Zur effizienten gemeinsamen Nutzung von mittel- und niedertemperaturigen erneuerbaren Energien und zur Unterstützung der Erreichung der "Doppel-Kohlenstoff"-Ziele wird ein organisches Rankine-Kreisprozess (ORC)-System vorgeschlagen, das solar- und geothermisch angetrieben wird, um die Intermittenz der Solarenergie durch komplementäre Haupt- und Hilfswärmequellen effektiv zu mildern. Ein modularer thermodynamischer Modell wurde auf Basis der visuellen Wärmeprozess-Modellierungssoftware EBSILON erstellt und mit einer Abweichung von weniger als 1 % validiert. Die Studie untersucht die Wirkung der direkten Normalstrahlung (DNI), der Verdampfungstemperatur, der Austrittstemperatur des Kollektorfeldes, der engen Temperaturdifferenz, des Regenerationsgrades und der Parameter des geothermischen Subsystems auf die Leistung und den thermischen Wirkungsgrad des Systems. Eine umfassende Leistungs- und Anpassungsanalyse von sechs organischen Arbeitsstoffen, darunter R245fa, wurde durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass DNI und Verdampfungstemperatur die entscheidenden Einflussfaktoren auf die Systemleistung sind. Die Studie bestimmt die optimale Auswahl der Arbeitsstoffe unter verschiedenen Betriebsbedingungen, wobei R124 die beste Gesamtleistung, R245ca eine herausragende Hochtemperaturanpassung und das Arbeitsfluid R1233zd (E) mit geringem Treibhauspotenzial sowohl Leistungs- als auch Umweltvorteile bietet. Es werden auch Schlüsselparameter für die Optimierung vorgeschlagen, wie ein Regenerationsgrad von höchstens 60 % und eine enge Temperaturdifferenz von 5 bis 7 ℃. Die Kopplung des geothermischen Subsystems erhöht die Systemleistung erheblich und glättet effektiv die Schwankungen der Solarenergie. Die Studie zeigt systematisch die Entwicklung der Leistungsfähigkeit von kombinierten ORC-Systemen und die Eigenschaften der Arbeitsstoffanpassung auf. Die vorgeschlagenen Parameteroptimierungsbereiche und Auswahlkriterien können als theoretische Grundlage für die Planung und den optimierten Betrieb von Solar-Geothermie-Komplementärsystemen dienen.

Solarenergie;Geothermie;organischer Rankine-Kreisprozess;thermodynamische Analyse;Arbeitsstoffauswahl