Gönen jeotermal bölgesel ısıtma sisteminin enerji ve termoekonomik verimliliğinin incelenmesi

Abstract

Gönen jeotermal bölgesel ısıtma sistemi Türkiye'nin ilk jeotermal bölgesel ısıtma sistemidir. Bu çalışmada Gönen jeotermal bölgesel ısıtma sisteminin verimliliğinin incelenmesi amaçlanmıştır. Tesis 01.01.2009 ile 31.12.2009 tarihleri arasında, 1 yıl süreyle hesaplamalarda kullanılan verileri elde etmek için sabit ve portatif ölçüm cihazları ile donatılmış ve belirli zaman aralıkları ile düzenli ölçümler alınarak kaydedilmiştir. Sistemin performansını belirlemek için enerji ve ekserji analizleri yapılmıştır. Ayrıca, jeotermal bölgesel ısıtma sistemiyle ısıtılan binaların enerji kayıplarının belirlenebilmesi için yapı bileşenlerinin optimum yalıtım kalınlıkları da hesaplanmıştır. Enerji ve ekserji analizleri, sistemin ısıtma yükü ihtiyaçlarının mevsimlik değişimi dikkate alınarak kış, yaz, ilkbahar ve sonbahar dönemleri için ayrı ayrı yapılmıştır. Her bir analizde, sistem bileşenlerinin enerji ve ekserji kayıpları ve verimleri belirlenmiştir. Optimum yalıtım kalınlıklarının hesaplanmasında, binaların yapısal özelliklerini tespit etmek için örnekleme metodu kullanılarak, örnek binalar belirlenmiştir. Bu amaçla bina sakinlerine anket uygulanmış ve ölçüm yapılmıştır. Sistemdeki tüm binaları kapsayan incelemelerde optimum yalıtım kalınlıklarının uygulanmasıyla elde edilebilecek enerji tasarrufu ve yatırımın geri ödeme süreleri hesaplanmıştır. Ayrıca, tesisin enerji ihtiyacı belirlenerek, enerji açığı doğrultusunda ilave edilmesi gereken pik-güç ünitesinin kapasitesi hesaplanmış ve maliyet tablosu oluşturularak ekonomik analizi yapılmıştır. Sonuç olarak, sistemin en yüksek ortalama enerji ve ekserji verimleri sırasıyla % 50.55 ve % 52.34 olarak bahar döneminde ve yıllık ortalama enerji ve ekserji verimleri sırasıyla % 43.93 ve % 47.44 olarak elde edilmiştir. Bunun yanında sistemdeki tüm eski binalarda duvar ve döşemede EPS, çatıda camyünü veya taşyünü malzeme kullanılarak optimum kalınlıkta yalıtım yapılmasıyla 7066 ilave konut, tüm binalarda aynı malzemelerin kullanılarak optimum kalınlıkta yalıtım yapılmasıyla ise 7632 ilave konut karşılığı tasarruf sağlamanın mümkün olduğu belirlenmiştir.

Gonen geothermal district heating system is Turkey's first geothermal district heating system. In this study, investigating efficiency of this system was intended. Plant was equipped with stationary and portable measurement devices between 01.01.2009 - 31.12.2009 for one year to obtain the data used in calculations. This data was recorded periodically by taking regular measurements. Energy and exergy analysis were made to determine the performance of the system. Besides, optimum insulation thicknesses of the structure components were calculated to determine energy losses of buildings heated by geothermal district heating system. Energy and exergy analysis were performed separately for winter, summer, spring and autumn periods taking into account the seasonal variations of heating load needs of the system. In each analysis, energy and exergy losses and efficiency of system components were determined. While calculating optimum insulation thicknesses, sample buildings were chosen to determine structural features of the buildings by using sampling method. For this purpose a questionnaire was applied to residents and measurements were made. At the studies that are including all the buildings in the system, energy saving amounts that can be attained with the application of optimum insulation thickness and the investment payback periods were calculated. Moreover, by determining the system's energy needs, the capacity of peak-power unit that must be added to the system was calculated and the economic analysis was done by creating a cost table. To sum up, the highest average energy and exergy efficiencies were obtained as 50.55% and 52.34% for the spring term and the annual average energy and exergy efficiencies were obtained as 43.93% and 47.44%, respectively. In addition, 7066 additional housing saving can be achieved by using EPS in the walls and floor, glasswool or rockwool in the roof besides optimum insulation thickness in all the old buildings and 7632 additional housing saving is possible by using the same materials and with application of optimum insulation thickness in all the buildings.