Energy Generation and Revenue Calculation for 1 KW Wind Turbine: A Case Study of Kahramanmaraş

Abstract

Nowadays, depending on the level of development of countries, the need for electrical energy is increasing day by day. The limited fossil fuels (petrol, coal and gas reserves) are used as in many countries to a major part of the electric energy generation as in Turkey. Because of the insufficient of these fuels in Turkey, the dependence on foreign sources for electric energy generation is very high. In this context, the effective use of renewable energy sources is greatly important for the strategic and economic interests of the country.

The wind energy between renewable energy sources has great potential in Turkey. In this study, firstly the Turkish State General Directorate of Meteorological Service, the measurement station in Kahramanmaraş, taken from hourly wind speed and direction data. Secondly, these data have transferred to the Wind Atlas Analysis and Application Program (WAsP) for obtaining two-parameter Weibull distribution. The wind turbine (1 KW), annual energy generation has calculated using this distribution curve. Two different scenarios have been studied on how wind turbine energy generation meets the annual energy demands of the house. The first of these scenarios is that all of the energy generation has transferred to the grid. In the second, the part of the energy generation has consumed by the house and the remaining part of the energy generation has transferred to the grid. The cost and economic analysis have performed for these two scenarios in this system. As a result of these analyzes, the second scenario has found to be more advantageous.

Keywords

• Wind Energy,WAsP,Weibull distribution

1 kW Rüzgâr Türbini için Enerji Üretim ve Gelir Hesabı: Kahramanmaraş Bölgesi Örnek Çalışması

Abstract

Günümüzde, ülkelerin gelişmişlik düzeylerine bağlı olarak elektrik enerji ihtiyacı her geçen gün artmaktadır. Birçok ülkede olduğu gibi Türkiye’de de elektrik enerji üretiminin büyük bir kısmında ise sınırlı olan fosil yakıtlar (kömür, petrol, doğalgaz) kullanılmaktadır. Ancak Türkiye’de bu yakıtların yetersizliği nedeniyle elektrik enerjisi üretimindeki dışa bağımlılık oldukça yüksektir. Bu çerçevede yenilenebilir enerji kaynaklarının etkili bir şekilde kullanılması ülkenin stratejik ve ekonomik menfaatleri açısından büyük önem arz etmektedir.

Türkiye’de, yenilenebilir enerji kaynakları arasında rüzgâr enerjisi büyük bir potansiyele sahiptir. Bu çalışmada ilk olarak Türkiye Devlet Meteoroloji İşleri Genel Müdürlüğünden Kahramanmaraş’ta bulunan ölçüm istasyonundan saatlik rüzgâr hızı ve yönü verileri alınmıştır. İkinci olarak, bu veriler iki parametreli Weibull dağılımını elde etmek için Rüzgâr Atlası Analiz ve Uygulama Programına (WAsP) aktarılmıştır.  Rüzgâr türbini (1 KW) yıllık enerji üretimi bu dağılım eğrisi kullanılarak hesaplanmıştır. Rüzgâr türbini enerji üretiminin evin yıllık enerji talebini nasıl karşıladığı konusunda iki farklı senaryo incelenmiştir. Bu senaryoların ilkinde üretilen enerjinin tamamının şebekeye aktarılmış olmasıdır. İkicisinde ise üretilen enerjinin bir kısmının konut tarafından tüketilmesi kalan kısmının şebekeye aktarılmasıdır. Bu sistemde bu iki durum için maliyet ve ekonomik analiz gerçekleştirilmiştir. Bu analizler sonucunda ikinci senaryonun daha avantajlı olduğu görülmüştür. 

Keywords

• Rüzgâr Enerjisi,WAsP,, Weibull dağılımı

References

1. Ata R., Çetin, 2008. 3 Kw Otonom Bir Rüzgâr Türbini Kurulumu ve Enerji Eldesi. Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Der. 23(1), 41-47.
2. Çelik, İ., Yıldız, C., Şekkeli, M., 2018. Rüzgâr Enerji Santrali kurulumunda rüzgâr türbinlerinin mikro yerleşimi için bir optimizasyon modeli. Gazi Üniversitesi Fen Bilim. Derg. Part C Tasarım ve Teknol. 6(4), 898–908.
3. Çelik, İ., Yıldız, C., Şekkeli, M., 2019. Deniz üstü Rüzgâr Enerji Santrallerinde Rüzgâr Türbini Çıkış Gücü Hesabında Temel İz Etkisinin Değerlendirilmesi için Bir Model. Karadeniz Fen Bilimleri Dergisi. 9(1): 1-9.
4. Gökçöl, C. , Sunan, E., Dursun, B., 2008, Rüzgâr Enerjisi Kullanılarak Gebze’de Bir Evin Elektrik İhtiyacının Karşılanması, 26-30 Kasım 2008, Bursa.
5. Karadöl, I., Keçecioğlu, O.F., Açıkgöz, H., Şekkeli, M., 2017. Examination of Solar and Wind Energy Hybrid System for Kahramanmaraş Region. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi. 2 (2017), 89-96.
6. Kutlu, N., 2016. Isparta İlinde Bir Evin Elektrik İhtiyacını Karşılayacak Panel Sayısı, Verimi ve Ekonomik Analizinin Hesabı, Süleyman Demirel Üniversitesi Yalvaç Akademi Dergisi, 1 (1), 41-52.
7. Mihaylova, M., Radulescua, R., Razo-Zapataa I., Juradob, S., Arcoa, L. Avellanab, N., Now, A., 2019. Comparing stakeholder incentives across state-of-the-art renewable support mechanisms. Renewable Energy. 131, 689-699.
8. Nielsen, M., Jørgensen, H. E., Frandsen, S. T. (2009). Wind and wake models for IEC 61400-1 site assessment. In EWEC 2009 Proceedings online EWEC.

9. Pryor, S.C., Barthelmie, R.J., 2010. Climate change impacts on wind energy: a review. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2010(14), 430–437.
10. Razali, A.M., Salih A.A., Mahdi A.A., 2009. Estimation Accuracy of Weibull Distribution Parameters. Journal of Applied Sciences Research. 5(7), 790-795.
11. Stoppato, A. 2008. Life cycle assessment of photovoltaic electricity generation.. Energy. 2008(33), 224–232.
12. Şekkeli, M., Yıldız C, Karik, F., Sözen, A. 2015. Wind Energy in Turkey Electricity Market. Gazi Journal of Engineering Science, 1 (2015), 253-264. Yuksel, İ, 2013. Renewable energy status of electricity generation and future prospect hydropower in Turkey. Renewable Energy. 50 (2013), 1037-1043.
13. Yuksel, İ, 2013. Renewable energy status of electricity generation and future prospect hydropower in Turkey. Renewable Energy. 50 (2013), 1037-1043.
14. https://energypower.gr/wp-content/uploads/2015/12/technika-charaktiristika12.pdf (Erişim Tarihi 23.07.2019).