Kömür yakıtlı bir termik santralde değirmen kanalsisteminin sayısal incelemesi ve jeotermal bir santralde alternatif evaporatif soğutma yöntemlerinin değerlendirilmesi ile verimlilik artışlarının analizi

Dünyadaki yaklaşık 62.000'den fazla enerji santrali, insanların elektrik ihtiyaçlarını karşılamak için işletilmektedir. Kömür santralleri elektrik üretiminde en yaygın santraller arasındadır. Buna karşılık, jeotermal santraller yenilenebilir enerji kaynakları açısından en güvenilir santraller olarak kabul edilebilir. Bu santraller tasarım değerlerine göre çalıştırılması planlandığından, gerçek zamanlı elektrik üretimi tasarlanan üretim değerlerinden farklılıklar gösterebilir. Bu çalışmada, hem Manisa, Türkiye'deki bir kömür termik santrali (TS) hem de Aydın, Türkiye'deki bir jeotermal santrali verim kayıplarının belirlenmesi ve verimlilik iyileştirmeleri konusunda önerilerde bulunmak amacıyla araştırılmıştır. İlk olarak, Soma B TS'deki değirmen kanalı sistemindeki kömür/hava akışı, kömür parçacıklarının ve gaz karışımının akış davranışını karakterize etmek için sayısal olarak modellenmiştir. Değirmen kanalı sisteminde daha iyi bir karışım sağlaması için ND01 ve ND-02 adlı iki yeni tasarım önerildi. Kanal sisteminde özellikle ND-01 tasarımı uygulandığında, 230 µm'den daha büyük partikül boyutları için daha homojen partikül dağılımının elde edildiği anlaşıldı. İkincisi, hava soğutmalı iki kademeli binary tip organik Rankine çevrimine sahip 21 MW'lık bir jeotermal santralin termodinamik performansı, tasarım ve işletim verilerine göre sayısal olarak araştırıldı. Sonuçlar, ortam sıcaklığı 5 °C'den 35 °C'ye yükseldiğinde, santralin elektrik üretiminin nominal yükte 6.8 MW azaldığını, enerji verimliliğinin yüzde 13.5'ten yüzde 9.98'e düştüğünü ve ekserji verimliliğinin yüzde 54.65'ten yüzde 38.67'ye azaldığını göstermektedir. Ayrıca, geri ödeme süresi, iç getiri oranı ve net bugünkü değer yöntemleri göz önünde bulundurularak santral için en karlı ve ekonomik olan soğutma yöntemini belirlemek amacıyla bu üç ayrı evaporatif soğutma sistemi yatırımı için termoekonomik analiz yapılmıştır. Doğrudan sprey, ıslak ortam ve ekomesh yöntemlerinin geri ödeme süreleri sırasıyla 8.4, 11.2 ve 14.0 yıl olarak hesaplanmıştır. Ayrıca, IRR ve NPV sonuçlarına dayanarak doğrudan sprey sistemi, alternatifler arasında en avantajlı yatırım seçeneği olduğu görülmektedir.