Yenilenebilir enerji tabanlı hibrit şebekelerde enerji yönetimi
Energy management in renewable energy based hybrid systems
Yazar: FERHAT AYDIN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ DURSUN ÖZTÜRK
Bingöl Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Yenilenebilir Enerji Sistemleri Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Enerji = Energy

Özet:
Sanayi ve teknoloji alanındaki ilerlemeler, artan dünya nüfusu, şehirleşme ve insanların
konfor seviyelerinin yükselmesi enerji talebini sürekli olarak artırmaktadır. Günümüzde
enerji ihtiyacının büyük kısmı kömür, petrol ve doğal gaz gibi fosil yakıtlardan
karşılanmaktadır. Fosil yakıtların çıkarılması, işlenmesi ve yakılması atmosfere
karbondioksit (CO2) gibi büyük miktarlarda sera gazı salmaktadır. Bu gazlar küresel ısınma
ve iklim değişikliğine katkıda bulunarak deniz seviyesinin yükselmesi, aşırı hava olayları
ve habitat tahribatı gibi olumsuz çevresel etkilere yol açmaktadır. Ayrıca, fosil yakıtlar
milyonlarca yıl süren jeolojik süreçler sonucunda oluşmuş sınırlı kaynaklardır ve bu
nedenle yakın gelecekte tükenme riski taşımaktadır.
Fosil yakıtların olumsuz etkilerini azaltmak ve daha temiz, yenilenebilir enerji
kaynaklarına (YEK) geçiş yapmak, iklim değişikliğiyle mücadele etmek, kirliliği azaltmak
ve sürdürülebilir bir gelecek inşa etmek açısından büyük önem taşımaktadır. YEK'ler, fosil
yakıtlara güçlü bir alternatif sunmakla birlikte, güneş ve rüzgâr enerjisi gibi kaynaklar hava
koşullarına bağlı olarak kesintili ve değişken olabilir. Bu durum, enerji arzını sürekli olarak
talebe uygun hale getirmeyi zorlaştırabilir. Dolayısıyla, tek bir YEK'e bağımlı kalmak
yerine, çeşitli kaynakların entegre edildiği hibrit mikro şebekelerin kullanılması daha
uygun bir çözüm olacaktır.
Bu tez çalışması, enerji ihtiyacını sürdürülebilir ve çevre dostu yöntemlerle karşılamaya
yönelik iki farklı uygulamayı incelemekte ve yenilenebilir enerji tabanlı çözümlerin
ekonomik ve çevresel avantajlarını ortaya koymaktadır. İlk uygulama, Bingöl'ün Solhan
ilçesine bağlı Yiğit Harman köyünün elektrik ve ısı enerjisi ihtiyacını karşılamak amacıyla
YEK'lerin etkili kullanımını incelemektedir. HOMER Pro yazılımı kullanılarak güneş,
rüzgâr, biyokütle ve hidrojen enerjilerini içeren bir birleşik ısı ve güç sistemi (Combined
Heat And Power-CHP) tasarlanmış ve köyün elektrik ihtiyacının tamamı ile ısı ihtiyacının
yarısı bu sistemden sağlanmıştır. Ekonomik ve çevresel analizler sonucu seviyelendirilmiş
enerji maliyeti (Levelized Cost of Energy-LCOE) 0.271 $/kWh, net bugünkü maliyet (Net
Present Cost-NPC) değeri 739,772 $ ve yıllık CO2 emisyonu 37,958 kg olarak elde
edilmiştir. Bu model, kırsal bölgelerde enerji bağımsızlığını artırmak için etkili bir örnek
sunmaktadır. İkinci uygulama, Diyarbakır ilindeki şehir içi taşımacılıkta dizel ve doğal
gazlı araçların elektrikli araçlara (EA) dönüştürülmesini ele almaktadır. Mevcut 933 aracın
EA'lara dönüştürülmesi için tasarlanan yenilenebilir enerji tabanlı mikro şebekenin birkaç
yıllık yakıt maliyetiyle kendini amorti edebileceğini ve yıllık CO2 emisyonunun (14,137
ton/yıl) mevcut araçlardan (45,540 ton/yıl) üçte birinden daha az olacağını göstermektedir.
Her iki çalışma, yenilenebilir enerji kullanımının ekonomik ve çevresel faydalarını
vurgulamakta ve sürdürülebilir çözümler sunmaktadır.

Abstract:
Advancements in industry and technology, increasing global population, urbanization, and
rising comfort levels of people continuously increase the demand for energy. Today, a
significant portion of the world's energy needs is met from fossil fuels such as coal, oil,
and natural gas. The extraction, processing, and combustion of fossil fuels release large
amounts of greenhouse gases such as carbon dioxide (CO2) into the atmosphere. These
gases contribute to global warming and climate change, leading to negative environmental
impacts such as rising sea levels, extreme weather events and habitat destruction. In
addition, fossil fuels are limited resources that have been formed over millions of years of
geological processes and are therefore at risk of depletion soon.
Reducing the negative impacts of fossil fuels and transitioning to cleaner, renewable energy
sources (RES) is crucial to combat climate change, reduce pollution, and build a sustainable
future. While RESs offer a strong alternative to fossil fuels, resources such as solar and
wind energy can be intermittent and variable depending on weather conditions. This can
make it difficult to continuously match energy supply to demand. Therefore, rather than
relying on a single RES, using hybrid microgrids that integrate various sources provides a
more suitable solution.
This thesis examines two different applications to meet the energy demand with sustainable
and environmentally friendly methods and demonstrates the economic and environmental
advantages of renewable energy-based solutions. The first application examines the
effective use of RESs to meet the electricity and heat energy needs of Yiğit Harman village
in Solhan district of Bingöl. Using HOMER Pro software, a combined heat and power
(CHP) system including solar, wind, biomass, and hydrogen energies was designed to meet
the entire electricity and half of the heat demand of the village. As a result of the economic
and environmental analyses, the levelized cost of energy (LCOE) was found to be
$0,271/kWh, the net present cost (NPC) was $739.772 and the annual CO2 emissions were
37.958 kg. This model provides an effective example for increasing energy independence
in rural areas. The second application addresses the conversion of diesel and natural gas
vehicles to electric vehicles (EVs) for urban transportation in Diyarbakır province. A
renewable energy-based microgrid designed for the conversion of the existing 933 vehicles
to EVs shows that the system can pay for itself within a few years with fuel cost savings,
and the annual CO2 emissions (14.137 tons/year) would be less than one-third of those
from the current vehicles (45.540 tons/year). Both studies highlight the economic and
environmental benefits of using renewable energy and offer sustainable solutions.