Afyon biyogaz enerji santrali çoklu-hidrojen üretim sürecinin termodinamik ve termoekonomik analizi ve farklı optimizasyon metotlarıyla çok boyutlu optimizasyonu

Abstract

ABES (Afyon Biyogaz Enerji Santrali) tavuk gübresinden elde edilen biyogazdan 4 MW elektrik gücü üreten bir santraldir. Ancak ABES yüksek enerjili atık egzoz gazını enerjisinden faydalanmadan atmosfere salmaktadır. Bu çalışmada, ABES’in termodinamik kayıplarını azaltmak için bir model – GABES (Geliştirilmiş ABES) – önerilmiş; ABES ve GABES’in çok boyutlu optimizasyonu, termodinamik analizi ve termoekonomik analizi yapılmıştır. Optimizasyon çok boyutlu olarak EES (Engineering Equation Solver) veritabanında yer alan beş farklı optimizasyon yöntemi ile gerçekleştirilmiştir. Analiz sonuçlarına göre, en iyi sonuçları veren optimizasyon yöntemi Genetic olmuştur ve ABES 4 MW elektrik gücü, %23,92 enerji verimliliği, %17,54 ekserji verimliliği ve 0,04 $/kWh birim elektrik maliyetine sahiptir. GABES ise 15,29 MW toplam güç, %83,16 enerji verimliliği, %48,75 ekserji verimliliği, 0,0367 $/kWh birim elektrik maliyeti, 0,1 kg/s hidrojen üretimi ve 1,488 $/kg birim hidrojen maliyetine sahiptir. Ayrıca ABES’in ekserji yıkım oranı 15 MW iken, GABES ile bu oran 9,59 MW’a düşürülmüştür. Böylece birim ürün maliyetleri düşürülmüş, elektrik ve hidrojen üretimi artırılmış ve çevreye daha az zarar veren bir egzoz gazı salınımı sağlanmıştır.