesi ise en düsük sıcaklığa sahip olup, en iyi güç çıktısının sırasıyla Kalina çevrimli, kombine ve rejeneratörlü çift akıskanlı santrallerden sağlandığı ortaya konmustur. İncelenen santrallerin, enerji ve ekserji analizlerinin yanı sıra faiz, enflasyon ve eskalasyon oranlarının maliyetlere ilave edildiği ekonomik analizleri de (birim enerji basına düsen maliyetler, geri ödeme süreleri vs.) yapılmıstır. Santrallerin net güç ve özgül maliyetlerinin jeotermal akışkanın sıcaklığına göre değisimi de incelenmistir. Anahtar Kelimeler: Jeotermal enerji, verim, ekserji, yenilenebilir enerji, optimizasyon, ekonomik analiz.
Need for safe and sustainable supply of energy and the aim of minimizing the damage given to environment accelerate the transition to renewable energy sources. Geothermal energy which is one of the renewable energy sources came to the usable situation significantly in Turkey like in the entire world. Although Turkey is rich in terms of geothermal sources, most of these sources are not used in power generation. In this study, geothermal sources at low, medium and high temperatures that may be suitable for power generation in Turkey were investigated. Optimum plants in terms of maximum net power, thermal and exergetic efficiency were selected according to properties of these sources. These plants were optimized according to various parameters. These plants are single flash, double flash, binary, combined, regenerative binary, regenerative binary with heat exchanger, binary with regenerator and Kalina cycle plants. Selected plants were optimized according to turbine inlet pressure maximizing net power, energy and exergy efficiencies. The effects of turbine inlet pressure on net power, thermal and exergetic efficiency were investigated in the plants studied. Especially in double flash and combined plants flashing pressures and turbine inlet pressures were separately optimized. In the calculations the optimizations were done based on both energy and exergy analysis. Moreover, exergy loses in addition to energy loses were also evaluated in all plants studied for regions. Alternative fluids were investigated for binary and combined plants. According to the results obtained, it is seen that the best power output in Kütahya-Simav region is in Kalina cycle, combined plant and binary plants, respectively. Denizli-Kızıldere region has high geothermal temperature, and it was determined that suitable plant types are combined and Kalina cycle, double flash plants, respectively. Aydın-Yılmazköy region has minimum temperature, and it is shown that the best power output is obtained from Kalina cycle, combined and binary with regenerator plants, respectively. Besides energy and exergy analysis the plants, economic analysis (the costs per unit energy, payback periods, etc) in which interest, inflation and escalation rates were included to the costs were also carried out. The change of net power and specific costs of the plants with geothermal fluid temperature was investigated, as well. Keywords: Geothermal energy, efficiency, exergy, renewable energy, optimization, economic analysis.
Tez (Doktora) - Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü,Makine Mühendisliği Anabilim Dalı, 2011.
Kaynakça var.
Enerjinin güvenli ve sürdürülebilir temini ve çevreye verilen zararı en aza indirme amacı, fosil kaynaklardan yenilenebilir enerji kaynaklarına geçisi hızlandırmaktadır. Yenilenebilir enerji kaynaklarından biri olan jeotermal enerji bütün dünyada olduğu gibi Türkiye.de de önemli ölçüde kullanılır duruma gelmistir. Türkiye, jeotermal kaynaklar bakımından zengin olmasına rağmen, bu kaynakların çoğu güç üretiminde kullanılmamaktadır. Bu çalısmada, Türkiye.de elektrik üretimine uygun olabilecek düsük, orta ve yüksek sıcaklıktaki jeotermal kaynaklar incelenmistir. Bu kaynakların özelliklerine göre en yüksek net güç, ısıl ve ekserjetik verim açısından en uygun santraller seçilmis olup, bu santraller çesitli parametrelere göre optimize edilmistir. Bu santraller; tek flaslı, çift flaslı, çift akıskanlı, kombine, ara buhar almalı çift akıskanlı, ara buhar almalı rejeneratif çift akıskanlı, rejeneratörlü çift akıskanlı ve Kalina çevrimli santrallerdir. Seçilen santraller net güç, enerji ve ekserji verimlerini maksimum yapan türbin giris basıncına göre optimize edilmistir. İncelenen santrallerde türbin giris basıncının net güce, ısıl ve ekserjetik verime olan etkileri incelenmistir. Özellikle çift flaslı ve kombine santrallerde püskürtme basınçları ve türbin giris basınçları ayrı ayrı optimize edilmistir. Hesaplamalarda, hem enerji hem de ekserji analizine dayalı optimizasyonlar yapılmıstır. Ayrıca, bölgeler için incelenen tüm santrallerde enerji kayıplarının yanında ekserji kayıpları da değerlendirilmistir. Çift akıskanlı ve kombine santraller için alternatif akıskanların incelemesi de yapılmıstır. Elde edilen sonuçlara göre, Kütahya-Simav bölgesinde en iyi güç çıktısının sırasıyla; kalina çevrimli, kombine ve çift akıskanlı santrallerde olduğu görülmektedir. Denizli-Kızıldere bölgesi yüksek jeotermal sıcaklığa sahip olup, uygun santral tiplerinin sırasıyla, kombine ve kalina çevrimli, çift flaslı santraller olduğu saptanmıstır. Aydın-Yılmazköy bölgesi ise en düsük sıcaklığa sahip olup, en iyi güç çıktısının sırasıyla Kalina çevrimli, kombine ve rejeneratörlü çift akıskanlı santrallerden sağlandığı ortaya konmustur. İncelenen santrallerin, enerji ve ekserji analizlerinin yanı sıra faiz, enflasyon ve eskalasyon oranlarının maliyetlere ilave edildiği ekonomik analizleri de (birim enerji basına düsen maliyetler, geri ödeme süreleri vs.) yapılmıstır. Santrallerin net güç ve özgül maliyetlerinin jeotermal akışkanın sıcaklığına göre değisimi de incelenmistir. Anahtar Kelimeler: Jeotermal enerji, verim, ekserji, yenilenebilir enerji, optimizasyon, ekonomik analiz.
Need for safe and sustainable supply of energy and the aim of minimizing the damage given to environment accelerate the transition to renewable energy sources. Geothermal energy which is one of the renewable energy sources came to the usable situation significantly in Turkey like in the entire world. Although Turkey is rich in terms of geothermal sources, most of these sources are not used in power generation. In this study, geothermal sources at low, medium and high temperatures that may be suitable for power generation in Turkey were investigated. Optimum plants in terms of maximum net power, thermal and exergetic efficiency were selected according to properties of these sources. These plants were optimized according to various parameters. These plants are single flash, double flash, binary, combined, regenerative binary, regenerative binary with heat exchanger, binary with regenerator and Kalina cycle plants. Selected plants were optimized according to turbine inlet pressure maximizing net power, energy and exergy efficiencies. The effects of turbine inlet pressure on net power, thermal and exergetic efficiency were investigated in the plants studied. Especially in double flash and combined plants flashing pressures and turbine inlet pressures were separately optimized. In the calculations the optimizations were done based on both energy and exergy analysis. Moreover, exergy loses in addition to energy loses were also evaluated in all plants studied for regions. Alternative fluids were investigated for binary and combined plants. According to the results obtained, it is seen that the best power output in Kütahya-Simav region is in Kalina cycle, combined plant and binary plants, respectively. Denizli-Kızıldere region has high geothermal temperature, and it was determined that suitable plant types are combined and Kalina cycle, double flash plants, respectively. Aydın-Yılmazköy region has minimum temperature, and it is shown that the best power output is obtained from Kalina cycle, combined and binary with regenerator plants, respectively. Besides energy and exergy analysis the plants, economic analysis (the costs per unit energy, payback periods, etc) in which interest, inflation and escalation rates were included to the costs were also carried out. The change of net power and specific costs of the plants with geothermal fluid temperature was investigated, as well. Keywords: Geothermal energy, efficiency, exergy, renewable energy, optimization, economic analysis.