Exergoeconomic evaluation and multi-objective optimization of a novel geothermal-driven zero-emission system for cooling, electricity, and hydrogen production: capable of working with low-temperature resources
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Geothermal energy is an abundant natural resource in many regions around the world. However, in some areas, the temperature of the geothermal energy resource is too low to be efficiently harvested. Organic Rankine cycles (ORCs) are known for recovering heat from low-temperature resources and generating electricity. Furthermore, half-effect absorption chillers (HEACs) are designed to produce cooling with low-temperature resources. This study proposes a novel configuration that utilizes an ORC for electricity generation, a HEAC for cooling production, and a PEM electrolysis system to produce hydrogen. The power section consists of two turbines, one driven by the vapor produced from the geothermal flow expansion, which powers the PEM section, while the other turbine in the ORC is used to drive pumps and electricity production. First, the system is thermoeconomically analyzed for an initial set of inputs. Then, various parameters are analyzed to determine their influences on system performance. The analyses reveal that the system can work with geothermal source temperatures as low as 80 °C, but the exergy and energy (thermal) efficiencies decrease to around 17% under the base settings. Furthermore, the system is capable of working with resource temperatures up to 170 °C. Ten parameters are found to affect the system’s efficiency and effectiveness. To optimize the system, the Non-dominated Sorting Genetic Algorithm II (NSGA-II) is implemented to find the optimum conditions. The objective functions are exergy efficiency and unit polygeneration cost (UPGC), which can conflict. The optimization shows that the exergy efficiency of the system can reach 48% in the optimal conditions (for a heat source temperature of 112 °C and a mass flow rate of geothermal fluid of 44 kg/s), with a hydrogen production rate of 1.1 kg/h.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».