Özet:
Günümüzde hala dünyanın en büyük enerji kaynağı fosil yakıtlardan üretilmektedir.
Kömür ve doğal gaz gibi fosil enerji kaynaklarının kullanılmasında çevreye verdiği zarar,
pahalı olması ve tükenebilir olması gibi sorunlar vardır. Bu nedenle dünyamızın giderek
artan enerji talebini karşılamak ve çevreye verilen zararları ortadan kaldırmak için
sürdürülebilir enerji kaynaklarına ihtiyaç vardır. Bunu sağlayabilmek için en iyi çözüm
güneş enerjisi ve rüzgâr enerjisi gibi emisyonsuz ve daha sürdürülebilir olan yenilenebilir
enerji kaynaklarının kullanılmasıdır. Dünyamız için en büyük enerji kaynağı olan Güneş,
çevreye zarar vermeyen en bol ve en ucuz enerji kaynağıdır. Yenilenebilir enerji
kaynakları içinde günümüzde en büyük elektrik ve ısı kaynağı potansiyeline sahip
olmasına rağmen, güneş enerjisinin de diğer yenilenebilir enerji kaynakları gibi verimlilik,
süreklilik ve kurulum maliyetinin yüksekliği gibi dezavantajları vardır.
Güneş enerji kulesi (GEK) teknolojisi, güneş enerjisini ısı enerjisine dönüştürerek klasik
termik santral çevrimiyle elektrik üretimi sağlayan sistemlerden biridir. Bir GEK
santralinde, yüksek bir kulenin tepe noktasında bulunan alıcıya, çevresinde
konumlandırılan ve güneş takip mekanizmalarına sahip olan heliostatlar ile güneş ışınları
odaklanarak iletilir. Böylece, güneş enerjisi önce güneş alıcısında ısı enerjisine, ardından
da bir çevrim mekanizması ile mekanik ve elektrik enerjisine dönüştürülür.
Bu tezde, çevrim (güneş alıcısından türbine ve jeneratöre) verimliliğini artırmak ve
maliyetleri azaltmak amacıyla güç çevrimlerinin ve çalışma akışkanlarının seçimi analiz
edilmiştir. Bir güç çevrimi için en iyi çalışma akışkanının seçimi, geleneksel olarak, birçok
aday ısı transfer akışkanı için çevrim çalışma parametresi üzerinde çok sayıda parametrik
hesaplama yapılmasıyla belirlenir. Bu çalışmada, yaygın olarak düşünülen güç çevrimleri
ve belirtilen (seçilen) çalışma koşullarında (maksimum sıcaklık ve basınç ve ısı atma
sıcaklığı) en iyi çalışma akışkanının seçimi için yeni ve sistematik çok aşamalı yöntem
geliştirilmiştir. En iyi çalışma akışkanı, en yüksek ısıl verimi ya da güç çevriminin en
yüksek net iş çıkışını verir. Bu çalışmada güç çevrimi modellemesi ve tasarım analizi,
STEAG EBSILON Professional 13 (SEP-13) yazılımı kullanılarak yapılmıştır.
Isı transfer akışkanı ve güç çevrimi seçim prosedüründe, akışkanların termofiziksel ve
çevresel özellikleri ile GEK santralinin kurulum ve işletme maliyeti, dikkate alınan temel
kriterlerdir.
