Güneş ve hidroelektrikten oluşan bir hibrit enerji sisteminin modellenmesi ve performans karşılaştırması
Modeling and performance comparison of a hybrid energy system combined by hydroelectric and solar energy
Yazar: MUHAMMED FATİH SALTUK
Danışman: PROF. DR. MAHİR DURSUN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Enerji verimliliği = Energy efficiency ; Enerji yönetim sistemleri = Energy management systems ; Güneş enerjisi = Solar energy ; Hibrit enerji = Hybrid energy ; Hidroelektrik = Hydroelectric ; Yenilenebilir enerji = Renewable energy

Özet:
Yenilenebilir enerji kaynaklarının sürdürülebilir özelliklerine karşın gün içi üretim dalgalanmaları ve kapasite kullanım oranlarındaki düşük oranlar, hibrit enerji kullanımını zorunlu hale getirmektedir. Güneş-Hidroelektrik (GHE), güneş ve hidroelektrik enerjisinin bir arada kullanılmasıyla oluşturulan bir hibrit enerji türüdür. Bu doktora tez çalışmasında, GHE hibrit yapısının modellemesi yapılmış, birlikte oluşturulan sistem için enerji yönetiminin sağlanması ve farklı yenilenebilir hibrit çiftleri ile performans karşılaştırmaları verilmiştir. Bu tez çalışması ile birlikte, enerji üretim ve şebeke kapasite kullanım verimliliğinin artırılması amaçlanmış olup, ayrıca GHE sistemi için en uygun güneş enerji tesisi kurulu güç elde edilmiştir. Modelleme çalışmalarında MATLAB Simulink kullanılmıştır. Biribirinden farklı özelliklere sahip, mevcutta çalışan ve yapılması planlanan nehir tipi hidroelektrik santraller için vaka çalışmaları yapılmıştır. Hibrit GHE sistem simülasyonu nehir tipi hidroelektrik santrallerinin temel parametreleri kullanılarak modellenmiştir. Çalışma kapsamında, ele alınan vaka çalışmaları için GHE hibrit yapısına en uygun güneş enerji tesisi kurulu güç tespiti yapılmıştır. Bu tespit yapılırken ilk etapta sistem parametreleri belirlenmiş, matematiksel model geliştirilmiş ve en uygun sistemi sağlayacak algoritma oluşturulmuştur. Matematiksel modelin en önemli parametrelerden biri güneş ışıma miktarıdır. Saatlik bazda güneş ışıma miktarını sağlayabilmek için literatür taranmış ve en yaygın olarak kullanılan iki model olan, ampirik model ile ekonometrik modeller algoritma içinde denenmiştir. Önerilen algoritma kapsamındaki tüm parametreler temin edilerek, vaka çalışmaları tamamlanmıştır. Sonuç olarak kurgulanan yapı en uygun sistem kurulu gücünün tespitini sağlamıştır. Oluşturulan algoritma sayesinde Türkiye'nin potansiyel GHE hibrit kurulu gücü tespit edilmiş olup, diğer yenilenebilir enerji tesisleri ile performans karşılaştırması yapılmıştır.

Abstract:
Despite the sustainable characteristics of renewable energy sources, the daily production fluctuations and the low capacity utilization rates make hybrid energy mandatory. Solar-Hydroelectric (SHE) is a kind hybrid energy type created by using solar and hydroelectric energy together. In this doctoral thesis, modeling of the SHE hybrid structure was performed by using energy management for the co-created system and performance comparisons with different renewable hybrid pairs. This thesis aimed to increase the efficiency of energy production and grid capacity utilization, and the most suitable solar power plant installed power for the SHE system. MATLAB Simulink was used in modeling studies. Case studies were conducted for river-type hydroelectric power plants that have different characteristics, are currently operating, and are planned to be built. Hybrid SHE system simulation is modeled using basic parameters of river-type hydroelectric power plants. Within the scope of the study, the most suitable solar power plant installed power was determined for the SHE hybrid structure for the case studies discussed. While making this determination, system parameters were determined in the first place, a mathematical model was developed and an algorithm was created to provide the most suitable system. One of the most critical parameters of the mathematical model is the amount of solar radiation. To provide the amount of solar radiation on an hourly basis, the literature was searched and the two most widely used models, the empirical model, and the econometric models were tested in the algorithm. All the parameters within the scope of the proposed algorithm were provided and the case studies were completed. As a result, the structure that was constructed enabled the determination of the most suitable system-installed power. Thanks to the created algorithm, Türkiye's potential SHE hybrid installed power has been determined and performance comparisons have been made with other renewable energy facilities.