Merkez alıcılı güneş kulesi-buhar güç tümleşik sisteminin performans parametrelerinin incelenmesi

Öz

Yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımı giderek artmakta ve bu alandaki araştırmalar ve uygulamalar önem kazanmaktadır. Güneş enerjisi, birçok kullanım alanı olan önemli bir kaynaktır. Güneş enerjisi kulesi, güneş enerjisini yoğunlaştırarak elektrik üretimi için umut verici bir teknolojidir. Bu çalışmada, merkez alıcılı Solar II güneş-buhar güç santralinin termodinamik analizleri yapılmıştır. Sistem ve çevrim üzerinde etkili olan parametreler incelenmiştir. Mevcut Solar II sistemi temel alınarak, istenen bir elektrik gücü değerine (10 MW) sahip olacak şekilde tasarım çevrimi oluşturulmuştur. Alıcıdaki ısı transfer akışkanının (HTF) farklı konfigürasyonlarıyla sistemsel çıktılar analiz edilmiştir. Oluşturulan model ve program, Ansys modeli ve EES programı ile gerçek verilerin karşılaştırmasıyla doğrulanmıştır. Farklı parametreler incelenerek tesisin performansı ve gücü artırılmaya çalışılmıştır. Pompa giriş basınç ve sıcaklık değerlerinin verim üzerinde belirgin bir etkisi olmadığı gözlemlenmiştir. Ancak HTF debi değerinin artması, çevrim ve sistemin enerji verimliliğinde önemli bir artış sağlamıştır. Ayrıca yüksek sıcaklık uygulamasının kızgınlaştırıcı verimini önemli ölçüde artırdığı tespit edilmiştir. Bu çalışma, güneş enerjisi kulelerinin performans ve verimlilik artışı için önemli bilgiler sunmaktadır.

Anahtar Kelimeler

• Güneş Enerjisi
• Güneş Enerjisi Kulesi
• Mühendislik Denklem Çözücü (EES)
• Solar II
• Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD)
• Rankine Çevrimi

References

1. [1]. Doğan, H., “Fotovoltaik güneş pilleri”, Yüksek Lisans Tezi, S.D.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, Isparta, 2014.
2. [2]. Akçalı, Ġ., 2001. “Güneş enerjisi sistemleri”, İstanbul Ticaret Odası.
3. [3]. Dinçer, F., “Türkiye‟de güneş enerjisinden elektrik üretimi potansiyeli- ekonomik analizi ve AB ülkeleri ile karşılaştırmalı değerlendirme”, KSU Mühendislik Dergisi, 14 (1), 2011.
4. [4] Riffel, D. B., dos Santos Junior, J. A., & de Moraes Costa, A. L., “Optimum operational conditions of hybrid photovoltaic-thermal systems. Energy for Sustainable Development”, 60, 26-32, 2021.
5. [5]. Ginley, D., Green, M. A., & Collins, R., “Solar energy conversion toward 1 terawatt”, MRS bulletin, 33, 355-364, 2008.
6. [6]. Leblebicioğlu, E., 2017. “Güneş Güç Kulesi Sistemleri,” Erişim Tarihi: 18/09/2020. https://muhendistan.com/gunes-kulesi-sistemleri/.
7. [7]. Xu, C., Wang, Z., Li, X., and Sun, F., “Energy and exergy analysis of solar power tower plants,” Applied Thermal Engineering, (31), 3904-3913, 2011.
8. [8]. Yang, M., Yang, X., Yang, X., and Ding, J., “Heat transfer enhancement and performance of the molten salt receiver of a solar power tower,” Applied Energy, (87), 2808–2811, 2010.

9. [9]. Şenol, R, “Güneş kulelerinden elektrik enerjisi üretiminin araştırılması ve optimizasyonu,” Doktora tezi, Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Isparta, s.3-4, 2009.
10. [10].Zanino, R., Bonifetto, R., Christian, J. M., Ho, C. K., and Savoldi Richard, L., “Effects of RANS-Type turbulence models on the convective heat loss computed by CFD in the solar two power tower,” Energy Procedia, (49), 569-578, 2014.
11. [11]. 2. Pacheco, J. E., “Final Test and Evaluation Results from the Solar Two Project” New Mexico: Sandia National Laboratories, 2002.
12. [12] Adıyaman, G., Horuz, İ., & Çolak, L. “Technical and Environmental Evaluation of Heat Transfer Fluids Used in Solar Power Towers,” in Proc. ICCE-2018, North Cyprus, 2018.
13. [13] Messadi A, Timoumi Y., “Improvement of the Solar Rankine Cycle Applying to the Solar Power Station: Solar II.” Innov Ener Res 7: 198, 2018.
14. [14] Zavoico B. “Solar Power Tower Design Basis Document,” California: Sandia National Laboratories, .pp. 23-66, 2001.