Yenilenebilir enerji üretiminin arttırılması: hibrit rüzgar-CSP santralinin değerlendirilmesi - Türkiye vaka çalışması
Maximizing renewable energy output: assessing a hybrid wind-CSP plant - case study: Turkey
Yazar: SHATHA GHANNAM
Danışman: PROF. DR. İLHAN CEYLAN
Karabük Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Enerji = Energy

Özet:
Hızla büyüyen rüzgar ve güneş enerjisi kullanımı, bunların temiz, güvenilir ve rekabetçi alternatifler olarak potansiyelini yansıtmaktadır. Ancak, artan küresel enerji talebi, bu yenilenebilir enerji kaynaklarının, kesintili ve doğal değişkenlik zorluklarını aşarak istikrarlı ve güvenilir bir enerji arzı sağlamak amacıyla derhal geliştirilmesini gerektirmektedir. Bu tez, rüzgar enerjisini, eritilmiş tuzlu termal enerji depolamaya sahip bir yoğunlaştırılmış güneş enerjisi (CSP) tesisi ile entegre eden hibrit bir enerji sistemini incelemektedir. Bu sistemin amacı, verimlilik, güvenilirlik ve ekonomik uygulanabilirliği artırırken, aynı zamanda bu zorlukları ele almaktır.
 
Çok Kriterli Karar Analizi (MCDA), bölgedeki rüzgar ve DNI arasındaki güçlü tamamlayıcılıktan yararlanarak Gaziantep'i Türkiye'deki en uygun site olarak belirlemiştir. Sistemi optimize etmek için Sistem Danışmanı Modeli (SAM) kullanılarak simülasyonlar gerçekleştirilmiştir. Optimal konfigürasyon, 2.5 güneş çarpanı ve 6 saatlik eritilmiş tuz enerji depolama kapasitesine sahip bir CSP güneş alanı ile elde edilmiştir. Bu hibrit sistem, yıllık 231.486.940 kWh enerji üretimi sağlamakta, %52.85'lik bir kapasite faktörü elde etmekte ve kWh başına 0,066 $ seviyelendirilmiş enerji maliyeti (LCOE) sunmaktadır. Bu çalışma, hibrit rüzgar-CSP sistemlerinin artan enerji taleplerini karşılamada, kaynakların kesintiliğini gidermede ve Türkiye'nin yenilenebilir enerji hedeflerine güvenilir ve ekonomik olarak rekabetçi bir çözüm sunarak katkı sağlama potansiyelini vurgulamaktadır.

Abstract:
With the rapid growth in wind and solar energy deployment, they reflect their potential as clean, reliable, and competitive alternatives to conventional energy sources. However, the increasing global energy demand calls for an immediate development of these renewable energy resources to address the intermittency and inherent variability challenges and achieve a stable and reliable energy supply. This thesis investigates a hybrid energy system that integrates wind energy with a concentrated solar power (CSP) plant with molten salt thermal energy storage, aiming to enhance efficiency, reliability, and economic feasibility while addressing these challenges. 
A multi-criteria decision analysis (MCDA) identified Gaziantep as the optimal site in Turkey, leveraging the strong complementarity between wind and direct normal irradiation (DNI) observed in the region. Simulations using the System Advisor Model (SAM) were conducted to optimize the system. The optimal configuration was achieved with a CSP solar field of 2.5 solar multiple and 6 hours of molten salt energy storage. This hybrid system produces an annual energy output of 231,486,940 kWh, achieves a capacity factor of 52.85%, and delivers a Levelized Cost of Energy (LCOE) of $0.066 per kWh. This study highlights the potential of hybrid wind-CSP systems to meet growing energy demands, address resource intermittency, and support Turkey's renewable energy goals with a reliable and economically competitive solution.