Faz değişimli süreçlerde eksergo ekolojik analizin sayısal olarak incelenmesi

Abstract

Yıldız Teknik Üniversitesi, `Temiz Enerji ve Yenilenebilir Enerji Kaynaklarının Etkin Kullanımı' konusunda yapılan çalışmalara deneysel bir katkıda bulunmak amacı ile Yıldız Yenilenebilir Enerji Evi'ni Davutpaşa Yerleşkesi'nde kurmuştur. Isıtmada düşük sıcaklık rejimi ile duvardan ısıtma yöntemi uygulanarak yenilenebilir kaynakların optimum olarak kullanılması ve tesisattaki cihazların minimum enerji tüketimi ile çalıştırılması amaçlanmıştır. Bu proje Birleşik Yenilenebilir Enerji Sistemi (BYES) olarak adlandırılmış, rüzgar enerjisi, güneş enerjisi, toprak kaynaklı dikey tip ısı pompası ve ısıl enerji depolama sistem bileşenlerinin birbirlerini destekleyici ve tamamlayıcı olarak çalışarak ısıtma, soğutma ve elektrik ihtiyaçlarının karşılanması hedeflenmiştir. Sistemlerin etkinliğini doğru olarak belirleyebilmek için enerji verimliliğin yanı sıra ekserji verimliliğinin de hesaplanması gereklidir. Bununla birlikte yenilenebilir enerji sistemlerinin çevresel etkilerini doğru gözlemleyebilmek yaşam döngüsü analizi ile mümkün olmaktadır. Yaşam döngüsü analizi ilgili cihazın üretim sürecini, işletme sürecini ve ömrünü doldurduktan sonra tasviye sürecini bir bütün olarak inceler. Konvansiyonel sistemlerin yenilenebilir enerji sistemleri ile değiştirilmesi sırasında birden fazla alternatif bulunmaktadır ve hangi sistemin daha uygun olduğu konusunda bir seçim yapabilmek için sistemlerin eksergo ekoloji analizinin yapılması gereklidir. Sistemlerin çevresel etkilerini karşılaştırmalı bir şekilde algılayabilmek için ekserji verimliliğine bağlı eko-indikatörler (ekonomik ve ekolojik göstergeler) kullanılmaktadır. Eko-indikatörler insan sağlığı, ekosistem kalitesi ve doğal kaynaklara yönelik yıkımları metodolojik olarak belirleyebilmemizi sağlar. Çeşitli çalışma grupları tarafından oluşturulmuş farklı metodlar bulunmaktadır. Bu metodlar kullanılarak sistemin kullanılacağı bölgeye ve ülkeye ait yerel verilerle çevresel etkiler hesaplanabilmektedir. Bu çalışmada "Eko-indikatör 99" metodu kullanılarak Yıldız Yenilenebilir Enerji Evi'nde kullanılan iklimlendirme sisteminin çevresel etkileri analiz edilmiştir. Bunun için öncelikle sistemin tamamına ait ekserji akımları oluşturulmuş, bu ekserji akımları eko- indikatör 99 metoduna ait puanlar ile ilişkilendirilip her bir parça için çevresel etki oranları çıkartılmıştır. Yapılan analiz sonucunda görülmüştür ki sistemin en fazla çevresel etki meydana getiren parçası kompresördür, aynı zamanda ekserji verimliliği en düşük parça yine kompresör olarak belirlenmiştir. Bununla birlikte genel sisteme bakıldığında çevresel etki oranı en yüksek olan ikinci sistem parçası toprak altı borularıdır. Buradan yola çıkarak toprak kaynaklı ısı pompası sistemlerinde öncelikli olarak kompresör ve toprak altı borular ile ilgili geliştirmelere yönelik çalışmalar yapılması gerektiği söylenebilir.