Çok amaçlı enerji üretim sistemlerinin termoekonomik optimizasyonu
Thermoeconomic optimization of multi-objective energy generation systems
- Tez No: 168478
- Danışmanlar: PROF.DR. BAHRİ ŞAHİN, PROF.DR. RECEP ÖZTÜRK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Termoekonomik optimizasyon, kombine çevrim, birim elektrik enerjisi üretim maliyeti, kojenerasyon, trijenerasyon, enerji depolama sistemleri. xiii, Thermoeconomic optimization, combined cycle, cost of electricity, cogeneration, trigeneration, energy storage systems. xiv
- Yıl: 2005
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 151
Özet
ÖZET Enerji üretim sistemleri için, termodinamik açıdan optimum olan değerler her zaman ekonomik olmayabilir. Aynı şekilde ekonomik açıdan optimum olan değerler de, termodinamik açıdan her zaman uygun olmayabilir. Bu nedenle, hem termodinamik hem de ekonomik çözümler birlikte ele alınarak, optimum dizayn parametrelerinin belirlenmesi gerekir. Bunu gerçekleştirmek için kullanılan en uygun yöntemlerden biri de, termoekonomik analizdir. Bu tez çalışmasında, kombine çevrim sistemleri farklı şekillerde(sadece elektrik üretiminin olduğu durum, kojenerasyon ve trijenerasyon) modellenip termoekonomik analizi yapılarak, dizayn parametrelerinin optimum değerlerinin bulunması amaçlanmıştır. Öncelikle, ele alınan modeller için termodinamik analizler yapılmıştır. Termodinamik analizlerde, sistem performansım gösteren güç ve toplam verimin maksimum olduğu dizayn parametreleri araştırılmıştır. Daha sonra, aynı modeller için termoekonomik analizler yapılarak, birim elektrik enerjisi üretim maliyetini minimum yapan optimum dizayn parametreleri belirlenmiştir. İncelemelerde, bütün termodinamik ve termoekonomik ifadeler(güç, verim, elektrik, ısı ve soğuk enerji üretim maliyetleri), basınç, sıcaklık, debi, komponent verimleri gibi termodinamik büyüklükler ile ekonomik ömür, faiz, iskonto ve eskalasyon oranlan, inşaat süresi gibi ekonomik büyüklükler cinsinden yazılmıştır. Komponent yatırım maliyetleri de termodinamik büyüklüklere bağlı olarak ifade edilerek, termodinamik ve ekonomik çözümler birlikte yapılmıştır. Bu çalışmada, ilk olarak basit gaz türbini grubu ve kombine çevrim sisteminin termodinamik analizi yapılarak, optimum dizayn parametreleri belirlenmiştir, ikinci olarak, kombine çevrim sisteminin termoekonomik analizi yapılarak, sadece elektrik enerjisi üretiminin olduğu durum için, birim elektrik enerjisi üretim maliyetini minimum yapan optimum şartlar bulunmuştur. Üçüncü olarak, ara buhar almalı kombine çevrim sistemi için termoekonomik analizler tekrarlanarak, yeni bir yöntemle birim ısı enerjisi üretim maliyeti hesaplanmıştır. Bu yöntemde, ara buhar çekilmesi durumunda elektrik enerjisindeki azalmadan kaynaklanan maliyet, buhara yüklenmiştir. Böylece, birim ısı enerjisi üretim maliyeti birim elektrik enerjisi üretim maliyetinin fonksiyonu haline getirilmiştir. Dördüncü olarak, kombine çevrim sistemine tek etkili ve çift etkili absorpsiyonlu soğutma sistemi ve mekanik soğutma sistemi eklenerek trijenerasyon sistemi elde edilmiş ve birim soğuk su üretim maliyetleri hesaplanmıştır. Böylece, soğutma sistemleri karşılaştırılarak birbirlerine göre avantajlı olduğu durumlar belirlenmiştir. Son olarak da, kombine çevrim sisteminin çevre sıcaklığıyla duyarlılık analizi yapılmış ve sisteme absorpsiyonlu soğutma ve enerji depolama sistemleri eklenerek, güç, verim ve birim elektrik enerjisi üretim maliyeti hesabı verilmiştir. Visual Bacic programlama dilinde yazılan programla oluşturulan modeller çözümlenmiş ve birim elektrik enerjisi için minimum üretim maliyetini veren dizayn parametreleri belirlenmiştir. Ayrıca, oluşturulan model optimum işletme şartlarının belirlenmesinde kullanılabilir şekilde geliştirilmiştir. Modelde gaz türbini grubu, buhar türbini grubu, apsorpsiyonlu soğutma sistemi, mekanik soğutma sistemi ve enerji depolama sistemi birer modül olarak düşünülmüş ve bunların farklı kombinizasyonları için termoekonomik çözümler elde edilmiştir. Birim ısı enerjisi ve soğuk su üretim maliyetleri, birim elektrik enerjisi üretim maliyetinin fonksiyonu olarak ifade edilmiştir. Dolayısıyla; birim elektrik enerjisi üretim maliyeti minimum yapılmakla, birim ısı enerjisi ve soğuk su üretim maliyetleri de minimum yapılmış olmaktadır.
Özet (Çeviri)
ABSTRACT The optimum thermodynamic operating parameters are not necessarily always economical in the power plant analysis. Likewise, the economically optimum parameters may also not be feasible thermodynamically. Therefore, the optimum operating conditions should be determined by the consideration of both thermodynamic and economic aspects. One of the most convenient methods for finding optimum operating conditions is the use of thermoeconomic analysis. The application of this analysis to trigeneration systems which involve electricity production, heating and cooling provides for simultaneous evaluation of performance and costs. In the present study, the combined cycle systems were modeled in different configurations to be analyzed by the thermoeconomic method. The objectives were: 1) to maximize power and total efficiency thermodynamically, and 2) to minimize the cost of electricity thermoeconomically. In the analysis, all thermodynamic and thermoeconomic expressions such as pressure, temperature, flow rate and component efficiency were assigned component values which could be measured. First, conditions for thermodynamically optimum systems performance for simple gas turbine and combined cycle systems were determined. This was followed by the evaluation of optimum conditions for minimum cost of electricity in combined cycle systems by the method of thermoeconomic analysis. Then, thermoeconomic analysis was used to find the cost of unit heat production as a function of the cost of unit electricity production in combined cycle systems with steam extraction. This was followed by a combination of the combined cycle with single effect and double effect absorption and mechanic cooling systems to obtain a trigeneration system. The unit cold water production cost of this trigeneration system was then determined by the method of thermoeconomic analysis. Finally, the sensitivity analysis of combined cycle towards ambient temperature variation was analyzed and the costs of unit electricity production were compared with those of the trigeneration systems. The solution of the model developed and the conditions giving minimum unit electricity production costs have been obtained by the computer program written in Visual Basic language. Main structure of the model consists of the modules that are gas turbine grub, steam turbine grub, absorption cooling, mechanic cooling systems and energy storage systems. Using these modules, thermoeconomic solutions of various configurations has been obtained. Unit heat and cool water production costs have been considered as a function of unit electricity production cost. For that reason, obtained minimum unit electricity production cost would give us minimum unit heat and cool water production costs.
Benzer Tezler
- Gemilerde organik rankine çevrimine dayalı atık ısı geri kazanım sistemlerinin ileri termal analizleri ve termo-ekonomik optimizasyonu
Advanced thermal analyses and thermo-economic optimization of waste heat recovery systems based on organic rankine cycle onboard ships
MEHMET AKMAN
Doktora
Türkçe
2021
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SELMA ERGİN
- Gazlaştırıcılı kombine çevrim santralleri ve yerli termik santrallerde performans güçlendirilmesi
Integrated gasification combined cycles and repowering of local thermal power plants
MUSTAFA ZEKİ YILMAZOĞLU
- Kombine çevirim santrallerinin tekno-ekonomik etüdü ve optimum termodinamik şartların belirlenmesi
Başlık çevirisi yok
MUAMMER AKGÜN
- Modeling and analysis of energy production systems for environmentally conscious supply chain management
Çevreye duyarlı tedarik zinciri yönetimi için enerji üretim sistemlerinin modellenmesi ve analizi
AHU SOYLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2005
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiKoç ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Y.DOÇ.DR. METİN TÜRKAY
- An optimal generation dispatch for a reliable and environment friendly microgrid using multi-objective optimization
Güvenilir ve çevre dostu bir mikro şebeke için çok amaçlı optimizasyon tabanlı optimum üretim dağıtımı
IKRAMUL HASAN SOHEL
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. VEYSEL MURAT İSTEMİHAN GENÇ