Güneş enerjisi destekli bir organik rankine çevriminin simülasyonu ve analizi

Abstract

Dünya genelinde giderek artan enerji tüketimi ve bunun sonucu olarak enerjiye olan talebin giderek artması, insanlığı enerji üretimi konusunda çeşitli teknolojiler ve yöntemler üzerinde çalışmaya yöneltmiştir. Enerji üretiminde alternatif enerji kaynaklarına olan talep her geçen gün giderek artmakta olup bu enerji kaynaklarıyla çalışan teknolojiler giderek yaygınlaşmaktadır. Bu teknolojilerden biri de Organik Rankine Çevrimidir (ORC). ORC sistemlerinde enerji kaynağı olarak güneş enerjisi, jeotermal enerji, biokütle enerjisi ve atık ısı enerjisi gibi alternatif enerji kaynaklarından yararlanılabilmektedir. Bu çalışma kapsamında, vakum tüplü güneş kollektörleriyle destekli bir ORC sisteminin matematiksel modeli oluşturulmuş ve termodinamik analizleri Engineering Equation Solver (EES) yazılımı yardımıyla gerçekleştirilmiştir. Yapılan analizlerde R123, R245fa, R600 ve R600a organik akışkanları kullanılarak Antalya ili için parametrik çalışmalar gerçekleştirilmiştir. EES'de oluşturulan simülasyonda giriş parametreleri olan türbin giriş sıcaklığının, türbin giriş basıncının, basınç oranının, türbin veriminin ve pompa veriminin, sistem verimine etkisi her bir akışkan için ayrı ayrı incelenmiştir.Ayrıca türbin giriş basıncının, türbinden elde edilen net işe ve evaporatörde gerçekleşen ısı geçişine olan etkisiyle beraber atmosfer içinde eğik düzleme düşen anlık toplam güneş ışınımının güneş kollektöründen yararlanma faktörüne olan etkisi de incelenmiştir. Bu çalışmada güneş ışınımı değerlerini hesaplamak için ise Microsoft Visual Basic ortamında güneş enerjisi programı bir alt program olarak geliştirilmiştir. Yapılan bu çalışmayla güneş enerjisi destekli ORC sistemlerinde kullanılacak olan organik akışkanların seçiminin, kollektör alanı ve tipinin belirlenmesinin ve sistemde her bir noktadaki parametrelere bağlı olarak akışkan termodinamik özelliklerinin hesaplanmasının böyle bir sistemin performansında etkili olabilecek faktörlerin belirlenmesini kolaylaştıracağı düşünülmüştür. Ayrıca elde edilen sistem verimi ve türbin işi değerlerine göre böyle bir ORC sistemi kurulumunun Antalya ili için yararlı bir olacağı, bu çalışmanın bu yönde yapılacak olan çalışmalara ve yatırımlara rehberlik edeceği düşünülmektedir.