Novel schemes to hybridize geothermal power plants with concentrated solar thermal and biomass
Jeotermal enerji santrallerini konsantre güneş enerjisi ve biyokütle ile hibritleştirmek için yeni planlar
- Tez No: 902349
- Danışmanlar: PROF. DEREK KEITH BAKER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Enerji, Mechanical Engineering, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu araştırmada jeotermal-CST-biyokütle içeren yeni bir üç yönlü hibridizasyon incelenmiştir. Kızıldere-2 (KZD-2) üçlü flaş ve ikili hibrit jeotermal enerji santrali (JES) bir vaka çalışması olarak kullanılmıştır. Ayrıca, yıllar içinde entalpi düşüşü nedeniyle türbinlerdeki fazla kapasiteler, yaz günlerinde performans düşüşü ve esneklik ve iletim eksikliği gibi sorunlar ele alınmıştır. Bir buhar Rankine çevrimi üzerinde çalışan hibrit CST-biyokütle ile çalışan bir üst çevrim tasarlanmıştır. Bu üst çevrim, kendi gücünü üretecek ve ayrıca KZD-2 JES'in alt çevrimine ek bir buhar akışı sağlayarak, fazla türbin kapasitesini kullanacaktır. Model, günlük ve mevsimsel kaynak değişimlerinin etkilerini incelemek için TRNSYS ortamında oluşturulmuş ve simüle edilmiştir. Kullanılan biyokütle kaynağı, kış hasat zamanlarında daha fazla bulunan yerel zeytin posasıdır (OR). Ayrıca CST için, parabolik oluklu kolektörler kullanılmıştır. Ortaya çıkan çalışma, yaz aylarında güneş kaynaklarının KZD-2'nin azalan performansını karşılamaya yardımcı olabileceğini göstermiştir. Ayrıca, biyokütle kaynağı OR, güneş kaynaklarının yetersiz olduğu kış aylarında daha fazla güç ekleyebilir. İkisi bir arada, KZD-2'ye ek bir buhar akışı sağlayarak Orta Basınç Türbini'ni (IPT) tam kapasiteye geri getirebilir. Son olarak, biyokütle, saatlik dalgalanmaları karşılayabilecek değişken yanma oranları ile hazır bir enerji kaynağı olarak kullanılabilir. Bu şekilde, santralin esnekliği ve iletim kabiliyeti artırılır. Sonuçlar, güneşli ve açık hava koşullarında, 20 MWe'den fazla ek güç elde edilebileceğini göstermiştir. Sonuçta biyokütle yakıt tüketim oranı, mevsime ve mevcut güneş kaynaklarına bağlı olarak 4.2 - 5.8 kg/s arasında değişmektedir. Son olarak, yapılan bir teknik-ekonomik analiz, YEKDEM satın alma anlaşması ile 5 yıl ve spot piyasa fiyatları ile 9 yıl geri ödeme süresiyle 81.19 $/MWh'lik bir LCOE ortaya koymuş ve bu değerler yenilenebilir enerji teknolojileri arasında rekabetçi bulunmuştur.
Özet (Çeviri)
A novel three-way hybridization, having geothermal-CST-biomass, is studied in this research. Kızıldere-2 (KZD-2) triple flash and binary hybrid geothermal power plant (GPP) is used as a case study. Furthermore, its issues related to enthalpy decrease with years, causing excess capacities in turbines, declining performance during summer days, and lack of flexibility and dispatchability are addressed. A topping cycle of hybrid CST-biomass running on a steam Rankine cycle is designed. This topping cycle would generate its own power and also supply an additional steam flow to the bottoming KZD-2 GPP, using its excess turbine capacity. The model is built and simulated on the TRNSYS environment to study the effects of daily and seasonal resource variations. The biomass resource used is the local Olive Residue (OR), found more during winter harvest times. Moreover, for CST, parabolic trough collectors are used. The resulting study showed that the solar resources during summer times can help cover for the declining performance of KZD-2. Moreover, the biomass resource OR can add more power during winter when solar resources are lacking. The two combined can supply KZD-2 with an additional steam flow that brings its Intermediate Pressure Turbine (IPT) back to total capacity. Lastly, biomass can be used as a readily available energy resource with variable combustion rates to account for hourly fluctuations. This way, the flexibility and dispatchability of the plant are increased. The results showed that in sunny and clear sky conditions, more than 20 MWe of additional power can be obtained. The resulting biomass fuel consumption rate changes between 4.2 - 5.8 kg/s, depending on the season and solar resources available. Lastly, a techno-economic analysis is performed, resulting in an LCOE of 81.19 $/MWh, and a payback period of 5 years with YEKDEM purchasing agreement and 9 years with spot market prices. which are competitive values among renewable energy technologies.
Benzer Tezler
- Molecular communications: Novel relaying schemes and molecular beamforming
Moleküler iletişim: Yeni aktarma şemaları ve moleküler hüzme oluşturma
JOANA ANGJO
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERTUĞRUL BAŞAR
PROF. DR. ALİ EMRE PUSANE
- A novel analogy: Application of higher-order mode theory in the mechanical domain to the electromagnetic domain
Yeni bir örnekseme: mekanik alanindaki çoklu modlar teorisinin elektromanyetik alaninda uygulanmasi
MEHMET KELLECİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Makine Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MEHMET SELİM HANAY
- Novel data partitioning and scheduling schemes for dynamic federated vehicular cloud
Dinamik federe araç bulutu için yeni bir görev yükü paylaşımı ve iş planlaması şemaları
WISEBORN MANFE DANQUAH
Doktora
İngilizce
2022
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DENİZ TURGAY ALTILAR
- Novel time-series based DDoS attack detection schemes for traditional networks and software defined networks
Geleneksel ve yazılım tabanlı ağlar için yeni, zaman serisi bağlamlı DDoS saldırı tespit şemaları
RAMIN FULADİ
Doktora
İngilizce
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EMİN ANARIM
- A novel approach to reachability analysis of aerodynamic interceptors
Aerodinamik önleyicilerin ulaşılabilirlik analizine yeni bir yaklaşım
TUĞBA BAYOĞLU AKALIN
Doktora
İngilizce
2023
Havacılık ve Uzay MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ALİ TÜRKER KUTAY