ENDÜSTRİYEL BİR TESİSTE DOĞAL GAZ KULLANILAN TRİJENERASYON SİSTEMLERİNİN KARŞILAŞTIRILMASI: ENERJİ VE EKONOMİK ANALİZİ


Yalındağ Bilen R., Avcı A.

ULUSLARARASI KATILIMLI 23. ISI BİLİMİ VE TEKNİĞİ KONGRESİ, Gaziantep, Türkiye, 8 - 10 Eylül 2021, cilt.1, ss.346-355

  • Yayın Türü: Bildiri / Tam Metin Bildiri
  • Cilt numarası: 1
  • Basıldığı Şehir: Gaziantep
  • Basıldığı Ülke: Türkiye
  • Sayfa Sayıları: ss.346-355
  • Bursa Uludağ Üniversitesi Adresli: Evet

Özet

Bu çalışmada Bursa’da bulunan otomotiv yan sanayi fabrikası için elektrik, ısıtma ve soğutma ihtiyaçlarını karşılayabilen bir doğalgazlı trijenerasyon sistemi değerlendirilmiştir. Önerilen trijenerasyon sistemi, elektrik enerjisi üretmek için bir gaz motorundan, proses soğutması için çalışma sıvısı olarak LiBr / H2O kullanan tek etkili bir absorbsiyonlu soğutma sisteminden ve ısıtma ihtiyacı için ısı değiştiricilerinden oluşmaktadır. Tesisin elektrik ihtiyacının karşılanması hedef alınmış, bu veriler ışığında örnek endüstriyel tesisin projesi için en uygun kapasiteli gaz motoru seçimi ve çalışma yükleri belirlenmeye çalışılmıştır. Gaz motorlarının kapasitesi ise, günün saatine ve mevsimsel şartlara göre değişen elektrik talepleri doğrultusunda en yüksek ve en düşük elektrik talebini karşılayacak ölçüde farklı senaryolarla belirlenmiştir. İlk senaryo olarak doğalgaz yakıtıyla çalışan 1067 kW elektrik sağlayan motor tercih edilip, tesisin elektrik ihtiyacı minimum düzeyde olsa dahi tam yükte çalışarak elektrik üreteceği öngörülmektedir. Daha fazla güce ihtiyaç duyulduğunda elektrik şebekeden satın alınacaktır. İkinci senaryoda ise, doğalgaz yakıtıyla çalışan 1498 kW elektrik sağlayan motor tercih edilip, motor zaman zaman kısmı yükte çalıştırılacaktır. Bu işlemler sırasında ortaya çıkan atık ısı, maksimum verimlilikle fabrikanın çeşitli yerlerinde kullanılacaktır. Bu tesis uygulamasında trijenerasyon sisteminin yatırım ve işletme maliyetleri belirlenmiş, sistem fizibilitesi yapılmış ve alternatif senaryolar için 3 farklı vardiyada geri ödeme süreleri belirlenmiştir. Geri ödeme süresi fabrikada 1. senaryo için 3, 2 ve 1 vardiya koşulları altında incelendiğinde, sırasıyla 3,58 yıl, 5,47 yıl ve 11,57 yıl olmuştur. 2. senaryo için ise sırasıyla 3,64 yıl, 5,56 yıl ve 11,78 yıl olmuştur. Bu çalışmanın sonuçları, her iki senaryo için üç farklı vardiyada da çalışılması halinde yüksek verimlilik, iyi bir finansal getiri ve trijenerasyon sisteminin geleneksel sisteme iyi bir alternatif sağladığını göstermektedir.

In this paper, a trigeneration system that can meet the electricity, heating and cooling needs for a factory in Bursa is introduced. The trigeneration system consists of a gas engine to produce electrical power, a single effect absorption chiller that uses LiBr/H2O as a working fluid for process cooling, and heat exchangers for heating. The capacity of gas engines has been determined in different scenarios to meet the highest and lowest electricity demand in line with the electricity demands that vary according to the time of day and seasonal conditions. As the first scenario; the engine, which provides 1067 kW of electricity powered by natural gas fuel, is preferred, and it is predicted that the facility will generate electricity by operating at full load even if the electricity requirement is at minimum. When more power is needed, electricity will be purchased from the grid. In the second scenario; the engine, which supplies 1498 kW of electricity powered by natural gas fuel, is preferred, and the engine will be operated at partial load from time to time. The waste heat generated during these processes will be used with maximum efficiency in various parts of the factory. In this facility application, the investment and operating costs of the trigeneration system were determined, system feasibility was made, and payback periods in 3 different shifts were determined for alternative scenarios. For scenario 1; the payback period is 3,58 years, 5,47 years, 11,57 years and for scenario 2; it is 3.64 years, 5,56 years, 11,78 years, respectively, when the factory operates in 3, 2 and 1 shift. The results of this study show that, for both scenarios, when the factory operates in three different shifts, the trigeneration system provides high efficiency, good financial return and provides an attractive technological alternative to the traditional system.