Research Article

BİYOGAZ MOTORU ATIK ISISININ REKÜPERATÖRLÜ ORGANİK RANKİNE ÇEVRİMİ İLE GERİ KAZANIMINDA İŞ AKIŞKANI SEÇİMİ VE OPTİMİZASYONU

Volume: 31 Number: 1 April 10, 2026
TR EN

BİYOGAZ MOTORU ATIK ISISININ REKÜPERATÖRLÜ ORGANİK RANKİNE ÇEVRİMİ İLE GERİ KAZANIMINDA İŞ AKIŞKANI SEÇİMİ VE OPTİMİZASYONU

Abstract

Bu çalışmada, birincil enerji kaynağını daha verimli kullanmak amacıyla biyogaz motoruna entegrasyonu önerilen reküperatifli bir Organik Rankine Çevrimi (ORC) sistemi analiz edilmektedir. İncelenen motor, Zonguldak katı atık sahasından toplanan biyogazla çalışan 1498 kW gücündeki bir gaz motorudur. Motorun 410 °C sıcaklığındaki egzoz gazıyla salınan ısıl enerji potansiyelinin tamamını en yüksek verimle elektriğe dönüştürebilecek ORC sistemi için en uygun iş akışkanı belirlenmekte ve optimum tasarım parametreleri ortaya konmaktadır. Önerilen reküperatifli ORC sisteminde ısı transferi aracı akışkanı olarak Therminol 66 kullanılmıştır. İş akışkanı adayı olarak doğal hidrokarbonlardan oluşan dört farklı organik iş akışkanı (n-Pentane, Toluene, n-Decane ve n-Dodecane) belirlenmiştir. Evaporatör girişindeki sıkışma noktası sıcaklığı 10 °C kabul edilerek, Termodinamiğin II. Yasasına ve uygulamada gerçekleştirilebilir işletme koşullarına uygun kızdırma sıcaklıkları tespit edilmiştir. Kızdırma sıcaklığı değişiminin her bir organik akışkan üzerindeki etkisi parametrik olarak incelenmiş ve optimum kızdırma sıcaklıkları bulunmuştur. Yapılan hesaplamalar, biyogaz motorunun atık ısı potansiyelinin 621,4 kW olduğunu ve bu potansiyelin optimum kızdırma sıcaklıklarında n-Pentane, Toluene, n-Decane ve nDodecane iş akışkanları için sırasıyla 120,3 kW, 125,8 kW, 139,5 kW ve 138,2 kW net elektrik üretimine dönüştürülebileceğini göstermiştir. En uygun iş akışkanı olarak termodinamik açıdan n-Decane, uygulamada işletme kolaylığı açısından Toluene olduğu belirlenmiştir.

Keywords

Ethical Statement

This study does not require ethics committee approval.

References

  1. Akkurt, F. (2020) Düşük sıcaklıkta jeotermal enerji̇ kaynaklı organi̇k ranki̇ne çevri̇m si̇stemi̇ni̇n enerji̇ ve ekserji anali̇zi̇, Uludağ University Journal of The Faculty of Engineering, 25(2) 729–742, doi: 10.17482/uumfd.624475
  2. Akkurt, F. ve Kaçanoğlu, E. (2021) Konya ili atmosferik şartlarında güneş enerjisi destekli jeotermal kaynaklı organik Rankine çevrimi sisteminin termodinamik analizi, Uludağ University Journal of The Faculty of Engineering, 26(2), 649–660, doi: 10.17482/uumfd.897340
  3. Akman, M. ve Ergin, S. (2025) Performance optimization of ORC-based waste heat recovery system integrated with marine engine using alternative fuels under different operating conditions, Thermal Science and Engineering Progress, 66, 104084, doi: 10.1016/j.tsep.2025.104084
  4. Bellos, E. (2024) A review of organic Rankine cycles with partial evaporation and dual-phase expansion, Sustainable Energy Technologies and Assessments, 72, 104059, doi: 10.1016/J.SETA.2024.104059
  5. Bellos, E. (2025a) A detailed analysis of waste heat recovery organic Rankine cycle with partial evaporation and different working fluids, Applied Thermal Engineering, 263, 125410, doi: 10.1016/J.APPLTHERMALENG.2025.125410
  6. Bellos, E. (2025b) A benchmark comparative thermodynamic investigation of different organic Rankine cycle architectures, Next Energy, 8, 100331, doi: 10.1016/j.nxener.2025.100331
  7. Benato, A. ve Macor, A. (2017) Biogas Engine Waste Heat Recovery Using Organic Rankine Cycle, Energies, 10 (3), 327, doi: 10.3390/en10030327
  8. Detchusananard, T., Taweekayujan, S., Prasertcharoensuk, P., Chen, Y.S. ve Arpornwichanop, A. (2025) Synergy between a methanol reforming process, fuel cell, and organic Rankine cycle: Multi-objective optimization of a next-generation energy system, Journal of Cleaner Production, 505, 145365, doi: 10.1016/j.jclepro.2025.145365

Details

Primary Language

Turkish

Subjects

Mechanical Engineering (Other)

Journal Section

Research Article

Publication Date

April 10, 2026

Submission Date

December 25, 2025

Acceptance Date

February 20, 2026

Published in Issue

Year 2026 Volume: 31 Number: 1

APA
Topal, H. İ. (2026). BİYOGAZ MOTORU ATIK ISISININ REKÜPERATÖRLÜ ORGANİK RANKİNE ÇEVRİMİ İLE GERİ KAZANIMINDA İŞ AKIŞKANI SEÇİMİ VE OPTİMİZASYONU. Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, 31(1), 41-60. https://doi.org/10.17482/uumfd.1849107
AMA
1.Topal Hİ. BİYOGAZ MOTORU ATIK ISISININ REKÜPERATÖRLÜ ORGANİK RANKİNE ÇEVRİMİ İLE GERİ KAZANIMINDA İŞ AKIŞKANI SEÇİMİ VE OPTİMİZASYONU. UUJFE. 2026;31(1):41-60. doi:10.17482/uumfd.1849107
Chicago
Topal, Halil İbrahim. 2026. “BİYOGAZ MOTORU ATIK ISISININ REKÜPERATÖRLÜ ORGANİK RANKİNE ÇEVRİMİ İLE GERİ KAZANIMINDA İŞ AKIŞKANI SEÇİMİ VE OPTİMİZASYONU”. Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi 31 (1): 41-60. https://doi.org/10.17482/uumfd.1849107.
EndNote
Topal Hİ (April 1, 2026) BİYOGAZ MOTORU ATIK ISISININ REKÜPERATÖRLÜ ORGANİK RANKİNE ÇEVRİMİ İLE GERİ KAZANIMINDA İŞ AKIŞKANI SEÇİMİ VE OPTİMİZASYONU. Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi 31 1 41–60.
IEEE
[1]H. İ. Topal, “BİYOGAZ MOTORU ATIK ISISININ REKÜPERATÖRLÜ ORGANİK RANKİNE ÇEVRİMİ İLE GERİ KAZANIMINDA İŞ AKIŞKANI SEÇİMİ VE OPTİMİZASYONU”, UUJFE, vol. 31, no. 1, pp. 41–60, Apr. 2026, doi: 10.17482/uumfd.1849107.
ISNAD
Topal, Halil İbrahim. “BİYOGAZ MOTORU ATIK ISISININ REKÜPERATÖRLÜ ORGANİK RANKİNE ÇEVRİMİ İLE GERİ KAZANIMINDA İŞ AKIŞKANI SEÇİMİ VE OPTİMİZASYONU”. Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi 31/1 (April 1, 2026): 41-60. https://doi.org/10.17482/uumfd.1849107.
JAMA
1.Topal Hİ. BİYOGAZ MOTORU ATIK ISISININ REKÜPERATÖRLÜ ORGANİK RANKİNE ÇEVRİMİ İLE GERİ KAZANIMINDA İŞ AKIŞKANI SEÇİMİ VE OPTİMİZASYONU. UUJFE. 2026;31:41–60.
MLA
Topal, Halil İbrahim. “BİYOGAZ MOTORU ATIK ISISININ REKÜPERATÖRLÜ ORGANİK RANKİNE ÇEVRİMİ İLE GERİ KAZANIMINDA İŞ AKIŞKANI SEÇİMİ VE OPTİMİZASYONU”. Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, vol. 31, no. 1, Apr. 2026, pp. 41-60, doi:10.17482/uumfd.1849107.
Vancouver
1.Halil İbrahim Topal. BİYOGAZ MOTORU ATIK ISISININ REKÜPERATÖRLÜ ORGANİK RANKİNE ÇEVRİMİ İLE GERİ KAZANIMINDA İŞ AKIŞKANI SEÇİMİ VE OPTİMİZASYONU. UUJFE. 2026 Apr. 1;31(1):41-60. doi:10.17482/uumfd.1849107

Announcements:

30.03.2021-Beginning with our April 2021 (26/1) issue, in accordance with the new criteria of TR-Dizin, the Declaration of Conflict of Interest and the Declaration of Author Contribution forms fulfilled and signed by all authors are required as well as the Copyright form during the initial submission of the manuscript. Furthermore two new sections, i.e. ‘Conflict of Interest’ and ‘Author Contribution’, should be added to the manuscript. Links of those forms that should be submitted with the initial manuscript can be found in our 'Author Guidelines' and 'Submission Procedure' pages. The manuscript template is also updated. For articles reviewed and accepted for publication in our 2021 and ongoing issues and for articles currently under review process, those forms should also be fulfilled, signed and uploaded to the system by authors.