Jeotermal ve güneş enerjisinin elektrik ve hidrojen üretimi, ısıtma ve soğutma için kullanılmasının yapay sinir ağları ile modellenmesi, termoekonomik analizi ve optimizasyonu

Bu tezin amacı, jeotermal ve güneş enerjisinin elektrik ve hidrojen üretimi ile birlikte ısıtma ve soğutma için kullanılması amacıyla uygun modellerin geliştirilmesidir. Geliştirilen modellerin termodinamik ve termoekonomik analizlerinin ardından Yapay Sinir Ağları (YSA) kullanılarak tasarımı, ve Genetik Algoritma yöntemi ile optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Bu çalışma sonucunda, ihtiyaç duyulan farklı enerji formlarının üretilmesinde jeotermal ve güneş enerjisinin en uygun sistem ve sistem kombinasyonları ile uygun çalışma şartlarında kullanılması hedeflenmiştir. Farklı jeotermal kaynak sıcaklıklarında ve değişen güneş ışınımlarında modellerin parametrik analizleri yapılmıştır. Modellerin optimizasyon çalışmaları sonucunda güç, ısıtma ve soğutma üretimini maksimize edecek ve üretilen birim elektriğin, hidrojen, ısıtma ve soğutmanın birim maliyetlerini minimize edecek optimum çalışma şartları elde edilmiştir. İncelenen sistemler bilgisayar ortamında EES, MATLAB ve Aspen Plus ile modellenmiş ve tüm analizler bu programlar kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Modellerin analizlerinde jeotermal akışkanın sıcaklığı 130ºC ve kütlesel debisi 85 kg/s ile aylık ortalama güneş ışınım şiddeti olan 600 W/m2 dikkate alınmıştır. Modellerin termodinamik ve termoekonomik analiz sonuçları üzerinden yapılan YSA tabanlı optimizasyonu sonucunda Model 1'in toplam net güç çıktısı, depolanan hidrojenden şebekeye destek olarak elektik üretimi ve hidrojen üretim kapasitesi sırasıyla 4569 kW, 3180 kW 0.0185 kg/s hesaplanmıştır. Model 2'nin toplam net güç çıktısı 3061 kW ve soğutma kapasitesi 2761 kW hesaplanmıştır. Model 3'ün toplam net güç çıktısı, depolanan hidrojenin şebekeye destek olarak elektrik üretimi, ısıtma kapasitesi ve hidrojen üretim kapasitesi sırasıyla 3285 kW, 2252 kW, 10,274 kW ve 0.0154 kg/s olarak hesaplanmıştır. YSA tabanlı optimizasyon sonucunda, Model 1'de üretilen elektriğin ve hidrojenin birim maliyeti sırasıyla 0.077 $/kWh ve 1.921 $/kg hidrojen hesaplanmıştır. Model 2'de üretilen elektriğin ve soğutmanın maliyeti sırasıyla 0.014 $/kWh ve 0.052 $/kWh'dır. Model 3'de üretilen elektriğin, hidrojenin ve ısıtmanın birim maliyeti sırasıyla 0.0778 $/kWh, 1.491 $/kg hidrojen ve 0.0050 $/kWh olarak hesaplanmıştır.