Geri Dön

Akarsu tipi bir hidroelektrik santralden güç üretiminin termodinamik modellenmesi

Thermodynamic modeling of power generation via a run-of-river-type-hydropower plant

PDF İndir

  1. Tez No: 245153
  2. Yazar: OSMAN KAÇAR
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. ADNAN MİDİLLİ
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Enerji, Makine Mühendisliği, Energy, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2009
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Niğde Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 96

Özet

Bu çalışma, saatte 3 kg hidrojen üreten ve depolayan bir hidrojen gaz istasyonu için gerekli elektrik enerjisini sağlayan akarsu tipi mini bir hidroelektrik santralin termodinamik modellenmesini sunar. Bu amaçla, Termodinamiğin İkinci Kanunu dikkate alınarak sistemin ekserji ve ekserjetik sürdürülebilirlik analizleri parametrik olarak gerçekleştirilmiştir. Bu parametrik çalışmayı gerçekleştirmek için, gerekli işletme parametrelerinin değerleri, Doğu Karadeniz Bölgesinde bulunan akarsuların ortalama debi değerleri ve topoğrafik koşullarıyla uyumlu bir şekilde seçilmiştir. Bu çalışma için dikkate alınan parametreler şunlardır: i) Düşü (20 m artışla 70-150 m aralığında alındı.), ii) Cebri borudan akan suyun debisi (0.01 m3/s artışla 0.01-0.79 m3/s aralığında alındı.), iii) Cebri borunun yatayla yaptığı açı ( sırasıyla 45o ve 75o olarak kabul edildi.), iv) Cebri boru çapı (sırasıyla 0.4 m ve 1 m olarak kabul edildi.), v) Türbin ve transformatör verimleri (0.9 olarak kabul edildi.), vi) Jeneratör verimi (0.95 olarak kabul edildi.). Tüm bu parametreleri dikkate alarak Termodinamiğin İkinci Kanunu kapsamında akarsu tipi mini bir HES (Hidroelektrik Santral)'in ekserjetik ve sürdürülebilirlik yönlerini tanımlayan gerekli termodinamik bağıntılar geliştirilmiştir. Ekserji analizi kapsamında sistemin toplam ekserji girişi ve çıkışı, toplam ekserji kayıpları ve ekserji verimi hesaplanmıştır. Ekserjetik sürdürülebilirlik analizi kapsamında ise ekserji yıkım faktörü, çevresel yıkım katsayısı, çevresel yıkım indeksi, çevresel uyum indeksi, ekserjetik kararlılık faktörü ve ekserjetik sürdürülebilirlik indeksi gibi bazı önemli ekserjetik sürdürülebilirlik indikatörleri, ekserji analizlerinin sonuçlarına bağlı olarak hesaplanmıştır. Sonuç olarak, saatte 3 kg hidrojen üreten ve depolayan hidrojen gaz istasyonunun toplam net ekserji (elektrik) ihtiyacının yaklaşık 200 kW olduğu hesaplanmıştır. Ayrıca debinin artmasıyla, net ekserji çıkışı ve ekserji kayıplarının arttığı fakat sistemin ekserji veriminin ve ekserjetik sürdürülebilirlik indeksinin azaldığı görülmüştür. O halde mini hidroelektrik güç santrali ile hidrojen gaz istasyonunun entegrasyonu için termodinamik bakımdan çevresel yıkım indeksinin, çevresel uyum indeksinin ve ekserjetik sürdürülebilirlik indeksinin özellikle dikkate alınması gerektiği önerilir.

Özet (Çeviri)

This study presents thermodynamic modeling of a run-of-river-type-small hydropower plant supplying the required electricity to a hydrogen gas fueling station producing and storing 3 kg/h of hydrogen gas. For this purpose, in terms of the Second Law of Thermodynamics, exergy and exergetic sustainability analyses of the system have been parametrically performed. In order to carry out this parametric study, the required operating parameters have been selected in accordance with the topographical situations and average water flow rates of the rivers in the East Black Sea Region (Turkey). The parameters that are taken into consideration for this study are i) Head (ranging from 70 m to 150 m with 20 m interval), ii) water flow rate in the penstock (ranging from 0.01 m3/s to 0.79 m3/s with 0.01 m3/s interval), iii) slope angle of the penstock (assumed to be 45o and 75o, respectively, iv) Pipe diameter (assumed to be 0.4 m and 1 m, respectively), v) Turbine and transformator efficiencies (assumed to be 0.9), vi) Generator efficiency (assumed to be 0.95). Considering all these parameters, the required thermodynamic relations describing the exegetic and sustainability aspects of the run-of-river small hydropower plant have been derived in terms of the second law of thermodynamics. In terms of the exergy analysis, total exergy input and output, total exergy losses and exergetic efficiency have been estimated. In terms of the exergetic sustainability analysis, some important exergetic sustainability indicators such as exergetic destruction factor, environmental destruction coefficient, environmental destruction index, environmental benign index, exergetic stability factor and exergetic sustainability index have been calculated by taking into account the results of the exergy analysis. Consequently, it is estimated that the net exergy (electricity) demand for the hydrogen gas fueling station producing and storing 3 kg H2 gas per hour is approximately 200 kW. Moreover, it is noticed that the increase of the water flow rate goes up the net exergy output and exergy losses while decreasing the exergetic efficiency and exergetic sustainability index of the system. Thus, it is suggested that, in terms of thermodynamics, environmental destruction index, environmental benign index and exergetic sustainability index should be particularly taken into consideration for the integrated hydropower-based-hydrogen gas fueling stations.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    780949

    Meteorolojik şartların (baz, sulak ve kurak senaryolar) 2022-2031 yılları arasında Türkiye'deki kurulu güç kaynak bazlı enerji üretimine olan etkisi ve üretim projeksiyonu

    The effect of meteorological conditions (base, wet and dry scenarios) on installed power source-based energy generation in Turkey between 2022-2031 and the production projection

    BAHADIR KARABEKİROĞLU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Enerjiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Meteoroloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AHMET DURAN ŞAHİN

  2. Tez No

    336308

    Sosyo-bilimsel bir konu olan Hidroelektrik Santraller konusunda değişik gruplardan insanların karar verme süreçlerinin incelenmesi

    Investigating decision making process of different groups of people about hydroelectric power plants which is a socio-scientific issue

    SALİHA ÖZTÜRK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2012

    Eğitim ve ÖğretimAbant İzzet Baysal Üniversitesi

    İlköğretim Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. GÜLŞEN LEBLEBİCİOĞLU

  3. Tez No

    821567

    Edirne ili alçak düşülü akarsularında piko hidroelektrik enerjisi potansiyelinin değerlendirilmesi ve uygun bir türbin-generatör prototipinin geliştirilmesi

    Evaluation of pico hydroelectric energy potential in Edirne province low-head rivers and development of an appropriate turbine-generator prototype

    İSMAİL KIZILIRMAK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    EnerjiTrakya Üniversitesi

    Uygulamalı Bilimler ve Teknoloji Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ İSMAİL BECENEN

  4. Tez No

    689354

    Küçük akarsu havzalarında hidroenerji potansiyelinin belirlenmesi için en uygun modelin araştırılması

    Investigation of the optimal method for determining hydropower potential of small stream basins

    İBRAHİM HALİL DEMİREL

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    İnşaat MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İBRAHİM YÜKSEL

  5. Tez No

    855114

    Investigating impact of design modifications on the performance of a Savonius hydrokinetic turbine at low speeds

    Düşük akış hızlarında tasarım modifikasyonlarının Savonius hidrokinetik türbinin performansına etkisinin incelenmesi

    DOĞA DERMAN ÇİÇEK

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    İnşaat MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ELİF OĞUZ

    DOÇ. DR. NG CHENG YEE

Geri Dön