Kayseri ili Pınarbaşı ilçesinde enerji üretim amaçlı rüzgar-hidrojen hibrid enerji sisteminin incelenmesi
Investigation of wind-hydrogen hybrid system for energy production in Kayseri - Pınarbası district
Yazar: MUHAMMET ÇELİK
Danışman: YRD. DOÇ. DR. GAMZE GENÇ
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında, Kayseri - Pınarbaşı ilçesinde yer alan bir küçükbaş hayvan çiftliğinin enerji ihtiyacının rüzgar-hidrojen hibrid enerji sistemi ile karşılanması araştırıldı. İlk olarak küçükbaş hayvan çiftliğinin enerji ihtiyacı belirlendi. Pınarbaşı ilçesinin rüzgar potansiyeline uygun olarak farklı nominal güçlerde 4 değişik rüzgar türbini ele alındı. Her bir türbinden farklı yüksekliklerde (50 m, 80 m ve 100 m) elde edilecek enerji miktarı, kapasite faktörleri ve enerji üretim maliyetleri belirlendi. Ele alınan türbinler arasından 800 kW nominal güce sahip rüzgar türbini seçildi. 3 farklı durum ele alındı. (i) Durum I: Küçükbaş hayvan çiftliğinin enerjisinin sadece şebeke-bağlantılı bir rüzgar sistemi ile karşılanması, (ii) Durum II: Küçükbaş hayvan çiftliğin enerjisinin elektrik üretimi öncelikli amaç olarak rüzgar-hidrojen hibrid sistemi ile karşılanması, (iii) Durum III: Küçükbaş hayvan çiftliği enerjisinin hidrojen üretimi öncelikli amaç olarak rüzgar-hidrojen hibrid sistemi ile karşılanması. Ele alınan her bir durumda yıllık hidrojen üretim miktarı, yıl boyunca hidrojen tankında depolanan hidrojen, yakıt pilinden üretilen toplam enerji, şebekeye satılan ve şebekeden alınan enerji ve sistemin geri ödeme süreleri hesaplandı. Durum II ve Durum III için hidrojen üretiminde iki farklı durum olarak; (i) 120 kW tek elektrolizör sistemi, (ii) 40 kW'lık 3 adet elektrolizör sistemi kullanıldı. Elde edilen sonuçlar Durum II'de şebekeden çekilen enerji miktarının azaldığı ve yıllık karşılanan enerji yüzdesinin arttığını ve rüzgar-hidrojen hibrid enerji sisteminin daha etkin bir şekilde kullanıldığını ortaya koymuştur.

Abstract:
In this thesis, it is investigated to supply energy demand of a cattle farm in Kayseri-Pinarbasi district by using wind-hydrogen hybrid energy system. Firstly, energy demand of the farm was determined. 4 different wind turbines are considered in accordance with the region?s wind potential. Amount of energy, capacity factors and electricity production costs for each turbines are calculated at different hub heights (50 m, 80 m and 100 m). 800 kW wind turbine is selected between considered turbines. Three cases are considered: (i) Case I: Supply of the energy of the farm by using a grid-connected wind energy system, (ii) Case II: Supply of the energy of the farm by using wind-hydrogen hybrid energy system by the priority of hydrogen production (iii) Case III: Supply of the energy of the farm by using wind-hydrogen hybrid energy system by the priority of producing electricity. In all cases, annual hydrogen production, hydrogen stored in the hydrogen tank throughout the year, total energy produced in the fuel cell, total energy sold to the network and bought from the network and amortization time are calculated. Two different hydrogen production cases are considered in the cases of Case-II and -III; (i) one electrolyser system (120 kW), (ii) three electrolysers system (40 kW + 40 kW + 40 kW). The results bring out that energy bought from network is reduced and percentage of annual energy of the farm is increased in the case of Case-II, and so wind-hydrogen hybrid energy system is used more efficiently.