Parametarska analiza i termodinamičke granice sistema za kogeneraciju i trigeneraciju u kojima se uz geotermalnu energiju koristi i sunčeva energija

Apstrakt

U ovom radu je prikazana studija tehničke izvodljivosti efikasnog i isplativog korišćenja geotermalnih voda relativno niske temperature za kogeneraciju i trigeneraciju električne energije i toplote za grejanje i/ili hlađenje pomoću apsorpcionog hlađenja. Usled globalnog zagrevanja, sve više raste potreba za hlađenjem, naročito za klimatizacijom zgrada. U srednjoj i jugoistočnoj Evropi, kao i u mnogim drugim regionima sveta koji su bogati niskotemperaturnim geotermalnim vodama < 100 °C, sve je veće zanimanje državnih, javnih i privatnih investitora za finansiranje izgradnje energetskih postrojenja koja bi mogla da koriste ove vode na efikasan i isplativ način. Pored toga, trenutno nepovratno iscrpljivanje fosilnih goriva i ugrožavanje životne sredine, povećava značaj istraživanja i razvoja u cilju pronalaženja novih tehnologija koje koriste niskoeksergetske izvore za proizvodnju energije sa većom vrednošću eksergije. Poznato je da Kalinin termodinamički ciklus može da pretvori relativno niskotemperaturnu energiju, pri relativno maloj temperaturnoj razlici u odnosu na okruženje, u mehaničku energiju, a zatim u električnu energiju, tako što kao radni fluid koristi mešavinu koja se sastoji od najmanje dve različite komponente (voda i amonijak). Odnos između ovih komponenata varira u različitim delovima sistema, kako bi se povećala termodinamička povrativost i, stoga, povećala ukupna termodinamička efikasnost. Termodinamička efikasnost Kalininog ciklusa može biti znatno bliža efikasnosti Karnoovog ciklusa nego Rankinovog ciklusa (pri istoj temperaturi toplotnog izvora i toplotnog ponora). Međutim, njegova vrednost pri temperaturi toplotnog izvora ispod i oko 100 °C isuviše je niska za većinu snabdevača komercijalnih postrojenja/opreme, i oni je obično ne uzimaju u obzir kao finansijski isplativu opciju. Minimalna granica temperature usled finansijskih ograničenja je obično 110–120 °C. To je bio razlog za istraživanje tehničkih mogućnosti za proširenje upotrebe niskotemperaturne geotermalne vode u Kalininom ciklusu za kogeneraciju i trigeneraciju na osnovu kombinovane upotrebe – hibridizacije geotermalne vode i sunčeve ili drugog obnovljivog izvora energije. Izvršena je parametarska analiza i određivanje relevantnih termodinamičkih granica odgovarajućih sistema, obuhvatajući merodavne parametre koji uključuju izvor hlađenja i lokalne klimatske uslove, kao i druga energetska opterećenja pored potreba za KGH.