Organik Rankine Çevrim Sistemleri

Isıdan elektrik üreten sistemi esas alan bir ORÇ teknolojisi (Şekil 1), buharlaştırıcı (1 nolu) içerisindeki organik çalışma sıvısını (yeşil çizgi) buharlaştırmak için sıcak kaynaktaki ısıyı kullanır (Şekil 2’deki kırmızı çizgi). Seçilen çalışma sıvısı silikon bazlı sıvılar olabilir veya düşük sıcaklıklar için hidrokarbon veya soğutucu bazlı sıvılar kullanılabilir. Basınçlı buhar daha sonra türbinlere (2 nolu) yollanır ve jeneratörle birleştiğinde elektrik üretir. Buhar, yoğunlaştırıcı içinde tekrar sıvı hale yoğunlaştırılır (3 nolu). Burada ya soğutma kulesi (5 nolu), ya yeraltı suyu ya da ırmak suyu (mavi çizgi) soğutma aracı olarak kullanılır. Hava soğutma sistemi de alternatif olarak kullanılabilir. Sonra soğutucu pompa (4 nolu) çalışma sıvısını tekrar buharlaştırıcıya pompalar ve bu kapalı çevrim süreci tekrar eder. Sıcak sıvı yakıt kaynağı olarak kullanıldığından yakıt maliyeti sıfırdır. Ayrıca hiçbir yanma gerçekleşmediğinden, ORÇ enerji sisteminde atmosfere hiçbir salınım oluşmaz. Sıcak kaynaklar genellikle sıcak sıvı veya gaz halindedir. Bu tip kaynaklardan gelen ısı, atık ısı kaynağı veya diğer sınırlandırmaların özelliklerine bağlı olarak, bir aracı araç vasıtasıyla doğrudan veya dolaylı olarak ORÇ çalışma sıvısına aktarılır. Sıvı haldeki atık ısı kaynakları genellikle ORÇ ünitesiyle doğrudan birleştirilir. Gaz haldeki ısı kaynakları ise dolaylı yoldan birleştirilir.

Organik Rankin Çevrim Sistem Şeması

ORÇ’nin termodinamik çevrimi, Şekil 2’te şematik olarak gösterilmiştir. Soldaki halkaya aynı

zamanda Sıcaklık-Entropi veya T-S diyagramı da denmektedir. Turbojeneratör sıcak kaynaktan ön ısıtmaya doğru ortaya çıkan ısıyı kullanır ve buharlaştırıcı içerisindeki uygun organik çalışma sıvısını buharlaştırır (2→3→4). Organik sıvı buhar, doğrudan veya devir düşürme dişlisi vasıtasıyla elektrik jeneratörüyle birleştirilebilen elektrik türbinine enerji verir (4→5). Buhar daha sonra su veya hava ile soğutularak yoğunlaştırıcı içerisinde yoğunlaştırılır (5→1). Organik sıvı son olarak ön ısıtıcı ve buharlaştırıcıya pompalanır (1→2); böylelikle kapalı çember devresindeki işlemler dizisi sona erer.

ORÇ’nin Bazı Önemli Avantajları

Buhar türbin sistemlerine kıyasla, ORÇ bazı özel avantajlara sahiptir. Buhar türbini yüksek sıcaklık ve basınçta kullanıldığı için genellikle daha verimli olsa da ORÇ aşağıda belirtilen kendine has bazı özellikler nedeniyle birçok uygulamada tercih edilmektedir.

  • ORÇ’de, türbin bıçaklarına temas eden buharın temiz çalışma sıvısının buharı olmasından ötürü, türbinin 20 yıldan fazla sorunsuz çalışması nadir değildir.
  • Ayrıca organik çalışma sıvısı buhar türbinindeyken yüksek moleküler ağırlığı olan bir maddedir. Daha küçük olan yüksek hızlı buhar molekülleri türbine yüksek hızla çarpar, dolayısıyla bıçakların tahribatına neden olur. Bu da türbinin bakım ve yenileme sıklığını ve toplam maliyeti artırır.
  • ORÇ daha düşük sıcaklık ve basınçlarda çalıştığı için bileşenlerdeki mekanik ve termal gerilim, buhar türbinine kıyasla daha düşüktür. Bu da bileşenlerin ömrünü artırır.
  • ORÇ daha düşük sıcaklık ve basınçlarda çalıştığı için çalışma alanında bir operatöre ihtiyaç yoktur. ORÇ personele gerek duymadan uzaktan kontrol edilip çalıştırılabilir. Bu da çalışma maliyetini ciddi şekilde azaltır.
  • ORÇ’nin önemli bir avantajı da nominal enerjinin %10’u gibi kısmi yüklemelerde bile nispeten daha yüksek verimlilikle çalışabilmesidir. Bu, girdi ısısının sık devinim yaptığı bazı endüstriyel uygulamalarda ve ORÇ’nin buhar türbinlerine kıyasla daha uzun süre çalışabildiği Güneş-Termal uygulamalarda özellikle avantajlıdır. Zira bu tür uygulamalarda güneşin doğduğu sabahın erken saatlerinde çalışmaya başlayıp güneşin battığı akşamın geç saatlerine kadar işleyebilir.
  • Çalışma sıvısı su/buhar yerine kullanıldığından su kullanımı gerekli değildir. Ayrıca buhar sistemlerinde genellikle gerekli olan mineralsiz su veya diğer yardımcı sistemlere ihtiyaç yoktur. Dolayısıyla sistemin tamamının işletilmesi ve kontrolü daha kolaydır.
  • ORÇ’de türbin, buhar türbinine kıyasla daha düşük bir hızla döner, bu da mekanik zorlanmayı azaltır. Ayrıca, aracı olarak devir düşürücü dişli sistemi ve bağlı parçaları yoluyla doğrudan türbinle jeneratör arasında bir bağ kurulmasına imkan tanır.
  • ORÇ ile yüksek türbin verimliliği (%85’e varıncaya kadar) elde edilebilir.
  • Ek olarak, çalıştırma-durdurma işlemlerinin kolaylığı, otomatik/devamlı çalıştırılabilme, güvenli ve sessiz çalıştırma, sahaya yüksek uyumluluk (%98 ve fazlası nadir değildir) ve ciddi bakımlar olmaksızın geçen uzun ömür (20+ yıl) diğer avantajları arasındadır.
  • Üretilen enerjinin düşük MW aralığında olduğu özel durumlarda ORÇ’nin buhar türbini karşısında özel ekonomik avantajı bulunmaktadır. Zira buhar türbini ek olarak çevresel bir sistem gerektirmekte; bu sistem maliyete eklenmekte ve bu da ekonomik anlamda küçük boyutlarda olmamaktadır.
Akterm Mekanik

Akterm Mekanik olarak işimizde esas aldığımız değerler; etik ilkelere ve mevzuata uyum, bağlılık, sürdürülebilirlik, özgüven ve azimdir.

Hizmet almak İçin bize ulaşın.