Soğutma Sistemleri İçin Yeni Nesil Bir Enerji Depolama Ünitesi Tasarımı Ve Termodinamik Analizi


Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2021

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: Sadıka ŞİMŞEK

Danışman: MUSTAFA AKTAŞ

Özet:

Enerji kaynaklarından elde edilen enerjinin devamlılığını sağlama ve arz talep dengesini kontrollü bir şekilde yönetebilme isteği enerji depolama çalışmalarını ön plana çıkarmıştır. Enerji depolama türlerinden olan, termal enerji depolama ısı ve soğu enerjisinden fazlaca yararlanılan iklimlendirme ve kurutma sistemleri için enerjinin etkin kullanımını sağlayabilmektedir. Bu çalışmada, çift etkili ısı pompası sisteminde buzda enerji depolama ile soğu depolama ve sıcak su depolama tankı ile de ısı depolama gerçekleştirilmektedir. Böylece endüstriyel kurutma sistemi için gerekli olan termal enerjinin tek bir sistem ile karşılandığı bir tasarım yapılmıştır. R32 ve R290 soğutucu akışkanlar için termodinamik analizler yapılarak sistem performansları hesaplanmıştır. Elde edilen verilere göre çift etkili performans katsayıları (COP çift etkili) R290 soğutucu akışkanı için 7, R32 akışkanı için de 6,75 olarak hesaplanmıştır. Akışkanların sistemle uyumlulukları ve etkinlik katsayıları birbirine benzerlik göstermiştir. Çevresel etkileri kıyaslandığında ise her iki akışkanın da ozon tüketme potansiyeli (OTP) 0 olmasına rağmen, düşük küresel ısınma potansiyeli (KIP) ile R290 ön plana çıkmıştır. Isı pompası sisteminde çoklu elektrik tarifesine göre buz ve sıcak su depolanması durumunda geleneksel bir ısı pompası sistemine kıyasla enerji maliyet analizi gerçekleştirilmiştir. Sistemde saat başına 1 ton buz üretilerek 8 saat buzda enerji depolama ve atık ısının sıcak su olarak depolanması ile R290 soğutucu akışkanı için 45 676 TL/yıl, R32 akışkanı için 47 792 TL/yıl enerji maliyetinden tasarruf edilmiştir. Literatürde yer alan çalışmalarla kıyaslandığında ise hem buzda enerji depolanması hem de sıcak su depolanması ile daha yüksek sistem COP değeri elde edilmiştir. Ayrıca doğalgazlı kazan yerine atık ısı depolaması gerçekleştirilerek R290 soğutucu akışkanlı sistem için yıllık 22,7 ton, R32 akışkanlı sistem için 23,7 ton CO2 emisyon salımı engellenmiştir. Enerji sistemlerinde sürekliliğin, ucuzluğun, verimliliğin ve çevresel etkilerin azaltılmasının sağlanabilmesi açısından yapılan tasarım endüstriyel kurutma sistemleri için alternatif bir seçenek oluşturacaktır