Güneş enerjisi(PV/T) ve/veya rüzgâr enerjisi destekli ısı pompası sistemlerinin performans analizleri
Performance analysis of solar energy(PV/T) and/or wind energy assisted heat pump systems
- Tez No: 978510
- Danışmanlar: PROF. DR. AHMET COŞKUN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Süleyman Demirel Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Termodinamik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Günümüzde artan enerji ihtiyacı ve fosil yakıtların çevresel etkileri yenilenebilir enerji kaynaklarının önemini daha da arttırmıştır. Yenilenebilir enerji kaynaklarından olan güneş ve rüzgâr enerji kaynaklarından elde edilen enerji de karbon salınımını azaltarak iklim değişikliği ile mücadelede önemli bir rol oynamaktadır. Bu çalışmada, farklı güneş radyasyonu ve rüzgâr hızı koşullarına sahip üç il seçilmiştir. Seçilen iller için dört farklı soğutucu akışkan kullanılarak hava kaynaklı ısı pompası sistemi ve fotovoltaik-termal (PV/T) destekli su kaynaklı ısı pompası sistemlerinin enerji ve ekserji analizleri gerçekleştirilmiştir. Rüzgâr türbininin hava kaynaklı ısı pompası sisteminin kompresör ihtiyacını karşılaması, PV/T destekli su kaynaklı ısı pompası sisteminde ise PV/T kolektörün kompresör ihtiyacını karşılama oranı değerlendirilmiştir. Ayrıca, hem rüzgâr hem de PV/T destekli sistemin hibrit bir biçimde kullanıldığı senaryoda da değerlendirilerek bu sistemlerin geri ödeme süreleri hesaplanmıştır. Çalışma kapsamında dış hava sıcaklığı ve su giriş sıcaklığına bağlı olarak ısı pompası ünitelerindeki ekserji kayıpları da analiz edilmiştir. Yapılan hesaplamalar doğrultusunda hangi ilde hangi soğutucu akışkanın daha iyi performans gösterdiği ve hangi sistemin uygulanabilir olduğunun değerlendirilmesi yapılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre, gerekli kolektör alanı sağlandığında R290 soğutucu akışkanı kullanılan PV/T destekli su kaynaklı ısı pompası sistemi tüm illerde en iyi performansı sergilemiştir. Çanakkale ve İzmir illerinde en yüksek performans katsayısı (COP) ve en düşük kompresör gücüne sahip soğutucu akışkan R290 olurken, Van ilinde bu değerler açısından R32 soğutucu akışkanı öne çıkmıştır. Ekserji analizleri incelendiğinde; soğutucu akışkanlardan R410a ortalama performans sergilerken, R32 özellikle kompresör ve genleşme vanasında, R1234yf kondenserde, R290 ise tüm ünitelerde en yüksek olmasa da diğer akışkanlara kıyasla dengeli ve başarılı bir performans göstermiştir. Hava kaynaklı ve PV/T destekli su kaynaklı ısı pompası sistemlerinde sırasıyla dış hava sıcaklığı ve su giriş sıcaklığı değişimlerinde, sıcaklık yükseldikçe R1234yf ve R290 soğutucu akışkanlarının performanslarının iyileştiği görülmüştür. COP ve kompresör gücü açısından R32 ve R290 soğutucu akışkanları birbirine yakın sonuçlar vermekle birlikte, R32 soğutucu akışkanının soğuk dış hava koşullarında, R290 soğutucu akışkanının ise sıcak ve ılıman iklim koşullarında daha iyi olduğu tespit edilmiştir. Çanakkale'deki yüksek rüzgâr potansiyeli sayesinde rüzgâr destekli hava kaynaklı ısı pompası sisteminin kompresör gücünü fazlasıyla karşıladığı, PV/T destekli su kaynaklı ısı pompası sisteminin de aynı şekilde karşıladığı, her iki yenilenebilir kaynağın entegre edildiği hibrit sistemin de ihtiyacı karşılamada başarılı olduğu görülmüştür. Geri ödeme süresi açısından PV/T destekli su kaynaklı ısı pompası sistemi daha avantajlı bulunmakla birlikte, enerji sürekliliği ve üretilen elektriğin dağıtım şirketine satılması öngörüldüğünde rüzgâr ve güneşin birlikte kullanıldığı hibrit sisteminin de ekonomik açıdan uygun olduğu görülmüştür. Van ilinde düşük rüzgâr potansiyeli ve yüksek güneş radyasyonu sebebiyle PV/T destekli su kaynaklı ısı pompası sisteminin daha uygun bir seçenek olduğu belirlenmiştir. İzmir ilinde ise rüzgâr potansiyelinin tam olarak yeterli olmaması ve yatırım maliyetlerinin yüksekliği sebebiyle hibrit sistemin uygulanabilir olmadığı, yalnızca PV/T destekli su kaynaklı ısı pompası sisteminin uygun olduğu sonucuna varılmıştır.
Özet (Çeviri)
Today, the increasing energy demand and the environmental impacts of fossil fuels have further increased the importance of renewable energy sources. The energy obtained from renewable energy sources such as solar and wind also plays an important role in combating climate change by reducing carbon emissions. In this study, three provinces with different solar radiation and wind speed conditions were selected. For the selected provinces, energy and exergy analyses of air source heat pump systems and photovoltaic-thermal (PV/T) assisted water source heat pump systems were carried out using four different refrigerants. The wind turbine's contribution to meeting the compressor demand of the air source heat pump system and the contribution rate of the PV/T collector in meeting the compressor demand in the PV/T assisted water source heat pump system were evaluated. In addition, a scenario in which both wind and PV/T supported systems are used in a hybrid manner was also evaluated, and the payback periods of these systems were calculated. Within the scope of the study, exergy losses in heat pump units depending on outdoor air temperature and water inlet temperature were also analyzed. According to the calculations, an evaluation was made as to which refrigerant performed better in which province and which system was more applicable. According to the results obtained, the PV/T assisted water source heat pump system using R290 refrigerant showed the best performance in all provinces, provided that the required collector area was available. In the provinces of Çanakkale and İzmir, the refrigerant with the highest coefficient of performance (COP) and the lowest compressor power was R290, while in the province of Van, R32 refrigerant stood out in terms of these values. When exergy analyses were examined; among the refrigerants, R410a showed average performance, while R32 showed prominent performance especially in the compressor and expansion valve, R1234yf in the condenser, and R290 showed a balanced and successful performance in all units, although not the highest. In air source and PV/T assisted water source heat pump systems, it was observed that the performance of R1234yf and R290 refrigerants improved as the outdoor air temperature and water inlet temperature increased. Although R32 and R290 refrigerants gave similar results in terms of COP and compressor power, it was determined that R32 refrigerant was better in cold outdoor air conditions, while R290 refrigerant performed better in hot and mild climate conditions. Thanks to the high wind potential in Çanakkale, it was seen that the wind-assisted air source heat pump system more than met the compressor power, and similarly, the PV/T assisted water source heat pump system also met this power. It was observed that the hybrid system, in which both renewable sources were integrated, was also successful in meeting the demand. In terms of payback period, the PV/T assisted water source heat pump system was found to be more advantageous, however, considering the continuity of energy and the sale of the generated electricity to the distribution company, it was also seen that the hybrid system using both wind and solar together was economically viable. In the province of Van, due to the low wind potential and high solar radiation, the PV/T assisted water source heat pump system was determined to be a more suitable option. In the province of İzmir, due to the insufficient wind potential and high investment costs, it was concluded that the hybrid system is not applicable and that only the PV/T assisted water source heat pump system is appropriate.
Benzer Tezler
- Yeni Cami'nin akustik açıdan performans değerlendirmesi
Evaluation of the acoustical performance of the New Mosque
EVREN YILDIRIM
Yüksek Lisans
Türkçe
2003
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEVTAP YILMAZ DEMİRKALE
- Metal içermeyen sentetik ve ticari boyaların güneş hücrelerinde ortak duyarlaştırıcı olarak kullanımının araştırılması
Research on the use of metal-free synthetic and commercial dyes as co-sensitizers in solar cells
MERVE GEZGİN
- Bulanık mantık kontrollü otonom ve şebeke bağlantılı rüzgâr-güneş hibrid güç sisteminin optimizasyonu ve Adnan Menderes Üniversitesi kampüs alanında uygulanması
Optimization of fuzzy logic controlled autonomous and grid connected wind-pv hybrid power system and application in Adnan Menderes University's campus
KIVANÇ BAŞARAN
- Technical, economic, and environmental assessment of hydrogen production using solar-wind hybrid system, a case study in Lebanon
Başlık çevirisi yok
HADI OBEID
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Makine MühendisliğiBahçeşehir ÜniversitesiEnerji Sistemleri İşletim ve Teknolojiler Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ İREM FIRTINA ERTİŞ
- Yenilenebilir enerji kaynakları ile mikro şebeke tasarımı ve optimum çözümünün HOMER ile incelenmesi
Design and optimal configuration of renewable sources grid-connected microgrid at the rural area in Turkey by using HOMER
SEZEN BEYARSLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BELGİN TÜRKAY