Bir enerji depolama sisteminin tasarimi ve çalişma parametrelerinin deneysel ve sayisal olarak incelenmesi

Ülkemizde ve Dünya'da yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımında yaşanan en büyük problemlerden birisi enerjinin sürdürülebilirliğidir. Rüzgâr ve güneş gibi yenilenebilir enerji kaynaklarından elde edilen çevre dostu enerjinin sürdürülebilirliği konusunda enerji depolama sistemleri uygun bir çözüm yöntemi olarak birçok araştırmacı tarafından incelenmektedir. Enerji kaynağının bol olduğu dönemde kullanıma paralel olarak depolamanın yapılması ve daha sonra enerji kaynağının azalmasıyla birlikte depolanan enerjinin verimli bir şekilde geri kullanılması enerji devamlılığını büyük ölçüde gerçekleştirecektir. Enerji depolama, yenilenebilir enerji kaynaklarının sürdürülebilirliğinin yanı sıra, mevcut enerji sistemlerinin sürdürülebilir, verimli, ekonomik ve çevre dostu kullanımı açısında da önemlidir. İklimlendirme sistemleri açısından ele alınacak olursa, yaz aylarında gün içi yük yoğunluğu gece saatlerinde yapılacak soğu depolaması sayesinde azaltılabilir. Gece saatlerinde enerji maliyetinin gündüze göre ucuz ve dış ortam sıcaklığının düşük olması, soğutma sistemlerinde ekonomiklik ve verim artışı sağlayacaktır.Proje çalışmasında gizli ısı depolama sistemlerinin depolama ve geri kullanım dönemleri üzerine parametrik incelemeler yapılmıştır. Gerçekleştirilen deneysel çalışmalar Tek Borulu Gizli Isı Depolama Sistemi (Tek Borulu GIDS) ve Serpatinli Gizli Isı Depolama Sistemi (Serpantinli GIDS) olmak üzere iki kısma ayrılmıştır. Tek borulu GIDS'de, faz değişim prosesi görece küçük bir hacimde incelenerek serpantinli sistem için çalışma ve tasarım parametreleri belirlenmiştir. Üç farklı boru malzemesi, iki farklı kovan çapı ve ayrıca ikincil akışkanın değişen giriş sıcaklıkları ve debileri için parametrik deneyler gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, sistem içerisindeki sıcaklık değişimi, buz oluşumu ve doğal taşınım etkileşimlerini inceleyebilmek için özel olarak geliştirilen ölçüm kartları kullanılmıştır. Geliştirilen buz ölçüm yönteminin sonuçları fotoğraf ve ısıl çift ölçümleri ile karşılaştırılarak doğruluğu ortaya konulmuştur. Bunun yanında, tek borulu GIDS'de literatürden farklı olarak deneysel sonuçlar üzerinden kontrol hacmi yaklaşımı uygulanmış ve sistem içerisindeki sıcaklık ve buz yarıçapı değişimlerinin etkileri depolanan (veya kullanılan) enerji hesaplamalarına dâhil edilmiştir.Tek borulu GIDS'de gerçekleştirilen deney sonuçlarından yola çıkılarak, belirlenen kapasiteye uygun bir serpantinli GIDS tasarımı gerçekleştirilmiştir. Serpantinli GIDS'de tank içi faz değişimin homojen olmasını sağlamak amacıyla spiral yapıda, kaydırılmış sıralı ve karşıt akışlı bir serpantin tasarımı oluşturulmuştur. Sistemde depolamanın yanı sıra içten ve dıştan erime deneyleri farklı debi, sıcaklık ve ısıl yükler altında gerçekleştirilmiştir.