Hibrid yenilenebilir enerji sistemlerinin endüstriyel tavukçuluk sektörü için ekonomik açıdan değerlendirilmesi: Bir uygulama

Abstract

Bu çalışmada, elektrik şebekesinden bağımsız, tipik ticari bir tavuk çiftliğinin enerji ihtiyacını karşılamak için hibrid bir sistemin tekno-ekonomik uygulanabilirliği ve çevresel performansını değerlendirmek için Balıkesir iline ait güneş radyasyonu ve rüzgar hızı verileri kullanılmıştır. Sistem enerji maliyeti, dizel jeneratörün işletme saatlari, karşılanamayan yükler, aşırı elektrik üretimi, yakıt tasarrufu açısından incelenmiştir. Tavuk çiftliğinin enerji ihtiyacı bulunarak, yük talebini karşılamak için farklı sistemler tasarlanmıştır. Elektrik yenilenebilir sistemler için hibrid optimizasyon (HOMER) yazılımında dört farklı durum için sırasıyla sadece dizel, fotovoltaik-dizel-akü, rüzgar-dizel-akü, fotovoltaik-rüzgar-dizel akü sistemleri değerlendirilmiştir. Sadece dizel sistemi kullanıldığında,yıllık 26467 kWh elektrik üretimine karşılık olarak emisyon miktarı 35,8 ton CO2, 668 kg PM, 790 kg NOx olarak bulunmuştur. Fotovoltaikrüzgar-dizel akü sistemleri sistemlerinin kullanılması durumunda emisyonlar sırası ile 7,4 ton CO2, 138 kg PM ve 163 kg NOx’e düşürülmektedir. Ayrıca, şebekeden bağımsız optimum mesafeye karar vermek için, hibrid enerji sistem ekonomikliğinin, elektrik iletim hattına bağlı olarak başa baş nokta analizi yapılmıştır. Sonuçlar göstermektedir ki; fotovoltaik -rüzgar-dizel-akü 4,02 km, rüzgar-dizel akü sistemi ise 4,033 km’den sonra daha ekonomiktir. Bu mesafelerden sonra bir hibrid sistemin kurulması, elektrik şebekesine bağlanmaktan daha çekici olmaktadır

Keywords

• Hibrid sistem, yenilenebilir enerji, enerji maliyeti, endüstriyel tavukçuluk

A feasibility study on hybrid renewable energy systems for the industrial broiler sector : An application

Abstract

In this study, the solar radiation and the wind speed data on the city of Balikesir are used to assess the techno-economic viability and environmental performance of a hybrid system to meet the load requirements of a typical commercial-remote poultry farm house. Several aspects of the system are studied through the Cost of Energy, the operational hours of diesel generator, unmet load, excess electricity generation, fuel savings, etc. Poultry house energy need is estimated and different systems were designed to satisfy the load demand. The Hybrid Optimization Model for Electric Renewable (HOMER) software is used for simulating four cases, respectively: Diesel only, Photovoltaic-Diesel-Bat, Wind-Diesel-Bat and Photovoltaic-Wind-Diesel-Battery. It is found that a diesel-only system produces 26467 kWh of electrical energy and 35.8 tonnes of CO2, 668 kg of PM, 790 kg of NOx emissions per year. Utilization of a PV-wind-diesel-battery system helps reduce the emissions for CO2 to 7.4 tonnes, for PM to 138 kg and for NOx to 163 kg, respectively. Break-even analysis is also done to decide the optimum distance where the hybrid energy system is more economical than the extension of the transmission line, The results show that for both PV-Wind- Diesel and Wind-Diesel-Bats they are more economical at the distances more than 4.02 km and 4.033 km, respectively. After these distances, the installation of a hybrid energy system is more attractive than that of an electricity network

Keywords

• Hybrid system, renewable energy, energy cost, ındustrial broiler

References

1. [1] Kurban, M., Hocaoğlu, F. O., Anadolu Üniversitesi Đki Eylül Kampüsü’nde Rüzgar ve Güneş Potansiyelini Belirleyerek Hibrid (Rüzgar-Güneş) Enerji Santral Modeli Kurmak, Bilimsel Araştırma Projesi, Anadolu Ü., (2004).
2. [2] Byrne, J., Glover, L., Hegedus. S., VanWicklen, G. The potential of solar electric applications for Delaware’s poultry farms. Working paper. Center for Energy and Environmental Policy, University of Delaware; (2005).
3. [3] Ernest, F. B., Matthew, A. Brown Feasibility of solar technology (photovoltaic) adoption: A case study on Tennessee’s poultry industry, Renewable Energy, 34, 3, 748-754, (2009).
4. .[4] Alsema, E. A., Energy requirements of thin-.lm solar cell modules—a review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2, 387–415, (1998).
5. [5] Alsema, E. A., Frankl, P., Kato, K.. Energy pay-back time of photovoltaic energy systems: present status and prospects. In: Proc. of 2 nd World Conference and Exhibition on Photovoltaic Energy Conversion; eds Schmid J, Ossenbrink HA, Helm P, Ehmann H, Dunlop ED; O.ce of EU Publications. 2125–2130, (1998).
6. [6] Keoleian, G. A., Lewis, G. M.. Application of life-cycle energy analysis to photovoltaic module design. Progress in Photovoltaic’s, 5, 287–300, (1997).
7. [7] Wichert, B., Dymond, M., Lawrance, W., Friese, T.. Development of a test facility for photovoltaic-diesel hybrid energy systems. Renew Energy, 22,1, 311–9, (2001).
8. .[8] El Bassam, N. Biological life support systems under controlled environments. In: El Bassam N et al. editors. Sustainable agriculture for food, energy and industry. London: James James Science Publishers, 2, 1214–1216, (1998).

9. [9] TZOB Türkiye Kanatlı Sektör Raporu, 2008. URL: http://www.tzob.org.tr/tzob_- web/rapor.htm ( 03.07.2009).
10. [10] Balıkesir Valiliği websitesi URL: http://www.balikesir.gov.tr/pgaeblank1.asp?id=432 . ( 03.07.2009).
11. [11] HOMER V.2. National Renewable Energy Laboratory (NREL), 617 Cole Boulevard, Golden, CO 80401-3393. URL: http://www.nrel.gov/homer/.
12. [12] Dağdaş, A. Energy Cost In Geothermal Power Plants. Journal of Engineering and Natural Sciences Mühendislik ve Fen Bilimleri Dergisi, 2, 84-94, (2005).
13. [13] Lazou, A. A., Papatsoris, A. D.. Economics of photovoltaic stand-alone residential households: A case study for various European and Mediterranean Locations. Solar energy & Solar cells, 62, 411-427, (2000).
14. [14] Setiawan, A. A., Zhao, Y., Nayar, C. V., Design, economic analysis and environmental considerations of mini-grid hybrid power system with reverse osmosis desalination plant for remote areas. Renewable Energy 34, 374–383, (2009).
15. [15] TCMB Türkiye Cumhuriyei Merkez Bankası. URL: http://www.tcmb.gov.tr (15.02.2010).
16. [16] Shell Türkiye Akaryakıt Satış Fiyatları Arşivi (04.05.2009). URL: http://www.shell.com.tr/home/content/tur/products_services/on_the_road/fuels/fuel_pri cing , (15.02.2010).
17. [17] Adekoya L. O., Adewale A. A.. Wind energy potential of Nigeria, Renewable Energy, 2, 35-39, (1992)
18. [18] Lambert T. Micropower System Modeling With Homer-Manual. National Renewable Energy Laboratory (NREL) 15, 388-405