Araştırma Makalesi

Güneş Kollektörlü ve Elektrikli Şofbenli Bir Akıllı Evin Talep Cevabı Programı Kapsamında Enerji Yönetimi

Sayı: 19 31 Ağustos 2020
PDF İndir
EN TR

Güneş Kollektörlü ve Elektrikli Şofbenli Bir Akıllı Evin Talep Cevabı Programı Kapsamında Enerji Yönetimi

Öz

Modern dünyada enerji tüketiminin; dünya nüfusunun artması, bununla birlikte endüstriyel üretimin ivme kazanması ve teknolojinin gelişmesine bağlı olarak her geçen gün arttığı gözlemlenmektedir. Enerji üretim alanında etkin olarak faydalanılan konvansiyonel sistemlerin kaynağını oluşturan fosil yakıtların dünya üzerinde heterojen dağılımı ve rezervlerin öngörülen ömürlerinin azalması alternatif kaynak arayışına neden olmuştur. Bu arayış sonucunda artış gösteren tüketim profilinin dengelenmesinde, yenilenebilir enerji sistemlerinin şebekeye entegrasyonu konusunda önemli adımlar atılmakla birlikte akıllı şebeke (Smart Grid) konseptinin en etkin uygulamalarından olan talep tarafının yönetimi (demand side management) gibi yeni mekanizmaların da dikkate alınması zorunlu hale gelmiştir. Enerji üretimi ve tüketiminin dengelenmesi, şebekenin düzgün işletimi açısından büyük bir öneme sahiptir ve doğası gereği değişken güç üretim profiline sahip bu sistemlerin üretim alanındaki payının artışı literatüre özellikle enerji yönetim sistemleri ve enerji verimliliği minvalinde yeni çalışmaların eklenmesinin önünü açmaktadır. Bu çalışmada; akıllı bir evin kritik yükleriyle birlikte termostatı kontrol edilebilir esnek yüklerden oluşan tüketim profili dikkate alınmıştır. Güneş kollektörü ve elektrikli su ısıtıcısından yararlanılan akıllı ev modeli için enerji yönetim sistemi geliştirilmiştir. Klima ve elektrikli su ısıtıcısından talep edilen gücün kontrolünde, iç ortam ve kazan suyu sıcaklıklarının kullanıcı konfor kısıtları dikkate alınarak belirli değer aralıklarında tutulması sağlanmıştır. Özellikle talep cevabı (Demand Response) programı uygulanırken kullanıcının konfor sınırlarının aşılmamasına dikkat edilmesi çalışmanın en önemli özelliklerindendir. Geliştirilen model ile ilgili akıllı evin elektrik enerjisi tüketim maliyetinin minimize edilmesi amaç fonksiyonunu oluşturmuş ve elde edilen sonuçlar ile optimizasyon tabanlı yaklaşımın değerlendirilmesi detaylı olarak gerçekleştirilmiştir. Karmaşık tam sayılı lineer programlama yöntemi (Mixed Integer Linear Programming-MILP) ile geliştirilen matematiksel modelleme, Python 2.7 versiyonunun PuLP 1.6.8 açık kaynak kodlu kütüphanesi içinde CPLEX ticari optimizasyon çözücüsünden faydalanılarak benzetim çalışması gerçekleştirilmiştir.

Anahtar Kelimeler

Teşekkür

Teknik desteklerinden ötürü Nur Betül Yaman’a ve kreatif iconlarını çalışmamıza eklediğimiz takma isimleri DinosoftLabs, Freepik, Icongeek26, Smalllikeart ve Smashicons olan yazarlara teşekkür ederiz.

Kaynakça

  1. AccuWeather. (2020, 1 Ocak). İstanbul Hava Durumu. Erişim Adresi: https://www.accuweather.com/en/tr/istanbul/318251/hourly-weather-forecast/318251?day=2
  2. Ahmed, M. S., Mohamed, A., Homod, R. Z., Shareef, H., & Khalid, K. (2016). Modeling of electric water heater and air conditioner for residential demand response strategy. International Journal of Applied Engineering Research, 11(16), 9037–9046.
  3. Ali, S. M. H., Lenzen, M., & Tyedmers, E. (2019). Optimizing 100%-renewable grids through shifting residential water-heater load. International Journal of Energy Research, September 2018, 1–15. https://doi.org/10.1002/er.4416
  4. Alvina, P., Bai, X., Chang, Y., Liang, D., & Lee, K. (2017). Smart Community Based Solution for Energy Management: An Experimental Setup for Encouraging Residential and Commercial Consumers Participation in Demand Response Program. Energy Procedia, 143, 635–640. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2017.12.739
  5. Behrangrad, M. (2015). A review of demand side management business models in the electricity market. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 47, 270–283. https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.03.033
  6. Cai, M., Ramdaspalli, S., Pipattanasomporn, M., Rahman, S., Malekpour, A., & Kothandaraman, S. R. (2019). Impact of HVAC Set Point Adjustment on Energy Savings and Peak Load Reductions in Buildings. 2018 IEEE International Smart Cities Conference, ISC2 2018, 1–6. https://doi.org/10.1109/ISC2.2018.8656738
  7. ComEd. Central Air Conditioning Cycling Program. Erişim Adresi: https://www.comed.com/WaysToSave/ForYourHome/Pages/CentralACCycling.aspx
  8. Chiu, T. C., Shih, Y. Y., Pang, A. C., & Pai, C. W. (2017). Optimized Day-Ahead Pricing with Renewable Energy Demand-Side Management for Smart Grids. IEEE Internet of Things Journal, 4(2), 374–383. https://doi.org/10.1109/JIOT.2016.2556006

Ayrıntılar

Birincil Dil

Türkçe

Konular

Mühendislik

Bölüm

Araştırma Makalesi

Yayımlanma Tarihi

31 Ağustos 2020

Gönderilme Tarihi

27 Şubat 2020

Kabul Tarihi

23 Mayıs 2020

Yayımlandığı Sayı

Yıl 2020 Sayı: 19

Kaynak Göster

APA
Sancar, S., Erenoğlu, A., Şengör, İ., & Erdinç, O. (2020). Güneş Kollektörlü ve Elektrikli Şofbenli Bir Akıllı Evin Talep Cevabı Programı Kapsamında Enerji Yönetimi. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, 19, 92-104. https://doi.org/10.31590/ejosat.695784

Cited By