Güneş enerjisi destekli süperkritik co2 ile çalışan birleşik güç üretim sisteminin incelenmesi

Abstract

Üzerinde yaşadığımız dünyada gün geçtikçe nüfus artmaktadır. Artan nüfusa bağlı olarak gelişen teknoloji ile sürekli yeni enerji tüketim sahaları açılmaktadır. Bu enerji tüketim sahaları, termal enerjinin yanı sıra güç enerjisi alanında da ihtiyacın artmasına sebep olmuştur. Güç üretiminin çoğunlukla fosil yakıtlı santrallerden sağlanması, çevre kirliliğini arttırmakta ve küresel ısınmayı hızlandırıcı etkenlere sebep olmaktadır. Ayrıca, yüksek sıcaklıklarda havaya bırakılan atık ısı küresel ısınmayı hızlandırıcı etkiye sahiptir. Bu sebeplerden ötürü alternatif güç üretim sistemleri üzerindeki çalışmalar büyük önem kazanmıştır. Özellikle atık ısı geri kazanımı, güneş enerjisi, jeotermal enerji gibi düşük sıcaklıkta enerji üretim sistemleri üzerine birçok araştırma yapılmaktadır. Bu tez çalışmasında güneş enerjisi destekli birleşik güç üretimin sisteminin termodinamik incelemesi yapılmıştır. Sistemde iş akışkanı olarak süperkritik CO2 (R744) kullanılmaktadır. Birleşik güç üretim sistemi, parabolik oluk tipi kolektör sistemi, gaz çevrimi ve organik buhar çevriminden oluşmaktadır. Çalışmanın ilk aşamasında, parabolik kolektörün termal modellemesi yapılmış ve belirli dizayn parametreleri için güneş enerjisi hesaplamaları yapılmıştır. Yapılan hesaplamalardan elde edilen veriler ışığında gaz çevrimi ve organik buhar çevriminin termodinamik analizleri yapılmıştır. Thermodinamik analizlerde önce birinci kanun analizi yapılmış ve sistemin çalışma şartları hesaplanmıştır. Daha sonra ikinici kanun analizi yapılarak sistem elemanlarının ekserji kayıpları tespit edilmiş ve sistemin ekserji verimi hesaplanmıştır. Elde edilen bulgular tablo ve grafikler halinde karşılaştırmalı olarak tezde verilmiştir.

Due to the rapir increase in world's population, developing technologies lead rising of energy consumption. These energy consuming proceses also cause an increase in requirements of thermal energy and power generation. Power generation is mainly supplied from fosil fuels, which causes environmental problems such as global warning. In addition, waste heat released from the processes at high temperatures contribute to this undesirable condition. For these reasons, number of studies on alternative power generation methods have been increased. These studies inlucede particularly power generation studies for moderate temperature utilization such as waste heat recovery, solar energy and geothermal energy. In this study, investigation of solar assisted integrated power generation system was carried out. Supercritical CO2 (R744) was used as working fluid. Integrated power generation system was consisted of parabolic trough collectors, a gas cycle and an organic vapor cycle. AT the fşrst stage of the study, thermal modelling of the parabolic trough collector was carried out and for specific design parameters, solar energy calculations were done. With the rsults of the solar energy modelling, thermodynamic analyses of gas and organic vapor cycle were carried out. During the thermodynamic calculations, the first law analysis was applied to the whole system and the working conditions of the system were determined. Than, second law analysis of the system was carried out in order to determine the exergy destruction rates of each system component with exergy efrficiencies. The obtained results given in the forms of tables and figures comparatively.