Yenilenebilir enerji kaynağı ile hidrojen sülfürden hidrojen üretim kombine sistem tasarımı ve analizi
Design and analysis of hydrogen production combined system from hydrogen sulfide with renewable energy source
Yazar: KEMAL GÖK
Danışman: PROF. DR. ADNAN SÖZEN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Enerji = Energy ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Ekonomik analiz = Economic analysis ; Güneş enerjisi = Solar energy ; Hidrojen enerjisi = Hydrogen energy ; Hidrojen sülfür = Hydrogen sulfide ; Karadeniz = Black Sea ; Rüzgar enerjisi = Wind energy

Özet:
Enerji kaynaklarının giderek azalması ve artan çevre bilinci ile temiz enerji kaynaklarının önemi artmıştır. Çevre dostu enerji kaynaklarının en başında hidrojen enerjisi gelmekte olup hidrojen Karadeniz'in diplerinde bol miktarda bulunan hidrojen sülfürden de üretilebilmektedir. Karadeniz, 270 milyon ton hidrojen kapasitesi ile büyük bir enerji potansiyeline sahiptir. Bu çalışmada, doğrudan elektroliz yöntemi ile Karadeniz'in diplerindeki hidrojen sülfürden hidrojen üretiminde gerekli olan enerjinin Karadeniz kıyılarındaki yenilenebilir enerji kaynaklarından sağlanabileceği üzerine bir çalışma yapılmıştır. Karadeniz kıyılarındaki güneş ve rüzgar enerjisi kullanılarak yaklaşık 640 MWh'lik bir enerji ile yıllık 50 tonluk hidrojen üretebilecek bir tesis tasarlanmıştır. Yapılan güneş ve rüzgar enerjisi potansiyel analizleri neticesinde hem güneş enerjisinden hem de rüzgar enerjisinden yararlanılabilecek hibrit bir sistemin İstanbul ve Zonguldak Filyos'da kurulabileceği sonucuna varılmış ve bu lokasyonlarda yatırım yapılabilirliği görebilmek adına ekonomik analizler gerçekleştirilmiştir. İç karlılık oranı yöntemi ile net bugünkü değer yöntemi tercih edilmiş olup yatırımın %100 kredi çekilerek ya da %25 öz sermaye, %75 kredi çekilerek gerçekleştirildiği iki farklı senaryo ele alınmıştır. Hem İstanbul hem de Filyos için yatırım yapılabilirlik ve karlılık oranları gayet iyi gözükmekte olup rüzgar enerjisi santrallerine göre güneş enerjisi santrallerinin geri dönüş sürelerinin daha kısa olduğu görülmüştür.

Abstract:
The importance of clean energy resources has increased with the gradually decrease of energy resources and increasing environmental conscious. Hydrogen energy, comes at the forefront of environmentally friendly energy sources and it can also be produced from hydrogen sulfide which is abundant in the bottoms of the Black Sea. The Black Sea has a great energy potential with a hydrogen capacity of 270 million tons. In this research, a study has been carried out that the energy required for the production of hydrogen from hydrogen sulfide at the bottom of the Black Sea by direct electrolysis method can be obtained from renewable energy sources on the Black Sea coast. A plant design which can produce 50 tons of hydrogen per year with approximately 640 MWh obtained from solar and wind energy on the Black Sea coasts has been considered. It was concluded that a hybrid system that can benefit from both solar and wind energy could be established in Istanbul and Zonguldak Filyos as a result of the solar and wind energy potential analyses and economic analyses were carried out for investment evaluation in these locations. Internal rate of return method and net present value method have been preferred and two different scenarios where the investment is realized by receiving 100% loan or by receiving 25% equity capital and 75% loan are discussed. Investment feasibility assessment and profitability ratios for both Istanbul and Filyos seem to be quite good, and it has been observed that the payback period of solar power plants is shorter compared to wind power plants.