INTEGRATION OF SOLAR ENERGY AND INDUSTRIAL WASTE HEAT INTO AN INDUSTRIAL ZONE WITH HEAT DISTRIBUTION NETWORK AND OPTIMIZATION OF ENERGY SOURCES FOR UNITS
ISI DAĞITIM AĞI İLE ENDÜSTRİYEL BİR BÖLGEYE AİT GÜNEŞ ENERJİSİ VE ENDÜSTRİYEL ATIKLARIN ENTEGRASYONU VE BİRİMLER İÇİN ENERJİ KAYNAKLARININ OPTİMİZASYONU
- Tez No: 917327
- Danışmanlar: PROF. DR. ALMILA GÜVENÇ YAZICIOĞLU, PROF. DR. DEREK KEITH BAKER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Avrupa Birliği INSHIP (Endüstriyel Süreç için Güneş Enerjisi ile İlgili Ulusal Araştırma Gündemlerinin Entegre Edilmesi) projesi kapsamında, Türkiye'de iki gıda endüstrisi birimine güneş enerjisi ve endüstriyel atık ısı entegrasyonu simülasyon ve optimizasyonu yapılmıştır. İki ünite arasında enerji paylaşımını sağlayabilmek için bir Isı Dağıtım Ağı (HDN) ile birbirine bağlanabilir. Ünitenin termal sistemler simülasyonu ve enerji kaynakları optimizasyonu, her iki yazılım özelliğini de kullanmak için sırasıyla TRNSYS ve MATLAB ile yapılmıştır. Her bir zaman aralığında, başlangıçta MATLAB, Konfigürasyonların toplam yakıt maliyetini doğrusal olmayan amaç fonksiyonlarına göre modeller. Ardından, doğrusal olmayan optimizasyon yöntemiyle elde edilen işlevleri en aza indirir ve son olarak, optimizasyon sonuçlarına dayanarak, MATLAB, TRNSYS bileşenlerini, Birimlerin minimum maliyetle en iyi şartta çalıştırmak için kontrol eder. Aslında, bu çalışmada Termal sistem simülasyonu ve optimizasyonu eş zamanlı olarak yapılmıştır. Simülasyonlar ve optimizasyonlar, seçilen simülasyon periyodu olarak Şubat ve Haziran ayları için yapılmıştır. Farklı güneş enerjisi veya endüstriyel atık ısıviii entegrasyon seçeneklerine sahip Üniteleri simüle etmek için dört farklı Konfigürasyon ayrı bölümlerde tanımlanmış ve araştırılmıştır. Bu çalışmada, farklı konfigürasyonları simüle etmek, farklı enerji entegrasyon seçeneklerini tanımlamak ve sistemleri eş zamanlı optimize etmek, termal sistemlere güneş enerjisi entegrasyonunda yeni bir bakış açısı kazandırmıştır. Sonuçlar yüksek sıcaklıkta endüstriyel atık ısı entegrasyonuna sahip konfigürasyonun incelenen sistemler arasında en ucuz olanı olduğunu göstermektedir. Şubat ayında, güneş enerjisinin düşük olduğu için, güneş kollektörleri Birimlerin toplam maliyetini arttırmaktadır. Bununla birlikte, Haziran ayında güneş kollektörleri ayrı kollektör formlarında daha fazla Yapılandırma maliyetini düşürmektedir. Ek olarak, merkezi güneş alanı konfigürasyonlarına entegrasyon, hem Şubat hem de Haziran aylarında yakıt tüketimini ve toplam maliyetini arttırırken, ayrı kollektörlere kıyasla daha fazla kolektör alanı kullanmaktadır. Bunun arkasındaki asıl sebep, kullanılmış olan küçük depolama tanklarının güneş enerjisinin boşa harcanmasına neden olmasıdır. Sonuç olarak, ayrılmış güneş kollektörleri ve depolama tankları, incelenen Konfigürasyonlar arasında merkezi güneş alanından daha iyi performans göstermektedir.
Özet (Çeviri)
In the context of European Union INSHIP (Integrating National Research Agendas on Solar Heat for Industrial Process) project, solar energy and industrial waste heat integration into two food industry Units are simulated and optimized in Izmir, Turkey. Two Units could be connected by a Heat Distribution Network (HDN) to share energy between them. Unit's thermal systems simulation and energy sources optimization is done by TRNSYS and MATLAB respectively, to use both software capabilities. In each time interval, initially MATLAB models Configurations' total fuel cost by nonlinear objective functions. Then it minimizes obtained functions with nonlinear optimization method and finally, based on optimization results, MATLAB controls TRNSYS components to operate Units in optimal condition with minimum cost. In fact, Thermal systems simulation and optimization is done simultaneously in this study. Simulations and optimizations are done for February and June as selected simulation periods. Four different Configurations are defined and investigated in separated sections, to simulate Units with different solar energy or industrial waste heat integration options.vi Simulating different Configurations, defining different energy integration options and optimizing systems simultaneously, provide a new perspective to solar energy integration into thermal systems in this study. The results indicate that Configuration with high-temperature industrial waste heat integration is the cheapest one between studied systems. In February, because there is not much available solar energy, solar collectors increase Units' total cost. However, in June, solar collectors reduce more Configurations' cost in separated collector forms. In addition, the central solar field integration into Configurations, increases fuel consumption and total cost in both February and June while it uses more collector area in comparison with separated collectors. The main reason behind this is small used storage tanks' function which causes much solar energy to be wasted. In conclusion, separated solar collectors and storage tanks show better performance than central solar field among studied Configurations.
Benzer Tezler
- Energy, exergy, economic and environmental-based design, analysis and multi objective optimization of novel solar tower-based gas turbine cycle multi-generation systems with new performance criteria
Özgün güneş kuleli gaz türbini çevrimli çoklu-üretim sistemlerinin yeni performans kriterleri ile enerji, ekserji, ekonomik ve çevresel tasarımı, performans analizi ve çok amaçlı optimizasyonu
MERT ÇOLAKOĞLU
Doktora
İngilizce
2022
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilimi ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET DURMAYAZ
- Preparation and characterization of phase change materials to reduce internal temperature changes in refrigerators
Buzdolabı iç sıcaklık değişimini azaltmak amacıyla faz değiştiren malzeme hazırlanması ve karakterizasyonu
ÖZGE PAYANDA
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SADRİYE OSKAY
- Sığ kuyu toprak kaynaklı ısı değiştiricilerin tasarımında mevsimlere bağlı atmosferik koşulların etkisi
Effects of seasonal atmospheric conditions on the design of shallow ground-source heat exchangers
FERHAT CAN KOÇAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilimi ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SEVAN KARABETOĞLU
- Yaşam döngüsü analizi ile plastik geri kazanım sektörünün çevresel etkilerinin belirlenmesi
Determination of environmental impacts of the plastic recycling industry through life cycle assessment
ÖZLEM BİLALOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Çevre MühendisliğiSakarya ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİYE SUNA ERSES YAY
- Mathematical model proposal and cost optimization in the creation of an emission reduction roadmap for an industrial enterprise in Turkey
Türkiye'de bulunan bir endüstriyel işletme için emisyon azalttım yol haritasının oluşturulmasında matematiksel model önerisi ve maliyet optimizasyonu
DENİZ CAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilimi ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÜNER ÇOLAK