Parabolik oluklu ve fotovoltaik güneş enerji sistemleriyle hidrojen üretiminin kıyaslanması

Abstract

Son yıllarda fosil yakıtların hızla tükenmesiyle birlikte alternatif enerji kaynakları arayışı tüm dünyada hızlanmıştır. Bu alternatif enerji kaynaklarının başında en büyük enerji kaynağımız olan Güneş gelmektedir. Daha sonrasında ise gezegenimizin hayat kaynağı olan “suyun” içerisindeki Hidrojen gazı ciddi araştırma kaynağı olarak görülüp araştırılmaya başlanmıştır. Bu tez çalışmasında, Güneş’ten Hidrojen’e bir dönüşüm yolculuğu gösterilmektedir. Güneş enerjisinin kullanım metotlarından ikisinin, yani fotovoltaik (PV) ve parabolik oluklu (PTC) sistemlerin ürettiği elektrikle, suyun elektrolize edilmesiyle hidrojen üreterek sonuçta iki sistemin hidrojen üretiminin kıyaslanması incelenmiştir. İki sistem de Gaziantep ili koşullarında teorik tasarım parametreleri kullanılarak karşılaştırılmıştır. Aynı alana (8174 m2 ) kurulduğu düşünülen Fotovoltaik sistemde monokristal hücreli PV sistemi; Parabolik oluklu sistemde ise Organik Rankine Çevrimi sonucu üretilen elektrik ile suyun hidrolize edilmesiyle açığa çıkan kullanılabilir hidrojen miktarı tartışılmıştır. Fotovoltaik sistem analizi için veriler PVsyst programı ile oluşturulmuştur. Parabolik oluklu sistem içinse Ebsilon® Professional yazılımı ile analiz yapılmıştır. Gelecek kuşakların enerjisi, hidrojenin öneminin vurgulandığı bu dönemde, bu tez çalışmasının Güneş enerjisinin hangi yöntemlerinin kullanılarak Hidrojen’e daha verimli ulaşılabileceğinin yanıtı olması hedeflenmiştir. Buna paralel olarak PV ve PTC sistemlerinin de detaylı tanıtımı ve karşılaştırmalı sonuçlarla iki sistemin de avantajları ve dezavantajları tartışılmıştır. Ayrıca sistemlerin maliyet kıyaslaması da yapılmıştır ve %25,45 oranında PV sistemin daha uygun maliyetli olduğu sonucu ortaya çıkmıştır.

In recent years, the rapid depletion of fossil fuels has accelerated the search for alternative energy sources worldwide. At the forefront of these alternative energy sources is the sun, our greatest source of energy. Subsequently, hydrogen gas found within "water," the lifeblood of our planet, has begun to be seen as a significant research focus and subject of exploration. This thesis explores a journey from the sun to hydrogen. It compares the hydrogen production of two solar energy utilization methods: photovoltaic (PV) and parabolic trough collector (PTC) systems. Both systems generate electricity, which is then used to electrolyze water, resulting in hydrogen production. Theoretical design parameters of both systems are compared under Gaziantep province conditions. The usable amount of hydrogen produced by electrolyzing water with electricity generated from monocrystalline PV cells in a PV system, assumed to be installed in the same area (8174 m2), is compared with the amount produced by electrolyzing water using electricity generated by an Organic Rankine Cycle in a parabolic trough collector system. Data for PV system analysis were generated using the PVsyst program, while analysis for the parabolic trough collector system was conducted using Ebsilon® Professional software. In this period emphasizing the importance of hydrogen for future generations' energy needs, this thesis aims to provide insight into which solar energy methods can lead to more efficient hydrogen production. Alongside, detailed introductions and comparative results of PV and PTC systems are presented, discussing the advantages and disadvantages of both systems. Furthermore, a cost comparison of the systems reveals that the PV system is more costeffective by 25.45%.