Orman atıklarından gazlaştırma yoluyla hidrojen üretiminin sürdürülebilirlik analizi
Sustainability analysis of hydrogen production from forest waste via gasification
- Tez No: 985521
- Danışmanlar: PROF. DR. ZEHRA YUMURTACI
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Makine Mühendisliği, Energy, 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: Enerji Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Hidrojen, temiz enerjiye geçişin ve düşük karbonlu bir geleceğin önemli bir enerji taşıyıcısı olarak öne çıkmaktadır. Biyokütle ise sürdürülebilir hidrojen üretimi için yüksek potansiyel sunan yenilenebilir bir enerji kaynağıdır. Biyokütle temelli hidrojen üretim süreçlerinin sürdürülebilirlik analizinde, çevresel açıdan yaşam döngüsü değerlendirmesi ve tekno-ekonomik analiz yoluyla sistem performansının kapsamlı biçimde belirlenmesi büyük önem taşımaktadır. Bu tez çalışmasında, orman atığının gazlaştırılması yoluyla hidrojen üretimi farklı senaryolara göre çevresel ve tekno-ekonomik açıdan değerlendirilmiştir. Çevresel yaşam döngüsü değerlendirmesi kapsamında, 1 kg hidrojen işlevsel birimi ile beşikten kapıya yaklaşımı kullanılarak, belirsizlik ve duyarlılık analizleri içeren kapsamlı bir çalışma gerçekleştirilmiştir. Senaryolar, gazlaştırma ajanı olarak buhar, oksijen ve hava olmak üzere üç farklı gazlaştırma sürecini içermektedir. Küresel Isınma Potansiyeli etki kategorileri arasında en yüksek öneme sahiptir. Buhar gazlaştırmasının en düşük çevresel etkiye sahip olduğu belirlenmiştir. Gazlaştırma sürecinden kaynaklanan doğrudan emisyonlar ve hidrojen üretim verimi sürecin kritik noktaları olarak öne çıkmıştır. Etki kategorileri arasında en büyük etkiye sahip olan küresel ısınma potansiyeli değerleri, buhar, oksijen ve hava gazlaştırma süreçleri için sırasıyla 7,78, 11,63 ve 12,95 kgCO2-eşdeğeri/kg H2'dir. 10.000 iterasyona göre yapılan Monte Carlo simülasyonu, tüm gazlaştırma senaryolarında %5'in altında değişkenlik değeri ve düşük standart hata değerleriyle elde edilen verilerin güvenilirliğini doğrulamıştır. Tekno-ekonomik analiz kapsamında buharla ve oksijenle gazlaştırma süreçlerine karbon yakalama ve depolama entegrasyonunun dahil edilerek ve hariç tutularak dört farklı senaryo incelenmiştir. Karbon yakalama ve depolama entegrasyonunun maliyetleri artırarak ekonomik uygulanabilirliği azalttığı ve verimliliği düşürdüğü görülmüştür. Karbon yakalama ve depolama sürecinin entegrasyonu, buhar gazlaştırma sürecinde LCOH değerini 1,84 $/kg H2'den 2,17 $/kg H2'ye, oksijen gazlaştırma sürecinde ise 2,66 $/kg H2'den 3,06 $/kg H2'ye çıkarmıştır. Duyarlılık analizleri, elektrik fiyatı ve iskonto oranındaki değişimlerin, özellikle karbon yakalma ve depolama entegreli senaryolarda ekonomik uygulanabilirliği önemli ölçüde etkilediğini ortaya koymuştur. Ayrıca, yüksek CO2 fiyatlarının karbon yakalma ve depolama entegre sistemlerin ekonomik rekabetçiliğini artırdığı belirlenmiştir.
Özet (Çeviri)
Hydrogen is emerging as a key energy carrier in the transition to clean energy and a low-carbon future. On the other hand, biomass is a renewable energy source with high potential for sustainable hydrogen production. It is crucial to comprehensively determine the system performance through life cycle assessment from an environmental perspective and techno-economic analysis in the sustainability analysis of biomass-based hydrogen production processes. In this thesis, hydrogen production through the gasification of forest waste has been evaluated from environmental and techno-economic perspectives according to different scenarios. Within the scope of the environmental life cycle assessment, a comprehensive study including uncertainty and sensitivity analyses was conducted using a cradle-to-gate approach, taking 1 kg of hydrogen as a functional unit. The scenarios include three different gasification processes: steam, oxygen and air as the gasification agent. Global Warming Potential is the impact category of highest importance. Steam gasification was found to have the lowest environmental impact. Direct emissions from the gasification process and hydrogen production efficiency emerged as critical points of the process. The global warming potential values, which have the greatest impact among the impact categories, are 7.78, 11.63 and 12.95 kgCO2-equivalent/kg H2 for steam, oxygen and air gasification processes, respectively. A Monte Carlo simulation based on 10,000 iterations confirmed the reliability of the data obtained with a variability value of less than 5% and low standard error values in all gasification scenarios. Within the scope of the techno-economic analysis, four different scenarios were examined, including and excluding the integration of carbon capture and storage into the steam and oxygen gasification processes. It was observed that the integration of carbon capture and storage increased costs, reduced economic feasibility and decreased efficiency. The integration of the carbon capture and storage process increased the LCOH value from $1.84/kg H2 to $2.17/kg H2 in the steam gasification process and from $2.66/kg H2 to $3.06/kg H2 in the oxygen gasification process. Sensitivity analyses revealed that changes in electricity prices and discount rates significantly affect economic feasibility, particularly in scenarios with integrated carbon capture and storage. Furthermore, high CO₂ prices were found to increase the economic competitiveness of integrated carbon capture and storage systems.
Benzer Tezler
- Doğuştan kalça çıkıklı hastalarda kalça patolojilerinin bilgisayarlı tomografi ile değerlendirilmesi
Başlık çevirisi yok
NECDET ŞÜKRÜ ALTUN
- Ege bölgesi keçi liflerinin bazı önemli fiziksel, kimyasal özellikleri ve değerlendirme imkanları
Başlık çevirisi yok
NİLÜFER ERDEM
- Gazi tipi eksternal fiksatörlerle yapılan uygulamalarda kırık hattındaki kompresyonun biyomekanik olarak“strain gage”lerle tayini
Başlık çevirisi yok
HÜSEYİN ŞENGÜL
- Manisa yöresinde domateste anlaşmalı tarım ve karşılaşılan sorunlar
Başlık çevirisi yok
OSMAN MURAT KOÇTÜRK
