Energy, exergy and techno-economic analyses of synthetic fuel production in a geothermal power plant
Jeotermal güç santralinde sentetik yakıt üretiminin enerji, ekserji tekno-ekonomik analizi
- Tez No: 982952
- Danışmanlar: PROF. DR. CAN ÖZGÜR ÇOLPAN, DR. ÖĞR. ÜYESİ YAĞMUR NALBANT ATAK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Dokuz Eylül Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Termodinamik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışma sentetik metan üretimi yapan ve jeotermal güç santraline entegre edilen bir sistemin termodinamik ve tekno-ekonomik analizini içermektedir. Sentetik metan üretim süreci jeotermal sistemin çıktısı olan ve yoğuşmayan gazlar olarak nitelendirilen gaz akışının içerisinde bulunan karbondioksitin yakalanarak metanasyon reaksiyonu ile sentetik metana dönüştürülesini kapsamaktadır. Çalışmada yakalanan karbondioksitin bir kısmı Sabatier reaktörüne gönderilmekte, yine jeotermal sisteme entegre edilen bir elektrolizörden elde edilen hidrojen ile tepkimesi sonucunda sentetik metan üretimi yapıldığı gösterilmiştir. Sentetik metan üretimi için gereken karbondioksitin fazlası yine basınçlandırma yapılarak tekrardan kuyuya geri gönderilmekte böyleylikle kuyu sağlığı ve devamlılığıda sağlanmaktadır. Rezervuar sıcaklığının, Organik Rankine Çevriminde kullanılan çalışma sıvısı türünün ve Sabatier reaktörünün çalışma sıcaklığının üretilen metan miktarı ve entegre güç-metan üretim sisteminin termal ve ekserji verimliliği üzerindeki etkileri ayrıntılı olarak analiz edilmiştir. Ayrıca, elektrolizörün kapasitesinin net güç üretimi ve sistemin genel termal ve ekserji verimliliği üzerindeki etkisi de araştırılmıştır. PTG sisteminin geri ödeme süresi ve metan maliyetinin seviyelendirilmesi hesaplamaları da dahil olmak üzere, sistemin tekno-ekonomik analizi gerçekleştirilmiştir. EES kullanılarak oluşturulan matematik model ile R290 gazının en yüksek verimliliği sağladığı gösterilmiştir. Bu çalışma, jeotermal enerjinin tesislerinin sadece elektrik üretimiyle sınırlı kalmayıp, sentetik yakıt üretimi yapabilen bir sistemle entegre edilebileceğini göstermekte buna ek olarak çok daha işlevli ve karbon azaltımına yönelikte bir sorun çözücü sistemlere evrilebileceğini ortaya koymaktadır.
Özet (Çeviri)
This study presents the thermodynamic and techno-economic analysis of a geothermal-powered integrated system for synthetic methane production. In this system, the carbon dioxide contained in the non-condensable gas stream, which is the output of the geothermal system, is captured and converted into synthetic methane through the methanation (Sabatier) reaction. In the study, a portion of the captured carbon dioxide is fed to the Sabatier reactor, where it reacts with hydrogen produced by an electrolyser that is also integrated into the geothermal system, resulting in synthetic methane production. The excess carbon dioxide not used for methanation is compressed and reinjected into the reservoir, thus maintaining good integrity and sustainability. The effects of the production well temperature,working fluid type used in the Organic Rankine Cycle and the operating temperature of the Sabatier reactor on the amount of methane produced, the thermal and exergy efficiency of the integrated power-methane production system are analyzed in detail. Additionally, the effect of the electrolyzer's capacity on the net power production and the system's thermal and exergy efficiencies was also investigated. Techno-economic analysis of the PTG system was performed, including the system's Payback Period (SPP) and Levelized Cost of Methane (LCOM) calculations. The mathematical model developed using the Engineering Equation Solver (EES) demonstrates that the R290 refrigerant provided the highest thermal and exergy efficiency. This study indicated that geothermal power plants can be integrated with systems capable of producing synthetic fuels, not limited solely to electricity generation. Moreover, it demonstrated that such multifunctional systems could contribute to carbon reduction and provide a viable solution for sustainable energy production.
Benzer Tezler
- Yer altı kömür gazlaştırma teknolojisi ile Eskişehir-Alpu linyit rezervinden sentez gazı üretimi: Tekno-ekonomik değerlendirmeler
Production of the synthesis gas from Eskisehir-Alpu lignite reserve with underground coal gasification: Techno-economic assessments
FATMA ÜNAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN CAN OKUTAN
- Evaluating environmental effects of different anaerobic wastewater treatment systems by using LCA approach
Farklı anaerobik atıksu arıtma sistemlerinin çevresel etkilerinin LCA yaklaşımı ile değerlendirilmesi
MERVE YILMAZ
Doktora
İngilizce
2025
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL KOYUNCU
- Process design, simulation and integration of dimethyl ether (dme) production from shale gas by direct and indirect methods
Kaya gazından doğrudan ve dolaylı yöntemlerle dimetil eter (dme) üretiminin proses tasarımı, simülasyonu ve entegrasyonu
SEÇKİN KARAGÖZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Kimya MühendisliğiTexas A&m UnıversıtyMühendislik Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. Mahmoud M. El-Halwagi
- Elektrik enerji iletim şebekelerinin optimal genişletme planlaması
Optimal expansion planning of power transmission networks
NAZİF HÜLAGÜ SOHTAOĞLU
Doktora
Türkçe
1994
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. NESRİN TARKAN
- Denizcilik eğitiminde karbonsuzlaştırma bilgi durumunun değerlendirilmesi: Bir eğitim modülünün etkililik sınaması
Bridging the knowledge gap: Evaluating the impact of decarbonization training in maritime education
BATURAY ÖZDEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Denizcilikİstanbul Teknik ÜniversitesiDeniz Ulaştırma İşletme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BURAK ZİNCİR