Rüzgâr türbini ile fotovoltaik modüler sistemin karşılaştırılması: Ege Üniversitesi-İzmir örneği

Yıl 2020, , 1061 - 1072, 30.09.2020

Levent Bilir , Hüseyin Günhan Özcan Nurdan Yıldırım , Hüseyin Günerhan

https://doi.org/10.24012/dumf.620774

Öz

Bu çalışmada rüzgâr ve güneş enerjisi bakımından önemli potansiyele sahip olan İzmir’de bulunan Ege Üniversitesi Makina Mühendisliği Bölümü binası için yaklaşık aynı kapasiteye sahip bir rüzgâr türbini (55 kW) ile fotovoltaik modüler sisteminin (54,4 kW) enerji üretimi ve ekonomik olarak karşılaştırılması yapılmıştır. Makina Mühendisliği Bölümü binasının iklimlendirilmesinde klimalar kullanılmaktadır ve ele alınmış olan rüzgâr türbini ve fotovoltaik modüler sisteminin bu klimaların elektrik kullanımının ne kadarını karşılayabilecekleri incelenmiştir. Her iki sistemin enerji üretimleri TRNSYS yazılımı ile hesaplanmıştır. Bu hesaplamalarda Makina Mühendisliği Bölümü binasının çatısında kurulu bulunan ölçüm istasyonundan alınmış olan dakikalık rüzgâr hızı, rüzgâr yönü, dış hava sıcaklığı ve güneş ışınımı verileri saatlik veriye çevrilmiş ve analizlerde kullanılmıştır. Sonuç olarak ısıtma sezonunda fotovoltaik modüler sistemin ihtiyacın %88,85’i kadar, rüzgâr türbininin ise %72,15’i kadar elektrik üretimi gerçekleştirebileceği hesaplanmıştır. Soğutma sezonunda ise fotovoltaik modüler sistemin ihtiyacın %202,25’i, rüzgâr türbininin ise %114,45’i düzeyinde elektrik üretimi yapabileceği belirlenmiştir. Fotovoltaik modüler sisteminin basit geri ödeme süresi 9,19 yıl, rüzgâr türbinin basit geri ödeme süresi ise 14,52 yıl olarak hesaplanmıştır. Elde edilen sonuçlar değerlendirildiğinde; Ege Üniversitesi Makina Mühendisliği Bölümü binası için fotovoltaik modüler sisteminin kurulumunun enerji üretimi açısından ve ekonomik olarak rüzgâr türbini kurulumdan daha tercih edilir durumda olduğu görülmüştür.

Anahtar Kelimeler

Rüzgâr Türbini, Fotovoltaik Panel, Yenilenebilir Enerji, TRNSYS Analizi, Basit Geri Ödeme Süresi

Teşekkür

Bu çalışmada TÜBİTAK tarafından desteklenen 215M016 numaralı 3001 projesi kapsamında elde edilen rüzgâr, dış sıcaklık ve güneş ışınımı verileri kullanılmıştır. Bu kapsamda kuruma teşekkürlerimizi sunarız.

Kaynakça

• Al-Ghussain, L., Ahmed, A., Haneef, F., (2018). Optimization of Hybrid PV-Wind System: Case Study Al-Tafilah Cement Factory, Jordan, Sustainable Energy Technologies and Assessments. 30, 24-36.
• Arslan, H., Baltaci, H., Akkoyunlu, B.O., Karanfil, S., Tayanc, M., (2020). Wind Speed Variability and Wind Power Potential over Turkey: Case Studies for Çanakkale and İstanbul, Renewable Energy. 145, 1020-1032.
• Aslan, A., (2018). Balıkesir Rüzgar Enerjisi Potansiyelinin Araştırılması ve Türbinlerin Ekonomik Analiz Kapsamında Karşılaştırılması, Isı Bilimi ve Tekniği Dergisi. 38(1), 25-41.
• Baltic Energy Conservation Agency, Benchmarking of small and medium size wind turbine technologies and legal frameworkhttp://swipproject.eu/wp-content/uploads/2015/11/D1.1_2.pdf (27.08.2019)
• Bilir, L., Yildirim, N., (2018). Modeling and Performance Analysis of a Hybrid System for a Residential Application, Energy. 163, 555-569.
• Davis Instruments, iklim ölçüm cihazları,https://www.davisinstruments.com/product_documents/weather/spec_sheets/6410_SS.pdf (20.08.2019)
• Deltaohm iklim ölüm cihazları, http://www.deltaohm.com/ver2012/index.php?main_page=product_info&cPath=1_17&products_id=93 (20.08.2019)
• Devrim, Y., Bilir, L., (2016). Performance Investigation of a Wind Turbine-Solar Photovoltaic Panels-Fuel Cell Hybrid System İnstalled at İncek Region – Ankara, Energy Conversion and Management. 126, 759-766.
• Ecoenerg Renewables, EC Wind 55kW Wind Turbine, https://eco-energ.co.uk/wind/ec-wind-55kW-wind-turbine/ (15.08.2019)
• Ehyaei, M.A., Ahmadi, A., Rosen, M.A., (2019). Energy, Exergy, Economic and Advanced and Extended Exergy Analyses of a Wind Turbine, Energy Conversion and Management. 183, 369-381.
• Elimko, kayıt ve kontrol cihazları,http://www.elimko.com.tr/files/EPR110.pdf (20.08.2019)
• EPDK (Enerji Piyasası Düzenleme Kurumu), Elektrik birim maliyeti, https://www.epdk.org.tr/Detay/Icerik/3-1327/elektrik-faturalarina-esas-tarife-tablolari (21.08.2019)
• Gabra, S., Miles, J., Scott, S.A., (2019). Techno-economic Analysis of Stand-Alone Wind Micro-Grids, Compared with PV and Diesel in Africa, Renewable Energy. 143, 1928-1938.
• Global Solar Atlas, Türkiye Güneş Işınımı Haritasıhttps://globalsolaratlas.info/downloads/turkey (27.08.2019)
• Global Wind Atlas, Türkiye Rüzgâr Enerjisi Haritasıhttps://globalwindatlas.info/area/Turkey (27.08.2019)
• Hosseinalizadeh, R., Rafiei, E.S., Alavijeh, A.S., Ghaderi, S.F., (2017). Economic Analysis of Small Wind Turbines in Residential Energy Sector in Iran, Sustainable Energy Technologies and Assessments. 20, 58-71.
• Melikoglu, M., (2016). The Role of Renewables and Nuclear Energy in Turkey’s Vision 2023 Energy Targets: Economic and Technical Scrutiny, Renewable and Sustainable Energy Reviews. 62, 1-12.
• Ozcan, H.G, Gunerhan, G., Yildirim, N., Hepbasli, A., (2019). A comprehensive evaluation of PV electricity production methods and life cycle energy-cost assessment of a particular system, Journal of Cleaner Production. 238, Article:117883.
• Özkan, Mustafa, (2018). Ege Üniversitesi Makina Mühendisliği Bölüm Binasının Enerji Verimliliği Profilinin Çıkarılması, Lisans Tezi, EÜ Makine Mühendisliği Bölümü, İzmir.
• Pinheiro, E., Bandeiras, F., Gomes, M., Coelho, P., Fernandes, J., (2019). Performance Analysis of Wind Generators and PV Systems in Industrial Small-Scale Applications, Renewable and Sustainable Energy Reviews. 110, 392-401.
• SMA, Çevirici özellikleri,https://files.sma.de/dl/21337/MVPS500SC-1000SC-DEN1518-V22web.pdf (20.08.2019)
• Sun Power, Tekli kristalin panel özellikleri,https://us.sunpower.com/sites/default/files/media-library/data-sheets/ds-e20-series-327-residential-solar-panels.pdf (20.08.2019)
• T.C. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı (a), https://enerji.gov.tr/tr-TR/Sayfalar/Gunes (13.08.2019)
• T.C. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı (b), https://enerji.gov.tr/tr-TR/Sayfalar/Ruzgar (13.08.2019)
• TRNSYS, Zamana bağlı sistem benzetim programı, http://www.trnsys.com/ (20.08.2019)
• Yildirim, N., Bilir, L., (2017). Evaluation of a Hybrid System for Nearly Zero Energy Greenhouse, Energy Conversion and Management. 148, 1278-1290.