Biyogaz beslemeli enerji dönüşüm santralinin termodinamik enerji ve termoekonomik analizi: Zonguldak
Thermodynamic energy and thermoeconomic analysis of a biogas fed energy conversion power plant: Zonguldak
Yazar: SADIK ROJDA TAYBILLIOĞLU
Danışman: PROF. DR. ADNAN TOPUZ
Zonguldak Bülent Ecevit Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Enerji = Energy ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Hızla artan dünya nüfusunun taleplerinin karşılanması adına mal ve hizmetler üretimi için gerekli enerji miktarındaki artış yeni enerji kaynakları arayışlarına sevk etmekle birlikte yeni enerji kaynaklarının verimli kullanılması için mühendislik çözümleri geliştirilmiştir. Yerel yönetimlerin belirlediği sahalarda düzenli depolanan atıklar, bir yandan şehir atık yönetimine katkı sağlarken diğer yandan çeşitli enerji dönüşüm santralleri aracılığı ile faydalı iş elde edilmektedir. Bu çalışmada, Zonguldak ili Merkez ilçesi Sapça  mevkinde bulunan evsel atık biyokütle enerji dönüşüm santrali ile atık ısı enerjinin geri kazandırılması için tasarlanan sistemin enerji, ekserji ve ekserjiekonomik analizleri ESS (Engineering Eqation Solver) programı yardımıyla incelenmiştir. Gaz motorunda gerçekleşen alev sıcaklığı maksimum 1980 K, çiğ noktası 331,15 K ve kayıp baca gazı enerjinin parasal değeri 268.343,00 $ olarak hesaplanmıştır. Sistemde üretilen enerji miktarı 1706 kW ve termal verim %56 olarak hesaplanarak termal verimin artması sağlanmıştır. Dizayn edilen sistemde en fazla; ekserji yok oluşu 952,7 kW ile evaporatörde, ekserji verimi %89,78 ile pompada, ekserji maliyeti 5,287 $/h ile türbinde, ekserji yok oluş maliyeti 3,8030 $/h ile türbinde gerçekleşmiş ve sistemin amortisman süresi 3,1 yıl olarak bulunmuştur. Bu çalışmada ki amaç; temel kavramlar ile birlikte biyokütle enerji santrallerinin işleyiş süreçleri ve santral bileşenlerinin neler olduğunu anlamak, çevrim boyunca gerçekleşen enerji, ekserji ve ekserjiekonomi değerlerini hesaplayarak literatüre katkıda bulunmak hedeflenmiştir.

Abstract:
The increase in the amount of energy required for the production of goods and services in order to meet the demands of the rapidly growing world population has led to the look for new energy sources, and engineering solutions have been developed for the efficient use of new energy sources. While wastes regularly stored in areas determined by local governments to contribute to city waste management, on the other hand, best practices are provided from the product obtained from waste through various energy conversion centers. In this study, the energy, exergy and exergy-economic analysis of the system designed to recover waste heat energy with the domestic waste biomass energy conversion power plant located in the Sapça district of the Central district of Zonguldak province was examined with the help of ESS (Engineering Eqation Solver) program. The maximum flame temperature in the gas engine is 1980 K, the dew point is 331.15 K and the monetary value of the lost flue gas energy is calculated as $268,343.00. The amount of energy produced in the system was calculated as 1706 kW and showed an increase in the thermal efficiency by calculating the thermal energy as 56%. In the designed system, the maximum exergy dissipation was realized in the evaporator with 952.7 kW, exergy efficiency in the pump with 89.78%, exergy cost in the turbine with 5.287 $/h, exergy dissipation cost in the turbine with 3.8030 $/h and the period of redemption in the system was found to be 3.1 years. The aim of this study is to understand the basic concepts of biomass power plants and their components, to contribute to the literature by calculating the energy, exergy and exergy-economy values realized during the cycle.