Mikro ve Akıllı Şebekelere Geçiş Sürecinde Binaya Entegre Düşey Rüzgâr Türbini ve Güneş Hibrit Enerji Sistemi (DRTG-HES)’in İncelenmesi

Öz

Elektrik şebekesi, yeterli yatırımların yapılamaması, yaşlı alt yapı, hat kayıpları, düşük verimlilik ve enerji kalitesi sorunlarıyla karşı karşıyadır. Bu nedenle, birçok gelişmiş ülkede bir bölge içerisinde üretim, tüketim ve depolamanın yoğunlaştığı mikro ve akıllı şebeke yapılarına geçiş yapılmaya başlanmıştır. Bu süreçte, yerel enerji üretim kaynaklarının mikro-akıllı şebekelere entegre edilmesi enerji tedarikine yardımcı olacaktır. Yenilenebilir enerji kaynakları içerisinde rüzgâr ve güneş enerjisi yaygın ve uygulama potansiyeli yüksektir. Yerel uygulama açısından düşey rüzgâr türbinleri kule gerektirmezler, bakım maliyetleri düşüktür ve dümen sistemine ihtiyaç duymazlar. Güneş enerjisi ile hibrit sistem haline geldiğinde bu avantajlar artmaktadır. Özellikle tüketimin sürekli olduğu binalarda bu sistemlerin gelecekte belirli bir oranda olsa dahi enerji üretiminde çeşitliliğe katkı sağlayacağı düşünülmektedir. Bu çalışmada, binaya entegre düşey rüzgâr türbini-güneş enerjisi hibrit enerji sistemleri (DRTG-HES) incelenmiş, elektrik yükünü karşılayabilecek en uygun yenilenebilir enerjili hibrit sistemi belirlemek için, HOMER PRO programı ile verilerin teknik ve ekonomik analizi yapılmış, bu doğrultuda önerilerde bulunulmuştur. Bu sonuçlara göre incelenen üç DRTG-HES içerisinde Aktürk DRTG-HES kurulumunun 4 kişilik bir ailenin aylık ortalama elektrik tüketimi olan 7 kW güç için en düşük maliyetli ve en kısa amortisman süresine sahip DRTG-HES olduğu sonucuna varılmıştır. Günümüz koşullarında tüketicilerin güç sistemine üreten tüketici olarak katkıda bulunabilmeleri ve mikro-akıllı şebeke yapılarının gelişebilmesi için tüketicilerin bir araya gelerek binaya entegre DRTG-HES’lerine yönelebilecekleri ve bu şekilde elektrik enerjisinde üretim çeşitliliğine katkı sağlayabilecekleri görülmüştür.

Anahtar Kelimeler

• Mikro ve akıllı şebeke yapıları
• düşey rüzgâr türbini
• güneş enerjisi
• binaya entegre düşey rüzgâr türbini güneş hibrit enerji sistemi

IInvestigation of Building Integrated Vertical Wind Turbine and Solar Hybrid Energy System (VWTS-HES) in Transition to Micro and Smart Grids

Öz

The electricity grid is faced with the problems of insufficient investments, old infrastructure, line losses, low efficiency and energy quality. For this reason, many developed countries have begun to transition to micro and smart grid structures in which generation, consumption and storage are concentrated within a region. In this process, integrating local power generation resources into micro-smart grids will help energy supply. Among renewable energy sources, wind and solar energy are common and have a high application potential. In terms of local application, vertical wind turbines do not require towers, have low maintenance costs, and do not require a rudder system. These advantages increase when it becomes a hybrid system with solar energy. Especially in buildings where consumption is continuous, it is thought that these systems will contribute to the diversity in energy generation, even at a certain rate in the future. In this study, building integrated vertical wind turbine-solar hybrid energy systems (VWTS-HES) were examined, technical and economic analysis of the data was made with the HOMER PRO program in order to determine the most suitable renewable energy hybrid system to meet the electrical load, and suggestions were made in this direction. According to these results, it was concluded that Aktürk VWTS-HES installation is the VWTS-HES with the lowest cost and the shortest depreciation period for 7 kW power, which is the monthly average electricity consumption of a family of 4, among the three VWTS-HESs examined. In today's conditions, it has been seen that consumers can come together and turn to building-integrated VWTS-HESs so that consumers can contribute to the power system as producing consumers and micro-intelligent grid structures can develop, and VWTS-HES structures can contribute to the diversity of electrical energy generation.

Anahtar Kelimeler

• Micro and smart grid structures
• vertical wind turbine
• solar energy
• building-integrated vertical wind turbine solar hybrid energy system

Kaynakça

1. Abraham, J. P., Plourde, B. D., Mowry, G. S., Minkowycz, W. J., & Sparrow, E. M. (2012). Summary of Savonius wind turbine development and future applications for small-scale power generation. Journal of Renewable and Sustainable Energy, 4(4), 042703.
2. Anonim, (2018). Türkiye Cumhuriyeti Çevre, Şehircilik ve İklim Değişikliği Bakanlığı, Çevresel Göstergeler, https://cevreselgostergeler.csb.gov.tr/sektorlere-gore-nihai-enerji-tuketimi-i-85804
3. Anonim, (2021a). Türkiye Sınai Kalkınma Bankası A.Ş., 2021 Enerji Görünümü Raporu, Elektrik Üretim Analizi, https://www.tskb.com.tr/i/assets/document/pdf/enerji-sektor-gorunumu-2021.pdf, sf. 31.
4. Anonim, (2021b). TMMOB, Elektrik Mühendisleri Odası, 4 Kişilik Bir Ailenin Aylık Elektrik Faturası, https://www.emo.org.tr/genel/bizden_detay.php?kod=135116&tipi=2&sube=
5. Anonim, (2022a). Homer Software, Homer Pro, https://www.homerenergy.com/products/pro/index.html Anonim, (2022b). NASA Prediction of Worldwide Energy Sources, The Power Project, https://power.larc.nasa.gov/ Anonim, (2022c). Lotus Grup Yenilenebilir Enerji Elektrik İnşaat İth. San. Tic. A.Ş., https://lotusenerji.com/
6. Anonim, (2022e). Lisepro Energie & Robotik Sanayi Ticaret Limited Şirketi, https://lisepro.com/iletsim/bize-ulasin.html
7. Anonim, (2022f). Enerji Piyasası Düzenleme Kurumu, https://www.epdk.gov.tr/Detay/Icerik/4-12567/kademeli-tarife-ve-kist-uygulamasi-hakkinda-duyuru
8. Anonim, 2022d. Aktürk Yenilenebilir Enerji Teknolojileri Sanayi ve Ticaret Limited Şirketi, https://www.akturkenerji.com.tr/

9. Ardıç, İ. (2019). Ev uygulamaları için düşey eksenli rüzgar türbini performansının deneysel incelenmesi (Master's thesis, Konya Teknik Üniversitesi).
10. Bayindir, R., Colak, I., Fulli, G., & Demirtas, K. (2016). Smart grid technologies and applications. Renewable and sustainable energy reviews, 66, 499-516.
11. Espe, E., Potdar, V., & Chang, E. (2018). Prosumer communities and relationships in smart grids: A literature review, evolution and future directions. Energies, 11(10), 2528.
12. Gharavi, H., & Ghafurian, R. (Eds.). (2011). Smart grid: The electric energy system of the future (Vol. 99, pp. 917-921). Piscataway, NJ, USA: IEEE.
13. Hatziargyriou, N., Asano, H., Iravani, R., & Marnay, C. (2007). Microgrids. IEEE power and energy magazine, 5(4), 78-94.
14. Mercado-Colmenero, J. M., Rubio-Paramio, M. A., Guerrero-Villar, F., & Martin-Doñate, C. (2018). A numerical and experimental study of a new Savonius wind rotor adaptation based on product design requirements. Energy Conversion and Management, 158, 210-234.
15. Nurbay, N., & Çınar, A. (2005). Rüzgar türbinlerinin çeşitleri ve birbirleriyle karşılaştırılması. III. Yenilenebilir Enerji Kaynakları Sempozyumu, 19-21.
16. Sert, Ş. M. (2019). Farklı kanat tiplerinde savonıus rüzgar çarkı tasarımı (Master's thesis, Pamukkale Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü).
17. Sigurd, J. S. (1925). The wing-rotor in theory and practice, Publ. SAVONIUS & CO., Helsingfors, Finland, 1-39.
18. Şen, Ç. (2003). Gökçeada’nın elektrik enerjisi ihtiyacının rüzgar enerjisi ile karşılanması. Dokuz Eylül Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Yüksek Lisans Tezi, İzmir.
19. Şen, Z. (2009). Temiz enerji kaynakları ve modelleme ilkeleri. Su Vakfı.