Bir jeotermal santralde atık ısının termoelektrik jeneratörlerle geri kazanılması, sistem kurulması ve performansının değerlendirilmesi
Recovery of waste heat in a geothermal power plant with thermoelectric generators system installation and performance evaluation
Yazar: AHMET YILMAZ
Danışman: DOÇ. DR. CANAN KANDİLLİ
Uşak Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımı ve değerlendirmesi zaman geçtikçe önem kazanmaktadır. Jeotermal enerji dünyamızdaki en önemli yenilenebilir ve en kullanışlı enerji kaynaklarımızdandır. Jeotermal enerjiden elektrik üretimi, sera, konut ısıtma ve kurutma fabrikaları gibi birçok alanda faydalanılmaktadır. Jeotermal santraller ülkemizde yerli sermaye olduğu için hızla sayıları artmakta ülke ekonomisine büyük katkıları olmaktadır.
Bütün dünyanın en önemli ihtiyacı olan enerjinin en ucuz ve en verimli şekilde üretilmesi çok önemlidir. Bütün santrallerde verimlilik ne kadar geliştirilirse geliştirilsin, iyileştirmeler yapılsın yine de halen üretim yapılabilecek enerji kaynakları bulunmaktadır. Jeotermal santrallerde de verim oranı %12 ler civarındadır. Bizim santralimizde enjeksiyon kuyularına giden veya seperatör sistemlerinde blöf amaçlı olan 99-100 C civarında sıcak su, sistemin soğutulması için 20-25 C civarında soğuk su mevcuttur. Bu atıl olan iki enerji kaynağını kullanarak peltıer sistemi ile enerji üreterek aküde depolama sonrası gece aydınlatılabilmesi konusu incelenmiştir. Bu sayede geceleri santralin iç ihtiyacını elektrik tüketiminin azaltılması planlanmıştır. Ayrıca sistem termodinamiğin 1. Ve 2. Yasası ile de incelenmiştir. 
Yapılan incelemede sistemlere ait enerji ekserji verimleri aşağıdaki gibidir;
Birinci peltier sisteminin enerji verimi %0,0019 bulunmuştur. Sistemin ekserji verimi ise %98,91 olarak bulunmuştur. İkinci peltier sisteminin enerji verimi %0,00194 bulunmuştur. Sistemin ekserji verimi ise %98,776 olarak bulunmuştur.
Yapılan bir diğer incelemede ise sistemlere ait yüzey sıcaklıkları ısı transferi ile analiz edilmiştir sonuçlar aşağıdaki gibidir;
Birinci sistemin incelemelerinde sıcak akışkanın temas ettiği taşınım ile ısı transferinin olduğu yüzeydeki sıcaklık 94,121°C'dir. Bu sıcak akışkanın iletimle dış yüzeye yaptığı ısı transferi sonrası dış yüzey sıcaklığı 92,310°C'dir. Birinci sistemin incelemelerinde soğuk akışkanın temas ettiği taşınım ile ısı transferinin olduğu yüzeydeki sıcaklık 28,448°C'dir. Bu soğuk akışkanın peltiere temas ettiği noktadaki iletimle dış yüzeye yaptığı ısı transferi sonrası dış yüzey sıcaklığı 28,054°C'dir.
İkinci sistemin incelemelerinde sıcak akışkanın temas ettiği taşınım ile ısı transferinin olduğu yüzeydeki sıcaklık 93,744°C'dir. Bu sıcak akışkanın iletimle dış yüzeye yaptığı ısı transferi sonrası dış yüzey sıcaklığı 91,703°C'dir. İkinci sistemin incelemelerinde soğuk akışkanın temas ettiği taşınım ile ısı transferinin olduğu yüzeydeki sıcaklık 28,605°C'dir. Bu soğuk akışkanın peltiere temas ettiği noktadaki iletimle dış yüzeye yaptığı ısı transferi sonrası dış yüzey sıcaklığı 28,075°C'dir.
Çıkan sonuçlar sistemin ölçü aletleri ile doğrulama yapmak için kontrol edildiğinde birbirleri ile uyumlu olduğu gözlemlenmiştir.
Yapılan çalışma sonucunda birinci üniteden 0,04699 kWh ikinci üniteden 0,0462 kWh elektrik üretimi sağlanmıştır. Bu üretimlerle ilk kurulum maliyetleri yedi yıl gibi bir sürede geri dönüş sağlamaktadır. Akü ve ınverter sistemi daha fazla peltier sistemi kurulup elektrik üretilmesi için uygundur. Bu da ilk kurulum maliyetinin daha fazla elektrik üretilmesi nedeniyle daha kısa sürede geri dönmesini sağlayacaktır.

Abstract:
The use and evaluation of renewable energy sources is gaining importance over time. Geothermal energy is one of the most important renewable and useful energy sources in our world. Geothermal energy is utilized in many fields such as electricity generation, greenhouse, residential heating and drying factories. Since geothermal power plants are domestic capital in our country, their number is increasing rapidly and they make a major contribution to the national economy.
It is very important that the energy, which is the most important need of the whole world, is produced in the cheapest and most efficient way. Regardless of how much efficiency is improved in all power plants, improvements are still made, yet there are still energy sources for production. The yield rate in geothermal power plants is around 12%. In our power plant, there is hot water around 99-100 °C going to injection wells or blowdown in separator systems and cold water around 20-25 °C for cooling the system. By using these two inert energy sources, peltier system can be used to generate energy and to illuminate the battery after storage. In this way, it is planned to reduce the internal consumption of the power plant at night. In addition, the system is examined by the Laws 1 and 2 of thermodynamics.
Energy exergy efficiencies of the systems are as follows;
The energy efficiency of the first peltier system was found to be %0,0019. The exergy efficiency of the system was %98,91. The energy efficiency of the second peltier system was found to be %0,00194. The exergy efficiency of the system was found to be %98,776.
In another study, surface temperatures of the systems were analyzed by heat transfer and the results are as follows;
In the examination of the first system, the temperature at the surface where the transfer of heat and heat transfer is in contact with the hot fluid is 94,121 °C. After the heat transfer of this hot fluid to the outer surface by conduction, the outer surface temperature is 92,310 °C. In the examination of the first system, the temperature at the surface where the transfer and heat transfer with the cold fluid comes into contact is 28,448 °C. The temperature of the outer surface is 28,054 °C after the heat transfer of this cold fluid to the outer surface by conduction at the point where it contacts the peltier.
In the examinations of the second system, the temperature at the surface where the transfer of heat and heat transfer is in contact with the hot fluid is 93,744 °C. After the heat transfer of this hot fluid to the outer surface by conduction, the outer surface temperature is 91,703 °C. In the examinations of the second system, the temperature at the surface where the heat transfer and heat transfer is in contact with the cold fluid is 28,605 °C. The temperature of the outer surface is 28,075 °C after the heat transfer of this cold fluid to the outer surface by conduction at the point where it contacts the peltier.
When the results were checked for verification with measuring instruments, it was observed that the system was compatible with each other.
As a result of this study, 0.04699 kWh from the first unit and 0.0462 kWh of electricity from the second unit were provided. With these productions, the initial installation costs provide a return in seven years. The battery and inverter system is suitable for the installation of more peltier systems and the generation of electricity. This will allow the initial installation cost to be returned in a shorter period of time because more electricity is produced.