İçme suyu temin sistemlerinde enerji tüketiminin azaltılması ve yapay arı kolonisi algoritması ile enerji optimizasyonu

Küresel ısınma, mevsimsel değişiklikler ve yağış rejiminin değişmesinin yanısıra bilinçsiz tüketim, içme suyu kaynaklarının son yıllarda ciddi ölçüde azalmasına sebep olmuştur. İçme suyu temin sistemlerinde içme suyunun kaynağından temini ve nihai kullanıcıya ulaştırılmasında en önemli unsur enerjidir. Bu tezde içme suyu temin sistemlerinde enerji tüketiminin azaltılmasına yönelik dört ana konu ele alınmaktadır: (i) daha yüksek verimli pompalar, motorlar ve sürücülerin kullanılması, (ii) içme suyu dağıtım sistemlerindeki terfi pompalarının enerji tüketimine toplama deposu seviyesinin etkisinin belirlenmesi, (iii) Yapay Arı Koloni algoritması kullanılarak enerji verimliliği optimizasyonu ve (iv) kentsel su temin sistemlerinde dalgıç pompalarla şebekeden çekilen net gücü azaltmak için güneş fotovoltaik enerjisi kullanmanın teknik ve ekonomik fizibilitesi. Araştırma sahası olarak Kayseri Germiraltı içme suyu kaptaj alanı seçilmiştir. Kaptaj alanındaki dalgıç pompalar, 01.03.2019-29.02.2020 arasında SCADA üzerinden operatörlerce, 01.03.2020-28.02.2021 arasında ise Yapay Arı Koloni algoritması kullanılarak çalıştırılmıştır. Dalgıç pompalarla şebekeden çekilen net gücü azaltmak için yenilenebilir enerji kullanmak amacıyla "hibrit güçlü su pompalama sistemi" ve "şebeke-bağlantılı PV sistemi" olmak üzere iki farklı senaryo PVsyst v7.02 yazılımı kullanılarak modellenmiş ve simülasyonu yapılmıştır. Ayrıca toplama deposu seviyesinin içme suyu dağıtım sistemlerindeki terfi pompalarının enerji tüketimine etkisini incelemek amacıyla Kayseri'de bağımsız bir laboratuvarda model bir deney düzeneği kurulmuştur. Kaptaj alanında kullanılan tüm sondaj kuyularında yapılacak dalgıç pompa revizyonları ile önemli enerji tasarrufu oluşacağı belirlenmiştir. Toplama deposu seviyesinin artması birim enerji tüketimi ve birim maliyeti azaltmıştır. Pompalar yapay arı kolonisi algoritması yöntemi ile işletildiğinde enerji verimliliğinde önemli kazanımlar elde edilmiştir. Kentsel su temin sistemlerinde güneş PV enerjisi ile dalgıç pompaların enerji ihtiyacını karşılamanın ekonomik olarak rekabetçi olduğu belirlenmiştir.