Organik rankine çevrimi ve buhar sıkıştırmalı soğutma çevrimi destekli fotovoltaik termal sistemin termodinamik analizi
[ X ]
Tarih
2025
Yazarlar
Dergi Başlığı
Dergi ISSN
Cilt Başlığı
Yayıncı
Tarsus Üniversitesi
Erişim Hakkı
info:eu-repo/semantics/openAccess
Özet
Bu tez çalışmasında, Organik Rankine Çevrimi (ORÇ), buhar sıkıştırmalı soğutma çevrimi (BSSÇ) ve fotovoltaik termal (FVT) sistemin kombine çalıştırıldığı hibrit bir sistemin termodinamik analizi yapılmıştır. ORÇ-BSSÇ ünitelerinde sırasıyla R290, R1234yf ve R1233zd(E) iş akışkanları kullanılmıştır. ORÇ ünitesindeki ısıl enerji kaynağının jeotermal ısı kaynağı olduğu varsayılmıştır. Sistemde birçok çalışma ve tasarım parametresinin sistem performans indikatörlerine etkileri incelenmiştir. Akış debisindeki artış FVT yüzey sıcaklığını düşürerek elektrik üretimini arttırmıştır. Ancak akış debisinin artması soğutma yükünü ve buna bağlı olarak kompresör güç tüketimini arttırmıştır. Panel sayısının artması daha fazla soğutma kanalı kullanılmasına sebep olmakta ve bu da soğutma yüküne bağlı olarak kompresör güç tüketimini arttırmaktadır. Ancak daha yüksek panel sayısı daha çok elektrik üretimine sebep olmuştur. FVT kolektöre giren akışkanın sıcaklığının artması soğutma kapasitesini azaltırken, FVT ünitesinin elektrik üretimini arttırmıştır. Jeotermal ısı kaynağı sıcaklığının artması genel olarak performans indikatörlerini iyileştirmiştir. Güneş ışınımındaki artış daha çok elektrik üretimine sebep olurken, soğutmaya harcanan enerjinin de artmasına sebep olmuştur. Son olarak ORÇ debisinin etkisi incelenmiş ve 80 °C'deki ısı kaynağı için 10 kg/s'de çalıştırılacak bir ORÇ ünitesinin gerektiği teorik analizlerde ön görülmüştür. Günlük analizlerde FV panellere göre FVT kolektörler sayesinde %26,70 kadar daha fazla elektrik üretimi sağlanmıştır. Ayrıca sistemdeki toplam elektrik üretiminde en yüksek değerler R1233zd(E)'nin kullanıldığı durumlarda elde edilmiştir.
In this study, a thermodynamic analysis was conducted on a hybrid system that integrates an Organic Rankine Cycle (ORC), a vapor compression refrigeration (VCR) cycle, and a photovoltaic-thermal (PVT) unit. The ORC-VCR units utilized R290, R1234yf, and R1233zd(E) as working fluids, respectively. The thermal energy source in the ORC unit was assumed to be geothermal. The influences of various operational and design parameters on key performance indicators were investigated. The results showed that increasing the flow rate lowered the PVT surface temperature, thereby enhancing electricity production. However, higher flow rates also elevated the cooling load and consequently increased the compressor's power consumption. Similarly, increasing the number of panels necessitated additional cooling channels, leading to greater compressor power consumption but also higher electricity generation. Although raising the temperature of the fluid entering the PVT collector reduced the cooling capacity, it increased the PVT unit's electrical output. A rise in the geothermal heat source temperature generally improved the overall performance indicators. Meanwhile, higher solar irradiation boosted electricity production but also led to greater energy consumption in cooling. Finally, analyses of the ORC flow rate suggested that, for an 80 °C heat source, an ORC unit operating at 10 kg/s would be required. In the daily analyses, up to 26,70% more electricity was generated with PVT collectors compared to standard PV panels. Furthermore, the highest total electricity production in the system was obtained when R1233zd(E) was used.
In this study, a thermodynamic analysis was conducted on a hybrid system that integrates an Organic Rankine Cycle (ORC), a vapor compression refrigeration (VCR) cycle, and a photovoltaic-thermal (PVT) unit. The ORC-VCR units utilized R290, R1234yf, and R1233zd(E) as working fluids, respectively. The thermal energy source in the ORC unit was assumed to be geothermal. The influences of various operational and design parameters on key performance indicators were investigated. The results showed that increasing the flow rate lowered the PVT surface temperature, thereby enhancing electricity production. However, higher flow rates also elevated the cooling load and consequently increased the compressor's power consumption. Similarly, increasing the number of panels necessitated additional cooling channels, leading to greater compressor power consumption but also higher electricity generation. Although raising the temperature of the fluid entering the PVT collector reduced the cooling capacity, it increased the PVT unit's electrical output. A rise in the geothermal heat source temperature generally improved the overall performance indicators. Meanwhile, higher solar irradiation boosted electricity production but also led to greater energy consumption in cooling. Finally, analyses of the ORC flow rate suggested that, for an 80 °C heat source, an ORC unit operating at 10 kg/s would be required. In the daily analyses, up to 26,70% more electricity was generated with PVT collectors compared to standard PV panels. Furthermore, the highest total electricity production in the system was obtained when R1233zd(E) was used.
Açıklama
Anahtar Kelimeler
Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
