| dc.contributor.advisor | Eray, Aynur | |
| dc.contributor.author | Hekim, Mehmet | |
| dc.date.accessioned | 2017-08-01T06:27:28Z | |
| dc.date.available | 2017-08-01T06:27:28Z | |
| dc.date.issued | 2017-07-25 | |
| dc.date.submitted | 2017-07-20 | |
| dc.identifier.citation | MERKEZİ ALICI SİSTEMLİ (MAS) GÜNEŞ GÜÇ SANTRALİ
BİRECİK UYGULAMASI | tr_TR |
| dc.identifier.uri | 2017YL41977 | |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/11655/3819 | |
| dc.description.abstract | The plants of concentrated solar power (CSP) that is used to generate electricity
from the solar energy are the electricity generation systems using solar energy as a
primary energy source. While all type of CSP plants works basically the same way,
solar energy collection methods differ in terms of collectors used.
In the Central Receiver Systems (CRS) also known as the “tower solar plants”, sun's
rays are reflected with the help of planar mirrors (heliostats) to the receiver that is
heat exchanger. Electricity is obtained by the conventional means with the working
fluid heated in the receiver.
CRS plant elements and design, evaluations, calculations and analyses introduced
in this study will provide an information infrastructure for the future CRS plants that
will be built by the private sector or the government in the context of supporting the
active contribution of solar thermal energy to the electricity production compatible
with the renewable energy vision of Turkey.
For this purpose the efficiency and the annual amount of electrical energy that can
be produced by a 10 MW capacity CRS power plant in Birecik/URFA (her average
annual direct normal irradiation (DNI) value between 1991-2011 is 1994 kWh/m²
according to the sun measurements on the site and the data of German Aerospace
Center) one of the cities of the highest radiation value on the Turkey's annual global
horizontal irradiance map, have been calculated. Thus technical performance
results of a CRS power plant that will be built in Birecik have been obtained.
In the calculations, data of meteorology company Meteonorm for Birecik has been
loaded to SAM (System Advisor Model) that is a software of United States
Department of Energy's National Renewable Energy Laboratory (NREL) providing
technical performance and financial modeling services in the field of renewable
energy and thus technical performance values of the plant have been obtained.
Different performance results obtained by variables such as alternative dimensions
of heliostats on the site, diameters of central receiver that will be assembled to the
tower have been compared. Design details for optimum plant values in Birecik’s
conditions have been reached.
It has been seen in calculations that Birecik has a significant solar energy potential
and resulted that 25.417 MWh electricity can be generated by a 10 MW CRS solar
thermal power plant there.
The values obtained with the SAM software have been compared to the results
obtained by mathematically thermodynamic cycle calculations and also by the
EBSILON software of German STEAG Company and thus the results have been
verified.
In the performance calculations, the heat storage alternative is excluded, but the
comparison between the amount of annual energy generation of the storage plants
and the generation amount of the non-storage Birecik plant is compared in the
Conclusion part.
Annual energy production values, capacity factors and LCOE (Levelized Cost of
Energy) values have been calculated for 10 MW capacity CRS plants to be installed
in Urfa, Ankara, Konya, Mersin, Muğla and Van cities as well as Birecik city with the
same technical properties of Birecik’s CRS plant plant. | tr_TR |
| dc.description.tableofcontents | Sayfa
ÖZET ................................................................................................................... i
ABSTRACT ........................................................................................................ iii
TEŞEKKÜR ........................................................................................................ v
İÇİNDEKİLER ............................................................................................ vi
Sayfa ......................................................................................................... vi
ÇİZELGELER ................................................................................................... viii
ŞEKİLLER .......................................................................................................... x
SİMGELER VE KISALTMALAR ....................................................................... xvi
1. GİRİŞ.............................................................................................................. 1
2. MERKEZİ ALICILI SİSTEMLER (MAS) ...................................................... 10
2.1. MERKEZİ ALICILI GÜÇ SANTRALLERİNDE TOPLAYICI ALAN,
HELYOSTATLAR .......................................................................................... 15
2.1.1. MAS Güneş Santrallerinde Saha Verimliliği .................................... 17
2.1.2. Helyostatların İzleme, Hareket ve Kontrol Mekanizmaları ................ 19
2.1.3. Helyostat Sahalarının Yerleşimi ve Tasarımı ................................... 21
2.1.4. Helyostat Sahası Modelleme İlkeleri ................................................ 25
2.1.5. Helyostat Aynalarının Temizlenmesi ................................................ 30
2.2. MAS SANTRALLERİNDE ALICILAR ................................................... 33
2.2.1. Alıcı Teknolojisi ................................................................................ 33
2.2.2. Alıcı Konfigürasyonları ..................................................................... 38
2.3. MAS SANTRALLERİNDE GÜÇ BLOĞU ............................................. 45
3. BİRECİK MERKEZİ ALICI SİSTEMLİ GÜNEŞ GÜÇ SANTRALİ TASARIMI 46
3.1. SAM Yazılımında Doğrudan Buharla Çalışan Merkezi Alıcılı Sistemlerin
Performans Hesaplama Metodolojisi ............................................................. 46
3.2. SAM Yazılımına Santral Yerleşim Bilgilerinin ve İlgili Yerleşime Ait
Meteorolojik Verilerin Girilmesi ...................................................................... 48
3.2.1. Tipik Meteorolojik Yıl Verileri ............................................................ 49
3.2.2. Hava Durumu Dosya Formatları ....................................................... 49
3.3. MAS Santrallerinde Yıllık Üretilecek Elektriğin Bileşen Esaslı
Düzenlemelerle SAM Yazılımı Kullanılarak Maksimize Edilmesi ................... 60
3.3.1. Yıllık Enerji Üretiminin Helyostat Özelliklerine Göre Değişimi .......... 60
3.3.2. Yıllık Enerji Üretiminin Kule ve Alıcı Özelliklerine Göre Değişimi ..... 64
4. BİRECİK MERKEZİ ALICI SİSTEMLİ GÜNEŞ SANTRALİ GÜÇ ÇEVRİMİNİN
SAATLİK TERMODİNAMİK ANALİZİ ............................................................... 80
4.1. Rankine Çevrimi, Buharlı Güç Çevrimleri İçin İdeal Çevrim .................... 80
4.2. Birecik/Urfa MAS Santralinin 15 Temmuz 2005 Günü Saat 12:00’ye Ait
Değerleri ........................................................................................................ 83
4.3. MAS Santralinin Termodinamik Hesaplamaları ...................................... 85
4.3.1. Entalpi ve Entropi Değerleri .............................................................. 85
4.3.2. Isı Alışverişleri ve Termal Verimlilik .................................................. 88
4.3.3. Saatlik Enerji Üretimi ........................................................................ 89
4.4. Rankine Güç Çevrimi Termodinamik Analizinin EBSILON Yazılımı İle
Doğrulanması ................................................................................................ 90
5. MALİYET ANALİZİ ....................................................................................... 97
5.1. Seviyelendirilmiş Enerji Maliyeti, LCOE (Levelized Cost of Energy) ....... 97
5.1.1. Gerçek ve nominal LCOE ................................................................. 97
6. SONUÇ VE DEĞERLENDİRME ................................................................ 100
KAYNAKLAR .................................................................................................. 106
EKLER ........................................................................................................... 112
EK 1. Yenilenebilir Enerji Kaynakları ile ilgili Yönetmelikler ........................ 112
Ek 1.1. Elektrik Enerjisi Piyasası ve Arz Güvenliği Strateji Belgesi .......... 112
Ek 1.2. Yenilenebilir Enerji Kullanımında Yerlileştirme ............................. 113
EK 2. Geçmişten Günümüze Merkezi Alıcılı Sistemler ................................ 115
EK 3. Günümüzde Kullanılan Programlar .................................................... 118
EK 4. MAS Santrallerinde Kullanılan Alıcı Türleri ...................................... 122
Ek 4.1. Borulu Alıcılar ............................................................................... 122
Ek 4.1.1. Borulu Alıcıların Tasarımı ....................................................... 124
Ek 4.1.2. Borulu Alıcılarda Verimliliğin Artırılması ................................. 126
Ek 4.2. Yüksek Sıcaklıkta Çalışabilen Merkezi Pano Alıcılar.................... 128
Ek 4.3. Hacimsel Alıcılar........................................................................... 129
Ek 4.3.1. Hacimsel Hava Alıcıları .......................................................... 131
Ek 4.3.2. Hacimsel Hava Alıcılarının Tasarımı Üzerine Çalışmalar ...... 133
Ek 4.3.3. Hacimsel Hava Alıcılar Üzerinde Deneysel Çalışmalar .......... 134
Ek 4.3.4. Hacimsel Hava Alıcılarında Yapılmış İyileştirme Çalışmaları . 135
ÖZGEÇMİŞ .................................................................................................... 136 | tr_TR |
| dc.language.iso | tur | tr_TR |
| dc.publisher | Fen Bilimleri Enstitüsü | tr_TR |
| dc.rights | info:eu-repo/semantics/openAccess | tr_TR |
| dc.subject | Güneş ısı | tr_TR |
| dc.subject | Kule tipi santral | |
| dc.subject | Merkezi alıcı sistemi (MAS) | |
| dc.subject | Helyostat | |
| dc.subject | Birecik | |
| dc.subject | SAM | |
| dc.subject | EBSILON | |
| dc.title | MERKEZİ ALICI SİSTEMLİ (MAS)GÜNEŞ GÜÇ SANTRALİ BİRECİK UYGULAMASI | tr_TR |
| dc.type | info:eu-repo/semantics/masterThesis | tr_TR |
| dc.description.ozet | Güneş enerjisinden enerji üretmekte kullanılan yoğunlaştırılmış termal güneş
enerjisi (YTGE) santralleri, birincil enerji kaynağı olarak güneş enerjisini kullanan
enerji üretim sistemleridir. YTGE santralleri temelde aynı yöntemle çalışmakla
birlikte, güneş enerjisinin toplanıp yoğunlaştırılmasında kullanılan toplayıcılar
(kolektörler) bakımından farklılık gösterirler.
YTGE santralleri arasında, kule tipi santral olarak da bilinen merkezi alıcılı
sistemlerde (MAS) güneş ışınları, düzlemsel aynalar (helyostat) yardımı ile alıcıya
yansıtılır. Alıcıda ısıtılan çalışma akışkanından, konvansiyonel yollarla enerji elde
edilir.
Bu çalışmada tanıtılan MAS santral elemanları ve gerçekleştirilen tasarım,
değerlendirme, hesap ve analizler, Türkiye’nin yenilenebilir enerji vizyonu içerisinde
güneş ısı dönüşümünün enerji üretiminde aktif kullanımına katkı sağlamak için özel
sektör ya da devlet tarafından ileride inşa edilecek MAS santrallerine bir bilgi alt
yapısı sağlayacaktır.
Bu amaçla, Türkiye’nin yıllık global yatay güneş ışınımı haritasında en yüksek ışınım
değerlerinden birisine sahip Birecik/Urfa’da, (sahada yapılan güneşlenme ölçümleri
ve Alman Havacılık ve Uzay Merkezi verilerine göre (1991-2011) yıllık ortalama
doğrudan (direkt) normal ışınım (DNI) değeri 1.994 kWh/m² dir) kurulacak 10 MW
gücünde bir merkezi alıcı sistemli güneş güç santralinin verimlilik hesapları yapılmış,
böyle bir santralden elde edilebilecek yıllık enerji enerjisi miktarı hesaplanmıştır.
Böylece Birecik’te yapılabilecek merkezi alıcı sistemli bir güneş güç santralinin
teknik performans sonuçları elde edilmiştir.
Yapılan hesaplarda meteoroloji firması METEONORM’un Birecik’e ait verileri
Amerika Birleşik Devletleri Enerji Bakanlığı Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuarı
(NREL)’nın yenilenebilir enerji alanında teknik performans ve finansal modelleme
hizmeti veren SAM (System Advisor Model) yazılımına yüklenerek, santralin teknik
performans değerleri elde edilmiştir.
Sahada kullanılacak helyostatların ölçüleri, kuleye monte edilecek merkezi alıcının
çapı gibi değişkenlerle elde edilen farklı verim sonuçları karşılaştırılmış, Birecik
özelinde optimum santral değerleri için tasarım ayrıntılarına ulaşılmıştır.
Birecik için yapılan hesaplamalarda bölgenin önemli bir güneş enerji potansiyeline
sahip olduğu görülmüş, 10 MW kapasiteli bir MAS güneş ısı santralinde yıllık 25.417
MWh enerji üretilebileceği sonucuna varılmıştır.
SAM yazılımı ile elde edilen değerler, termodinamik çevrim hesaplamaları yapılarak
matematiksel olarak elde edilen sonuçlarla ve Alman STEAG firmasının bir yazılımı
olan EBSILON ile de karşılaştırılarak doğrulama yapılmıştır.
Performans hesaplamalarında ısı depolama alternatifi kapsam dışı tutulmuş, ancak
depolama yapılan santrallerin yıllık üretim miktarları ile depolamasız Birecik
santralinin üretim miktarı arasında sonuç kısmında karşılaştırmalar yapılmıştır.
Birecik ilçesinin yanı sıra Urfa, Ankara, Konya, Mersin, Muğla ve Van illerinde tüm
teknik özellikleri aynı olacak şekilde kurulacak 10 MW kapasiteli MAS santralleri için
de yıllık enerji üretim değerleri, kapasite faktörleri, LCOE (Seviyelendirilmiş Enerji
Maliyeti-Levelized Cost of Energy) değerleri hesaplanmıştır. | tr_TR |
| dc.contributor.department | Temiz Tükenmez Enerjiler | tr_TR |
