Jeotermal Destekli Bir Sıvı Hava Enerji Depolama Sisteminin Termodinamik Analizi
Günümüzde yenilenebilir enerji kaynaklarının elektrik üretimindeki payı gün geçtikçe artmaktadır. Güneş ve rüzgâr gibi yenilenebilir enerji kaynakları kesintili doğaları nedeniyle şebeke elektrik ihtiyacını karşılayabilmek için enerji depolama sistemlerine gerek duyarlar. Jeotermal gibi baz yükte çalışabilen yenilenebilir enerji kaynakları ise, şebekenin değişken elektrik ihtiyacına göre esneklik kazanabilmek için enerji depolama sistemlerini entegre bir şekilde kullanabilirler. Bu çalışmada, sıvı hava enerji depolama sistemi entegre edilmiş tek flaşlı jeotermal güç santralinin termodinamik analizi ele alınmıştır. Jeotermal kaynak sıcaklığı 180°C ve debisi 100 kg/s olarak kabul edilen jeotermal güç santralinin ürettiği elektrik, şebekenin elektrik talebinin düşük olduğu zamanlarda, havayı sıvılaştırmak için kullanılmaktadır. Sıvılaştırılan hava, enerji talebi tepe yük değerlerine ulaştığında jeotermal atık su ile ısıtılarak bir türbinden geçirilmekte ve elektrik üretilmektedir.Termodinamik analize göre, sıvılaştırma ünitesine giren havanın %58,5’inin sıvılaştığı, sıvılaştırma ünitesinin 6 saatlik çalışması sırasında 4304 kW güç tükettiği, 1 saatlik pik enerji ihtiyacı süresinde ise sıvı hava enerji depolama sistemi ile 12049 kW net güç üretildiği hesaplanmıştır. Optimum flaş basıncı 255 kPa olan sistemin net güç üretimi 16100 kW olarak bulunmuştur. Bu şartlarda, sıvı hava enerji depolama sisteminin verimliliği %46,7 olarak bulunurken, entegre sistemin genel ısıl verimliliği %24,4 olarak bulunmuştur.
Thermodynamic Analysis of Liquid Air Energy Storage System Supported by Geothermal Energy
In today’s World, share of the renewable energy sources in electricity production is rapidly increasing. Due to their natures, power generation from solar and wind energy is discontinuous and requires additional energy storage systems to meet electricity requirement of grid. Renewable energy sources which can work on base load such as geothermal energy, can also work with energy storage systems to gain additional flexibility. In this study, thermodynamic analysis of single-flash geothermal power plant integrated with liquid air energy storage system is carried out. Electricity produced from geothermal source with temperature of 180 °C and mass flow rate of 100 kg/s is used to liquefy air during off-peak hours. Liquified air, heated with geothermal waste water and expanded with a turbine to produce electricity during peak-hours. According to thermodynamic analysis, 58,5%of air mass entering the system liquefied and liquefaction unit consumes 4304 kW power during 6 hours of off-peak times. Liquid air energy storage system produces 12,049 kW net power during 1 hour of peak demand. Integrated system with optimum flash pressure of 255 kPa produces 16,100 kW net power. Under these conditions, liquid air energy storage system efficiency found as 46,7%and thermal efficiency of integrated system found as 24,4%.
___
- [1] IEA, “Global Energy and $CO_2$ Status Report 2017”, Glob. Energy $CO_2$ Status Rep. 2017, no. March, 2017.
- [2] D. O. Akinyele and R. K. Rayudu, “Review of Energy Storage Technologies for Sustainable Power Networks”, Sustain, Energy Technol. Assessments, vol. 8, pp. 74–91, 2014.
- [3] H. Chen, T. N. Ccong, W. Yang, C. Tan, Y. Li, and Y. Ding, “Progress in Electrical Energy Storage System: A Critical Review”, Prog. Nat. Sci., vol. 19, no. 3, pp. 291–312, 2009.
- [4] L. Chen, T. Zheng, S. Mei, X. Xue, B. Liu, Q. Lu, “Review and Prospect of Compressed Air Energy Storage System”, J. Mod. Power Syst. Clean Energy, vol. 4, no. 4, pp. 529–541, 2016.
- [5] M. Aneke ,M. Wang, “Energy Storage Technologies and Real Life Applications – A State of the Art Review”, Appl. Energy, vol. 179, pp. 350–377, 2016.
- [6] Centre for Low Carbon Futures and Liquid Air Energy Network, “Liquid Air Technologies – A Guide to the Potential”, p. 28, 2013.
- [7] R. Morgan, S. Nelmes, E. Gibson, G. Brett, “Liquid Air Energy Storage – Analysis and First Results From a Pilot Scale Demonstration Plant Q”, Appl. Energy, vol. 137, pp. 845–853, 2015.
- [8] P. Krawczyk, Ł. Szablowski, S. Karellas, E. Kakaras, K. Badyda, “Comparative Thermodynamic Analysis of Compressed Air and Liquid Air Energy Storage Systems”, Energy, vol. 142, pp. 46–54, 2018.
- [9] Y. Li, H. Cao, S. Wang, Y. Jin, D. Li, X. Wang, Y. Ding., “Load Shifting of Nuclear Power Plants Using Cryogenic Energy Storage Technology”, Appl. Energy, vol. 113, pp. 1710–1716, 2014.
- [10] M. Antonelli, S. Barsali, U. Desideri, R. Gigliolli, F. Paganucci, “Liquid Air Energy Storage : Potential and Challenges of Hybrid Power Plants”, Appl. Energy, vol. 194, pp. 522–529, 2017.
- [11] Y. Li, H. Chen, X. Zhang, C. Tan, and Y. Ding, “Renewable Energy Carriers: Hydrogen or Liquid Air/Nitrogen?”, Appl. Therm. Eng., vol. 30, no. 14–15, pp. 1985–1990, 2010.
- [12] M. Kanoglu, Y. A. Çengel, and İ. Dincer, Efficiency Evaluation of Energy Systems. Springer Science & Business Media, 2012
- ISSN: 1300-3399
- Yayın Aralığı: Yılda 6 Sayı
- Başlangıç: 1993
- Yayıncı: TMMOB MAKİNA MÜHENDİSLERİ ODASI
Sayıdaki Diğer Makaleler
Hüseyin Güngör ŞAHİN, Levent AYDIN, Ziya Haktan KARADENİZ
HVAC Uygulamalarında Koku Ölçüm ve Tutma Yöntemlerindeki Son Gelişmeler
Metabolik Aktivitenin Işınım Etkisi Altında Isıl Konfor Üzerine Etkisinin İncelenmesi
Nurullah ARSLANOĞLU, Abdulvahap YİĞİT
Jeotermal Destekli Bir Sıvı Hava Enerji Depolama Sisteminin Termodinamik Analizi
Tuğberk Hakan ÇETİN, Mehmet KANOĞLU, Neslihan YANIKÖMER
Ultra Düşük Sıcaklık Uygulamalarında Kullanılan Bir Kaskat Soğutma Sisteminin Termodinamik Analizi
Dilara KURTBOĞAN, Ebru MANÇUHAN, Barış YILMAZ, Deniz Yılmaz KARAPINAR, İ.Timuçin İNCE