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
References
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- Benato, A. ve Macor, A. (2017) Biogas Engine Waste Heat Recovery Using Organic Rankine Cycle, Energies, 10 (3), 327, doi: 10.3390/en10030327
- 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
Authors
Publication Date
April 10, 2026
Submission Date
December 25, 2025
Acceptance Date
February 20, 2026
Published in Issue
Year 2026 Volume: 31 Number: 1