Karabük şartlarında FV güneş enerjisi, rüzgar enerjisi ve biyogaz hibrit enerji üretim sisteminin potansiyel araştırması ve sistemin optimizasyonu
Potential research and optimization of PV solar energy, wind energy and biogas hybrid energy production system in Karabuk conditions
Yazar: ABDÜLSAMED TABAK
Danışman: PROF. DR. MEHMET ÖZKAYMAK ; DR. ÖĞR. ÜYESİ MUHAMMET TAHİR GÜNEŞER
Karabük Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Enerji ihtiyaçlarındaki artış ve fosil yakıtlara karşı alternatif arayışlara girilmesi sonucunda yenilenebilir enerji kaynaklarının (YEK) kullanılması zorunlu hale gelmiştir. YEK'lerin süreksiz enerji üretim yapısına sahip olması ve üretilen enerjinin birim maliyetlerinin henüz rekabetçi seviyelere inmemesi gibi nedenler, bu kaynakların hibrit olarak kullanılmasına yol açmıştır. Hibrit sistemlerin kullanımı ise bu kaynakların hibrit sistemdeki oranlarının tespit edilmesini gerektirmektedir.
Çalışmada Karabük Üniversitesi Kampüsü'nde bulunan İktisadi İdari Bilimler Fakültesi'nin enerji ihtiyacı YEK'lerden olan FV güneş enerjisi, rüzgar enerjisi ve biyokütleden elde edilen biyogaz enerjisinin bir araya gelerek oluşturduğu hibrit sistemle sağlanması amaçlanmıştır. Bu kapsamda bu üç kaynağın optimum boyutlandırması yapılmıştır. Toplam Net Bugünkü Değer'in (TNBD) denklemi amaç fonksiyonu olarak seçildiği, güvenilirlik açısından Güç Kaynağı Kaybı Olasılığı'nın (GKKO) değerlendirildiği çalışmada Seviyelendirilmiş Enerji Maliyeti (SEM) de göz önünde bulundurulmuştur. GKKO'nun maksimum 0.02 ve 0.01 olduğu durumlarda TNBD değerleri elde edilerek karşılaştırılmıştır. Bunun yanında enerji kaynaklarının yatırım maliyetlerindeki ve faiz oranlarındaki değişimin TNBD'ye olan etkisi ortaya konmuştur. Tüm bu çalışmalar için oluşturduğumuz kontrol stratejisi kullanılarak meta sezgisel yöntemlerden olan Genetik Algoritma ve Isıl İşlem Algoritması ile sonuca gidilmiştir. Diğer yandan meta sezgisel yöntemlerin çözümleri kendi içinde performans açısından karşılaştırılmıştır. Sonuç olarak etkili bir kontrol stratejisi ile fakülte binasının elektrik enerjisi ihtiyacı hibrit sistemle karşılanmıştır.

Abstract:
As a result of the increase in energy needs and the search for alternatives to fossil fuels, the use of renewable energy sources (RES) has become compulsory. The fact that RESs have a cut-off energy production structure has led to the use of hybrid units for reasons such as the unit costs of the produced energy not yet reaching competitive levels. The use of hybrid systems requires that these resources be determined in the hybrid system.
The aim of the study is to provide the energy needs of the Faculty of Economics and Administrative Sciences at the Karabük University Campus with the hybrid system of RESs such as PV solar energy, wind energy and biogas energy obtained from biomass. The equation of Total Net Present Value (TNPC) was chosen as the objective function. The Levelized Cost of Energy (LCOE) is also considered in the study in which the Loss of Power Supply Probability (LPSP) is evaluated for reliability. TNPC values were obtained and compared when the LPSP was 0.02 and 0.01 maximum. Besides, the effect of changes in the investment costs of energy sources on TNPC has been revealed. In all of these studies, we proceeded with the Genetic Algorithm and Simulated Annealing Algorithm, which are meta-heuristic methods using the control strategy we have created. On the other hand, the solutions of meta-heuristic methods have been compared in terms of performance in themselves. As a result, with an effective control strategy, the electricity requirement of the faculty building was met by the hybrid system.