Doğal gaz hatlarına yeşil hidrojen ilavesinin teknik-ekonomik-çevresel değerlendirmesi: Kahramanmaraş örneği
Technical-economic-environmental assessment of adding green hydrogen to natural gas pipelines: The case of kahramanmaraş
- Tez No: 961757
- Danışmanlar: PROF. DR. ŞABAN PUSAT
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: Yeşil hidrojen, karbon emisyonu, güneş enerjisi, alkali elektroliz, doğal gaz, Green hydrogen, carbon emissions, solar energy, alkaline electrolysis, natural gas
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Enerji Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Türkiye'nin artan nüfusu ve buna bağlı olarak artan enerji talebi, fosil yakıt ithalatına olan yüksek bağımlılığı ve iklim değişikliğiyle mücadele hedefleri, yeşil enerjiye geçişi zorunlu kılmaktadır. Türkiye'nin sahip olduğu rüzgar potansiyeli ve güneşlenme süresi gibi kaynaklar yeşil enerji üretimi için önemli bir fırsat sunmaktadır. Bu kaynakların verimli ve entegre bir şekilde kullanılması; enerji arzında dışa bağımlılığın azaltılmasında, ekonomik kalkınmanın desteklenmesinde ve uluslararası çevresel yükümlülüklerin yerine getirilmesinde kritik öneme sahiptir. Bu tez çalışmasında, Kahramanmaraş ilinde yer alan Türkoğlu ilçesinde, güneş enerjisi ile çalışan bir sistem aracılığıyla alkali elektroliz yöntemiyle yeşil hidrojen üretimi amaçlanmaktadır. Çalışmada, 253.000 adet güneş panelinden elde edilen elektrik enerjisiyle beslenen bir elektroliz tesisi tasarlanmış ve elektroliz tesisinde kullanmak üzere ayrı bir su arıtma tesisi planlanmıştır. Bu tesislerin teknik, çevresel ve ekonomik boyutları detaylı şekilde incelenmiştir. Tesis, hidrojenin 19 bar basınçlı doğal gaz hattına hacimsel olarak %20 oranında karıştırılması ve sonrasında şehir içinde bulunan polietilen doğal gaz borularının hidrojen-doğal gaz karışımına uygun olan östenitik paslanmaz çelik boru hattıyla değiştirilmesini hedeflemiştir. Bu bağlamda, hidrojenin üretimi, depolanması ve doğal gaz hattına enjeksiyonu için gerekli sistemler belirlenmiş ve proses akış şeması oluşturulmuştur. Gerekli ekipmanlar detaylandırılmış ve toplam sistem maliyeti analiz edilmiştir. Kahramanmaraş iline ait yıllık doğal gaz tüketim verileri kullanılarak hidrojen karışımı senaryoları değerlendirilmiş ve karbon salımı üzerindeki etkileri hesaplanmıştır. %20 hidrojen karışımı senaryosunda yaklaşık 158.000 ton CO₂ salımı azaltımı sağlanmış olup bu da karbon vergisinde tasarruf elde edilmesi sonucunu ortaya koymuştur. Toplam yatırım bedeli ve yıllık işletme giderleri ile karbon vergisi tasarrufu ve doğal gaz ikamesi ortaya konmuş olup basit geri ödeme süresi 5,59 yıl olarak hesaplanmıştır. Bu sonuç, çalışmanın çevresel sürdürülebilirlik açısından önemli katkılar sunduğunu göstermektedir. Bu tez, Türkiye'nin yerel yenilenebilir enerji potansiyelinden yararlanarak yeşil hidrojen üretiminin mümkün olduğunu göstermekte; mevcut doğal gaz altyapısıyla uyumlu bir geçiş modeline dayanan entegre bir sistem önermektedir.
Özet (Çeviri)
Türkiye's growing population, the resulting increase in energy demand, its high dependency on fossil fuel imports, and its climate change mitigation goals necessitate a transition to green energy. The country's natural resources such as wind potential and solar irradiation offer a significant opportunity for the production of green energy. Efficient and integrated utilization of these resources is critically important for reducing external dependency in energy supply, supporting economic development, and fulfilling international environmental obligations. This thesis aims to produce green hydrogen via the alkaline electrolysis method using a solar-powered system located in the Türkoğlu district of Kahramanmaraş province. An electrolysis facility powered by electricity generated from 253,000 solar panels has been designed, and a separate water treatment plant has been planned to supply purified water for the electrolyzer. The technical, environmental, and economic aspects of these facilities have been examined in detail.The system is designed to inject hydrogen into the 19-bar natural gas pipeline by blending it with natural gas at a volumetric ratio of 20%. Subsequently, the existing polyethylene pipelines in the urban distribution network are planned to be replaced with austenitic stainless-steel pipelines, which are compatible with the hydrogen- natural gas mixture. In this context, the systems required for hydrogen production, storage, and injection into the natural gas network have been identified, and a process flow diagram has been developed. The necessary equipment has been specified, and a comprehensive cost analysis of the overall system has been conducted.Using the annual natural gas consumption data specific to the province of Kahramanmaraş, various hydrogen blending scenarios have been evaluated, and their impact on carbon emissions has been calculated. Under the 20% hydrogen blending scenario, an estimated reduction of approximately 158,000 tons of CO₂ emissions has been achieved, resulting in significant savings in carbon tax liabilities. Considering the total investment cost, annual operational expenses, carbon tax savings, and natural gas replacement, the simple payback period has been calculated as 5.59 years. These results demonstrate that the project offers significant contributions to environmental sustainability. This thesis shows that green hydrogen production is feasible by utilizing Türkiye's local renewable energy potential and proposes an integrated system based on a transitional model compatible with the existing natural gas infrastructure.
Benzer Tezler
- Thermodynamic analysis of hydrogen production with oxidative steam reforming of renewable ethanol-butanol mixture in membrane reactor
Yenilenebilir etanol-bütanol karışımının membran reaktörde oksidatif buhar reformlanması ile hidrojen üretiminin termodinamik analizi
MELİS OĞUZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MELEK TÜTER
PROF. DR. ŞEYMA AYDINOĞLU
- Assessment of green hydrogen production and hybrid renewable energy system for seasonal residential area
Mevsimlik yerleşim alanı için yeşil hidrojen üretimi ve hibrit yenilenebilir enerji sisteminin değerlendirilmesi
OĞUZHAN HAHOLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilimi ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖNDER GÜLER
- Landsat uydusu aracılığı ile elde edilen görüntülerin sınıflandırılmaları ve bunlara ilişkin bilgisayar programlarının hazırlanması
Başlık çevirisi yok
G. FERZAN KÜÇÜKA
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolEge ÜniversitesiBilgisayar Bilimleri ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HALİS PÜSKÜLCÜ
- Küçük Yamanlar tepesi örneğinde kent yakın çevresinde rekreasyon alanı düzenleme projesi
Başlık çevirisi yok
NİHAN BULGUN
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Şehircilik ve Bölge PlanlamaEge ÜniversitesiPeyzaj Mimarlığı Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İLÇİN ASLANBOĞA