Comparative techno-economic performance assessment of different PV-battery systems
Farklı PV batarya sistemlerinin teknik ekonomik performansı karşılaştırması
- Tez No: 675115
- Danışmanlar: ÖĞR. GÖR. İREM FIRTINA ERTİŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Bahçeşehir Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Enerji Sistemleri İşletim ve Teknolojiler Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 58
Özet
Güneş enerjisi, diğer türler arasında en muteber yenilenebilir enerji kaynağı olarak; temiz, çevre dostudur ve diğer sistemlerle entegrasyonun kolaylığı ile bilinmektedir. Fotovoltaik hücreler (PV) kullanılarak güneş enerjisi, güneşten gelen ışığın elektriğe dönüştürülmesiyle elde edilir. Güneş enerjisi pazarı,son yıllarda, dünya çapında pek çok farklı ülke için daha cazip hale geldi. Ancak güneş enerjisi doğrudan hava koşulları ile ilgili olması, ve bu nedenle elde edilecek enerji miktarı kesin olarak tahmin edilemeyişi bir problem olarak ortadadır. Güneş enerjisinin bu dezavantajı, güç kalitesini ve elektrik şebekesinin verimliliğini etkiler. Mevcut zorluk, güneş enerjisini etkili, düşük maliyetli, uzun ömürlü ve çevre dostu olan bataryalarla birleştirmektir. Bu tez, üç farklı PV - batarya sistemi entegrasyonunu elde almaktadır. Bunlar; PV-Kurşun-Asit batarya sistemi, PV-NMC batarya sistemi ve PV-NMC kalın batarya sistemi. Klasik NMC ve Optimize edilmiş NMC (NMC Thick) batarya verileri ve fiyatları farklıdır. NMC kalınlığı, yapılan üç farklı yöntemin sonucudur; toksik, maliyetli N-metil pirolidon (NMP) dispersiyon kimyasının ortadan kaldırılması; enerji yoğunluğunu artırmak için anot ve katot kalınlıklarının iki katına çıkarılması; ve anot elektrolit ıslatmasının ve SEI tabakası oluşum süresinin azaltılması. (David.L, et al., 2014) Bu tasarımlar, PV, batarya enerji depolama ve dönüştürücü kombinasyonlarına dayalı olarak önerilmiş ve araştırılmıştır. Optimizasyon metodolojisi için HOMER (Çoklu Enerji Kaynaklarının Hibrit Optimizasyonu) yazılımı kullanılmıştır; veriler ise Cihannüma, Barbaros caddesi No: 18, 34353 Beşiktaş / İstanbul, Türkiye için toplanmıştır. PV-NMC Thick sisteminin, PV-NMC sisteminden (95.805 $) daha düşük bir net mevcut maliyete (84.783 $) sahip olduğu bulunmuştur. PV-NMC Thick sisteminin CAPEX'i, PV-NMC sistemi için 62.645 $ ve 70.840 $ 'dır. PV-NMC Thick sisteminin OPEX'i, PV-NMC sistemi için 1.712 $ ve 1.931 $ 'dır. Ayrıca, PV-NMC Thick sisteminin LCOE'si, PV-NMC sistemi için 1,60 $ ve 1,81 $ 'dır. Özetle, NMC bataryasının elektrot kalınlığının artırılması, her iki teknik açıdan da olumlu bir etkiye sahiptir ve ekonomik açıdan PV-BESS sisteminin maliyetini yaklaşık% 11 düşürerek batarya depolama aşınma maliyeti 0,675 $ / kWh iken NMC batarya için 0,915 $ / kWh'dir. NMC bataryaların fiyatının yakın gelecekte düşeceği tahmin ediliyor. Bu nedenle, gelecekteki araştırma ve yatırımlar için ana odak noktası NMC batarya türleri ve bunların PV sistemleriyle entegrasyonu olacaktır. Ayrıca, sistem optimizasyonu için, batarya maliyetinin düşürülmesi, verimliliğin artırılması ve batarya ömrünün uzaltılması için yeni sistem tasarımları geliştirilmelidir.
Özet (Çeviri)
Solar energy is the most famous renewable energy resource among the other types; it is clean, environmentally friendly, and easy to integrate with other systems. Using the photovoltaic cells (PV), solar energy is obtained by conversing light from the sun to electricity. The solar energy market has become more attractive to so many different countries worldwide. However, solar energy is directly related to weather conditions, and thus, the amount of energy can not be definitely predicted. This disadvantage of solar energy impacts the power quality and the efficiency of the power grid. The current challenge is to incorporate solar energy with an effective, cost-efficient, long life cycle, and eco-friendly batteries. This thesis is about a techno-economic assessment of three different photovoltaic cell – battery system integration; PV-Lead-acid battery system, PV-NMC battery system, and PV-NMC Thick battery system. The classical NMC and Optimized NMC (NMC Thick) battery data and prices are different. The NMC thick is a result of three different methods done; the elimination of toxic, costly N-methyl pyrrolidone (NMP) dispersion chemistry; doubling the thicknesses of the anode and cathode to raise energy density; and the reduction of the anode electrolyte wetting and SEI-layer formation time. (David.L, et al.,2014) These designs were proposed and investigated based on combinations of PV, battery energy storage, and converters. HOMER (Hybrid Optimization of Multiple Energy Resources) software is used for the optimization methodology; the data was collected for Cihannüma, Barbaros avenue. No:18, 34353 Beşiktaş/İstanbul, Turkey. It is found that the PV-NMC Thick system has a lower net present cost ($84,783) than the PV-NMC system ($95,805). The CAPEX of the PV-NMC Thick system is $62,645 and $70,840 for the PV-NMC system. The OPEX of the PV-NMC Thick system is $1,712 and $1,931 for the PV-NMC system. Furthermore, the LCOE of the PV-NMC Thick system is $1,60 and $1,81 for the PV-NMC system. In a nutshell, increasing the electrode thickness of the NMC battery has a positive impact on both the technical side; the battery storage wear cost is 0,675 $/kWh while for the NMC battery is 0,915$/kWh. And on the economic side by decreasing the PV-BESS system's cost by around 11%. The price of the NMC batteries is predicted to decrease in the near future. Therefore, the main focus for future research and investment will be on the NMC battery types and their integration with the PV systems. Furthermore, for system optimization, new system designs should be developed to lower the battery's cost and increase efficiency and battery operation life.
Benzer Tezler
- Techno-economic analysis of onshore and offshore wind farms in Türkiye
Türkiye'deki karasal ve denizüstü rüzgar santrallerinin tekno-ekonomik analizi
SAMET ERGİŞİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖNDER GÜLER
- Karşılaştırmalı tekno-ekonomik fizibilite çalışmasına dayalı olarak güneş enerjili su ısıtma sistemlerinin optimum seçimi
Optimal selection of solar water heating systems based on comparative techno-econumic feasibility study
HİLMİ GÜLMEZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
EnerjiNiğde Ömer Halisdemir ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT GÖKÇEK
- 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
- Akıllı şebekelerde şebekeye bağlı ve şebekeden bağımsız hibrit yenilenebilir enerji sistemlerinin tekno-ekonomik karşılaştırmalı analizi ile akıllı ev uygulamaları
Techno-economic comparative analysis of grid-connected and islanded hybrid renewable energy systems and smart home applications in smart grids
ONUR AYAN
Doktora
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BELGİN EMRE TÜRKAY
- Optimization, experimental performance and techno-economic evaluation of PEM and alkaline electrolyzers
PEM ve alkali elektrolizerlerin optimizasyonu, deneysel performansı ve tekno-ekonomik değerlendirmesi
SYED ARSLAN HASSAN NAQVI
Doktora
İngilizce
2022
Makine MühendisliğiKarabük ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ÖZKAYMAK
DOÇ. DR. TOLGA TANER