Endüstriyel uygulamalarda atık ısılardan yararlanma yöntemlerinin belirlenmesi ve termofotovoltaik uygulama yapılması

Abstract

Enerji tüketiminin her geçen gün artması, fosil kökenli enerji kaynaklarının ömrününkısalması ve bu kaynakların çevreye saldığı kirletici emisyonlar, dünyada yeni enerjikaynakları arayışına ve kullanılan enerji kaynaklarından maksimum verim elde etmeyönündeki araştırmalara hız kazandırmıştır.Bu çalışmada enerji kayıplarının minimize edilmesine katkıda bulunacak yöntemleringeliştirilmesi amaçlanmıştır. Literatürden, endüstriyel uygulamalarda atık ısılardanfaydalanma yöntemleri araştırılmış ve yüksek sıcaklıklardaki ısı kaynaklarındanatmosfere salınan atık ısı enerjisini termofotovoltaik enerji dönüşüm sistemleri ileelektrik enerjisine dönüştüren teorik bir model oluşturulmuştur. Oluşturulan modelde,demir-çelik endüstrisindeki yüksek sıcaklıklı atık ısılardan ışınım yolu ile elektriküretim amaçlı termofotovoltaik dönüşüm sistemi incelenmiştir. Termofotovoltaik enerjidönüşüm sistemi, ısı kaynağı, seçici yayıcı, filtre ve bir fotovoltaik hücre modülündenoluşmaktadır. Düzenekte bulunan ısı kaynağının, enerjiyi fotovoltaik hücre modülüneyayan seçici yayıcıya termal enerji sağlaması, fotovoltaik hücre modülünün de termalenerjiyi elektrik enerjisine çevirmesiyle kayıp enerji geri kazanılmıştır.Yapılan çalışmada elde edilen sonuçlar neticesinde termofotovoltaik enerji dönüşümsistemlerinin uygulanabilirliği, verimliliği ve geliştirilmesine yönelik görüşler belirtilmişve öneriler sunulmuştur. Bu çalışmanın daha sonra yapılacak çalışmalara bir kaynakoluşturması amaçlanmıştır.

Increasing energy demand, decreasing sources of fossil fuels and their pollutingemissions quicken the research to find new energy sources and to get more efficientways to use the existing ones.In this study the main aim is developing methods to minimize energy losses. First,methods for making use of waste heat in industrial applications in literature is studied.Then a theoretical model is developed to transform the waste heat energy toelectrical energy by using thermophotovoltaic energy conversion systems. Athermophotovoltaic conversion system that generates electrical energy by using theradiation propagating from the waste heat of iron and steel industries is investigated.The thermophotovoltaic energy conversion system consists of heat source, selectiveemitter, fiter and a photovoltaic energy module. Part of the energy loss is recoveredby providing thermal energy to photovoltaic cell module and then converting thisthermal energy into electrical energy.Suggestions for feasibility and efficiency of thermophotovoltaic conversion systems ispresented after getting the results of this study. It is aimed to provide a source forfuture works.