Ενεργειακή, εξεργειακή και οικονομική ανάλυση ηλιακά οδηγούμενου συστήματος πολυπαραγωγής

Βέλλιος, Λουκάς; Vellios, Loukas

dc.contributor.author	Βέλλιος, Λουκάς	el
dc.contributor.author	Vellios, Loukas	en
dc.date.accessioned	2018-09-05T10:05:13Z
dc.date.available	2018-09-05T10:05:13Z
dc.date.issued	2018-09-05
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/47529
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.15519
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Ηλιακά οδηγούμενο σύστημα πολυ-παραγωγής	el
dc.subject	Solar driven poly-generation system	en
dc.title	Ενεργειακή, εξεργειακή και οικονομική ανάλυση ηλιακά οδηγούμενου συστήματος πολυπαραγωγής	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Ηλιακή ενέργεια	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2018-06-29
heal.abstract	Η παρούσα διπλωματική εργασία μελετά τη λειτουργία ενός συστήματος πολύ-παραγωγής με χρήση της ηλιακή ενέργειας. Πιο συγκεκριμένα, γίνεται μία ανάλυση ενός συστήματος πολύ-παραγωγής με βελτιστοποίηση συγκεκριμένων παραμέτρων. Παρακάτω, περιγράφεται όλη η εγκατάσταση αλλά και η μελέτη που έγινε για ολόκληρο το σύστημα. Το σύστημα λοιπόν αποτελείται από τα εξής υποσυστήματα: παραβολικούς συλλέκτες με κάτοπτρο, έναν λέβητα βιομάζας, ένα σύστημα οργανικού κύκλου Rankine(OrganicRankineCycle – ORC), και από ένα σύστημα ψύξης με μηχανική συμπίεση ατμών. Αναλυτικότερα, οι ηλιακού συλλέκτες θερμαίνουν έλαιο το οποίο αποθηκεύεται σε ένα δοχείο αποθήκευσης. Από το δοχείο αποθήκευσης, ένα ποσό θερμότητας το εκμεταλλευόμαστε για περαιτέρω χρήση. Στη συνέχεια, από το δοχείο θερμό έλαιο ανταλλάσσει τη θερμότητά του με το οργανικό μέσο του κύκλου ORC. Το οργανικό μέσο θερμαίνεται μέχρις ότου να υπερθερμανθεί και να οδηγηθεί στον στρόβιλο για εκτόνωση. Στην έξοδο του στροβίλου, το οργανικό μέσο είναι επίσης υπέρθερμος ατμός, του οποίου την θερμότητα εκμεταλλευόμαστε για οποιαδήποτε χρήση. Στον άξονα του στροβίλου, έχουμε συνδέσει μία γεννήτρια για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, αλλά κι έναν συμπιεστή συμπίεσης ατμών για το σύστημα της ψύξης. Με άλλα λόγια, το ωφέλιμο έργο του στροβίλου μετατρέπεται κυρίως σε ηλεκτρική ενέργεια και ένα μικρό μέρος για τη λειτουργία ενός συστήματος ψύξης με μηχανική συμπίεση ατμών για παραγωγή ψύξης. Τέλος, ο λέβητας βιομάζας βρίσκεται στην έξοδο του ελαίου από το δοχείο αποθήκευσης προς το σύστημα ORC, με σκοπό τη σταθερή θερμοκρασία του ελαίου στην είσοδο του εναλλάκτη στο σύστημα ORC. Πρόκειται για έναν υβριδισμό του συστήματος που κύριο στόχο έχει τη συνεχή και σταθερή λειτουργία του συστήματος ORCκαθ’ όλη τη διάρκεια της ημέρας. Το παραπάνω σύστημα, λοιπόν, μελετήθηκε αφενός μέσω του λογισμικού EES (EngineeringEquationSolver) σε συνθήκες μόνιμης κατάστασης, όπου και βρέθηκε η βέλτιστη τιμή κάποιων παραμέτρων, και αφετέρου μελετήθηκε και δυναμικά μέσω της γλώσσας προγραμματισμού Fortran. Επίσης, ταυτόχρονα έγινε η ενεργειακή και εξεργειακή ανάλυση του συστήματος. Η οικονομική ανάλυση του συστήματος πολύ-παραγωγής, μας υπέδειξε πως πρόκειται για ένα βιώσιμο σύστημα από πλευράς οικονομικών μεγεθών, καθώς ο χρόνος αποπληρωμής είναι μόλις 5 χρόνια περίπου, για λειτουργία της εγκατάστασης σε βάθος 25 χρόνων. Επιπλέον, πραγματοποιήθηκε και μία περιβαλλοντική ανάλυση, από όπου προέκυψε πως εξοικονομούνται 125,περίπου, τόνοι διοξειδίου του άνθρακα. Πρακτικά, το σύστημά μας έχεις μηδενικές εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα (CO2) καθώς η βιομάζαείναι ανανεώσιμο καύσιμο. Τέλος, από την ανάλυση που πραγματοποιήθηκε, για τη βέλτιστη περίπτωση, 8.203 kWηλεκτρικής ισχύος, 13 περίπου kWθερμότητας και 5 kWψυκτικής ισχύος παράγονται από το εν λόγω σύστημα τριπαραγωγής. Τα εργαζόμενα μέσα που επιλέχθηκαν είναι το TherminolVP-1 (συλλέκτες-δοχείο), το Toluene (ORC) και το R600a (σύστημα ψύξης).	el
heal.abstract	This diploma thesisdescribes the operation of a multi-generation solar energy system. More specifically, an analysis of a multi-generation system is performed by optimizing some parameters. Below, it is described the entire system and the whole system study. The system consists of the following subsystems: parabolic trough collectors, a biomass boiler, an Organic Rankine Cycle (ORC) system, and a mechanical vapor compression cooling system. More specifically, the solar collectors heat thermal oil which is stored in a storage tank. From the storage tank, a heat amount is used for further use. Then, thermal oil, from the tank, exchanges its heat with the organic fluid of the ORC cycle. The organic fluid is heated until it is superheated and it is driven into the turbine for expansion. At the exit of the turbine, the organic fluid is still superheated steam, whose heat we exploit for any use. On the turbine shaft, we have connected a generator for electricity production, as well as a compressor in order to compress vapor for the cooling system. In other words, the beneficial energy of the turbine is mainly converted into electricity and a small part of the energy, is used for the operation of a cooling system with mechanical vapor compression for cooling production. Finally, the biomass boiler is located in the outlet of the thermal oil from the tank to the ORC system, in order to maintain the constant temperature of the oil into the inlet of the exchanger of the ORC system. This is a hybridization of the system, in order to achieve stable and continuous operation of the ORC system throughout the day. The above system was studied, on the one hand, through EES (Engineering Equation Solver) software in steady-state conditions, where the optimum value of some parameters was calculate before, and, on the other hand, it was studied dynamically through the Fortran, computer language. At the same time, the energy and exergy analysis of the system was studied. The economic analysis of the trigeneration system has export some results in which we can decide that it is a viable system in terms of economics, as the payback period is just about 5 years in a system with 25 years of continuous operation. In addition, an environmental analysis was carried out, which export that almost 125 tons of carbon dioxide were saved. In fact, our system has zero carbon dioxide (CO2) emissions as the biomassis assumed to be a renewable resource. Finally, from the analysis that is carried out, for the optimum case, 8.203 kW of electrical power, approximately 13 kW of heat power and 5 kW of cooling power are produced by the trigeneration system. The working fluids that were chosen are Therminol VP-1 (collectors-tank), Toluene (ORC) and R600a (cooling system).	en
heal.advisorName	Τζιβανίδης, Χρήστος	el
heal.committeeMemberName	Αντωνόπουλος, Κίμων	el
heal.committeeMemberName	Τζιβανίδης, Χρήστος	el
heal.committeeMemberName	Κορωνάκη, Ειρήνη	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Θερμότητας	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	159 σ.
heal.fullTextAvailability	true