Rüzgâr-güneş hibrit enerji santrallerinde kapasite kullanım optimizasyonu
Wind-solar hybrid energy capacity utilization optimization in power plants
Yazar: TUĞBA GEÇER
Danışman: PROF. DR. NEVZAT ONAT
Manisa Celal Bayar Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Çalışma kapsamında, rüzgâr santrallerinde kapasite kullanım oranının arttırılması ve atıl arazinin değerlendirilmesi amacıyla uygun görülen bölgelere fotovoltaik dönüşüm santrali kurularak hibrit modele geçişinin tekno-ekonomik analizi yapılmıştır. Bu amaçla, hali hazırda üretim yapan Çeşme Vega Rüzgâr Enerji Santrali'nin fotovoltaik sistemle hibrit hâle getirilmesi senaryosu ele alınmıştır. İlk aşamada rüzgâr enerji santralinin üretim verileri referans alınarak mevcut durumdaki kapasite kullanım oranları belirlenmiştir. İkinci aşamada rüzgâr santralinin alanında parsel/arazi çalışması yapılarak rüzgâr santral alanı beş bağımsız araziye ayrılmıştır. Bu araziler için sehpa arası mesafesi, güneş ışınım miktarı, varsayılan kayıpları da içeren incelemelerle fotovoltaik güneş enerji fizibilite çalışması yapılmıştır. Elde edilen çıktılara da dayanılarak bu arazilerin tek yüzlü veya çift yüzlü fotovoltaik panel kullanıldığı 12 farklı senaryo ele alınmıştır. Her senaryo için yıllık enerji üretimi, atıl enerji, net enerji ve kapasite kullanım oranı hesaplanmıştır. Tez kapsamında maliyet boyutu da dikkate alınarak her bir senaryonun yatırımı geri ödeme (amorti) süreleri hesaplanmıştır. Son aşamada ise tüm senaryolar için fotovoltaik panel ilavesi ile her %1 kapasite oranı artışı için amortisman süresinin ne ölçüde değiştiği hesaplanmıştır. Bu tespit sonucunda 12 senaryo kıyaslanarak bu oranın en düşük olduğu senaryo, optimal senaryo olarak tespit edilmiştir. Tez sonucunda rüzgâr santrallerinde atıl kapasitenin ve arazinin önerilen şekilde değerlendirilmesinin ekonomik açıdan kısa sürelerde önemli kâr potansiyeli sağlayan bir yatırım olduğu ortaya konulmuştur. Ayrıca, çalışmada önerilen model, rüzgâr santrallerinin dışında hidroelektrik santrallerin baraj gölleri ve uygun arazi boşluklarına da uygulanarak önemli kapasite kullanım artışı sağlanabilir. 
Tezin birinci bölümünde genel bilgiler ve literatür taraması, ikinci bölüm hibrit sistem bileşenlerinin teorik detayları verilmiştir. Üçüncü bölümde çalışmada kullanılan hesaplama yöntemleri, sayısal sonuçlar ve yorumlar yer almaktadır. Son bölümde elde edilen sonuçların genel değerlendirmesi yapılmış ve önerilen modelin gelişme potansiyelinden bahsedilmiştir.

Abstract:
Within the scope of the study, a techno-economic analysis of the transition to the hybrid model was made by establishing photovoltaic conversion plants in suitable regions in order to increase the capacity utilization rate in wind power plants and to utilize idle land. For this purpose, the scenario of hybridizing the Çeşme Vega Wind Power Plant, which is currently producing, with a photovoltaic system was discussed. In the first stage, current capacity utilization rates were determined by taking the production data of the wind power plant as reference. Secondly, parcel/land study was carried out in the area of the wind power plant and the wind farm area was divided into five independent lands. A photovoltaic solar energy feasibility study was conducted for these lands, including the distance between the stands, the amount of solar radiation, and the assumed losses. Based on the outputs obtained, 12 different scenarios in which these lands were used with monofacial or bifacial photovoltaic panels were discussed. Annual energy production, idle energy, net energy and capacity utilization rate were calculated for each scenario. Within the scope of the thesis, investment payback (amortization) periods for each scenario were calculated, taking into account the cost dimension. In the last stage, it was calculated to what extent the depreciation period changed for every 1% capacity increase with the addition of photovoltaic panels for all scenarios. As a result of this determination, 12 scenarios were compared and the scenario with the lowest rate was determined as the optimal scenario. As a result of the thesis, it has been revealed that the recommended use of idle capacity and land in wind power plants is an investment that provides significant profit potential in a short time. The model proposed in the study can be applied to dam lakes and suitable land spaces of hydroelectric power plants, in addition to wind power plants, and a significant capacity increase can be achieved.
In the first part of the thesis, general information and literature review are given, and in the second part, theoretical details of the hybrid system components are given. The third section includes the calculation methods used in the study, numerical results and comments. In the last section, a general evaluation of the results was made and the development potential of the proposed model was mentioned.