Renewable energy production in Artvin Çoruh University ANG Botanical Garden: Potential, application and challenges

Abstract

This study evaluates the capability of renewable energy sources (wind, solar and biomass) to meet the energy needs of Artvin Coruh University Ali Nihat Gokyigit Botanical Garden.. As a result of the study, it has been determined that the wind speed in the region is insufficient for electricity generation from wind energy, as 0.0845 kW/h. In the analyses performed on the PVsol environment for the potential of a PV system, it has been concluded that 256.9 MWh of energy could be generated annually. The economic analyses resulted in the payback period of the PV system being calculated as 8.8 years.. It was also suggested that the annual average of 3500 - 5000 kg of pruning waste could be utilised by elemental analysis and incineration or used for biogas production by anaerobic digestion together with food waste (27 tonnes/year). The study aims to raise awareness for on-site energy production by using local resources and thus reducing energy costs.

Keywords

• Renewable energy
• wind energy
• solar energy
• biomass energy
• Weibull distribution
• PVSOL

Artvin Çoruh Üniversitesi ANG Botanik Bahçesi'nde yenilenebilir enerji üretimi: Potansiyel, uygulama ve zorluklar

Abstract

Artvin Çoruh Üniversitesi Ali Nihat Gökyiğit (ANG) Botanik Bahçesi'nin enerji ihtiyacını karşılamak amacıyla bu çalışma, yenilenebilir enerji kaynaklarının (rüzgar, güneş ve biyokütle) değerlendirmesini sunmaktadır. Yapılan çalışmalar sonucunda rüzgar enerjisi potansiyelinin düşük olduğu (0,0845 kW/saat) tespit edilirken, PVSOL simülasyon progrmaı ile gerçekleştirilen güneş enerjisi projesi, yıllık 256,9 MWh enerji üretimi ve 8,8 yıllık geri ödeme süresiyle ekonomik olarak uygulanabilir bulunmuştur. Ayrıca, yıllık ortalama 3500 – 5000 kg olan budama atıklarının elementel analizi yapılarak yakma yoluyla değerlendirilebileceği veya yemek atıklarıyla (27 ton/yıl) birlikte anaerobik çürütme ile biyogaz üretimi için kullanılabileceği önerilmiştir. Çalışma, yerel kaynakların kullanılarak yerinde enerji üretimi yapılması ve böylece enerji giderlerinin azaltılmasına yönelik farkındalık oluşturmayı hedeflemektedir.

Keywords

• Yenilenebilir enerji
• rüzgar enerjisi
• güneş enerjisi
• biyokütle enerjisi
• Weibull dağılımı
• PVSOL

References

1. [1] Ministry of Foreign Affairs. “Yenilenebilir Enerji Kaynakları”.https://www.mfa.gov.tr/yenilenebilir-enerji-kaynaklari.tr.mfa#:~:text=Yenilenebilir%20enerji%20kaynaklar%C4%B1%2C%20hidro%2C%20jeotermal,ve%20dalga%20olarak%20kabul%20edilmektedir (14.03.2023).
2. [2] Aktacir M, Yeşilata B. “Harran Üniversitesi kampüs İçi fotovoltaik sistem uygulamaları”. Tesisat Mühendisliği, 111, 41-46, 2009.
3. [3] Kara Ö. Visualizing Energy Consumption of Yalova University with a Feasibility Research for Using Renewable Energy. MSc Thesis, Yalova University, Yalova, Türkiye, 2019.
4. [4] Adan HK. Technical and Economic Evaluation of a Standalone and Grid Connected Hybrid Renewable Energy System: Case study at Eskişehir Technical University. MSc Thesis, Eskişehir Technical University, Eskişehir, Türkiye, 2020.
5. [5] Baydar O. Renewable Energy Usage in Public Buildings: Çanakkale 112 Emergency Call Center Example. MSc Thesis, Çanakkale Onsekiz Mart University, Çanakkale, Türkiye, 2021.
6. [6] Raihan A, Tuspekova A. “Dynamic impacts of economic growth, renewable energy use, urbanization, industrialization, tourism, agriculture, and forests on carbon emissions in Turkey”. Carbon Research, 1(1), 20, 2022
7. [7] Barwińska-Małajowicz A, Pyrek R, Szczotka K, Szymiczek J, Piecuch T. “Improving the energy efficiency of public utility buildings in Poland through thermomodernization and renewable energy sources, a case study”. Energies, 16(10), 4021, 2023.
8. [8] Bedoić R, Čuček L, Ćosić B, Krajnc D, Smoljanić G, Kravanja Z, Duić N. “Green biomass to biogas-a study on anaerobic digestion of residue grass”. Journal of Cleaner Production, 213, 700-709, 2019.

9. [9] Khudyakova GI, Danilova DA, Khasanov RR. “The use of urban wood waste as an energy resource”. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. International Conference on Sustainable Cities, Ekaterinburg, Russia, 19 May 2017.
10. [10] Demirel ZD. Techno-Economic Feasibility Analysis of Raw Waste Incineration and Integrated Waste Processing Scenarios for Municipal Solid Wastes in Istanbul. MSc Thesis, Yıldız Technical University, İstanbul, Türkiye, 2022.
11. [11] Doğanşahin K, Uslu AF, Kekezoğlu B. “İki bileşenli Weibull dağılımı ile rüzgâr hızı olasılık dağılımlarının modellenmesi”. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, (15), 315-326, 2019.
12. [12] “Soyut Wind Rüzgar Enerjisi Çözümleri” https://soyutwind.com/tr/urunler-proje/soyutwind-5-kw/ (29.08.2024).
13. [13] Oral F, Ekmekçi İ, Onat N. 2015. “Weibull distribution for determination of wind analysis and energy production”. World Journal of Engineering, 12(3), 215-220, 2015.
14. [14] T.C. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı. “Enerji-Güneş” https://enerji.gov.tr/bilgi-merkezi-enerji-gunes (15.05.2023).
15. [15] T.C. Enerji Piyasası Düzenleme Kurumu. “Elektrik” https://www.epdk.gov.tr/Detay/Icerik/3-1327/elektrik-faturalarina-esas-tarife-tablolari (20.08.2023).
16. [16] Türkiye İstatistik Kurumu. “Domestic producer price index”. https://data.tuik.gov.tr/Bulten/DownloadIstatistikselTablo?p=cInvH0vU9tFCMWR/ua5i0uIdKbYw2IQaF/vEevvNPXeCokaYdQoV9eIyJrqLwbFE (20.08.2023).
17. [17] Yıldız Z, Topkoç E. “Biyopeletlerin kısa analiz ve elementel analiz sonuçlarına göre üst ısıl değerlerinin hesaplanması”. Artvin Çoruh Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi, 24(1), 37-45, 2023.
18. [18] Callejón-Ferre AJ, Velázquez-Martíb B, López-Martíneza JA, Manzano-Agugliaro F. “Greenhouse crop residues: Energy potential and models for the prediction of their higher heating value”. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 15, 948–955, 2011.
19. [19] Yin CY. “Prediction of higher heating values of biomass from proximate and ultimate analyses”. Fuel, 90, 1128–1132, 2011.
20. [20] García R, Pizarro C, Lavín AG, Bueno JL. “Spanish biofuels heating value estimation. Part I: Ultimate analysis data”. Fuel, 117, 1130–1138, 2014.
21. [21] Özyuğuran A, Yaman S, Küçükbayrak S. “Prediction of calorific value of biomass based on elemental analysis”. International Advanced Researches and Engineering Journal, 2(3), 254-260, 2018.
22. [22] Aydın EH. Optimization of Renewable Energy Sources Usage in Artvin Coruh University. MSc Thesis, Selçuk University, Konya, Türkiye, 2019.
23. [23] Özlük R. Analysis of the Relationship Between Energy Use and Space Use of Higher Education Buildings: The case of Balıkesir University. MSc Thesis, Balıkesir University, Balıkesir, Türkiye, 2021.
24. [24] Harun NY, Afzal MT. “Effect of particle size on mechanical properties of pellets made from biomass blends”. Procedia Engineering, 148, 93-99, 2016.
25. [25] Özcan M, Öztürk S, Yıldırım M. “Türkiye’nin farkli kaynak tiplerine göre biyogaz potansiyellerinin belirlenmesi”. Enerji Verimliliği ve Kalitesi Sempozyumu, Kocaeli, Türkiye, 12-13 Mayıs 2011.
26. [26] Veneziani L. “Landfill gas: turning a problem into a valuable resource”. 3. Atık Teknolojileri Sempozyumu ve Sergisi, İstanbul, Türkiye, 2-3 Kasım 2011.
27. [27] Salihoğlu M, Poroy Z, Salihoğlu NK. “Life cycle assessment for municipal waste management: Analysis for Bursa”. Pamukkale Univ Muh Bilim Derg, 25(6), 692-699, 2019.