ANALYSIS OF GREEN HYDROGEN PRODUCTION USING SOLAR DISH STIRLING SYSTEM IN ANKARA REGION

thumbnail.default.placeholder
Date
2023-01-27
Authors
TROSTER, Frederick Can
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
The world's energy demand is growing in parallel with the world's population and economy. In today's world, fossil fuels provide most of the electricity. By damaging the environment, the usage of fossil fuels endangers our future. Renewable energy sources are becoming more popular as technology advances. These eco-friendly supplies are critical for our future. Renewable energy is defined as energy derived from natural sources such as solar, wind, and geothermal. The sun is the most basic source of energy. Many systems have been developed to generate energy from the sun. Concentrated solar energy systems are becoming increasingly popular for generating solar energy. One of the concentrated systems, Solar Dish Stirling technology, attracts attention due to its great efficiency. This system, consisting of a dish with a mirror, a receiver, and a motor, can convert solar energy to electrical energy with 32% efficiency. Energy storage, in addition to energy generation, is critical for our future. One of the energy storage strategies, hydrogen production, looks promising for the future. The energy source used in hydrogen production is categorized. Green hydrogen is hydrogen produced using ecologically friendly, renewable energy sources. This zero-emission manufacturing approach is increasing in popularity. An electrolyzer is used in the generation of hydrogen. The water is split into hydrogen and oxygen by the electrolyzer. The separated hydrogen can be compressed with the help of a compressor and stored for later use. Green hydrogen production simulation in the Ankara region was investigated in this study using Solar Dish Stirling, one of the concentrated solar energy technologies. Solar Dish Stirling, PEM water electrolyzer, hydrogen compressor, and hydrogen tank for storage are all part of the system. The electrolyzer was powered by electricity generated by the Ripasso dish Stirling system. The offsetting approach has been implemented in the system. When there is insufficient radiation, but the total daily electricity generation is sufficient to run the electrolyzer, the electrolyzer and compressor are activated, and hydrogen production begins. The system can create more electricity and hydrogen in the summer than in the winter. The LCOE value was found 0.4595 $/kWh and compared to international values. Following the offset, strategy provides an advantage for the cost of the system. The system has a capacity of 47950 kW/h per year and can produce 377 kilograms of hydrogen per year. These systems are critical for our future. It will be a good solution to environmental challenges with growing technology and reduced investment costs.
Description
ANKARA BÖLGESİNDE GÜNEŞ PARABOLİK ÇANAK TEKNOLOJİSİ İLE YEŞİL HİDROJEN ÜRETİMİNİN ANALİZİ
ÖZ: Artan dünya nüfusu ve büyüyen ekonomiler ile dünya enerji ihtiyacı artmaktadır. Günümüz dünyasında üretilen elektrik çoğunlukla fosil yakıtlardan karşılanmaktadır. Fosil yakıtların kullanımı çevreyi kirleterek geleceğimizi tehlikeye atmaktadır. Gelişen teknoloji ile yenilenebilir enerji kaynaklarının popülerliği artmaktadır. Çevre dostu olan bu kaynaklar geleceğimiz için önem arz etmektedir. Yenilenebilir enerji kaynakları, güneş, rüzgâr, jeotermal gibi doğal kaynaklardan elde edilebilen enerji olarak ayrılır. Güneş en temel enerji kaynağıdır. Güneşten elektrik elde etmek için birçok sistem geliştirilmiştir. Konsantre güneş enerji sistemleri güneşten elektrik üretme noktasında popülerliği giderek artmaktadır. Konsantre sistemlerden solar güneş parabolik çanak teknolojisi, konsantre sistemler arasındaki yüksek verimliliği ile dikkatleri üstüne çeker. Ayna ile kaplanmış bir çanak, bir alıcı ve bir motor ile çalışan bu sistem güneş enerjisini elektrik enerjisine %32 verimlilikle sağlayabilmektedir. Enerji üretiminin yanı sıra enerji depolanması konusunda geleceğimiz için önem arz etmektedir. Enerji depolama stratejilerinden biri olan hidrojen üretimi gelecek için umut vadetmektedir. Hidrojen üretimi, kullandığı enerji kaynağına göre sınıflandırır. Çevre dostu, yenilenebilir enerji kaynaklarıyla üretilen hidrojene yeşil hidrojen denir. sıfır emisyon değerine sahip bu üretim şekli popülerliği giderek artmaktadır. Hidrojen üretimi elektrolizör yardımıyla gerçekleşir. Elektrolizör cihazı suyu hidrojen ve oksijen olarak ayrıştırır. Ayrılan hidrojen kompresör yardımıyla sıkıştırılarak kullanım için depolanabilir. Bu çalışmada konsantre güneş enerjisi teknolojilerinden solar parabolik çanak ile Ankara bölgesinde yeşil hidrojen üretimi modellemesi yapılıştır. Oluşturulan sistemde parabolik çanak, 4480W gücünde PEM elektrolizör, hidrojen kompresörü ve depolama için hidrojen tankı bulunmaktadır. Ripasso parabolic çanak sistemi baz alınarak elektrik üretimi ile elektrolizör çalıştırılmıştır. Sistem mahsuplaşma stratejisini benimsemiştir. Yeterli güneş radyasyonu sağlandığında sistemde üretilen toplam günlük elektrik üretimi elektrolizör çalışma gücünü sağladığında elektrolizör ve kompresör devreye girerek hidrojen üretimi başlamaktadır. Yaz aylarında sitemin kış aylarına göre daha çok elektrik ve hidrojen üretebildiği tespit edilmiştir. LCOE değeri 0.4595 $/kWh olarak bulunmuş ve uluslararası değerlerle karşılaştırılmıştır. Sistem yıllık 47950 kW/h üretime sahip olup yılda 377 kilogram hidrojen üretebilmektedir. Sistemin mahsuplaşma stratejisi izlemesi avantaj sağlamaktadır. Bu sistemler geleceğimiz için önemlidir. Gelişen teknoloji ve yatırım maliyetlerinin düşmesiyle, çevre sorunlarına iyi bir çözüm olacaktır.
Keywords
mechanical engineering
Citation