Examination of Energy and Environmental Potentials of Photovoltaic and Biogas Energy Systems: The Case of a Dairy Cattle Farm

Year 2024, Volume: 29 Issue: 1, 245 - 262, 22.04.2024

Beyza Korkmaz , Saadet Hacısalihoğlu

https://doi.org/10.17482/uumfd.1434976

Abstract

Energy gains from natural sources have become widespread around the world. Solar and biogas energy systems, which we hear frequently today, also attract the attention of investors. Obtaining large gains with appropriate investments in the appropriate region has made both energy more environmentally friendly and more profitable for the investor. In this study, the energy and environmental potentials for the installation of solar or biogas energy systems on a dairy farm in Karacabey district of Bursa were examined and a comparison was made between the two energy systems. Using the RETScreen program for the solar energy system, it was determined that the dairy farm would generate a total of 1.026.597 kWh/year of electricity and the system could reduce greenhouse gas emissions by 345 tCO2/year. For the biogas system, it was determined that the total electricity generation potential to be produced from the farm at the end of 2023 is 1.012.158 kWh/year and a total of 692,316 tons/year of CO2 emissions can be prevented. It was determined that the annual electricity consumption of the farm was 885.855 kWh/year. It is concluded that both energy systems will meet the electricity energy amount of the farm, but the biogas plant will prevent greenhouse gas emissions more. However, it was decided to install solar panels on the dairy cattle farm due to the high initial investment and operating costs of the biogas plant and the decrease in the amount of waste due to the decrease in the amount of animals over the years and this situation negatively affects the efficiency of the plant.

Keywords

Biogas, RETScreen, photovoltaic, electrical energy, greenhouse gases, farm

FOTOVOLTAİK VE BİYOGAZ ENERJİ SİSTEMLERİNİN ENERJİ VE ÇEVRESEL POTANSİYELLERİNİN İNCELENMESİ: SÜT SIĞIRI ÇİFTLİĞİ ÖRNEĞİ

Abstract

Energy gains from natural sources have become widespread around the world. Solar and biogas energy systems, which we hear frequently today, also attract the attention of investors. Obtaining large gains with appropriate investments in the appropriate region has made both energy more environmentally friendly and more profitable for the investor. In this study, the energy and environmental potentials for the installation of solar or biogas energy systems on a dairy farm in Karacabey district of Bursa were examined and a comparison was made between the two energy systems. Using the RETScreen program for the solar energy system, it was determined that the dairy farm would generate a total of 1.026.597 kWh/year of electricity and the system could reduce greenhouse gas emissions by 345 tCO2/year. For the biogas system, it was determined that the total electricity generation potential to be produced from the farm at the end of 2023 is 1.012.158 kWh/year and a total of 692,316 tons/year of CO2 emissions can be prevented. It was determined that the annual electricity consumption of the farm was 885.855 kWh/year. It is concluded that both energy systems will meet the electricity energy amount of the farm, but the biogas plant will prevent greenhouse gas emissions more. However, it was decided to install solar panels on the dairy cattle farm due to the high initial investment and operating costs of the biogas plant and the decrease in the amount of waste due to the decrease in the amount of animals over the years and this situation negatively affects the efficiency of the plant.

Keywords

Biyogaz, RETScreen, fotovoltaik, elektrik enerjisi, sera gazı, çiftlik

References

• 1. Ayhan, A. (2015) Biogas Production Potential from Animal Manure of Bursa Province, Uludağ Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 29(2), 47-53.
• 2. Anonim, (2020) Ardahan İli Biyogaz Tesisi Ön Fizibilite Raporu, Serhat Kalkınma Ajansı, Ardahan.
• 3. Ay, Ö. F. ve Kaya, A. (2020) Kahramanmaraş İlinin Hayvansal Atık Kaynaklı Biyogaz Potansiyeli, Iğdır Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 10(4), 2822-2830. doi: 10.21597/jist.660101
• 4. Alma, M. H. (2022) TÜBA Biyokütle Enerjisi Raporu. Ankara: Türkiye Bilimler Akademisi.
• 5. Çaçan, F. (2018). Fotovoltaik Sistemlerin Kurulum ve Maliyet Analizinin Örnek Bir Otele Uygulanması, Yüksek Lisans Tezi, Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Elazığ.
• 6. Doğan, B. T., Çolakoğlu, A. ve Kıncay, O. (2012) RETScreen Analiz Programı ile Hatay'da Rüzgar Enerji Santrali Fizibilite Analizi, Tesisat Mühendisliği, 15-26.
• 7. Durgun, İ. S., Arslan, M. ve Kalkışım, Ö. (2021). Gümüşhane OSB’de Çatı Tip Ges Kurulumu Ön Fizibilite Raporu, Gümüşhane Ticaret Ve Sanayi Odası, Gümüşhane.
• 8. Diken, B. ve Kayişoğlu, B. (2022) RETScreen Programı Kullanılarak Tekirdağ Namık Kemal Üniversitesi Ziraatbiyotek Binasına Uygulanabilecek Fotovoltaik Tasarımın Fizibilite Analizi, Tekirdağ Ziraat Fakültesi Dergisi, 19(3), 656-667. doi: 10.33462/jotaf.1058491
• 9. Eremkere, M. ve Aktaş, T. (2020) Tekirdağ Bağcılık Araştırma Enstitüsü Üzüm Suyu İşleme Tesis Çatısına Uygulanabilecek Fotovoltaik Tasarımların Teknik, Ekonomik ve Çevresel Açılardan Analizi, El-Cezerî Fen ve Mühendislik Dergisi, 7(1), 275-294. doi: 10.31202/ecjse.636966
• 10. Emiroğlu, F. M., Aybek, A. ve Kuzu, H. (2021) İki Farklı Fotovoltaik (PV) Enerji Sisteminin Farklı Hayvancılık İşletmelerinde Kullanımının Değerlendirilmesi, Mustafa Kemal Üniversitesi Tarım Bilimleri Dergisi, 26(3), 808-820. doi: 10.37908/mkutbd.957647
• 11. Güler, S. (2014) Orta Ölçekli Hayvancılık İşletmelerinde Yenilenebilir Enerji Kullanım Olanakları Ve Örnek Bir Uygulama, Yüksek Lisans Tezi, Namık Kemal Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Tekirdağ.
• 12. Gültuna, K. M. (2015) Gürsu-Bursa Fotovoltaik Güç Santralinin Simülasyonu; Teknoekonomik Ve Çevresel Optimizasyon, Yüksek Lisans Tezi, Başkent Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Bursa.
• 13. Görmüş, C. (2018) Türkiye' deki Hayvan Gübrelerinin Biyogaz Enerji Potansiyelinin Belirlenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Tekirdağ Namık Kemal Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Tekirdağ.
• 14. Hatice, E. Y. (2021) Aksaray İli Hayvansal Atık Kaynaklı Biyogaz Potansiyelinin Değerlendirilmesi, Yüksek Lisans Tezi, Aksaray Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü. Aksaray.
• 15. Hacısalihoğlu, S. (2022). Hayvansal Kaynaklı Yayılı Kirlilik Yükleri Hesabı, Bursa Örneği, Uludağ University Journal of The Faculty of Engineering, 27 (1), 361-374. doi.org/10.17482/uumfd.1059035
• 16. Hacısalihoğlu, S. (2023) Hayvansal Atıkların Yönetimi,Bursa-Karacabey Örneği, BAUN Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 25(2), 403-415. doi: 10.25092/baunfbed.1145589
• 17. https://www.greensolarnetwork.org, Erişim Tarihi: 25 Mayıs 2021, Konu: Güneş Enerji Sistemi Nedir? Sistem Bileşenleri Nelerdir? (URL-1).
• 18. https://www.solarenerjin.com, Erişim Tarihi: 29 Ocak 2022, Konu: 2023 yılı 100 kW Güneş Enerjisi Kurulum Maliyeti, (URL-2).
• 19. https://www.keremcilli.com, Erişim Tarihi: 06 Ocak 2023, Konu: Güneş Enerjisi Kurulum Maliyeti 2023, (URL-3).
• 20. https://muhendistan.com, Erişim Tarihi: 07 Ocak 2023, Konu: Şebeke Bağlantılı (On Grid) Solar Sistem Tasarımı, (URL-4).
• 21. http://www.retscreen.net, Erişim Tarihi: 10 Ocak 2024, Konu: RETScreen, (URL-5)
• 22. https://tr.wikipedia.org/wiki/Karacabey, Erişim Tarihi: 27 Aralık 2023, Konu: Karacabey, (URL-6).
• 23. https://www.incitas.com.tr, Erişim Tarihi: 2023, Konu: Off Grid Sistem Nedir? Nasıl Kurulur ve Nerede Kullanılır? (URL-7).
• 24. https://gepa.enerji.gov.tr, Erişim Tarihi: 10 Ocak 2024, Konu: Güneş Enerjisi Potansiyel Atlası (GEPA),(URL-8)
• 25. https://enerji.gov.tr, Erişim Tarihi: 2023, Konu: Elektrik, (URL-9).
• 26. https://tr.wikipedia.org/wiki/Bursa, Erişim Tarihi: 28.01.2024, Konu: Bursa, (URL-10).
• 27. İzmirli, A. C. (2022) 200 Kw’lık Pv Güneş Enerji Güç Sisteminin RETScreen Programı Kullanılarak Amortisman Ve Enerji Analizlerinin İrdelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, İskenderun Teknik Üniversitesi Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Hatay.
• 28. Öztürk, S. (2022) Güneş Enerjisinden Isı ve Elektrik Üretimi, Bursa Teknik Üniversitesi Yenilenebilir Enerji Sistemleri Ders Notları, Bursa.
• 29. Salihoğlu, N. K., Teksoy, A. ve Altan, K. (2019) Büyükbaş ve Küçükbaş Hayvan Atıklarından Biyogaz Üretim Potansiyelinin Belirlenmesi: Balıkesir İli Örneği, Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 8(1), 30-47. doi: 10.28948/ngumuh.516798
• 30. Şanlı, B. ve Günöz, A. (2018) Mersin İlinin Farklı İlçelerinde Kurulabilecek Rüzgar Enerjisi Santrallerinin RETScreen Programı ile Fizibilite Analizleri ve Karşılaştırmaları. Erzincan Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 11(3), 478-487. doi: 10.18185/erzifbed.420365
• 31. Tırınk, S. (2022) Calculation of Biogas Production Potential of Animal Wastes: Example of Iğdır Province, Journal of the Institute of Science and Technology, 12(1), 152-163. doi: 10.21597/jist.1026987
• 32. Yağlı, H. ve Koç, Y. (2019) Hayvan Gübresinden Biyogaz Üretim Potansiyelinin Belirlenmesi: Adana İli Örnek Hesaplama, Çukurova Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 34(3), 35-48.