Akademik Veri Yönetim Sistemi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2019
Öğrenci: ALPER BAŞEĞMEZ
Danışman: HÜSEYİN TOPAL
Özet:Bu tez çalışmasında Ankara çevre koşullarına göre parabolik oluk kollektörlü güneş enerjisi sisteminden sağlanan termal enerji ile 5MWe Kurulu güç üretim kapasitesine sahip bir tesis tasarımı ele alınmıştır. Sistemde güç üretimi için organik Rankine çevrimi kullanılmıştır. Bu sistem için kollektör yansıtıcı yüzey toplam alanı belirlenmesi, sistemde kullanılan ısı eşanjörlerinin tasarımı, kullanılan ısı transfer akışkanı ve organik iş akışkanı kütlesel debilerinin belirlenmesi ve buhar üretimi ile elektrik enerjisi üretimi amaçlanmıştır. Sistemin tasarım değerindeki güç kapasitesinde yıl boyunca çalışması için termal enerji depolama sistemi ve biyokütle destekli yakma sistemi ilave edilerek kullanılması planlanmıştır. Hesaplamalar System Advisor Model programı, Cycle Tempo 5.1 yazılımı ve termodinamik kanunlar kullanılarak yapılmıştır. Sistem için ideal iş akışkanı seçimi yapılmıştır. Güneş enerjisi için Dowtherm J ısı transfer akışkanı kullanılarak 84.803m2 toplam yansıtıcı yüzey alanına ihtiyaç duyulacağı sonucuna ulaşılmıştır. Evaporatör giriş/çıkış sıcaklığı 220℃/130℃ olarak belirlenmiş ve 1680m2 yüzey alanına sahip evaporatör ile 22.262,1kW thermal ısı yükü elde edilmiştir. Isı transfer akışkanının kütlesel debisi 112kg/s olarak bulunmuş, 210℃'de 30bar basınçta ve 43,1kg/s N-pentan organik iş akışkanı ile jeneratörde 5.000kW kurulu güç elde edileceği sonucuna ulaşılmıştır. Reküperatör ile güneş enerjisi kullanımı durumunda elde edilen enerji ve ekserji verimleri sırasıyla %22,2 ve %57,71 olarak belirlenmiştir. Ekserji yıkımının 995,36kW ile en fazla evaporatörde, 62,81kW ile en az pompada açığa çıktığı sonucuna ulaşılmıştır. Reküperatör kulanımı ile türbin çıkışındaki kızgın buhar fazındaki iş akışkanının enerjisinden faydalanarak evaporatör öncesi ön ısıtma yapılmasının sistem performansını artıracağı anlaşılmıştır. Temmuz ve Ağustos aylarında 2 saatlik depolama kapasitesine yetecek kadar enerji elde edildiğinden yaklaşık 2 saat depolama süresi ile 49,9MW ısı kapasitesine ve 641m3 depolama hacmine sahip ergimiş tuz depolama malzemesi ile termal enerji depolama sistemine ihtiyaç duyulacağı belirlenmiştir. Haziran-Ağustos aylarında biyokütle yakma sisteminin diğer aylara göre az devreye gireceği ve yakıt olarak yıllık toplamda yaklaşık 47 bin ton/saat biyokütle miktarına ihtiyaç duyulacağı sonucuna varılmıştır.