Technoeconomic assessment of PVT-integrated heat pump system with thermal energy storage for residential applications
Konut uygulamaları için termal enerji depolamalı PVT entegre ısı pompası sisteminin teknoekonomik değerlendirmesi
- Tez No: 978989
- Danışmanlar: DOÇ. DR. BAŞAR ÇAĞLAR, PROF. DR. MOUSA MOHAMMADPOUR FARD
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: Güneş enerjisi, Termal enerji, Yenilenebilir enerji, Solar energy, Thermal energy, Renewable energy
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Enerji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
İklim değişikliği ve karbonsuzlaşma hedefleri, konut ısıtmasında düşük karbonlu çözümleri öne çıkarmaktadır. Bu çalışma, İzmir koşullarında fotovoltaik-termal (PVT) kolektör, hava kaynaklı ısı pompası (ASHP) ve faz değiştiren malzemeye (PCM) dayalı ısıl depolamayı birleştiren hibrit bir sistemi MATLAB tabanlı model ve enerji yönetim algoritmasıyla tekno ekonomik olarak inceler. Üç senaryo karşılaştırılmıştır: (1) yalnız ASHP, (2) PVT+ASHP, (3) PVT+TES+ASHP. Yalnız ASHP tamamen şebekeye bağımlı, IRR negatif ve LCOH doğal gazın >2 katıdır. PVT entegrasyonu şebeke elektriğini azaltır; ancak ısı yüküne katkısı 25 modülde bile <%20 olup ekonomik açıdan olumsuz kalır. PVT+PCM ile performans belirgin artar; 200 kWh PCM ve 4 PVT'de ısı yükü bütünüyle PVT+TES ile karşılanır; LCOH ≈ 0.091 $/kWh, IRR ≈ %1.2, geri ödeme ≈ 21.5 yıl; toplam LCOE 0.114 $/kWh ile yalnız ASHP'den (0.123) düşüktür. Duyarlılık analizi, sonuçların PVT/PCM maliyetlerine ve elektrik fiyatına en hassas olduğunu; düşük alım tarifesinin fazla PV elektriğinin değerini sınırladığını gösterir. Bu bulgular, Akdeniz iklimlerinde PVT ve PCM entegrasyonunun ASHP sistemlerinin teknik performansını ve kendi kendine yeterliliğini artırmasına rağmen, sistemlerin mevcut Türkiye pazar koşullarında ekonomik olarak cazip olmadığını göstermektedir. Ana sonuç, bu tür hibrit konfigürasyonların ekonomik olarak uygun hale gelebilmesi için sistem maliyet azaltımları, politika teşvikleri veya optimize edilmiş sistem tasarımı gerektirdiği ve bu koşullar sağlandığında uzun vadeli sürdürülebilir ısıtma stratejilerine gerçekçi bir katkı sunabileceğidir.
Özet (Çeviri)
Climate change and decarbonization targets foreground low-carbon residential heating solutions. This study conducts a techno-economic assessment, under Izmir's climate, of a hybrid system that combines photovoltaic-thermal (PVT) collectors, an air-source heat pump (ASHP), and phase-change-material-based thermal energy storage (PCM-TES), using a MATLAB-based model and an energy-management algorithm. Three scenarios are compared: (1) ASHP-only, (2) PVT+ASHP, and (3) PVT+TES+ASHP. The ASHP-only case is fully grid-dependent, yields a negative IRR, and an LCOH more than twice that of natural gas. Adding PVT reduces grid electricity consumption; however, its contribution to the heat load remains <20% even with 25 modules, and the overall economics remain unfavourable. With PVT+PCM, performance improves markedly: with 200 kWh of PCM and four PVT modules, the entire heat load can be met by PVT+TES; LCOH ≈ $0.091/kWh, IRR ≈ 1.2%, payback ≈ 21.5 years; and the total LCOE is 0.114 $/kWh, lower than ASHP-only (0.123 $/kWh). Sensitivity analysis indicates that outcomes are most sensitive to the PVT capital cost, PCM specific cost, and the retail electricity price, while a low feed-in tariff limits the value of surplus PV electricity. Overall, although PVT and PCM integration enhances the technical performance and self-sufficiency of ASHP systems in Mediterranean climates, such systems are not economically attractive under current Turkish market conditions. The main conclusion is that these renewable hybrid configurations only become economically viable with reductions in system costs, supportive policy incentives or optimised system design. Under such conditions, they can realistically contribute to sustainable heating strategies.
Benzer Tezler
- Modern süt sığırcılığı işletmelerinde enerji ihtiyacının fotovoltaik güneş panelleri ile karşılanmasına yönelik bir araştırma
A research to meet energy demand of modern dairy cattle enterprises by photovoltaic solar panels
MEHMET EMİN BİLGİLİ
Doktora
Türkçe
2018
ZiraatKahramanmaraş Sütçü İmam ÜniversitesiBiyosistem Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ADİL AKYÜZ
- Techno-economic assessment of an integrated algal biorefinery
Entegre alg biyorafinerisinin tekno-ekonomik analizi
BEGÜM ERDİNÇLER
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Çevre MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiÇevre Teknolojileri Ana Bilim Dalı
DR. BERAT ZEKİ HAZNEDAROĞLU
- Techno-economic assessment of solar PV systems utilized in olive oil manufacturing facilities throughout Tunisia
Tunus'taki zeytinyağı üretim tesislerinde kullanılan güneş fotovoltaik sistemlerinin tekno-ekonomik değerlendirmesi
MOHAMED AMIN BEN KHADHRA
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Mühendislik BilimleriBahçeşehir ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HÜSEYİN GÜNHAN ÖZCAN
- Techno-economical assessment of green hydrogen production in Uzbekistan
Özbekistan'da yeşil hidrojen üretiminin tekno-ekonomik değerlendirmesi
ABDULAZIZ MURTOZAEV
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
EnerjiAnkara Yıldırım Beyazıt ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BÜLENT YEŞİLATA
- Comparative techno-economic performance assessment of different PV-battery systems
Farklı PV batarya sistemlerinin teknik ekonomik performansı karşılaştırması
OUMAYMAH YOUSRA QACHAOU
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
EnerjiBahçeşehir ÜniversitesiEnerji Sistemleri İşletim ve Teknolojiler Ana Bilim Dalı
ÖĞR. GÖR. İREM FIRTINA ERTİŞ