Güneş enerjisi kaynaklı trijenerasyon sisteminin termodinamik ve termoekonomik analizi

Abstract

Bu çalışmada parabolik güneş kolektörü kullanılarak Isparta şartlarında yer alan bir konutun elektrik, ısıtma ve soğutma ihtiyacının karşılanabilirliliği araştırılmıştır ve sistemin termoekonomik analizi yapılmıştır. Yenilenebilir enerji kaynaklarından biri olan güneş enerjisi, parabolik güneş kolektörü ile toplanır. Toplanan ısı, bir ısı değiştiricide ORC sistemine aktarılır. ORC'de güç üretildikten sonra sistemin kondenser kısmındaki ısı, çevreye atılmak yerine kışın ısıtma sistemine gönderilerek konutun ısıtma ihtiyacının; yazın ise absorbsiyonlu soğutma sistemine gönderilerek konutun soğutma ihtiyacının karşılanması amaçlanmıştır. Ayrıca trijenerasyon sistemindeki tüm ısı değiştiriciler için yapısal bağ katsayısı metodu uygulanarak farklı sıcaklık değerlerine göre optimum çalışma alanları belirlenmiştir. Tasarlanan trijenerasyon sisteminin termodinamik ve termoekonomik analizleri için EES programı kullanılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre dizayn edilen trijenerasyon sistemle, nisan ile eylül ayları arasında elektrik ihtiyacının tamamının, ocak, şubat, mart, ekim, kasım ve aralık aylarında ise sırasıyla % 26, % 41, % 81, % 78, % 40 ve %24'ü oranında karşılanabileceği görülmüştür. Isıtma ihtiyacı ocak ayında % 45, aralık ayında % 48 oranında karşılanabilirken diğer tüm aylarda % 100 oranında karşılanabileceği hesaplanmıştır. Soğutma ihtiyacının ise ağustos ayı hariç tüm aylarda tamamının ağustos ayında ise % 88'inin karşılanabileceği hesaplanmıştır. ORC sisteminin kaynama ve yoğuşma sıcaklıkları parametresine göre termoekonomik analiz sonucunda kaynama sıcaklığı arttıkça ısı değiştirici ve kondenser-ORC alanının arttığı tespit edilmiştir. Absorbsiyonlu soğutma sisteminin termoekonomik analizi sonucunda ise evaporatör ve generatör sıcaklığı arttıkça evaporatör ve generatör alanının arttığı görülmüştür. Kondenser-ABS sıcaklığının artmasıyla kondenser-ABS alanının azaldığı tespit edilmiştir.

In this study, using a parabolic solar collector, the availability of electricity, heating and cooling for a house in Isparta conditions was investigated and a thermoeconomic analysis of the system was carried out. Solar energy, one of the renewable energy sources, is collected by the parabolic solar collector. The collected heat is transferred to the ORC system in a heat exchanger. After the power is generated in the ORC, the heat in the condenser section of the system is sent to the heating system in winter instead of being thrown into the surroundings, in summer, it is aimed to meet the cooling requirement of the house by being sent to the absorption cooling system. In addition, for all heat exchangers in the trigeneration system, the structural bond coefficient method was applied to determine optimum working areas according to different temperature values. EES program was used for the thermodynamic and thermoeconomic analysis of the designed trigeneration system.According to the obtained results, the total demand of electricity between April and September is 26%, 41%, 81%, 78%, 40% and 24% respectively in January, February, March, October, November and December with the designed trigeneration system. of the total population. The heating requirement is calculated to be 45% in January, 48% in December, and 100% in other months. It is estimated that 88% of the cooling needs can be met in August except for August. According to the boiling and condensation temperature parameters of the ORC system, as the boiling temperature increases as a result of the thermoeconomic analysis, the heat exchanger and the condenser-ORC area are found to increase. As a result of the thermoeconomic analysis of the absorption cooling system, evaporator and generator area will increase as evaporator and generator temperature increase. It has been determined that the condenser-ABS area will decrease as the condenser-ABS temperature increases.