AN EXERGOECONOMIC ANALYSIS OF A DIRECT STEAM SOLAR POWER PLANT IN YEMEN

Abstract

ABSTRACT

Increasing reliance on fossil fuels for electrical power generation has a devastating impact on the environment. The proportion of renewable energy sources must be increased to fulfil energy demand and reduce thermal emissions. Frequently, energy storage is required for dispatchable and reliable power generation from renewable sources. This study evaluates the thermodynamic and exergoeconomic analyses of a novel power plant in Aden, Yemen, for the entire system and its subsystems, which include parabolic trough solar collectors, thermal energy storage, and a Rankine cycle. The parametric studies are conducted to determine the effects of severalimportant factors on the performance of the novel system by applying the engineering equation solver software; these analyses are simulated. The impacts of the amount of solar radiation, the boiler’s pinch point, turbine isentropic efficiency, the extraction ratio from the turbines, pressure at the inlet of each turbine, and condenser temperature on system performance and cost were investigated. The results showed the system’s overall energy and exergy efficiencies were 29.88% and 31.5%, respectively. The total power produced by the system was 39 MW, and the average system’s cost rate was 24.84 $/h.

The findings also present that the exergy destruction in the system directly affects the investment cost. The system’s total exergy destruction cost was 906.52 $/h, and the exergoeconomic factor for the design was 78.2%.

ÖZET

Elektrik enerjisi üretimi için fosil yakıtlara olan bağımlılığın artması, çevre üzerinde yıkıcı bir etkiye sahiptir. Enerji talebini karşılamak ve termal emisyonları azaltmak için yenilenebilir enerji kaynaklarının oranı artırılmalıdır. Sıklıkla, yenilenebilir kaynaklardan sevk edilebilir ve güvenilir enerji üretimi için enerji depolaması gerekir. Bu çalışma, Yemen, Aden’deki yeni bir enerji santralinin tüm sistem ve parabolik oluk güneş kollektörleri, termal enerji depolama ve bir Rankine çevrimi içeren alt sistemleri için termodinamik ve eksergoekonomik analizlerini değerlendirmektedir. Mühendislik denklem çözücü yazılımı uygulanarak yeni sistemin performansı üzerindeki birkaç önemli faktörün etkilerini belirlemek için parametrik çalışmalar yapılır; bu analizler simüle edilmiştir. Güneş ışınımı miktarının, kazanın sıkışma noktasının, türbin izantropik veriminin, türbinlerden ekstraksiyon oranının, her bir türbin girişindeki basıncın ve kondenser sıcaklığının sistem performansı ve maliyeti üzerindeki etkisi incelenmiştir. Sonuçlar, sistemin genel enerji ve ekserji verimliliklerinin sırasıyla %29.88 ve %31.5 olduğunu gösterdi. Sistemin ürettiği toplam güç 39 MW, ortalama sistem maliyeti ise 24,84 $/h olarak gerçekleşti. Bulgular ayrıca sistemdeki ekserji yıkımının yatırım maliyetini doğrudan etkilediğini ortaya koymuştur. Sistemin toplam ekserji yok etme maliyeti 906.52 $/h ve tasarım için eksergoekonomik faktör %78.2 idi.