Literatürde Kojenerasyon ve Ekserji Uygulamaları

Tsatsaronis ve Cziesla (2002)’de termoekonomi konusu incelenmiş, ekserji ve termoekonomi konularında yer alan temel terimlere yer verilerek, ekserji analizi, ekonomik analiz, termoekonomik analiz, termoekonomik gelişim, bir termal sistemin yakınsamalı optimizasyonu konularına ve bu konulardaki günümüz gelişmelerine yer verilmiştir. Bu çalışmadaki birçok tanımlama bu tezde göz önüne alınmıştır.

Hepbaşlı ve Özalp tarafından (2002) İzmir’deki seramik fabrikasında yapılan çalışmada burada yer alan toplam 13 MWe gücündeki kojenerasyon sistemi ele alınmıştır. Türkiye’deki elektrik endüstrisi ve elektrik piyasasındaki tarihsel gelişim konularına yer verilerek enerji politikalarına ve Türkiye’de kojenerasyon sistemlerinin

gelişimi konularına değinmişlerdir. İzmir’de kurulu bulunan seramik fabrikası hakkında bilgilere yer verilmiş ve yapılan bu çalışma sonunda elde edilen sonuçlar ortaya konulmuştur.

Aras (2003) yaptığı çalışmasında genç nüfusa sahip Türkiye’nin artan kişi başına enerji talebi, hızlı gelişen kentleşme ve ekonomik gelişimi ile dünyada, enerji piyasasında son 20 yılın en gelişen ülkelerinden biri olduğu vurgulanmıştır. Elektrik enerjisine olan gereksinimin 2010 yılına kadar 294 milyar kWh’ı bulacağı, 2020 yılında ise bu ihtiyacın 556 milyar kWh civarlarında olabileceği belirtilmiştir. Kojenerasyon sistemleri hakkında bilgi verilerek yakıt tüketiminin azaltılarak çevreye olan CO2

emisyonunu azaltmaları gibi faydalarına değinilmiştir. Bu çalışmada enerji piyasasındaki yasal düzenlemeler ve seri imalat konularındaki gelişmelere de yer verilmiştir.

Barelli ve Bidini (2004), Perguia Üniversitesi Mühendislik Bölümü’nde bulunan kojenerasyon sisteminde özel olarak geliştirilmiş bir YSA metodu uyarlamışlardır.

Çalışmada faklı sistemlerin esnek kurulum yapıları üzerine bir modüler yapı ile karakterize edilebilecek bir metot seçilmiştir. Tüm bu uygulamalar C++ programlama dilinde geliştirilmiştir.

Keskin ve Heperkan (2005) tarafından yapay zeka çözümlemelerine yer verilmiş, özellikle genetik algoritmalar ve yapay sinir ağları üzerinde durulmuştur.

İçten yanmalı motorlarda emisyon ve verim modellemesi, bir kojenerasyon sisteminde performans simülasyonu, kurutma makinesinde performans simülasyonu konularında bu sistemlerin kullanımlarına ilişkin ayrıntılı bilgiler örnek ve uygulama değerleri ile birlikte verilmiştir. Gerçek bir termodinamik sistemin analizi her biri kesin olmayan çözümleri içeren birçok kabul ile ancak yapılabildiği, bu kabuller olmadan gerçek bir uygulamanın termodinamik analizinin hesaplama süresinin çok zaman alan ve doğrusal olmayan çok sayıda denklemler ile çözülebildiği ifade edilmiştir. Bu tür problemlerin çözülmesinde girdi ve çıktı değerleri ile öğrenen ve buna göre sonuçlar üreten YSA ,

bulanık mantık gibi analiz sistemlerinin kullanılmasının faydalı olabileceği vurgulanmıştır.

Tsatsaronis (2006), son yıllarda artan ekserji ve ekserjoekonomi alanında yapılan çalışmalara paralel olarak kullanılan sembollere ve tanımlamalar yer vererek genelleştirmeler yapmıştır. Çalışmada ekserji ve ekserjoekonomide kullanılan tanımlara ait sembollerde bir bütünlüğün oluşturulması gerektiği vurgulanmıştır. Bu konuda yapılacak gelecekteki çalışmalarda kullanılabilecek semboller tavsiye edilmiştir.

Toplam ekserjiyi oluşturun fiziksel, kinetik, potansiyel ve kimyasal dört temel ekserji terimleri ve denklemleri bu çalışmada kullanılmıştır. Fiziksel ekserji; mekanik ve ısıl ekserjilerin toplamı, kimyasal ekserji ise; reaktif ve reaktif olmayan ekserjilerin toplamı olarak tanımlanmıştır.

Karakoç vd. tarafından (2006)’da F100 PW 100 turbofan motoru ele alınarak sistemin ekserji analizi yapılmıştır. Öncelikle turbofan motorlar için basit bir Brayton çevrimi ele alınmıştır. Çevrim kompresör (izentropik sıkıştırma), yanma odası (sabit basınçta yanma), türbin (izentropik genişleme) ve egzoz (sabit basınçta ısı transferi) bölümlerinden oluşmaktadır. Ekserji analizi için toplam ekserji denklemi kullanılarak fiziksel, kinetik ve kimyasal ekserji denklemleri kullanılarak F100PW 100 turbofan motorunun ekserji denklemleri çıkarılmıştır. Potansiyel ekserji terimi ihmal edilmiştir.

Çalışmada turbofan motorunda altı temel kısım için ekserji analizi yapılarak, hem deniz seviyesinde hem de 11000 m irtifadaki ekserji yıkımı ve ekserji verimleri grafikler ile gösterilmiştir. Bu altı temel kısım fan, kompresör, yanma odası, türbin, AB, egzoz bölümleridir.

Cerri et al. (2006)’da karmaşık yapılı kojenerasyon sistemlerinde bulunan ekipman ve makinelerde oluşan yüklerin optimum değerlerini tespit etmişlerdir. Metot olarak YSA (Yapay Sinir Ağları) metodu sisteme uyarlanmış ve geliştirilmiş-tir. Bir veritabanı kullanılarak gerçek bir kojenerasyon simülatörü oluşturulmuştur. İki farklı YSA modeli eğitilmiştir. İlk olarak anlık takip edilen verilerin girdi olarak

değerlendirildiği, gerçek sistemin “resmi” olarak ifade edilebilecek değerleri işleyen tanımlamalı nöral model (INM : Identificiation Neural Model) kullanmışlardır. İkinci olarak; girdi değerleri, sınır şartları ve optimum işletme değerine ayarlanmış serbestlik değerlerini çıktı değerleri olarak kullanan, optimum yük dağılımlı nöral model (OLANM : Optimum Load Allocation Neural Model) kullanılmıştır. Uygulamada Italya’daki Turin şehrindeki bir kojenerasyon sisteminde uygulanarak sonuçlar değerlendirilmiştir.

Sözen ve Arcaklıoğlu tarafından (2006) ejektör emişli ısı dönüştürücüsü (EAHT:

Ejector Absorption Heat Transformer) sistemlerinde ekserji kayıplarını belirlemede yeni bir yaklaşım ile YSA kullanılmıştır. Karmaşık simülasyon programlarının ve diferansiyel denklemlerin çok fazla olduğu EAHT sistemlerinde termodinamik analiz yapılmasının zor olduğu durumlarda YSA kullanılarak bu çalışmada başarı ile çözülebilinmiştir. EAHT temel olarak, yoğuşturucu, emici, ekonomizer, kovucu, pompa ve kısma vanasından oluşur.

Balli ve Aras (2007a) yaptıkları bir başka çalışmada kojenerasyon sisteminin enerji analizini yapmıştır. Balli ve Aras (2007b)’de yaptıkları çalışmada mikro kojenerasyon türbinlerinin enrrji ve ekserji analizini yapmıştır. Balli vd. (2008)’de ise bir kojenerasyon sistemine ait ekserjoekonomik analizleri ortaya koymuşlardır. Bütün bu çalışmalarda analiz sonuçları tablolar ile ayrıntılı bir şekilde sunulmuştur.

Yapılan araştırmalar ile kojenerasyon sistemleri mikro ve makro kojenerasyon sistemleri olarak iki gurupta toplanarak Şekil 2.9’daki genel sınıflandırma yapılmıştır.

Şekil 2.9: Kojenerasyon Sistemleri