International Science and Technology Journal
Published by
Under supervision of
Open Access Journal
ISSN: 2519-9854 (Online)
ISSN: 2519-9846 (Print)
A peer-reviewed and open access journal concerned with publishing researches and studies in the field of applied sciences and engineering
Solar Power System Using an Organic Rankine Cycle
| Researcher(s): | |
|---|
| Institution: | High Institute for Comprehensive Professions, Gharian |
|---|
| Field: | |
|---|
| Published in: | 6th volume - December 2015 |
|---|
الملخص
هذه الورقة دراسة إمكانية تطبيق دورة رانكين العضوية لتوليد الكهرباء بمصدر الطاقة
الشمسية (الإشعاع الشمسي) باستخدام برنامج المحاكاة. سوف تكون منطقة الجفرة
في ليبيا هي المكان الذي سوف تكون عليه الدراسة لأن منطقة الجفرة هي الأعلى
إشعاعاً شمسياً في ليبيا و سوف تستخدم المياه الجوفية في طرد الحرارة من الدورة
لتبريدها بدلاً من استخدام أبراج التبريد و التي سوف تكون غير فعالة بسبب ارتفاع
درجة الحرارة الخارجية في تلك المنطقة و هي تتراوح بين 34 و 42 درجة مئوية
و هذه الأبراج تكون مكلفة جداً و تحتاج إلى صيانة دورية و بعد دراسة درجة حرارة
المياه الجوفية في تلك المنطقة كانت تتراوح بين 22 و 25 درجة مئوية و بعد عملية المحاكاة اتضح أن درجة حرارة المياه مناسبة جداً لعملية امتصاص الحرارة من الدورة و تبريدها و سوف تعمل وحدات دورة رانكين العضوية بمصدر الطاقة الشمسية و باستخدام
سوائل عالية الجزيئية و هي تقنية فعالة جداً من حيث التكلفة و يمكن الاعتماد عليها
لتحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية باستخدام برامج المحكاة IPSEpro و الذي صمم من قبل تقنية المحاكاة لتشغيل توليد الكهرباء باستخدام دورة رانكين العضوية و كانت درجة حرارة المياه الداخلة للدورة 93.6 درجة مئوية بعد تسخينها عن طريق الألواح الشمسية و استخدامها لتشغيل دورة رانكين العضوية, لإنتاج الطاقة الكهربائية في نطاقات حرارية مقبولة و ضمن الحدود القياسية للاستخدام المنزلي. و قد كشفت النتائج أن درجات الحرارة المنخفضة مثل مصدر الطاقة الشمسية في مدينة الجفرة تمت بنجاح لتوليد الطاقة الكهربائية. و قد بينت النتائج التي تم الحصول عليها من محاكاة دورة رانكين العضوية مدفوعة بالطاقة الشمسية و باستخدام سائل عمل R-245Fa جيدة جداً بإنتاج طاقة كهربائية صافية 5.3kW و الطاقة الكهربائية الإجمالية 5.8kW و بكفاءة صافية قدرها 8.61% والكفاءة الإجمالية 9.30% و هذا من شأنه أن يكون مفيداً في المساعدة في تلبية الطلب المتزايد على الطاقة الكهربائية المنزلية و بعد دراسة اقتصادية بسيطة هذا النموذج يكون مجدياً اقتصادياً لإنتاج الكهرباء على أغلب شهور السنة و عندما يتم رفع الدعم على الطاقة
الكهربائية و التي تقدر الآن في دعم الحكومة الليبية للطاقة بسعر 0.02 £ kW.h
كانت نتائج مخرجات دورة رانكين العضوية جيدة و مبينة في النتائج و بكفاءة حرارية
كلية 19.4%.
Abstract
This paper proposes to study by the use of computer simulations and
experimental tests, the possibility of applying of Organic Rankine
Cycle technology driven by solar heat to generate power. Solar
energy as an energy source is considered more environmentally
friendly compared with current fossil fuels, but it relies heavily on the
availability of input energy (Solar) can be powered by lowtemperature resources and cooled either by air or water sources in the
surrounding area of the city of Al-Joffre, Libya. In the summer
season the reject heat to the cold source of cycle will be via
underground water at 25°C, due to the very high ambient temperature
(typically 38 - 42°C). Organic Rankine cycle units, powered by lowtemperature solar sources and using high molecular mass organic
fluids (refrigerants) as working fluids, are a very cost effective and
reliable technology for converting energy into electrical power. The
IPSEpro software package was used for modelling and was designed
by SimTech Simulation Technology. For the operation of the
generation of electricity using the Organic Rankine Cycle, a
temperature source of 93.6ºC and a cold sink temperature of 25ºC for
heat rejected was used. This energy sources can be used to operate
the organic Rankine cycle, to produce electrical power at acceptable
thermodynamic ranges and within standard limits of domestic use.
The results from the simulation have revealed that the lowtemperature solar sources at Al-Joufra city were successfully utilise to
generate power. The results obtained for the stand-alone organic
Rankine cycle model have shown that this solar source used to power
an ORC unit using refrigerant R-245fa. This could produce net
power 5.3 kW and gross power 5.7 kW of electrical power at net
efficiency of 8.61 % and gross efficiency 9.30 %.