Akademik Veri Yönetim Sistemi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Balıkesir Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Makine Mühendisliği, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2010
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: ERSİN AKYÜZ
Danışman: Zuhal Oktay Coşkun
Özet:
Günümüzde sürdürülebilir yaşam alanları oluşturmak için sürdürülebilir enerji stratejilerini uygulamak, iklim değişimi ve küresel ısınma ile mücadelede önemli hale gelmiştir. Hidrojen enerjisi ve yenilenebilir enerji kaynaklarından hidrojen elde edilmesi bu problemlerin çözümünde önemlidir. Bu çalışmada yenilenebilir enerji kaynaklarından güneş ve rüzgar enerjisi yoluyla elektrik enerjisi ve hidrojen üretilmesi incelenmiştir. Öncelikle, HOMER yazılımıyla boyutlandırma yapılarak, Balıkesir Bigadiç'te Kınalı Keklik üretim tesisinde 1 kWp fotovoltaik ve 10 kW rüzgar hibrid enerji sistemi, 48 kW aküler ve 5 kW evirici ile birlikte kurulmuştur. Yenilenebilir enerji sisteminde tesisin yıllık enerji ihtiyacı ve bölgenin meteorolojik verileri kullanılarak sistemde kullanılan tüm elemanlar boyut optimizasyonu yolu ile belirlenmiştir. Hidrojen üretiminde ise; 150 ml/dak hidrojen üretim kapasitesine sahip proton zar geçişli elektroliz ünitesi kullanılmıştır. Fotovoltaik-Elektroliz, Rüzgar-Elektroliz ve Fotovoltaik-Rüzgar hibrid sistemlerin enerji ve ekserji analizlerinin yanı sıra yaşam döngüsü maliyet analizi ile ekonomik değerlendirmeleri yapılmıştır. Elektroliz ünitesinin performansını, değişken çalışma koşullarında inceleyebilmek için değişken akım yoğunluğu ve sıcaklığın enerji verimi ve ekserji verimine olan etkisi incelenmiştir. Tüm sistem elemanları Matlab-Simulink modeli ile analiz edilerek deneysel verilerle karşılaştırma yapılmıştır. Fotovoltaik sistemin enerji verimi % 10.7?14 aralığında, ekserji verimi ise % 9.5?12 aralığında değiştiği bulunmuştur. Sistemde kullanılan 1 m2 yüzey alanına sahip % 14 verimli fotovoltaik panelin 150 ml/dak elektroliz ünitesi ile, yıllık hidrojen üretim miktarı 2.97 kg ve yıllık hidrojen üretim maliyeti ise 46 $/kg olarak bulunmuştur. Ayrıca hidrojen üretim miktarı, maliyeti ve panel sıcaklığı denklemler ile ifade edilmiştir. Elektroliz sisteminin 25?C'de ve 10?40 A akım aralığında enerji verimi % 69?65, ekserji verimi ise % 68?63 aralığında hesaplanmıştır. Rüzgar türbininin enerji verimi % 34.6 ve ekserji verimi ise % 28.5 olarak bulunmuştur. Ayrıca Balıkesir bölgesinde rüzgar türbini elektroliz sisteminin hidrojen üretiminin ekonomikliği araştırılmıştır. 1 kW rüzgar ve 0.56 kW elektroliz ünitesinden yıllık 20.3 kg hidrojen üretilebileceği ve hidrojen eldesinin maliyetinin ise 30.8 $/kg olduğu bulunmuştur. Bigadiç'te kurulan tesisin enerji eldesiyle ilgili olarak yapılan ölçümlerde ise Mart-Temmuz ayları arasında kapasite kullanım değerleri rüzgar türbini için % 4.7?14.2 ve fotovoltaik sistem için ise % 1.7?2.3 olarak bulunmuştur. Akülerin şarj durumu ise % 56.6?84.2 aralığında gerçekleştiği bulunmuştur.