BĠYOGAZ BESLEMELĠ GAZ MOTORLU BĠR KOJENERASYON SĠSTEMĠNĠN TERMOEKONOMĠK ANALĠZĠ

BĠYOGAZ BESLEMELĠ GAZ MOTORLU BĠR KOJENERASYON SĠSTEMĠNĠN TERMOEKONOMĠK ANALĠZĠ AyĢegül ABUġOĞLU*, Sinan DEMĠR *, Mehmet KANOĞLU* *Gaziantep Üniversitesi Mühendisli Faültesi Maine Mühendisliği Bölümü 731 Gaziantep ayabusoglu@gantep.edu.tr, sinandemir@gantep.edu.tr, anoglu@gantep.edu.tr Özet: Bu maalede beslemeli gaz motorlu bir ojenerasyon sisteminin termoeonomi analizi sunulmatadır. Kojenerasyon sistemi detaylı bir şeilde tanıtılmış ve özgül eserji maliyetlendirme (SPECO) yöntemi temelinde, sistem bileşenlerinin maliyet aışlarını ifade eden ilişiler geliştirilmiştir. Kojenerasyon sisteminin yaıt aynağı olan, sistemle aynı ampus sınırları içinde bulunan atı su arıtma tesisinde üretilmetedir. Sistemde üretilen her 1 W eletri için.387 m 3 tüetilmetedir. Kojenerasyon sisteminin eserji verimi %6.6 olara bulunmuştur, bu da sisteme la giren eserjinin %73.4 ünün yııma uğradığını göstermetedir. Gaz motorlu ojenerasyon sisteminde üretilen eletriğin eserjiye bağlı maliyet oranı ve birim eserji maliyeti sırasıyla, 9. $/saat (159,3 TL/saat) ve 5. $/GJ (44,5 TL/GJ) olara hesaplanmıştır. Anahtar Kelimeler: Biyogaz, Kojenerasyon, Eserji, Esergoeonomi, SPECO. THERMOECONOMIC ANALYSIS OF A BIOGAS ENGINE POWERED COGENERATION SYSTEM Abstract: This paper presents the thermoeconomic analysis of a biogas engine powered cogeneration system. Operation of an eisting cogeneration system is described in detail and a methodology based on eergoeconomic relations and SPECO method is provided to allocate cost flows through subcomponents of the plant. Biogas is produced in the wastewater treatment plant, which remains within the boundaries of the same campus with cogeneration facility. For each 1 W electricity produced,.387 m 3 of biogas is consumed in the cogeneration plant. The eergetic efficiency of cogeneration plant is found to be 6.6%, which indicates that 73.4% of the total eergy input to the plant, mainly by biogas, is destroyed. The eergetic cost rate and the specific unit eergetic cost of the power produced in the cogeneration system are calculated to be 9. $/h (159,3 TL/h) and 5 $/GJ (44,5 TL/GJ), respectively. Keywords: Biogas, Cogeneration, Eergy, Eergoeconomy, SPECO. SEMBOLLER E toplam eserji (W) E y eserji yıımı (W) E F yaıt eserjisi (W) E P ürün eserjisi (W) W eletri (W) c birim eserji maliyeti ($/GJ) C eserjiye bağlı maliyet oranı ($/saat) Z toplam yatırım maliyeti ($/saat) Toplam İY Z il yatırım maliyeti ($/saat) İB Z işletme ve baım maliyeti ($/saat) f esergoeonomi fatör GASKI Gaziantep Su ve Kanalizasyon İşletmesi EGHE Egzoz gazı ısı değiştiricisi BGHE Biyogaz ısı değiştirici LOHE Yağlama yağı ısı değiştiricisi SPECO Özgül eserji maliyetlendirme metodu α sabit eonomi atsayısı eserji verimi özgül eserji (J/g) yıllı apasite fatörü γ sabit baım fatörü omp ompresör F yaıt P ürün t türbin y yıım ojen ojenerasyon 1

GĠRĠġ Kentsel atı su arıtma tesisleri, atı analizasyon sularının çevresel etilerini minimuma indirme amacının yanında, arıtma işleminin yan ürünü olan atı su çamurundan üretere hem sürdürülebilir bir enerji geri azanım işlemi yapmata ve hem de ço değerli bir iincil yaıt aynağı (çürütülmüş atı su çamuru) üretmetedir. Atı su çamurundan anaerobi (havasız) çürütme tanlarında mezofili sıcalı şartlarında üretilen ın içeriğinde % 57 oranında metan gazı (CH 4 ), % 55 oranında arbon diosit (CO ), % 15 oranında hidrojen (H ), %.33 oranında azot (N ) ve eser mitarlarda amonya (NH 3 ) ve hidrojen sülfür (H S) bulunmatadır (McKendry, ). Atı su arıtma tesisleri, ço yoğun enerji ihtiyacı olan proseslerden oluşmatadır. Bu prosesler için gereli enerjiyi sağlama amacıyla, atı suyun arıtılması işleminden sonra ortaya çıan atı su çamurunun işlenmesiyle elde edilen uygun bir birleşi ısı ve güç üretim sisteminde (ojenerasyon) yaıt olara ullanılabilir ve bu sayede sistemin ihtiyacı olan eletri ve ısı enerjisi sağlanabilir. Kojenerasyon, endüstriyel işletmelerin enerji ihtiyaçlarını arşılamada eonomi avantajlar taşıması nedeniyle yirminci yüzyılın başından itibaren dünyanın dört bir yanında pe ço endüstriyel uruluş tarafından tercih edilen bir tenoloji olagelmiştir. Kojenerasyon, ayrı ısı ve güç üretim tesislerine göre yaıt ullanımını azaltması ve buna bağlı olara hava ve diğer çevre irlili değerlerini düşürmesi dolayısıyla toplam enerji ullanım verimini de arttırmatadır. Biyogazın içten yanmalı gaz motorlarında yaıt olara ullanımı hali hazırda gelişmiş bir tenolojidir ve genellile eletri ihtiyacı 45 W ile 5 MW arasında değişen üçü üretim sistemlerinde tercih edilmetedir (Jenbacher, 11). Gaz motorlu birleşi ısı ve güç üretim sistemleri, gaz türbinli sistemlerden daha yüse eletri verimine ve daha düşü yatırım maliyetine sahiptir. Gaz türbinli birleşi ısı ve güç üretim sistemleri çoğunlula ısı ihtiyacının yüse olduğu proseslerde ya da ço yüse eletri ihtiyacı olan işletmelerde eonomi olmatadır (Mueller, 1995). Enerji üretim sistemlerinin verimlerinin arttırılabilmesi için birço fatörün göz önüne alınması geremetedir. Bu sistemlerin çalışma performanslarının artırılması problemi sadece teni olmayıp temelde eonomitir. Çünü problemin çözümünde tüetilen yaıt ve işletme maliyetlerinin doğrudan etisi bulunmatadır. Dolayısıyla bu tür analizlerde amaç, enerjinin ullanılabilirliğini ortaya oymatır. Enerji üretim sistemlerinin maliyet aışlarının anlaşılabilmesi için gelenesel enerji analizi ve eonomi değerlendirmeler ullanılabilir. Anca sistemi oluşturan alt birimlerdei tersinmezlilerden aynalanan parasal aybı ve bu ayıpların maliyet aışlarıyla doğrudan ilişisi bir anlamda sadece enerji girişçıış ayıtlarının tutulduğu analizlerle anlaşılamaz. Bu amaçla, özelde alt sistemlerde genelde ise sistemin bütününde meydana gelen tersinmezlilerin maliyet aışına etisini ortaya oyma için ço daha yeterli ve metodoloji analiz ve değerlendirme yöntemlerine ihtiyaç vardır. Termodinamiğin iinci anununa bağlı olara ifade edilen eserji avramı, üretim sistemlerinin gerçe maliyet aışlarını sistemlerdei tersinmezlilere bağlı olara ifade etmete ve böylece rasyonel bir eonomi değerlendirmeye yardımcı olabilmetedir. Abuşoğlu ve Kanoğlu (9), birleşi ısı ve güç üretim sistemlerinin termoeonomi analiz ve optimizasyonu onusunda literatürde bulunan çalışmaların detaylı bir gözden geçirmesini yapmışlardır. Bu çalışma temel alınara literatürde birleşi ısı ve güç üretim sistemlerinin termoeonomi analizi onusundai çalışmaları iiye ayırma mümündür: (1) Alt sistemlerdei maliyet aış oranlarına odalanan ve böylece alt sistemlerin her birinin üretim maliyetini hesaplamayı amaçlayan çalışmalar, () Sistemin üretim performansının arttırılara maliyet aışlarının iyileştirilmesine odalanan optimizasyon çalışmaları. Atı su arıtma sistemlerinden elde edilen ın tesisin eletri ve ısı ihtiyacını arşılama amacıyla ojenerasyon sistemlerinde ullanılması gittiçe yaygınlaşmatadır. Anca bu sistemlerin enerji ve eserjiye bağlı maliyet yapılarının ele alındığı termoeonomi analiz çalışmaları henüz ço azdır (Lamas vd, 9). Bu çalışmada gerçe bir atı su arıtma sisteminde, tamamen sürdürülebilir nitelite bir prosesle üretilen ın atı su arıtma tesisi içindei gaz motorlu ojenerasyon sisteminde yaıt olara ullanımı ve sistemin termoeonomi analizi ele alınmıştır. Bu amaçla, öncelile gaz motorlu ojenerasyon sistemi tanıtılmış, ardından sistem için geliştirilen termodinami ve termoeonomi analiz ilişileri sunulmuştur. Sistemin eserjiye bağlı maliyet aışının elde edilmesinde ise gerçe işletme verileri ullanılmıştır. SĠSTEM TANIMI Bu çalışmada ın enerjiye dönüştürülmesinde Gaziantep Su Kanalizasyon İşletmesi (GASKİ) beslemeli gaz motorlu ojenerasyon sistemi ullanılmatadır. Sistem dört zamanlı, buji ateşlemeli, 1 silindirli, V onfigürasyonlu bir Deutz TCG mara motordan ve buna bağlı diğer eipmanlardan oluşmatadır (Şeil 1). Sistemde yaıt olara, aynı tesis içindei atı su arıtma tesisi çamurunun stabilizasyonu ile üretilen ullanılmatadır. Tesiste üretilen ın içeriği Tablo 1 de verilmetedir.

Hava Hava filtresi 7 51 P11 48 Birincil çürütme tanlarına 46 47 64 65 EGHE 5 HE 1 49 Yağ tanı 61 HE 56 Desülfürizasyon Eletri şebeesine Havayaıt arışım tanı BGHE 67 C 66 58 T 68 57 69 P13 53 54 P1 5 6 P14 63 6 55 LOHE 59 Jeneratör Gaz motoru SıcaSoğu Su Hattı EGHE : Egzoz Gazı Isı Değiştiricisi Egzoz Gazı Hattı LOHE : Yağlama Yağı Isı Değiştiricisi BGHE : Biyogaz Isı Değiştiricisi Biyogaz Hattı HE : Isı Değiştiricisi Hava Hattı T : Türbin P : Pompa Yağ Hattı C : Kompresör HavaYaıt Karışımı ġeil 1. GASKI beslemeli gaz motorlu ojenerasyon sistemi aış şeması Tablo 1. GASKI atı su arıtma tesisinde üretilen ın içeriği a Ġçeri Hacimsel değer (%) CH 4 6, CO 35, N 1,5 H,3 O,5 H S (53 ppm),53, LHV (J/g) 17.89 HHV (J/g) 1.5 a Bu değerler GASKI atı su arıtma işletmesi yönetimi tarafından 1 yılında hazırlanan resmi faaliyet raporundan alınmıştır. Kojenerasyon tesisinin yıllı eletri üretimi 8,76 GWsaattir ve bu üretime arşılı gelen tüetimi ise yıllı 3.4. m 3 olara hesaplanmıştır. Kojenerasyon sistemi, havasız (anaerobi) çamur çürütme tanlarında bir yılda üretilen ın %61 ini tüetmetedir. Biyogaz, gaz motorunun emme valflerine girmeden önce uygun oranda hava ile arıştırılmatadır. Motor devreye alındığında, hava yaıt () arışımı turboşarj ünitesinin ompresörüne girer (65). Turboşarj ompresörü, aynı şafta bağlı bulunan türbinin egzoz gazından ürettiği işi ullanmatadır. Bu sistemin avantajı, ompresörün motor şaftından üretilen gücü ullanmayıp, egzozdan geri azanılan atı enerjisini değerlendirmesidir. Turboşarj ünitesine bağlı olan bir ara soğutucu ısı değiştiriciyle, ompresörden çıan yüse basınçlı havayaıt arışımının sıcalığı düşürülür (67). Turboşarjın türbininden çıan egzoz gazı ısısını, havasız çamur çürütme tanlarının ihtiyacı olan ısıyı sağlayan apalı devre su hattına transfer etme amacıyla egzoz gazı ısı değiştiricisine (EGHE) girer (69). Bu ısı değiştirici ünitesinden ayrılan egzoz gazı bir filtreye gönderilere arbon monosit (CO) emisyonunun yasal sınırların altına düşmesi sağlanır. Gaz motorundan çıan ceet soğutma suyu ısısını, önce havasız çamur çürütme tanından gelen su hattına transfer eder (HE1) (53), daha sonra motordan ısınara çıan yağlama yağının soğutulması işlemi için yağlama yağı ısı değiştiricisine (LOHE) girer (54). Son olara, apalı devre dolaşan havayaıt arışımı ara soğutucusu suyunu soğutara (HE) (55) terar motora döner (56). Yağlama yağı, 3

motor bileşenlerinin yağlanması ve soğutulması amacıyla ullanılmatadır (663). TERMOEKONOMĠK ANALĠZ Bu çalışmada, gaz motorlu ojenerasyon sisteminin termoeonomi analizi için eserji aımı maliyetlendirmesi yalaşımı ullanılmatadır. Bu yalaşım, söz onusu sistemin öncelile alt bileşenlerine ayrılması ve her bir bileşenin maliyet değerlendirmesinin birbirini izleyen ii adımla gerçeleştirilmesini içermetedir. İl adımda, sistemin detaylı bir termodinami analizi yapılara sistem bileşenlerinin enerji ve eserji aışları ile her bir bileşenin eserji yıımı ve eserji verimi ile ifade edilen tersinmezlileri ortaya onulmatadır. Bu analizi, sistem bileşenlerinin detaylı maliyet döümlerini içeren eonomi analiz taip etmetedir. İinci adımda, her bir sistem bileşenine bağlı aımların, cebirsel maliyet hesaplama yöntemleri içinde en fazla ullanılan özgül eserji maliyetlendirme (SPECO) yöntemi (Lazzaretto ve Tsatsaronis, 6) ile hesaplanması gerçeleştirilmetedir. SPECO yönteminde, her bir eserji aımının ortalama birim maliyetini elde etme amacıyla maliyet denge denlemleri ullanılmatadır. Bu denlemlerdei bilinmeyen maliyet değerlerinin hesaplanmasında, sistemin termodinami ve eonomi ısıtlamaları göz önüne alınara yardımcı eşitliler ullanılmatadır. Termodinami Analiz Termodinami analizlerde enerji ve eserji dengeleri için birinci ve iinci anunlardan türetilere geliştirilen genel eşitlile ullanılmatadır. Sonlu bir zaman aralığında, bir sistemdei aış prosesi için ütle, enerji ve eserji dengeleri aşağıdai gibi yazılabilir: Kütle girişi Kütle çıışı = Sistemdei ütle değişimi (1) Enerji girişi Enerji çıışı=sistemdei enerji değişimi () Eserji girişi Eserji çıışı Eserji yıımı= Sistemdei eserji değişimi (3) Yuarıdai () ve (3) nolu eşitliler, enerji ve eserji arasında önemli bir far olduğunu göstermetedir: Enerji herhangi bir proses boyunca daima orunuren, eserji prosestei tersinmezlilere bağlı olara süreli yııma uğrar veya tüetilir. Kısaca, eserji, enerjinin alitesini gösterir ve herhangi bir gerçe proses boyunca orunan bir özelli değildir (War, 1995). Bu çalışmada ullanılan abuller aşağıda sıralanmatadır: GASKİ Gaz Motorlu Kojenerasyon Sistemi ndei tüm alt sistemler süreli aış şartında çalışmatadırlar. Hava ve egzoz gazlarına ideal gaz prensipleri uygulanmıştır. Gaz motoru içindei yanma reasiyonu tam yanma olara modellenmiştir. Bütün alt sistemlerde ineti ve potansiyel enerji değişimleri ihmal edilmiştir. Referans çevre sıcalı ve basınç değerleri sırasıyla 5 C ve 1 atm olara alınmıştır. Gaz motorundai yanma reasiyonu sonrası egzoz gazları içindei su genellile buhar fazında olduğundan yaıtın () alt ısıl değeri (LHV) ullanılmıştır. Herhangi bir süreli aış sistemi için ütle, enerji ve eserji dengeleri aşağıdai gibi yazılabilir; mg m ç (4) W m çhç m ghg (5) Q E ısı W m çψç m gψg E y (6) Yuarıdai eşitlilerde, Q ve W net ısı ve iş girişleri, m aışanın ütle debisini, h entalpiyi, g ve ç alt indisleri sisteme giriş ve çıışı, E y, eserji yıımını, E ısı ise T sınır sıcalığına sahip bir sistemden ısıyla transfer edilen eserjiyi göstermetedirler. Isıyla transfer edilen eserji ve eserji yıımı aşağıdai gibi tanımlanabilir; T E Q ısı 1 (7) T E T S (8) y a (7) ve (8) nolu eşitlilerde verilen T referans çevre S ise bir sistem bileşenindei prosese sıcalığını, a bağlı entropi artışını göstermetedir. Özgül eserji ve toplam eserji eşitlileri ise sırasıyla aşağıdai gibi ifade edilebilir; ψ h h ) T ( s ) (9) ( s E m (1) Gaz motorlu ojenerasyon sisteminin termodinami analizi, sistem bileşenlerinin ayrı ayrı performans değerlendirmelerini apsamatadır. Pompalar, türbinler, ompresörler, ısı değiştiricileri, ve gaz motoru bu sistemde ullanılan alt bileşenleri oluşturmatadırlar. Adyabati bir türbin ve ompresörün izentropi verimleri sırasıyla aşağıdai gibi tanımlanabilir; η w h h g g ç t (11) wis hg hç, is w h h is ç, is g omp (1) wg hç hg η 4

Yuarıdai eşitlilerde w g ve w is sırasıyla gerçe ve izentropi özgül işi göstermetedirler ve alt indis is izentropi durumu gösterir. Adyabati bir türbinin iinci anun (eserji) verimi, türbin çalışma aışanının aış eserjisinin ne adar verimli bir şeilde şaft işi çıtısına dönüştürülebildiğinin bir ölçüsü olara aşağıdai gibi tanımlanabilir, ε w h h g g ç t rev g ç ( (13) w h h T sg sç ) (13) nolu eşitlitei, w rev, tersinir iş, türbinde üretilen gerçe iş ile eserji yıımının toplamıdır. Adyabati bir ompresörün (veya pompanın) iinci anun (eserji) verimi türbinin tam tersidir ve aşağıdai gibi tanımlanabilir; ε hç hg T ( sç sg ) omp pompa (14) hç hg Bu durumda (14) nolu eşitlitei tersinir iş, ompresör veya pompaya verilen gerçe iş ile eserji yıımının farıdır. Kojenerasyon ünitesindei ısı değiştiricilerin iinci anun (eserji) verimleri soğu aışanın eserjisindei artışın sıca aışanın eserjisindei azalışa oranı olara ölçülür. ε he ( E ( E m m ç g sogu sica E g ) E ) h h ç g ç h sogu sica g h ç T ( s ç T ( s g s s ) g sogu ç ) sica (15) m sogu ve m sica sırasıyla, soğu ve sıca aışanların ütle debileridir. Referans halde ın özgül imyasal eserjisi arışımı oluşturan bileşenlerin mol oranları, y f, göz önüne alınara aşağıdai gibi yazılabilir (War, 1995), KIM KIM f y R T y ln y ) (16) f f ( ft f Gaz motorunun ve ojenerasyon sisteminin termal verimleri aşağıdai gibi tanımlanabilir, η η motoru ojen W net W Q net m LHV (17a) ısı (17b) m LHV Yuarıdai (17a) nolu eşitlite gaz motorunun toplam verimi motorun ürettiği toplam gücün yaıt () enerjisine oranı olara tanımlanıren, (17b) nolu eşitlite ojenerasyon sistemi için bu verim motorun ürettiği toplam güce ilaveten ısı enerjisi de göz önüne alınara ifade edilir. Biyogaz motorunun eserji verimi, üç farlı yalaşımla tanımlanabilir. İl yalaşımda, eserji verimi, motorun ürettiği toplam gücün yaıtın toplam eserjisine oranı olara aşağıdai gibi tanımlanır, (18) İinci yalaşımda, gaz motoru egzoz gazının, atı su arıtma sistemindei havasız çamur çürütme tanları apalı devre ısıtma suyuna transfer ettiği ısı enerjisi de diate alınır. Bu durumda sistemin eserji verimi ojenerasyon prensibine uygun olara her ii sistem çıtısının göz önüne alındığı bir ilişi haline gelir, ε W E net ısı biyo mot ojen (19) T m Üçüncü yalaşımda ise, motoruna giren ve çıan bütün aışlar gözönüne alınara, eserji verimi, sistemden çıan toplam eserjinin, giren toplam eserjiye oranı olara aşağıdai gibi ifade edilebilir (bz Şeil 1), ε 1 biyo mot 3 biyo mot W Eonomi Analiz E E E net 5 6 68 T m E 56 E 63 () Gaz motorlu ojenerasyon sistemi için birincil maliyetler; yaıt maliyeti, il yatırım maliyeti ve işletme ve baım maliyetleri olara belirlenmiştir. Bu çalışmada yapılan eonomi analiz, toplam gelir arzı (total revenue requirement) yalaşımının basitleştirilmiş bir şelidir (Bejan vd, 1998). Bu yalaşımda, bir sistemdei toplam yatırım maliyeti (TYM), sistemdei tüm bileşenlere harcanan il yatırımların toplamı (İYM) olara aşağıdai gibi ifade edilebilir, TYM İYM (1) Yuaridai eşitlite α, literatürde güç üretim sistemleri için tanımlanmış sabit bir eonomi atsayıdır ve değeri, sistemin dizayn ve iyileştirme durumuna göre farlılı gösterir (Bejan vd, 1998). Sistem bileşenlerinin yatırım maliyet oranları, ana para geri azanım fatörü (GKF) ve İYM arasındai ilişiye bağlı olara aşağıdai gibi ifade edilir, Z YM İYM GKF τ () W net m T n n GKF i (1 i) (1 i) 1 (3) () nolu eşitlide verilen τ, işletmenin yıllı toplam çalışma saatlerini, i, yıllı faiz oranını ifade etmetedir. Sistem bileşenlerinin işletme ve baım (İB) maliyet oranları ise 5

Z İB γgkf İYM τ (4) şelinde ifade edilebilir. (4) nolu eşitlite verilen γ, sabit baım fatörüdür. Böylece, gaz motorlu ojenerasyon sistem bileşenlerinin her biri için toplam maliyet oranı C toplam, ojen Z toplam, ojen Z YM C Z m İB ojen LHV (5) bağıntısıyla ifade edilir. Yuarıdai eşitlite verilen, ojenerasyon sistemi sahasında havasız atı çamur çürütme reatörlerinde üretilen ın maliyetini, LHV ise ın alt ısıl değerini ifade etmetedir. Eserjiye Bağlı Maliyet Denge Denlemleri ve Yardımcı EĢitliler Bir ütle ya da enerji aımının eserjiye bağlı maliyeti bu aışı üretme için ullanılan eserji mitarına bağlı olara hesaplanır. Şeil 1 de verilen gaz motorlu ojenerasyon sistemi için üretilen eletriğin eserji maliyeti, atı su arıtma sistemi arıtma çamurundan üretilen ın eserjisine doğrudan bağlıdır. Sistemdei herhangi bir ürün aışının eserji oranını E, eserji maliyetini C ile ifade ederse, aışın birim eserji maliyetini aşağıdai gibi yazabiliriz, c C E (6) Bu şeilde bir sisteme giren ve çıan madde aışı, güç ve ısı ile transfer edilen eserji maliyetleri aşağıdai gibi ifade edilebilir, C i c E i i c(mψ i i i ) C c E c (m ψ ) e e e C w cww C c E q q q e e e (7) Süreli aışlı beslemeli gaz motorlu ojenerasyon sistemi için eserjiye bağlı maliyet denge denlemi ise aşağıdai şeilde yazılabilir, C P,toplam ojen C C P,eletri F, Z YM toplam C Z P,ısı İB toplam ojen (8) Yuarıdai eşitlite C C P, eletri ve P, ısı ojenerasyon sisteminin ürün eserji aışlarının maliyet oranlarını ifade etmetedir. (8) nolu eşitli, gaz motorlu ojenerasyon sisteminin ürün eserji aışlarının toplam maliyetini, bu ürünleri elde edebilme için yapılan harcama aışlarının toplamı olara tanımlamatadır. Matematisel olara, sistemin tüm alt bileşenlerinden çıan eserji aımlarının toplamına eşit sayıda (n) bilinmeyen vardır ve (8) nolu eşitlite ifade edilen maliyet denge denlemi te başına bu bilinmeyenleri hesaplama için yeterli değildir. Dolayısıyla bilinmeyenlerin sayısından bir esi (n1) yardımcı eşitli tanımlanmalıdır. Yardımcı eşitliler özgül eserji maliyetlendirme (SPECO) yönteminin, yaıt (F) ve ürün (P) prensiplerinden yararlanara geliştirilebilir (Lazzaretto ve Tsatsaronis, 6). Yaıt (F) prensibi, herhangi bir sistem alt bileşenine giren aışı, o bileşenin yaıtı olara tanımlar ve bu aışın maliyetini bir öncei aışların ortalama eserji maliyetlerine eşit olara ifade eder. Diğer taraftan ürün (P) prensibi, herhangi bir sistem bileşeninin ürün aışını, sisteme giren yaıt aışının maliyetine eşit abul eder. Bu çalışmada, SPECO yöntemi temel alınara, gaz motorlu ojenerasyon sistemi için F ve P prensipleri yardımıyla her bir sistem bileşeni için yeterli sayıda yardımcı eşitli geliştirilmiş, ve bu eşitliler ile eserjiye bağlı maliyet denge denlemleri Tablo de verilmiştir. Eserjiye bağlı maliyetlendirme yönteminin en önemli atısı, sistem bileşenlerinin tersinmezlilerine bağlı olara meydana gelen maliyet aybını hesaplayabilmetir. Sistemin alt bileşenlerinin eserji yıımı, o bileşene gelen yaıt aışının maliyeti ile ters orantılıdır ve aşağıdai gibi ifade edilebilir, C (9) y, cf, Ey, Böylece her bir sistem alt bileşeninde eserji yıımına bağlı maliyet aybı da hesaplanabilir i bu değerler, sistemin maliyet yapısını şeillendirmede ço önemli bir rol oynarlar. Esergoeonomi analiz çalışmalarında, bir sistem alt bileşeninin maliyet performansı hem il yatırım ve işletme ve baım maliyetleri toplamına ve hem de sistemin eserji yıım maliyetine bağlı olara değişir. Bu maliyet performans ifadesi, esergoeonomi fatör (Bejan vd, 1996) olara tanımlanır ve aşağıdai gibi ifade edilir, f Z (3) Z cf, E y, 6

Tablo. Gaz motorlu ojenerasyon sistemi alt bileşenlerinin eserjiye bağlı maliyet denlemleri ve yardımcı eşitliler Sistem bileģeni Eserjiye bağlı maliyet denge denlemleri Yardımcı eģitliler Kompresör cew COMP Z COMP c66e 66 c65e c 65 65 c47 Türbin c68e 68 Z TURB cew TURB c69e c 69 68 c69 EGHE c69e 69 c5e 5 Z EGHE c7e 7 c51e c 51 69 c7 Pompa P11 Pompa P13 BGHE HE Pompa P14 LOHE HE1 Pompa P1 Gaz motoru cew P11 Z P11 c49e 49 c48e 48 cew P13 Z P13 c57e 57 c59e 59 c c66e 66 c57e 57 Z IC c67e 67 c58e 58 c c55e 55 c58e 58 Z HE c56e 56 c59e 59 c cew P14 Z P14 c63e 63 c6e 6 c E c E Z c E c E c 59 c15 57 c58 55 c56 6 6 54 54 LOHE 61 61 55 55 61 c6 c c cew P1 Z P1 c53e 53 c5e 5 c E c E c E Z 67 67 63 63 56 56 GE c E c E c E c W 68 68 6 6 5 5 GE GE 53E53 c49e49 ZHE1 c54e54 c5e5 54 c 55 W net 1 W BULGULAR VE TARTIġMA Biyogaz Beslemeli Gaz Motorlu Kojenerasyon Sisteminin Termodinami Analizi Şeil 1 de verilen gaz motorlu ojenerasyon sistemi alt bileşenlerine ayrılmış ve sistemin ojenerasyon işletmesinden alınan gerçe sıcalı, basınç, ütle aış debisi verileri ile, enerji ve eserji değerleri Şeil 1 de verilen hal numaraları diate alınara Tablo 3 te verilmiştir. Gaz motorunda üretilen her 1 W eletri için, %6 metan içerili.387 m 3 tüetilmetedir. Gaz motoruna giren yaıt ve havanın toplam eserjisi 454 W olara bulunmuştur. Tablo 4 te gaz motorlu ojenerasyon sisteminin enerji ve eserji analiz sonuçları verilmetedir. Bu sonuçlardan hareetle aşağıdai değerlendirmeler yapılmıştır: Gaz motoruna giren havayaıt arışımının toplam eserjisi, (5) nolu eşitlite geliştirilen yalaşımdan hareetle, yağlama yağı ve motor soğutma suyunun eserjilerinin de elenmesiyle 454 W tan 4594 W a yüselmetedir. Gaz motorunun eserji verimi (3) nolu eşitlite ifade edilen yalaşımla %4.9 bulunuren, (4) nolu eşitlite geliştirilen ve aynı zamanda ojenerasyon sisteminin eserji verimini ifade eden yalaşımla %6.6 olara bulunmuştur. (4) nolu eşitlile ifade edilen yalaşım eserji değerlendirme riteri açısından baıldığında ojenerasyon sistemi için daha anlamlı bir verim ifadesidir. Gaz motorlu ojenerasyon sistemine giren toplam eserjinin %4.9 u (1 W) eletriğe çevrilmetedir. Kojenerasyon sisteminin toplam sıca su üretimi toplam eserji girişinin sadece %1.8 ini (71.5 W) oluşturmatadır. Sisteme giren toplam eserjinin %73.6 lı (98 W) ısmı ise yııma uğramatadır. Gaz motorlu ojenerasyon sisteminin eserji verimi %6.6 olara bulunmuştur. Gaz motorunun eserji yıımı, sisteme giren toplam eserjinin %73.6 sını, sistemin toplam eserji yıımının ise %94.6 sını oluşturmatadır. Gaz motorunun eserji yıımı, tersinmezliği yüse yanma prosesinden, ısı ayıplarından ve sürtünmeden aynalanmatadır. Turboşarj ünitesinin ompresör ve türbininin eserji verimleri sırasıyla %7.1 ve %87.7 olara bulunmuştur. P11, P1, P13 ve P14 pompalarının eserji verimleri de sırasıyla %78, %79, %76.9 ve %8.6 olara bulunmuştur. Egzoz gazı ısı değiştiricisi (EGHE) ve ara soğutucunun (BGHE) eserji verimleri sırasıyla %37.9 ve %48.8 olara bulunmuştur. Sistemdei ısı değiştirici ünitelerdei eserji yıımı, birbirine arışmayan ii aışanın arasındai yüse sıcalı farından aynalanmatadır. Kojenerasyon sistemindei diğer ısı değiştiricilerin (HE1 ve HE) eserji ayıp yüzdeleri ço fazla değildir. Bunun temel nedeni, bu proseslerde düşü sıcalıta su ullanımıdır. 7

Tablo 3. Biyogaz beslemeli gaz motorlu ojenerasyon sistemi işletme verileri, termodinami özeliler, enerji ve eserji değerleri (Hal numaraları Şeil 1 diate alınara verilmiştir). Kütle Toplam özgül No AıĢan Basınç Sıcalı debisi Entalpi Entropi eserji Enerji Eserji (bar) ( C) (g/s) (J/g) (J/g) (W) (W) (J/g C) Hava 1. 5. 98.4 5.699... Su 1. 5. 14..3648... Çamur 1. 5. 14..3648 Biyogaz 1. 5. 465 11.6 Lub oil 1. 5... 46 Biyogaz 1.1 4..19 461. 11.69 31383.1 4.96 448.43 47 Biyogaz 1.1 4..19 461. 11.69 31383.1 4.96 448.43 48 Su 5.5 75.8 6.96 317.1 1.3 16.71 4444 349. 49 Su 6. 75.8.88 317. 1.3 16.81 4447 351.1 5 Su 6.1 8.8.88 346.4 1.16 1.31 557 444.9 51 Su 3.4 88..88 368.1 1.167 4.73 551 516.4 5 Su.8 88.4 15.61 369.7 1.17 4.97 4145 389.7 53 Su 7.6 88.5 15.61 37.4 1.173 5.49 4155 397.9 54 Su 7.5 7.4 15.61 3.9.9815 14.9 311 3.7 55 Su 7.3 77.9 15.61 35.9 1.48 18. 3461 84. 56 Su 7. 78.5 15.61 38.5 1.55 18.59 35 9. 57 Su 4.55 5. 11.8 9..71 4.53 1185 51. 58 Su 4.5 5.1 11.8 18.1.793 5.8 184 58.97 59 Su 1.1 5. 11.8 8.8.717 4.165 118 46.98 6 Luboil 4.69 1.6. 166.3.4974 18.9 336 361.9 61 Luboil 4.5 89.. 14.8.48 13.5 816 65.1 6 Luboil 1. 85.. 13..436 11.74 64 34.7 63 Luboil 6.9 87.. 13.9.4158 1.48 659 49.7 64 Hava 1. 5. 1.387 98.4 5.699... 65 Havayaıt 1. 5. 1.5 98.4 5.699 31367.43. 446.4 66 Havayaıt 1.9 116.9 1.5 391. 5.785 31434.1 138.9 455.1 67 Havayaıt 1.9 51. 1.5 34.6 5.599 3143.38 39.1 453.6 68 Egzoz.4 46. 1.5 749. 6.374 49.4 676.1 374.1 69 Egzoz 1.17 36.6 1.5 64.7 6.44 18.1 516.5 19.1 7 Egzoz 1. 65. 1.5 353.8 5.869 4.518 6.34 3.661 Kojenerasyon sisteminin termal verimi, (17b) nolu eşitliten hareetle %63 olara bulunmuştur. Gaz motorunun termal verimi ise (17a) nolu eşitliten %43.3 olara bulunmuştur. Bu değer, üretici firma tarafından verilen motor verim değer aralığıyla uyumludur (Deutz, 11). Biyogaz Beslemeli Gaz Motorlu Kojenerasyon Sisteminin Termoeonomi Analizi GASKI Biyogaz beslemeli gaz motorlu ojenerasyon sistemi projelendirme ve inşaat çalışmaları 5 yılında başlamış ve bir yıl içinde tamamlanara 6 yılında devreye alınmıştır. Kojenerasyon sistemi işletme müdürlüğünden alınan bilgiler doğrultusunda sistemin toplam il yatırım ve urulum maliyeti 1.37.63 Amerian doları ($) olara belirlenmiştir. Sistemin eonomi ömrü işletmeye alındığı tarihten itibaren 5 yıl olara düşünülmüştür (Bejan vd, 1996). Kojenerasyon sistemi için ortalama apasite fatörü (), sistemin toplam yıllı 876 çalışma saati üzerinden, 83 saat çalıştığı hesaplanara.917 bulunmuştur. Tablo 5 te ojenerasyon sistemi alt bileşenleri için il yatırım ve işletme ve baım maliyetleri ilişili maliyet oranları detaylı olara verilmiştir. Şeil 1 de verilen gaz motorlu ojenerasyon sistemi alt bileşenlerinin eserji ve maliyet aımları, ve sistemdei temel ütle aışlarının birim eserji maliyetleri, Tablo de verilen eserjiye bağlı maliyet denlemlerinin çözülmesi sonucu bulunmuş ve Tablo 6 da verilmiştir. Gaz motorlu ojenerasyon sistemi alt bileşenlerinin eserjiye bağlı maliyet parametreleri ise Tablo 7 de verilmetedir. Bu tabloda her bir bileşenin eserjiye bağlı yaıt (F) ve ürün (P) maliyetleri Tablo 6 da verilen aım maliyet değerleri ve Tablo 5 te verilen toplam yatırım maliyetleri diate alınara hesaplanmıştır. Gaz motorlu ojenerasyon sisteminin termoeonomi analiz sonuçlarına göre aşağıdai değerlendirmeler yapılmıştır: Biyogazın ojenerasyon sistemine giriştei birim maliyeti 13.63 /m 3 (4.13 rş/m 3 ) tür. Yaıthava arışımındai havanın maliyeti ihmal edildiğinden bu değer ın sisteme giriştei birim maliyeti olara abul edilebilir. 8

Tablo 4. Biyogaz beslemeli gaz motorlu ojenerasyon sisteminin enerji ve eserji analiz sonuçları (Hal numaraları Şeil 1 ve Tablo 3 diate alınara verilmiştir). E Sistem bileģeni Hal no y (%) Q (W) W (W) E F (W) E P (W) (W) Türbin (T) 6869 159.6 18. 159.6.4 87.7 Kompresör (T) 6566 138.9 138.9 1. 38.7 7.1 Pompalar P11 P1 P13 P14 Ara soğutucu Su hattı Havayaıt hattı EGHE Su hattı Egzoz hattı HE1 Soğu su hattı Sıca su hattı HE Soğu su hattı Sıca su hattı LOHE Yağ hattı Su hattı 4849 553 5957 663 5758 6667 551 697 495 5354 5556 5859 99.45 99.66 453. 456.1 69.7 154 41.9 14.7.714 1.34 5.47 18.55.714 1.34 5.47 18.55.134 8.5 4.36 14.95.58.135 1.11 3.597 78.6 79.1 76.9 8.6 16.8 7.95 8.33 48.8 188.4 71.5 116.9 37.9 165. 93.8 71.4 56.8 1. 6. 6. 5. 661 51.4 96.8 51.5 45.3 53. 5455 359.4 Gaz motoru 1 453.6 1 4593.5 3 1 1 171.5 15.7 3 353.6 1 98.1 197.9 3 4.87 1 6.65 46.61 3 Kojenerasyon 1713.8 73.9 1 453.6 171.5 98.1 6.65 1,,3 Değerler sırasıyla, motoru eserji verimi için (18), (19), ve () numaralı eşitliler ullanılara bulunmuştur. Tablo 5. Biyogaz beslemeli gaz motorlu ojenerasyon sistemi alt bileşenleri için il yatırım (İY) ve işletme ve baım maliyetleriyle (İB) ilişili maliyet oranları (Maliyet değerleri 6 yılı ortası Amerian Doları ($) ortalama değeri esas alınara çıarılmıştır). Sistem bileģeni ĠYM ($) İY Z ($/saat) Z ($/saat) İB Toplam Z ($/saat) Kompresör (T) 38.461,5.9.5.95 Türbin(T) 38.461,5.9.5.95 P11.41,6.6..6 P1 1.853,1.43.9.5 P13 1.573,4.36.7.43 P14.37,81.5.1.51 Ara soğutucu 17.48,5.4.8.48 EGHE 19.58,4.5.1.51 HE1 8.898,6..4.4 HE 8.898,6..4.4 LOHE 6.993,..4.4 Gaz motoru 419.58,4.96.1 1.6 Diğer sistem bileşenleri 3.496,5.84.6.91 Toplam sistem bileģenleri ĠYM 569.93,1 Kurulum maliyeti 184.615,4 Boru tesisatı ve döşeme maliyeti 195.84, Kontrol sistemi 67.13,9 Eletri tesisatı toplam maliyeti 7.77,3 Toplam saha içi maliyet 1.79.7,3 Toplam saha dışı maliyet 69.93,1 Toplam maliyet 1.149.65,4 Toplam dolaylı maliyet 69.93,1 Toplam sabit sermaye yatırımı 1.19.58,5 Diğer giderler 17.48,5 Toplam yatırım maliyeti 1.37.6,9 9

Tablo 6. Biyogaz beslemeli gaz motorlu ojenerasyon sistemi alt bileşenleri için eserji ve maliyet aımları ve temel ütle aışlarının birim eserji maliyetleri AıĢ no E (W) c ( /m 3 ) C ($/saat) Biyogaz ve hava arışımı (ompresör ünitesi girişi) 446.4 13.67 9.451 Biyogaz ve hava arışımı (motor girişi) 453.6 15.56 15.769 Sıca su (Egzoz gazı ısı değiştiricisi çıışı) 516.4 3.84 16.917 Egzoz gazı (Motor çıışı) 374.1.3 31.69 Egzoz gazı (Türbin çıışı) 19.1.3 16.73 Sistem alt bileģeni E (W) c ($/GJ) C ($/saat) Kompresör (Turboşarj) 138.9 5. 1.39 Türbin (Turboşarj) 159.6 3.53 14.36 Gaz motoru (Eletri) 1. 5. 9. W.714 5..443 P11 W 1.34 5..936 P1 W 5.47 5..47 P13 W 18.55 5. 1.6695 P14 Tablo 7. Gaz motorlu ojenerasyon sistemi alt bileşenlerinin eserjiye bağlı yaıt (F) ve ürün (P) maliyetleri, eserji yıım maliyetleri, esergoeonomi fatörleri ve toplam yatırım maliyetleri Sistem alt bileģeni c f, c p, E ($/GJ) ($/GJ) y C Toplam y Z f (%) (W) ($/saat) ($/saat) Kompresör (T) 5. 3.8 38.7 3.76.95.46 Türbin (T) 3.53 7..4 1.9.95 4.77 Ara soğutucu 11.5 47.8 8.33.33.6 1.43 EGHE 3.53 6.4 116.94 9.91.5.51 LOHE 38.8 58.6 45.3 6.4.43.33 HE1 9.8 18.5 71.4.39.51.85 HE 38.8 49.5 6..83.48.41 P11 5. 39.19.58.5.51 1.7 P1 5. 3.87.14.19.4.65 P13 5. 33.73 1.1.11.4 3.83 P14 5. 34. 3.6.3.4 1.56 Gaz motoru 7.5 5. 98.1 77.83 1.6 1.34 Gaz motoruna girişte ın birim maliyeti 15.56 /m 3 (7.54 rş/m 3 ) e yüselmetedir. Sistemde üretilen her 1 W eletri için, %6 metan içerili.387 m 3 tüetildiğinden, 1 Wsaat eletri üretimi için ın toplam tüetim maliyeti 6. $ (16,6 TL) olara bulunmuştur. Türiye de 1 Wsaat eletri üretimi için doğal gaz maliyeti ortalama 9.4 (16. rş) olara belirlenmiştir (Enerji Enstitüsü, 1). Doğal gaz beslemeli bir ojenerasyon tesisinde üretilece 1 Wsaat eletri için toplam yaıt maliyeti 9.4 $ (16, TL) olara alınabilir. Anca,, ojenerasyon sisteminin de içinde bulunduğu atı su arıtma tesisinde, tamamen yararlı ve sürdürülebilir bir sistem çıtısı olara üretildiğinden, ın yaıt olara tüetim bedeli gerçete atı su çamurunun stabilizasyon maliyetini içermetedir. Kojenerasyon sisteminde üretilen eletriğin 1 Wsaat i 9. (15.9 rş) e üretilmetedir. Toplam 1 Wsaat eletri üretim bedeli 9 $ (159,3 TL) olara bulunmuştur. TEDAŞ ın sanayi işletmelerine uyguladığı tarifenin.13 $/Wsaat (17,55 r/wsaat) (TEDAŞ, 11) olduğu düşünülürse, atı su arıtma tesisi içindei ojenerasyon sisteminde dan üretilen eletriğin daha ucuza mal edildiği açıça görülebilir. Kojenerasyon sisteminde eserji yıım maliyeti en yüse bileşenin gaz motoru olduğu görülmetedir (77.83 $/saat). Diğer sistem bileşenleri göz önüne alındığında gaz motorunun nispeten düşü esergoeonomi fatörü (%1.34), (16) nolu eşitlitei ifadeden 1

T61 (C) Eserji yiim maliyeti ($/h) Basinc orani Eserji yiim maliyeti ($/h) T51 (C) Eserji yiim maliyeti ($/h) Basinc orani Eserji yiim maliyeti ($/h) hareetle, eserji yıım maliyetinin ço yüse olmasından aynalanmatadır. Sistemde eserji yıım maliyetleri, gaz motorundan sonra, diğer sistem bileşenlerine nazaran daha yüse olan bileşenlerin egzoz gazı ısı değiştiricisi (EGHE) (9.91 $/saat) ile yağlama yağı ısı değiştiricisi (LOHE) (6.4 $/saat) olduğu görülmetedir. Bu bileşenlerin eserji yıım oranlarıyla doğru orantılı olara yüse yıım maliyetlerine sahip olduları görülebilir. Şeil de temel üretim aışları göz önüne alınara, (a) EGHE için proses suyu çıış sıcalığına, (b) LOHE için ise yağlama yağı çıış sıcalığına göre eserji verim değerleri ile eserji yıım maliyetleri arşılaştırılmatadır. 5 Sistemin en düşü eserji yıım maliyetlerine sahip bileşenleri olan P1 (.19 $/saat), P13 (.11 $/saat) ve P14 (.3 $/saat) pompalarının, bu değerlerle ters orantılı olara diğer sistem bileşenlerine nazaran yüse esergoeonomi fatör değerleri (bz. Tablo 7), bu bileşenlerin işletme ve baım masraflarının yüse olmasından aynalanmatadır. Şeil 3 te (a) P1 ve (b) P13 pompalarının çıış/giriş basınç oranları değişimi diate alınara eserji verimleri ve eserji yıım maliyetleri arşılaştırılmatadır. Basinc orani Eserji yiim maliyeti ($/h).4 94 T51 Eserji yiim maliyeti ($/h) 14 4.3 9 1 3 GCD. 9 GCD 1 8.1 88 86 6 4 1..4.6.8 1 Eserji verimi 84.1..3.4.5.6.7.8 Eserji verimi (a) (a) 1 1 Basinc orani Eserji yiim maliyeti ($/h).15 95 9 T61 Eserji yiim maliyeti ($/h) 3 5 8 6 GCD.1 85 4.5 8 GCD 15 75 7 1 5..4.6.8 1 Eserji verimi 65..3.4.5.6.7.8 Eserji verimi (b) (b) ġeil 3. (a) P1, (b) P13 pompalarının çıış/giriş basınç oranları değişimine göre eserji verimleri ve eserji yıım maliyetlerinin arşılaştırılması ġeil. (a) Proses suyu çıış sıcalığına göre EGHE, (b) Yağlama yağı çıış sıcalığına göre LOHE, eserji verimleri ve eserji yıım maliyetlerinin arşılaştırılması Şeilden de görülebileceği üzere, P1 ve P13 pompalarının çıış basınçları arttıça eserji verimleri artmata, eserji yıım maliyetleri ise azalmatadır. Eserji yıım maliyetlerinde 11

Basinc orani Eserji yiim maliyeti ($/h) Basinc orani Eserji yiim maliyeti ($/h) oluşan azalma, basıncı artan aışanın eserjiye bağlı üretim maliyetini azaltıren, genel sistem verimini de arttırmatadır. Turboşarj ünitesinin ompresör ve türbin bileşenleri, sistemde yüse eserji verimiyle çalışan bileşenler olmala beraber, nispeten yüse esergoeonomi fatörleri, bu bileşenlerin işletme ve baım masraflarından aynalanmatadır. Şeil 4 te (a) turboşarj ompresörünün havayaıt arışımı çıış/giriş, (b) turboşarj türbininin ise egzoz gazı giriş/çıış basınç oranları değişimine göre eserji verimleri ile eserji yıım maliyetleri arşılaştırılmatadır. Şeilden de görüleceği üzere, turboşarj ompresöründe havayaıt arışımı çıış basıncı arttırıldıça, ompresörün eserji verimi artmata ve eserji yıım maliyeti azalmatadır. Burada diat edilmesi gereen husus, havayaıt arışımı için ompresör çıış basıncının ve dolayısıyla sıcalığının (motora giriş şartları) eren motorda müsaade edilen değerin üstüne çımasını önlemetir. Turboşarj türbini egzoz gazı giriş basıncı arttıça, Şeil 4 den görüleceği üzere sistemin eserji verimi artmata ve buna bağlı olara eserji yıım maliyeti azalmatadır. Bu azalma, türbinin ürettiği işin maliyetini de düşürecetir..6.4. 1.8 1.6 1.4 1. 1 Basinc orani Eserji yiim maliyeti ($/h) GCD..4.6.8 1 Eserji verimi 1 1 8 6 4 Termoeonomi analiz ve değerlendirme çalışmasından açıça görülebileceği üzere, hali hazırda çalışan bir ojenerasyon sistemini oluşturan bileşenlerin maliyet aışları ii temel unsur üzerine yapılanmatadır: 1. İşletme ve baım maliyetleri,. Eserji analizine bağlı olara elde edilen eserji yıım oranlarının maliyetleri. İşletme ve baım maliyetleri, bu çalışmada ele alınan beslemeli gaz motorlu ojenerasyon sisteminde olduğu gibi, temel eonomi abuller gereği (Bejan vd., 1996), sabit bir baım fatörü ile belirlenebilir. Anca eserjiye bağlı yıım oranları belirlenmediçe, sistemin gerçe maliyet performansını belirleyen etenler, yani sistem tersinmezlilerinden aynalanan giderlere ödenen para sadece enerji analiziyle hesaplanamaz. Bu notada eserji analizine bağlı olara geliştirilen eonomi yalaşımların değeri açıça ortaya çımatadır. (a) SONUÇ.4. 1.8 1.6 1.4 1. Basinc orani Eserji yiim maliyeti ($/h).6.65.7.75.8.85.9 Eserji verimi (b) GCD ġeil 4. (a) Turboşarj ompresörünün havayaıt arışımı çıış/giriş, (b) Turboşarj türbininin egzoz gazı giriş/çıış basınç oranları değişimine göre eserji verimleri ve eserji yıım maliyetlerinin arşılaştırılması 5 4.5 4 3.5 3.5 1.5 Bu çalışmada, Gaziantep GASKİ atı su arıtma tesisinde üretilen ı yaıt olara ullanan beslemeli gaz motorlu bir ojenerasyon sistemi, gerçe işletme verileri ullanılara SPECO metodu temelinde geliştirilen esergoeonomi ilişiler yardımıyla analiz edilmiştir. Gaz motorlu ojenerasyon sistemine giren toplam eserjinin %4.9 u (1 W) eletriğe çevrilmetedir. Kojenerasyon sisteminin toplam sıca su üretimi toplam eserji girişinin sadece %1.8 ini (71.5 W) oluşturmatadır. Sistemde üretilen her 1 Wsaat eletri için, %6 metan içerili.387 m 3 tüetildiğinden, 1 Wsaat eletri üretimi için ın toplam tüetim maliyeti 6. $ (16,6 TL) olara bulunmuştur. Sistemde üretilen 1 Wsaat eletri üretim bedeli 9. $ (159,3 TL) olara bulunmuştur. TEDAŞ ın sanayi işletmelerine uyguladığı tarifenin.13 $/Wsaat (17,55 r/wsaat) olduğu düşünülürse, atı su arıtma tesisi içindei ojenerasyon sisteminde dan üretilen eletriğin daha ucuza mal edildiği açıça görülebilir. Yapılan termoeonomi analiz çerçevesinde, sistem alt bileşenlerinde meydana gelen eserji yıımlarının maliyeti açıça hesaplanabilmete ve böylece her bir sistem bileşeninin yaıt (F) ürün (P) ilişisi temelinde gerçe maliyet aışları ortaya onulabilmetedir. Bu maliyet aışları sistemin iyileştirilmesi için gereli alt yapıyı hazırlaması baımından son derece önemlidir. 1

TEġEKKÜR 11M53 nolu TUBITAK projesi apsamında gerçeleştirilen bu çalışmaya atılarından ötürü Türiye Bilimsel ve Tenoloji Araştırma Kurumu na ve çalışma için gereli verilerin alınmasında yardımlarını esirgemeyen Gaziantep GASKI ye teşeürü borç biliriz. KAYNAKLAR Abusoglu A., and Kanoglu M., Eergoeconomic analysis and optimization of combined heat and power production: A review, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 13, 9538, 9. Bejan, A., Tsatsaronis, G., Moran, M., Thermal design and optimization, 1 st ed., John Wiley & Sons, 1996. Deutz, TCG The Gas Engine, www.deutz.de (Erişim tarihi: 15 Eim 11). Enerji Enstitüsü, 1, http://enerjienstitusu.com/1//14/ (Erişim tarihi: 17 Şubat 1). JenBacher, 11, http://www.jenbacher.com (Erişim tarihi: 14 Eylül 11). Lamas, W. Q., Silveira, J. L., Giacaglia, G. E. O., and Reis, L. O. M., Development of a methodology for cost determination of wastewater treatment based on functional diagram, Applied Thermal Engineering 9, 6171, 9. Lazzaretto A., and Tsatsaronis G., SPECO: A systematic and general methodology for calculating efficiencies and costs in thermal systems, Energy 31, 157189, 6. McKendry, P., Review Paper Energy production from biomass (part ): conversion technologies, Bioresource Technology 83, 4754,. Mueller, G. P., Landfill gas application development of the caterpillar G36 sparignited gas engine, Trans. ASME J. Engineering for Gas Turbines and Power 117 (4), 885, 1995. TEDAŞ, 11, www.tedas.gov.tr (Erişim tarihi: Aralı 11). War, K.J., Advanced Thermodynamics for Engineers, 1 st ed., McGrawHill Inc., New Yor, 1995. 13

AyĢegül ABUġOĞLU, Malatya da doğdu. 1994 yılında Gaziantep Üniversitesi Maine Mühendisliği Bölümü nden mezun oldu. 1994 yılları arasında sanayide proses suyu hazırlanması, evsel ve endüstriyel su ve atı su arıtımı projelendirilmesi ve mareting işinde çalıştı. yılında Gaziantep Üniversitesi Maine Mühendisliği Bölümü Enerji Ana bilim dalında yüse lisans çalışmasına başladı ve yılında yüse lisansını tamamladı. Aynı yıl Gaziantep Üniversitesi Mühendisli Faültesi Maine Mühendisliği Bölümü ne araştırma görevlisi olara atandı. 8 yılında dotora çalışmasını tamamlayan araştırmacı 1 yılında Gaziantep Üniversitesi Maine Mühendisliği Bölümüne yardımcı doçent olara atanmıştır ve halen bu görevini sürdürmetedir. Çalışma alanları; termodinami, ısı transferi, enerji dönüşüm ve güç üretim sistemleri, ojenerasyon, eserji analiz ve uygulamaları, esergoeonomi, atıtan enerji ve hidrojen eldesi çalışmaları. Sinan Demir, Gaziantep te doğdu. 1 yılında Cumhuriyet Üniversitesi Maine Mühendisliği Bölümü nden mezun oldu. Aynı yıl Gaziantep Üniversitesi Maine Mühendisliği Bölümü Enerji Ana bilim dalında başladığı yüse lisans çalışmasına halen devam etmetedir. Mehmet KANOĞLU, Gaziantep te doğdu. 199 yılında İstanbul Teni Üniversitesi Maina Mühendisliği Bölümü nden mezun oldu. 1993 yılları arasında Manisa, Celal Bayar Üniversitesi nde araştırma görevlisi olara çalıştı, bu arada 1996 yılında yüse lisansını ve 1999 yılında dotora çalışmasını Ameria Birleşi Devletleri nde bulunan University of Nevada, Reno da tamamladı. yılında Gaziantep Üniversitesi Mühendisli Faültesi Maine Mühendisliği Bölümü ne yardımcı doçent olara atandı. yılında doçent ünvanını aldı, 67 yılları arasında Kanada da University of Ontario, Institue of Technology de misafir öğretim üyesi olara bulundu. 8 yılında profesör ünvanını aldı ve halen Gaziantep Üniversitesi Maina Mühendisliği Bölümü nde öğretim üyesi olara çalışmaya devam etmetedir. Çalışma alanları; termodinami, ısı transferi, içten yanmalı motorlar, yenilenebilir enerji, eserji analizi, güç üretim tesisleri, ojenerasyon, enerji orunumu ve mühendisli eğitimi. 14