Öz enerji üretiminde stokastik çizelgeleme: Organize sanayi bölgesi için model ve uygulama

2015 Kasım ayında Paris'te gerçekleştirilen COP21 toplantısı sonunda 138 ülke küresel ısınma probleminde, sera gazları salımı sebebiyle fosil enerjinin büyük rol oynadığını kabul etmiştir. Bu durumun önüne geçebilmek amacıyla dünya genelinde yenilenebilir enerji kaynakları kullanımı artmaktadır. Geleneksel enerji sistemlerinde olduğu gibi kojenerasyon sistemleri ile trijenerasyon sistemlerinde de yenilenebilir enerji kaynakları kullanımı yaygınlaşmaktadır. Enerji tüketiminin önemli bir kısmını imalat sanayii teşkil etmesine rağmen trijenerasyon sistemlerinin sanayide uygulanması pek yaygınlaşmamıştır. Sanayide yıl boyunca üretim devam ettikçe üç tür enerjiye de sürekli ihtiyaç duyulmaktadır. Bu nedenle trijenerasyon sisteminin yararları konusunda farkındalık arttıkça sanayide de uygulamasının artması beklenmektedir. Bu tezde, yenilenebilir enerji kaynakları güneş ve rüzgar ile birlikte doğalgazdan ve gerektiğinde şebekeden yararlanan hibrit bir trijenerasyon sistemi üzerine çalışılmıştır. Tezin amacı, sanayide yenilenebilir hibrit bir trijenerasyon sistemi ile enerji üretim ve tüketimini planlayan bir çizelgeleme modeli oluşturmaktır. Yenilenebilir enerji kaynakları güneş ışıması ve rüzgar hızındaki belirsizlik, enerji taleplerindeki belirsizlik ve şebekeden satın alınan elektrik fiyatındaki belirsizlik sebebiyle çizelgeleme modeli oluşturulurken stokastik yaklaşımdan yararlanılmıştır. Stokastik optimizasyon yöntemlerinden biri olan Örneklem Ortalama Yakınsaması (SAA) yöntemi kullanılmıştır. SAA'de optimal boşluk varyansı yüksek olduğu durumda önemli bir problem teşkil etmektedir. Bu problemi çözmek üzere, belirsizlik içeren parametrelere ve problemin genel yapısına bakıldığında varyans düşürme tekniklerinden otoregresif bütünleşik hareketli ortalama (ARIMA) yöntemi uygun bulunmuştur. ARIMA ile yapılan iyileştirme sonrası tekrar SAA yönteminin bütün adımları gerçekleştirilmiştir. Önerilen stokastik model kullanılarak Gebze Organize Sanayi Bölgesi'nden (GOSB) elde edilen veriler ile hibrit bir trijenerasyon sistemi uygulaması yapılmıştır. GOSB için klasik SAA yöntemi ve ARIMA destekli SAA yöntemi farklı örneklem boyutlarıyla çalıştırılarak elde edilen sonuçlar en iyi amaç fonksiyonu değeri, optimal boşluk ve optimal boşluk varyansı açısından değerlendirilmiştir. Bu tezde sunulan, özellikle enerji tüketiminin yoğun olduğu sanayi bölgelerinde uygulanacak hibrit trijenerasyon sistemi ile çok kaynaklı enerji üretimi, sera gazları salımında azalma, kendi enerjisini ürettiği için enerjide dışa bağımlılıkta azalma, yenilenebilir enerji kaynaklarının ve enerji talebinin belirsizliğinden kaynaklanan sorunlarda azalma ve bununla birlikte daha güçlü bir planlama sağlanmıştır.