Akıllı şebekelerde depolama sistemlerine sahip rüzgar enerji santrallerinde üretim tahmini ve sisteme katılım miktarının belirlenmesi

Çalışmada, 10 adet 900 kW rüzgar türbinlerine sahip 9 MW kurulu gücü olan rüzgar santralinin üreteceği enerjinin tahmini yapılmıştır. Üretileceği tahmin edilen enerjiden şebekeye dahil olamayan enerji miktarı elde edilmiştir. Bu miktar ise kullanılması gereken ve yenilenebilir enerji ile uyumlu çalışan, markette ulaşılabilen enerji depolama sistemlerini belirlemek amacıyla kullanılmıştır. Depolama sistemleri rüzgar santrali ile uyumlu çalışacak çeşitlerinin belirlenmesi, boyutunun ve maliyetinin yıllık bazda ne olacağının hesaplanması ile bulunmuştur. Bu amaç doğrultusunda rüzgar enerjisi tahmini yapmak için adaptif ağ tabanlı bulanık çıkarım sistemi kullanılmıştır. MATLAB programı içerisinde bulunan ve anfisedit komutu ile kullanılan bu modelin girdileri ve çıktıları belirlenmiştir. Rüzgar santralinden üretilecek enerjinin hesaplanabilmesi için rüzgar hızı, hava yoğunluğu, türbin kanatlarının süpürdüğü alan ve bölgeye göre değişen kapasite faktörü göz önünde bulundurulmuştur. Rüzgar hızı Urla'da 2008 ile 2011 yılları arasında on dakikada bir alınan kayıtlar aracılığı ile sağlanmıştır. Rüzgar hızı modellemenin ilk girdisidir. Diğer bir girdi olan hava yoğunluğu ise yine aynı tarihler arasında Çeşme, Seferihisar ve İzmir bölgeerine ait Meteoroloji Genel Müdürlüğü'nden alınan hava sıcaklığı ve nem değerleri ile bulunmuştur. Modelin çıktısı ise elimizde bulunan veriler ile teorik olarak hesaplanan rüzgar gücüdür. Bu değerler modellemede test ve eğitim için kullanılmıştır. Hat kapasiteleri, gerilim limitleri gibi şebeke fiziksel kısıtlamaları sebebi ile üretilen rüzgar enerjisinin tamamı sisteme verilememektedir. Bu nedenle sisteme katılabilecek enerji miktarı Power System Analysis Toolbox ile hesaplanmıştır. Şebekenin teknik limitleri Power System Analysis Toolbox'ta gömülü bulunan IEEE 14 baralı sisteme entegre edilmiştir. Türkiye Elektrik Dağıtım Anonim Şirketi'nin belirlediği elektrik tarifeleri ve Türkiye Elektrik İletim Anonim Şirketi'nden elde edilen birim enerji üretim maliyetleri de sistemde göz önünde bulundurulmuştur. Rüzgar enerjisi kullanıldığında üretilen birim enerji maliyeti düşmektedir. Karşılaştırma yaparken birim enerji maliyeti de modele dahil edilmiştir. Şebekeye dahil edilemeyen enerji başlı başına bir maliyettir ve bu yöntemle bu maliyet belirlenmiştir. Dahil edilemeyen enerjinin depolanması bu maliyet, düşürmekle beraber depolama sisteminin maliyeti de düşünülmedir. Bu nedenle çalışmada yenilenebilir enerji kaynaklarında kullanılan depolama sistemleri belirlenmiştir. Paranın bugünkü değeri, gelecek değeri ve yıl bazında hesaplanmış değerleri finansal analizle hesaplanarak enerji depolama sistemlerinin yıllık kurulum ve kullanım maliyetleri hesaplanmıştır. Hesaplamalarda ilk yatırım, işletme, bakım maliyeti ve yenileme maliyetleri de eklenmiştir. Enerji depolama sistemlerinin kurulumdan kaynaklanan hat kayıplarında azalma ve sisteme verilemeyen rüzgar enerjisinin depolanmasıyla birlikte ortaya çıkan yıllık kazanç, enerji depolama sisteminin kurulumunun yıllık maliyeti ile karşılaştırılmıştır. Çalışma sonucunda 9 MW sistem de maliyeti yüksek olduğu için depolama sisteminin uygun olmadığı görülmüştür. Ancak rüzgar türbinin gücü arttıkça depolama maliyeti azaldığı için sistem uygun olduğu tespit edilmiştir