Parameters affecting energy production in hydroelectric power plants: A case study in Şırnak

Year 2024, Volume: 9 Issue: 4, 775 - 808, 25.12.2024

Elif Nur Bilen , Edip Taşkesen

https://doi.org/10.58559/ijes.1478927

Abstract

Energy demand is increasing due to population growth and industrial development. As fossil resources become insufficient to meet energy demand, the focus is shifting to renewable energy. Hydroelectric power plants using renewable hydraulic energy are preferred to help close this energy gap. In this study, data were collected from turbines, energy production, pressure, water used in energy production, generator voltage, grid voltage, frequency and head measurements at Zagros Energy Production Inc. located in Silopi district of Şırnak province and Elbi Electric Production Manufacturing Construction Industry and Trade Inc. located in Uludere district, and various parameters affecting electricity production in hydroelectric power plants were analyzed. In addition, average monthly atmospheric pressure (hPa), average temperature (°C), average relative humidity (%) and average precipitation (kg/m²) data for the years 2020-2023 from the Automatic Meteorological Observation Stations closest to the hydroelectric power plants were obtained from the Şırnak Governorship Meteorology Directorate. The study also calculated the capacity factors, efficiencies and the effect of various parameters on energy production, including the actual energy produced in Zagros and Elbi HEPPs in 2022, monthly average temperature, actual pressure, precipitation levels, relative humidity and flow rates through the turbines. When the energy production and efficiency were examined as a result of the research at Zagros Hydroelectric Power Plant (HEPP) and Elbi HEPP, the findings obtained show that higher energy production in a hydroelectric power plant does not necessarily mean higher efficiency. In terms of capacity factor, the highest value was recorded in December at Zagros HEPP with 89.38%, while the lowest value was recorded in April with 68.61%. The highest capacity factor was recorded in May at Elbi HEPP with 67.76%, while the lowest value was recorded in August with 0.2%. The analysis shows that there is a direct correlation between capacity factor and energy production.

Keywords

Hydroelectric power plant, Capacity factor, Energy efficiency, Energy production, Elbi HEPP, Zagros HEPP

References

• [1] Berkün M, Aras E, Koç T. Barajların ve hidroelektrik santrallerin nehir ekolojisi üzerinde oluşturduğu etkiler. Türkiye Mühendislik Haberleri (TMH) 2008; 452(6): 41–48.
• [2] Yıldız M. Dünyada ve Türkiye’de alternatif ve fosil enerji kaynaklarının geleceğe yönelik etüdü. Yüksek Lisans Tezi, Karadeniz Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Trabzon, 2006.
• [3] Ceyhunlu Aİ. Hidroelektrik enerji santrallerinde üretilen enerjinin kısa ve uzun süreli olarak tahmin edilmesi ve taşkın riskinin araştırılması: Doğançay hidroelektrik enerji santralleri örneği. Yüksek Lisans Tezi, Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Sakarya, 2020.
• [4] Kumuş Z. Hidroelektrik santrallerinin dışsallık çerçevesinde analizi: Akocak hidroelektrik santrali örneği. Yüksek Lisans Tezi, Recep Tayyip Erdoğan Üniversitesi, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Rize, 2023.
• [5] Faruk O, Behçet R, Aykut K. Hidroelektrik santral rezervuar verilerinin enerji üretimi amaçlı değerlendirilmesi. Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi 2017; 6(2): 29–38.
• [6] Özdemir MS, Dalcalı A, Ocak C. Akarsu tipi hidroelektrik santraller ve bu santrallerde kullanılan türbin-generatörler. Mühendislik Bilimleri ve Araştırmaları Dergisi 2020; 2(2): 69–75.
• [7] Güney G. Porsuk havzasında küçük ölçekli hidroelektrik enerji potansiyelinin araştırılması. Yüksek Lisans Tezi, Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Bilecik, 2017.
• [8] Toprak FZ, Eriş E. Biriktirmesiz hidroelektrik santraller: dünyada ve Türkiye’deki mevcut durumları. II. Su Yapıları Sempozyumu Diyarbakır: TMMOB İnşaat Mühendisleri Odası Diyarbakır Şubesi 2011; 89–96.
• [9] Özbek G. Hidroelektrik santrallerinde enerji verimliliğine türbinin etkisi. Yüksek Lisans Tezi, Bitlis Eren Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Bitlis, 2022.
• [10] Kukah ASK, Owusu-Manu DG, Badu E, Edwards DJ. Exploring influencing factors for private sector participation in PPP power projects: case of Ghana. Journal of Facilities Management 2024; 22 (2): 310–324.
• [11] Han S, Yuan Y, He M, Zhao Z, Xu B, Chen D, Jurasz J. A novel day-ahead scheduling model to unlock hydropower flexibility limited by vibration zones in hydropower-variable renewable energy hybrid system. Appl Energy 2024; 356: 122379.
• [12] Saadaoui H, Dogan M, Omri E. The impacts of hydroelectricity generation, financial development, geopolitical risk, income, and foreign direct investment on carbon emissions in Turkey. Environmental Economics and Policy Studies 2024; 26(2): 239–261.
• [13] Alahmad H, Taşkesen E, Bilen EN, Arlı F, Dumrul H. Hydroelectric energy potential assessment: a case study of Sirnak province. Internatıonal Congress on Advanced Energy Studıes (ICES) New York: iksadamerica 2024; 17–29.
• [14] Bilen EN. Hidroelektrik santrallerde enerji üretimine etki eden parametreler: Şırnak örneği. Yüksek Lisans Tezi, Şırnak Üniversitesi, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Şırnak, 2024.
• [15] Gürsakal H, Uyumaz A. Pompaj depolamalı hidroelektrik santrallerin optimizasyonunda karlılık analizi ve çalışma süresi tayini. Mühendislik Bilimleri ve Tasarım Dergisi 2021; 9(2): 436–452.
• [16] Yıldız S, Karakuş CB, Bayrak F. Coğrafi bilgi sistemi ile hidroelektrik enerji üretimi amaçlı mini hidroelektrik santrali yeri seçimi: Sivas Kızılırmak Havzası örneği. Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 2024; 13(2): 500-508.
• [17] Şavkar E. Yenilenebilir enerji zemininde hidroelektrik enerji ve Türkiye potansiyeli. Oğuzhan Sosyal Bilimler Dergisi 2024; 6(1): 51–58.
• [18] Alkan BU. Hidroelektrik santrallerinin değerlemesi üzerine model önerisi. Yüksek Lisans Tezi, Gebze Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Gebze, 2015.
• [19] Demir B. Orta kapasiteli hidroelektrik santrallerinde fizibiliteye göre verilen enerji üretimi etki faktörlerinin incelenmesi ve analizi. Yüksek Lisans Tezi, Giresun Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Giresun, 2019.
• [20] Tören M, Mollahasanoğlu H, Koç E. Mikro tip hidro elektrik santrallerinde kullanılacak farklı tip senkron jeneratörlerin performans etkilerinin incelenmesi. I. Elektrik-Elektronik Mühendisliğinde Güncel Gelişmeler Sempozyumu (EEMGG’21), Trabzon: TMMOB Elektrik Mühendisleri Odası 2021.
• [21] Bekiroğlu E, Bayrak A. Sanal elektrik makinaları laboratuarı: senkron jeneratör deneyleri. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 2013; 25(2): 405–413.
• [22] Turhan E, Özdil NF, Tantekin A. The evaluation of hydrological drought and energy efficiency relation in the context of pumped storage hydroelectric power plants (PSHPPs) issue: The case of Adana. International Energy & Engineering Conference 2016.
• [23] Dağhan MM. Hidroelektrik enerji üretimi için baraj yeri seçiminde coğrafi bilgi sistemlerinin (CBS) kullanılması ve uygulamaları (Seydisuyu havzası). Yüksek Lisans Tezi, Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Bilecik, 2018.
• [24] Altınkök A, Demir B, Altınkök S. Investigation and analysis of meteorological factors of energy generation according to feasibility in medium capacity hydroelectric power plants. Karadeniz Fen Bilimleri Dergisi 2022; 12(1): 425-447.
• [25] Serencam U. Küçük hidrolik santrallerde kapasite faktör analizi ve Giresun özelinde bir uygulama. Gümüşhane Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 2019; 9(4): 691–698.
• [26] Büşra P. Ermenek çayı üzerinde pompaj depolamalı hidroelektrik santral sistemlerinin uygulanabilirliğinin araştırılması. Yüksek Lisans Tezi, Konya Teknik Üniversitesi, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Konya, 2022.
• [27] Acar E. Doğu karadeniz bölgesindeki hidroelektrik santrallerin (HES) kapasite faktörlerinin değerlendirilmesi. Uluslararası Doğu Anadolu Fen Mühendislik ve Tasarım Dergisi 2020; 2(2): 296–307.
• [28] Yıldız D, Yıldız D, Özgüler H. Hidroenerji raporu yekdem’e kayıtlı hes’lerin üretim verimliliği 2019.
• [29] “Silopi Bölgesinde Yıl Boyu İklim ve Hava Durumu,” Weather Spark. Accessed: Dec. 02, 2024. [Online]. Available: https://tr.weatherspark.com/
• [30] “Uludere Bölgesinde Yıl Boyu İklim ve Hava Durumu,” Weather Spark. Accessed: Dec. 02, 2024. [Online]. Available: https://tr.weatherspark.com/