Carnot bataryaları ile enerji depolanmasının incelenmesi
Investigation of energy storage with carnot batteries
- Tez No: 753282
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MUSTAFA ZEKİ YILMAZOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 128
Özet
Tüm dünyada artan küresel ısınma endişeleri ve fosil yakıtlar yerine yenilenebilir enerjinin kullanımının artması enerji arz ve talebinde de bir takım sorunları beraberinde getirmektedir. Akıllı şehirler konsepti ile elektrik enerjisinin tümüyle yenilenebilir enerji kaynaklarından karşılandığı durum arz ve talep senaryolarında gün içinde ve mevsimsel olarak dengesizlikleri ortaya çıkaracaktır. Yenilenebilir enerjinin kesikli yapısı emre amadelik konusunda da sürekliliğin sağlanamamasını beraberinde getirecektir. Bu kapsamda enerji depolama teknikleri büyük önem kazanmaktadır. Ancak, maliyet ve uygulanabilirlik açısından termal enerji depolama daha ön planda yer bulmaktadır. Termal Enerji Depolama sistemleri kısa ya da uzun vadeli olarak ısı enerjisinin depolandığı sistemlerdir. Bununla birlikte, bu enerjinin tekrar elektriğe çevrilmesi ile elektrik enerjisinde arz-talebin dengelenmesi Carnot Batarya'ları ile sağlanabilir. Yenilenebilir enerji kaynakları ile üretilen arz fazlası enerjinin ısıl direnç, ısı pompası gibi teknolojilerle ısı enerjisine çevrilmesi ve depolanması sonrasında talep olduğunda ve yenilenebilir kaynaklar mevcut olmadığında konvansiyonel elektrik üretim sistemleri ile tekrar elektrik eldesi Carnot Bataryaları ile mümkün olabilmektedir. Carnot Batarya'ları, yüksek verime, uzun ömre, düşük maliyetlere sahip sistemlerdir. Ayrıca, bu sistemlerde herhangi bir coğrafik koşula ihtiyaç duyulmaz. Bu çalışmada, fotovoltaik sistemler üzerinden elde edilen talep fazlası elektrik enerjisinin ısıl dirençler yoluyla ısı enerjisine çevrilmesi ve sonrasında Brayton çevrimi ile iki farklı konfigürasyonda (Model 2 ve Model 3) elektrik üretiminin enerji, ekserji ve maliyet çalışmaları yapılmıştır. Çalışmada incelenen Modeller için dört farklı basınç oranının ve dört farklı ısı depolama malzemesinin etkileri incelenmiştir. Analizlerde MATLAB'de oluşturulan ve güneş yolunu da hesaplayan genel bir kod yazılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre, Model 2'nin ortalama çevrim verimi farklı basınç oranlarına göre %18,76 – 20,27 aralığında iken şarj-deşarj verimi ise farklı malzemelere ve basınç oranlarına göre % 35,4 – 56,96 aralığında olmuştur. Model 3'ün ortalama çevrim verimi ise yine farklı basınç oranlarına göre % 28,7 – 31,06 aralığında iken şarj-deşarj verimi de farklı malzemelere ve basınç oranlarına göre % 35,4 – 52,81 aralığında olmuştur.
Özet (Çeviri)
Increasing global warming concerns all over the world and the increase in the use of renewable energy instead of fossil fuels bring along some problems in energy supply and demand. With the concept of smart cities, the situation where electrical energy is completely supplied from renewable energy sources will reveal daily and seasonal imbalances in supply and demand scenarios. The intermittent nature of renewable energy will also lead to the lack of continuity in terms of availability. In this context, energy storage techniques gain great importance. However, thermal energy storage is more prominent in terms of cost and applicability. Thermal Energy Storage systems are systems where heat energy is stored for short or long term. However, by converting this energy back into electricity, the supply and demand balance in electrical energy can be achieved with Carnot Batteries. After the excess supply of energy produced by renewable energy sources is converted into heat energy and stored with technologies such as thermal resistance and heat pump, when there is electricity demand and renewable sources are not available, it is possible to obtain electricity again with conventional electricity generation systems with Carnot Batteries. In this study, energy, exergy and cost analyses of electricity production were carried out by converting excess demand electrical energy from photovoltaic systems to heat energy through thermal resistors and then using the stored in the two different Brayton cycle configuration (Model 2 and Model 3). In the analysis, a general code was written, which was created in MATLAB and also calculates the solar path. According to the results obtained, the average cycle efficiency of Model 2 was between 18.76% and 20.27% according to different pressure ratios, while the round-trip efficiency was between 35.4 - 56.96% according to different materials and pressure ratios. While the average cycle efficiency of Model 3 was between 28.7 - 31.06% according to different pressure ratios, the round-trip efficiency was between 35.4 - 52.81% according to different materials and pressure ratios.
Benzer Tezler
- Organik esaslı akış bataryalarının geliştirilmesi, kimyasal/elektrokimyasal karakterizasyonu ve performanslarının belirlenmesi
Development of organic-based flow batteries, determination of chemical/electrochemical characterization and performance
TAHA YASİN EKEN
Doktora
Türkçe
2024
EnerjiBursa Teknik Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DENİZ UZUNSOY
DOÇ. DR. GAMZE KOZ
- İnsansız hava araçlarında menzil uzatılmasına yönelik yakıt pili tabanlı yenilikçi bir enerji sisteminin tasarımı ve uygulanması
Design and implementation of an innovative fuel cell based energy system for extending range in unmanned aerial vehicles
BETÜL ERDÖR TÜRK
Doktora
Türkçe
2020
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA HADİ SARUL
- Tekerlek içi elektrik makinesinin farklı sürüş çevrimleri için bulanık mantık denetleyici ile sürülmesi ve rejeneratif frenlenmesi
In-wheel electric machine driving and regenerative braking with fuzzy logic controller for different driving cycles
TUNCAY SOYLU
Doktora
Türkçe
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKarabük ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RAİF BAYIR
- Elektrikli araç bataryalarının döngüsel ekonomi kapsamında incelenmesi
Examination of lithium ion battery recycling process within the scope of circular economy
RABİA DİŞÇİOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ŞEYDA SERDAR ASAN
- Resilient ultra dense networks under UAV coverage for disaster management
Afet yönetiminde İHA'lar ile dayanıklı ultra yoğun ağlar
ELİF BOZKAYA
Doktora
İngilizce
2020
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BERK CANBERK