Güneş enerjisi destekli ısı depolama sisteminin termodinamik modeli ve endüstriyel uygulamaları

Abstract

Yoğun bir şekilde kullanılmakta olan fosil enerji kaynaklarının giderek azalması, atmosferik sera gazlarının konsantrasyonlarının hızla yükselmesi sonucu global iklim değişikliğinin ciddi bir sorun haline gelmesi rüzgar, güneş gibi temiz enerji kaynaklarının kullanımını ön plana çıkarmaktadır.Tezin genel amacı, güneş enerjinin etkin kullanılmasını sağlamak üzere faz değişim maddeleri (PCM) ile gizli ısı halinde depolanma yöntemlerinin araştırılması, sistemin tasarım modelinin geliştirilmesi bir bilgisayar programı yazıldı.Program,yılın günü ve küresel koordinatların fonksiyonu olarak anlık güneş enerjisi hesaplayan model, düzlemsel güneş kolektör modeli ve ısı depolama tankı modelinden oluşmaktadır. Bu program vasıtasıyla, İstanbul ilinin meteorolojik koşullarına ve koordinatlarına bağlı olarak simülasyon programı yazıldı ve sistemin ısıl enerji depolama performansı araştırıldı. Bu amaçla literatürde önerilen değişik anorganik ve organik maddelerin arasından faz dönüşüm (erime) sıcaklıkları 30-60 C arasında olan 25 adeti seçildi, bunların erime sıcaklığı, gizli erime ısısı, sıvı ve katı fazın yoğunluk ,özgül ısı ve ısıl iletkenlik katsayılarından oluşan termodinamik veri paketi bilgisayar programında kullanıldı, bu özelliklerin değişik ısıl enerji depolama başarı ölçütlerine olan etkileri incelendi.Rapidly decreasing supply of fossil energy sources and global climate changes because of rapidly rising atmospheric greenhouse gas concentrations as became a serious problem, brought about the subject of clean energy sources like wind and sun.The main purpose of this thesis was to investigate the latent thermal storage methods with phase change materials (PCMs) for using solar energy effectively and to develop a design model of the system. A computer program was coded for this purpose. Computer program has been built on three models, one model calculating instant solar energy based on the day of the year and global coordinates, planar solar collector model and heat storage tank model. With the computer program, simulation studies were conducted based on Istanbul?s meteorological conditions and global coordinates to investigate the thermal energy storage performance of the system. With this purpose, 25 of the suggested organic and inorganic substances which have melting temperatures within 30 to 60 °C, have been chosen from the literature. Thermodynamic data package consisting of melting temperatures, latent melting heats and densities, specific heats and thermal conductivity coefficients of liquid and solid forms of these selected substances was used in computer program and the effects of these properties on the different thermal heat storage success rates were investigated.