Güneş enerjisi kaynaklı ev tipi trijenerasyon sisteminin termodinamik analizi
Thermodynamic analysis of solar energy driven home type trigeneration system
Yazar: BÜŞRA ÖZDEMİR
Danışman: DOÇ. DR. AHMET KABUL
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Enerji = Energy
Dizin: Güneş enerjisi = Solar energy

Özet:
Bu çalışmada, Isparta ilinde bulunan bir evin elektrik, ısıtma ve soğutma ihtiyacının güneş enerjisi kaynaklı trijenerasyon sistemi ile karşılanabilmesi teorik olarak incelenmiş ve sistemin enerji-ekserji analizleri yapılmıştır. Sistem için gereken termal enerji parabolik oluk tipi güneş kolektörlerinden elde edilmiştir. Öncelikle Isparta şartlarında güneş enerjisinin potansiyeli belirlenmiş, belirlenen potansiyel doğrultusunda 15 Nisan günü referans olarak seçilerek sistem boyutlandırılmıştır. Organik Rankine Çevrimi (ORC) ile güç üretiminin gerçekleştirildiği bu çalışmada, çevrim sonrasında atılan atık ısı ile mevsime bağlı olarak evin ısıtma ve soğutma ihtiyacının karşılanması amaçlanmıştır. Isıtma ihtiyacı doğrudan ORC'den atılan ısı ile karşılanırken, soğutma ihtiyacı ise atık ısının kullanılabildiği absorbsiyonlu soğutma sistemi ile karşılanmıştır. Bütün analizlerde mühendislik denklem çözücü (EES) bilgisayar programı kullanılmıştır.
Elde edilen sonuçlara göre tasarlanan sistemle, nisan ile ekim ayları arasında elektrik ihtiyacının tamamının, ocak, şubat, mart, kasım ve aralık aylarında ise sırasıyla % 77, % 91, % 98, % 98 ve % 73 oranında karşılanabildiği görülmüştür. Isıtma ve soğutma ihtiyacının ise tüm aylarda tamamının karşılanabildiği hesaplanmıştır.
Yapılan parametrik çalışmalar sonucunda, ışınım şiddetinin % 56 artışı ile trijenerasyon sisteminin elektrik üretimi, ısıtma ve soğutma kapasitesinin sırasıyla % 45, % 75 ve %157 arttığı belirlenmiştir. Bununla birlikte sistemde yer alan ORC'nin veriminin % 15 azaldığı, absorbsiyonlu soğutma sisteminin COP 'sinin % 2 arttığı, ORC'nin ikinci yasa veriminin % 55 azaldığı, absorbsiyonlu soğutma sisteminin ikinci yasa veriminin ise % 26 azaldığı görülmüştür. Ayrıca sistemin toplam ekserji yok oluşunun % 47 oranında arttığı hesaplanmıştır.

Abstract:
In this study, the situation of the meet of electricity, heating and cooling needs of a house located in Isparta province out by means of the tri-generation system derived from solar energy were investigated and the thermodynamic analysis of the system was carried out. Thermal energy required for the system is obtained from parabolic trough collectors. Firstly, the potential of solar energy in Isparta conditions was determined and the system was resized by selecting as potential reference on April 15th. In this study, where power generation is carried out with the Organic Rankine Cycle, it is aimed to meet the heating and cooling needs of the house depending on seasonality by using the waste heat. The heating requirement is met directly with the heat from the ORC while the cooling requirement is met by the absorption cooling system where waste heat can be used. Engineering Equations Solve (EES) software was used in all analyzes.
According to the results, it is seen that the total electricity need between April and October can be met and January, February, March, November, and December by 77%, 91%, 98%, 98% and 73% respectively. It is revealed that heating and cooling needs of the house can be met in all months.
As a result of the parametric studies, it was determined that the electrical generation, heating and cooling capacity of the tri-generation system increased by 45%, 75% and 157%, respectively, with a 56% increase in radiation intensity. On the other hand, it has been observed that the efficiency of the ORC in the system is reduced by 15%, the COP of the absorptive cooling system is increased by 2%, the efficiency of the ORC is decreased by 55%, and the efficiency of the absorption cooling system is decreased by 26%. It is also calculated that the system has a 47% increase in the total absence of exergy.