Biyokütle ve güneş kaynaklı organik rankine çevriminin ısıl ve ekonomik analizi
Thermal and economic analysis of biomass and solar assisted organic rankine cycle
Yazar: ÖZÜM ÇALLI
Danışman: PROF. DR. HÜSEYİN GÜNERHAN ; DOÇ. DR. CAN ÖZGÜR ÇOLPAN
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında, hem güneş hem de biyokütle kaynaklı organik Rankine çevrimi (ORC) sistemi incelenmiştir. Çalışma kararlı hal analizi ve dinamik analiz olmak üzere iki aşamadan oluşmaktadır. İlk etapta, kararlı halde temel giriş parametreleri aynı olan 3 tane ORC sistemi seçilmiştir. Bu 3 sistemin aldığı ısı miktarı aynı olup ısıyı aldıkları enerji kaynakları farklıdır. İlk sistem sadece biyokütle enerjisi kaynaklı iken, ikinci sistem güneş enerjisi kaynaklı, üçüncüsü ise hem güneş hem de biyokütle enerjisi (hibrit) kaynaklıdır. Sistemlere enerji, ekserji ve termoekonomik analizler uygulanmıştır. Analizler için, ilk önce sistem bileşenlerini çevreleyen birçok kontrol hacmi oluşturulmuştur. Daha sonra bu kontrol hacimleri etrafında enerji, ekserji ve termoekonomik denge denklemlerinin uygulanıp, her bir durumun termodinamik özellikleri ile elektrik gücü ve ısı transferi etkileşimleri incelenip, ekserji ve birim ekserji başına maliyet hesaplanmıştır. Bu analizler sonucunda, sistemlerin elektriksel ve ekserji verimleri ile elektriğin spesifik maliyetleri (ekserji birimi başına) elde edilip karşılaştırma yapılmıştır. 
Çalışmanın ikinci aşamasında ise, hibrit sistemle dinamik analiz incelenmiştir. Bu inceleme kapsamında elektrik şebekesi olmayan küçük çaplı bir işletmeye ORC sistemi ve bataryalarla elektrik gücü sağlanması amaçlanmıştır. İşletmenin saatlik elektrik ihtiyacına göre ORC sisteminin ürettiği elektrik gücü değişken olup ihtiyaca göre bataryalardan elektrik gücü çekilmiş yada bataryalara elektrik gücü depolanmıştır. Dinamik analiz TRNSYS programı ile yapılmış olup, 3 farklı kısmi yük aralığına sahip ORC sisteminin ekonomik olarak karşılaştırılması yapılmıştır.

Abstract:
In this thesis, biomass and solar fired organic Rankine cycle (ORC) are examined. There is two parts in this study; steady state analysis and transient analysis. Firstly, three different ORC system is chosen. These systems differ from each other in terms of the energy technology providing the heat transfer to the ORC. For this purpose, biomass burner, parabolic trough solar collector (PTSC), and a combination of those are used. For analyses, numerous control volumes surrounding the system components are formed. Then, applying energy, exergy and thermoeconomic analysis around these control volumes, efficiencies, and cost per unit of exergy are calculated. The effects of biomass type and solar irradiation on the performance and cost are assessed. The energy and exergy-based performance and electricity cost of these systems are also compared with each other for the baseline conditions and different number of PTSCs. 
In the second stage of the study, dynamic analysis with hybrid system was examined. Within the scope of this study, it is aimed to provide electrical power to ORC system and batteries for a small application without electricity grid. The power produced by the ORC system is variable according to the hourly electricity demand of the application, and the electrical power is supplied from the batteries according to the need or the electrical power is stored in the batteries. Dynamic analysis was performed with TRNSYS program and economic comparison of ORC system with 3 different partial load ranges are made.