Van ili için Şebekeden Bağımsız Rüzgâr, Güneş ve Hibrit (Rüzgâr/Güneş) Enerji Sistemlerinin Tasarımı ve Karşılaştırmalı Analizi

Year 2025, Volume: 30 Issue: 2, 771 - 797, 31.08.2025

Yunus Dursun Mehmet Yılmaz

https://doi.org/10.53433/yyufbed.1643656

Abstract

Hibrit enerji sistemleri, maliyetleri azaltmak ve bağımsız alternatiflere kıyasla kapasiteyi, değeri, verimliliği veya çevresel performansı iyileştirmek için çeşitli enerji üretimi, depolama ve/veya dönüştürme teknolojilerini fiziksel veya kavramsal olarak birleştiren sistemlerdir. Bu makale Van ilinin yüksek güneş enerjisi potansiyelini kullanarak rüzgâr, güneş ve hibrit (güneş/rüzgâr) enerji sistemi ile elektrik üretim olanaklarını araştırmayı amaçlamaktadır. Akdamar Adası'nda dubleks bir evin elektrik ihtiyacını karşılamaya yönelik çalışmada, rüzgâr enerjisi sistemi, güneş enerjisi sistemi ve hibrit enerji sistemi (güneş/rüzgâr) şebekeden bağımsız olarak simülasyonla modellenmiştir. Simülasyonlar HOMER (Hybrid Optimization Model for Electric Renewable) yazılımı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Tasarımı gerçekleştirilen sistemlerin ekonomik ve ekolojik analizleri yapılarak toplam net bugünkü maliyet (NPC), birim enerji maliyeti (COE), fazla elektrik miktarı, geri ödeme süresi bakımından uygun sonuçları veren sistemler araştırılmıştır. Rüzgâr enerji sistemlerinin COE değerleri 0.1681-0.4457 arasında, güneş enerji sistemlerinin COE değerleri 0.1356-0.3987 arasında, hibrit (rüzgâr/güneş) enerji sistemlerinin COE değerleri 0.0804-0.2108 arasında değişmiştir. Rüzgâr türbininin gücü 11 kW, PV panellerinin gücü 8 kW, batarya sayısı 3 adet, dönüştürücü gücü 2.94 kW olan hibrit (rüzgâr/güneş) enerji sistemi en düşük birim enerji maliyetine (0.0804 $/kWh) sahip olduğundan en uygun sistem olarak belirlenmiştir.

Keywords

Güneş enerjisi , Hibrit sistem , HOMER , Rüzgâr enerjisi , Şebekeden bağımsız , Van

Design and Comparative Analysis of Off-Grid Wind, Solar and Hybrid (Wind-Solar) Energy Systems for Van Province

Abstract

Hybrid energy systems are systems that physically or conceptually combine various energy generation, storage and/or conversion technologies to reduce costs and improve capacity, value, efficiency or environmental performance compared to standalone alternatives. This article aims to investigate the possibilities of electricity generation with wind, solar, and hybrid (solar-wind) energy system by using the high solar energy potential of Van Province. In the study to meet the electricity needs of a duplex house in Akdamar Island, wind energy system, solar energy system and hybrid energy system (solar-wind) were modeled independently from the grid. Simulations were performed using HOMER (Hybrid Optimization Model for Electric Renewable) software. The designed systems were analyzed economically and ecologically and the systems that give suitable results in terms of the net present cost (NPC), the levelized cost of energy (COE), the residual electricity amount and the payback period were investigated. The COE values of wind energy systems varied between 0.1681-0.4457, the COE values of solar energy systems varied between 0.1356-0.3987, and the COE values of hybrid (wind-solar) energy systems varied between 0.0804-0.2108. The hybrid (wind-solar) energy system with a wind turbine power of 11 kW, PV panel power of 8 kW, battery number of 3, and converter power of 2.94 kW was determined as the most suitable system because it has the lowest unit energy cost (0.0804 $/kWh).

Keywords

HOMER , Hybrid system , Off-grid , Solar energy , Van , Wind energy

References

• Abdin, Z., & Mérida, W. (2019). Hybrid energy systems for off-grid power supply and hydrogen production based on renewable energy: A techno-economic analysis, Energy Convers. Manag. 196, 1068–1079. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2019.06.068
• Ahmed, M.M., Das, B.K., Das, P., Hossain, M.S., & Kibria, M.G. (2024). Energy management and sizing of a stand-alone hybrid renewable energy system for community electricity, fresh water, and cooking gas demands of a remote island. Energy Conversion and Management, 299, 117865. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2023.117865
• Akan, A.E. (2021). Techno-economic analysis of an off-grid hybrid energy system with Homer Pro. Icontech International Journal of Surveys, Engineering, Technology, 5(3), 56-61. https://doi.org/10.46291/ICONTECHvol5iss3pp56-61
• Aktar, A.K. (2017). Bir meskenin elektrik ihtiyacının rüzgâr türbini ve güneş panellerinden oluşan hibrit sistem ile sağlanması. Yüksek Lisans Tezi, Erciyes Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Enerji Sistemleri Mühendisliği Anabilim Dalı, Kayseri, Türkiye.
• Anonim. (2024). Ortalama bir evde günlük elektrik harcaması kaç kW olabilir? Erişim tarihi: 15.12.2024. https://www.elektromarketim.com/
• Anonim. (2025). Wikipedia. Erişim tarihi: 20.04.2025. https://en.wikipedia.org/wiki/Akdamar_Island
• Ariaei, A.R., Fakhr, M.H., Ahmadi, R., & Jahangiri, M., (2024). Comparative analysis of hybrid and single-source power systems for sustainable electricity generation for remote areas: A case study in Zahedan. International Journal of Photoenergy, 2024, 1929512. https://doi.org/10.1155/2024/1929512
• Arıkan, Y., & Çam, E. (2017). Rüzgâr ve güneş enerjisi sistemlerinin fizibilite analizlerinin web tabanında gerçekleştirilmesi. Uluslararası Mühendislik Araştırma ve Geliştirme Dergisi, 9(1), 1-10. https://doi.org/10.29137/umagd.346161
• Aydın, K., & Çoban, H.H. (2024, December). Bir üniversite kampüsü için hibrit enerji sisteminin optimizasyonu ve maliyet analizi. 4th International World Energy Conference, December 06-08, 2024, Kayseri, Türkiye, 702-717.
• Aydın, S., & Karabey, A. (2023). Sürdürülebilir enerji üretiminde hibrit modellerin analizi. 11th International Congress on Engineering, Architecture and Design, İstanbul, Türkiye, 10 - 12 Haziran 2023, 1293-1302.
• Aydıncıoğlu, M. (2019). Van ili güneş enerji santralleri raporu, Van ve Ticaret Sanayi Odası, Van.
• Baek, S., Park, E., Kim, M., Kwon, S.J., Kim, K.J., Ohm, J.Y., & Pobil, A.P. (2016). Optimal renewable power generation systems for Busan metropolitan city in South Korea. Renewable Energy. 88, 517-525. https://doi.org/10.1016/j.renene.2015.11.058
• Baran, B. (2012). Güneş - rüzgâr hibrit sistemlerin maliyet optimizasyonu. Yüksek Lisans Tezi, İnönü Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Anabilim Dalı, Malatya, Türkiye.
• Bozok, M.N. (2017). Düzce ilinde tipik bir konut için rüzgâr-güneş hibrit enerji sistemlerinin modellenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Düzce Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Anabilim Dalı, Düzce, Türkiye.
• DAKA. (2019). Güneş enerjisi sektörel analiz raporu. Doğu Anadolu Kalkınma Ajansı, Van. Erişim tarihi: 12.11.2024. https://www.daka.org.tr/
• DAKA. (2023). Van ili yatırım potansiyeli. Doğu Anadolu Kalkınma Ajansı, Van. Erişim tarihi: 05.11.2024. https://www.daka.org.tr/
• Dursun, B., Gokcol, C., Umut, I., Ucar, E., & Kocabey, S. (2013). Techno-economic evaluation of a hybrid PV-wind power generation system. International Journal of Green Energy, 10, 117-136. https://doi.org/10.1080/15435075.2011.641192
• EPDK. T.C. Enerji Piyasası Düzenleme Kurumu. (2025). Erişim tarihi: 01.02.2025. https://www.epdk.gov.tr/Detay/Icerik/3-1327/elektrik-faturalarina-esas-tarife-tablolari
• Erdal, S., Aydın, E., & Andiç, C. (2024). Design of a stand-alone hybrid solar/wind/battery/diesel microgrid for a wastewater treatment plant in İzmir using HOMER Pro software. Turkish Journal of Electrical Power and Energy Systems, 4(1), 26-39. https://doi.org/10.5152/tepes.2024.24002
• GEPA. (2024). Güneş enerjisi potansiyel atlası. Erişim tarihi: 08.10.2024. https://gepa.enerji.gov.tr/pages/65.aspx
• GlobalPetrolPrices. (2025). Erişim tarihi: 03.02.2025. https://www.globalpetrolprices.com/
• Haratian, M., Tabibi, P., Sadeghi, M., Vaseghi, B., & Poustdouz. A. (2018). A renewable energy solution for stand-alone power generation: a case study of KhshU Site-Iran. Renewable Energy, 125, 926–935. https://doi.org/10.1016/j.renene.2018.02.078
• HOMER. (2025). Hybrid Optimization Model for Electric Renewable. Erişim tarihi: 17.01.2025. https://www.homerenergy.com/
• Jafarzadeh, N. (2017). Analysis of hybrid wind-solar power plant for İTÜ Ayazaga Campus. M.Sc. Thesis, İTÜ, Energy Institute, Energy Science and Technology Division, İstanbul, Türkiye.
• Jenkins, P., Elmnifi, M., Younis, A., & Emhamed, A. (2019). Hybrid power generation by using solar and wind energy: case study. World Journal of Mechanics, 9, 81-93. https://doi.org/10.4236/wjm.2019.94006
• Kayıkcı, B. (2020). Aydın ili Didim ilçesindeki kırsal bölgede yer alan bir konutun elektrik ihtiyacının hibrit güneş-rüzgâr enerji sistemi ile karşılanmasının analizi. Yüksek Lisans Tezi, Kocaeli Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Enerji Sistemleri Mühendisliği Anabilim Dalı, Kocaeli, Türkiye.
• Kırbaş, İ., & Kocakulak, T. (2021). Hibrit sistemler ile enerji üretimi: MAKU-TBMYO örneği. Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 12(1), 127-135. https://doi.org/10.29048/makufebed.889146
• Kolhe, M., Iromi Udumbara Ranaweera, K.M., & Sisara Gunawardana, A.G.B. (2013). Techno-economic optimum sizing of hybrid renewable energy system. IECON 2013 - 39th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, Vienna, Austria, 1898-1903, https://doi.org/10.1109/IECON.2013.6699421
• Korkmaz, E.E. (2016). İnönü Üniversitesinin elektrik enerji ihtiyacının hibrid sistemle modellenmesi. Yüksek Lisans Tezi, İnönü Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Makine Mühendisliği Anabilim Dalı, Malatya, Türkiye.
• Köse, G. (2010). Hibrit (güneş + rüzgâr) enerji sisteminden elektrik üretimi: Kütahya örneği. Yüksek Lisans Tezi, Dumlupınar Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Makine Mühendisliği Anabilim Dalı, Kütahya, Türkiye.
• KTB. (2025). Kültür ve Turizm Bakanlığı, Van İl Kültür ve Turizm Müdürlüğü Web Sitesi. Erişim tarihi: 06.01.2025. https://van.ktb.gov.tr/TR-52093/genel-bilgiler.
• Li, Ch., Ge, X., Zheng, Y., Xu, Ch., Ren, Y., Song, Ch., & Yang, Ch. (2013). Techno-economic feasibility study of autonomous hybrid wind/PV/battery power system for a household in Urumqi. China. Energy, 55, 263-272. https://doi.org/10.1016/j.energy.2013.03.084
• Mamur, H., Yakar M.C., & Zerafet A. (2019). Bir kamu binası için hibrit enerji sistemi fizibilitesi. International Journal of Technological Sciences, 11(1), 51-58.
• Matpay, B. (2024). Coğrafi bakımdan güneş enerji santrali (GES) için uygun yerlerin belirlenmesi: Van ili örneği. Türk Coğrafya Dergisi, 85, 7-19. https://doi.org/10.17211/tcd.1442528
• Muller, D.C., Selvanathan, S.P., Cuce, E., & Kumarasamy, S. (2023). Hybrid solar, wind, and energy storage system for a sustainable campus: A simulation study. Science and Technology for Energy Transition, 78, 1-12. https://doi.org/10.3929/ethz-b-000618832
• Nassar, Y.F., Abdunnabi, M.J., Sbeta, M.N., Hafez, A.A., Amer, K.A., Ahmed, A.Y., & Belgasim, B. (2021). Dynamic analysis and sizing optimization of a pumped hydroelectric storage-integrated hybrid PV/Wind system: A case study, Energy Convers. Manag, 229, 113744. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2020.113744
• Nazari-Heris, M., Esfehankalateh, A.T., & Ifaei, P. (2023). Hybrid energy systems for buildings: a techno-economic-enviro systematic review. Energies, 16, 4725, 1-15. https://doi.org/10.3390/en16124725
• Okonkwo, E.C., Okwose C.F., & Abbasoglu S. (2017) Technoeconomic analysis of the potential utilization of a hybrid PV-wind turbine system for commercial buildings in Jordan. Int. J. Renew. Energy Res. 7 (2), 908–914.
• Patil, A, A., Arora, R., Arora, R., & Sridhara, S, N. (2023). Performance analysis of hybrid renewable energy using Homer software. Journal of Propulsion Technology, 44(3), 2832-2853. https://doi.org/10.52783/tjjpt.v44.i3.811
• REPA. (2025). Rüzgâr enerjisi potansiyel atlası. Erişim tarihi: 06.01.2025. https://repa.enerji.gov.tr/REPA/iller/VAN-REPA.pdf
• Roy, D., Zhu, S., Wang, R., Mondal, P., Ling-Chin, J., & Roskilly, A.P. (2024). Techno-economic and environmental analyses of hybrid renewable energy systems for a remote location employing machine learning models. Applied Energy, 361, article 122884. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2024.122884
• Rüstemli, S., & Dinçer, F. (2011). Van ili elektrik üretiminde güneş enerjisinin mevcut durumu ve geleceği. Yüzüncü Yıl Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 16 (1), 22-33.
• Sharifishourabi, M., Alimoradiyan, H., & Atikol, U. (2016). Modeling of hybrid renewable energy system: The case study of Istanbul, Turkey. Journal of Thermal Engineering, Yildiz Technical University Press, Istanbul, Turkey, 2(6), Special Issue 5,990-994.
• Singh, G., Baredar, P., Singh, A., & Kurup, D. (2017). Optimal sizing and location of PV, wind and battery storage for electrification to an island: A case study of Kavaratti, Lakshadweep. Journal of Energy Storage, 12, 78-86. https://doi.org/10.1016/j.est.2017.04.003
• Taghavifar, H., & Zomorodian, Z.S. (2021) Techno-economic viability of on grid micro-hybrid PV/wind/Gen system for an educational building in Iran. Renew. Sustain. Energy Rev. 143, 110877. https://doi.org/10.1016/j.rser.2021.110877
• Tawfik, T.M., Badr, M.A., El-Kady, E.Y., & Abdellatif, O.E. (2018). Optimization and energy management of hybrid standalone energy system: a case study. Renewable Energy Focus, 25, 48–56. https://doi.org/10.1016/j.ref.2018.03.004
• TÜİK. (2025). İstatistik veri portalı. Türkiye İstatistik Kurumu. Erişim tarihi: 14.02.2025. https://data.tuik.gov.tr/Search/Search?text=n%C3%BCfus
• Türkdoğan, S., Dilber, S., & Çam, B. (2018). Hibrit enerji sistemlerinin şebekeden bağımsız bir çiftlik evinde uygulanabilirliğinin ekonomik ve teknik açıdan incelenmesi. Sinop Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 3(2), 52-65.
• Türkdoğan, S., Mercan, M.T., & Çatal, T. (2020). Şebekeden bağımsız hibrit enerji sistemleri kullanılarak 40 hanelik bir topluluğun elektrik ve termal yük ihtiyacının karşılanması: teknik ve ekonomik analizleri. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, (18), 476-485. https://doi.org/10.31590/ejosat.688048
• Yalılı, M. (2021). Lisanslı fotovoltaik güneş enerji santrali yatırımının finansal analizi: Van ili örneği. Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 10 (3), 1055-1074. https://doi.org/10.17798/bitlisfen.901218
• Yaman, A., Yakın, A., & Behçet, R. (2019). Van ili güneş ve hidroelektrik enerji potansiyelleri ve ilin ekonomisine katkıları. Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 8(1), 243-250.
• Yayla, S., & Harmancı, E. (2019, Nisan). Van ili belirli ilçeleri için hesaplanan rüzgâr potansiyellerinin karşılaştırılması. 2nd International Congress on Engineering and Architecture (ENAR), Muğla, Türkiye, 22 – 24, 1-16.
• Yayla, S., Yumak, H., & Bayram, A. (2010a). Yüzüncü Yıl Üniversitesi Kampüs Alanının rüzgâr enerjisi potansiyelinin belirlenmesi. Yüzüncü Yıl Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 15 (1), 17-23.
• Yayla, S., Yumak, H., & Almalı, M.N. (2010b). Vangölü kıyısı üzerinde bir bölgenin rüzgâr enerjisi potansiyelinin belirlenmesi. 8. Ulusal Temiz Enerji Sempozyumu, Bursa, Turkey, 159-166.
• Yeler, O., Aslantaş, P., & Karabey, A. (2016, October). Van ili iklim koşullarında seralarda kullanılabilecek yenilenebilir enerji kaynaklı sistemler. 3. International Conference on Computational and Experimental Science and Engineering, Antalya, Turkey.
• Yılmaz, U., Demirören, A., & Zeynelgil, H.L. (2010). Gökçeada’da yenilenebilir enerji kaynakları ile elektrik enerjisi üretim potansiyelinin araştırılması. Politeknik Dergisi, 13(3), 215-223.
• Yumak, H., Ucar, T., & Yayla, S. (2012). Wind energy potential on the coast of Lake Van. International Journal of Green Energy, 9 (1), 1-12. https://doi.org/10.1080/15435075.2011.617017
• Zhang, G., Xiao, C., & Razmjooy, N. (2022). Optimal operational strategy of hybrid PV/wind renewable energy system using homer: a case study. Int. J. Ambient Energy, 43 (1), 3953–3966. https://doi.org/10.1080/01430750.2020.1861087