ΔΡΑΣΗ ΕΘΝΙΚΗΣ ΕΜΒΕΛΕΙΑΣ «ΣΥΝΕΡΓΑΣΙΑ 2011»

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ, ΔΙΑ ΒΙΟΥ ΜΑΘΗΣΗΣ ΚΑΙ ΘΡΗΣΚΕΥΜΑΤΩΝ ΕΙΔΙΚΗ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΣΥΝΤΟΝΙΣΜΟΥ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ ΔΡΑΣΕΩΝ ΣΤΟΥΣ ΤΟΜΕΙΣ ΤΗΣ ΕΡΕΥΝΑΣ ΤΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ ΚΑΙ ΤΗΣ ΚΑΙΝΟΤΟΜΙΑΣ (ΕΥΔΕ-ΕΤΑΚ) ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΙΑΚΑ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΑ «ΑΝΤΑΓΩΝΙΣΤΙΚΟΤΗΤΑ & ΕΠΙΧΕΙΡΗΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑ» ΚΑΙ ΠΕΡΙΦΕΡΕΙΩΝ ΣΕ ΜΕΤΑΒΑΣΗ ΕΘΝΙΚΟ ΣΤΡΑΤΗΓΙΚΟ ΠΛΑΙΣΙΟ ΑΝΑΦΟΡΑΣ ΕΣΠΑ 2007-2013 ΔΡΑΣΗ ΕΘΝΙΚΗΣ ΕΜΒΕΛΕΙΑΣ «ΣΥΝΕΡΓΑΣΙΑ 2011» Συμπράξεις Παραγωγικών και Ερευνητικών Φορέων σε Εστιασμένους Ερευνητικούς και Τεχνολογικούς Τομείς Τίτλος Έργου: Αποδοτική Παραγωγή Ενέργειας χαμηλών θερμοκρασιών μέσω Οργανικού Κύκλου Rankine (ORC) Ακρωνύμιο: «ΑΠΕ ΟΚ» Κωδικός Έργου : 11ΣΥΝ-7-1155 Παραδοτέο 1.2 (Π1.2): Προκαταρκτικές προδιαγραφές για τους κύκλους παραγωγής ενέργειας και ψύξης μέσω Οργανικού Κύκλου Rankine σε συνδυασμό με ηλιακή ή γεωθερμική ενέργεια Πρώτη έκδοση Υπεύθυνος Φορέας Παραδοτέου: TEI ΣΤΕΡΕΑΣ ΕΛΛΑΔΑΣ 1

ΠΕΡΙΛΗΨΗ Στα πλαίσια της ενότητας εργασίας 1 διαμορφώθηκαν οι προκαταρκτικές προδιαγραφές για τους ψυκτικούς κύκλους παραγωγής ενέργειας μέσω Οργανικού Κύκλου Rankine σε συνδυασμό με ηλιακή ή γεωθερμική ενέργεια και παρουσιάζονται σε αυτό το παραδοτέο. Οπως παρουσιάσθηκε αναλυτικά στο παραδοτέο 1.1 βάσει της απόδοσης του κύκλου Rankine σε συνδυασμό με τα καταναλισκόμενα ποσά ενέργειας για θέρμανση και ψύξη, όπως προέκυψαν από την προσομοίωση, επιλέχθηκε το R134a ως ψυκτικό ρευστό. Σε αυτό το παραδοτέο και για το συγκεκριμένο ψυκτικό ρευστό παρουσιάζεται ο ψυκτικός κύκλος λειτουργίας για τις 3 μηχανές ORC ισχύος 10kW με θερμότητα που προέρχεται από τα ηλιακά και ισχύος 10 & 30kWe με θερμότητα που προέρχεται από τη γεωθερμία. 2

Περιεχόμενα ΠΕΡΙΛΗΨΗ... 2 1. ΓΕΝΙΚΑ... 4 2. ΠΡΟΚΑΤΑΡΚΤΙΚΕΣ ΠΡΟΔΙΑΓΡΑΦΕΣ ΨΥΚΤΙΚΩΝ ΚΥΚΛΩΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΚΑΙ ΨΥΞΗΣ ΓΙΑ ΑΠΟΔΟΤΙΚΗ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΧΑΜΗΛΩΝ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΩΝ ΜΕΣΩ ΟΡΓΑΝΙΚΟΥ ΚΥΚΛΟΥ RANKINE ΣΕ ΣΥΝΔΥΑΣΜΟ ΜΕ ΗΛΙΑΚΗ Η ΓΕΩΘΕΡΜΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ... 6 2.1 Ψυκτικός κύκλος λειτουργίας εγκατάστασης με ηλιακά... 6 2.1.1 Γενικά... 6 2.1.2 Ψυκτικός κύκλος λειτουργίας εγκατάστασης με ηλιακά... 7 2.2 Ψυκτικός κύκλος λειτουργίας εγκατάστασης με γεωθερμία - 10kW και 30kW... 8 2.2.1 Γενικά... 8 2.2.2 Ψυκτικός κύκλος λειτουργίας εγκατάστασης με γεωθερμία 10kW... 10 2.2.3 Ψυκτικός κύκλος λειτουργίας εγκατάστασης με γεωθερμία 30kW... 11 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ... 14 3

1. ΓΕΝΙΚΑ Ο οργανικός κύκλος Rankine (Organic Rankine Cycle, ORC) είναι ένας κύκλος Clausius- Rankine στον οποίο χρησιμοποιείται οργανικό εργαζόμενο μέσο στη θέση του νερού-ατμού. Τα τελευταία χρόνια ο κύκλος έχει γίνει αρκετά δημοφιλής στον τομέα παραγωγής ενέργειας λόγω του γεγονότος ότι έχει την δυνατότητα να χρησιμοποιεί τη θερμότητα καυσαερίων χαμηλής θερμοκρασίας καθώς και οποιαδήποτε πηγή ενέργειας χαμηλής θερμοκρασίας για να παράγει ηλεκτρισμό. Συνήθως ως εργαζόμενο μέσο χρησιμοποιείται οργανικό ρευστό υψηλής μοριακής μάζας το οποίο επιτρέπει στον κύκλο Rankine την ανάκτηση θερμότητας και από πηγές ενέργειας όπως είναι η αποβαλλόμενη θερμότητα καυσαερίων από συμβατικές μορφές ενέργειας ή από ΑΠΕ όπως γεωθερμική και ηλιακή ενέργεια. Το χαρακτηριστικό των οργανικών αυτών ρευστών είναι η χαμηλή θερμοκρασία βρασμού σε σχέση με αυτή του νερού. Η θερμότητα χαμηλής θερμοκρασίας μέσω του κύκλου μετατρέπεται σε ωφέλιμο έργο το οποίο με την σειρά του μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια. Ο οργανικός κύκλος Rankine (Organic Rankine cycle - ORC) εφαρμόζει την αρχή του κύκλου Rankine ατμών αλλά χρησιμοποιεί οργανικό ρευστό με χαμηλό σημείο βρασμού για να ανακτήσει τη θερμότητα από χαμηλής θερμοκρασίας πηγές θερμότητας. Η επιλογή του ψυκτικού ρευστού για μία δεδομένη εφαρμογή αποτελεί σημείο κλειδί για την επιτυχή υλοποίηση της [1-16]. Η κλίση της καμπύλης κορεσμού του εργαζόμενου ρευστού σε ένα διάγραμμα T-s μπορεί να είναι θετική, αρνητική ή κάθετη και τα ρευστά αποκαλούνται αντίστοιχα υγρά (wet), ξηρά (dry), ισεντροπικά (isentropic) [14]. Τα υγρά ρευστά όπως το νερό συνήθως πρέπει να υπερθερμανθούν ενώ πολλά οργανικά ρευστά που μπορεί να είναι ξηρά ή ισεντροπικά δε χρειάζονται υπερθέρμανση. Ενδεικτικά στα χαρακτηριστικά του ψυκτικού ρευστού που διερευνώνται περιλαμβάνονται [3]: 1. Θερμοδυναμική απόδοση: η απόδοση και η παραγόμενη ισχύς πρέπει να είναι η μεγαλύτερη δυνατή για δεδομένες συνθήκες θερμοκρασίας. Αυτό συνήθως συνδέεται με χαμηλή κατανάλωση αντλίας και υψηλό κρίσιμο σημείο. 2. Θετική ή ισεντροπική καμπύλη κορεσμού ατμών. Στην περίπτωση θετικής καμπύλης κορεσμού ατμών (dry fluid) μπορεί να χρησιμοποιηθεί εναλλάκτης ανάκτησης (recuperator) για την αύξηση της απόδοσης του κύκλου. Αρνητική καμπύλη οδηγεί σε σχηματισμό σταγόνων στο τέλος της εκτόνωσης [4]. Ο ατμός πρέπει να έχει υπερθερμανθεί στην είσοδο του στροβίλου έτσι ώστε να αποφευχθεί η καταστροφή του στροβίλου το οποίο και μειώνει την απόδοση του κύκλου [5]. 3. Υψηλή πυκνότητα ατμών: αυτή η παράμετρος είναι σημαντική ειδικά για ρευστά που δείχνουν χαμηλή πίεση συμπύκνωσης. Χαμηλή πυκνότητα οδηγεί σε μεγάλο εξοπλισμό στα επίπεδα της εκτόνωσης και της συμπύκνωσης. 4. Αποδεκτές πιέσεις: οι υψηλές πιέσεις συνήθως οδηγούν σε υψηλότερο κόστος επένδυσης και αυξημένη πολυπλοκότητα. 5. Υψηλή θερμοκρασία ευστάθειας (High stability temperature): σε αντίθεση με το νερό, τα οργανικά ρευστά συνήθως υποφέρουν- από χημικές φθορές και διασπάσεις σε υψηλές θερμοκρασίες. Για αυτό η μέγιστη θερμοκρασία περιορίζεται από τη χημική ευστάθεια του ρευστού. 6. Χαμηλό σημείο βρασμού (low boiling point) βάσει των απαιτήσεων του έργου EFFI- LOW-RES. 7. Χαμηλές περιβαλλοντικές επιπτώσεις και υψηλό επίπεδο ασφάλειας: οι κύριες παράμετροι που λαμβάνονται υπόψη είναι το δυναμικό εξάντλησης-αφαίρεσης του 4

όζοντος (Ozone Depleting Potential (ODP)), το δυναμικό θέρμανσης θερμοκηπίου (Greenhouse Warming Potential (GWP)), η τοξικότητα και η ευφλεκτότητα. 8. Καλή εμπορική διαθεσιμότητα και χαμηλό κόστος. Ένα άλλο σημαντικό στοιχείο το οποίο πρέπει να ληφθεί υπόψη εκτός των θερμοδυναμικών ιδιοτήτων είναι τα νομοθετικά μέτρα και οι κανονισμοί που ισχύουν για τη λειτουργία των οργανικών μέσων. Η προστασία της τρύπας του όζοντος και η μείωση των εκπομπών των αερίων θερμοκηπίου έχουν προσθέσει νέους κανόνες σε διεθνές, Ευρωπαϊκό και Ελληνικό επίπεδο. Κατά καιρούς έχουν συνταχθεί πρωτόκολλα όπως το πρωτόκολλο του Μόντρεαλ και το πρωτόκολλο του Κιότο με κανονισμούς και απαγορεύσεις όσον αφορά τις εκπομπές αερίων. Στα πλαίσια των εργασιών της ενότητας εργασίας 1 (βλ. Παραδοτέο Π1.1) το ψυκτικό ρευστό που επιλέχθηκε είναι το R134a που έχει τα εξής χαρακτηριστικά: Πρωτογενές, αζεοτροπικό ψυκτικό ρευστό -CH2FCF3. Μη εύφλεκτο και μη τοξικό και ασφαλέστερο σε σχέση με άλλα ψυκτικά ρευστά που κυκλοφορούν στην αγορά [4]. Έχει μηδενική συμμετοχή στην Καταστροφή του όζοντος (ODP), και Δείκτη 1300 συμμετοχής στο Φαινόμενο του Θερμοκηπίου (GWP). Επίσης, παρουσιάζει μέγιστη απόδοση περίπου στους 75 ο C. Για τον λόγο αυτό και επειδή το έργο αφορά ηλεκτροπαραγωγή στους 80 ο C από ηλιακά και γεωθερμία, το R134a δύναται να επιλεχθεί ως εργαζόμενο μέσο. Τέλος, είναι διαθέσιμο στην αγορά, χρησιμοποιείται σε ποικίλες εφαρμογές και ως εκ τούτου είναι ψυκτικό μέσο χαμηλού κόστους. Στις μονάδες ηλεκτροπαραγωγής (Η/Π) ORC το θερμό ρευστό -είτε από γεωθερμία είτε από θερμικά ηλιακά συστήματα- δεν έρχεται σε επαφή με το στρόβιλο, αλλά χρησιμοποιείται για να μεταφέρει μέρος της θερμότητάς του σε ένα δευτερεύον κύκλωμα, μέσω ενός εναλλάκτη θερμότητας, του ατμοποιητή (Σχήμα 1.1). Ο ατμός του δευτερεύοντος ρευστού, συγκεκριμένα του ψυκτικού ρευστού R134a, κινεί το στρόβιλο, ο οποίος συνδέεται με γεννήτρια και παράγεται ηλεκτρική ενέργεια. Στη συνέχεια ο ατμός του R134a ψύχεται και συμπυκνώνεται στον συμπυκνωτή και έπειτα οδηγείται με τη χρήση της αντλίας ψυκτικού ρευστού στον ατμοποιητή. Σχήμα 1.1 Τυπική μονάδα ORC. 5

2. ΠΡΟΚΑΤΑΡΚΤΙΚΕΣ ΠΡΟΔΙΑΓΡΑΦΕΣ ΨΥΚΤΙΚΩΝ ΚΥΚΛΩΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΚΑΙ ΨΥΞΗΣ ΓΙΑ ΑΠΟΔΟΤΙΚΗ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΧΑΜΗΛΩΝ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΩΝ ΜΕΣΩ ΟΡΓΑΝΙΚΟΥ ΚΥΚΛΟΥ RANKINE ΣΕ ΣΥΝΔΥΑΣΜΟ ΜΕ ΗΛΙΑΚΗ Η ΓΕΩΘΕΡΜΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ Σε αυτό το κεφάλαιο ο ψυκτικός λειτουργίας της εγκατάστασης και εξαιτίας των περιορισμών των επιμέρους εξαρτημάτων (εναλλάκτες συμπύκνωσης-εξάτμισης, στρόβιλος ORC κλπ) περιγράφεται ακολούθως για τις 3 μηχανες συμπαραγωγής με τα ηλιακά και με τη γεωθερμία 10 & 30kW, αντίστοιχα. 2.1 Ψυκτικός κύκλος λειτουργίας εγκατάστασης με ηλιακά 2.1.1 Γενικά Οι ηλιακοί συλλέκτες μετατρέπουν την ακτινοβολία σε θερμότητα. Το ηλιακό πεδίο δύναται να αποτελείται από συνδυασμό επίπεδων ηλιακών συλλεκτών επιλεκτικής επιφάνειας και συλλεκτών κενού. Η ηλιοθερμική ενέργεια, μέσω του απαραίτητου συστήματος αποθήκευσης ενέργειας, οδηγείται στον εναλλάκτη θερμότητας για την ατμοποίηση του οργανικού μέσου (R134a), σε θερμοκρασία περί τους 80 o C. Το οργανικό μέσο σε υψηλή θερμοκρασία και πίεση οδηγείται στο στρόβιλο τον οποίο θέτει σε περιστροφική κίνηση. Την κινητική ενέργεια μετατρέπει σε ρεύμα η γεννήτρια. Το οργανικό μέσο σε χαμηλότερη πίεση και θερμοκρασία συμπυκνώνεται και απορρίπτει θερμότητα στο περιβάλλον μέσω εναλλάκτη και πύργου ψύξης. Εικόνα 2.1 Διάταξη ORC της ηλιακής μονάδας ηλεκτροπαραγωγής. Η ηλιακή μονάδα ηλεκτροπαραγωγής ORC θα εγκατασταθεί στο ΤΕΙ ΣΤΕΡΕΑΣ ΕΛΛΑΔΑΣ, στο κτίριο των Μηχανολόγων Μηχανικών Τ.Ε. (Εικόνα 2.2). 6

Εικόνα 2.2 Κάτοψη κτιρίου ΤΕΙ Χαλκίδας. Πηγή: Google Earth 2.1.2 Ψυκτικός κύκλος λειτουργίας εγκατάστασης με ηλιακά Στο Σχήμα 2.1 παρουσιάζεται ο ψυκτικός κύκλος λειτουργίας της εγκατάστασης με τα ηλιακά. Σχήμα 2.1 Ψυκτικός κύκλος λειτουργίας - R134a Εγκατάσταση με ηλιακά [Πηγή NIST- RefProp 9.1] Τα σημεία λειτουργίας είναι: 1: Υγρό (saturated liquid), 35 o C, 8.8700bar(a), 249,01kJ/kg 2: Υγρό (Liquid), 35,95 o C, 23.8bar(a) 3: Υπέρθερμο αέριο (Superheated GAS), {77 o C=75+2(superheat)}, 23.8bar(a) 4: Υπέρθερμο αέριο (Superheated GAS), 35.89 o C, 8.87bar(a) 7

Πίνακας 2.1 Δεδομένα και αποτελέσματα - R134a Εγκατάσταση με ηλιακά ΔΕΔΟΜΕΝΑ Ρευστό R134 Τ turbine in 77 [ o C] 350,15 [ o k] T turbine out 36,5 [ o C] 309,65 [ o k] η turbine-generator 0,56 0,7 0,8 0,56 η pump 0,65 [bar] P2 23,80 P3 23,80 P4 8,87 P3-P4 14,93 Ενθαλπίες σημείων κύκλου ORC H1 H2is H2 H3 H4is H4 H3-H2 H3-H4 H2-H1 η Ramkine 6,89% Enthalpy 249,01 [kj/kg] 250,28 [kj/kg] 250,28 [kj/kg] 431,97 [kj/kg] 412,26 [kj/kg] 418,173 [kj/kg] 181,69 [kj/kg] 13,797 [kj/kg] 1,27 [kj/kg] Ηλεκτρ. Ισχύς 5,900 Ισχύς τουρμπίνας (kw) 9,20 Ροή Μάζας R134 [kg/s] 0,667 Qcond [kw] 112,849 Qsuheat + Qevap + Qpreheat [kw] 121,206 Από τους παραπάνω υπολογισμούς προκύπτουν τα εξής στοιχεία για το σύστημα ORC από ηλιακή ενέργεια με αποδιδόμενη ενέργεια στο στρόβιλο 10 kw: Παραγόμενη ηλεκτρική ισχύς Ισχύς στροβίλου Ισχύς συμπυκνωτή Ισχύς ατμοποιητή 5,9kWe 9,2kW 113 kw 121kW 2.2 Ψυκτικός κύκλος λειτουργίας εγκατάστασης με γεωθερμία - 10kW και 30kW 2.2.1 Γενικά Στην περιοχή του Πολυχνίτου υπάρχει βεβαιωμένο γεωθερμικό πεδίο θερμοκρασίας, όπως περιγράφεται παρακάτω, το οποίο χρησιμοποιείται για τοπικό σύστημα τηλεθέρμανσης. Το σύστημα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από γεωθερμίας χαμηλής θερμοκρασίας θα εγκατασταθεί στη Λέσβο, στην περιοχή του Πολυχνίτου και θα αξιοποιεί τη θερμότητα του 8

γεωθερμικού πεδίου από το οποίο τροφοδοτείται και το υπάρχον σύστημα τηλεθέρμανσης το οποίο είναι εγκατεστημένο. Εικόνα 2.3 Κάτοψη περιοχής Πολυχνίτου. Πηγή: Google Earth Το γεωθερμικό ρευστό αποδίδει τη θερμότητά του σε θερμοκρασία ~85 o C, στον ατμοποιητή του οργανικού κύκλου ORC, ο οποίος λειτουργεί με οργανικό μέσο R134a. Η κινητική ενέργεια που παράγεται από το στρόβιλο του ORC μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια μέσω κατάλληλων διατάξεων ώστε να είναι άμεσα χρησιμοποιούμενη στο ηλεκτρικό δίκτυο. Παράλληλα, το οργανικό μέσο του κύκλου ORC συμπυκνώνεται και η αντίστοιχη θερμότητα απορρίπτεται μέσω συστήματος ψύξης. Εικόνα 2.4 Διάταξη ORC της γεωθερμικής μονάδας ηλεκτροπαραγωγής. Tο γεωθερμικό σύστημα θα σχεδιασθεί για να μπορεί να παράγει ηλεκτρική ισχύ 10 και 30kW, αντίστοιχα. Πιο συγκεκριμένα, τα δύο συστήματα θα αποτελούνται από κοινό εξοπλισμό αξιοποίησης του γεωθερμικού ρευστού (αντλίας γεώτρησης, εναλλάκτη θερμότητας τιτανίου) και συστήματος ψύξης καθώς και δύο συστήματα ORC (στρόβιλος, συμπυκνωτής & εξατμιστής, αντλία ψυκτικού μέσου), το σύστημα 1/10kW και το σύστημα 2/30 kw. 9

2.2.2 Ψυκτικός κύκλος λειτουργίας εγκατάστασης με γεωθερμία 10kW Στο Σχήμα 2.2 παρουσιάζεται ο ψυκτικός κύκλος λειτουργίας της εγκατάστασης με γεωθερμία, 10kW. Σχήμα 2.2 Ψυκτικός κύκλος λειτουργίας - R134a Εγκατάσταση με γεωθερμία 10kW [Πηγή NIST-RefProp 9.1] Τα σημεία λειτουργίας είναι: 1: Υγρό (saturated liquid), 35 o C, 8.8700bar(a), 249,01kJ/kg 2: Υγρό (Liquid), 35,95 o C, 23.8bar(a) 3: Υπέρθερμο αέριο (Superheated GAS), {77 o C=75+2(superheat)}, 23.8bar(a) 4: Υπέρθερμο αέριο (Superheated GAS), 35.89 o C, 8.87bar(a) Πίνακας 2.2 Δεδομένα και αποτελέσματα - R134a Εγκατάσταση με γεωθερμία 10kW. 10

Ηλεκτρ. Ισχύς 10,000 Ισχύς τουρμπίνας (kw) 15,60 Ροή Μάζας R134 [kg/s] 1,131 Qcond [kw] 191,269 Qsuheat + Qevap + Qpreheat [kw] 205,433 Από τους παραπάνω υπολογισμούς προκύπτουν τα εξής στοιχεία για το σύστημα ORC από γεωθερμική ενέργεια με αποδιδόμενη ηλεκτρική ενέργεια 10 kwe: Παραγόμενη ηλεκτρική ισχύς Ισχύς στροβίλου Ισχύς συμπυκνωτή Ισχύς ατμοποιητή 10kWe 15,6kW 191 kw 205 kw 2.2.3 Ψυκτικός κύκλος λειτουργίας εγκατάστασης με γεωθερμία 30kW Στο Σχήμα 2.3 παρουσιάζεται ο ψυκτικός κύκλος λειτουργίας της εγκατάστασης με γεωθερμία, 30kW. 11

Σχήμα 2.3 Ψυκτικός κύκλος λειτουργίας - R134a Εγκατάσταση με γεωθερμία 30kW [Πηγή NIST-RefProp 9.1] Τα σημεία λειτουργίας είναι: 1: Υγρό (saturated liquid), 35 o C, 8.8700bar(a), 249,01kJ/kg 2: Υγρό (Liquid), 35,95 o C, 23.8bar(a) 3: Υπέρθερμο αέριο (Superheated GAS), {77 o C=75+2(superheat)}, 23.8bar(a) 4: Υπέρθερμο αέριο (Superheated GAS), 35.89 o C, 8.87bar(a) Πίνακας 2.3 Δεδομένα και αποτελέσματα - R134a Εγκατάσταση με γεωθερμία 30kW. 12

Ηλεκτρ. Ισχύς 30,000 Ισχύς τουρμπίνας (kw) 46,80 Ροή Μάζας R134 [kg/s] 3,392 Qcond [kw] 573,808 Qsuheat + Qevap + Qpreheat [kw] 616,300 Από τους παραπάνω υπολογισμούς προκύπτουν τα εξής στοιχεία για το σύστημα ORC από γεωθερμική ενέργεια με αποδιδόμενη ηλεκτρική ενέργεια 30 kwe: Παραγόμενη ηλεκτρική ισχύς Ισχύς στροβίλου Ισχύς συμπυκνωτή Ισχύς ατμοποιητή 30kWe 46,8kW 574 kw 616 kw 13

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. Quoilin, S. 2007. Experimental Study and Modeling of a Low Temperature Rankine Cycle for Small Scale Cogeneration. Master Thesis, Univerité de Liège. 2. Quoilin, S, Orosz, M., Lemort, V., Modeling and experimental investigation of an Organic Rankine cycle system using scroll expander for small scale solar applications, EUROSUN 1st International Conference on Solar Heating, Cooling and Building, Lisbon, October 2008. 3. Quoilin, S, V. Lemort, Technological and Economical Survey of Organic Rankine Cycle Systems, 5 th European Conference Economics and Management of Energy in Industry, Portugal April 14-17 2009. 4. Bertrand Fankam Tchanche, George Papadakis, Gregory Lambrinos, Antonios Frangoudakis, Fluid selection for a low-temperature solar organic Rankine cycle, Applied Thermal Engineering 29 (2009) 2468 2476. 5. T. Yamamoto, T. Furuhata, N. Arai, K. Mori, Design and testing of the organic Rankine cycle, Energy 26 (2001) 239 251. 6. B.V. Datla, J.J. Brasz, Organic Rankine Cycle System Analysis for Low GWP Working Fluids International Refrigeration and Air Conditioning Conference at Purdue, July 16-19, 2012. 7. G. J. Zyhowski, M. M. Spatz, S. Y. Motta, «An Overview Of The Properties And Applications of HFC-245fa», International Refrigeration and Air Conditioning Conference, 2002, Purdue University. 8. 3M Novec 7000 Engineered Fluid, Product Information 9. L.J. Brasz, W.M. Bilbow, Ranking of Working Fluids for Organic Rankine Cycle Applications, International Refrigeration and Air Conditioning Conference, 2004, Purdue University. 10. Saleh, B., G. Koglbauer, M. Wendland and J. Fischer. Working fluids for lowtemperature Organic Rankine Cycles, Energy, 32 (2007) 1210 1221. 11. Fankam, B. T., G. Papadakis, G. Lambrinos, A. Frangoudakis. Fluid selection for a lowtemperature solar organic Rankine cycle. Applied Thermal Engineering 29 (2009) 2468 2476. 12. Hettiarachchia, H.D.M, M. Golubovica, and W.M. Worek. 2007. Optimum design criteria for an Organic Rankine cycle using low-temperature geothermal heat sources. Energy 32(9): 1698-1706. 13. Huijuan Chen, D. Yogi Goswami, Elias K. Stefanakos, «A review of thermodynamic cycles and working fluids for the conversion of low-grade heat», Renewable and Sustainable Energy Reviews 14 (2010) 3059 3067. 14. Stine WB, Harrigan RW. Solar energy fundamentals and design. Wiley; 1985. 15. Andersen WC, Bruno TJ. Rapid screening of fluids for chemical stability inorganic Rankine cycle applications. Industrial and Engineering Chemistry Research 2005;44:5560 6. 16. S. Masheiti, B. Agnew and S. Walker, An Evaluation of R134a and R245fa as the Working Fluid in an Organic Rankine Cycle Energized from a Low Temperature Geothermal Energy Source, Journal of Energy and Power Engineering 5 (2011) 392-402. 17. Lemmon, E.W., Huber, M.L., McLinden, M.O. NIST Standard Reference Database 23: Reference Fluid Thermodynamic and Transport Properties-REFPROP, Version 9.1, 14

National Institute of Standards and Technology, Standard Reference Data Program, Gaithersburg, 2013. 15