Design and economic evaluation of a supercritical CO₂ cycle

Ντάγκρας, Δημήτρης; Ntagkras, Dimitris

dc.contributor.author	Ντάγκρας, Δημήτρης	el
dc.contributor.author	Ntagkras, Dimitris	en
dc.date.accessioned	2020-11-16T12:00:02Z
dc.date.available	2020-11-16T12:00:02Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/51924
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.19622
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Carbon dioxide	en
dc.subject	Supercritical	en
dc.subject	Design	en
dc.subject	Solidworks	en
dc.subject	Matlab	en
dc.subject	Economic indicators	en
dc.subject	Thermodynamic analysis	en
dc.title	Design and economic evaluation of a supercritical CO₂ cycle	en
dc.title	Σχεδιασμός και οικονομική αξιολόγηση υπερκρίσιμου κύκλου CO₂	el
heal.type	bachelorThesis
heal.secondaryTitle	Σχεδιασμός και οικονομική αξιολόγηση υπερκρίσιμου κύκλου CO₂	el
heal.classification	Combined heat power	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2020-10-16
heal.abstract	Ο σκοπός της διπλωματικής εργασίας είναι η εξέταση ενός κύκλου Rankine που χρησιμοποιεί ως εργαζόμενο μέσο διοξείδιο του άνθρακα το οποίο βρίσκεται σε υπερκρίσιμη κατάσταση. Στην εισαγωγή αναφέρονται οι ορισμοί της συμπαραγωγής και της τριπαραγωγής και πως είναι πιθανό να πετύχουμε τριπλή παραγωγή ενέργειας ταυτόχρονα χρησιμοποιώντας υπερκρίσιμο διοξείδιο του άνθρακα. Το κύριο μέρος της ανάλυσης αποτελείται από δύο πεδία, την θερμοδυναμική ανάλυση του κύκλου σύμφωνα με την επίτευξη του μέγιστου ενεργειακού και εξεργειακού έργου, και ο σχεδιασμός των εξαρτημάτων σε 3D απεικόνιση μέσω του προγράμματος SOLIDWORKS.Η λεπτομερής επιλογή, το μέγεθος και το τελικό σχέδιο των στοιχείων μας δίνει την δυνατότητα κατασκευής ενός πίνακα υλικών ώστε να υπολογιστεί με μεγαλύτερη ακρίβεια το συνολικό κόστος μιας τέτοιας κατασκευής. Τα αποτελέσματα από την θερμοδυναμική ανάλυση εφαρμόζονται στην κατάλληλη επιλογή της διαστασιολόγησης και του σχεδίου των εξαρτημάτων καθώς και στο υπολογισμό για την λειτουργία του συστήματος. Για αυτό το λόγο η οικονομική ανάλυση που δημιουργήθηκε έχει σκοπό την ανάδειξη της ανταγωνιστικότητας αυτής της διάταξης στην ελληνική αγορά. Ως αποτέλεσμα, για μια επένδυση 20 χρόνων το LCOE υπολογίστηκε 0.063 €/kWhel,την ίδια στιγμή που η τιμή της πώλησης 1 kWh κυμαίνεται ανάμεσα στα 0.021-0.088 €/kWhe για τον μήνα Σεπτέμβριο του 2020.Αξιοσήμειωτο είναι ότι ο χρόνος αποπληρωμής(PbP) ήταν 15.69 χρόνια με την προϋπόθεση λειτουργίας της εγκατάστασης 6570 ώρες/χρόνο	el
heal.abstract	The reason of this research is to examine a Rankine cycle with carbon dioxide as working fluid, at a supercritical state for electricity production. The study starts with an introduction in the basic configurations for cogeneration and trigeneration and how it is possible to produce three different energies (electric, thermal, cooling) simultaneously, based on supercritical carbon dioxide (sCO₂). The main body of the research is divided to two fields, the thermodynamical analysis of the cycle towards the maximization of the net energy and exergy outputs, and the design of the system components for a medium scale setup along with the assembly of the layout in 3D drawing using SOLIDWORKS. The detailed selection, sizing and final design of the involved components allows the development of a detailed bill of materials required for one such setup and eventually estimate with high accuracy the capital costs for the development of one such system. The results of the thermodynamic analysis are both implemented in the selection/sizing of the components as well as in the estimation of the operational performance of the sCO₂ system. In this way, a detailed economic analysis is conducted to evaluate the system’s competitiveness for the Greek market. In fact, for a 20-year period of investment the LCOE of the system was estimated at 0.063 €/kWhel, while the system marginal price for the Greek market ranged between 0.021-0.088 €/kWhe for September 2020. Moreover, the corresponding payback period was estimated at 15.69 years for 6570 operating hours per year.	en
heal.advisorName	Καρέλλας, Σωτήριος	el
heal.committeeMemberName	Χουντάλας, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Κακκαράς, Εμμανουήλ	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Θερμότητας	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	113 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false