Güneş Enerjili Eko Tasarım Kereste Kurutma Sistemi

Yıl 2024, Cilt: 27 Sayı: 4, 1473 - 1489, 25.09.2024

Emre Sarı , Yaren Güven , Mustafa Aktaş

https://doi.org/10.2339/politeknik.1299114

Cited By: 1

Öz

Sera gazı emisyonlarının giderek artması küresel ısınma ve iklim sorunlarının ortaya çıkmasına neden olmaktadır. İklim değişikliği ve küresel ısınma sorunlarının önüne geçilmesi için emisyonların ve fosil yakıtların kullanımının azaltılması gerekmektedir. Paris İklim Anlaşması kapsamında karbon emisyon değerlerinin azaltılması, kendi enerjisini üreten, yenilenebilir ve çevre kirliliğinin en az olduğu sistemlere yönelim hedeflenmektedir. Bu çalışmada, kerestenin güneş enerjisi ile farklı koşullarda sürdürülebilir bir sistem ile kurutulmasına yönelik yeni bir eko tasarım yapılması amaçlanmıştır. Kurutma kusurları, kurutulmuş kereste kalitesini önemli ölçüde etkilemektedir. Yeni bir hava akış yapısına sahip tasarım ile güneş enerjisiyle hem sıcak hava hem de elektrik üretimi hedeflenmiştir. Kendi enerjisini üreten yeni tip enerji depolamalı ve enerjinin etkin kullanıldığı eko tasarım kapalı çevrim sıcaklık ve bağıl nem kontrollü bir kurutma sistemi tasarlanmıştır. Ortaya konulan sistem ile enerji verimliliğinin artırılması, karbon emisyon değeri ve çevre kirliliğinin azaltılması amaçlanmıştır. 3,03 kWh/kg su özgül enerji tüketim değeri kabulü ile bu tasarımda üründen 1 ton nem alındığında 1,33 ton CO2-eşdeğer sera gazı emisyonu salımı önlenmiş olacaktır. İşletme giderleri düşük olan eko tasarım kapalı çevrim bir kurutma sistemi ortaya konmuştur.

Anahtar Kelimeler

Güneş enerjisi, kereste kurutma, yenilenebilir enerji, enerji verimliliği

Solar Powered Eco Design Timber Drying System

Öz

Increasing greenhouse gas emissions cause global warming and climate problems. In order to prevent climate change and global warming problems, it is necessary to reduce emissions and the use of fossil fuels. Within the scope of the Paris Climate Agreement, it is aimed to reduce carbon emission values, to produce their own energy, to operate and to systems with the least environmental pollution. In this study, it was aimed to make a new eco design for the drying of timber with solar energy in different conditions with a sustainable system. Drying defects significantly affect the quality of dried timber. With a design with a new airflow structure, it was aimed to generate both hot air and electricity with solar energy. An eco design closed loop temperature and relative humidity controlled drying system that produces its own energy was designed, with new type of energy storage and efficient use of energy.With the system put forward, it was aimed to increase energy efficiency, reduce carbon emission value and environmental pollution. Assuming a specific energy consumption value of 3.03 kWh/kg water, in this design, when 1 ton of moisture is taken from the product, 1.33 tons of CO2-equivalent greenhouse gas emission will be prevented. An eco design closed loop drying system with low operating costs was put forth.

Anahtar Kelimeler

Solar energy, timber drying, renewable energy, energy efficiency

Kaynakça

• [1] Ceylan, İ., Doğan, H., “Nem Kontrollü Kondenzasyonlu Kereste Kurutma Fırını”, II. Ulusal Ege Enerji Sempozyumu ve Sergisi, Dumlupınar Üniversitesi, Kütahya,155-166, (2004).
• [2] Güngör, A., “Sebze ve Meyve Kurutmada Kullanılan Kurutucular ve Kurutma Teknolojileri”, 11. Ulusal Tesisat Mühendisliği Kongresi, 17-20 Nisan, İzmir, (2013).
• [3] Ceylan, İ., Aktaş, M., Doğan, H., “Havalı Güneş Kolektörlü Ön Kurutucuda Kereste Kurutulması”, Politeknik Dergisi, 9: 197-202, (2006).
• [4] Ceylan, İ., Aktaş, M., Doğan, H., “Energy and Exergy Analysis of Timber Dryer Assisted Heat Pump”, Applied Thermal Engineering, 27: 216-222, (2007).
• [5] Aktaş, M., Ceylan, İ., Ergün, A., Gürel, A. E., Atar, M., “Assessment of a Solar-Assisted Infrared Timber Drying System”, Environmental Progress & Sustainable Energy, 6: 1875-1881, (2017).
• [6] Li, D., Zhang, Z.,Wang, B., Yang, C., Deng, L., “Detection Method of Timber Defects Based on Target Detection Algorithm, Measurement, 203: 111937, (2022).
• [7] Lamrani, B., Draoui, A., “Modelling and Simulation of a Hybrid Solar-Electrical Dryer of Wood Integrated with Latent Heat Thermal Energy Storage System”, Thermal Science and Engineering Progress, 18: 100545, (2020).
• [8] Korkmaz, H., Ünsal, Ö., Görgün, H. V., Avcı, E., “Energy Efficiency in Lumber Drying-Sample of Drying Redpine (Pinusbrutia) Using Solar Energy”, Journal of Polytechnic, 23: 671-676, (2020).
• [9] Lamrani, B., Kuznik, F., Ajbar, A., Boumaza, M., “Energy Analysis and Economic Feasibility of Wood Dryers Integrated with Heat Recovery Unit and Solar Air Heaters in Cold and Hot Climates”, Energy, 228: 120598, (2021).
• [10] Nadhari, W. N. A. W., Hashim, R., Danish, M., Sulaiman, O., Hızıroğlu, S., “A Model of Drying Kinetics of Acaciamangium Wood at Different Temperatures”, Drying Technology, 32: 361-370, (2014).
• [11] Lamrani, B., Draoui, A., Kuznik, F., “Thermal Performance and Environmental Assessment of a Hybrid Solar-Electrical Wood Dryer Integrated with Photovoltaic/Thermal Air Collector and Heat Recovery System”, Solar Energy, 221: 60-74, (2021).
• [12] Zhan, J.,Gu, J., Caı, Y., Analysis of Moisture Diffusivity of Larch Timber During Convective Drying Condition by Using Crank’s Method and Dincer’s Method”, Journal of Forestry Research, 18: 199-203, (2007).
• [13] Ünsal, Ö., Dündar, T., As, N., Korkut, S., Görgün, H. V., Kaymakcı, A., “Sarıçam Kerestesinin Kurutulmasında Akustik Emisyon Yönteminin Kullanılması”, İleri Teknoloji Bilimleri Dergisi, 5: 28-40, (2015).
• [14] Ceylan, İ., Ergün, A., “Psychrometric Analysis of a Timber Dryer”, Case Studies in Thermal Engineering, 2: 29-35, (2014).
• [15] Khouya, A., “Energy Analysis of a Combined Solar Wood Drying System”, Solar Energy, 231: 270-282, (2022).
• [16] Hızıroğlu, S., “Fundamental Aspects of Kiln Drying Lumber”, Food Technology Fact Sheet, 146, (2017).
• [17] Bell, M., Carrington, G., Lawson, R., Stephenson J., “Socio-Technical Barriers to the Use of Energy-Efficient Timber Drying Technology in New Zealand”, Energy Policy, 67: 747-755, (2014).
• [18] Zadin, V., Kasemagi, H., Valdna, V., Vigonski, S., Veske, M., Aabloo, A., “Application of Multi Physics and Multi Scale Simulations to Optimize Industrial Wood Drying Kilns”, Applied Mathematics and Computation, 267: 465-475, (2015).
• [19] Fuwape, I. A., Fuwape, J. A., “Construction and Evaluation of a Timber-Drying Solar Kiln”, Bioresource Technology, 52: 283-285, (1995).
• [20] Lamrani, B., Khouya, A., Draoui, A., “Energy and Evironmental Analysis of an Indirect Hybrid Solar Dryer of Wood Using TRNSYS Software”, Solar Energy, 183: 132-145, (2020).
• [21] Salin, J. G., “Problems and Solutions in Wood Drying Modelling: History and Future”, Wood Material Science and Engineering, 5: 123-134, (2010).
• [22] Özalp, M., Ordu, M., “Kereste Kurutmada Kullanılan Enerji Kaynağının Maliyete Etkileri”, Dumlupınar Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 22: 99-108, (2010).
• [23] Bakır, F., “Odunun Kurutulmasının Deneysel ve Matematiksel İncelenmesi”, Yüksek Lisans Tezi, Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, (2007).
• [24] Korkmaz, H., “Güneş Enerjili Kereste Kurutma Sistemleri Üzerine İncelemeler”, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, (2018).
• [25] Belessitois, V., Delyannis, E., “Solar Drying”, Solar Energy, 85: 1665-1691, (2011).
• [26] Sharma, A., Chen, C.R., Lan, N. V., “Solar Energy Drying Systems: A Review”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 13: 1185-1210, (2009).
• [27] Ekechukwu O. V., Norton B., “Review of Solar Energy Drying Systems II: An Overview of Solar Drying Technology”, Energy Conversion and Management, 40: 615-655, (1999).
• [28] Tarhan S., Ergüneş G., Tekelioğlu O., “Tarımsal Ürünler İçin Güneş Enerjili Kurutucuların Tasarım ve İşletme Esasları”, Tesisat Mühendisliği Dergisi, 99: 26-32, (2007).
• [29] Malakar, S., Alam, M., Arora, V.K., “Evacuated Tube Solar and Sun Drying of Betroot Slices: Comparative Assessment of Thermal Performance, Drying Kinetics and Quality Analysis”, Solar Energy, 233: 246-258, (2022).
• [30] Çengel, Y. A., Boles, M. A., “Mühendislik Yaklaşımıyla Termodinamik” (Beşinci Baskı). Türkiye: Güven Yayınevi, 168, (2008).
• [31] Öz, E. S., Boran, K., Menlik, T., “Tesisat Hesaplama Kuralları” (Birinci Baskı). Türkiye: Birsen Yayınevi, 142, (1998).
• [32] Şevik, S., Doğan, H., Aktaş, M., “Güneş Enerjisi ve Isı Pompası Destekli Isıtma-Kurutma Sisteminin Modellenmesi”, Politeknik Dergisi, 14: 85-91, (2011).
• [33] Engin, D., “Yapı ile Bütünleştirilebilir Güneş Pili/Termal Toplayıcı (Pv/T) Hibrid Sistemin Performans Analizi ve Optimizasyonu”, Doktora Tezi, Ege Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, (2006).
• [34] Engin D., Çolak M., “Yarı-Saydam Güneş Pili/Termal Toplayıcı (PV/T) Hibrid Sistemin İzmir Koşullarında Analizi”, Celal Bayar Üniversitesi Soma Meslek Yüksekokulu Teknik Bilimler Dergisi, 2, (2008).
• [35] Aktaş M., Gönen E., “Isı Pompalı Nem Kontrollü Bir Kurutucuda Defne Yaprağı Kurutulması”, Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 29: 433-441, (2014).
• [36] Aktaş, M., Levent, T., Şevik, S., Gülcü, M., Seçkin, G. U., Dolgun, E. C., “Heat Pump Drying of Grape Pomace: Performance and Product Quality Analysis”, Drying Technology, 37:1766-1779, (2018).
• [37] Urbonas, A., Raudonis, V., Maskeliunas, R., Damasevicius, R., “Automated Identification of Wood Veneer Surface Defects Using Faster Region-Based Convolutional Neural Network with Data Augmentation and Transfer Learning”, Applied Science, 9: 4898, (2019).
• [38] Ding, F., Zhuang, Z., Liu, Y., Jiang, D., Yan, X., Wang, Z., “Detecting Defects on Solid Wood Panels Based on an Improved SSD Algorithm”, Sensors, 20: 5315, (2020).
• [39] Wang, L., Li, L., Qi, W., Yang, H., “Pattern Recognition and Size Determination of Internal Wood Defects Based on Wavelet Neural Networks”, Computers and Electronics in Agriculture, 69: 142-148, (2009).
• [40] Peng, Z., Yue, L., Xiao, N., “Simultaneous Wood Defect and Species Detection with 3d Laser Scanning Scheme”, International Journal of Optics, 7049523, (2016).
• [41] YongHua, X., Jin-Cong, W., “Study on the Identification of the wood Surface Defects Based on Texture Features”, Optik, 126: 2231-2235, (2015).
• [42] Aytekin, A., “Kereste Kurutma Fırınları İçin Kurutma Programlarının Bilgisayarla Hazırlanması”, Yüksek Lisans Tezi, Karadeniz Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, (1997).
• [43] Dikmen, E., Şahin, A. S., Yakut, A. K., “Deneysel Bir Kurutma Sistemi Tasarımı ve Çalışma Parametrelerinin İncelenmesi”, Isı Bilimi ve Tekniği Dergisi, 2: 81-88, (2011).
• [44] Chanpet, M., Rakmak, N., Matan, N., Siripatana, C., “Effect of Air Velocity, Temperature, and Relative Humidity on Drying Kinetics of Rubber Wood”, Heliyon, 6: 05151, (2020).
• [45] Meng, Y., Chen, G., Hong, G., Wang, M., Gao, J.,Chen, Y., “Energy Efficiency Performance Enhancement of Industrial Converntional Wood Drying Kiln by Adding Forced Ventilation and Waste Heat Recovery System: A Comparative Study”, Maderas: Cienca Y Tecnologia, 21: 545-558, (2019).
• [46] Milić, G., Kolin, B., Todorović, N., Gorišek, Ž., “Energy Consumption of Beech Timber Drying in Oscillation Climates”, Drvna Industrija, 65: 309-314, (2014).
• [47] Lawrence, A., Thollander, P., Andrei, M., Karlsson, M., “Specific Energy Consumption/Use (SEC) in Energy Management for Improving Energy Efficiency in Industry: Meaning, Usage and Differences”, Energies, 12: 247, (2019).
• [48] Khurshid, M. F., Asad, M., Khan, A. A., Chaudhry, M. A., Ammanullah, “Investigation of Specific Energy Consumption and Possible Reduction Measures of Textile Spinning Mills”, Journal of American Science, 8: 535-542, (2012).
• [49] Motevali, A., Minaei, S., Khoshtaghaza, M. H., Amirnejat, H., “Comparison of Energy Consumption and Specific Energy Requirements of Different Methods for Drying Mushroom Slices”, Energy, 36: 6433-6441, (2011).
• [50] İnternet: T.C. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı, “Türkiye Elektrik Üretimi ve Elektrik Tüketim Noktası Emisyon Faktörleri”. URL: https://enerji.gov.tr/evced-cevre-ve-iklim-elektrik-uretim-tuketim-emisyon-faktorleri#:~:text=Son%20olarak%2C%20elektrik%20t%C3%BCketim%20noktas%C4%B1,2%2De%C5%9Fd.%20sera%20gaz%C4%B1%20emisyonu.