Bir Güneş Havuzundan Üretilecek Elektrik ile Hidrojen Elde Etme Sisteminin Performansının Teorik Olarak İncelenmesi

Bu çalışmada, dikdörtgen prizma tuz eğimli güneş havuzu (DPTEGH)’nun elektrik ve hidrojen üretim performansı incelendi. Güneş enerjisinden ısı enerjisi üretmek için 1,5×8×8 m3 boyutunda dikdörtgen prizma şeklinde bir güneş havuzu, Organik Rankine Çevrimi (ORÇ) ve elektroliz sisteminden oluşan bir birleşik sistem tasarlandı. Tasarlanan bu sistemin analizi mühendislik eşitlikleri çözücü (EES) benzetim programı kullanılarak gerçekleştirildi. Havuzda depolanan ısı enerjisi Organik Rankine Çevrimi (ORÇ)’ye aktarıldı. Böylece, başarılı bir şekilde depolanan ısı enerjisi kullanılarak ORÇ’de elektrik üretildi. Ancak, hem ısının hem de elektriğin verimli bir şekilde depolanamaması yüzünden, üretilen enerji bir elektroliz sisteminde hidrojen üretiminde kullanıldı. Böylece suyun elektrolizi ile hidrojen gazı üretildi. Analizler, Haziran, Temmuz, Ağustos ve Eylül ayları için ayrı ayrı yapıldı. Sonuç olarak, ORÇ’nin enerji verimi Haziran Temmuz, Ağustos ve Eylül ayları için sırasıyla %16,20, %16,73, 17,47 ve %15,32 olarak bulundu. Aynı aylar için üretilen elektrik ise sırasıyla, 143,2 MJ, 156,2 MJ, 168,5 MJ ve 130,5 MJ olarak hesaplandı. Bu elektriğin, bir elektroliz sisteminde kullanılmasıyla da sırasıyla 1,216 kg, 1,326 kg, 1,431 kg ve 1,108 kg hidrojen üretilebileceği görüldü.

The Theoretical Investigation of Performance of the Hydrogen Attaination System with Electricity from a Solar Pond

In this study, the electricity and hydrogen production performance of the rectangular prism salt sloped solar pond (RPSSSP) was examined. In order to generate thermal energy from solar energy, an integrated system consisting of a solar pond in the form of a rectangular prism of 1.5 × 8 × 8 m3, Organic Rankine Cycle (ORC) and electrolysis system was designed. The analysis of the designed system was carried out using an engineering equations solver (EES) program. Thermal energy stored in the pond was transferred to the Organic Rankine Cycle. Thus, electricity was generated in the ORC by using thermal energy, successfully. However, due to the fact that both heat and electricity cannot be efficiently stored, the energy produced is used in the production of hydrogen in an electrolysis system. Hydrogen gas was produced by electrolysis of water. The analysis was done separately for June, July, August and September. As a result, the energy consumption of the ORC was 16.20%, 16.73%, 17.47% and 15.32% for June July, August and September respectively. Electricity generated for the same months was 143.2 MJ, 156.2 MJ, 168.5 MJ and 130.5 MJ, respectively. By using this electricity in an electrolysis system, 1.216 kg, 1.326 kg, 1.431 kg and 1.108 kg of hydrogen can be produced, respectively.

___

  • Öztürk, M., Özek, N., Berkama, B., 2012. Comparison of Some Existing Models for Estimating Monthly Average Daily Global Solar Radiation for Isparta, Pamukkale University Journal of Engineering Sciences, 18, 13-27.
  • Karakilcik, M., Dincer, I., Rosen, M., 2006. Performance Investigation of a Solar Pond, Applied Thermal Engineering, 26, 727-735.
  • Abdullah, A.A., Lindsay, K.A., AbdelGawad, A.F., 2016. Construction of Sustainable Heat Extraction System and a New Scheme of Temperature Measurement in an Experimental Solar Pond for Performance Enhancement, Solar Energy, 130, 10-24.
  • Date, A., Yaakob, Y., Date, A., Krishnapillai, S., Akbarzadeh, A., 2013. Heat Extraction from Non-Convective and Lower Convective Zones of the Solar Pond: A Transient Study, Solar Energy, 97, 517-528.
  • Ding, L.C., Akbarzadeh, A., Tan, L., 2018. A Review of Power Generation with Thermoelectric System and its Alternative with Solar Ponds, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 81, 799-812.
  • Bertrand F., Tchanche, B.F., Lambrinos, G., Frangoudakis, A., Papadakis, G., 2011. Low-Grade Heat Conversion Into Power Using Organic Rankine Cycles–A Review of Various Applications, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 15, 3963-3979.
  • Erden, M., Karakilcik, M., Dincer, I., 2017. Performance Investigation of Hydrogen Production by the Flat-Plate Collectors Assisted by a Solar Pond, International Journal of Hydrogen Energy, 42, 2522-2529.
  • Karapekmez, A., Dincer, I., 2018. Modelling of Hydrogen Production from Hydrogen Sulfide İn Geothermal Power Plants, International Journal of Hydrogen Energy 43, 10569-10579.
  • Dincer, I., Acar, C., 2018. Smart Energy Solutions with Hydrogen Options, International Journal of Hydrogen Energy 43, 8579-8599.
  • Yüksel, Y.E., Öztürk, M., 2016. Thermodynamic Analysis of Integrated Wind-Solar-Hydrogen System for Residential Applications, El-Cezerî Journal of Science and Engineering, 3, 401-416.
  • Yüksel, Y.E., Öztürk, M., 2015. Thermodynamic Analysis of an Integrated Solar-based Chemical Reactor System for Hydrogen Production, El-Cezerî Journal of Science and Engineering, 2, 19-27.
  • Ozturk, M., Dincer, I., 2013. Thermodynamic Assessment of an Integrated Solar Power Tower and Coal Gasification System for Multi-Generation Purposes, Energy Conversion and Management, 76, 1061-1072.
  • Bozkurt, I., Karakilcik, M., 2012. The Daily Performance of a Solar Pond Integrated with Solar Collectors. Solar Energy, 86, 1611-1620.
  • Bozkurt, I., Karakilcik, M., 2015. The Effect of Sunny Area Ratios on the Thermal Performance of Solar Ponds. Energy Conversion and Management, 91, 323-332.
  • Karakilcik, M., Dincer, I., Bozkurt, I., Atiz, A., 2013. Performance Assessment of a Solar Pond With and Without Shading Effect, Energy Conversion and Management, 65, 98-107.
  • Karakilcik, M., 2016. The Effect on Performance of the Salt Gradient Zone of the Solar Pond Çukurova University Journal of the Faculty of Engineering and Architecture, 31, 391-400.
  • Cengel, Y.A., 2006. Heat and Mass Transfer, Third Edition, Mc Graw Hill. Quoilin, S., Den Broek, M.V., Declaye, S., Dewallef, P., Lemort, V., 2013. Techno-economic survey of Organic Rankine Cycle (ORC) systems, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 22, 168-186.
  • Wang, J., Yan, Z., Wang, M., Maa, S., Dai Y., 2013. Thermodynamic Analysis and Optimization of an (Organic Rankine Cycle) ORC Using Low Grade Heat Source, Energy 49, 356-365.
  • Tchanche, B.F., Papadakis, G., Lambrinos, G., Frangoudakis, A., 2009. Fluid Selection for A Low-Temperature Solar Organic Rankine Cycle, Applied Thermal Engineering 29, 2468-2476.
  • Ozturk, M., Dincer, I., 2013. Thermodynamic Analysis of a Solar-Based Multi-Generation System with Hydrogen Production, Applied Thermal Engineering, 51, 1235-1244.
  • Yılmaz, C., Kanoğlu, M., Bolattürk, A., 2011. Jeotermal Enerji ile Hidrojen Üretilmesi ve Sıvılaştırılması, X.Ulusal Tesisat Mühendisliği Kongresi, İzmir.
Çukurova Üniversitesi Mühendislik-Mimarlik Fakültesi Dergisi-Cover
  • ISSN: 1019-1011
  • Yayın Aralığı: Yılda 4 Sayı
  • Başlangıç: 1986
  • Yayıncı: ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ
Sayıdaki Diğer Makaleler

Daralan ve Genişleyen Bir Kanal İçerisine Yerleştirilen Yarım Küreler Üzerinden Akış ve Isı Transferinin Sayısal Olarak Araştırılması

DOGAN ENGİN ALNAK, KORAY KARABULUT, FERHAT KOCA

İş Sürekliliği Yönetiminde Kritik Başarı Faktörlerinin AHP Yöntemi ile Önceliklendirilmesi

Melek NAR, Oya Hacire YÜREGİR

Effect of Micro-Sized Colemanite on the Rheological Properties of the Water Based Drilling Fluid

ABDULLAH ÖZKAN, Behlül Merve KAPLAN, VİLDAN ÖZKAN, Sıtkı Ekrem TURAN

Yedioluk-Kozan (Adıyaman) Bölgesi İçme Sularının Karakteristiklerinin Hidrojeolojik Açıdan İncelenmesi

YUSUF URAS, YAĞMUR UYSAL, Mehmet Nihat YILMAZ, Merve PAKSOY

Vatandaş Bilimi Tabanlı Vektör Haritaların Kullanılması ile İnsansız Hava Aracından Elde Edilen Görüntülerin Yöneltilmesi için Otomatik Yer Kontrol Noktası Üretimi

NUSRET DEMİR, Hakan KÖKSAL

Kısmen Batık Bir Bariyerin Su Dalgaları ile Etkileşiminin Açık Kaynaklı Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği ile İncelenmesi

Erdem KAYA, UTKU ŞENTÜRK

Ülkemizdeki Enerji Santral Yatırımlarının AHP Yöntemi ile Değerlendirilmesi

Çetin Önder İNCEKARA

İstenen Piston Hızları için Giriş Parametrelerinin Seçilmesi Amacıyla Krank-Biyel Mekanizmasının Dinamik Modellenmesi: Topaklanmış Kütle Yöntemi

İbrahim Deniz AKÇALI, Mehmet İlteriş TEKİN

Kamera Görüntüsü Tabanlı Kömür Tozu Patlayabilirlik Ölçme Sistemi

ABDULKADİR ÜRÜNVEREN, Buse Melis ÖZYILDIRIM, MUTLU AVCI, SUPHİ URAL

Endüstriyel Atıksularda Mikroalgal Nütrient Giderimi ve Biyodizel Üretim Verimliliği: Süt Endüstrisi Örneği

Sevgi YILMAZ, Fuat BUDAK