Biyogaz ile çalışan su akümülatörlü hibrit gaz türbinli sistemin incelenmesi.
Anahtar Kelimeler:
gaz türbini tesisi, biyogaz, hibrit enerji sistemi, termal akümülatör, matematiksel model, kontrol sistemi.Özet
Bu makalede biyogaz ile çalışan ve su ısı akümülatörü ile birleştirilmiş hibrit bir gaz türbinli sistemin yapısı, enerji verimliliği ve dinamik özellikleri incelenmektedir. Önerilen sistem, gaz türbinli motorun elektrik enerjisi üretme kapasitesini su bazlı bir ısı akümülatörü ile tamamlayarak elektrik ve ısı enerjisinin aynı anda verimli kullanılmasını amaçlamaktadır.
Çalışmada, tesisin rotorunun, yanma odasının ve ısı akümülatörünün dinamiklerini içeren doğrusal olmayan bir matematiksel model oluşturulmuştur. Model, nominal çalışma noktası çevresinde doğrusal hale getirilmiş ve durum uzayı (state-space) formunda ifade edilmiştir.
Yakıt debisinin değişmesi durumunda ortaya çıkan geçici süreçler sayısal modelleme yöntemiyle analiz edilmiştir. Elde edilen sonuçlar, hibrit yapının mekanik kararlılığı koruyarak sistemde ek bir yavaş termal devre oluşturduğunu göstermektedir.
Su ısı akümülatörünün bulunması, egzoz gazlarının ısısının depolanmasına olanak sağlayarak tesisin toplam verimliliğini önemli ölçüde artırmaktadır. Araştırma sonuçları, hibrit gaz türbinli sistemin çok ölçekli bir dinamiğe sahip olduğunu ve bu sistemi kontrol etmek için çok çevrimli veya kaskad kontrol yöntemlerinin kullanılmasının uygun olduğunu göstermektedir.
Önerilen sistem, biyogaza dayalı otonom ve dağıtılmış enerji sistemleri için umut verici bir çözüm olarak değerlendirilmektedir.
Referanslar
Zemtsov, A. I., Yerbayev, E. T., Kuptleuova, K. T., Guzmanova, A. R., Mergaliyeva, A. U., Khiyassov, K. G., & Shaimerdenov, D. I. (2025). Analysis of the operation of the Uralsk gas turbine power plant (GTPP) and prospects for improving efficiency. Science and Education, 3(1(78)), 90–98. https://doi.org/10.52578/2305-9397-2025-1-3-90-98
Gülen, S. C. (2019). Gas turbine combined cycle power plants. CRC Press.
Gkoutzamanis V., Chatziangelidou A., Efstathiadis T., Kalfas A., Traverso A., and Chiu J. N. W. (2019). Thermal energy storage for gas turbine power augmentation. Journal of the Global Power and Propulsion Society. 3: 592–608. https://doi.org/10.33737/jgpps/110254
Islam, M. N., Morales-Espana, G., Sijm, J., Helisto, N., & Kiviluoma, J. (2022). Classification, potential role, and modeling of power-to-heat and thermal energy storage in energy systems: A review. Sustainable Energy Technologies and Assessments, 53, 102553. https://doi.org/10.1016/j.seta.2022.102553
Meirbekova O.D., Rustamov N.T. (2022). K voprosu sozdaniya gibridnyh energeticheskih sistem.//Zhurnal «Problemy informatiki i energetiki», Tashkent. №3, s.83-90.
Rustamov N.T., Mejrbekov A. T., Avezova N.R., Meirbekova O.D., Babahan Sh. A. (2023). Gibridnaya sistema dlya vyrabotki teplovoj i elektricheskoj energii. Patent RK na poleznyj model № 7970 ot 24.11.2023.
Rustamov N., Meirbekova O., Babakhan Sh. (2025). Distributed storage of electrical energy in an oscillating circuit. // International scientific-technical conference «National energy Independence in the age of renewable energy and digital technologies: Innovations, prospects and social impact in the Fergana region», Ferganа. рр. 400 -407.
Razzhivin, I. A., Suvorov, A. A., Andreev, M. V., Ufa, R. A., & Askarov, A. B. (2023). A Review of Mathematical Models of Energy Storage Systems for Electric Power Systems Simulation. Part II. Bulletin of the Russian Academy of sciences. Energetics, (3), 34-56. https://doi.org/10.31857/S000233102303007X
Cabeza, L. F. (Ed.). (2015). Advances in thermal energy storage systems: Methods and applications. Woodhead Publishing.
Kuravi, S., Trahan, J., Goswami, D. Y., Rahman, M. M., & Stefanakos, E. K. (2013). Thermal energy storage technologies and systems for concentrating solar power plants. Progress in Energy and Combustion Science, 39(4), 285–319. https://doi.org/10.1016/j.pecs.2013.02.001
Zia, M. F., Benbouzid, M., Elbouchikhi, E., Muyeen, S. M., & Techato, K. (2018). Microgrid energy management systems: A critical review on methods, solutions, and prospects. Applied Energy, 222, 1033–1055. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2018.04.103
Li, J., Zou, W., Yang, Q., Wei, Z., & He, H. (2022). A dynamic heat/power decoupling strategy for the fuel cell CHP in the community energy system: a real case study in south of China. IEEE Transactions on Smart Grid, 14(1), 378-387. https://doi.org/10.1109/TSG.2022.3189973
Steinmann, W. D. (2014). Thermal energy storage systems for concentrating solar power plants. Energy Procedia, 49, 619–628. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-819970-1.00008-6
Li, D., Xu, P., Gu, J., & Zhu, Y. (2024). A review of reliability research in regional integrated energy system: indicator, modeling, and assessment methods. Buildings, 14(11), 3428. https://doi.org/10.3390/buildings14113428
Dobrego, K. B. (2023). K voprosu sozdaniya gibridnykh sistem nakopleniya elektroenergii. Energetika. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy i energeticheskikh ob"edineniy SNG, 66(3), 215–232. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2023-66-3-215-232
İndir
Yayınlanmış
Nasıl Atıf Yapılır
Sayı
Bölüm
Lisans
Telif Hakkı (c) 2026 Yassawi Journal of Engineering Science
Bu çalışma Creative Commons Attribution 4.0 International License ile lisanslanmıştır.
