Kısa ve uzun dönem yük tahmini sonuçlarına göre bir bölge için hibrit yenilenebilir enerji üretim modellerinin optimal tasarımı ile analizi
Optimal desing and analysis of hybrid renewable energy production models for a region based on short and long-term load forecast results
Yazar: AYKAN BÖLÜKBAŞI
Danışman: DOÇ. DR. KADİR ABACI
Mersin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Dünya üstündeki insan nüfusu arttıkça elektrik enerjisine olan talep de giderek artmaktadır. Günümüzde kırsal kesimlerde yaşam azalmış, insanlar mega şehirlerde yaşamaya başlamışlardır. Sanayi ve teknolojinin gelişimine bağlı olarak enerjiye olan talep sürekli artmaktadır. Hayatımız kolaylaşıp, yaşam kalitesi arttıkça enerjiye talep de sürekli artış göstermektedir. Talebi sürekli artan elektrik üretiminde, uzun yıllardır fosil kaynaklar kullanılmaktadır. Fosil kaynakların kullanılması birçok sorunları beraberinde getirmiştir. Dünyada fosil kaynakların rezervinin giderek azalması, doğaya olan zararları ve üretim maliyeti bakımından pahalı olması gibi durumlar söz konusudur. Dolayısıyla fosil kaynakların enerji üretiminde ağırlığının azaltılması ve enerji üretiminde doğal enerji kaynaklarının daha fazla kullanılması önemlidir. Ülkemizin doğal kaynakları incelendiğinde yenilebilir enerji potansiyeli bulundurması da bu geçiş için önemli avantaj sağlamaktadır. 
	Bu çalışmada, Kahramanmaraş ili Göksun ilçesinin, elektrik talebini karşılayacak fosil veya yenilebilir kaynaklar kullanılarak şebeke bağlantılı veya bağlantısız olan sistem tasarımlarının en optimal ve düşük maliyetli sistemi tasarlamak için HOMER (Çoklu Enerji Kaynaklarının Hibrit Optimizasyonu) programı kullanılmıştır. Kaynak Araştırmaları bölümünde benzer konularda literatür taraması yapılmıştır. Materyal ve Yöntem bölümünde Türkiye'nin enerji politikası ve potansiyeli verileri incelenmiştir. HOMER programı tanıtılmış, hesaplamalarda kullandığı denklemler gösterilmiştir. HOMER programının benzetim, iyileştirme ve duyarlılık analizi yöntemleri anlatılmıştır. Modellemelerin yapılabilmesi için; Göksun'un Özellikleri bölümünde, ilçenin güneş ışınım ve rüzgâr hızı bilgileri, elektrik tüketimi verileri belirlenmiştir. HOMER yazılımı, ilçenin elektrik yükü, yenilenebilir kaynak potansiyeli gibi verileri güvenilir kaynaklardan elde edip veya kullanıcının programa girişiyle işleyerek ilçenin elektrik üretim ve tüketim verilerine dayalı elektrik talebini karşılayacak simülasyonu yaparak optimizasyon sonuçlarını kullanıcıya sunar. Bulgular ve Tartışma bölümünde HOMER programının optimizasyon sonuçlarına göre emisyon değerleri, ekonomik analizleri ve uygun maliyetli uygulanabilir çıktıları hesaplanmıştır. Değişken enflasyon oranlarının üzerinde duyarlılık analizleri yapılmıştır. Bunun yanı sıra, Göksun'a ait geçmiş yılların yük verilerinin, Uzun kısa süreli hafıza (LSTM) metodu ile eğitilerek 2030 yılına ait yük tahmini oluşturulmuştur. Bu veriler, sistemlerin benzetimi yapılırken kullanılmıştır. Sonuçlar ve Öneriler bölümünde, program çıktılarının değerlendirilmesi yapılmıştır.

Anahtar Kelimeler: Yenilenebilir Enerji, HOMER, Benzetim, Duyarlılık Analizi, Uzun Kısa Süreli Hafıza (LSTM).

Abstract:
As the global human population increases, the demand for electrical energy continues to rise. In contemporary times, rural living has declined, with people increasingly migrating to mega cities. Consequently, the demand for energy is perpetually escalating in line with industrial and technological advancements. As life becomes more convenient and the quality of life improves, energy demand persistently grows. For many years, fossil fuels have been the primary source for meeting the increasing electricity demand. However, the utilization of fossil fuels has introduced numerous problems. These include the gradual depletion of global fossil fuel reserves, their detrimental environmental impacts, and high production costs. Therefore, it is crucial to reduce the reliance on fossil fuels in energy production and to enhance the use of natural energy sources. An examination of our country's natural resources reveals a significant potential for renewable energy, providing a substantial advantage for this transition.
In this study, the HOMER (Hybrid Optimization of Multiple Energy Resources) software was employed to design the most optimal and cost-effective system, either grid-connected or off-grid, using fossil or renewable resources to meet the electricity demand of Göksun district in Kahramanmaraş province. A literature review on similar topics was conducted in the Source Research section. The Material and Methods section analyzed Turkey's energy policy and potential data. The HOMER software was introduced, and the equations it uses in its calculations were presented. The simulation, optimization, and sensitivity analysis methods of the HOMER software were described. To facilitate modeling, the Characteristics of Göksun section provided data on the district's solar radiation, wind speed, and electricity consumption. The HOMER software processes data such as the district's electricity load and renewable resource potential, obtained from reliable sources or inputted by the user, to simulate electricity production and consumption and provide optimization results. In the Findings and Discussion section, the HOMER software's optimization results, including emission values, economic analyses, and cost-effective applicable outputs, were calculated. Sensitivity analyses were performed over varying inflation rates. Additionally, a load forecast for the year 2030 was created using the Long Short Term Memory (LSTM) method, trained on Göksun's historical load data. These data were utilized in the system simulations. In the Results and Recommendations section, the program outputs were evaluated.

Keywords: Renewable Energy, HOMER, Simulation, Sensivity Case, Long Short Term Memory (LSTM).