Basit ve rejeneratif organik rankine çevrimi (ORC) tasarımları kullanılarak biyogaz yakıtlı ısı-güç kombine (CHP) motorunun atık ısısının geri dönüştürülebilirliği, enerji ve ekserji analizi

Yenilenebilir enerji kaynakları hızla tükenen fosil yakıtların yerine geçebilecek önemli bir alternatiftir. Güneş, rüzgar, hidrojen, biyogaz gibi birçok yenilenebilir enerji kaynağı mevcuttur. En önemli yenilenebilir enerji kaynaklarından birisi olan biyogaz, çoğunlukla ısı-güç kombine motorlarında (CHP) yakıt olarak kullanılmakta ve elektrik enerjisine dönüştürülmektedir. Fakat bu motorların verimleri çok düşük olup biyogazın yanması ile giren enerjinin çok büyük bir kısmı egzoz gazı ve ceket soğutma suyu vasıtası ile atmosfere atılmaktadır. Bu tez çalışmasında, Belçika bölgesinde kurulu bulunan ve evsel atıklardan biyogaz üretimi yapan bir tesisteki ısı-güç kombine motorlarının (CHP) atık ısılarının geri kazanımı çalışılmıştır. Çalışma kapsamında öncelikle yüksek sıcaklığa sahip olan egzoz gazı atık ısısı için çevrim akışkanı olarak R245fa kullanan rejeneratörlü ve rejeneratörsüz organik Rankine çevrimleri (ORC) tasarlanmıştır. Tasarlanan bu iki çevrim, hem kritik-altı (subkritik) hem de kritik-üstü (süperkritik) çalışma şartları için parametrik olarak optimize edilmiştir. Daha sonra düşük sıcaklığa sahip olan ceket soğutma suyu (CS) atık ısısının geri kazanımı için çevrim akışkanı olarak R245fa kullanan rejeneratörlü ve rejeneratörsüz ORC tasarımı yapılmış olup bu tasarımlar kritik-altı çalışma şartlarında parametrik olarak optimize edilmiştir. En iyi performansın elde edildiği sistem parametrelerinde, egzoz gazı ve CS atık ısısının geri kazanımı için tasarlanan ORC çevrimlerinin ekserji analizi yapılmıştır. Çalışma kapsamında R245fa kullanan ORC çevrimlerinin en iyi çalışma koşullarının belirlenmesinin yanı sıra rejeneratörün ORC üzerine etkileri de irdelenmiştir. Çalışma boyunca ORC sistemlerinin tasarımı ve parametrik optimizasyonu için Steag GmbH tarafından geliştirilen EBSILON® Professional (EBSILON) yazılımı kullanılmıştır.