Ana Sayfa Makale Yeşeren Teknoloji Gözler atık ısı enerji dönüşümünün yeni modelinde

Gözler atık ısı enerji dönüşümünün yeni modelinde

Her yıl dünya çapında kömür, petrol, doğal gaz, nükleer ve yenilenebilir enerji kaynaklarından üretilen enerjinin %50’si ısı olarak kaybolmaktadır. Bu kaybın değerlendirilmesi olarak atık ısı dönüşümü (WHC; waste-heat conversion) gelecek vaat eden sıfır karbonlu yeni bir elektrik enerjisi kaynağı olarak düşünülebilir. Bilim adamları onlarca yıldır atık ısıyı elektrik enerjisine dönüştürebilmek ve verimli sistemler geliştirmek için çalışmaktadır. WHC ile ilgili yapılan önemli araştırmalara rağmen, bu tür teknolojiler pazara girememiş veya organik rankine döngüsü (ORC; organic rankine cycle) gibi geleneksel türbin tabanlı teknolojilerle ölçeklenebilir bir şekilde rekabet edememiştir. Bunun sebebi büyük ölçüde Ar-Ge çalışmalarında tekno-ekonomik yönlere verilen sınırlı ilgi yüzünden yeni WHC ısı motorlarının geliştirilmesi sınırlı kalmaktadır.

Şekil 1. ORC santral sistemi.

Önerilen tekno-ekonomik çerçevenin en büyük yeniliklerinden biri, araştırmacıların, mucitlerin, yenilikçilerin ve fon sağlayıcıların, WHC’nin ekonomik uygulanabilirliğini değerlendirmelerine izin vermesidir.

Farklı WHC motor türleri, fiziksel kökenleri açısından önemli ölçüde farklılık gösterdiğinden, motorun ayrıntılı fizik ve tasarımından nispeten bağımsız olan sistem düzeyinde bir tekno-ekonomik model geliştirmeye kritik bir ihtiyaç vardır. Bu perspektifte, WHC teknolojileri için, oldukça evrensel bir modelle sonuçlanan, iyi bilinen tersine çevrilebilir termodinamik formülasyonlara dayalı bir tekno-ekonomik model geliştirilmektedir.

Tekno-ekonomik model ile araştırmacılar atık-ısı dönüşüm teknolojileri için hangi sektörlerin ve koşulların daha ideal olacağını daha iyi tahmin edebileceklerdir.

Şimdiye kadar, atık-ısı dönüştürme teknolojileri etrafında yapılan araştırmaların çoğu, içten yanmalı motorlarda egzoz ısısını geri kazanan termoelektrik jeneratörler gibi atık-ısı dönüştürme motorlarının arkasındaki fiziğe odaklanmaktaydı. WHC ısı motorlarının tipi veya verimliliği ne olursa olsun, son yıllarda literatürde önemli araştırmaların odak noktası olan 100 °C’nin altında ekonomik olarak uygun olmadığını göstermektedir. WHC ısı motorlarının maliyetinin gaz türbinleri ile aynı olması (∼0,25 $/W) ve atık ısı kaynağının kapasite faktörünün 0,9 olması gibi oldukça iyimser varsayımlar altında, ilgili cihaz için Carnot verimliliği <0,2’dir. WHC yalnızca 150 °C’nin üzerindeki sıcaklıklar ve 100 kW ile 1 MW arasındaki güç çıkışı için ekonomiktir. Bu perspektifle, tekno-ekonomik olarak uygulanabilir WHC ısı motorları alanında araştırmalara ihtiyaç duyulmaktadır. Ayrıca, çeşitli kaynaklardan elde edilen atık ısının sıcaklığı ve miktarı ile birlikte atık ısı kaynaklarının kapasite faktörünün de belgelenmesi gerekmektedir.

Atık ısı kaynağının sıcaklığı, ısı eşanjörlerinin* maliyeti veya minimum kapasite faktörü gibi ticari uygulanabilirlik için teknolojik gereksinimlere odaklanan Berkeley Lab‘ın tekno-ekonomik modeli, araştırmacıların daha sistematik bir yaklaşıma sahip olmalarını sağlar. 

Berkeley Lab direktörü Ravi Prasher, “Atık ısının %60’ından fazlası 100 °C’nin altında mevcut olsa da, analizimiz atık ısı dönüşümünün yalnızca 150 °C’nin üzerinde ekonomik olduğunu gösteriyor. Bu bulgu, atık ısı dönüşümlü ısı motorları için araştırma ve geliştirmeye öncelik verilmesi açısından çok önemlidir.” dedi.

* ısı değiştiricidir, bir akışkandan diğerine ısı transferi yapan cihaz.

 

Kaynaklar

  1. https://techxplore.com/news/2021-10-energy-production.html
  2.  https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2542435121004918

 

Yorum Yap

Please enter your comment!
Please enter your name here

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

Son Yazılar

Son Yorumlar