Yenilenebilir enerji kaynaklarından beslenen şebekeden bağımsız bir ev için talep ve kaynak dinamikleri dikkate alınarak sistem analizi
A system analysis of a renewable energy supplied stand-alone residential house considering both deman side and source side dynamics
Yazar: ONUR ELMA
Danışman: YRD. DOÇ. DR. UĞUR SAVAŞ SELAMOĞULLARI
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Enerji analizi = Energy analysis ; Sistem analizi = System analysis ; Yenilenebilir enerji kaynakları = Renewable energy resources

Özet:
Bu çalışmada şebekeden bağımsız olan bir evin elektrik talebinin güneş ve rüzgar enerjisi kullanılarak karşılanması durumu incelenmiştir. Bir evin deneysel olarak elde edilmiş elektriksel yük talebi incelendiğinde, evin elektriksel yük talebinin gün boyunca geniş güç aralığında değiştiği ve oldukça dinamik olduğu saptanmıştır. Aynı şekilde güneş panellerinden ve rüzgar türbininden elde edilebilecek enerji miktarı da hem gün boyunca değişkenlik göstermekte hem de süreklilik arz etmemektedir. Rüzgar ve güneş enerjisi birbirlerini tamamlayıcı özelliğe sahiptirler. Şebekeden bağımsız bir evin yenilenebilir enerji kaynakları kullanılarak kesintisiz bir şekilde beslenebilmesi için akü veya ultra kapasite gibi enerji depolama sistemlerinin de kullanılması gereği ortaya çıkmaktadır. Bu nedenle, kurulan hibrit sistemde destekleyici kaynak olarak akü kullanılması öngörülmüştür. Literatürdeki çalışmalarda çoğunlukla saatlik ortalama veriler kullanılmasına kaşın böyle bir güç sisteminde kullanılacak bileşenlerin doğru bir boyutlandırma analizi için yüksek örnekleme ile elde edilmiş yük verisi, rüzgar hızı verisi ve güneş ışınım verisi kullanılması gerekmektedir. Bu tez çalışmasında, ilk kez yüksek örnekleme oranı ile elde edilmiş dinamik veriler kullanılmıştır. Hem yük değişimi hem de rüzgar ve güneşten elde edilecek enerji miktarının değişimi stokastik olduğundan, analizlerde istatistiksel yöntemler kullanılmıştır. Bileşen boyutlarının belirlenmesinde Matlab/Simulink programında oluşturulmuş hibrit sistem simulasyonu kullanılmıştır. Simulasyona dakikalık ölçülmüş veriler girilmiş ve sonuçta buna uygun enerji depolama sistemi için (SOC dikkate alınarak) boyutlandırma yapılmıştır.Bu simulasyon ile rüzgar türbini ve solar panel grubunun farklı güç değerleri dikkate alınarak sistem analizi yapılmıştır. Elde edilen bileşen boyutları, elimizdeki verilerin saatlik ortalama verileri kullanılarak elde edilmiş sistem boyutu ile karşılaştırılmıştır. Dakikalık kaynak ve yük değişken verileri ile saatlik ortalama verileri kullanılarak yapılan sistem analizinde gerekli akü kapasitesinde fark olduğu tespit edilmiştir. Bu fark saatlik verilerde %15 civarında daha fazla akü kapasitesi gerektiğini ortaya koymaktadır.

Abstract:
In this study, solar and wind energy use to supply the electrrical demand of a stand-alone residential house is investigated. Experimentally measured daily load profile reveals that the residential electrical load demand varies within a wide range and is highly dynamic. Similarly, both wind energy and solar energy are higly dynamic over a day and they are intermittent. However, they complement each other. Energy storage units (batteries/super capacitors) are also needed for an uninterruptted service. Thus battaries are used to support hybrid system. For a proper compenent sizing in such a system, high resolution load data, wind speed data and solar irraditon data must be collected and used in the sizing analysis. Generally, hourly averaged values are used in the literature. Here, high resolution data will be used for the first time. Since both load and energy from solar and wind sources are stochastic, statistical methods are used in analyses. Matlab/Simulink program is used to determine the size of the backup. Collected data used as input to system simulations and sizing is completed, with the consideration of SOC, for the suitable energy storage system.In this simulation, different power values of wind turbines and PV panels are used for system analysis. Then, the obtained sizes will be compared with the sizes of hourly averaged values.A difference is determined for the necessary battery capacity between the variable source and load datas taken in minutes and hourly average datas in the system analysis. This difference leads to 15 % more battery capacity need for hourly average datas.