Ηλιοβοηθούμενοι οργανικοί κύκλοι Rankine, ενεργειακή και εξεργειακή ανάλυση

Abstract

Στη παρούσα εργασία διεξάγεται επιστημονική ανασκόπηση σχετικά με τους Ηλιοβοηθούμενου οργανικού κύκλου Rankine. Πιο συγκεκριμένα, η ανασκόπηση εστιάζει στα συστήματα μικρής κλίμακας (μεγέθους) που καλύπτουν ενεργειακές ανάγκες από μικρούς οικισμούς μέχρι και μεμονωμένες οικίες. Η εργασία είναι βασισμένη στην υπάρχον επιστημονική βιβλιογραφία, η οποία μελετήθηκε και αποδελτιώθηκε. Από την ανάλυση των στοιχείων που καταγράφηκαν προκύπτει ότι ένας οργανικός κύκλος Rankine με ηλιακό συλλέκτη (SORC), μπορεί να καλύψει τις ενεργειακές ανάγκες για ηλεκτρική ενέργεια σε έναν οικισμό ή σε μία κατοικία ανάλογα με το μέγεθος και τα χαρακτηριστικά του συστήματος. Για τους ηλιακούς θερμικούς συλλέκτες, με κατηγοριοποίηση και εκτενής ανάλυση της διαθέσιμης βιβλιογραφίας, διαπιστώθηκε ότι οι συλλέκτες που αποδίδουν καλύτερα σε αυτές τις εφαρμογές είναι ο Επίπεδος Συλλέκτης Κενού και ο Γραμμικός Παραβολικός Συλλέκτης, ανάλογα τις προδιαγραφές και τον σκοπό του συστήματος. Επιπλέον τα οργανικά ρευστά που παρουσιάζουν καλύτερη απόδοση είναι το R134a, το R245fa και υδρογονάνθρακες, όπως το βουτάνιο, το προπάνιο και το εξάνιο, με το κάθε ένα να παρουσιάζει μέγιστη απόδοση σε διαφορετικά εύρη θερμοκρασιών λειτουργίας. Οι τοπολογίες που φαίνεται να είναι πιο αποδοτικές και με καλύτερο λόγο απόδοσης τιμής είναι ο Απλός Οργανικός Κύκλος και ο Αναγεννητικός Οργανικός Κύκλος. Παραλλαγές και τοπολογίες με περιπλοκότερες διατάξεις αυξάνουν πολύ το κόστος, με δυσανάλογη αύξηση στην απόδοση, επομένως δεν συνιστώνται.