تحلیل اگزرژواکونومیک و بهینه‌سازی چندهدفه برای چرخه‌های تبخیر آنی یک تا سه‌ مرحله‌ای برای بهره‌برداری از چاه زمین‌گرمایی بوشلی

در سال‌‌های اخیر به سبب افزایش تقاضای انرژی و به دنبال جایگزینی برای سوخت‌‌های فسیلی، توجهات بسیاری معطوف انرژی‌های تجدیدپذیر به‌خصوص انرژی زمین‌گرمایی شده است. مناطق دارای پتانسیل زمین‌گرمایی بسیاری در ایران طی مطالعات گذشته معرفی شده است که یکی از این مناطق که دارای بیشترین پتانسیل می‌باشد، منطقه بوشلی در شمال غرب ایران می‌باشد. در مطالعه حاضر سه چرخه تبخیرآنی یک تا سه مرحله‌ای به منظور تولید توان از چاه‌های زمین‌گرمایی منطقه بوشلی در ایران، مطالعه و مدل‌سازی شده و سپس مورد تحلیل انرژی، اگزرژی و اقتصادی قرار گرفته است. هر سه چرخه ابتدا نسبت به بازده انرژی و اگزرژی به‌صورت مستقل بیشینه‌سازی شده و به صورت جداگانه، هزینه تولید توان واحد کمینه‌سازی شد. همچنین با هدف بیشینه‌سازی همزمان بازده انرژی و اگزرژی و کمینه‌سازی هزینه تولید توان واحد، مورد بهینه‌سازی چند هدفه قرار گرفت. بهینه‌سازی با روش الگوریتم ژنتیک و در نرم افزار ای.ای.اس انجام شد. درنهایت نیز یک مطالعه پارامتری به‌ منظور بررسی تاثیر فشارجداسازهای هر سه چرخه بر توابع عملکردی انجام گرفت. در مطالعه حاضر مشاهده شد که چرخه تبخیر آنی سه مرحله‌ای برای منطقه بوشلی از دیگر چرخه‌های مورد بررسی دارای عملکرد بهتری از لحاظ ترمودینامیکی و اقتصادی می‌باشد. برای چرخه تبخیر آنی سه مرحله‌ای در حالت بهینه چند هدفه (به‌ازای فشار جداساز اول 1351 کیلوپاسکال و فشار جداساز دوم 440/9 کیلوپاسکال، فشار جداساز سوم 80/09 کیلوپاسکال)، توان خالص، بازده انرژی، بازده اگزرژی، ضریب اگزرژواکونومیک و هزینه تولید توان واحد به‌ترتیب 8463 کیلووات، 15/24 درصد، 57/01 درصد، 79/7 درصد و 4/853 دلاربرگیگاژول حاصل شده است.

exergoeconomic analysis and multi-objective optimization for single, double and triple flash cycles for utilization of booshli’s geothermal well

in recent years increasing the energy demand and limited resources of fossil fuels have led us to develop and pay more attention to renewable energies, especially geothermal energy. due to recent investigations, it has been realized that iran has substantial geothermal potential. booshli in northwestern iran is one of the regions with the most geothermal potential. in the present study, single, double, and triple flash cycles for producing power from booshli’s geothermal well have been investigated. then, the presented cycles have been analyzed from energy, exergy, and economic viewpoints. furthermore, different single-objective approaches (energy efficiency, exergy efficiency, and power-specific cost) and multi-objective approaches, are optimized relative to their separator’s pressure, respectively. moreover, a parametric study has been carried out on the separator’s pressure to establish the effect on performance parameters for each cycle. it has been revealed that triple flash has a better performance compared to single and double flash cycles for power production from booshli’s geothermal well, both in thermodynamics and economic aspects. the results show that for a triple flash cycle in multi-objective optimum condition (at pressure 1351 kpa for the first, 440.9 kpa for the second, and 80.09 kpa for the third separator), the net output power, energy efficiency, exergy efficiency, exergoeconomic factor, and the power specific cost rate were calculated to be 8463 kw, 15.24%, 57.01, 79.7% and 4.853 $/gj, respectively.