Techno-economic analysis of middle-size PTC power plant for a university campus
Bir üniversite kampüsü için orta ölçekli PTC enerji santralinin tekno-ekonomik analizi
- Tez No: 606426
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MURAT FAHRİOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: ODTÜ Kuzey Kıbrıs Kampüsü-Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Sürdürülebilir Çevre ve Enerji Sistemleri Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 86
Özet
Elektrik üretmek için fosil yakıtların kullanılması iklim değişikliğine neden olduğu için, yenilenebilir enerji kaynakları fosil yakıtların en iyi alternatiflerinden biri haline gelmiştir. Güneş enerjisi elektrik üretmek için sonsuz bır kaynağa sahip olması bakımından yenilenebilir enerji kaynakları arasında önemli bir yere sahiptir. Günümüzde güneş enerji sistemleri arasında en çok kullanılan teknoloji fotovoltaikler olsa da özellikle yüksek doğrusal normal ışınımı olan bölgelerde Parabolik Oluklu Kolektör sistemleri de hem fotovoltaiklerle hem de fosil yakıt kullanan sistemlere en iyi alternatiflerden biridir. Bu çalışmada Orta Doğu Teknik Üniversitesi Kuzey Kıbrıs Kampusu'nde (ODTÜ KKK'nin) kurulacak Parabolik Oluklu Kolektör enerji santralinin iki durumda modellemek için System Advisor Model (SAM) yazılımı kullanılmıştır. İlk durum için boyutlandırma saatlik en yüksek kampüs elektrik talebini karşılamak için yapılmışken ikinci durumda boyutlandırma kampüsün toplam yıllık elektrik enerjisi talebini karşılayacak şekilde yapılmıştır. Simülasyonlar; güneş ışınımı, rüzgar hızı, kuru ve ıslak termometre sıcaklıkları, bağıl nem ve basıncı içeren tipik meteorolojik verilerden (TMY) saatlik değerler kullanılarak SAM yazılımı ile piyasada yaygın olarak satılan Parabolik Oluklu Kolektör enerji santrali bileşenleri kullanılarak gerçekleştirilmiştir. ODTÜ KKK'nin tek yönlü tarife ile şebekeye bağlı bir mikro şebeke olduğunu varsayılmaktadır; bu da herhangi enerji açığının şebeke tarafından belli bir tarifede karşılanabilmesi ve yenilenebilir enerji sistemleri tarafından üretilen fazla enerjinin şebekeye ücretsiz olarak verilmesi demektir. İlk durumda, termal enerji depolaması olmayan parabolik oluklu kolektör enerji santralinin üretim gücü 2,2 MW olarak bulunmuş olup ve %29,5 kapasite faktörü ile 5685 MWh enerji ürettiği hesaplanmıştır. İkinci durumda ise enerji santralinin %29,5 kapasite faktörü ve 9029 MWh enerji üretimi ile birlikte üretim gücü 3,5 MW olarak bulunmuştur. 2,2 MW ve 3,5 MW parabolik oluklu kolektör enerji santrallerinde kWh başına seviyelendirilmiş birim enerji maliyeti sırasıyla 17,29 Dolar cent ve 17,27 Dolar cent olarak bulunmuştur. Termal enerji depolaması 2 saat olan 2,2 MW'lık parabolik oluklu kolektör enerji santrali için en düşük seviyelendirilmiş birim enerji maliyeti 16,96 Dolar cent bulunurken, bu değer 3,5 MW enerji santrali için 16,96 Dolar cent'tir. Hassasiyet analizi çerçevesinde sermaye maliyetinin üç bileşeni olan kolektör alanı, termal enerji depolama hacmi ve güç çevrim bloğu maliyetleri üzerinden %20 indirim yapılarak seviyelendirilmiş birim enerji maliyeti kWh başına 14,11 Dolar cent bulumuştur. Parabolik oluklu enerji santralleri CO2 salınımına neden olan fosil yakıtları kullanmadığı için, termal enerji depolaması olmayan 2,2 MW ve 3,5 MW'lık enerji santralleri sırasıyla 3320 ton ve 5273 ton CO2 emisyonunu önlenmektedir. Termal enerji depolama saatleri 12 saate kadar arttırıldığında önlenen CO2 emisyonu 4238 ton ve 6709 ton'a kadar çıkmaktadır. Ayrıca, yıllık kaçınılmış sosyal karbon maliyetleri, 2,2 MW ve 3,5 MW parabolik oluklu kolektör enerji santrallerinde 12 saat termal enerji depolaması ile sırasıyla 178.022 Dolar ve 301.931 Dolar olacaktır.
Özet (Çeviri)
Since usage of fossil fuels for producing electricity causes climate change, renewable energy options have become one of the best substitution for fossil fuels. Solar energy promises high amount of resources for producing electricity. Among solar energy alternatives, Photovoltaic (PV) is dominant in the market. However, Parabolic Trough Collectors (PTC) is a very promising candidate to replace fossil fuel based for electricity generation and compete with PV, especially for the regions with high DNI. In this study, System Advisor Model (SAM) is used to model PTC power plant at METU NCC for two cases; the first case uses the highest hourly demand for sizing, and the second case is sized to meet the total annual energy demand. The simulations are performed via SAM software using the hourly values from typical meteorological data, which include solar irradiation, wind speed, dry and wet bulb temperatures, relative humidity and pressure. For the PTC plants, commercially available components are used. The scenario assumes METU NCC to be a grid-connected micro-grid with one-way tariff, so that any deficit energy can be met by the utility and any excess energy produced by the suggested renewable energy systems will be given to the grid for free. In the first case, the size of the PTC plant is found to be 2.2 MW and it produces 5685 MWh with 29.5% capacity factor without TES. In the second case, the size is found to be 3.5 MW and it produces 9029 MWh with 29.5% capacity factor. Levelized cost of electricity (LCOE) is found to be 17.29 and 17.27 Dollar cents per kWh for 2.2 MW and 3.5 MW PTC power plants, respectively. The minimum LCOE is achieved at 2 hours TES as 16.97 Dollar cents per kWh and 16.96 Dollar cents per kWh for 2.2 MW and 3.5 MW PTC plants, respectively. As a result of sensitivity analysis, with 20% decrease in three contributors to capital cost (solar field, TES and power block) LCOE becomes 14.11 Dollar cents per kWh, which is 17% lower than the base case. Since PTC power plants do not use fossil fuels that cause CO2 emission, 2.2 MW PTC without TES would avoid 3320 metric tons of CO2 while 3.5 MW PTC without TES would avoid 5273 metric tons of CO2. As TES is increased to 12 hours, avoided CO2 emission would be 4238 metric tons and 6709 metric tons for 2.2 MW and 3.5 MW PTC plants, respectively. In addition, avoided Social Carbon Costs would be $178,022 per year and $301,931 per year with 12 hours TES for 2.2 MW and 3.5 MW PTC plants, respectively.
Benzer Tezler
- Şirketler arası birleşme ve devralmaların incelenmesi ve Türkiye'deki durum
Başlık çevirisi yok
CEMİL ÜSTÜN
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
BankacılıkMarmara ÜniversitesiBankacılık Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ERİŞAH ARICAN
- Şirketlerde birleşme ve devir işlemleri
Başlık çevirisi yok
YUSUF CEMİL SATOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
1994
İşletmeMarmara ÜniversitesiBankacılık ve Sigortacılık Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MUSTAFA İME
- İş modeli yeniliğinin işletme performansı üzerine etkileri: Örgüt içi ve örgüt dışı faktörlerin rolü
The effects of business model innovation on corporate performance: The role of internal and external organizational factors
MUSTAFA DAYIOĞLU
Doktora
Türkçe
2023
İşletmeİstanbul Teknik Üniversitesiİşletme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATMA KÜSKÜ AKDOĞAN
- Uydu verileri ile İstanbul Boğazı ve Haliç'de su kirliliğinin makro düzeyde belirlenmesi
Intrepretation at macro level as pollution of water resources of remotely sensed data of Bosphorus and golden horn estuary by an unsupervised and supervised classification method
H.GONCA COŞKUN
- Technology and energy management for cogeneration and trigeneration systems based on multi-objective optimization in integrated structures
Bütünleşik yapılarda çok amaçlı optimizasyona dayalı kojenerasyon ve trijenerasyon sistemlerinin teknoloji ve enerji yönetimi
ÖZAY KAS
Doktora
İngilizce
2022
EnerjiPiri Reis ÜniversitesiHesaplamalı Bilimler ve Mühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ZİYA SÖĞÜT