تحلیل انرژی و اگزرژی یک سیستم بر مبنای انرژی زمین‌گرمایی برای تولید همزمان توان، آب شیرین، گرمایش و هیدروژن

استفاده از سیستم های تولید همزمان به سرعت در دهه اخیر در حال گسترش می باشد. مطالعه حاضر به توسعه یک سیستم مجتمع بر مبنای زمین‌گرمایی، تبخیر آنی دومرحله‌ای، چرخه رانکین آلی، الکترولایزر غشاء پروتونی، واحد اسمز معکوس و آب گرم کن داخلی می پردازد. این آرایش برای تولید چهار خروجی توان، گرمایش، آب شیرین و هیدروژن طراحی شده است. این سیستم تولید همزمان جدید از دیدگاه انرژی و اگزرژی مورد تحلیل قرار گرفته است. همچنین یک مطالعه پارامتری جامع روی سیستم تولید همزمان انجام شده و در ادامه از سه دیدگاه مختلف (توان خالص تولیدی، بازده حرارتی و بازده اگزرژی) مورد بهینه سازی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که توان خالص تولیدی، بازده حرارتی و بازده اگزرژی دارای مقادیر بهینه نسبت به دو فشار جداساز می باشند. همچنین نتایج بهینه‌سازی از دیدگاه توان خالص تولیدی نشان می دهد که مقادیر توان خالص تولیدی 5091 کیلووات، آب شیرین تولید 41.75 کیلوگرم بر ثانیه، بازده حرارتی %15.58، بازده اگزرژی %43.44 و هیدروژن تولیدی 2.83 کیلوگرم بر ساعت، مقدار گرمایش 350.6 کیلووات می باشد.

Energy and exergy analysis of a novel geothermal energy based system for power, desalination water and hydrogen production

The usage of multigeneration systems is quickly developing in the last decade. The current study develops a new geothermal based integrated system, double flash, organic Rankine cycle (ORC), proton membrane electrolyzer (PEM), reverse osmosis (RO) unit and domestic heat water. The configuration is designed to produce four outputs namely, power, heating, desalination water and hydrogen. The proposed multi generation system is evaluated from thermodynamic and exergy point of view. A comprehensive parametric study is done as well and then, the multi generation system is optimized for three viewpoints (net output power, thermal efficiency and exergy efficiency). The results show that the net output power, thermal and exergy efficiencies have optimum values in regard to two separator pressures. Also, optimization results from net output power viewpoint show that, the power generation, desalination water, thermal efficiency, exergy efficiency, hydrogen production and heating were obtained as 5091 kW, 41.75 kg/s, 15/58%, 43.44%, 2.83 kg/hr and 350.6 kW, respectively.