Güneş enerjisi destekli ısı depolama sistemi tasarımı ve proses kontrolü

Abstract

Gelişen teknoloji ile birlikte artan enerji ihtiyacı, tükenmek üzere olan fosil yakıtlar, fosil yakıtların kullanımı sonucu meydana gelen atmosferdeki kirlilik, küresel ısınmanın sonuçlarından doğan olumsuz etkile, artan çevre kirliliği vb. unsurlar, ülkelerin rüzgar ve güneş gibi yenilenebilir ve sürdürülebilir enerji kaynaklarına yönelmelerini zorunlu hale getirmektedir. Yenilenebilir enerji kaynaklarının en önemlilerinden olan güneş enerjisi ise, günümüzde elektrik ve enerji üretimi, tıp, turizm, ziraat ve endüstri gibi sayısız alanda kullanılabilen bir kaynaktır. Güneş enerjisinin enerji üretiminde kullanılması, yatırım maliyetinin çok kısa bir sürede karşılanması ve fosil kaynakların aksine çevreye olumsuz etkisi bulunmaması sebebiyle tercih sebepleri arasındadır. Bu çalışmada yenilenebilir enerji kaynaklarından biri olan güneş enerjisinin Türkiye'deki mevcut potansiyeli araştırılmış, güneş enerjisinden aktif olarak yararlanabilmek için güneş kolektörlerinin ısıl performansları araştırılmış ve güneş enerjisinden etkin bir şekilde yararlanabilmek üzere faz değişim maddeleri (PCM) ile gizli ısı depolama sistemleri araştırılmıştır. Tüm bu araştırmaların neticesinde, sistemin tasarım modelinin geliştirilebilmesi için MATLAB kullanılarak bir bilgisayar programı yazılmıştır. Program; anlık güneş enerjisi hesaplayan model, düzlemsel güneş kolektör modeli ve ısı depolama tankı modelinden oluşmaktadır.Increased energy demand with the developing technology, almost depleted fossil fuels reserves, pollution in the atmosphere resulting from the use of fossil fuels, negative effects of global warming, increased environmental pollution etc. make it necessary for countries to turn to renewable and sustainable energy sources such as wind and sun. Solar energy, which is one of the most important renewable energy sources, is a resource that can be used in many areas such as electricity and energy production, medicine, tourism, agriculture and industry. The use of solar energy in energy production is one of the reasons of preference because of the fact that the investment cost is met in a very short time and it has no negative impact on the environment. In this study, the available solar energy potential of Turkey, the thermal performance of solar collectors and the latent thermal storage methods with phase change materials (PCM) are researched in order to benefit from the solar energy optimally. As a results of all these researches, a computer program was written using MATLAB to develop the design model of the system. The program consists of a model that calculates instantaneous solar energy, a planar solar collector model and a heat storage tank model.