Tarım sektöründe birlikte ısı ve güç sistemleri ile yenilebilir enerji kaynakları kullanan melez sistemlerin tasarım için ekserji tabanlı bir algoritma geliştirilmesi
Abstract
Yapılı çevrede ekserji yıkımlarının en aza indirgenmesi için ön koşul, enerji verimi
yüksek melez sürdürülebilir enerji sistemlerini kurgulayabilmek, bu kurguyu da
ekserji arz ve talep dengelerine oturtabilmektir. Bu çalışmanın amacı arz
tarafındaki ekserji girdilerinin en yüksek ortalama akılcı ekserji yönetim verimi
sağlayacak şekilde harmanlanarak yapılı çevrenin ekserji taleplerine en uygun
şekilde dağıtılmasını belirleyecek bir karar verici algoritmanın MS Excel programı
ile hazırlanması ve çeşitli senaryoların bu program içerisinde modellenmesidir.
Söz konusu algoritma, örnek bir çiftlik projesinde çeşitli senaryolar ile MS Excel
programında sınanarak enerji verimliliğine, CO2 salımlarına, yakıt tasarrufuna olası
olumlu katkıları irdelenerek değerlendirilmiştir. Amaç fonksiyonunda iki senaryo
arası ekserji verimi oranı, karbon salım oranı ve basit geri ödeme süresi oranları
toplanarak senaryolara ait tümleşik amaç fonksiyonu değerleri hesaplanmıştır. Bu
doğrultuda temel senaryo sonuçları ile karşılaştırmalı olarak yazılan amaç
fonksiyonunu en küçükleyecek senaryo bulunmuştur. Elde edilen örnek sonuçlar
incelendiğinde en yüksek akılcı ekserji verimine 0,55 değeriyle içerisinde birlikte ısı
ve güç, ısıl depolama, ısı pompası, rüzgar enerjisi, güneş enerjisi ve biyogaz gibi
sistemlerin olduğu yenilikçi bir yeşil çiftlik senaryosunda ulaşılmıştır. Aynı
senaryoda temel senaryo kış işletmesinde 571 ton CO2/yıl olan karbondioksit
salımının 61 ton CO2/yıl’a indirgendiğindi gözlemlenmiştir.
Kabul edilen örnek değerler ile algoritmanın uygulanabilirliği ve yetkinlik koşulları
da incelenmiştir. Sonuçlar değerlendirildiğinde verilen tüm değişken değerlerde en
küçükleyen senaryonun söz konusu senaryo olduğu görülmüştür. Senaryolarda
kullanılan enerji dönüştürüm sistemleri ilk yatırım maliyetleri, enerji/yakıt maliyetleri
belirlenen örnek değerler ile hesaplanarak basit geri ödeme süreleri incelenmiştir.
The prerequisite for minimizing the exergy destructions in the built environment is
to base energy-efficient hybrid renewable energy systems on a good balance
between the supply and demand of exergy. The aim of this study is to develop a
novel decision-making algorithm with MS Excel by modeling various scenarios
within to ensure the most appropriate way of allocating the supply exergy among
various demands with different exergies and to attain the highest average rational
exergy management efficiency in the built environment.
The potential positive impact of the algorithm to energy efficiency, CO2 emissions,
and fuel savings have been investigated and were rated with a sample design
regarding a green farm. In this respect, four scenarios were considered with the
objective of minimizing the average rational management efficiency and a
composite objective function was compared to a basic scenario about furnishing
the power and energy demand of the farm. In the composite objective function, the
ratio of exergy efficiency improvement, carbon dioxide emissions reductions and
simple payback period reduction between those scenarios were compiled and
calculations were made. According to the sample results that were collected, the
rational exergy management efficiency was reached with value 0.55 in green farm
that had renewable energy methods like combined heat and power, heat pump
and solar and wind energy. In the same scenario, it’s observed in the main
scenario that the carbon dioxide emissions measured as 571 tons CO2/year were
drastically reduced to 61 tons CO2/year.
The applicability and competence level of the algorithm were tested with the
accepted sample values. The simple payback periods were analyzed by
calculating the initial investment costs of energy conversion systems and
energy/fuel costs with the determined sample values in those scenarios.