A green solution to natural gas for heat and electric power generation: A case study with solar energy applications

Abstract

Enerji, ekonomik, endüstriyel ve toplumsal kalkınma için hayati öneme sahiptir. Enerji tüketimindeki artış istikrarlı bir şekilde artmaktadır. Sera gazı emisyonlarına, hava, su ve toprak kirliliğine neden olan fosil kökenli yakıtların yerini sürdürülebilir ve çevre dostu yenilenebilir enerji kaynakları almaktadır. Yenilenebilir enerji kaynaklarının temelini oluşturan güneş enerjisi, hem elektrik enerjisi üretiminde hem de termal enerji üretiminde kullanılabilmektedir. Bu çalışmada güneş enerjisi uygulamaları ile Ankara ili iklim şartlarında, iki kişilik bir evin elektrik ve ısınma ihtiyacının karşılanması incelenmiş, çevresel analizi yapılmıştır. Çalışmada fotovoltaik paneller, vakum tüplü U-borulu güneş kolektörü ve fotovoltaik termal panellerin ayrı ayrı ve birlikte kullanımı ile elde edilecek enerji miktarı hesaplanmıştır. Ayrıca fotovoltaik termal panellerde çalışma akışkanı olarak su ile birlikte Al2O3+CuO hibrit nanoakışkanı da kullanılarak, nanoakışkan kullanımının termal enerji transferine etkisi de araştırılmıştır. Çalışma sonucunda, sadece fotovoltaik panel kullanımı ile enerji ihtiyacının karşılanması için 11 adet 325 W gücünde panele, sadece fotovoltaik termal panel kullanımı ile karşılanması durumunda ise 7 adet 300 W elektrik, 600 W termal güce sahip panel gerektirdiği hesaplanmıştır. Ayrıca fotovoltaik termal sistemde Al2O3-CuO hibrit nanoakışkanının saf su yerine kullanılması ile verimde %19.41 oranında artış sağladığı görülmüştür. Enerji ihtiyacını karşılamak için güneş enerjisi kullanımının dünyada artan doğal gaz sorununa hem yerli enerji kaynağı kullanılarak ekonomiye hem de sera gazı emisyonlarını azaltarak çevresel çözüm olacağı önerilmektedir.