PV CSP hybridization to produce irrigation water using desalination and wastewater treatment
Desalinasyon ve atıksu arıtımı ile sulama suyu üretmek için PV CSP hibridizasyonu
- Tez No: 810511
- Danışmanlar: PROF. DR. DEREK KEITH BAKER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 164
Özet
Atık suyun yeniden kullanımı ve ters osmoz tuzdan arındırma, dünyanın gıda üretimi için artan sulama suyu ihtiyacını karşılamak için büyük bir potansiyele sahiptir. Büyük güneş ve deniz suyu kaynaklarına sahip verimli ancak kurak bölgeler için bu su sistemlerine güç sağlayacak güneş enerjisi sistemleri için büyük fırsatlar mevcut olmakla birlikte çeşitli zorluklar da bulunmaktadır. Fotovoltaik (PV) ve yoğunlaştırılmış güneş enerjisi (CSP) hibridizasyonu, PV ucuz elektrik sağlarken, termal enerji depolamalı (TED) CSP sistemi planlanabilen elektrik üretimine ve yüksek kapasite faktörlerine (KF) izin verdiği için su sistemlerine güç sağlamak için potansiyel bir çözümdür. Bu çalışmada, tarımsal sulama suyu üretmek için atık su arıtma tesisi (AAT) ve ters osmoz (TO) sistemlerine güç sağlamak üzere üç güneş enerjisi sistemi ele alınmıştır: 1) sadece PV, 2) TED ile CSP, ve 3) PV ve TED ile CSP hibridizasyonu. Su sistemi gereksinimlerine göre CSP ve PV+CSP tesisleri için yeni işletim stratejileri önerilmektedir. Ayrıca, RO'nun iki farklı işletim stratejisi analiz edilmiştir: 1) nominal yük işletimi ve 2) değişken yük işletimi. Bu sistemler Erdemli, Mersin, Türkiye için değerlendirilmiştir. Kentsel bir AAT'nin dördüncül arıtma aşamasına ve değişken yüklerde çalışan bir TO tesisine güç sağlamak için PV ve CSP hibridizasyonunun, sistemler tek başına kapasiteleri ile hibridize edildiğinde en düşük seviyelendirilmiş su maliyeti (SSM) ile su sistemlerinin en yüksek KF ile sonuçlandığı kanıtlanmıştır. PV ve CSP'nin hibridizasyonu parametrik olarak da incelenmiştir. AAT tesisinin %90,3'lük KF'si ile %77,6'lık genel su sistemi KF'sine ulaşılmış ve bu da 1.03 € m-3 SSM ile sonuçlanmıştır. Son olarak, TO'ya AAT'nin eklenmesinin SSM'yi ve üretilen suyun emisyon faktörünü sırasıyla %9,6 ve %6,9 oranında azalttığı bulunmuştur.
Özet (Çeviri)
Wastewater reuse and reverse osmosis desalination have a large potential to meet the world's increasing need for irrigation water to produce food. Huge opportunities exist for solar systems to power these water systems for fertile but arid regions with large solar and seawater resources along with several challenges. Photovoltaics (PV) and concentrating solar power (CSP) hybridization is a potential solution to power water systems as PV provides cheap electricity whereas CSP system with thermal energy storage (TES) allows the dispatching of electricity and high capacity factors (CF). In this study, three solar systems are considered to power wastewater treatment plant (WWTP) and reverse osmosis (RO) systems to produce agricultural irrigation water: 1) PV-only, 2) CSP with TES and 3) PV and CSP hybridization with TES. Novel operating strategies for CSP and PV+CSP plants are proposed according to the water system requirements. Also, two different operating strategies of RO are analyzed: 1) nominal load operation and 2) variable load operation. These systems are assessed for Erdemli, Mersin, Türkiye. It is proven that PV and CSP hybridization to power the quaternary treatment stage of an urban WWTP and a RO plant operating at variable loads results in the highest CF of water systems with the lowest levelized cost of water (LCOW) when the systems are hybridized with their stand-alone capacities. The hybridization of PV and CSP is studied also parametrically. The overall water system CF of 77.6% is reached with 90.3% CF of the WWTP plant resulting in LCOW of 1.03 € m-3. Finally, the addition of the WWTP to the RO is found to decrease the LCOW and emission factor of the produced water by 9.6% and 6.9%, respectively.
Benzer Tezler
- Novel analysis of photovoltaic (PV) and concentrating solar power (CSP)in generating green renewable energy
Fotovoltaik (PV) ve yeni bir analiz konsantre güneş enerjisi (CSP)yeşil yenilenebilir enerji üretiminde
ALI TARIQ MOHAMMED AL-SAEGH
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolAltınbaş ÜniversitesiElektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Assist. Prof. Dr. SEFER KURNAZ
- İki eksenli sensörsüz güneş takip sisteminin bulanık mantık tabanlı ve gerçek zamanlı olarak gerçekleştirilmesi
Fuzzy logic based and real-time actualization of two axis sensorless solar tracker system
ANIL KARADENİZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBursa Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ GÖKAY BAYRAK
- Güneş enerjisinden elektrik üretim yöntemlerinin incelenmesi ve karşılaştırılması
Comparison and analysis of electricity generation techniques from solar energy
BERİRE ŞEN AYVAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBolu Abant İzzet Baysal ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALPER BAYRAK
- Organik yarıiletken tabanlı fotovoltaik aygıtlar için şekilli ince film altlıkların kullanımı ve etkilerinin incelenmesi
The effect of the usage of sculptured thin film substrates for organic semiconductor based photovoltaic devices
DİLEK DEMİROĞLU
Doktora
Türkçe
2019
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA KAMİL ÜRGEN
DR. ÖĞR. ÜYESİ BEYHAN TATAR
- Hiperoksik ve hipoksik koşullarda serebral kan akımı değişikliklerinin radyoizotoplarla saptanması
Başlık çevirisi yok
MEHMET CAN AKYOLCU