1. IntroductionAchieving solution t

1. Introduction

Achieving solution to environmental problems that we face today requires long-term potential actions for sustainable development. In this regard, renewable energy resources (RERs) appear to be the one of the most efficient and effective solutions [1].
RERs (i.e., solar, hydroelectric, biomass, wind, ocean and geothermal energy) are inexhaustible and offer many environmental benefits compared to conventional energy sources. Each type of renewable energy (RE) also has its own special advantages that make it uniquely suited to certain applications. Almost none of them release gaseous or liquid pollutants during operation. In their technological development, the renewable ranges from technologies that are well established and mature to those that need further research and development [1,2].
Even though conventional sources, such as oil, natural gas and coal meet most of the energy demand at the moment, the role of RERs and their current advances have to take more relevance in order to contribute to energy supply and support the energy conservation (or efficiency) strategy by establishing energy management systems [3]. The use of RE offers a range of exceptional benefits, including: a decrease in external energy dependence; a boost to local and regional component manufacturing industries; promotion of regional engineering and consultancy services specializing in the utilization of RE; increased R&D, decrease in impact of electricity production and transformation; increase in the level of services for the rural population; creation of employment, etc. [4].
Dincer [5] reported the linkages between energy and exergy, exergy and the environment, energy and sustainable development, and energy policy making and exergy in detail. He provided the following key points to highlight the importance of the exergy and its essential utilization in numerous ways: (a) it is a primary tool in best addressing the impact of energy resource utilization on the environment. (b) It is an effective method using the conservation of mass and conservation of energy principles together with the second law of thermodynamics for the design and analysis of energy systems. (c) It is a suitable technique for furthering the goal of more efficient energy–resource use, for it enables the locations, types, and true magnitudes of wastes and losses to be determined. (d) It is an efficient technique revealing whether or not and by how much it is possible to design more efficient energy systems by reducing the inefficiencies in existing systems. (e) It is a key component in obtaining a sustainable development.
Sustainable development does not make the world ‘ready’ for the future generations, but it establishes a basis on which the future world can be built. A sustainable energy system may be regarded as a cost-efficient, reliable, and environmentally friendly energy system that effectively utilizes local resources and networks. It is not ‘slow and inert’ like a conventional energy system, but it is flexible in terms of new techno-economic and political solutions. The introduction of new solutions is also actively promoted [6].
An exergy analysis (or second law analysis) has proven to be a powerful tool in the simulation thermodynamic analyses of energy systems. In other words, it has been widely used in the design, simulation and performance evaluation of energy systems. Exergy analysis method is employed to detect and to evaluate quantitatively the causes of the thermodynamic imperfection of the process under consideration. It can, therefore, indicate

A. Hepbasli / Renewable and Sustainable Energy Reviews 12 (2008) 593–661 599

the possibilities of thermodynamic improvement of the process under consideration, but only an economic analysis can decide the expediency of a possible improvement [7,8].
The concepts of exergy, available energy, and availability are essentially similar. The concepts of exergy destruction, exergy consumption, irreversibility, and lost work are also essentially similar. Exergy is also a measure of the maximum useful work that can be done by a system interacting with an environment which is at a constant pressure P0 and a temperature T0. The simplest case to consider is that of a reservoir with heat source of infinite capacity and invariable temperature T0. It has been considered that maximum efficiency of heat withdrawal from a reservoir that can be converted into work is the Carnot efficiency [9,10].
Although numerous studies have been conducted on the energetic analysis and performance evaluation of RERs by using energy analysis method in the literature, very limited review papers have appeared on exergy analysis and performance assessment of RERs. In this regard, Koroneos et al. [11] dealt with the three kinds of RERs in terms of exergetic aspects, namely (i) exergetic analysis of a solar thermal power system by presenting a study conducted by Singh et al. [12], (ii) exergy analysis of geothermal power systems by presenting and evaluating the Larderello–Farinello–Valle Secolo Geothermal Area (Tuscany, Italy) studied by Bettagli and Bidini [13], and (iii) exergy analysis of wind energy systems by giving the relations used in the analysis and evaluating a wind energy system. They also made a comparison between renewable and non-RE sources, and concluded that some of the systems appear to had high efficiencies, and in some cases they are greater than the efficiency of systems using non-RE sources. In other cases, like the conversion of solar energy to electricity, the efficiencies were lower, in order to meet the electricity needs of cities. Hermann [14] identified the primary exergy reservoirs that supply exergy to the biosphere and quantified the intensive and extensive exergy of their derivative secondary reservoirs, or resources. Exergy relations of cosmic radiation exchange, wind, ocean surface waves, precipitation, ocean thermal gradient, tides and geothermal were also briefly presented.
The present study differs from the previous ones due to the facts that: (i) This covers a comprehensive exergetic analysis and performance evaluation of RERs. (ii) This includes a wide range of RERs such as solar, wind, geothermal and biomass along with their subsections (i.e., for geothermal, its direct and indirect applications) as well as hybrid systems. (iii) This presents a comparison between previously conducted studies in tabulated forms, and (iv) This summarizes exergetic utilization efficiency of RERs as done by Hepbasli and Utlu [15] for the first time for Turkey. In this regard, the structure of the paper is organized as follows: The first section includes the introduction; Section 2 deals with energy and exergy modeling, while general relations are described in Section 3; exergetic analysis and evaluating the RERs are treated in Section 4 in more detail by applying the general relations to various RERs; and the last section concludes.

Kết quả (Việt) 1:

1. giới thiệuĐạt được các giải pháp cho các vấn đề môi trường chúng ta phải đối mặt hôm nay đòi hỏi lâu dài hành động tiềm năng cho phát triển bền vững. Về vấn đề này, nguồn năng lượng tái tạo (RERs) dường như là một trong những efficient và hiệu quả giải pháp [1].RERs (tức là, năng lượng mặt trời, thủy điện, nhiên liệu sinh học, gió, đại dương và năng lượng địa nhiệt) là vô tận và cung cấp nhiều lợi môi trường so với các nguồn năng lượng thông thường. Mỗi loại năng lượng tái tạo (RE) cũng có lợi thế đặc biệt của riêng của nó mà làm cho nó duy nhất phù hợp với các ứng dụng nhất định. Hầu như không ai trong số họ phát hành các chất ô nhiễm khí hoặc chất lỏng trong thời gian hoạt động. Trong phát triển công nghệ của họ, phạm vi tái tạo từ công nghệ cũng được thành lập và trưởng thành để những người mà cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển [1,2].Mặc dù nguồn thông thường, chẳng hạn như dầu, khí đốt và than đáp ứng hầu hết nhu cầu năng lượng hiện nay, vai trò của RERs và tiến bộ hiện tại của họ phải mất thêm mức độ phù hợp để đóng góp để cung cấp năng lượng và hỗ trợ chiến lược bảo tồn (hay efficiency) của năng lượng bằng cách thiết lập hệ thống quản lý năng lượng [3]. Sử dụng RE cung cấp một loạt các lợi xuất sắc, bao gồm: giảm sự phụ thuộc năng lượng bên ngoài; một tăng vào thành phần địa phương và khu vực sản xuất công nghiệp; chương trình khuyến mại của khu vực kỹ thuật và dịch vụ tư vấn chuyên về việc sử dụng của RE; tăng R & D, giảm tác động của sản xuất điện và chuyển đổi; tăng mức độ dịch vụ cho người dân nông thôn; tạo ra công ăn việc làm, vv [4].Dincer [5] báo cáo các mối liên kết giữa năng lượng và exergy, exergy và môi trường, năng lượng và phát triển bền vững, và chính sách năng lượng thực hiện và exergy chi tiết. Ông cung cấp những điểm quan trọng sau đây để làm nổi bật tầm quan trọng của exergy và sử dụng của nó rất cần thiết trong nhiều cách: (a) là một công cụ chính trong tốt nhất địa chỉ tác động của việc sử dụng nguồn tài nguyên năng lượng môi trường. (b) nó là một phương pháp hiệu quả bằng cách sử dụng các nguyên tắc bảo tồn của khối lượng và bảo tồn năng lượng cùng với định luật hai nhiệt động lực học cho việc thiết kế và phân tích của hệ thống năng lượng. (c) nó là một kỹ thuật thích hợp để đẩy mục tiêu thêm efficient năng lượng-tài nguyên sử dụng, cho nó cho phép các vị trí, loại, và đúng magnitudes của chất thải và thiệt hại được xác định. (d) nó là một kỹ thuật efficient tiết lộ hay không và bao nhiêu nó có thể thiết kế các hệ thống năng lượng efficient thêm bằng cách giảm các inefficiencies trong hệ thống hiện có. (e) nó là một yếu tố then chốt trong việc có được một sự phát triển bền vững.Phát triển bền vững không làm cho thế giới 'sẵn sàng' cho thế hệ tương lai, nhưng nó thiết lập một cơ sở mà trên đó thế giới trong tương lai có thể được xây dựng. Một hệ thống năng lượng bền vững có thể được coi là một chi phí-efficient, đáng tin cậy, và hệ thống thân thiện với môi trường năng lượng hiệu quả sử dụng nguồn lực địa phương và mạng. Nó không phải là 'chậm và trơ' như một hệ thống năng lượng thông thường, nhưng nó là RMIT trong điều khoản của các giải pháp mới của kỹ thuật, kinh tế và chính trị. Sự ra đời của giải pháp mới là tích cực khuyến khích đầu tư [6].Một phân tích exergy (hoặc thứ hai luật phân tích) đã chứng minh là một công cụ mạnh mẽ trong các mô phỏng thăng giáng nhiệt phân tích của các hệ thống năng lượng. Nói cách khác, nó đã được sử dụng rộng rãi trong việc đánh giá thiết kế, mô phỏng và hiệu suất của hệ thống năng lượng. Exergy phân tích phương pháp được sử dụng để phát hiện và đánh giá định những nguyên nhân của thăng giáng nhiệt hoàn hảo của quá trình đang được xem xét. Nó có thể, do đó, cho biết A. Hepbasli / tái tạo và bền vững năng lượng giá 12 (2008) 593-661 599khả năng của thăng giáng nhiệt cải thiện quy trình dưới xem xét, nhưng chỉ là một phân tích kinh tế có thể quyết định thiết thực của một cải tiến có thể [7,8].Các khái niệm của exergy, có năng lượng và tính sẵn sàng là về cơ bản giống nhau. Những khái niệm về hủy diệt exergy, tiêu thụ exergy, irreversibility, và bị mất công việc cũng là về cơ bản giống nhau. Exergy cũng là một biện pháp của các công việc hữu ích tối đa có thể được thực hiện bởi một hệ thống tương tác với môi trường mà là ở một áp lực liên tục P0 và nhiệt độ T0. Trường hợp đơn giản nhất để xem xét là một hồ chứa với nguồn nhiệt của infinite năng lực và nhiệt độ mặt T0. Nó đã được coi là mà efficiency tối đa nhiệt rút từ một hồ chứa có thể được chuyển đổi thành công việc là Carnot efficiency [9,10].Mặc dù rất nhiều nghiên cứu đã được tiến hành trên tràn đầy năng lượng phân tích và đánh giá hiệu suất của RERs bằng cách sử dụng phương pháp phân tích năng lượng trong các tài liệu, giấy tờ rất hạn chế đánh giá đã xuất hiện trên phân tích exergy, đánh giá hiệu suất của RERs. Về vấn đề này, Koroneos et al. [11] xử lý với ba loại RERs trong điều khoản của khía cạnh exergetic, cụ thể là (i) exergetic phân tích của một hệ thống năng lượng mặt trời nhiệt điện bằng cách trình bày một nghiên cứu thực hiện bởi Singh et al. [12], (ii) exergy phân tích của hệ thống năng lượng địa nhiệt bằng cách trình bày và Larderello-Farinello-Valle Secolo địa nhiệt vùng (Tuscany, ý) Bettagli và Bidini [13] nghiên cứu đánh giá , và (iii) exergy phân tích của hệ thống năng lượng gió bằng cách đưa ra các mối quan hệ được sử dụng trong phân tích và đánh giá một hệ thống năng lượng gió. Họ cũng thực hiện một so sánh giữa các nguồn tái tạo và -RE, và kết luận rằng một số các hệ thống dường như có cao efficiencies, và trong một số trường hợp họ là lớn hơn efficiency của hệ thống bằng cách sử dụng-RE nguồn. Trong trường hợp khác, như chuyển đổi năng lượng mặt trời để điện, các efficiencies đã thấp hơn, để đáp ứng nhu cầu điện của thành phố. Hermann [14] identified các hồ chứa chính exergy cung cấp exergy sinh quyển và quantified exergy chuyên sâu và rộng lớn của họ bắt nguồn từ các hồ chứa thứ cấp, hoặc tài nguyên. Exergy quan hệ của bức xạ vũ trụ đổi Ngoại tệ, gió, dương bề mặt sóng, mưa, dương gradient nhiệt, thủy triều và địa nhiệt là cũng briefly trình bày.Nghiên cứu hiện nay khác với những người trước đây do các sự kiện đó: (i) điều này bao gồm đánh giá phân tích và hiệu suất một toàn diện exergetic của RERs. (ii) điều này bao gồm một phạm vi rộng RERs chẳng hạn như năng lượng mặt trời, gió, địa nhiệt và các nhiên liệu sinh học cùng với phần phụ của họ (nghĩa là, cho địa nhiệt, các ứng dụng trực tiếp và gián tiếp) cũng như hệ thống lai. (iii) này trình bày một so sánh giữa các nghiên cứu trước đây đã thực hiện trong các hình thức tabulated, và (iv) điều này tóm tắt exergetic sử dụng efficiency của RERs như thực hiện bởi Hepbasli và Utlu [15] trong thời gian chính cho Thổ Nhĩ Kỳ. Về vấn đề này, cấu trúc của giấy được tổ chức như sau: phần chính bao gồm việc giới thiệu; Phần 2 đề với năng lượng và exergy mô hình hóa, trong khi quan hệ chung được mô tả trong phần 3; exergetic phân tích và đánh giá các RERs được điều trị trong phần 4 chi tiết hơn bằng cách áp dụng các mối quan hệ chung khác nhau RERs; và cuối cùng phần kết luận.

Kết quả (Việt) 2:

1. Giới thiệu giải pháp cho vấn đề môi trường mà chúng ta đối mặt ngày hôm nay đạt được đòi hỏi hành động tiềm năng dài hạn cho phát triển bền vững. Về vấn đề này, các nguồn năng lượng tái tạo (rers) xuất hiện là một trong những cient fi ef nhất và các giải pháp hiệu quả [1]. Rers (tức là, năng lượng mặt trời, thủy điện, sinh khối, gió, biển và năng lượng địa nhiệt) là vô tận và cung cấp nhiều ts fi bene môi trường so với các nguồn năng lượng truyền thống. Mỗi loại năng lượng tái tạo (RE) cũng có những lợi thế riêng biệt của nó mà làm cho nó đặc biệt phù hợp cho các ứng dụng nhất định. Hầu như không ai trong số họ phát hành khí gây ô nhiễm hoặc các chất lỏng trong khi hoạt động. Trong phát triển công nghệ của mình, phạm vi tái tạo từ công nghệ được thành lập và trưởng thành với những người mà cần phải nghiên cứu và phát triển [1,2] hơn nữa. Mặc dù nguồn thông thường, chẳng hạn như dầu mỏ, khí tự nhiên và than đáp ứng hầu hết các nhu cầu năng lượng tại thời điểm, vai trò của rers và tiến bộ hiện tại của họ phải chịu sự liên quan hơn nhằm góp phần cung cấp năng lượng và hỗ trợ việc bảo tồn năng lượng (hoặc ef ciency fi) chiến lược bằng cách thiết lập hệ thống quản lý năng lượng [3]. Việc sử dụng RE cung cấp một loạt các lợi ích đặc biệt fi, bao gồm: giảm sự phụ thuộc năng lượng từ bên ngoài; một động lực để các ngành công nghiệp sản xuất linh kiện của địa phương và khu vực; xúc tiến các dịch vụ kỹ thuật và tư vấn khu vực chuyên về việc sử dụng các RE; tăng R & D, giảm tác động của sản xuất và chuyển đổi điện; tăng trong mức độ của dịch vụ cho dân cư nông thôn; tạo việc làm, vv [4]. Dinçer [5] đã báo cáo các mối liên hệ giữa năng lượng và exergy, exergy và môi trường, năng lượng và phát triển bền vững, và hoạch định chính sách năng lượng và exergy chi tiết. Ông cung cấp những điểm chính sau đây để làm nổi bật tầm quan trọng của các exergy và sử dụng thiết yếu của mình bằng nhiều cách: (a) nó là một công cụ chính trong tốt nhất giải quyết tác động của việc sử dụng nguồn tài nguyên năng lượng về môi trường. (b) Đây là một phương pháp hiệu quả bằng cách sử dụng bảo toàn khối lượng và bảo tồn nguyên tắc năng lượng cùng với các định luật thứ hai của nhiệt động lực cho việc thiết kế và phân tích các hệ thống năng lượng. (c) Đây là một kỹ thuật thích hợp để thúc đẩy hơn nữa mục tiêu của ef fi cient hơn sử dụng năng lượng tài nguyên, cho nó cho phép các địa điểm, chủng loại và độ lớn thực sự của chất thải và các khoản lỗ được xác định. (d) Đó là một kỹ thuật fi cient ef tiết lộ hay không và bao nhiêu nó có thể thiết kế các hệ thống năng lượng fi cient ef hơn bằng cách giảm các inef thiếu sót trong hệ thống hiện có. (e) Nó là một thành phần quan trọng trong việc có được một sự phát triển bền vững. Phát triển bền vững không làm cho thế giới 'sẵn sàng' cho các thế hệ tương lai, nhưng nó thiết lập một cơ sở trên đó thế giới trong tương lai có thể được xây dựng. Một hệ thống năng lượng bền vững có thể được coi như là một chi phí-ef fi cient, đáng tin cậy, và hệ thống năng lượng thân thiện môi trường mà sử dụng có hiệu quả các nguồn lực địa phương và mạng lưới. Nó không phải là 'chậm và trơ' giống như một hệ thống năng lượng thông thường, nhưng nó là fl linh hoạt trong các điều khoản của các giải pháp kỹ thuật-kinh tế và chính trị mới. Việc giới thiệu các giải pháp mới cũng đang tích cực thúc đẩy [6]. Một phân tích exergy (hoặc phân tích định luật thứ hai) đã được chứng minh là một công cụ mạnh mẽ trong mô phỏng phân tích nhiệt động lực học của các hệ thống năng lượng. Nói cách khác, nó đã được sử dụng rộng rãi trong việc thiết kế, mô phỏng và thực hiện đánh giá các hệ thống năng lượng. Phương pháp phân tích Exergy được sử dụng để phát hiện và định lượng để đánh giá những nguyên nhân của sự không hoàn hảo nhiệt động lực của quá trình xem xét. Nó có thể, do đó, chỉ A. Hepbasli / lượng tái tạo và năng lượng bền vững Nhận xét ​​12 (2008) 593-661 599 các khả năng cải thiện nhiệt động lực của quá trình này đang được xem xét, nhưng chỉ có một phân tích kinh tế có thể quyết định thiết thực của một cải tiến có thể [7,8]. Các khái niệm về exergy, năng lượng có sẵn, và sự sẵn có về cơ bản là giống nhau. Các khái niệm về sự hủy diệt exergy, tiêu thụ exergy, không thể đảo ngược, và công việc bị mất cũng là cơ bản tương tự. Exergy cũng là một biện pháp của các công việc hữu ích tối đa có thể được thực hiện bằng một hệ thống tương tác với một môi trường mà là ở P0 áp suất không đổi và một T0 nhiệt độ. Các trường hợp đơn giản nhất để xem xét là của một hồ chứa với nguồn nhiệt của trong fi nite suất và nhiệt độ T0 bất biến. Nó đã được coi là tối đa fi ciency ef rút nhiệt từ một hồ chứa có thể được chuyển đổi thành công việc là Carnot ef fi ciency [9,10]. Mặc dù nhiều nghiên cứu đã được tiến hành trên các phân tích và hiệu suất năng lượng đánh giá của rers bằng cách sử dụng phương pháp phân tích năng lượng trong các tài liệu, giấy tờ xét rất hạn chế xuất hiện trên các phân tích exergy và đánh giá chất lượng rers. Về vấn đề này, Koroneos et al. [11] xử lý với ba loại rers về khía cạnh exergetic, cụ thể là (i) phân tích exergetic của một hệ thống nhiệt năng lượng mặt trời bằng cách trình bày một nghiên cứu được tiến hành bởi Singh et al. [12], (ii) phân tích exergy của hệ thống năng lượng địa nhiệt bằng cách trình bày và đánh giá các Larderello-Farinello-Valle Secolo địa nhiệt trong khu vực (Tuscany, Italy) nghiên cứu bởi Bettagli và Bidini [13], và (iii) phân tích exergy của hệ thống năng lượng gió bằng cách đưa ra các quan hệ sử dụng trong phân tích và đánh giá một hệ thống năng lượng gió. Họ cũng thực hiện một sự so sánh giữa các nguồn năng lượng tái tạo và không-RE, và kết luận rằng một số các hệ thống xuất hiện để có cao thiếu sót ef, và trong một số trường hợp, họ đều lớn hơn so với tính hiệu ef fi của các hệ thống sử dụng các nguồn phi-RE. Trong các trường hợp khác, như việc chuyển đổi năng lượng mặt trời thành điện, những thiếu sót fi ef thấp hơn, nhằm đáp ứng nhu cầu điện của thành phố. Hermann [14] identi fi ed các hồ chứa exergy chính là nguồn cung cấp exergy để sinh quyển và quanti fi ed exergy sâu rộng của các hồ chứa thứ phái sinh của họ, hoặc các nguồn lực. Quan hệ Exergy trao đổi vũ trụ xạ, gió, sóng bề mặt đại dương, lượng mưa, gradient nhiệt của đại dương, thủy triều và năng lượng địa nhiệt cũng fl brie y trình bày. Các nghiên cứu hiện nay khác với những người trước đây do các sự kiện mà: (i) này bao gồm một phân tích exergetic toàn diện và đánh giá hiệu suất của rers. (ii) Điều này bao gồm một loạt các rers như năng lượng mặt trời, gió, địa nhiệt và sinh khối cùng với các phần phụ của họ (ví dụ, đối với địa nhiệt, các ứng dụng trực tiếp và gián tiếp của mình) cũng như các hệ thống hybrid. (iii) này trình bày một sự so sánh giữa các nghiên cứu được thực hiện trước đó trong các hình thức lập bảng, và (iv) này tóm tắt exergetic sử dụng ef fi ciency của rers như thực hiện bằng cách Hepbasli và Utlu [15] lần đầu tiên kinh cho Thổ Nhĩ Kỳ. Về vấn đề này, các cấu trúc của bài báo được tổ chức như sau: Phần fi đầu tiên bao gồm việc giới thiệu; Phần 2 giao dịch với năng lượng và mô hình hóa exergy, trong khi mối quan hệ nói chung được mô tả trong phần 3; phân tích và đánh giá các exergetic rers đang được điều trị tại mục 4 chi tiết hơn bằng cách áp dụng các mối quan hệ chung để rers khác nhau; và phần cuối cùng kết luận.