Jeotermal ve biyokütle kaynakları ile hidrojen üreten yeni bir güç sisteminin ileri ekserji ve eksergo ekonomik analizleri
Advanced exergy and exergo economic analyses of a novel power system producing hydrogen driven by geothermal and biomass sources
- Tez No: 943812
- Danışmanlar: DOÇ. DR. DİLEK NUR ÖZEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Necmettin Erbakan Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışma, sürdürülebilir hidrojen üretimi sorununa çözüm olarak, ısı talebini karşılarken yeşil hidrojen üretimi sağlayan biyokütle gazlaştırması ve jeotermal enerjiyi entegre eden hibrit bir güç sistemi önermektedir. Sistemin yeniliği, iki yenilenebilir enerji kaynağının bir proton değişim membranlı (PEM) elektrolizör ile birleştirilmesi ve verimsizliklerin belirlenmesinde ileri ekserji tabanlı tekniklerin uygulanmasında yatmaktadır. Yöntem kapsamında geleneksel ve ileri ekserji ile eksergo-ekonomik analizler gerçekleştirilmiş; bunlara ek olarak, maliyet ve verimlilik iyileştirmelerini hedefleyen duyarlılık analizleri ve tek amaçlı optimizasyon çalışmaları yapılmıştır. Sonuçlara göre, en yüksek geri döndürülemezlik ve maliyete sahip bileşenler gazlaştırıcı (76.26 MW), genleşme vanası-2 (4.01 MW), ısı değiştirici-4 (3.83 MW) ve ısı değiştirici-1 (1.16 MW) olmuştur. İleri analiz sonucunda, iyileştirme açısından en kritik bileşenler gazlaştırıcı (4.60 MW), türbin-1 (0.27 MW), kompresör-1 (0.21 MW) ve kompresör-2 (0.12 MW) olarak belirlenmiştir. Optimizasyon sonucunda ekserji verimi () %8.69'dan %14.99'a yükselmiş, ortalama birim ürün maliyeti () ise 34.28 $/GJ'den 18.04 $/GJ'ye düşürülerek sırasıyla %72.38 ve %47.37 oranlarında iyileştirme sağlanmıştır. Bu bulgular, önerilen sistemin yenilenebilir enerji kaynaklarını birleştirerek düşük emisyonlu ve maliyet etkin hidrojen üretimi için etkili olduğunu doğrulamaktadır. Kullanılan yöntem ve elde edilen sonuçlar, gelecekteki sürdürülebilir enerji tasarımları için pratik bir rehber sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
This study addresses the challenge of sustainable hydrogen production by proposing a hybrid power system that integrates biomass gasification and geothermal energy to produce green hydrogen while meeting heat demand. The novelty of the system lies in the combination of two renewable energy sources with a proton exchange membrane (PEM) electrolyzer and the application of advanced exergy-based techniques to pinpoint inefficiencies. The methodology includes conventional and advanced exergy and exergoeconomic analyses, supported by sensitivity and single-objective optimization studies targeting both cost and efficiency improvements. Results show that the components with the highest irreversibility and cost are the gasifier (76.26 MW), expansion valve-2 (4.01 MW), heat exchanger-4 (3.83 MW), and heat exchanger-1 (1.16 MW). Advanced analysis identifies the gasifier (4.60 MW), turbine-1 (0.27 MW), and compressor-1 (0.21 MW) and compressor-2 (0.12 MW) as the most critical for improvement. Through optimization, exergy efficiency () increased from 8.69% to 14.99%, and the average unit product cost () decreased from 34.28 to 18.04 $/GJ representing improvements of 72.38% and 47.37%, respectively. These findings confirm the effectiveness of the proposed system in combining renewable energy sources for cost-effective and low-emission hydrogen production. The methodology and results offer practical guidance for future sustainable energy designs.
Benzer Tezler
- Yenilenebilir enerji teknolojileri destekli bir hibrit çoklu üretim sisteminin sürdürülebilirlik analizi
Sustainability analysis of a renewable energy technologies based hybrid multigeneration system
SELÇUK İNAÇ
Doktora
Türkçe
2020
Makine MühendisliğiGebze Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. SALİH ÖZEN ÜNVERDİ
PROF. DR. ADNAN MİDİLLİ
- Energy, exergy and enviromental assessment of a novel multi-generation system fed by biomass and geothermal energy sources
Biyokütle ve jeotermal enerji kaynaklı yeni bir çoklu üretim sisteminin enerji, ekserji ve çevresel analizi
UTKU ŞEKER
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Enerjiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüEnerji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLDEN GÖKÇEN AKKURT
DOÇ. DR. MOUSA MOHAMMADPOURFARD
- Use of solar and wind energy in hydrogen production for transportation
Ulaşım için hidrojen üretiminde güneş ve rüzgar enerjisinin kullanımı
BERK ÇETİNER
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilimi ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ BURAK BARUTÇU
- Türkiye'nin enerji kaynakları ve alternatif bir kaynak olarak rüzgar enerjisinin değerlendirilmesi
Energy resources in Turkey and the research of wind energy as an alternative technology
GELENGÜL KOÇASLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2006
Enerjiİstanbul Üniversitesiİktisat Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MİTHAT ZEKİ DİNÇER
- Yenilenebilir enerji kaynakları ve Konya ilinin yenilenebilir enerji potansiyeli
Renewable energy sources and renewable energy potential of Konya province
BİLGE NİHAN SOYLU