Rüzgar-fotovoltaik- biyogaz hibrit güç sistemlerinin akıllı mikro şebekelerde kullanımının kontrol ve dizaynı
Design, control and integration of solar, wind and biomass energy in a micro grid system an approach to smart grid for rural electrification
Yazar: MOHAMMAD HABIBULLAH
Danışman: PROF. DR. GÜNNUR KOÇAR
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Güneş Enerjisi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Enerji = Energy

Özet:
Gelişmekte olan ülkelerin kırsalında yaşayan topluluklar çoğunlukla elektrik şebekelerine bağlı olmadıkları için elektrik enerjisinin kullanımında problemler yaşamaktadırlar. Temel elektrik enerjisi ihtiyacı bu ülkelerde halen çözülememiştir. Fosil yakıtların tükenmesi sebebiyle ve yenilenebilir enerji teknolojilerindeki gelişmeler ışığında kırsal alanların elektrifikasyonu için dağıtık elektrik üretimi konusu önemli hale gelmiştir. Bu tezde de bir hibrit mikro şebeke teknik ve ekonomik açıdan incelenmiştir.
Yenilenebilir enerji kaynakları entegre edilmiş mikro şebekelerin tasarımı güncel bir araştırma konusudur. Bu çalışmada fotovoltiak, rüzgâr ve biyokütle hibrit sistemi düşünülmüştür. Önerilen şebekenin tasarımı için ücretsiz bir modelleme yazılımı olan HOMER (Hybrid Optimization of Multiple Energy Resources) kullanılmıştır. Rüzgâr ve güneş enerjisi temel iki kaynak olarak düşünülmüş ve aktif olduklarında hem sahadaki yüklere enerji sağlamak hem de akü bankalarını şarj etmek için kullanılmaktadır. Bununla birlikte enerjinin tavan yaptığı durumlardaki enerji açığını kapatmak için biyogaz enerji üreteci kullanılmıştır. Bu güç sisteminin tasarımı için yapılan simülasyon ve optimizasyonlarda yük profili, iklimsel veriler, komponent fiyatları göz önünde bulundurulmuş ve Net Güncel Maliyet (NGM) minimize edilerek güç sisteminin optimum ekonomik tasarımı gerçekleştirilmiştir. Bununla birlikte, yük atma, yenilenebilirlik oranı, enerji maliyeti gibi diğer parametreler de tekno-ekonomik açıdan incelenmiştir.
Yenilenebilir enerji üretimini gözlemlemek amacıyla PLC tabanlı bir sistem kullanılmıştır. Evdeki sunucu enerji tüketim ve üretim verilerini toplamakta, enerji kestirimi için analiz etmekte, enerji tüketim çizelgesini kullanarak maliyeti düşürmektedir. Bu araştırmada ayrıca AC-DC mikro şebeke sistemi incelenmiş ve HOMER yazılımı kullanılarak maliyet açısından karşılaştırmalar yapılmıştır. Sonuç olarak, bu tezde bir mikro şebekede farklı yenilenebilir enerji kombinasyonları ele alınmış ve minimum enerji maliyeti açısından en uygun çözüm sunulmuştur. Bununla birlikte sistemdeki kısıtlar, kullanılabilirlik ve konuyla alakalı güncel problemler belirtilmiştir.

Abstract:
Rural communities in developing countries are facing power crisis mostly due to the lack of grid connected power lines. Basic Electricity need is still an unsolved problem in the rural areas. Due to the depletion trend of fossil fuels and recent advancement in renewable energy technology, distributed generation can be investigated for the electrification of those rural areas. The research presented in this thesis focuses on the technical and economic challenges for introducing hybrid Micro-gird.
Integrating renewable resources and creating micro Grid is a challenging job. In this research PV, Wind and Biomass hybrid system has been considered for supplying an electrical load in a remote area. Well known freeware HOMER modeling tool have been used to design the off-grid system. Wind and solar energy are considered as primary sources to supply electricity directly to the load and to charge battery bank when excess generation is happened. Besides a biogas generator is connected in the grid to mitigate the peak demand. The community's load has been suggested for lighting, fan, school and health clinic equipment load, television, radio. During the design of this power system set-up, the simulation and optimization was done based on the electricity load, climatic data sources, economics of the power components and other parameters in which the NPC has to be minimized to select an economic feasible power system. Moreover other parameters like capacity shortage, renewable fraction,  COE was also considered to check the technical capability so as to select a system that is sound in techno-economic aspects.
A PLC based renewable energy gateway is used to monitor the energy generation of renewable energies. The home server gathers the energy consumption and generation data, analyzes them for energy estimation, and controls the home energy use schedule to minimize the energy cost. The different integration aspects are emphasized here. This research also narrates AC and DC micro grid and then compares the cost analysis by using the software Hybrid Optimization of Multiple Energy Resources (HOMER). Finally integration of three renewable resources hybrid smart micro grid is developed. Different possible renewable energy resource combinations have been presented and the best combination based on efficiency and minimum cost of energy (COE) criteria has been suggested. The limitations, availability and areas of further research have also been identiﬁed.