Μελέτη και βελτιστοποίηση συστήματος συμπαραγωγής για παραγωγή ηλεκτρισμού και ψύξης με χρήση επιμήκους συλλέκτη Fresnel

Σκαλτσάς, Ιωάννης; Skaltsas, Ioannis

dc.contributor.author	Σκαλτσάς, Ιωάννης	el
dc.contributor.author	Skaltsas, Ioannis	en
dc.date.accessioned	2020-05-13T19:02:43Z
dc.date.available	2020-05-13T19:02:43Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/50554
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.18252
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	Συμπαραγωγή	el
dc.subject	Ψύξη	el
dc.subject	Ηλεκτροπαραγωγή	el
dc.subject	Συγκεντρωτικοί συλλέκτες	el
dc.subject	Συλλέκτης Fresnel	el
dc.subject	ORC	el
dc.subject	Cogeneration	en
dc.subject	Cooling	en
dc.subject	Power generation	en
dc.subject	Fresnel Collector	el
dc.title	Μελέτη και βελτιστοποίηση συστήματος συμπαραγωγής για παραγωγή ηλεκτρισμού και ψύξης με χρήση επιμήκους συλλέκτη Fresnel	el
dc.title	Investigation and optimization of a cogeneration system for electricity and cooling using linear Fresnel collector	en
dc.contributor.department	Εργαστήριο ηλιακής ενέργειας, Τομέας Θερμότητας	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Ηλιακή Ενέργεια	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2019-06-28
heal.abstract	Το αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη συστήματος συμπαραγωγής ηλεκτρισμού και ψύξης με εκμετάλλευση της ηλιακής ενέργειας. Στην προς μελέτη εγκατάσταση ο ηλεκτρισμός παράγεται με τη βοήθεια οργανικού κύκλου Rankine (ORC), η ψύξη με ψύκτη απορρόφησης (absorption chiller) που λειτουργεί με εργαζόμενο ζεύγος LiBr-H2O και η ηλιακή ενέργεια αξιοποιείται με τη βοήθεια επιμήκους συλλέκτη Fresnel (LFR). Όλα τα παραπάνω βασικά μέρη της εγκατάστασης μελετώνται ξεχωριστά, αλλά και όλα μαζί σαν αλληλοεξαρτώμενα μέρη της συνολικής διάταξης. Η λειτουργία του συστήματος μελετήθηκε σε μόνιμες και σε χρονικά μεταβαλλόμενες συνθήκες. Στο πρώτο κεφάλαιο περιγράφονται γενικά ενεργειακά στοιχεία, εστιασμένα κυρίως στις ΑΠΕ, για την Ελλάδα, την Ευρώπη και τον κόσμο. Έμφαση δίνεται στη φύση της ηλιακής ενέργειας και στο δυναμικό της. Στο δεύτερο κεφάλαιο μελετάται η ηλιακή ακτινοβολία και δίνονται σχέσεις υπολογισμού και διαγράμματα κατανομής της άμεσης ηλιακής ακτινοβολίας, την οποία δεσμεύει ο συλλέκτης Fresnel. Μελετώνται επίσης και περιγράφονται διάφοροι τύποι συλλεκτών, επίπεδοι και συγκεντρωτικοί. Συγκεκριμένα για τον γραμμικό συλλέκτη Fresnel αναφέρονται πιο λεπτομερειακά στοιχεία. Στο τρίτο κεφάλαιο περγράφονται οι βασικές αρχές και ο τρόπος λειτουργίας των ORC και Absorption Chiller. Αναφέρονται οι εξισώσεις λειτουργίας οι οποίες χρησιμοποιήθηκαν στην υπολογιστική μελέτη της διάταξης. Στο τέταρτο κεφάλαιο περιγράφεται η μεθοδολογία μελέτης και επίλυσης της εγκατάστασης. Αναφέρεται αναλυτικά η μέθοδος επίλυσης και η μοντελοποίηση κάθε μέρους της διάταξης ξεχωριστά (συλλέκτης, αποθηκευτικό δοχείο, ORC, Absorption Chiller κτλ). Σε δεύτερο στάδιο αναλύονται τα μετεωρολογικά στοιχεία και περιγράφεται ο τρόπος εκπόνησης της οικονομικής αξιολόγησης της επένδυσης. Στο πέμπτο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της μελέτης. Συνοπτικά, βρέθηκε ενεργειακός βαθμός απόδοσης της εγκατάστασης 22% με ετήσια παραγωγή ηλεκτρισμού 18.6 MWh. Καταλληλότερο οργανικό μέσο για τη λειτουργία του ORC αποδείχθηκε το τολουένιο, με το οποίο έγινε και η μελέτη του δυναμικού συστήματος. Η υπερθέρμανση του οργανικού μέσου αποδείχθηκε να έχει θετική επίδραση στον βαθμό απόδοσης και η αποδοτικότερη θερμοκρασία κορεσμού βρέθηκε να είναι η υψηλότερη που δοκιμάστηκε. Όσον αφορά στα οικονομικά της εγκατάστασης, η περίοδος αποπληρωμής υπολογίστηκε στα 15.7 έτη.	el
heal.abstract	The objective of this study is the investigation of the cogeneration of electricity and cooling by exploiting solar power. Electricity production is facilitated by the operation of an ORC (Organic Rankine Cycle), whereas cooling is being produced via an Absorption Chiller whose working fluid is LiBr-H2O. For the exploitation of solar energy, an LFR (Linear Fresnel Reflector) is installed. All the above parts are not only discussed separately but also altogether as collaborating working parts. Installation’s operation is analyzed for steady state and for dynamic conditions as well. In the first chapter, general energy issues are discussed, focused on renewable sources of energy in Greece, in Europe and Globally. Emphasis is placed on the nature of solar power and its potential. The second chapter is devoted to investigate the nature of solar radiation and to mention equations/formulas and diagrams for direct beam, which is used by LFR. In addition, a research for the operation of several types of solar collectors is presented. Especially the LFR’s operation is described in detail. In the third chapter, we describe the basic principles and the operation of the ORC and cooling system with Absorption Chiller. The equations used to extract the results are also mentioned in this chapter. In the fourth chapter we describe the methodology we followed to resolve the whole installation. Emphasis is placed on the applied method for solving and modeling each part of the installation separately (collector, storage tank, ORC, Absorption Chiller, etc.). In addition, some meteorological information is provided and we describe the methodology of the financial assessment. The fifth chapter is devoted to present the results of this study. Briefly, the energy efficiency is estimated at 22%, while the annual energy production is approximately 18.6 MWh. The most suitable working fluid for the ORC operation proved to be toluene with which we conducted the research. Superheating turned out to be effective for the installation’s efficiency and the higher the saturation temperature was, the higher appeared to be the energy efficiency. Concerning the financial assessment, the payback period was estimated at 15.7 years.	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. Εργαστήριο Ψύξης και Κλιματισμού	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	118 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true