Energetic, Exergetic, Economic and Environmental (4E) Assessment of a Residential Micro-CHP System: A Case Study

Mehmet KAPLAN; Mahmut Sami BÜKER

doi:https://doi.org/10.2339/politeknik.733514

Makale detayları

Energetic, Exergetic, Economic and Environmental (4E) Assessment of a Residential Micro-CHP System: A Case Study

Yazarlar:

Mehmet KAPLAN | Mahmut Sami BÜKER

Yayıncı:

Gazi University

Ana Başlıklar:

Uygulamalı fizik

Dergi:

Journal of Polytechnic 2021 Vol.24 Issue 2, pp.619-635

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

5/2021

Belge Dili:

İngilizce

Document ID (Org No.):

2000589147

Sıklık:

Aylık

eISSN:

2147-9429

DOI:

https://doi.org/10.2339/politeknik.733514

Özet:

 

In this study, energetic, exergetic, economic and environmental (4E) assessment of a micro-cogeneration system implemented in a multi-family building with 137 flats in Konya is conducted. Although industrial CHP applications are prevalent in Turkey, the first residential use is reported and thoroughly analysed in this communication. Thermodynamic analyses showed that the micro-CHP system was capable of reaching 87% of cycle efficiency with 70 kWe of electrical and 115 kWt of thermal power, respectively. Moreover, II. Law analysis revealed inefficiencies across the system such that the high temperature heat exchanger had the lowest exergy efficiency of 63.7% which is the part requiring improvement. The economic analyses showed that the system could generate $22.10/month of economic return per flat and the payback period was found to be 5.48 years. Lastly, environmental analysis indicated that how environmentally friendly the CHP system is and argued that the system has prevented more CO2 emissions in winter than summer due to operating at full capacity. The findings support the potential and elucidate the specific conclusion for the practice of residential CHP applications in Turkey.

 

Bu çalışmada, Konya'da 137 dairelik bir siteye uygulanan mikro-kojenerasyon sisteminin enerji, ekserji, ekonomik ve çevresel değerlendirmesi yapılmıştır. Türkiye'de endüstriyel kojenerasyon uygulamaları yaygın olmakla birlikte, ilk konut kullanımı bu çalışmada ayrıntılı olarak analiz edilmektedir. Termodinamik analizler, 70 kWe elektrik ve 115 kWt termal güç kapasitelerine sahip mikro-kojenerasyon sisteminin, çevrim verimliliğinin %87'lere ulaşabildiğini göstermektedir. Yapılan çalışma kapsamında gerçekleştirilen II. Kanun analizi, yüksek sıcaklıklı ısı eşanjörünün % 63,7 ile en düşük ekserji verimliliğine sahip olduğunu ve bunun en çok iyileştirme gereken kısım olduğunu ortaya koymuştur. Ekonomik analizler, sistemin daire başına 22,10 $/ay ekonomik getiri sağlayabildiğini ve geri ödeme süresinin 5.48 yıl olduğunu göstermektedir. Son olarak, çevresel analizle CHP sisteminin ne kadar çevre dostu olduğuna dikkat çekilmiş ve sistemin tam kapasite çalıştığı için kış mevsiminde yaz mevsiminden daha fazla CO2 emisyonunu önlediği savunulmuştur. Bulgular, kojenerasyon sistemlerinin sağladığı enerji verimliliği potansiyelini desteklemekte ve Türkiye'de konutlarda kojenerasyon uygulamaları için belirli bir potansiyeli ortaya koymaktadır.

Makale detayları

Energetic, Exergetic, Economic and Environmental (4E) Assessment of a Residential Micro-CHP System: A Case Study

Yazarlar: Mehmet KAPLAN | Mahmut Sami BÜKER

Yayıncı: Gazi University

Ana Başlıklar: Uygulamalı fizik

Dergi: Journal of Polytechnic 2021 Vol.24 Issue 2, pp.619-635

Belge Tipi: Makale

Yayın Tarihi: 5/2021

Belge Dili: İngilizce

Document ID (Org No.): 2000589147

Sıklık: Aylık

eISSN: 2147-9429

DOI: https://doi.org/10.2339/politeknik.733514

Sayı

Yazarlar:

Mehmet KAPLAN | Mahmut Sami BÜKER

Yayıncı:

Gazi University

Ana Başlıklar:

Uygulamalı fizik

Dergi:

Journal of Polytechnic 2021 Vol.24 Issue 2, pp.619-635

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

5/2021

Belge Dili:

İngilizce

Document ID (Org No.):

2000589147

Sıklık:

Aylık

eISSN:

2147-9429

DOI:

https://doi.org/10.2339/politeknik.733514