Atık ısı temelli hidrojen üretim sisteminin elektrik piyasası etkileşimli ekonomik optimizasyonu ve strateji tasarımı
Economic optimization and strategy design of waste-heat-based hydrogen production system using electricity interaction
- Tez No: 970170
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MERAL BAYRAKTAR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Teorisi ve Kontrol Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez, endüstriyel tesislerdeki baca gazından geri kazanılan atık ısının kullanımıyla entegre edilen bir yüksek sıcaklık elektroliz (SOEC) sistemi aracılığıyla yeşil hidrojen üretimini konu almaktadır. Sistem, organik Rankine çevrimi (ORC) ile ısıl enerji dönüşümü ve elektrik piyasası etkileşimini temel alarak hem termodinamik hem de ekonomik performansı optimize edecek şekilde tasarlanmıştır. Dinamik modelleme gerçekleştirilmiş ve farklı kontrol stratejileri senaryolar dâhilinde karşılaştırılmıştır. Bu kapsamda, belirli senaryolar altında Model Predictive Control (MPC), Parçacık Sürü Optimizasyonu (PSO) ve Markov Karar Süreçleri (MDP) gibi ileri seviye kontrol ve optimizasyon algoritmaları uygulanmıştır. Elektrik fiyatı dalgalanmaları, atık ısı kesintileri ve elektrolizör verimliliğindeki sapmalar dikkate alınarak senaryo bazlı duyarlılık analizleri yapılmıştır. Sonuçlar, piyasaya duyarlı kontrol stratejilerinin özellikle elektrik fiyatlarının değişken olduğu ortamlarda ekonomik performansı önemli ölçüde artırabildiğini göstermektedir. Ayrıca, atık ısı kısıtları üretim miktarını etkilese de birim maliyet üzerinde sınırlı bir etki yaratmakta; bu da sistemin elektrik girdisine olan yüksek bağımlılığını ortaya koymaktadır. Tez, endüstriyel ölçekte hidrojen üretiminde ısıl entegrasyonun ve piyasa etkileşimli kontrolün birlikte değerlendirilmesinin stratejik önemini vurgulamaktadır.
Özet (Çeviri)
This thesis explores green hydrogen production through a high-temperature electrolysis (SOEC) system integrated with waste heat recovered from industrial flue gases. The system is designed to optimize both thermodynamic and economic performance by incorporating an Organic Rankine Cycle (ORC) for thermal energy conversion and interfacing with the electricity market. A dynamic modeling framework has been developed, and various control strategies have been compared across defined scenarios. Within this scope, advanced control and optimization algorithms such as Model Predictive Control (MPC), Particle Swarm Optimization (PSO), and Markov Decision Processes (MDP) have been applied. Scenario-based sensitivity analyses were conducted, taking into account fluctuations in electricity prices, interruptions in waste heat supply, and variations in electrolyzer efficiency. The results indicate that market-responsive control strategies can significantly improve economic performance, particularly in environments with volatile electricity prices. Additionally, although waste heat constraints affect production volumes, their impact on unit cost remains limited—underscoring the system's high dependence on electrical input. The thesis highlights the strategic importance of jointly evaluating thermal integration and market-interactive control in industrial- scale hydrogen production.
Benzer Tezler
- Conceptual design and exergy based sustainability performance evaluation of an integrated wind-to-hydrogen energy system with 20 MW electrolyzer
Rüzgar enerjisi destekli 20 MW elektrolizörlü hidrojen enerji sisteminin kavramsal tasarimi ve ekserji temelli sürdürülebilirlik performans değerlendirmesi
ALİ EREN ALUÇ
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilimi ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ADNAN MİDİLLİ
- Investigation of the catalytic performance of tin nanowires produced by aluminum anodic oxide template method for electrochemical CO2 reduction
Alüminyum anodik oksit şablon yöntemiyle üretilen kalay nanotellerin elektrokimyasal CO2 redüksiyonuna yönelik katalitik performansinin i̇ncelenmesi
DİLAN ER GÖNÜL
Doktora
İngilizce
2023
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA KAMİL ÜRGEN
- Lityum iyon pillerin geri dönüşümünün incelenmesi
Investigation of lithium ion battery recycling
FİGEN ALGÜL
Doktora
Türkçe
2026
Metalurji MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET ALP
- Synthesis of proton exchange membrane by atrp and iniferter methods
Atrp ve iniferter yolu ile iyonik iletkenliğe sahip polimer sentezi
CÜNEYT ERDİNÇ TAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN HAYRİ ACAR