Organik Rankine çevrimi entegre edilmiş S-CO2 kullanılan bir gaz türbin çevriminin termodinamik ve termoekonomik analizi

Abstract

Bu çalışmada, Organik Rankine Çevrimi (ORÇ) entegre edilmiş süperkritik CO2'nin (S-CO2) aracı akışkanolarak kullanıldığı bir gaz türbin çevrimi modeli gerçekleştirilmiştir. Sistemin termodinamik analizleriASPEN Plus ve EES programları kullanılarak yapılmıştır. Termodinamik analizler sonucunda, önerilensistemin elektrik üretim kapasitesi, enerji ve ekserji verimleri sırasıyla 1530,88 kW, % 23,30 ve % 59,60olarak bulunmuştur. Sistemin termoekonomik analizi için ikinci kanuna bağlı maliyet hesabı yöntemleriarasında yaygın olarak kullanılan özgül ekserji maliyetlendirme (SPECO) yöntemi kullanılmıştır. Önerilensistemde üretilecek elektriğin birim maliyeti 1 kW-saat için 7,28 ve toplam 1530,88 kW-saat elektriküretim bedeli için ise 111,43 olarak hesaplanmıştır. ORÇ entegre edilmiş S-CO2 kullanılan gaz türbinçevrim sisteminin toplam yatırım maliyeti ve üretilecek elektriğin maliyeti ile satış bedeli arasındaki farkdikkate alınarak sistemden elde edilecek yıllık kar 741.146 olarak hesaplanmıştır. Yapılan termoekonomikanaliz neticesinde sistemin amortisman süresi 4,09 yıl olarak bulunmuştur.

In this study, a model of an organic Rankine cycle (ORC) adapted gas turbine cycle using supercritical CO2(S-CO2) as working fluid is performed. Thermodynamic analyses of system are carried out using Aspen Plusand EES programs. As a result of the thermodynamic analyses, electricity production capacity, energy andexergy efficiencies of proposed system are evaluated as 1530.88 kW, 23.30 % and 59.60 %, respectively.For the thermoeconomic analysis of the system, specific exergy costing method, SPECO, is applied as widelyused one among the second law based methods. Unit exergetic cost of electricity production for 1 kWh isfound to be 7.28 and the total cost of electricity production for 1530.88 kWh is found to be 114.43 . Theannual return from the system of the ORC adapted gas turbine cycle using S-CO2which has total investmentcost of 3,033,300 is evaluated as 741,146 taking into account the difference between the cost of electricityproduction and sale price of electricity. As a result of the thermoeconomic analysis, the payback period ofsystem is found to be 4.09 years.