Bir Biyogaz Tesisinin Enerji ve Ekserji Analizi Yöntemi ile Verimliliğinin Hesaplanması

Abstract

ÖZET: Bu çalışmada Bingöl ilinde bulunan bir biyogaz tesisinin gerçek zamanlı verileri kullanılarak enerji ve ekserji analizi yöntemleri ile termodinamiğin birinci ve ikinci yasa verimleri incelenmiştir. Biyogaz tesisi 650 m3/gün sıvı süt sığırı gübresi işleyerek mezofili şartlarda biyogaz üretmektedir, elde edilen biyogazdan da elektrik, sıcak su ve buhar enerjileri üretilmektedir. Tesis süt sığırı gübresinin yanı sıra başka hayvansal kaynaklı ve bitkisel kaynaklı atıkları da işlemektedir ancak bu atıklar değişken dönemlerde değişken miktarlarda geldiği için, yükleme planında kütlece en fazla miktara sahip ana hammaddesi olan ve her gün düzenli yüklenen süt sığırı gübresi üzerinden hesaplamalar yapılmıştır. Biyogaz tesisi dört bölümde incelenmiş bu bölümlerin her birinde bulunan tüm ekipmanların birinci ve ikinci yasa verimleri ayrı ayrı hesaplanmıştır. Tesiste 1067 kW elektrik üretim gücüne sahip dört adet biyogaz motoru ve 7000 m3 hacime sahip üç adet ana çürütücü bir adet son çürütücü reaktörü bulunmaktadır. Biyogaz tesisinin anaerobik çürütme sistemlerinde enerji dengesinde verimlerinin %90-98 arası değiştiği, biyogaz motorlu kojenerasyon sisteminin enerji dengesinde birinci yasa veriminin %70,2 olduğu ve ikinci yasa veriminin de %48,8 olduğu sonucuna ulaşılmıştır. Biyogaz motorunun ürettiği güç, sıcak su enerjisi ve egzoz gazı kazanım güçleri katalog değerleri ile kıyaslanmış, gerçekleşen değerlerin katalog verileri ile %96,1 oranında benzerlik gösterdiği sonucu elde edilmiştir.

ABSTRACT: In this study, energy and exergy analysis methods and the first and second law efficiencies of thermodynamics were examined using real-time data of a biogas facility in Bingöl province. The biogas facility produces biogas under mesophilic conditions by processing 650 m3/day of liquid dairy cow manure, and electricity, hot water and steam energy are produced from the biogas obtained. In addition to dairy cow manure, the facility also processes other animal and plant-based wastes, but since these wastes come in variable quantities at variable periods, calculations were made on dairy cow manure, which is the main raw material with the highest amount by mass in the loading plan and is loaded regularly every day. The biogas facility was examined in four sections, and the first and second law efficiencies of all equipment in each of these sections were calculated separately. The facility has four biogas engines with 1067 kW electricity production power, three main digesters and one final digester reactor with a volume of 7000 m3. It has been concluded that the energy balance efficiency of the biogas plant in anaerobic digestion systems varies between 90-98%, the first law efficiency in the energy balance of the biogas engine cogeneration system is 70,2% and the second law efficiency is 48,8%. The power produced by the biogas engine, hot water energy and exhaust gas recovery powers were compared with the catalog values, and it was concluded that the realized values were 96,1% similar to the catalog data.