Fabrika atık ısı destekli kombine bir çevrimin güç, ısıtma, soğutma ve hidrojen üretiminin termodinamik performans analizinin incelenmesi

Artan nüfus ve gelişen teknoloji ile doğru orantılı olarak enerji arzı da artmaktadır. Enerji ihtiyacının karşılanabilmesi için fosil yakıt kullanımı ve bunun sonucunda sera gazı emisyonlarının artışına bağlı olarak küresel ısınma meydana gelmektedir. Uluslararası enerji ajansının verileri incelendiğinde Türkiye'nin sera gazı emisyonlarının büyük bir çoğunluğunun sanayi kaynaklı olduğu görülmektedir. Bu nedenle yüksek enerji tüketimi gerçekleştiren sanayi kuruluşlarının enerji ve ekserji verimliliklerinin değerlendirilmesinde, atmosfere bırakılan atık ısı kaynaklarının kullanımı önem kazanmıştır. Yürütülen bu tez çalışmasında, fabrika baca gazı atık ısısından faydalanılarak ısıtma, soğutma, güç ve hidrojen üretiminin gerçekleştirildiği bir multijenerasyon sisteminin tasarımı yapılmıştır. Sistem, organik Rankine çevrimi, absorpsiyonlu soğutma sistemi, fotovaltaik sistem ve proton değişim membran elektroliz ünitelerinden meydana gelmektedir. Sistemin enerji ve ekserji verimlilikleri hesaplanmış olup sistemi oluşturan her bir komponent için enerji, kütle denge denklemleri yazılmış ve ekserji yıkımları hesaplanmıştır. Ayrıca sistem üzerinde önemli değişimlere sebep olan baca atık ısı debisi, baca atık ısı sıcaklığı, ısı değiştiricisi temas noktası sıcaklığı, türbin izantropik verimi ve evaporatör sıcaklığı gibi parametreler incelenmiştir. Termodinamik analizler sonucunda, organik rankine çevriminin enerji verimliliği %9.33 ve ekserji verimliliği %29.77, absorpsiyonlu soğutma sisteminin enerjetik performans katsayısı 0.2785 ve ekserjetik performans katsayısı 0.13, sistemin enerji verimliliği %38.91 ve ekserji verimliliği %16.73 olarak hesaplanmıştır. Sistemden üretilen ısıtma yükü, soğutma yükü, net güç ve hidrojen üretimi sırasıyla 360.4 kW, 143.8 kW, 57.79 kW ve 0.00007348 kg/s olarak hesaplanmıştır. Sistemin sürdürülebilirlik katsayısı 1.29 olarak hesaplanmıştır. Sistem verileri incelendiğinde tasarlanan multijenerasyon sistemin avantaja sahip olduğu sonucuna varılabilir.