Stirling motor-PV hibrid güç sisteminin tasarımı ve uygulaması
Design and application of stirling engine-PV hybrid power system
Yazar: VEYSEL İNCİLİ
Danışman: DOÇ. DR. NUMAN SABİT ÇETİN ; DOÇ. DR. ALİ KEÇEBAŞ
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Güneş Enerjisi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Enerji = Energy

Özet:
Bu tez çalışmasında katı yakıtlı bir merkezi ısıtma sistemine elektrik üretmek amacıyla bir Stirling motor-PV hibrid güç düzeneği eklenmiş ve oluşan sistemin performansı deneysel olarak incelenmiştir. Bu çalışmada ısıtma sisteminin asli görevini sorunsuz olarak yürütmesi ve küçük ölçekli elektrik üretmesi amaçlanmaktadır. Sistemde Stirling motorunun sağlamış olduğu hareket enerjisi bir alternatör ile elektrik enerjisine dönüştürülmekte ve PV panellerden gelen enerji ile birlikte bir bataryaya depolanarak kullanıma hazır hale getirilmektedir. Böylece hibrid bir sistemin işleyişinin, ısıtma sistemi ile birlikte iki farklı enerji kaynağının etkileşiminin ve zamanla performanstaki değişimlerin anlaşılması sağlanmıştır. Sistem üzerinde 3 ay boyunca (1 Ocak - 31 Mart 2018) 10 dakika aralıklar ile ölçümler yapılmış, elde edilen veriler kullanılarak sistemin performansı, ölçüm verilerinin zamansal değişimi, termal güç, termal performans, verim, elektrik gücü, maliyet ve maliyet tasarrufu gibi parametreler ile değerlendirilmiştir. Tez çalışmasının sonuçları göstermiştir ki; kurulan sistem, seçilen binanın ısı isteğini tamamen karşılamıştır. Ayrıca Stirling motor-PV hibrid güç sistemi 3 ay boyunca ortalama saatlik 130W'lık elektrik üretmiştir. Bu gücün %82'si Stirling motorlu mikro-kojenerasyon sistemi tarafından, %18'i ise PV panellerden sağlanmıştır. Isıtma sisteminin Stirling motor ile çalışmasında kazanın termal gücünde 1,29kW'lık bir düşüş meydana gelmiştir. Ayrıca Stirling motorunun kesikli çalıştırılması ve gece saatlerinde güneş enerjisinden yararlanılamaması sebebiyle hibrid sistemin elektrik üretiminde düşüşler gözlemlenmiştir. Bu çalışmada bina ısıtma sistemine eklenmiş Stirling motor-PV hibrid güç sisteminin performansı test edilmiş, enerji ve ekonomik analizler ile değerlendirilmiş ve sonraki çalışmalar için bir referans çalışma oluşturulmuştur.

Abstract:
A hybrid power system of Stirling engine-PV was installed in the central heating system to produce electricity and the performance of the emerging system was experimentally analyzed. This study aims to keep the heating system perform its primary function while generating a small amount of electricity. Mechanical energy provided by the Stirling engine is transformed by an alternator into electricity and this electricity is stored, together with the energy provided by PV panels, into a battery to be made available for use. Thus, it is possible to understand the operation of a hybrid system, the interactions of two different energy sources with the heating system and the differences of performance in time. Measurements have been taken from the system with 10 minute intervals for three months (between 1 January - 31 March 2018). By the data obtained through measurements, performance of the system is evaluated through the parameters like thermal power, efficiency, electrical power, cost and cost saving. The results of this study show that the hybrid system composed of Stirling engine and PV panels was able to meet in full the heating requirements of the chosen building. In addition, Stirling engine-PV hybrid power system generated an average of 130 W of electricity for three months. 82% of this was provided by micro generation system with Stirling engine. Remaining 18% was provided by the PV panels. The heating system working with the Stirling engine resulted in 1.29kW loss in the thermal power of the boiler. Moreover, reductions in the electricity generation of the system are observed due to intermittent working of Stirling engine and lack of solar energy in the night hours. This study tested the performance of the Stirling engine-PV hybrid power generation system and evaluated with the energy and economic analyses to be a reference point for later studies.