Yenilenebilir enerji tabanlı hibrit şebekelerde enerji yönetimi

Sanayi ve teknoloji alanındaki ilerlemeler, artan dünya nüfusu, şehirleşme ve insanların konfor seviyelerinin yükselmesi enerji talebini sürekli olarak artırmaktadır. Günümüzde enerji ihtiyacının büyük kısmı kömür, petrol ve doğal gaz gibi fosil yakıtlardan karşılanmaktadır. Fosil yakıtların çıkarılması, işlenmesi ve yakılması atmosfere karbondioksit (CO2) gibi büyük miktarlarda sera gazı salmaktadır. Bu gazlar küresel ısınma ve iklim değişikliğine katkıda bulunarak deniz seviyesinin yükselmesi, aşırı hava olayları ve habitat tahribatı gibi olumsuz çevresel etkilere yol açmaktadır. Ayrıca, fosil yakıtlar milyonlarca yıl süren jeolojik süreçler sonucunda oluşmuş sınırlı kaynaklardır ve bu nedenle yakın gelecekte tükenme riski taşımaktadır. Fosil yakıtların olumsuz etkilerini azaltmak ve daha temiz, yenilenebilir enerji kaynaklarına (YEK) geçiş yapmak, iklim değişikliğiyle mücadele etmek, kirliliği azaltmak ve sürdürülebilir bir gelecek inşa etmek açısından büyük önem taşımaktadır. YEK'ler, fosil yakıtlara güçlü bir alternatif sunmakla birlikte, güneş ve rüzgâr enerjisi gibi kaynaklar hava koşullarına bağlı olarak kesintili ve değişken olabilir. Bu durum, enerji arzını sürekli olarak talebe uygun hale getirmeyi zorlaştırabilir. Dolayısıyla, tek bir YEK'e bağımlı kalmak yerine, çeşitli kaynakların entegre edildiği hibrit mikro şebekelerin kullanılması daha uygun bir çözüm olacaktır. Bu tez çalışması, enerji ihtiyacını sürdürülebilir ve çevre dostu yöntemlerle karşılamaya yönelik iki farklı uygulamayı incelemekte ve yenilenebilir enerji tabanlı çözümlerin ekonomik ve çevresel avantajlarını ortaya koymaktadır. İlk uygulama, Bingöl'ün Solhan ilçesine bağlı Yiğit Harman köyünün elektrik ve ısı enerjisi ihtiyacını karşılamak amacıyla YEK'lerin etkili kullanımını incelemektedir. HOMER Pro yazılımı kullanılarak güneş, rüzgâr, biyokütle ve hidrojen enerjilerini içeren bir birleşik ısı ve güç sistemi (Combined Heat And Power-CHP) tasarlanmış ve köyün elektrik ihtiyacının tamamı ile ısı ihtiyacının yarısı bu sistemden sağlanmıştır. Ekonomik ve çevresel analizler sonucu seviyelendirilmiş enerji maliyeti (Levelized Cost of Energy-LCOE) 0.271 $/kWh, net bugünkü maliyet (Net Present Cost-NPC) değeri 739,772 $ ve yıllık CO2 emisyonu 37,958 kg olarak elde edilmiştir. Bu model, kırsal bölgelerde enerji bağımsızlığını artırmak için etkili bir örnek sunmaktadır. İkinci uygulama, Diyarbakır ilindeki şehir içi taşımacılıkta dizel ve doğal gazlı araçların elektrikli araçlara (EA) dönüştürülmesini ele almaktadır. Mevcut 933 aracın EA'lara dönüştürülmesi için tasarlanan yenilenebilir enerji tabanlı mikro şebekenin birkaç yıllık yakıt maliyetiyle kendini amorti edebileceğini ve yıllık CO2 emisyonunun (14,137 ton/yıl) mevcut araçlardan (45,540 ton/yıl) üçte birinden daha az olacağını göstermektedir. Her iki çalışma, yenilenebilir enerji kullanımının ekonomik ve çevresel faydalarını vurgulamakta ve sürdürülebilir çözümler sunmaktadır.