Batı Afrika bölgesi'nde kurulması planlanan gaz türbinli kojenerasyon sisteminin modellenmesi, termodinamik ve termoekonomik analizi

Bu çalışmada, Batı Afrika Bölgesi'nde yer alan Fildişi Sahili'nde kurulması planlanan gaz türbinli kojenerasyon sistemi modellenmiş, sistemin termodinamik ve termoekonomik performansı incelenmiştir. Gaz türbini çevrimi ve absorbsiyonlu soğutma çevriminden oluşan kojenerasyon sisteminin enerji, ekserji ve ekonomik analizleri farklı çalışma parametreleri için gerçekleştirilmiştir. Çalışma kapsamında basınç oranı (8-16), kompresör izentropik verimi (%80-88), türbin izentropik verimi (%75-85), rejeneratör etkenliği (%58-62), kaynatıcı sıcaklığı (90-100 °C) ve buharlaştırıcı sıcaklığının (0-5 °C) sistemin termodinamik ve termoekonomik performansı üzerindeki etkileri değerlendirilmiş ve bu doğrultuda sistemin enerji kullanım oranı (EKO), seviyelendirilmiş elektrik üretim maliyeti (SEÜM) ve seviyelendirilmiş soğutma maliyeti (SSM) hesaplanmıştır. Ayrıca, analizler farklı çevre sıcaklıkları altında gerçekleştirilmiş ve sistemin Fildişi Sahili'nde karşılaşılabilecek tipik sıcaklık koşulları altındaki performansı değerlendirilmiştir. İncelenen çalışma parametrelerine bağlı olarak, gaz türbini çevriminin enerji verimi %35,17 ile %42,72 arasında değişirken ekserji verimi ise %35,85 ile %44,05 arasında değişmiştir. Benzer şekilde, absorbsiyonlu soğutma sisteminin STK değeri 0,509 ile 0,562 arasında değişirken, eSTK değeri ise 0,198 ile 0,46 arasında gerçekleşmiştir. Basınç oranındaki artış, sistemin EKO ve SEÜM değerlerini düşürme eğilimi gösterirken; SSM değeri başlangıçta azalmış, ancak belirli bir basınç oranından sonra tekrar artış eğilimi sergilemiştir. En düşük SSM değeri, 10-11 aralığındaki basınç oranlarında elde edilmiştir. Kompresör ve türbin izentropik verimindeki artışlar, sistemin EKO değerini arttırmış, SEÜM ve SSM değerlerini düşürmüştür. Rejeneratör etkenliği, sistemin enerji kullanım oranını arttırmış ancak elektrik üretim ve soğutma maliyetini olumsuz yönde etkilemiştir. Öte yandan, kaynatıcı ve buharlaştırıcı sıcaklığındaki artışlar, hem EKO değerini iyileştirmiş hem de SEÜM ve SSM değerlerini düşürerek sistemin performansını olumlu yönde etkilemiştir. Genel olarak, çevre sıcaklığındaki artışın, kojenerasyon sisteminin hem elektrik üretim maliyetini hem de soğutma maliyetini olumsuz yönde etkilediği belirlenmiştir. İncelenen çalışma parametrelerine bağlı olarak, gaz türbinli kojenerasyon sisteminin EKO değeri %60,43–%63,30, SEÜM değeri 0,02527–0,04682 USD/kWh, ve SSM değeri ise 0,04839–0,07054 USD/kWh aralığında değişmiştir. Yapılan analizler sonucunda, buharlaştırıcıdan çıkan soğutulmuş havanın sıcaklığı en düşük 9,54 °C'ye kadar düşürülebilmiştir.