Yenilenebilir enerji kaynaklı mikro şebekelerde enerji yönetim modelinin geliştirilmesi

Endüstrideki ve teknolojideki ilerlemelere bağlı olarak artan yaşam konforu ve kentleşme beraberinde enerji tüketimini yükseltmektedir. Günümüzde elektrik enerjisinin büyük bir kısmı fosil yakıtlardan elde edilmektedir. Ancak fosil yakıtların hem sınırlı kaynaklara sahip olması hem de çevre ve insan sağlığı üzerindeki olumsuz etkilerinden dolayı ülkeler alternatif kaynak arayışına yönelmişlerdir. Yenilenebilir enerji kaynakları (YEK), temiz ve sınırsız kaynaklar olmaları nedeniyle fosil yakıtlara iyi bir alternatif olabilir. Ancak YEK'lerin doğası gereği kesintili ve öngörülemez olmaları nedeniyle birden çok YEK'lerin bir araya getirildiği mikro şebekeler (MŞ) daha uygun bir çözüm olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu tez çalışmasında, farklı amaçlara yönelik MŞ sistemleri HOMER (Hybrid Optimization of Multiple Energy Resources) programı kullanılarak tasarlanmış ve performansları analiz edilmiştir. İlk uygulamada, rüzgâr hızı ve güneş radyasyonu açısından farklılık gösteren Çanakkale, Diyarbakır ve Rize illerinde, aynı yükü besleyecek şekilde fotovoltaik (FV) paneller, rüzgâr türbini (RT), dizel generatör (DG) ve batarya depolama sisteminden (BDS) oluşan hibrit bir mikro şebeke tasarımı gerçekleştirilmiştir. Rüzgar potansiyelinin yüksek olması nedeniyle, Çanakkale ili için tasarlanan mikro şebekede en düşük net bugünkü maliyet (Net Present Cost - NPC) ve seviyelendirilmiş enerji maliyeti (Levelized Cost of Electricity - LCOE) değerleri elde edilmiştir. YEK'lerin üretim payı ise %94.8 olarak gerçekleşmiştir. İkinci uygulamada, hayvancılıkla uğraşan kırsal hanelerin enerji ihtiyacını karşılamak için FV paneller, RT, biyogaz generatörü (BGG), yakıt hücreleri (fuel cell – FC), boyler ve hidrojen tanklarını (HT) içeren bir sistem analiz edilmiştir. Hayvansal atıklar değerlendirilerek yeşil hidrojen üretilmiş, üretilen hidrojen elektrik üretiminde kullanılmış ve ortaya çıkan ısı ile hanenin termal ihtiyacı karşılanmıştır. Üçüncü uygulamada, ikinci uygulamadan farklı olarak bir hane yerine bir topluluğun elektrik ve ısı ihtiyacını karşılayan bir sistem tasarlanmıştır. Bingöl ili Doğanevler köyü için tasarlanan MŞ'de diğer kaynaklara ilave olarak Arşimet burgusu (Archimedes screw turbine- AST) kullanılmıştır. Dördüncü uygulamada ise bir hibrit MŞ sistemi, HOMER yazılımı ve MATLAB bağlantısı (ML) kullanılarak optimize edilmiştir. ML stratejisi ile elde edilen veriler, HOMER'ın döngü şarjı (CC) ve yük izleme (LF) optimizasyon sonuçlarıyla karşılaştırılmış ve üstünlüğü ortaya konulmuştur.Tüm bu uygulamalardan elde edilen sonuçlar, MŞ sistemlerinin enerji arz güvenliğini sağlama, çevresel etkileri azaltma ve maliyet etkinliği açısından üstünlüğünü ortaya koymaktadır.