Fotovoltaik (PV) – pompajlı hidroelektrik enerji depolama sistemlerinde performans araştırması
Performance investigation of photovoltaic (PV) - pumped hydroelectric energy storage systems
Yazar: BEGÜM BAY
Danışman: DOÇ. DR. ÖZCAN ATLAM
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Enerji = Energy ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Hidroelektrik = Hydroelectric ; Hidroelektrik santralleri = Hydroelectric power plants ; Hidroelektrik sistemleri = Hydroelectric systems

Özet:
Bu çalışmada PV pompa hidroelektrik enerji depolama sistemlerinin (PVPHS)  performans karakterizasyonları için laboratuvar içi küçük ölçekli bir deney seti hazırlanmıştır. Bu set PV, sabit mıknatıslı fırçasız DC motorlu santrifüj pompa sistemi, farklı basma yükseklik girişlerine imkan veren su haznesi ve depo edilen sudan elektrik enerjisi çevrimi için basit bir sabit mıknatıslı su türbinli jeneratörden oluşmaktadır. Çalışmada sistem elemanlarının performans model ve verim tanımlamaları yapılmaktadır. PV-pompa sistemi için farklı ışınımlarda ve farklı basma yüksekliklerindeki debi performansları, pompanın elektriksel giriş değerlerine göre karakterize edilmektedir. Örneklenen her bir ışınım seviyesine karşılık pompaj veriminin en iyi olduğu kritik bir yükseklik oluşmaktadır. Hidroelektrik depolama için verim değişimleri incelenmektedir. Depolanan sudan hidroelektrik çevrim için farklı düşü yüksekliklerinde performans karakterizasyonu yapılmaktadır. Hidroelektrik enerji çevrim verimi için jeneratör uçlarındaki yük sabit tutularak su türbininin en iyi verimi aldığı kritik bir düşü yüksekliğinin olduğu gözlenmektedir. PV' den pompa motoruna maksimum güç transfer durumu, pompa verimi,  seçilecek bir güçteki kritik basma yüksekliği, hidroelektrik sistem için belirli çalışma aralığındaki en uygun su türbin devrinin jeneratöre uygulanacak mekanik güçte etkili olduğu deneysel sonuçlarla tanıtılmaktadır. Yapılan ölçümler MATLAB kullanılarak grafik haline getirilmiştir. Bu çalışmadaki sonuçlar büyük ölçekli PVPHS' lerin planlamalarında performans optimizasyonları bakımından bir referans olabilir. Daha yüksek verimli hidrolik sistem ekipmanlı, pompa, su türbinli jeneratörlerin kullanıldığı büyük ölçekli PVPHS' ler yenilenebilir enerji depolama için uygun optimizasyonlar yapıldığı takdirde uygulanabilir.

Abstract:
In this study, an in-laboratory small scale experimental set was prepared for performance characterization of PV pump hydroelectric energy storage systems (PVPHS). This set consists of a PV, a permanent magnet brushless DC motor centrifugal pump system, a water reservoir that allows for different head heights and a simple permanent magnet water turbine generator for the electrical power cycle from stored water. In this study, performance model and efficiency definitions of system elements are made. The flow performances of the PV-pump system at different radiations and at different head heights are characterized by the electrical input values of the pump. A critical elevation is formed for each of the sampled irradiation levels at which the pumping efficiency is optimal. Yield changes for hydroelectric storage are investigated. Performance characterization is made at different heights for hydroelectric cycle from stored water. For the hydroelectric power cycle efficiency, it is observed that the load at the generator ends is kept constant and that the water turbine has the highest efficiency. The maximum power transfer state from the PV to the pump motor, the pump efficiency, the critical head of a power to be selected, and the water turbine speed at the optimum operating range for the hydroelectric system are effective in the mechanical power to be applied to the generator. The measurements were graphed using MATLAB. The results in this study may be a reference in terms of performance optimizations in the planning of large-scale PVPHS's. Large-scale PVPHS's with higher efficiency hydraulic system equipment, pumps, water turbine generators are used if appropriate optimizations for renewable energy storage are made.