DOĞALGAZDAN HİDROJEN ÜRETİMİ: SU BUHARI METAN REFORMASYON SİMÜLASYONU, RAFİNERİ EMİSYON YÖNETİMİ, GÜNEŞ ENERJİSİ İLE EKONOMİK VE ÇEVRESEL DEĞERLENDİRMESİ
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, ENERJİ TEKNOLOJİLERİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2024
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: HAMDİ HAKAN OKUMUŞ
Danışman: Ali Durusu
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Su-buharı metan reformasyonu (SMR), su buharı ve metanı kullanarak hidrojen gazı üretimi sağlayan bir süreçtir. Bu çalışmada, SMR yöntemi ve kullanılan katalizörler teorik olarak incelenmiş ve oluşturulan proses Aspen Plus® v11 yazılımında modellenmiştir. Elde edilen sonuçların ekonomik ve çevresel analizleri gerçekleştirilmiştir. Hidrojen sentezinde kullanılan çeşitli katalizörler incelenmiş ve ticari olarak yaygın olan nikel katalizörleri detaylı olarak değerlendirilmiştir. Geniş çalışma koşulları ve ürün dağılımı nedeniyle Ni4AlCe katalizörü tercih edilmiştir. Doğal gaz ve dietanolamin bileşenleri kullanılarak, sabit yataklı çok tüplü bir reaktörde reaksiyon gerçekleştirilmiş ve dönüşüm oranları hesaplanmıştır. Hidrojenin metan gazından oluşum yüzdesi belirlenmiştir. Sentez gazı karışımı, fraksiyonlara ayrılarak yüksek saflıkta hidrojen gazı elde edilmiştir. SMR prosesi, metanın %80-85 oranında hidrojene dönüştürmüştür. Kalan metan ve su, enerji verimliliğini artırarak çevresel sürdürülebilirliği sağlamak amacıyla yeniden kullanılmaktadır. Tesisin yıllık üretim kapasitesi ile belirli miktarda hidrojen üretilmiş ve gelirler hesaplanmıştır. İlk yıl, %50 kapasiteyle 51.522.948 kg hidrojen ve $154.568.844 gelir elde edilmiştir. İkinci yıl, %90 kapasiteyle 92.741.306,4 kg hidrojen ve $278.223.919,2 gelir sağlanmıştır. Üçüncü yıldan itibaren %100 kapasiteyle her yıl 103.045.896 kg hidrojen ve $309.137.688 gelir elde edilmiştir. Hidrojen kilogram başına satış fiyatı ortalama $3 olarak varsayılmıştır. Tesisin sabit sermaye yatırımı $163.267.032 olarak belirlenmiştir. İşletme ve kurulum maliyetleri yıllara göre sırasıyla $101.838.332,5, $94.004.498,8 ve $31.333.833,7 olarak hesaplanmıştır. Güneş enerjisi sistemi kurulumu ve bakımı, ilk yıl $27.380.756, ikinci yıl $21.904.605 ve üçüncü yıl $5.476.151; dördüncü yıldan itibaren ise sadece işletme ve bakım giderleri $1.634.672 olarak belirlenmiştir. Güneş enerjisiyle enerji maliyetleri önemli ölçüde azaltılmıştır. Karbon emisyonlarının değerlendirilmesi sonucu, güneş enerjisiyle Kapsam 2 emisyonları nötrlenmiştir. Tesisin kümülatif nakit akışı dördüncü yıl itibarıyla başa baş noktasına ulaşmış ve sonraki yıllarda sürekli kar sağlamıştır. Bu çalışma, SMR yönteminin ve güneş enerjisiyle ekonomik ve çevresel faydalarını ortaya koyarak enerji projeleri için önemli bir referans sunmaktadır. Gri hidrojenden mavi hidrojene geçiş yapmak isteyen tesisler için gerekli teknolojik ve ekonomik bilgileri sağlamaktadır.