Akdeniz bölgesinde kurulacak olan güneş kulesinin enerji ve ekserji analizi

Abstract

Dünyada artan sanayileşme ve nüfus büyümesiyle doğru orantılı olarak ülkeler her geçen gün daha fazla enerjiye ihtiyaç duymaktadır. Artan enerji talebini hızlı ve ucuz biçimde karşılamak isteyen ülke politikaları, enerji üretiminin çoğunluğunun fosil yakıtlardan karşılanmasına neden olmaktadır. Bu politikalardan dolayı çevreye ve insan sağlığına olumsuz etki yaratacak birçok faktör açığa çıkmaktadır. Bunlardan en önemlisi çevre kirliliği ve küresel ısınmadır. Çevre kirliliği dünyada yaşayan tüm canlıların sağlığı üzerinde büyük risk oluşturmaktadır. Özellikle fosil yakıtların enerji üretimi amaçlı yakılması sonucu ortaya çıkan gazlar bu riskler üzerinde en önemli etkendir. Başta CO2 olmak üzere diğer sera gazlarının atmosferde birikmeye başlamasıyla, küresel ısınmanın en büyük sebebi olan sera etkisi oluşmakta ve iklim değişikliğine neden olmaktadır. İklim değişikliği ile birlikte insan hayatı için vazgeçilmez olan su kaynakları azalmakta, dünyanın akciğerleri olan ormanlar yangın sebebiyle hızla azalmakta ve kuraklık oluşmaktadır. Ek olarak, fosil yakıtlar gelecekte tükenme tehlikesiyle karşı karşıya olup güvenilir enerji kaynakları değildirler. Fosil yakıtların, yukarıda bahsedilen bu nedenlerden dolayı kullanımının azaltılması gerekmektedir. Bu tez çalışmasında, yenilenebilir enerji kaynaklarından olan güneşi kullanan, bir güneş kulesi güç tesisinin enerji ve ekserji analizi yapılmıştır. Tesisin kurulum yeri için, demir çelik sanayisi gelişmiş olan, aynı zamanda yenilenebilir enerji kaynaklarından olan güneş için çok uygun güneşlenme değerleri ve araziler bulunan İskenderun bölgesi seçilmiştir. Yapılan simülasyon ve analizler sonucunda sistemin maksimum ve minimum verimleri hesaplanıp, maksimum Carnot, termal ve ekserjik verimi % 74,664, % 45,814 ve % 47,27 olarak hesaplanırken, minimum değerleri sırasıyla % 58,278, % 38,106 ve % 39,04 olarak bulunmuştur. Sistemden aylık en düşük net güç üretimi aralık ayında kule çıkış sıcaklığı 500 oC'de iken 989 MW-saat/ay, sistemden elde edilen maksimum güç ise temmuz ayı kule çıkış sıcaklığı 1000 oC'de iken 17172 MW-saat/ay olarak hesaplanmıştır. Son olarak sistemden bir yıl içerisinde elde edilebilecek net güç hesaplanıp, 89253 MW-saat/yıl olarak bulunmuştur.

In line with increasing industrialization and population growth in the world, countries need more energy every passing day. Country policies that want to meet rising energy demand quickly and cheaply cause the majority of energy production to be met from fossil fuels. Due to these policies, there are many factors that will have a negative impact on the environment and human health. The most important of these is environmental pollution and global warming. Environmental pollution poses a great risk to the health of all living beings in the world. In particular, fossil fuels are burned for power generation purposes and the resulting gases are the most important factor for these risks. As other greenhouse gases, especially CO2, start to accumulate in the atmosphere, greenhouse effect, which is the biggest cause of global warming, occurs and causes climate change. Along with the climate change, water resources which are indispensable for human life are decreasing, forests which are the lungs of the world are rapidly decreasing due to fire and drought is occurring. In addition, fossil fuels face the danger of future depletion and are not reliable sources of energy. The use of fossil fuels due to the above-mentioned reasons needs to be reduced. In this study, energy and exergy analysis of a solar tower power plant using solar energy from renewable energy sources was done. For the installation site of the facility, Iskenderun region, which has an iron steel industry developed and at the same time very suitable solar source for sun and renewable energy sources, has been chosen. The maximum and minimum efficiencies of the system were calculated as the result of the simulations and analyzes, and the maximal Carnot, thermal and exergetic yields were calculated as 74,664%, 45,814% and 47,27% respectively while the minimum values were found as 58,278%, 38,106% and 39,04% respectively. The minimum net power output from the system is calculated as 989 MW-hour / month while the tower output temperature at December is 500 oC, while the maximum power obtained from the system is calculated as 17172 MW-hour / month when the tower output temperature at July is 1000 oC. Finally, the net power that can be obtained from the system in one year was calculated as 89253 MW-hour / year.