Multi-jenerasyon entegre enerji sistemlerinin termodinamik analizi ve optimizasyonu

Abstract

Bu tez çalışmasında multi-jenerasyon entegre enerji sistemi tasarlanmıştır. Aynı zamanda bu sistemin termodinamik analizi ve optimizasyonu gerçekleştirilmiştir.Multi-jenerasyon entegre enerji sistemi tasarımı için literatürdeki kojenerasyon, trijenerasyon, multi-jenerasyon enerji sistemleri çalışılmıştır. Bu sistemlerde optimizasyon için seçilen parametrelerin sistem üzerindeki değişimi gözlemlenmiştir. Multi-jenerasyon entegre enerji sisteminin optimizasyonu için parametrelerin seçilmesinde bu çalışmalardan faydalanılmıştır.Termodinamik analiz için bir yazılım programından (Engineering Equation Solver, EES) faydalanılmıştır. Multi-jenerasyon entegre enerji sisteminin optimizasyonunu gerçekleştirmek için termodinamik denklemlerden faydalanılarak sistemin matematiksel modeli oluşturulmuştur. Matematiksel modelden faydalanılarak sistemin verimlilik ve maliyet denklemleri elde edilmiştir.Multi-jenerasyon entegre enerji sisteminin optimizasyonu için optimizasyon teknikleri üzerinde çalışmalar yapılmıştır. Klasik ve modern optimizasyon tekniklerinin sistem için uygunluğu üzerine çalışmalar yapılmıştır. Verimlilik ve maliyet olmak üzere iki amaç fonksiyonunun optimizasyonunu gerçekleştirebilmek için `Multi-objektif Optimizasyon` tekniği sistem için tercih edilmiştir. Multi-objektif optimizasyon bir yazılım programından faydalanılarak `Genetik Algoritma` tabanlı bir algoritma ile geçekleştirilmiştir. Sistem için optimal noktaya karşılık gelen verimlilik ve maliyet denklemlerinin değerleri seçilmiştir.

In this thesis, a multi-generation integrated energy system was designed. The thermodynamic analysis and optimization study of this integrated system were carried out for efficiently system design.The co-generation, tri-generation, multi-generated energy systems were studied in the literature for multinational integrated energy system design. In these systems, the changes in the selected parameters for integrated system were observed. These studies were used to select the optimization parameters of investigated integrated energy system.A software program, Engineering Equation Solver (EES), was used for thermodynamic analysis. In order to realize the optimization of multi-generation integrated energy system, a mathematical model of system was created by using the thermodynamic balance equations. By using the mathematical model, the efficiency and cost equations of integrated system components were obtained.The optimization techniques for optimization of the integrated energy system were studied. Studies on the suitability of classical and modern optimization techniques for the system were carried out. `Multi-objective Optimization` technique was preferred for the system in order to realize optimization of the two objective functions, namely exergetic efficiency and cost.A multi-objective optimization was performed using a `Genetic Algorithm` based algorithm using a software program, MATLAB. The values of efficiency and cost equations corresponding to the optimal point for integrated system were selected.