Batman Üniversitesi Batı Raman Kampüsünde Hibrit Enerji Sistemleri Kullanılarak Şarj İstasyonu Enerji İhtiyacının Karşılanması: Teknik ve Ekonomik Analizi

Yıl 2023, Cilt: 4 Sayı: 2, 100 - 111, 21.12.2023

Muhammed Said Yılmaz , Mehmet Rida Tur , Davut Özhan

https://doi.org/10.53525/jster.1342770

Cited By: 1

Öz

Bu çalışmada, Batman Üniversitesi Batı Raman Kampüsü’nde elektrikli araç şarj istasyonunun enerji ihtiyacını karşılamak için simüle olarak, şebekeye bağlı, yenilenebilir enerji kaynaklarından (güneş ve rüzgâr enerjisi) oluşan hibrit bir sistemin teknik ve ekonomik analizi HOMER Pro programı kullanılarak yapılmıştır. Çalışmada HOMER Pro programı tanıtımı yapılmış, Batman Üniversitesinin coğrafi konumu gösterilmiş, güneş ve rüzgâr enerji potansiyelleri incelenmiştir. Üniversite kampüsümüzün elektrikli araçlar için yük profili çıkartılmış, fotovoltaik ve rüzgâr türbin sisteminin optimum boyutlandırması yapılmıştır. 100 kW boyutunda hibrit bir sistem modeli tasarlanmıştır. Fotovoltaik (FV) sistem boyutu 90 kW, rüzgâr türbin sistem boyutu 10 kW olarak belirlenmiştir. Fotovoltaik (FV) sistem ve rüzgâr türbin (RT) sistemi güç çıkış sonuçları hesaplanmıştır. Aylık enerji alım-satım değerleri hesaplanmış ve kâr-zarar durumu incelenmiştir. Hibrit sistemin emisyon değerleri; CO2: 1.852 kg/yıl, SO2: 8,03 kg/yıl ve NO2: 3,93 kg/yıl olarak bulunmuştur. Simülasyon sonuçlarına göre sermaye maliyeti 66.500 $, bugünkü net
maliyet 8.599,82 $, birim enerji maliyeti 0,045 $ ve sistem amortisman süresi 7 yıl olarak bulunmuştur. Hibrit sistem ve rüzgâr türbin sistemi ekonomik karşılaştırması yapılmış ve hibrit sistemin yıllara göre kazanç sağladığı gözlemlenmiştir.

Anahtar Kelimeler

Hibrit Sistem, HOMER Pro, Yenilenebilir Enerji

Meeting the Charging Station Energy Needs Using Hybrid Energy Systems at Batman University West Raman Campus: Technical and Economic Analysis

Öz

In this study, the technical and economic analysis of a hybrid system consisting of grid-connected, renewable energy sources (solar and wind energy) was carried out using the HOMER Pro program as a simulation to meet the energy needs of the electric vehicle charging station at Batman University West Raman Campus. In the study, the HOMER Pro program was introduced, the geographical location of Batman University was shown, and solar and wind energy potentials were examined. The load profile for electric vehicles of our university campus has been prepared and the optimum dimensioning of the photovoltaic and wind turbine system has been made. A 100 kW hybrid system model has been designed. The photovoltaic (PV) system size is determined as 90 kW and the wind turbine system size is 10 kW. The power output results of the photovoltaic (PV) system and wind turbine (RT) system were calculated. Monthly energy purchase-sale values were calculated and the profit-loss situation was examined. Emission values of the hybrid system; CO2 was found to be 1,852 kg/year, SO2: 8.03 kg/year and NO2: 3.93 kg/year. According to the simulation results, the capital cost was found to be $66,500, the current net cost was $8,599.82, the unit energy cost was $0.045, and the system depreciation period was 7 years. An economic comparison of the hybrid system and wind turbine system has been made and it has been observed that the hybrid system provides gains over the years.

Anahtar Kelimeler

Hybrid System, HOMER Pro, Renewable Energy

Kaynakça

• [1] Mirdalı, M. (2018). Limanlar için bütünleşik yenilenebilir enerji güç sistemlerinin tekno-ekonomik analizi (Yüksek Lisans Tezi). YÖK Ulusal Tez Merkezi veri tabanından erişildi (Tez No. 541837).
• [2] Ioakimidis, C. S., Thomas, D., Rycerski, P., & Genikomsakis, K. N. “Peak shaving and valley filling of power consumption profile in non-residential buildings using an electric vehicle parking lot.” Energy, vol. 148, pp. 148-158, 2018.
• [3] Tür, M. R., & Apaydin, E. (2022, October). Optimization Of Electric Vehicle Charging Stations. In 2022 Global Energy Conference (GEC) (pp. 197-201). IEEE.
• [4] Zenginis, I., Vardakas, J. S., Zorba, N., & Verikoukis, C. V. “Analysis and quality of service evaluation of a fast charging station for electric vehicles.” Energy, vol 112, pp. 669-678, 2016.
• [5] Alhazmi, Y. A., Mostafa, H. A., & Salama, M. M. Optimal allocation for electric vehicle charging stations using Trip Success Ratio.” International Journal of Electrical Power & Energy Systems, vol. 91, pp. 101-116, 2017.
• [6] International Energy Agency (IEA), (2023, May 6). Grid integration of electric vehicles [Online]. Avaible: https://www.iea.org/?spotlight=grid-integration-of-electric-vehicles
• [7] Ghorbani, N., Kasaeian, A., Toopshekan, A., Bahrami, L., & Maghami, A. “Optimizing a hybrid wind-PV-battery system using GA-PSO and MOPSO for reducing cost and increasing reliability.” Energy, vol. 154, pp. 581-591, 2018.
• [8] Adalı, S. “Konut Kullanımında Hibrit enerji sisteminin kurulumunun ve maliyetinin incelenmesi,” Yüksek Lisans Tezi, Çevre Mühendisliği A.B.D., Bursa Uludağ Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Bursa, Türkiye, 2022.
• [9] Dawoud, S. M. “Developing different hybrid renewable sources of residential loads as a reliable method to realize energy sustainability.” Alexandria Engineering Journal, vol. 60(2), pp. 2435-2445, 2021.
• [10] Kumar, S., Sethuraman, C. P., & Gopi, C. “Sizing optimization and techno-economic analysis of a hybrid renewable energy system using HOMER pro simulation.” Journal of Scientific & Industrial Research, vol. 80, no. 09, pp. 777-784, 2021.
• [11] Kahraman, M. Ü. (2018). Kütahya bölgesi güneş ve rüzgâr enerji potansiyellerinin tekno-ekonomik analizi (Master's thesis, Kütahya Dumlupınar Üniversitesi/Fen Bilimleri Enstitüsü).
• [12] Hailu Kebede, M., & Bekele Beyene, G. “Feasibility study of PV-wind-fuel cell hybrid power system for electrification of a rural village in Ethiopia.” Journal of Electrical and Computer Engineering, vol. 2018, 2018.
• [13] Mohamud, F. A., Çetinbaş, İ., Demirtaş, M., & Erkaya, H. H. (2023). Çeşitli elektrikli araç şarj modları sağlayan hibrit bir mikro şebekenin tasarımı ve optimizasyonu. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 1000(1000), 1-9. [14] TÜRKDOĞAN, S., DİLBER, S., & Barış, Ç. A. M. (2018). Hibrit Enerji Sistemlerinin Şebekeden Bağımsız Bir Çiftlik Evinde Uygulanabilirliğinin Ekonomik ve Teknik Açıdan İncelenmesi. Sinop Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 3(2), 52-65.
• [15] Ahamed, A. F., Vibahar, R. R., Purusothaman, S., Gurudevan, M., & Ravivarma, P. “Optimization of Hybrid Microgrid of Renewable Energy Efficiency Using Homer Software.” Revista Geintec-Gestao Inovacao E Tecnologias, vol. 11, no. 4, pp. 3427-3441, 2021.
• [16] Bekele, G. “Study into the potential and feasibility of a standalone solar-wind hybrid electric energy supply system” Ph.D. dissertation, School of Industrial Engineering and Management (ITM), KTH, Brinellvägen, Stockholm, 2009.
• [17] Yılmaz, U., Demirören, A., & Zeynelgil, H. L. “Gökçeada’da Yenilenebilir Enerji Kaynakları ile Elektrik Enerjisi Üretim Potansiyelinin Araştırılması.” Politeknik Dergisi, c. 13, s. 3, ss. 215-223, 2010.
• [18] Tur, MR, Investigation of Optimum Reserve Capacity Requirement in Ancillary Services with Extreme Learning Machine, Volume 49, 2021 - Issue 20, Pages 1555-1566, doi.org/10.1080/15325008.2022.2134515.
• [19] Öztürk, Z., Tosun, S., & Öztürk, A. “Örnek bir hibrit yenilebilir enerji sisteminin HOMER ile modellenmesi, ekonomik ve teknik yönden analizleri.” Bayburt Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, c. 2, s. 2, ss. 286-299, 2019.
• [20] Mirdalı, M. “Limanlar için bütünleşik yenilenebilir enerji güç sistemlerinin tekno-ekonomik analizi,” Yüksek Lisans Tezi, Deniz Ulaştırma Makinası A.B.D., İstanbul Teknik Üniversitesi, İstanbul, Türkiye, 2018.
• [21] Duffie, J. A., & Beckman, W. A. (2013). Solar engineering of thermal processes. John Wiley & Sons.
• [22] Graham, V. A., & Hollands, K. G. T. (1990). A method to generate synthetic hourly solar radiation globally. Solar energy, 44(6), 333-341.
• [23] Manwell, J. F., McGowan, J. G., & Rogers, A. L. (2010). Wind energy explained: theory, design and application. John Wiley & Sons.
• [24] Tegner Anker, H., Egelund Olsen, B., & Rønne, A. (2009). Wind Energy and the Law: A Comparative Analysis. Journal of Energy & Natural Resources Law, 27(2), 145-178.
• [25] M. R. Tür, E. Apaydin, N. Obut, R. Nar, R. Temiz and N. Mirkan, "Harmonic Analysis of A Grid-Connected Solar Power Plant in Batman Province and Investigation of Power Quality," 2022, 11th International Conference on Renewable Energy Research and Application (ICRERA), Istanbul, Turkey, 2022, pp. 508-513, doi: 10.1109/ICRERA55966.2022.9922878.
• [26] Enerji İşleri Genel Müdürlüğü (REPA), (2023, 29 Mayıs). Türkiye rüzgar enerjisi potansiyeli batman [Çevrimiçi]. Erişim: https://repa.enerji.gov.tr/REPA/
• [27] Tür, M. R. (2022). Energy Supply Security and Artificial Intelligence Applications. Insight Turkey/Summer 2022: Embracing Emerging Technologies, 213.
• [28] Hybrid Optimization of Multiple Energy Resources (HOMER), (2020). How homer calculates emissions, https://www.homerenergy.com/products/pro/docs/3.14/, [Erişim Tarihi, 15 Eylül 2023].
• [29] Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı (ETKB), (2022). Türkiye Ulusal Elektrik Şebekesi Emisyon Faktörü, https://enerji.gov.tr/evced-cevre-ve-iklim-turkiye-ulusal-elektrik-sebekesi-emisyon-faktoru, [Erişim Tarihi: 16 Eylül 2023].