Geri Dön

Afyonkarahisar'da bir biyogaz enerji tesisinin termodinamik modellemesi ve termoekonomik optimizasyonu

Thermodynamic modelling and thermoeconomic optimization of a biogas energy plant in Afyonkarahisar

PDF İndir

  1. Tez No: 735448
  2. Yazar: MUHAMMED ARSLAN
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. CEYHUN YILMAZ
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
  6. Anahtar Kelimeler: Biyogaz, Termodinamik analiz, Termoekonomik analiz, Optimizasyon, Gaz çevrim enerji santralleri, Sürdürülebilir enerji, Termodinamik, Termoekonomi, Yenilenebilir enerji, Biogas, Thermodynamic analysis, Thermoeconomic analysis, Optimization, Gas cycled power plant, Sustainable energy, Thermodynamics, Thermoeconomy, Renewable energy
  7. Yıl: 2022
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Afyon Kocatepe Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Otomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Bu tezde, Afyonkarahisar'da bir biyogaz enerji santralinin termodinamik modellemesi ve termoekonomik optimizasyonu yapılmıştır. Dört gaz motoruna sahip santral günlük 96 ton tavuk gübresiyle 4000 kW güç üretmektedir. Santralde kullanılan ön ısıtmalı gaz çevriminde egzoz gazları türbinden sonra bir kez kullanmakta ve atmosfere salınmaktadır. Halen yüksek enerjiye sahip egzoz gazlarının atık ısısını kullanmak ve çevreye daha az gaz salınımı için mevcut santral termodinamik ve termoeokonomik olarak optimize edilmiştir. Bu amaçla egzoz gazlarının atık ısısını geri kazanmak için mevcut santrale entegre edilebilecek üç model geliştirilmiştir. Geliştirilen modellerin detaylı termodinamik analizi yapılarak elde edilen veriler ile termoekonomik analiz ve optimizasyon gerçekleştirilmiştir. Sistemlerin analiz ve optimizasyonları EES (Engineering Equation Solver) yazılımında yapılmış ve elde edilen veriler ile sistemlerin Aspen Plus yazılımında detaylı enerji ve ekonomik simülasyonları yapılarak sonuçlar karşılaştırılmıştır. Model 1'de atık egzoz gazlarını kullanarak fazladan elektrik üretmek için bir ORC (Organic Rankine Cycle) ünitesi önerilmiştir. Model 2'de elektrik üretimine ek olarak atık egzoz gazlarını kullanarak ısıtma ve soğutma yapmak için bir ısıtma ve bir soğutma ünitesi önerilmiştir. Model 3'de atık egzoz gazlarından elektrik üretimi için ORC ile birlikte biyogazın yan ürünlerinden ve fazla elektriğin depolanması amacıyla egzoz gazlarıyla ön ısıtma yapılarak sudan hidrojen üretimi önerilmiştir. Optimize edilmiş santralin termodinamik ve termoekonomik analiz sonuçlarına göre, Model 1'in enerji ve ekserji verimleri %50.74 ve %44.47'dir. 5043 kW net güç üretilerek birim elektrik maliyeti 0.03778 $/kWh olarak hesaplanmıştır. Model 2'nin güç kapasitesi, enerji ve ekserji verimleri sırasıyla 4000 kW, %74.88 ve %50.62'dir. Üretilen elektriğin, yapılan ısıtmanın ve soğutmanın birim maliyetleri sırasıyla 0.04176 $/kWh, 0.0352 $/kWh ve 0.0178 $/kWh olarak hesaplanmıştır. Model 3'ün net güç kapasitesi, enerji ve ekserji verimleri sırasıyla 5792 kW, % 41.55 ve % 36.42'dir. Üretilen elektriğin birim maliyeti 0.03922 $/kWh olarak hesaplanmıştır. Son olarak ORC'de üretilen elektrik kullanılarak biyogaz yan ürünlerinden üretilen hidrojenin kütlesel debisi ve birim maliyeti ise sırasıyla 0.007447 kg/s ve 3.191 $/kg olarak hesaplanmıştır.

Özet (Çeviri)

This thesis carried out thermodynamic modeling and thermoeconomic optimization of a biogas power plant in Afyonkarahisar. The power plant has four gas engines and produces 4000 kW of power with 96 tons of chicken manure daily. In the preheated gas cycle used in the power plant, the exhaust gases are used once after the turbine and released into the atmosphere. The existing power plant has been optimized thermodynamically and thermoeconomically to use the waste heat of the exhaust gases, which still have high energy and less gas emission to the environment. For this purpose, three models have been developed that can be integrated into the existing power plant to recover the waste heat of exhaust gases. Thermoeconomic analysis and optimization are performed with the data obtained by making a detailed thermodynamic analysis of the developed models. Analyzes and optimizations of the systems are performed in EES (Engineering Equation Solver) software, and the results are compared by making detailed energy and economic simulations of the systems in Aspen Plus software with the data obtained. In Model 1, it is proposed to integrate ORC (Organic Rankine Cycle) to produce additional electricity using the waste heat of exhaust gases. In Model 2, a heating unit and a cooling unit have been proposed for heating and cooling by using waste exhaust gases in addition to electricity generation In Model 3, hydrogen production is proposed to produce electricity from waste heat of the exhaust gases, together with ORC, from the by-products of biogas and preheating with exhaust gases to store excess electricity from water. According to the thermodynamic and thermoeconomic analysis results of the optimized power plant, the energy and exergy efficiencies of Model 1 are 50.74% and 44.47%. By producing 5043 kW of net power, the unit electricity cost has been calculated as 0.03778 $/kWh. The power capacity, energy and exergy efficiencies of Model 2 are 4000 kW, 74.88% and 50.62%, respectively. Unit costs of electricity produced, heating and cooling have been calculated as 0.04176 $/kWh, 0.0352 $/kWh and 0.0178 $/kWh, respectively. The net power capacity, energy and exergy efficiencies of the Model 3 are 5792 kW, 41.55% and 36.42%, respectively. The unit cost of the electricity produced has been calculated as 0.03922 $/kWh. Finally, the mass flow rate and unit cost of hydrogen produced from biogas by-products by using the electricity produced in ORC were calculated as 0.007447 kg/h and 3.191 $/kg, respectively.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    127205

    Afyon alkaloidleri endüstrisi atıksularının biyolojik prosesler ve fenton oksidasyonu ile ileri arıtımı

    Advanced treatment of effluents from opium alkaloids industry by biological processes and fenton's oxidation

    FUAT AYDIN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2002

    Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Çevre Teknolojileri Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HASAN ZUHURİ SARIKAYA

  2. Tez No

    1003022

    Afyonkarahisar'da bir aile sağlığı merkezine kayıtlı 40-69 yaş grubundaki kadınların mamografiye ilişkin tutumları ve etkileyen faktörler

    Attitudes towards mammography and affecting factors of women aged 40-69 years registered in a family health centre in Afyonkarahisar

    ŞERİFE NUR GÜÇLÜER

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2026

    EbelikAydın Adnan Menderes Üniversitesi

    Ebelik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AYDEN ÇOBAN

  3. Tez No

    928031

    Afyonkarahisar'da eğitim tarihi üzerine bir inceleme (1923-1945)

    On a review education in Afyonkarahisar(1923-1945)

    HATİCE ÇETİN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    TarihAfyon Kocatepe Üniversitesi

    Tarih Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ AYŞE AYDIN

  4. Tez No

    296381

    Afyonkarahisar'da faaliyet gösteren işletmelerin insan kaynakları yönetimi uygulamalarına ilişkin bir araştırma

    A research about human resources management practises of firms in Afyonkarahisar

    ENVER SAMET ÖZKAL

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2011

    İşletmeAfyon Kocatepe Üniversitesi

    İşletme Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MUSTAFA KURT

  5. Tez No

    494003

    Afyonkarahisar'da gastronomi sunumunun geliştirilmesi: UNESCO gastronomi kenti Gaziantep rehberliğinde bir değerlendirme

    Improvement of gastronomy presentation in Afyonkarahisar: An evaluation in the guidance of UNESCO city of gastronomy Gaziantep

    HÜLYA GÖKGÖZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2017

    İşletmeAfyon Kocatepe Üniversitesi

    Turizm İşletmeciliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. SABRİ ÇELİK

Geri Dön