Şebekeden bağımsız bir mikro şebekenin gelişmiş farklı enerji depolama sistemleri kullanılarak modellenmesi ve tekno-ekonomik analizleri: Yıldız Teknik Üniversitesi örneği
Modeling and techno-economic analysis of micro-grid grid-independent using different advanced energy storage systems: Yıldız Technical University case
Yazar: FARUK KÜÇÜKKARA
Danışman: DOÇ. DR. ASLAN İNAN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Teknolojileri Ana Bilim Dalı / Enerji Teknolojisi Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Enerji = Energy

Özet:
Günümüzde, artan nüfus, kentleşme, sanayileşmenin büyümesi, teknolojinin gelişimi ve iklimsel değişiklikler enerjiye olan talebi artırmaktadır. Enerji talebinin artışıyla enerji üretiminde önemli paya sahip fosil yakıt tüketimi de artmakta ve doğaya daha fazla sera gazları salınmaktadır. Bu yüzden yenilenebilir enerji kaynakları kullanımı teşvik edilerek yenilikçi ve sürdürülebilir çözümler oluşturulmalıdır. Yenilenebilir enerji kaynakları kullanımıyla şebekeden bağımsız güç sistemleri kurulumu artmakta ve Net Sıfır hedefi doğrultusunda önemli adımlar atılmaktadır. Bu tezde, Net Sıfır kampüs olma kapsamında enerji üretiminde yenilenebilir enerji kaynakları kullanılarak çevresel sürdürülebilirlik ve enerji verimliliğine katkı amaçlanmaktadır. Çalışmada, Yıldız Teknik Üniversitesi, Davutpaşa Kampüsü, Elektrik-Elektronik Fakültesine ait gerçek bir yıllık enerji tüketim verileri, rüzgâr enerjisi, güneş enerjisi ve gelişmiş farklı enerji depolama sistemleri entegrasyonlarıyla farklı senaryolarda oluşturulan şebekeden bağımsız güç sistemlerinin kurulumu ve işletilmesi üzerine bir araştırma sunulmuştur. Çalışmada, sisteme gelişmiş farklı enerji depolama sistemleri de dahil edilerek teknik ve ekonomik analizleri gerçekleştirilmiştir. Tasarımda yöntem olarak öncelikle saha incelemeleri yapılarak sistemin en etkin kaynağı olan güneş enerjisi sisteminin PV-SOL premium yazılımı ile optimum kurulu güç ve üretim hedefiyle tasarımı yapılmıştır. Daha sonra elde edilen veriler Homer Pro mikro şebeke yazılımına aktarılarak güneş panelleri, rüzgâr türbinleri ve depolama sistemlerinden oluşan şebekeden bağımsız güç sisteminin tasarımı yapılmış teknik ve ekonomik analizleri incelenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre sistemlerin sermaye maliyeti, net bugünkü maliyeti, birim enerji kapasite maliyeti, seviyelendirilmiş enerji maliyeti, basit geri ödeme süresi ve iç karlılık oranları açısından karşılaştırmaları yapılmıştır. Ayrıca sistemlerin daha ekonomik olabilmesi için önerilerde bulunularak enerji depolama sistemlerinin önemine değinilmiştir.

Abstract:
Today, increasing population, urbanization, growth of industrialization, development of technology and climatic changes increase the demand for energy.  With the increase in energy demand, fossil fuel consumption, which has a significant share in energy production, also increases and more greenhouse gases are released into nature. Therefore, the use of renewable energy sources should be encouraged and innovative and sustainable solutions should be created. With the use of renewable energy sources, the installation of off-grid power systems is increasing and important steps are being taken towards the Net Zero target.  In this thesis, it is aimed to contribute to environmental sustainability and energy efficiency by using renewable energy sources in energy production within the scope of becoming a Net Zero campus. In the study, a research is presented on the installation and operation of grid-independent power systems created in different scenarios with the integration of wind energy, solar energy and advanced different energy storage systems, real annual energy consumption data of Yıldız Technical University, Davutpaşa Campus, Faculty of Electrical and Electronics. In the study, technical and economic analyzes were carried out by including advanced different energy storage systems in the system. As a method in design, firstly field studies were conducted and the design of the solar energy system, which is the most effective source of the system, was made with the PV-SOL premium software with the target of optimum installed power and production. Then, the obtained data was transferred to the Homer Pro microgrid software and the design of the grid-independent power system consisting of solar panels, wind turbines and storage systems was made and technical and economic analyses were examined. According to the results obtained, the capital cost, net present cost, unit energy capacity cost, levelized energy cost, simple payback period and internal profitability rates of the systems were compared. In addition, suggestions were made for the systems to be more economical and the importance of energy storage systems was mentioned.