Yenilenebilir enerji destekli üretilen yeşil hidrojen için optimal lokasyon ve üretim maliyetlerinin incelenmesi
Investigation of optimal locations and production costs for renewable energy–based green hydrogen
- Tez No: 1022618
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ERSİN AKYÜZ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Balıkesir Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışma, yenilenebilir enerjiye dayalı hidrojen üretim sistemlerinin planlanmasını mekânsal, teknik ve ekonomik boyutları bütünleştiren bir karar çerçevesi içinde ele almaktadır. Çalışmanın temel amacı, hidrojen üretim sistemlerini yalnızca teknik açıdan değil, aynı zamanda ekonomik ve mekânsal boyutlarıyla birlikte değerlendirebilen, uygulanabilir ve gerçekçi bir model ortaya koymaktır. Bu doğrultuda Balıkesir için Coğrafi Bilgi Sistemleri tabanlı çok kriterli karar verme yaklaşımı kullanılarak yer seçimi analizi gerçekleştirilmiş ve Bandırma en uygun lokasyon olarak öne çıkmıştır. Sistem performansı, 20 yıllık işletme süresini kapsayan ve toplam 175200 saatlik veriye dayanan dinamik simülasyonlarla ayrıntılı biçimde incelenmiştir. Analizler, güneş ve rüzgâr kaynaklarının zaman içerisinde birbirini dengelediğini göstermesine rağmen, üretim profili ile elektrik fiyatlarının tam olarak örtüşmemesinin ekonomik performansı sınırlayan dikkate değer bir faktör olduğunu ortaya koymuştur. Sistem tasarımı, maliyetin minimize edilmesi ve yenilenebilir enerji kullanım oranının artırılması hedefleri doğrultusunda NSGA-III ve MOPSO algoritmaları ile optimize edilmiştir. Elde edilen Pareto çözüm kümeleri, tek bir“en iyi”çözümden ziyade farklı tasarım tercihlerini temsil eden alternatifler sunduğunu göstermiştir. Farklı elektrolizör kapasite faktörlerinde seviyelendirilmiş hidrojen maliyeti (LCOH) 5.67–8.0 USD/kg aralığında değişim göstermiştir. Duyarlılık analizleri, LCOH değerinin yatırım maliyetlerine yüksek hassasiyet gösterdiğini ortaya koymaktadır. Ayrıca ekonomik sürdürülebilirlik için gerekli hidrojen başabaş satış fiyatı yaklaşık 7.8–8.0 USD/kg olarak belirlenmiş; karbon kredisi, yatırım teşviki ve benzeri destekleyici politika araçlarının devreye girmesi ile bu fizibilite eşiğini 5.52 USD/kg düzeylerine kadar düşürebileceği görülmüştür. Sonuç olarak bu çalışma, hidrojen üretim sistemlerinin çok boyutlu planlanmasına yönelik farklı coğrafyalara uygulanabilecek bütünleşik bir karar destek çerçevesi sunmaktadır. Gelecekte farklı yenilenebilir kaynaklar, elektrolizör teknolojileri ve hidrojen türevi yakıtlar modele dâhil edilerek yaklaşım genişletilebilir.
Özet (Çeviri)
This study addresses the planning of renewable energy-based hydrogen production systems within a decision framework that integrates spatial, technical, and economic dimensions.The primary objective of the study was to develop an applicable and realistic model capable of evaluating hydrogen production systems not only from a technical perspective but also by jointly considering their economic and spatial dimensions. Accordingly, a site selection analysis was conducted for Balıkesir using a Geographic Information System-based multi-criteria decision-making approach, and Bandırma emerged as the most suitable location. System performance was examined in detail through dynamic simulations covering a 20-year operating period and based on a total of 175,200 hours of data. Although the analyses showed that solar and wind resources complement each other over time, the mismatch between the energy production profile and electricity prices was identified as a notable factor limiting economic performance. The system design was optimized using the NSGA-III and MOPSO algorithms with the objectives of minimizing cost and increasing the renewable energy fraction. The resulting Pareto solution sets demonstrated that, rather than providing a single“best”solution, the optimization process offered a range of alternatives representing different design preferences. At different electrolyzer capacity factors, the levelized cost of hydrogen (LCOH) varied between 5.67 and 8.0 USD/kg. The sensitivity analyses revealed that the LCOH was highly sensitive to investment costs. In addition, the break-even hydrogen selling price required for economic sustainability was determined to be approximately 7.8–8.0 USD/kg, while supportive policy instruments such as carbon credits and investment incentives were found to reduce this feasibility threshold to as low as 5.52 USD/kg. In conclusion, this study presents an integrated decision-support framework for the multidimensional planning of hydrogen production systems. Future work may extend the approach by incorporating different renewable sources, electrolyzer technologies, and hydrogen-derived fuels.
Benzer Tezler
- Fischer-Tropsch sentezi̇ i̇le hafi̇f olefi̇n üreti̇mi̇ i̇çi̇n azot ve bor doplu akti̇f karbon destekli̇ demi̇r katali̇zörleri̇ni̇n geli̇şti̇ri̇lmesi̇
Development of nitrogen and boron doped activated carbon supported iron catalysts for light olefin production by Fischer-Tropsch synthesis
PINAR ŞAKOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALPER SARIOĞLAN
DR. OSMAN OKUR
- Conceptual design and exergy based sustainability performance evaluation of an integrated wind-to-hydrogen energy system with 20 MW electrolyzer
Rüzgar enerjisi destekli 20 MW elektrolizörlü hidrojen enerji sisteminin kavramsal tasarimi ve ekserji temelli sürdürülebilirlik performans değerlendirmesi
ALİ EREN ALUÇ
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilimi ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ADNAN MİDİLLİ
- Etilendiamin bisboranın katalitik hidrolizi ile hidrojen eldesinde kullanılmak üzerine yeşil sentez yöntemiyle sentezlenmiş TiO2-CeO2 destekli paladyum katalizörlerin hazırlanması ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of TiO2-CeO2 supported palladium catalysts synthesized by green synthesis method and its use in hydrogen production from ethylenediami̇ne bisborane
BÜŞRA DÜLGER
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Kimya MühendisliğiAnkara ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLAY ÖZKAN
- Güneş enerjisi destekli nehir suyundan hidrojen üretimi
Production of hydrogen from river water supported by solar energy
MERVE KARTAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
EnerjiDicle ÜniversitesiYenilenebilir Enerji Kaynakları Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
PROF. DR. HASAN BAYINDIR
- Alüminyum alaşımlarından güneş enerjisi destekli elektrokimyasal reaksiyon sistemi kullanılarak yeşil mikro hidrojen üretimi
Green micro-hydrogen production from aluminum alloys using solar energy assisted electrochemical reaction system
AYDIN DANACI
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Enerjiİskenderun Teknik ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ NURAY KÜP AYLIKCI