Biyokütle tabanlı hibrit yenilenebilir enerji sistemlerinin tekno-ekonomik ve çevresel analizi
Techno-economic and environmental analysis of biomass-based hybrid renewable energy systems
Yazar: RECEP TAYYİP AKARSU
Danışman: PROF. DR. NESRİN KAYATAŞ DEMİR
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Enerji Sistemleri Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Enerji = Energy

Özet:
Türkiye hayvan gübresinden biyogaz üretiminde önemli bir potansiyele sahiptir. Ancak küçük ölçekli hayvancılık işletmelerinin yaygınlığı bu potansiyelin kullanımını engellemektedir. Biyogaz teknolojisi diğer bir önemli avantajı olan kolay ölçeklenebilirliği sayesinde dağıtık biyokütle kaynaklarından enerji üretimine olanak sağlayabilir. Bu tez çalışmasında, Türkiye'nin Orta Anadolu bölgesinde hayvancılığın temel geçim kaynağı olduğu bir mezrada şebeke bağlantılı biyogaz tabanlı hibrit enerji sistemi kullanımının teknik-ekonomik ve çevresel analizi yapılmıştır. Biyogaz jeneratörü, FV Panel, rüzgar türbini ve şebekenin çeşitli kombinasyonlarından oluşan 4 hibrit senaryo ve sadece şebeke bağlantısını içeren baz senaryoyla birlikte toplamda 5 adet senaryo HOMER Pro yazılımı aracılığıyla incelenmiştir. Hibrit senaryolar birbirlerine ve baz senaryoya göre kıyaslanarak değerlendirilmiştir. Şebeke bağlantılı Biyogaz/FV panel hibrit sistemi 0.0952 $/kWh enerji maliyeti ve 449969$ net bugünkü maliyet değeriyle en uygun sistem olarak belirlenmiştir. Biyogaz/FV Panel/Şebeke senaryosu %82'lik yenilenebilirlik yüzdesine ve baz senaryoya kıyasla yıllık 66214 kg CO2 emisyonu azaltımı potansiyeline sahiptir. Ayrıca şebekeye elektrik satış fiyatı ve nominal faiz oranı gibi farklı girdi parametrelerine duyarlılık analizi uygulanmıştır. Şebekeye elektrik satış fiyatına göre yapılan duyarlılık analizi sonuçları elektrik satış fiyatının artırılmasının projenin geri ödeme süresini 16.89 yıldan 7.6 yıla kadar düşürebileceğini ve diğer ekonomik gösterge parametrelerini önemli ölçüde iyileştirdiğini göstermektedir.
Anahtar Kelimeler: Biyogaz, Hibrit Yenilenebilir Enerji Sistemleri, Anaerobik Çürütme, HOMER Pro, Optimizasyon

Abstract:
Turkey has significant potential for producing biogas from animal manure. However, the prevalence of small-scale livestock farming operations hinders the utilization of this potential. Thanks to its important advantage of easy scalability, biogas technology can enable energy production from distributed biomass sources. In this thesis, a technical, economic, and environmental analysis of biogas-based hybrid energy systems was conducted in a small village in Turkey's Central Anatolia region, where livestock farming is the main source of livelihood. Five scenarios were examined using HOMER Pro software, including four hybrid scenarios composed of various combinations of a biogas generator, PV panel, wind turbine, and the grid, along with a base scenario that only includes grid connection. The hybrid scenarios were evaluated by comparing them to each other and the base scenario. The grid-connected biogas/PV panel hybrid system was determined to be the optimal system, with a cost of energy of $0.0952/kWh and a net present cost of $449,969. The biogas/PV panel/grid scenario has a renewable fraction of 82% and offers the potential to reduce annual CO2 emissions by 66,214 kg compared to the base scenario. Additionally, a sensitivity analysis was conducted on various input parameters such as the grid sellback rate and the nominal interest rate. The sensitivity analysis results based on the sellback rate indicate that increasing the rate can reduce the project's payback period from 16.89 years to 7.6 years and significantly improve other economic indicators.
Keywords: Biogas, Hybrid Renewable Energy Systems, Anaerobic Digestion, HOMER Pro, Optimization