ENERGY, EXERGY AND THERMOECONOMIC ANALYSIS OF PARABOLIC TROUGH SOLAR POWER PLANTS. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF MSc._Thesis_-_Final.pdf - Submitted Version Download (2MB) | Preview

Arabic Abstract

في هذا البحث تم عرض نموذج رياضي لدراسة حقول مجمعات الطاقة الشمسية. تم استخدام النموذج الرياضي لمحاكاة أداء مجمعات الطاقة الشمسية التي تستخدم وسيط ناقل للحرارة لتجميع الطاقة الشمسية وتحويلها الى طاقة حرارية في فترات تواجد الإشعاع الشمسي. تمت مقارنة نتائج نموذج المحاكاة مع النتائج التي تم نشرها في البحوث العلمية للتأكد من صحة نتائج المحاكاة. أيضا، تم تطوير نموذج رياضي لمحاكاة إنتاج البخار مباشرة من مجمعات الطاقة الشمسية. تمت أيضا دراسة الحقل الشمسي الهجين من تقنية التوليد المباشر للبخار وتقنية الوسيط الحراري. تم عرض مقارنة بين أداء محطات توليد الكهرباء باستخدام هذه التقنيات الثلاثة )تقنية التوليد المباشر للبخار، الوسيط الحراري وال التقنية الهجين( بمساعدة القانون الأول والثاني للديناميكا الحرارية. بالإضافة الى ذلك، أجريت دراسة تحليلية لتحديد مواضع الطاقة المهدرة في المحطات قيد الدراسة ولدراسة الأثر الاقتصادي لتلك الطاقات المهدرة وذلك بغرض تحسين أدائها وتقليل تكلفة إنتاج الكهرباء. أظهرت نتائج الدراسة السنوية أن أكبر كمية طاقة منتجه يمكن تحصيلها بإنشاء تلك المحطات في منطقة جيزان تتبعها في كمية الطاقة السنوية المنتجة منطقة جدة، الرياض، الظهران وأخيرا تبوك. أظهرت النتائج أيضا أن أداء محطة توليد الكهرباء العاملة بتقنية الوسيط الحراري أفضل من التقنيات الأخرى قيد الدراسة عند مقارنة كمية الطاقة الكهربية السنوية المنتجة ولكن بالرغم من ذلك فإن تقنية التوليد المباشر للبخار لها تكلفة إنتاج للكهرباء أقل من التقنيات الأخرى.

English Abstract

In current research, a mathematical model for parabolic-trough solar field has been presented. The model has been used to simulate the behavior of heat transfer fluid (HTF) solar field in which a heat transfer fluid is recirculated in parabolic troughs to collect the sun’s energy during sunny periods. Simulation code has been developed to validate the present model against published work using commercial EES software. Direct steam generation (DSG) modeling has also been considered in the present work. Hybrid HTF/DSG solar field configuration is investigated as well. Simulation model for advanced regenerative-reheat steam power cycle is also presented in current research. For each component in the power cycle, conservation of mass and energy has been applied. The performance of the three integrated solar thermal power plants; namely: HTF, DSG, Hybrid, has been investigated. Comparative study (based on energy and exergy analysis) between these plants has been carried out at design-point and part-load conditions. Furthermore, exergo-economic analysis is used to locate inefficiencies and their economic effect as well as to optimize studied solar thermal plants and assessing rational prices of their products. The annual simulation results show that, for all plants, the highest electricity production is expected to be on Jizan, followed by Jeddah, Riyadh, Dhahran and lastly Tabuk. The highest annual net production is expected to be for HTF plant,however, the lowest values of levelized cost of energy (LCOE) belong to DSG plant. Regardless of technology (HTF, DSG, Hybrid), Jizan is found to be the best location for constructing solar plants.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Engineering Research
Department:	College of Engineering and Physics > Mechanical Engineering
Committee Advisor:	Abualhamayel, Habib
Committee Members:	Said, Syed and Gandhidasan, Palanichamy
Depositing User:	ELSAFI AMI MOHAMED HASAN (g201105750)
Date Deposited:	11 Dec 2014 06:52
Last Modified:	01 Nov 2019 15:44
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/139387