Tarım sektöründe birlikte ısı ve güç sistemleri ile yenilebilir enerji kaynakları kullanan melez sistemlerinin tasarımı için ekserji tabanlı bir algoritma geliştirilmesi
Development of an exegy based algorithm for the design of hybrid systems using combined heat and power systems and renewable energy resources in the agricultural sector
Yazar: FUNDA BAYULU
Danışman: PROF. DR. BİROL KILKIŞ
Başkent Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Enerji = Energy
Dizin: Alternatif enerji = Alternative energy ; Güneş enerjisi = Solar energy ; Hibrit enerji = Hybrid energy ; Rüzgar enerjisi = Wind energy ; Sürdürülebilir enerji = Sustainable energy ; Yenilenebilir enerji = Renewable energy ; Yenilenebilir enerji kaynakları = Renewable energy resources

Özet:
Yapılı çevrede ekserji yıkımlarının en aza indirgenmesi için ön koşul, enerji verimi yüksek melez sürdürülebilir enerji sistemlerini kurgulayabilmek, bu kurguyu da ekserji arz ve talep dengelerine oturtabilmektir. Bu çalışmanın amacı arz tarafındaki ekserji girdilerinin en yüksek ortalama akılcı ekserji yönetim verimi sağlayacak şekilde harmanlanarak yapılı çevrenin ekserji taleplerine en uygun şekilde dağıtılmasını belirleyecek bir karar verici algoritmanın MS Excel programı ile hazırlanması ve çeşitli senaryoların bu program içerisinde modellenmesidir.  
Söz konusu algoritma, örnek bir çiftlik projesinde çeşitli senaryolar ile MS Excel programında sınanarak enerji verimliliğine, CO2 salımlarına, yakıt tasarrufuna olası olumlu katkıları irdelenerek değerlendirilmiştir. Amaç fonksiyonunda iki senaryo arası ekserji verimi oranı, karbon salım oranı ve basit geri ödeme süresi oranları toplanarak senaryolara ait tümleşik amaç fonksiyonu değerleri hesaplanmıştır. Bu doğrultuda temel senaryo sonuçları ile karşılaştırmalı olarak yazılan amaç fonksiyonunu en küçükleyecek senaryo bulunmuştur. Elde edilen örnek sonuçlar incelendiğinde en yüksek akılcı ekserji verimine 0,55 değeriyle içerisinde birlikte ısı ve güç, ısıl depolama, ısı pompası, rüzgar enerjisi, güneş enerjisi ve biyogaz gibi sistemlerin olduğu yenilikçi bir yeşil çiftlik senaryosunda ulaşılmıştır. Aynı senaryoda temel senaryo kış işletmesinde 571 ton CO2/yıl olan karbondioksit salımının 61 ton CO2/yıl'a indirgendiğindi gözlemlenmiştir. 
Kabul edilen örnek değerler ile algoritmanın uygulanabilirliği ve yetkinlik koşulları da incelenmiştir. Sonuçlar değerlendirildiğinde verilen tüm değişken değerlerde en küçükleyen senaryonun söz konusu senaryo olduğu görülmüştür. Senaryolarda kullanılan enerji dönüştürüm sistemleri ilk yatırım maliyetleri, enerji/yakıt maliyetleri belirlenen örnek değerler ile hesaplanarak basit geri ödeme süreleri incelenmiştir. 
ANAHTAR SÖZCÜKLER: Birlikte ısı ve güç sistemleri, akılcı ekserji yönetimi, karbondioksit salımı, yenilebilir enerji, yeşil çiftlikler, yakıt tasarrufu, geri ödeme süresi.

Abstract:
The prerequisite for minimizing the exergy destructions in the built environment is to base energy-efficient hybrid renewable energy systems on a good balance between the supply and demand of exergy. The aim of this study is to develop a novel decision-making algorithm with MS Excel by modeling various scenarios within to ensure the most appropriate way of allocating the supply exergy among various demands with different exergies and to attain the highest average rational exergy management efficiency in the built environment. 
The potential positive impact of the algorithm to energy efficiency, CO2 emissions, and fuel savings have been investigated and were rated with a sample design regarding a green farm. In this respect, four scenarios were considered with the objective of minimizing the average rational management efficiency and a composite objective function was compared to a basic scenario about furnishing the power and energy demand of the farm. In the composite objective function, the ratio of exergy efficiency improvement, carbon dioxide emissions reductions and simple payback period reduction between those scenarios were compiled and calculations were made. According to the sample results that were collected, the rational exergy management efficiency was reached with value 0.55 in green farm that had renewable energy methods like combined heat and power, heat pump and solar and wind energy. In the same scenario, it's observed in the main scenario that the carbon dioxide emissions measured as 571 tons CO2/year were drastically reduced to 61 tons CO2/year.
The applicability and competence level of the algorithm were tested with the accepted sample values. The simple payback periods were analyzed by calculating the initial investment costs of energy conversion systems and energy/fuel costs with the determined sample values in those scenarios.
KEY WORDS: Combined heat and power systems, rational exergy management model, carbon dioxide emissions, renewable energy, green farms, fuel saving, payback period.