Energy production from various biomass wastes via co-firing and photovoltaic-biogas hybrid systems
Çeşitli biyokütle atıklarından birlikte yakma ve fotovoltaik-biyogaz hibrit sistemleriyle enerji üretimi
- Tez No: 709962
- Danışmanlar: PROF. DR. HASAN SADIKOĞLU, PROF. DR. MEHMET MELİKOĞLU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Kimya Mühendisliği, Energy, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 125
Özet
Tezin ilk kısmında, Türkiye'nin Konya, Erzurum ve İzmir illerinde bulunan çeşitli süt sığırı ahırları için biyogaz ve güneş fotovoltaik (FV) içeren modüler hibrit yenilenebilir enerji sistemleri (HYES) tasarlanır. Tasarım ayrıca teknik ve ekonomik analizleri de içermektedir. FV ve biyokütle dahil olmak üzere şebekeye bağlı sistemin, net bugünkü maliyet, (NBM) yatırım getirisi (YG), enerji maliyeti (EM) ve yıllık değer (YD) açısından tekli biyokütle sisteminden daha uygulanabilir olduğu bulunur. Beş farklı büyükbaş hayvan kapasitesine sahip şebeke bağlantılı ahır sistemlerinin en düşük NBM değerleri sırasıyla 36,942 $, 54,219 $, 270,119 $, 721,516 $ ve 3,097,716 $ olarak bulunur. Modüler HYES'de elektrik üretiminin Türkiye'nin gayri safi yurtiçi hasılasına (GSYH) katkısını tahmin etmek için on üç bağımsız değişken kullanılır. Dört farklı regresyon modeli: doğrusal, sırt, kement ve elastik netten oluşmaktadır. Ekonometrik çalışma için bağımsız değişken olarak optimum yıllık değerleri olan farklı sığır ahırları seçilir. Farklı regresyon modelleri arasında, sırt regresyonu 0,92 ile en yüksek belirleme katsayısını (R2) ve en düşük kök ortalama kare hata (KOKH) değerini 0,463 (milyon $) verir. Sonuç olarak, güneş enerjisinin toplam kurulu maliyetinin, %97 olarak hesaplanan GSYH üzerindeki etkisi bakımından elektrik üretiminin payı üzerinde en güçlü etkiye sahip olduğu tespit edilir. Tezin ikinci kısmında, Ordu ilinde bir fındık kırma tesisi için güneş FV ve biyogaz birlikte yakma hibrit yenilenebilir enerji sistemleri tasarlanır. Teknik ve ekonomik analiz, NBM ve EM bazında yenilenebilir kaynaklara yönelik devlet teşviklerinde 2021 (A Seçeneği) öncesi ve 2021'den sonra (B Seçeneği) meydana gelen değişime dayalı olarak gerçekleştirilir. Ek olarak, fındık kabuğu ve doğal gazın yanı sıra FV ile birlikte yakma/birlikte yakma olmayan enerji üretimini karşılaştırmak için Senaryo 1, 2, 3 ve 4 olmak üzere dört farklı HYES konfigürasyonu analiz edilir. Ayrıca şebeke satış kapasitesi, enflasyon oranı, iskonto oranı, biyokütle fiyatı ve geri satış oranı dikkate alınarak duyarlılık analizi yapılmaktadır. Seçenek A'nın sırasıyla 3.00 Milyon Dolar ve 0.098 Dolar/kW olarak tahmin edilen en düşük NBM ve EM değerlerine sahip olduğu bulunur. HYES konfigürasyonunun duyarlılık analizinde, nominal iskonto oranı ile biyokütle fiyatı arasındaki toplam NBM ve EM değerleri genel olarak artarken, beklenen enflasyon oranı ile geri satış oranı arasındaki değerler aşağı yönlü bir eğilim göstermektedir. Sonuç olarak, Senaryo-4 en düşük NBM ve EM değerlerine ve %73,6 civarında en yüksek yenilenebilir fraksiyona sahipken, karbon dioksit (CO2) ve nitrojen oksit (NOx) emisyonları Senaryo-2'de en düşük seviyededir.
Özet (Çeviri)
In first part of thesis, modular hybrid renewable energy systems (HRES) comprising of biogas and solar photovoltaic (PV) are designed for various dairy cattle barns located in Konya, Erzurum and İzmir provinces of Turkey. The design also included technical and economic analyses. It is found that the grid-connected system including PV and biomass are more feasible than the stand-alone biomass system in terms of net present cost (NPC), return on investment (ROI), cost of energy (COE) and annual worth (AW). The lowest net present cost values of grid-connected barn systems with five different cattle capacities are found as $36,942, $54,219, $270,119, $721,516 and $3,097,716, respectively. Thirteen independent variables are used to predict the contribution of electricity generation from the modular hybrid renewable energy systems to Turkey's gross domestic product (GDP). Four different regression models: linear, ridge, lasso and elastic net are generated. Optimum annual worth of different cattle barns is chosen as an independent variable for the econometric study. Among the different regression models, ridge regression gives the highest coefficient of determination (R2) of 0.92, and the lowest root mean squared error (RMSE) value of 0.463 (million $). Consequently, it is found that total installed cost of solar energy has the strongest effect on the share of electricity generation in terms of the effect on the GDP, which is calculated as 97%. In second part of thesis, a HRES composed of solar photovoltaic and biogas co-firing is designed for a hazelnut cracking plant (HCP) in Ordu province of Turkey. Technical and economic analysis are carried out based on the change in government incentives on renewable sources before (Option A) and after 2021 (Option B) based on NPC and COE. In addition, four different HRES configurations namely Scenarios 1, 2, 3, and 4 are analyzed to compare energy generation with/without co-firing of hazelnut shell and natural gas (NG) alongside with/without solar PV. Sensitivity analysis is also made by considering grid sale capacity, inflation rate, discount rate, biomass price, and sellback rate. It is found that Option A has the lowest NPC and COE values, which are estimated as $3.00 M and $0.098/kW, respectively. In the sensitivity analysis of HRES configuration, total NPC and COE values between nominal discount rate and biomass price generally increase, while the values between expected inflation rate and sellback rate are on a downward trend. Consequently, Scenario-4 has the lowest NPC and COE values, and the highest renewable fraction (RF) at around 73.6%, whereas carbon dioxide (CO2) and nitrogen oxides (NOx)emissions are lowest in Scenario-2.
Benzer Tezler
- The investigation of methane production from an agricultural waste, corncob, and its enhancement via co-digestion and pretreatment
Tarımsal atık olan mısır sömeğinden metan üretiminin ortak çürütme ve ön işlem ile geliştirilmesinin incelenmesi
TUĞBA ÇELİK ÇAĞLAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
BiyoteknolojiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TUBA HANDE BAYRAMOĞLU
- Biyoatıklardan karbon sentezi ve elektrokimyasal özelliklerinin incelenmesi
Carbon synthesis from bioatic and investigation of electrochemical properties
GÜLBİKE YALDIZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
EnerjiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET OĞUZ GÜLER
- İğde çekirdeğinin piroliz kinetiğinin termogravimetrik analiz ile incelenmesi
Investigation of pyrolysis kinetics of oleaster stone by thermogravimetric analysis
MELİKE KOÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Kimya MühendisliğiYalova ÜniversitesiKimya ve Süreç Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ GÖZDE GÖZKE AÇIKALIN
- Ayçiçek yağ endüstrisi yan ürününden piroliz yöntemi ile sentetik yakıt üretiminin incelenmesi
Synthetic fuel production from by product of the sunflower oil industry via pyrolysis
SAİT YORGUN
Doktora
Türkçe
1993
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF.DR. H. SEMA TÜLBENTÇİ
- Hayvansal ve bitkisel atıklardan biyogaz üretim prosesinin simülasyon ve optimizasyonu
Simulation and optimization of biogas production process from agricultural and animal wastes
VOLKAN ÇOBAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2009
BiyoteknolojiGebze Yüksek Teknoloji EnstitüsüKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DURMUŞ KAYA
PROF. DR. MAHMUT BAYRAMOĞLU