Farklı soğutucu akışkanların kullanıldığı PV panel destekli soğuk tesislerin termodinamik ve maliyet analizi
Thermodynamic and cost analysis of PV panel assisted cold facilities using different refrigerants
Yazar: İSMAİL KAYA
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ALİ CELEN
Erzincan Binali Yıldırım Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Dünya nüfusundaki hızlı artış, E-Ticaretin yayılması, mevsimsel değişiklikler, temel gıda ürünlerinin veya bunlar dışındaki ürünlerin depolanma koşulları ve zorunlulukları soğuk oda tesislerini daha önemli hale getirmiştir. Bu çalışmada, fotovoltaik panel entegreli bir soğuk tesis tasarımı yapılarak soğutucu akışkan ve dış ortam sıcaklığının soğutma performansına etkisi belirlenmek amacıyla beş farklı şehir ve akışkan için termodinamik hesaplamalar ve karşılaştırmalar yapılmıştır. Seçilen iller arasında dış hava sıcaklığı en yüksek olan Adana ilinde COP ve ekserji verimlilikleri dış hava sıcaklığı en düşük olan Erzurum ilinden sırasıyla %34 ve %28 daha düşük bulunmuştur. Aynı dış ortam sıcaklıkları ve soğutma yükleri altında farklı akışkanlar için hesaplamalar yapıldığında en yüksek ve en düşük COP değeri sırasıyla R134a ve R452a soğutucu akışkanlarının kullanıldığı soğutma çevrimlerinde elde edilmiştir. R513a soğutucu akışkanı R134a akışkanına göre daha yeni ve çevreci oluşuyla birlikte, R134a'ya alternatif olarak en iyi soğutma performansını göstermiştir. Tesisin çatısına kurulması planlanan PV panellerden üretilen elektrik enerjisi ile tesisin elektrik tüketimini karşılamak amaçlanmıştır. Yapılan hesaplamalar sonucunda PV panellerden üretilen elektrik enerjisi tesisin kurulması planlanan illerin güneşlenme sürelerine göre değişkenlik göstermiştir. PV panellerden üretilen elektrik enerjisi maksimum ve minimum güneşlenme sürelerinde tesislerin günlük elektrik tüketimini %100 ile %53'ünü karşıladığı sonucu elde edilmiştir. Tesisin kurulması planlanan illerin iklim şartlarına bağlı olarak ekipman kapasiteleri, PV paneller ile üretilen elektrik enerjisinde değişiklikler olduğu gibi tesislerin ilk yatırım maliyetlerinde ve geri ödeme sürelerinde de etkisi olduğu görülmüştür. Maksimum güneşlenme sürelerinde iller için geri ödeme sürelerine bakıldığında minimum geri ödeme süresi İzmir (8,42 yıl) iline aitken maksimum geri ödeme süresi Bolu (9,96 yıl) iline aittir.

Abstract:
The rapid growth of the global population, the expansion of e-commerce, seasonal changes, and the storage conditions and requirements of essential food products and other goods have made cold storage facilities increasingly important. In this study, thermodynamic calculations and comparisons were made for five different cities and fluids to determine the effect of refrigerant and outdoor temperature on cooling performance by designing a photovoltaic panel integrated cold facility. Thermodynamic calculations and comparisons were made for five different cities and refrigerants. For Adana province, which has the highest outside temperature among the selected cities, COP and exergy efficiencies were found to be 34% and 28% lower compared to Erzurum, which has the lowest outside temperature, respectively. Calculations performed for different refrigerants under the same ambient temperatures and cooling loads showed that the highest and lowest COP values were achieved with refrigerants R134a and R452a, respectively. The refrigerant R513a, being newer and more environmentally friendly, demonstrated the best cooling performance as an alternative to R134a. The aim was to meet the facility's electricity consumption with the electricity generated by PV panels planned to be installed on the facility's roof. Numerical calculations revealed that the electricity generated by PV panels varied according to the sunshine durations of the cities where the facility is planned to be established. The electricity generated by PV panels was found to cover between 53% and 100% of the facility's daily electricity consumption during maximum and minimum sunshine durations.The climate conditions of the cities where the facility is planned to be established affect equipment capacities, the electricity generated by PV panels, initial investment costs, and payback periods. Under maximum sunshine durations, the shortest payback period was found to be 8.42 years for İzmir, while the longest payback period was 9.96 years for Bolu.