Farklı iklim koşullarında PV/T ve yakıt hücresi destekli su ısıtma sisteminin enerji ve ekserji analizi
Energy and exergy analysis of PV/T and fuel cell supported water heating system in different climatic conditions
- Tez No: 922001
- Danışmanlar: PROF. DR. GAMZE GENÇ, DR. ÖĞR. ÜYESİ MÜJDAT ÖZTÜRK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Erciyes Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 88
Özet
Güneş enerjisinden hem elektrik hem de ısı enerjisi üretebilen Fotovoltaik/Termal (PV/T) sistemler önemli avantajlar sağlamaktadır. Bu tez çalışmasında 45°C'de sıcak su üretimi sağlamak üzere PV/T ve yakıt hücresi destekli su ısıtma sistemi tasarlanarak, sistemin detaylı enerji ve ekserji analizleri yapılmıştır. Güneş enerjisinin farklı bölgelerde farklı potansiyellere sahip olmasından dolayı sistemin performansı iki ayrı durumda incelenmiştir: i) Akdeniz ikliminin hakim olduğu şehirler (İzmir, Marsilya, Barcelona ve Roma), ii) Türkiye'de farklı iklim kuşaklarının görüldüğü şehirler (Ankara, Konya, Trabzon, Hakkari). Sistemde, güneş enerjisinden elektrik üretiminin tüketimden fazla olduğu durumlarda, bu elektrik ile hidrojen üretilerek, PV/T'den üretilen elektriğin yetersiz kaldığı durumlarda, yakıt hücresi ile elektrik üretilerek sistem beslenmektedir. Böylece, sistemin daha sürdürülebilir ve çevreci olması sağlanmaktadır. Tasarlanan sistem TRNSYS simülasyon programı kullanılarak modellenmiş ve bir yıllık üretimtüketim değerleri ile enerji analizleri yapılmıştır. Enerji analizinden elde edilen sonuçlar kullanılarak sistemin her bir temel bileşeni (PV/T, elektrolizör ve yakıt hücresi) için ekserji analizleri de yapılmıştır. Analiz edilen tüm şehirlerde PV/T, elektrolizör ve yakıt hücresinin enerji verimliliği sırasıyla %50-55, %38-47 ve %54-61 arasında değişirken, ekserji verimlilikleri sırasıyla %25, %32-39 ve %57-65 şeklinde değişmektedir. Ayrıca, Trabzon hariç ele alınan tüm şehirlerde sıcak su ihtiyacı için gerekli bütün enerji güneş enerjisinden karşılandığı için doğal gaz yakıtlı konvansiyonel sistemlere göre yıllık 4290 kg CO2 emisyonunun salınımı da engellenmiş olmaktadır. Trabzon ilin de ise yıllık gerekli enerjinin %92'si yenilenebilir enerjiden karşılanabilmektedir.
Özet (Çeviri)
Photovoltaic/Thermal (PV/T) systems that can produce both electricity and heat energy from solar energy provide significant advantages. In this thesis study, a PV/T and fuel cell supported water heating system was designed to provide hot water production at 45°C, and detailed energy and exergy analyses of the system were performed. Since solar energy has different potentials in different regions, the performance of the system was examined in two separate cases: i) Cities where the Mediterranean climate is dominant (İzmir, Marseille, Barcelona and Rome), ii) Cities where different climate zones are seen in Turkey (Ankara, Konya, Trabzon, Hakkari). In the system, when electricity production from solar energy is more than consumption, hydrogen is produced with this electricity, and when the electricity produced from PV/T is insufficient, electricity is produced with a fuel cell to feed the system. Thus, the system is made more sustainable and environmentally friendly. The designed system was modeled using TRNSYS simulation program and energy analyses were performed with annual production-consumption values. Exergy analyses were also performed for each basic component of the system (PV/T, electrolyzer and fuel cell) using the results obtained from the energy analysis. While the energy efficiencies of PV/T, electrolyzer and fuel cell in all analyzed cities varied between 50-55%, 38-47% and 54-61%, respectively, exergy efficiencies varied between 25%, 32-39% and 57-65%, respectively. In addition, since all the energy required to meet the hot water demand in all cities except Trabzon is provided by solar energy, the release of 4290 kg CO2 emissions per year compared to conventional systems fueled by natural gas is also prevented. In Trabzon, 92% of the annual required energy can be provided by renewable energy.
Benzer Tezler
- Fotovoltaik (PV) ve fotovoltaik termal (PV-T) kolektörleri̇n deneysel olarak karşilaştirilmasi
Experimental comparison of photovoltaic (PV) and photovoltaic-thermal (PV-T) collectors
FARUK BENLİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
EnerjiOsmaniye Korkut Ata ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERTAÇ HÜRDOĞAN
- Hatay iklim koşullarında fotovoltaik modül yüzey sıcaklığının modül verimine etkisinin belirlenmesi
Determination of the effect of module surface temperature on the efficiency of photovoltaic module in Hatay climate conditions
SEREN YAVER
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
EnerjiHatay Mustafa Kemal ÜniversitesiBiyosistem Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CENGİZ KARACA
- Yeni nesil güneş enerjili fotovoltaik-termal bir kurutma sisteminin tasarımı ve analizi
Design and analysis of a new generation solar powered photovoltaic-thermal drying system
ERHAN ARSLAN
Doktora
Türkçe
2020
EnerjiGazi ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA AKTAŞ
- Sıfır enerji bina tasarımı ve optimizasyonu
Design and optimization of zero energy building
ABDULLAH DÜZCAN
Doktora
Türkçe
2025
EnerjiBursa Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YUSUF ALİ KARA
- Ejektör destekli iki kaynaklı ısı pompasında güneş enerjisinden faydalanmayı artırmak için ısıl enerji depolama kullanımının incelenmesi
Investigation of thermal energy storage use to increase solar energy utilization in an ejector assisted two-source heat pump
NECDET DUMAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Makine MühendisliğiTarsus ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET TAHİR ERDİNÇ