Fotovoltaik (PV), rüzgâr ve hibrit sistemlerin tasarımı ve ekonomik analizi
Design and economic analysis of fotovoltaic (PV), wind and hybrid systems
Yazar: SUPHİ ANIL SEKUÇOĞLU
Danışman: DOÇ. DR. TÜLİN BALİ
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Fotovoltaik = Photovoltaic ; Fotovoltaik piller = Photovoltaic cells ; Fotovoltaik sistemler = Photovoltaic systems ; Hibrit enerji = Hybrid energy ; Rüzgar enerjisi = Wind energy ; Rüzgar türbinleri = Wind turbines

Özet:
Bu çalışmada, fotovoltaik sistem (PVS), rüzgâr enerji sistemi (RES) ve hibrit sistem'lerden (HS) elektrik enerjisi üretimi incelenmiş, sistemlerin tasarlanması, karşılaştırılması ve ekonomik analizleri yapılmıştır. Sistem tasarımlarını gerçekleştirmek ve her sisteme ait teknik-ekonomik parametreleri belirlemek için PVsyst ve HOMER programları kullanılmıştır. Belen, Kırklareli, Karaman, Konya, Gelibolu ve Sinop tasarım bölgeleri olarak seçilmiştir. Sistem maliyetleri ve birim enerji maliyetleri yıllık 1500 kWh, 2500 kWh ve 3500 kWh'lik üç farklı yükleme durumu için incelenmiş, kapasite yetersizlik oranı'nın (KYO) sistemler üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Sistemler, şebekeden bağımsız ve şebeke bağlantılı olarak ele alınmıştır. Şebekeden bağımsız HS'in, PVS ve RES'ne göre daha ekonomik olduğu belirlenmiştir. Bu sistemler günümüz koşullarında yüksek maliyetli enerji üretmektedirler. Şebeke bağlantılı sistemler tarife garantisiz ve tarife garantili durumlar için incelenmiştir. Tarife garantisi olmadığı durumda şebeke bağlantılı PVS'e ait PVsyst ve HOMER sonuçları, sadece yıllık 1500 kWh'lik yükleme durumu için karşılaştırılmış ve her iki programdan elde edilen optimum sistemlerin birbirine yakın olduğu görülmüştür. Tarife garantili durumda birim enerji maliyetleri PVS'de 0.267 $/kWh ile 0.367 $/kWh, RES'nde 0.072 $/kWh ile 0.36 $/kWh, HS'de ise 0.074 $/kWh ile 0.393 $/kWh arasında değerler almaktadır. Elde edilen sonuçlara göre şebeke bağlantılı sistemlerin şebeke bağlantısız sistemlere göre daha ekonomik olduğu belirlenmiştir.Anahtar Kelimeler: Fotovoltaik Modül, Rüzgâr Türbini, PV Sistem, Rüzgâr Enerjisi Sistemi, Hibrit Sistem, PVsyst, HOMER

Abstract:
In this study, the production of electrical energy from fotovoltaic system (PVS), wind energy system (WES) and hybrid system?s (HS) was investigated, and the design, comparison and economic analysis of the systems were performed. In order to carry system designs out and determine the technical and economical parameters of each system, PVsyst and HOMER programs were used. Belen, Gelibolu, Konya, Sinop, Kırklareli and Karaman cities were selected as the design areas. The system costs and levelized costs of energy were investigated for three different load of 1500 kWh, 2500 kWh and 3500 kWh cases annually and the effect of capacity shortage fraction on the systems was examined. The systems were designed as grid connected and stand alone systems. It was determined that the HS is more cost-effective than the PVS and WES for stand alone system designs. The cost of energy is high for stand alone systems in today?s conditions. Grid-connected systems were examined for cases without/with feed-in tariff. The results of PVsyst and HOMER for grid-connected PV systems without feed-in tariff were only compared for an annual load of 1500 kWh and it was seen that the results of optimum system obtained from both programs were close to each other. The levelized costs of energy vary between 0.267 $/kWh and 0.367 $/kWh for PVS, between 0.072 $/kWh and 0.36 $/kWh for WES, between 0.074 $/kWh and 0.393 $/kWh for HS in the case of feed-in tariff. According to the obtained results, it is determined that the grid connected systems are more cost-effective than stand alone systems.Key Words: Photovoltaic Module, Wind Turbine, PV System, Wind Energy System, Hybrid system, PVsyst, HOMER