Bir sera işletmesi için şebekeye bağlı ve şebekeden bağımsız rüzgâr, fotovoltaik ve jeneratör sistemlerinin teknik ve ekonomik değerlendirmesi

Abstract

Bu çalışmada, bir sera işletmesinin elektrik ihtiyacının karşılanabilmesi için şebeke, rüzgâr (RT), güneş (FV) ve jeneratör enerji sistemlerinin modelleme ve bilgisayar benzetimleri yapılmıştır. Bilgisayar benzetiminde işletmenin elektrik yükü günlük 369.52 kWh olarak tespit edilmiştir. Ayrıca bu sistemlerin ekonomik fizibilitesi birim enerji maliyetine (EM) göre değerlendirilmiştir. Benzetim (Simülasyon) sonuçlarına göre, fotovoltaik ve rüzgâr enerji sistemlerinin enerji maliyetleri sırasıyla 0.084 ve 0.059 $ kW^-1 olmaktadır. EM sonuçlarına göre, fotovoltaik sistem, rüzgâr enerji sistemine göre daha pahalıdır. Yıllık enerji üretim miktarları incelendiğinde ise, rüzgâr enerji sistemi fotovoltaik enerji sisteminden 3.1 kat daha fazla enerji üretebilmektedir. Öte yandan, dizel jeneratörün enerji maliyeti (0.554 $ kWh^-1) fotovoltaik sistemle birlikte bu işletme için en pahalı enerji kaynağıdır. Çalışmada ayrıca zararlı gaz emisyon değerleri de araştırılmıştır. Rüzgâr enerji sistemi kurulursa, yılda 34742 kg CO₂, 151 kg SO₂ ve 73.7 kg NO_x salınımı önlenebilecektir. Elde edilen sonuçlara göre sera işletmesi için en uygun sistemin rüzgâr enerjisi olduğu görülmüştür.

Keywords

• Sera,Fotovoltaik Enerji,Modelleme,Optimizasyon,Enerji Maliyeti (EM)

Technical and economical evaluation of grid connected and stand-alone wind, photovoltaic and generator systems for a greenhouse company

Abstract

In this study, modeling and computer simulations were made by using grid, wind (WT), solar (PV) and generator energy systems in order to meet the electricity needs of a greenhouse company. In the computer simulation, the electrical load of the company was found as 369.52 kWh per day and optimization and sensitivity analyzes were performed for the most suitable system to meet this electric load. The results were evaluated according to the cost of energy (COE). According to the simulation results, the energy cost of photovoltaic and wind energy systems is 0.084 and 0.059 $ kW^-1, respectively. COE results show that the photovoltaic system is more expensive than the wind energy system. When the annual energy production amounts are examined, the wind energy system can produce 3.1 times more energy than the photovoltaic system. On the other hand, the energy cost of the diesel generator (0.554 $ kWh^-1) is the most expensive energy source for this operation with the photovoltaic system. In the study, harmful gas emission values were also investigated. If a wind energy system is installed, 34742 kg CO₂, 151 kg SO₂ and 73.7 kg NO_x emissions can be prevented annually. According to the results, it was found that the most suitable system for greenhouse operation was wind energy.

Keywords

• Greenhouse,Photovoltaic Energy,Modelling,Cost of Energy (COE),Optimization

References

1. AKSA (2019) AKSA APD71A Jeneratör Teknik Dökümanı. https://www.aksa.com.tr/FrontProduct/CreatePDF/275. Erişim 20 Ocak 2019.
2. BP (2019) BP Energy Outlook. 2018 Edition. http://kojenturk.org/uploads/dokumanlar/bp-energy-outlook-2018.pdf. Erişim 15 Ocak 2019.
3. Byrne J, Glover L, Hegedus S, VanWicklen G (2005) The potential of solar electric applications for Delaware’s poultry farms. Final Report. Center for Energy and Environmental Policy, University of Delaware, State of Delaware.
4. Dalton GJ, Lockington DA, Baldock TE (2008) Feasibility analysis of stand-alone renewable energy supply options for a large hotel. Renewable Energy, Vol. 33, no. 7, pp. 1475-1490.
5. Eocycle Inc. (2019) EO20 Rüzgâr Türbini Teknik Dokümanı. https://eocycle.com/small-wind-turbine/. Erişim 10 Şubat 2019.
6. EPDK (2013) Elektrik Piyasasında Lisanssız Elektrik Üretimine İlişkin Yönetmelik https://www.epdk.org.tr/Detay/Icerik/3-0-0-49/yonetmelikler. Erişim: 21 Ocak 2019.
7. EPDK (2017) Elektrik Piyasası Gelişim Raporu. T.C. Enerji Piyasası Düzenleme Kurumu. http://www.epdk.org.tr/Detay/Icerik/3-0-167/resmi-istatistikler. Erişim 25 Şubat 2019.
8. ETKB (2019) T.C. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı https://www.enerji.gov.tr/tr-TR/Sayfalar/Elektrik. Erişim 25 Şubat 2019.

9. Fakhim HA, Sarir MF (2017) Economic feasibility of power supply using hybrid system for a Hotel in cold climate, Int. J. Energy Econ. Pol. 7(2): 255–261.
10. Himri Y, Stambouli AB, Draoui B, Himri S (2008) Techno-economical study of hybrid power system for a remote village in Algeria. Energy 33: 1128-1136.
11. HOMER (2019) HOMER Pro Software Getting Started Guide. National Renewable Energy Laboratory, U.S. Department of Energy.
12. JINKO Solar (2019) JKM275-60 255-275 panel Teknik Dökümanı. https://www.jinkosolar.com/ftp/EN-JKM275P-60(4BB)-tr.pdf. Erişim 10 Ocak 2019.
13. Lalwani M, Kothari DP, Singh M (2010) Investigation of solar photovoltaic simulation softwares. Int. J Appl Eng Res 1: 585-601.
14. NASA (2019) Nasa Surface meteorology and Solar Energy Database. https://power.larc.nasa.gov/. Erişim 10 Ocak 2019.
15. Ngan MS, Tan CW (2012) Assessment of economic viability for PV/wind/diesel hybrid enegry system in southern Peninsular Malaysia. Renewable and Sustainable Energy Reviews 16(1): 634-647.
16. OECD (2016) Factbook 2015-2016 Economic, Environmental and Social Statistics. http://www.oecd.org/publications/oecd-factbook-18147364.htm. Erişim: 17 Şubat 2019.
17. PO (2019) Petrol Ofisi Dizel Yakıt Fiyatları. https://www.petrolofisi.com.tr/akaryakit-fiyatlari. Erişim 06 Mart 2019.
18. Sarıaslan H (1990) Yatırım Projelerinin Hazırlanması ve Değerlendirilmesi, Planlama-Analiz-Fizibilite, Turhan Kitapevi, Ankara, s. 240.
19. TCMB (2019) T.C. Merkez Bankası Enflasyon Verileri. https://www.tcmb.gov.tr/wps/wcm/connect/TR/TCMB+TR/Main+Menu/Istatistikler/Enflasyon+Verileri. Erişim 10 Mart 2019.
20. Tudorache T, Morega A (2008) Optimum Design of Wind/PV/Diesel/Batteries Hybrid Systems, International Conference on Modern Power Systems, Cluj-Napoca, Romania, 12-14 November, pp. 261-264.
21. Türkdoğan S, Dilber S, Çam B (2018) Hibrit Enerji Sistemlerinin Şebekeden Bağımsız Bir Çiftlik Evinde Uygulanabilirliğinin Ekonomik ve Teknik Açıdan İncelenmesi. Sinop Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi 3(2): 52-65.
22. Yılmaz U (2008) Gökçeada’da Yenilenebilir Enerji Kaynakları ile Elektrik Üretimi, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.