Parabolik oluk tipi güneş toplayıcılı güç santralinin YSA tabanlı optimizasyonu: Bilecik uygulaması

Abstract

Bu çalışmada, Parabolik Oluk Tipi Güneş Toplayıcılı Termal Güç Santrali (POTGTTGS) sisteminin tasarımı Bilecik ili şartları göz önünde bulundurularak yapılmıştır. Sistemde parabolik oluk tipi toplayıcılar ORC çevrimiyle entegre edilmiştir. Aynı zamanda güneş ışınının olmadığı veya yetersiz kaldığı durumlarda kullanılmak üzere depolanan termal enerji depolama sistemiyle desteklenmiştir. Beş farklı soğutucu akışkan için (R-134a, R141b, R600a, R236ea ve R1234ze) belirlenen farklı çalışma parametrelerine toplamda 4500 tasarım gerçekleştirilmiş, bu tasarımların birinci ve ikinci yasa analizleri ve optimum sistem tasarımı yapılmıştır.Çalışmanın devamında, her bir tasarım için maliyet analizi yapılmıştır. POTGTTGS sisteminin faydalı ömrü 20 yıl olarak belirlenmiş olup Net Bugünkü Değer (NBD) yöntemiyle sistemin ekonomikliği incelenmiştir.Çalışmada son olarak, tasarlanan tüm sistemler Yapay Sinir Ağı (YSA) kullanılarak modellenmiştir. POTGTTGS sisteminin YSA modeli MATLAB programı kullanılarak hazırlanmıştır. POTGTTGS sisteminin enerji verimi, ekserji verimi, net güç üretimi ve NBD değerlerini tahmin etmek için tasarlanan 4500 tasarımdan rastgele seçilen 3250'si eğitim aşamasında, geri kalan 1250'si ise test aşamasında kullanılmıştır. Oluşturulan ağ mimarisi 1000 iterasyon için eğitilmiş olup ağ çıktılarına ait sonuçlarla, analitik olarak hesaplanan sonuçlar karşılaştırılmıştır. Bunun sonucunda YSA modeli ile hesaplanan değerlerle, analitik olarak hesaplanan değerlerin kabul edilebilir ölçüde sapma gösterdiği tespit edilmiştir. Elde edilen en uygun ağ mimarisi tasarlanan sistemin optimizasyonunda kullanılmıştır. YSA modeli kullanılarak yapılan optimizasyon sonucunda, optimum tasarımın NBD değeri 61.018.548.133,27 TL olarak belirlenmiştir.

In this study, the design of the Parabolic Trough Type Solar Collector Thermal Power Plant (PTSCTPP) system has been made by considering the conditions of Bilecik province. In the system, parabolic trough type collectors are integrated with ORC cycle. It is also supported by a thermal energy storage system that is stored for use in situations where sunlight is absent or insufficient. A total of 4500 designs have been realized according to different operating parameters determined for five different refrigerants (R-134a, R141b, R600a, R236ea ve R1234ze), these designs were made first and second law analyzes and optimum system design.In the next part of the study, cost analysis was performed for each design. The useful life of the PTSCTPP system has been determined as 20 years and the economic efficiency of the system has been examined by Net Present Value (NPV) method.Finally, all designed systems are modeled using Artificial Neural Network (ANN). ANN model of PTSCTPP system was prepared by using MATLAB program. 4500 parameters have been designed to estimate the energy efficiency, exergy efficiency, net power output and NBD values of the PTSCTPP system. 3250 of this were seperated for training and the remaining 1250 for testing the network. The network architecture was trained for 1000 iterations. As a result, it was found that the values calculated by ANN model and analytically calculated values deviate to an acceptable extent. The most appropriate network architecture was used in the optimization of the designed system. As a result of optimization using ANN model, NBD value of optimum design was determined as 61.018.548.133.27 TL.