Energy Generation With Parabolic Trough Solar Collector In Comoros Islands

Abstract

The 1973 oil crisis caused the price of a barrel to rise from $2.59 to $11.65. There have been many oil crises since 1973. These crises have led countries around the world to seek alternative solutions. As a result of the researches, orientation towards renewable energy sources has emerged as a solution. Renewable resources are inexhaustible and cleaner energy sources than fossil fuels. Among the renewable energy sources, solar energy is the most promising source. Solar energy is distinguished from other renewable energy sources by its ease of use, ubiquity and being the cheapest energy at the same time. There are many different technologies and methods to generate electricity from solar energy. The most efficient and common technology for generating electrical energy is to run a turbine by concentrating the sun's rays in one place and obtaining high temperatures. Parabolic trough type solar collectors are at the forefront of this method. In this method, direct sunlight is concentrated by reflecting it to the receiver pipe, which is placed across the focal point of the parabolic collector, thanks to a reflective surface. In this study, a theoretical study was carried out in order to find a solution to the energy problem of the Comoros Islands, which are dependent on foreign and fossil fuels for energy supply. In this study, information about the Comoros solar energy potential, solar radiation and the equations required for the calculation of solar radiation and concentrator systems are given. In addition, the equations required for sizing the parabolic trough type solar concentrator and calculating the thermal and optical losses in the system are explained in detail. Then, calculations of electrical energy production in Comoros were made with a parabolic trough type solar collector. Parabolic trough solar concentrator system with 400kWe installed power and ORC turbine power generation system have been used for electric power generation in Comoros. Finally, the calculations and analyzes were evaluated and the suitability of this system in the Comoros Islands was demonstrated.

Keywords

• Comoros Islands
• Solar Energy
• Concentrated Solar Energy
• Parabolic Trough Type Collector
• Power Generation

Komor adaları’nda parabolik oluk güneş kollektörü ile enerji üretimi

Abstract

1973 petrol krizi, varil fiyatının 2,59 dolardan 11,65 dolara çıkmasına neden olmuştur. 1973 den günümüze kadar pek çok petrol krizi yaşanmıştır. Yaşanılan bu krizler, dünyadaki ülkeleri alternatif çözümler aramaya yönelmişlerdir. Araştırmalar sonucunda yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelim bir çözüm olarak ortaya çıkmıştır. Yenilenebilir kaynaklar, tükenmez ve fosil yakıtlara göre daha temiz enerji kaynaklarıdır. Yenilenebilir enerji kaynakları arasında güneş enerjisi en umut verici bir kaynaktır. Güneş enerjisi, kullanım kolaylığı, her yerde bulunması ve aynı zamanda en ucuz enerji olması ile diğer yenilenebilir enerji kaynaklarından ayrılmaktadır. Güneş enerjisinden elektrik üretmek için birçok farklı teknoloji ve yöntem mevcuttur. Elektrik enerjisi elde etmek için en verimli ve en yaygın teknoloji, güneş ışınlarını tek bir yerde yoğunlaştırıp yüksek sıcaklıklar elde ederek bir türbinini çalıştırmaktır. Bu yöntem başında da parabolik oluk tipi güneş kollektörleri gelmektedir. Bu yöntemde direkt güneş ışınları bir yansıtıcı yüzey sayesinde parabolik kollektörünün odak noktasında boydan boya yerleştirilen alıcı boruya yansıtarak yoğunlaştırma yapılmaktadır. Bu çalışmada enerji teminde dışa ve fosil kökenli yakıtlara bağımlı olan Komor Adalarının enerji sorununa çözüm bulmak amacıyla teorik bir çalışma yapılmıştır. Bu çalışmada Komor güneş enerjisi potansiyeli, güneş ışınımı ve güneş ışınların hesaplanması için gereken denklemleri ile yoğunlaştırıcı sistemler hakkında bilgi verilmiştir. Ayrıca parabolik oluk tipi güneş yoğunlaştırıcısının boyutlandırılması, sistemdeki ısıl ve optik kayıpların hesaplanması için gereken denklemler detaylı bir şekilde açıklanmıştır. Ardından parabolik oluk tipi güneş kollektörü ile Komor Adaları’nda elektrik enerjisi üretimin hesaplamaları yapılmıştır. Komor Adaları’nda elektrik enerjisi üretim için kurulu gücü, 400kWe olan parabolik oluk güneş yoğunlaştırıcı sistemi ve ORC türbinli güç üretim sistemi kullanılmıştır. Son olarak yapılan hesaplamalar ve analizler değerlendirilmiş ve bu sistemin Komor Adaları’nda uygunluğu ortaya konmuştur.

Keywords

• Komor Adaları
• Güneş Enerjisi Yoğunlaştırılmış
• Güneş Enerjisi
• Parabolik Oluk Tipi Kollektör
• Enerji Üretimi

References

1. Dinçer, F. (2011). Türkiye’de Güneş Enerjisinden Elektrik Üretimi Potansiyeli - Ekonomik Analizi ve AB Ülkeleri ile Karşılaştırmalı Değerlendirme. Kahraman Maraş Sütçü İmam Üniversitesi, Mühendislik Dergisi, 14(1), 8–17.
2. Saber, B., & Aboura, O. (2019). Prédiction des performances d’un capteur cylindro-parabolique.
3. Kepekçi, H. İ. (2014). Yoğunlaştırılmış Güneş Enerjisi Bileşenlerinin Analizi ve Tasarımı. Uludağ Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 93s, Bursa.
4. Kahraman, M. Ü. (2018). Kütahya Bölgesi Güneş ve Rüzgâr Enerji Potansiyellerinin Tekno- ekonomik Analizi. Dumlupınar Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 90s, Kütahya.
5. Kılıç, F. Ç. (2015). Güneş Enerjisi, Türkiye’deki Son Durumu Ve Üretim Teknolojileri. Mühendis ve Makina Dergisi, 56(671), 28–40.
6. Kocakuşak, R. (2018). Yenilenebilir enerji kaynaklarından güneş enerjisinin, türkiye’deki önemi ve ges kurulum araştırması. Maltepe Üniversitesi, Sosyal Bilimler Enstitüsü,Yüksek Lisans Tezi, 84s, İstanbul.
7. Yalçınkaya, Ç. (2019). Silindirik Parabolik Güneş Toplayıcılarının Takip Sistemlerinin İyileştirilmesi. Isparta Uygulamalı Bilimler Üniversitesi, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 118s, Isparta.
8. Güngül, M., Bayraç, H. N., & Güllü, M. (2018). Türkiye’de Konutlarda Güneş Enerjisinden Elektrik Üretiminin TOPSIS Yöntemiyle Analizi. Ulusal Çevre Bilimleri Araştırma Dergisi, 1(3), 133-144.

9. Doğan, M. (2019). Güneş enerji̇si̇ santralleri̇ni̇n i̇ncelenmesi̇ ve veri̇mli̇li̇k anali̇zi̇. Sakarya Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü,Yüksek Lisans Tezi, 75s, Sakarya.
10. Şanlı, G. (1010). Parabolik oluk tipi güneş kollektörlerin teorik olarak incelenmesi. Pamukkale Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 127s, Denizli.
11. Arslan, Ö. (2019). Yerleşkeler İçin Odaklamalı Güneş Enerji Sistemlerinden Enerji İhtiyacının Karşılanması. Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 81s, ISPARTA.
12. Ly, E. H. (2017). Analyse et Modélisation d’un Capteur Cylindro-Parabolique. Université MOULOUD MAMMERI de Tizi-Ouzou, Faculté du Génie de la Construction, Mémoire de fin d’étude pour l’obtention du diplôme de Master, 52p, Algérie.
13. Şentürk, A. E. (2013). Bir entegre güneş kombine çevrim santrali fizibilite çalışması. İstanbul Teknik Üniversitesi, Enerji Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 127s, İstanbul.
14. UDC. (2018). Développement des statistiques du bilan énergétique et d’un modèle de système énergétique pour l’Union des Comores. https://Archive.Uneca.Org/Sites/Default/Files/Images/SROs/EA/French/Developpement_des_statistiques_du_bilan_energetique_et_dun_modele_de_systeme_energetique_pour_lunion_des_comores.Pdf (21/11/2021), 1–56. www.uneca.org
15. MweziNet. (2009). L’ Energie aux Comores. Http://Www.Comores-Online.Com/Mwezinet/Energie/Cee.Htm, Erişim Tarihi: 14.07.2021.
16. Moindze, A. M., Kassim, M. A., & El-ganaoui, M. (2014). Etude sur la Vulnérabilité des Systèmes Photovoltaïques Utilisés aux Comores. Colloque International Francophone d’Energétique et Mécanique, CIFEM 2014, Moroni, Comores, 1–6.
17. Mehellou, S. (2018). Pompage optique des lasers par faisceau solaire. Université Kasdi Merbah Ouargla, Faculté des Mathématiques et des Sciences de la Matière, Thèse de Doctorat, 171p, Algérie.
18. Kılıç, A., & Öztürk, A. (1983). Güneş Enerjisi. İstanbul Teknik Üniversitesi Makina Fakültesi,Türkçe,1-331s, İstanbul.
19. Yassen, T. A. (2012). Experimental and Theoretical Study of a Parabolic Trough Solar Collector. Anbar Journal for Engineering Sciences, 5(1), 109–125.
20. Abed, N., & Afgan, I. (2020). An extensive review of various technologies for enhancing the thermal and optical performances of parabolic trough collectors. International Journal of Energy Research, 44(7), 5117–5164.
21. Cicibıyık, C. (2012). Parabolik Oluk Tipi Güneş Kollektörü ile Enerji Üretimi. Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 137s, ANKARA.
22. Duffie, J. A., & Beckman, W. A. (2013). Solar engineering of thermal processes. In Design Studies (Fourth Edi, Vol. 3, Issue 3). https://doi.org/10.1016/0142-694x(82)90016-3.