Evaluation of the use of two different photovoltaic (PV) energy systems in different livestock enterprises

Abstract

Aims: The aims of this study is to evaluate On-grid and Off-grid photovoltaic (PV) energy systems which exist in two different livestock enterprises (broiler and freshwater fish enterprises) in the province of Kahramanmaraş.

Methods and Results: The electrical energy requirements of the enterprises were determined according to their installed power, PV system equipment and their properties were examined, their energy (electricity and fuel oil) costs were determined and economic analysis was made. As a result of the research examining the system design and costs in accordance with the energy requirements of the enterprises, both the broiler enterprise with a capacity of 300 kWh and the freshwater fish enterprise with a capacity of 49 kWh reach the breakeven point within 4 to 5 years and reduce the electrical energy costs to zero. However, because of the broiler farm using On-grid system supplies the excess electricity generated to the grid, it takes profit approximately 312000 TL per year. Considering that the PV solar system has a life span of 20 years, it is seen that their use in agriculture and livestock enterprises is highly profitable.

Conclusions: As Turkey, despite the superiority in the solar energy potential in agricultural production cannot sufficiently benefit from this potential and energy produced in this field remains far below the total energy needs. The biggest reason for this is initial costs of photovoltaic (PV) energy systems are high compared to energy efficiency.

Significance and Impact of the Study: Energy needs and costs in the agriculture and livestock sector are increasing day by day and become an important problem. In order to reduce these costs, electricity generation from solar and wind energy is becoming widespread in farms. It is thought that the research will be an example in terms of energy management and energy diversity with the use of PV solar energy systems in the field of agriculture and livestock.

Keywords

• Energy
• photovoltaic (PV)
• broiler enterprise
• freshwater fish enterprise

İki farklı fotovoltaik (PV) enerji sisteminin farklı hayvancılık işletmelerinde kullanımının değerlendirilmesi

Öz

Amaç: Bu çalışmanın amacı, Kahramanmaraş ilinde bulunan iki farklı hayvancılık işletmesinde (etlik piliç ve tatlı su balık işletmesi) mevcut bulunan şebekeye bağlantılı (On-grid) ve şebekeye bağlantısız (Off-grid) fotovoltaik (PV) enerji sistemlerinin kullanımını değerlendirmektir.

Yöntem ve Bulgular: İşletmelerin kurulu güçlerine göre elektrik enerjisi gereksinimleri belirlenerek PV sistem ekipmanları ve özellikleri incelenmiş, enerji (elektrik ve akaryakıt) maliyetleri belirlenmiş ve ekonomik analizi yapılmıştır. İşletmelerin enerji gereksinimlerine uygun sistem tasarım ve maliyetlerinin incelendiği araştırma sonucunda, 300 kWh kapasiteli etlik piliç işletmesi ve 49 kWh kapasiteli tatlı su balık işletmesinin her biri 4 ila 5 yıl içerisinde başa başnoktasına ulaşmakta ve elektrik enerjisi maliyetlerini sıfıra indirgemektedirler. Ancak On-grid sistem kullanan etlik piliç işletmesi üretilen fazla elektriğini şebekeye verdiğinden, buradan yaklaşık 312000 TL yıl^-1 gelir elde etmektedir. PV güneş sistemi kullanım ömürlerinin 20 yıl olduğu düşünüldüğünde, tarım ve hayvancılık işletmelerinde kullanımlarının son derece kârlı olduğu görülmektedir.

Genel Yorum: Türkiye, güneş enerjisindeki potansiyel üstünlüğüne rağmen tarımsal üretimde bu potansiyelden yeterince yararlanamadığından bu alanda üretilen enerji toplam enerji ihtiyacının çok altında kalmaktadır. Bunun en büyük nedeni fotovoltaik (PV) enerji sistemlerinin başlangıç maliyetlerinin enerji verimliliğine oranla yüksek olmasıdır.

Çalışmanın Önemi ve Etkisi: Tarım ve hayvancılık sektöründe enerji ihtiyacı ve maliyetleri gün geçtikçe artmakta ve önemli bir sorun haline gelmektedir. Bu maliyetlerin azaltılması için çiftliklerde güneş ve rüzgâr enerjisinden elektrik üretimi yaygınlaşmaktadır. Araştırmanın, tarım ve hayvancılık alanında PV güneş enerjisi sistemlerinin kullanılması ile enerji yönetimi ve enerji çeşitliliği açısından örnek olacağı düşünülmektedir.

Anahtar Kelimeler

• Enerji
• fotovoltaik (PV)
• etlik piliç işletmesi
• tatlı su balık işletmesi

References

1. Akyüz E, Bayraktar M, Oktay Z (2009) Hibrid Yenilenebilir Enerji Sistemlerinin Endüstriyel Tavukçuluk Sektörü İçin Ekonomik Açıdan Değerlendirilmesi: Bir Uygulama. Balıkesir Üniversitesi FBE Dergisi, 11 (2): 44-54.
2. Anonim (2021a) Coğrafi Yapı Kahramanmaraş. http://www.kahramanmaras.gov.tr/cografi-yapi (Erişim tarihi, 20.03.2021)
3. Anonim (2021b) MPPT nedir. https://www.enerjiportali.com/mppt-nedir-nerelerde-kullanilir/ (Erişim tarihi, 23.03.2021)
4. Anonim (2021c) Traksiyoner Akü. http://blog.inciaku.com/traksiyoner-aku-nedir/ (Erişim tarihi, 24.03.2021)
5. Anonim (2021d) Şebeke Bağlantılı (ON-GRİD) sistemler. http://www.bnmsolar.com/?pnum=%2010&pt (Erişim tarihi, 26.03.2021)
6. Anonim (2021e) Fatih UYAR. Güneş Enerjisi Santrallerinin Kurulumu ve Maliyeti. https://www.enerjibes.com/gunes-enerji-santrali-kurulumu-maliyeti/ (Erişim tarihi, 10.04.2021)
7. Anonim (2021f) Fatih UYAR. Güneş enerjisi santrali maliyet, gelir ve kazanç örnekleri. https://www.enerjibes.com/gunes-enerjisi-santrali-kazanc/ (Erişim tarihi 13.04.2021)
8. Anonim (2021g) Resmi Gazete. https://www.resmigazete.gov.tr/fihrist?tarih=2021-01-30 (Erişim tarihi, 21.06.2021)

9. Anonim (2021h) Entegro Enerji Sistemleri. Yenilenebilir Enerjide Yeni Alım Fiyatları http://entegro.com.tr/yeni-alim-fiyatlari-2021/ (Erişim tarihi 22.06.2021)
10. Behçet R, Oral H, Gül H (2013) Adıyaman İlinin Güneş Enerjisi Potansiyeli ve Kullanımı. Batman Üniversitesi Yaşam Bilimleri Dergisi, 3 (2): 52-67.
11. Bilgili ME, Dağtekin M (2017) Fotovoltaik Piller ile Elektrik Üretiminde Uygun Eğim Açısının ve Yıllık Oluşan Enerji Farkının Belirlenmesi. Gaziosmanpaşa Bilimsel Araştırma Dergisi, 6: 156-167.
12. Dağtekin, M (2012) Etlik Piliç Kümeslerinin Serinletilmesinde Güneş Enerjisi Kullanımının Tekno-Ekonomik Analizi. Çukurova Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 27 (2): 11-20.
13. Dağtekin M, Kaya D, Öztürk HH, Kılıç FÇ (2014) A Study of Techno-Economic Feasibility Analysis of Solar Photovoltaic (PV) Power Generation in the Province of Adana in Turkey. Energy Exploration & Exploitation, 32 (4):719-735.
14. Eker B, Vardar A (2004) Küçük Rüzgâr Türbinlerinin Tarımsal İşletmelerde Kullanılabilme Olanakları. V. Ulusal Temiz Enerji Sempozyumu, 26-28 Mayıs, İstanbul.
15. EPDK (Enerji Piyasası Düzenleme Kurumu) (2021) Elektrik Faturalarına Esas Tarife Tabloları. https://www.epdk.gov.tr/Detay/Icerik/3-1327/elektrik-faturalarina-esas-tarife-tablolari (Erişim tarihi, 12.04.2021)
16. ETKB (Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı) (2021) Güneş Enerjisi Potansiyel Atlası (GEPA) Kahramanmaraş. https://gepa.enerji.gov.tr/MyCalculator/pages/46.aspx (Erişim tarihi, 10.04.2021)
17. Güler S (2014) Orta Ölçekli Hayvancılık İşletmelerinde Yenilenebilir Enerji Kullanım Olanakları ve Örnek Bir Uygulama. Yüksek Lisans Tezi, Namık Kemal Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Biyosistem Mühendisliği ABD, 34 s.
18. Karaca C (2017) Hatay İlinin Hayvansal Gübre Kaynağından Üretilebilir Biyogaz Potansiyelinin Belirlenmesi. Mustafa Kemal Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 22 (1): 34-39.
19. Karaca C (2019) Agricultural Residues Potential of Hatay. Mustafa Kemal Üniversitesi Tarım Bilimleri Dergisi, (Özel Sayı) 24: 9-15.
20. Koyun A (2006) Güneş Bacası ile Enerji Üretiminin İncelenmesi. Doktora Tezi, Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Makine Mühendisliği ABD, 126 s.
21. Kurban M, Hocaoğlu FO (2004) Anadolu Üniversitesi İki Eylül Kampüsü’nde Rüzgâr ve Güneş Potansiyelini Belirleyerek Hibrid (Rüzgâr-Güneş) Enerji Santral Modeli Kurmak. Bilimsel Araştırma Projesi, Anadolu Üniversitesi, Eskişehir.
22. Nema P, Nema RK, Rangnekar S (2010) Minimization of green house gases emission by using hybrid energy system for telephony base station site application. Renewable and Sustainable Energy Rewievs, 1635-1639.
23. Öztürk HH, Yaşar B, Eren Ö (2010) Tarımda Enerji Kullanımı ve Yenilenebilir Enerji Kaynakları. Türkiye Ziraat Mühendisliği VII. Teknik Kongresi, 11-15 Ocak, Ankara.