Parabolik oluklu güneş kollektörü ile buhar üretimi
Steam generation with parabolic through solar collector
Yazar: KORAY VATANSEVER
Danışman: PROF. DR. YUSUFALİ KARA
Bursa Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Enerji = Energy

Özet:
Buhar, endüstriyel uygulamalarda vazgeçilmez bir unsurdur. Buhar elde edilirken kullanılan fosil yakıtların maliyeti ve çevresel etkileri her geçen gün artmaktadır. Artan fosil yakıt maliyetleri ve yenilenen çevresel düzenlemeler, endüstriyel alanda kullanılan buharın elde edilmesinde yeni yaklaşımların önünü açmaktadır. Gerçekleşen teknolojik yenilikler ile buharın elde edilmesinde yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanılması yaygınlaşmaktadır. Bu çalışmada Bursa, Türkiye konumunda bulunan bir sanayi işletmesinin, buhar ihtiyacının parabolik oluklu güneş kollektöründen elde edilmesi için sistem tasarımı yapılmış ve tasarlanan sistemin simülasyonu TRNSYS programında gerçekleştirilmiştir. Sistem simülasyonu yapılırken, 08:00 – 18:00 saatleri arası çalışma saatleri kabul edilmiş olup, bu saatler arasında işletmeye gereken 6 bar- 165°C sıcaklıkta buhar 150 𝑘𝑔𝑠⁄ kapasitede sürekli olarak sağlanmıştır. Simülasyon çıktısı olarak her aya ait parabolik oluklu güneş kollektörü verimleri, güneş enerjisinden faydalanma oranları, açıklık alanının faydalanma oranı üzerindeki etkisi ve aylık olarak üretilen buhar miktarları hesaplanmıştır. Simülasyon sonucunda; 50 𝑚2 açıklık alanına, 23,17 odaklama oranına sahip parabolik oluklu güneş kollektörünün verimi temmuz ve ağustos aylarında %54 ile maksimum değerine ulaşmıştır. Buhar üretiminde, güneş enerjisinden faydalanma oranı ise temmuz ayında %65 ile maksimum değerine ulaşmıştır. Güneş enerjisinden faydalanma oranı yıllık %37 olarak bulunmuştur. Simülasyon sonucunda yıllık üretilen buhar miktarı 490.600 kg, direkt olarak güneş enerjisinden üretilen buhar miktarı ise 97.800 kg olarak bulunmuştur.

Abstract:
Steam is an indispensable element in industrial applications. The cost and environmental effects of fossil fuels used for steam generation are increasing day by day. Increasing fossil fuel costs and renewed environmental regulations pave the way for new approaches in generating steam used in the industry. With the technological innovations realized, the use of renewable energy sources is becoming widespread for generating steam. In this study, a system was designed to generate the steam requirements of an industrial enterprise from a parabolic through solar collector which located in Bursa,Turkey. TRNSYS Energy Simulation program used for simulation of designed system. While simulating the system, working hours between 08:00 AM- 06:00 PM were accepted, and the required steam at a 6 bar-165 °C was provided continuously at a capacity of 150 𝑘𝑔ℎ𝑟⁄ between these hours. Parabolic through solar collector efficiencies, solar fraction, effects of changing aparture area on solar fraction and monthly steam generation were calculated as simulation output. As a result of the simulation; the efficiency of the parabolic through solar collector with; 50 𝑚2 aperture area and 23.17 concentration ratio, reached its maximum value 54% in july and august. The montly solar fraction ratio in steam generation reached its maximum value %65 in july. Annual solar fraction is obtained as %37. As a result of the simulation, the annual amount of steam generation obtained 490,600 kg and the amount of steam generation directly from solar energy obtained 97,800 kg.