در این پژوهش به مدلسازی و بهینه­سازی یک سیستم تولید چندگانه بر مبنای انرژی زمین گرمایی با استفاده از سیکل­های مختلف ارگانیک رانکین و ذخیره­ساز انرژی با هوای فشرده پرداخته شد. سیستم مورد بررسی متشکل از زیرسیستم­های زمین گرمایی، سیکل ارگانیک رانکین، چیلر جذبی و سیستم ذخیره­ساز انرژی با هوای فشرده است. سیال مورد استفاده در سیکل ارگانیک رانکین شامل مبرد R123 و سیال ارگانیک آمونیاک است. جهت مدلسازی سیستم مورد بررسی و همچنین به­دست آوردن نتایج حاصل از تحلیل سیستم از نرم­افزار ترمودینامیکی حل معادلات مهندسی EES استفاده شده است. طبق بررسی­های به عمل­ آمده از پارامترهای تاثیر­گذار بر روی خروجی­های سیستم می­توان از دمای زمین گرمایی، نرخ دبی جرمی زمین گرمایی و دمای ورودی به توربین سیکل ارگانیک رانکین 1 نام برد. نتایج تخریب اگزرژی سیستم نشان داد، اواپراتور دارای بیشترین تخریب اگزرژی است و کمترین تخریب اگزرژی مربوط به پمپ است. برای بهینه­سازی توابع هدف سیستم طراحی شده از الگوریتم چندهدفه ژنتیک NSGA-II استفاده شده است. دو تابع هدف متضاد مورد بررسی در این پژوهش افزایش بازده اگزرژی و کاهش نرخ هزینه عنوان شد. شکل پارتو به­منظور تعیین بهترین مقادیر برای توابع هدف مسئله به­دست آورده شد. در نهایت بهینه­ترین ارزش بازده اگزرژی 63.009 درصد و نرخ هزینه 2 دلار بر ساعت به­دست آمد. همچنین در این پژوهش با انتخاب چهار منطقه در شمال، جنوب، مرکز و شرق کشور ایران، که شامل شهرهای زنجان، بندرعباس، اصفهان و مشهد بود، برای مطالعه موردی انتخاب شدند و نتایج عملکرد سیستم نسبت به تغییرات دمای محیط شهرها بررسی شد که در نهایت بهترین عملکرد سیستم در شرایط آب و هوایی شهر زنجان به­ دست آمد.