Jeotermal enerji kaynaklı kalina çevriminin kullanılmasıyla yeşil hidrojen üretiminin termodinamik, ekonomik ve çevresel analizi
Thermodynamic, economic and environmental analysis of green hydrogen production using a geothermal energy-based kalina cycle
- Tez No: 1020293
- Danışmanlar: DOÇ. DR. SADIK ATA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Makine Mühendisliği, Energy, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Jeotermal enerji, kalina çevrimi, organik rankine çevrimi, PEM elektrolizör, hidrojen üretimi, ekserji analizi, ekonomik analiz, Geothermal energy, kalina cycle, organic rankine cycle, PEM electrolyzer, hydrogen production, exergy analysis, economic analysis
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Kto Karatay Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışmasında jeotermal enerji kaynaklı entegre bir çoklu üretim sistemi termodinamik, ekonomik ve çevresel açılardan incelenmiştir. Önerilen sistem; Kalina çevrimi, Organik Rankine Çevrimi (ORC), PEM elektrolizör ve kullanım sıcak suyu üretim biriminden oluşmaktadır. Çalışmanın temel amacı, jeotermal kaynaktan elde edilen ısıl enerjinin kademeli olarak değerlendirilmesiyle elektrik, hidrojen ve kullanım sıcak suyu üretimini aynı sistem içerisinde gerçekleştirmek ve sistem performansını farklı işletme koşulları altında analiz etmektir. Bu kapsamda sistem Engineering Equation Solver (EES) programında modellenmiş; enerji, ekserji, ekonomik ve çevresel analizler gerçekleştirilmiştir. Parametrik analizlerde jeotermal kaynak giriş ve çıkış sıcaklıkları ile Kalina ve ORC türbin verimlerinin sistem performansı üzerindeki etkileri değerlendirilmiştir. Sonuçlara göre jeotermal kaynak giriş sıcaklığının 165 °C'den 185 °C'ye yükseltilmesi toplam net güç üretimini yaklaşık 2730 kW'tan 3340 kW'a, hidrojen üretimini ise 65 kg/h'ten 79,5 kg/h'e yükseltmiştir. Ekonomik analizlerde geri ödeme süresinin yaklaşık 3,0 yıldan 2,5 yıla düştüğü, net bugünkü değerin ise 33 milyon USD'den 47 milyon USD'ye yükseldiği belirlenmiştir. Çevresel analiz sonuçları, aynı sıcaklık aralığında CO₂ emisyon azaltım miktarının akaryakıt referans senaryosu için 6756–8285 ton CO₂/yıl, doğalgaz referans senaryosu için ise 5948–7295 ton CO₂/yıl aralığında değiştiğini göstermiştir. Elde edilen sonuçlar, önerilen sistemin sürdürülebilir enerji üretimi, hidrojen ekonomisi ve karbon emisyonlarının azaltılması açısından uygulanabilir ve verimli bir alternatif olduğunu ortaya koymaktadır.
Özet (Çeviri)
This thesis examines an integrated multi-generation system based on geothermal energy from thermodynamic, economic, and environmental perspectives. The proposed system consists of a Kalina cycle, an Organic Rankine Cycle (ORC), a PEM electrolyzer, and a domestic hot water production unit. The main objective of the study is to achieve electricity, hydrogen, and domestic hot water production within the same system by progressively utilizing the thermal energy obtained from the geothermal source, and to analyze the system performance under different operating conditions. In this context, the system was modeled in the Engineering Equation Solver (EES) program; energy, exergy, economic, and environmental analyses were performed. In parametric analyses, the effects of geothermal source inlet and outlet temperatures and Kalina and ORC turbine efficiencies on system performance were evaluated. According to the results, increasing the geothermal source inlet temperature from 165 °C to 185 °C increased the total net power production from approximately 2730 kW to 3340 kW, and hydrogen production from 65 kg/h to 79.5 kg/h. Economic analyses revealed that the payback period decreased from approximately 3.0 years to 2.5 years, while the net present value increased from USD 33 million to USD 47 million. Environmental analysis results showed that the CO₂ emission reduction over the same temperature range varied between 6756–8285 tons CO₂/year for the fuel oil reference scenario and 5948–7295 tons CO₂/year for the natural gas reference scenario. The results demonstrate that the proposed system is a feasible and efficient alternative in terms of sustainable energy production, hydrogen economy, and carbon emission reduction.
Benzer Tezler
- Jeotermal enerji kaynaklı organik rankine çevrimi ve kalina çevriminin termodinamik ve ekonomik analizleri
Thermodynamic and economical analysis of geothermal energy powered organic rankine cycle and kalina cycle
MURAT BOLAT
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Makine MühendisliğiBilecik Şeyh Edebali ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MERVE ŞENTÜRK ACAR
- Jeotermal enerji kaynaklı hibrit yenilenebilir enerji sistemlerinde enerji depolama sistemlerinin optimizasyonu
Optimization of energy storage systems in geothermal energy–based hybrid renewable energy systems
ALPARSLAN BOZKURT
Doktora
Türkçe
2026
EnerjiErciyes ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA SERDAR GENÇ
DR. ÖĞR. ÜYESİ SERTAÇ SAMED SEYİTOĞLU
- Türkiye'de üretilen tütün ürünlerinde 210Pb VE 210Po radyoaktivite seviyelerinin ve maruz kalınan radyasyon dozunun araştırılması - 210Pb uzaklaştırılması için adsorbent geliştirilmesi
Investigation of radioactivity levels of 210Pb and 210Po in produced tobacco products in Turkey and the radiation dose by exposure – development of adsorbent for the removal of 210Pb
MİHRİBAN ŞAHİN
- Investigation of thermal decomposition behavior of some lignocellulosic materials
Bazı lignoselülozik malzemelerin ısıl bozunma davranımlarının incelenmesi
MUSTAFA CAN ÇELEBİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2011
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NİLGÜNYAVUZ KARATEPE
- Jeotermal enerji kaynaklı ısı pompasının kurulması ve performans analizi
Başlık çevirisi yok
AYLA CANBEK