Hidrojen yakıtlı,çok amaçlı bir bileşik ısı-güç santrali tasarımı, teknik ve ekonomik analizleri
Design, technical and economical analyses of a multi-objective hydrogen-fed cogeneration system
Yazar: PAŞAOĞLU AYŞEGÜL
Danışman: PROF.DR. ALİ DURMAZ
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2006
Konu: Enerji = Energy ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
HİDROJEN YAKITLI,ÇOK AMAÇLI BİR BİLEŞİK ISI-GÜÇ SANTRALİ TASARIMI,TEKNİK VE EKONOMİK ANALİZLERİ(Yüksek Lisans Tezi)Ayşegül PAŞAOĞLUGAZİ ÜNİVERSİTESİFEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜAralık 2006ÖZETÇok hızlı artan dünya toplam enerji gereksiniminin yaklaşık %85'i fosilyakıtlar tarafından karşılanmaktadır. Buna bağlı yoğun fosil yakıt kullanımı,küresel ısınmaya, toprak, su ve hava kirliliği biçiminde çevre sorunlarınaneden olmaktadır. Fosil yakıt rezervlerinin azaldığı, enerji fiyatlarının arttığı veufukta yeni enerji kaynak ve teknolojilerinin görünmediği bu dönem pahalı vekritik enerji dönemi olarak isimlendirilebilir. Kritik enerji döneminde enerji veçevre sorunlarına kökten çözüm getirmeye aday başlıca enerji kaynağı vetaşıyıcısı olarak hidrojen öne çıkmaktadır. Bu çalışmanın amacı hidrojenenerjisinin mevcut enerji alt yapısına teknik ve ekonomik boyutları ile nasılentegre edilebileceğinin incelenmesidir. Bu bağlamda hidrojenle çalışan, çokamaçlı bir bileşik ısı-güç santrali tasarlanmış, yük koşullarına bağlı teknik veekonomik analizleri yapılmıştır. Sistemde üretilen ısının konut ve endüstriyelkuruluşlara piyasa koşullarının biraz altında pazarlanması mümkünse de,elektriğin, yeni teknolojileri destekleme kapsamında piyasa koşullarınınüzerindeki bir destek birim fiyatıyla kamusal alımı zorunludur. Atık ısıkazanında üretilen ısının bir bölümünün, düşük (güncel maliyetlerin %10altında) ve yüksek (güncel maliyetlerin %20 üstünde) ısı satım senaryolarınagöre 500 konutluk bir yerleşim bölgesine, bölgesel ısıtma/soğutma ve kullanımsıcak suyu sağlama amaçlı olarak, kalan bölümünün ise endüstriyel kuruluşlarapazarlanması öngörülmüştür. Ekonomik analizlerden, hidrojenin doğalgazdanüretilmesinin ekonomik yönden en uygun metot olduğu görülmüştür. Ucuzenerji senaryosunda, üretilen elektriğin tam yük üretim koşullarında en az 0,20$/kWhe, pahalı enerji senaryosunda ise 0,16 $/kWhe'den satılması gerekir.Sistem yük faktörü düştükçe elektrik satış fiyatları da artmaktadır. Bu fiyatlarAB ülkelerinde yenilenebilir kaynaklarından üretilen elektriğin 0,12 $/kWhedolayında olan destekli birim alım fiyatının üzerindedir. Tasarımlanan türdensistemlerin ekonomik yönden uygun olabilmesi için daha yüksek birim elektrikalım fiyatlarının uygulanması gerekir.Bilim Kodu : 914.1.038Anahtar Kelimeler :Hidrojen, bileşik ısı-güç santrali, gaz türbini, atık ısıkazanı, ekonomik analizlerSayfa adedi :224Tez Yöneticisi :Prof. Dr. Ali DURMAZ

Abstract:
DESIGN, TECHNICAL AND ECONOMİCAL ANALYSES OF AMULTI-OBJECTIVE HYDROGEN-FEDCOGENERATİON SYSTEM(M.Sc. Thesis)Ayşegül PAŞAOĞLUGAZİ UNIVERSITYINSTITUTE OF SCIENCE AND TECHNOLOGYDecember 2006ABSTRACTApproximately %85 of rapidly increasing world energy demand is supplied byfossil fuels. Related with this, extreme usage of fossil fuels causes globalwarming and environmental problems in the form of earth, water and airpollution. The period in which fossil fuel reserves are decreasing, energy costsare increasing and new energy sources and technologies don?t exist on thehorizon can be called as the expensive and critical energy period. Hydrogenbecomes a matter of primary importance as a candidate energy source andcarrier in the critical energy period to solve the energy and environmentalproblems radically. The aim of this study is the examination of how hydrogenenergy will be able to be integrated with the existing energy substructure bytechnical and economical dimensions. İn this sense, a multi objective hydrogen-fed cogeneration system is designed and technical and economical analysesdepending on the load conditions are carried out. İt is possible that theproduced heat is to be marketed for residence and industrial foundings undermarket prices while purchase of electricity by public at a unit support pricewhich is above the market prices beyond the scope of supporting newtecnologies is absolutely necessary. Marketing of a part of the heat produced inthe heat recovery steam generator to a residence district consisting of 500 flatsfor district heating/cooling and supplying hot water for usage purposes based onlow (below the recent marketing prices by %10) and high (above the recentmarketing prices by %20) heat sale scenarios and the remaining part of the heatto industrial foundings is projected. İt is seen from the economical analyses thatmethod of hydrogen produced from natural gas is the most convenient methodin point of economical ways. İn the cheap energy scenario, the producedelectricity at peak load conditions should be sold at least a unit price of 0,20$/kWhe and in the expensive energy scenario at a unit price of 0,16 $/kWhe. Thesale prices of electricity increase as load factor decreases. These prices are abovethe support unit price of electricity which is at about 0,12 $/kWhe producedfrom renewable energy resources in the European Union countries. Higher unitelectriciy purchase prices should be applied to have such types of designedsystems be convenient economically.Science Code : 914.1.038Keywords :Hydrogen, combined heat and power plant, gas turbine,heat recovery steam generator, economical analysesPage Number :224Adviser :Prof. Dr. Ali DURMAZ