Yalova ili Armutlu ilçesinde şebeke bağlantılı rüzgar-hidrojen hibrit enerji sisteminin teknik ve ekonomik modellenmesi

Abstract

Dünyada giderek artan enerji talebi ve fosil enerji kaynaklarının tükenmeye başlaması, insanlığı temiz enerjiler üzerinde araştırmalar yapmaya zorlamaktadır. Enerji problemine çözüm olarak; yenilenebilir enerji kaynaklarından güneş, rüzgar, hidrojen, yakıt pili, jeotermal v.b. üzerine çalışmalar yoğunlaşarak devam etmektedir. Hidrojen enerjisi de depolanabilirliği ve çeşitli kullanım alanları ile son yıllarda gelecek vadeden bir enerji taşıyıcısı olarak alternatif enerji kaynakları arasında yer almış durumdadır.Bu tez çalışması kapsamında elektrik enerjisinin, doğaya olumsuz etkileri olan klasik üretim yöntemlerinin dışında yenilenebilir enerji kaynaklarından rüzgar ve hidrojen enerjisi ile üretilmesinin teknik ve ekonomik analizi yapılmıştır. Yalova ili Armutlu ilçesinde rüzgar santrali kurulum çalışmaları devam eden firmadan 2011 yılına ait rüzgar hızları ve ilgili enerji dağıtım şirketinden elektrik enerjisi tüketim değerleri referans alınarak ilçenin enerji ihtiyacının rüzgar ve hidrojen enerjisi ile karşılanabilmesi amacıyla şebeke bağlantılı rüzgar-hidrojen hibrit sistemi modellenmiştir.İlçenin ihtiyacı enerjinin karşılanabilmesi için beş farklı rüzgar türbininden biri seçilerek bir rüzgar santrali kurulması düşünülmüş ve santralden üretilen enerjinin ilçenin enerji ihtiyacından fazla olduğu durumlarda fazla olan enerjiden elektrolizör vasıtasıyla hidrojen üretimi yapılarak üretilen hidrojenin tanklarda depolanması planlanmıştır. Daha sonra santralden üretilen enerjinin ilçenin enerji ihtiyacını karşılamadığı durumlarda depolanan hidrojen yakıt piline gönderilerek enerji üretimi sağlanmış ve ilçenin enerji ihtiyacı karşılanmıştır. Rüzgar ve yakıt pilinden elde edilen enerjinin ihtiyaç için yetersiz olması durumunda şebekeden enerji alınması ve sistemden üretilen enerjinin ihtiyaçtan fazla olması durumunda şebekeye enerji verilmesi planlanmıştır.Ayrıca MS Excel programı kullanılarak yapılan modellemede; sistemin bileşenlerinden rüzgar türbini, elektrolizör, hidrojen tankı, yakıt pili maliyetleri ve yatırımın kredi kullanılarak yapılması durumunda farklı faiz oranları programa girilerek farklı durumlar için maliyet analizi yapılmış ve enerji birim maliyetleri incelenmiştir. Örneğin; 2000 kW gücünde Enercon E-82 türbini, 500 kW gücünde elektrolizör, 1240 kg depolama kapasitesine sahip 4 adet hidrojen tankı, 175 kW gücünde PEM yakıt pili ve kredi faiz oranı %5 seçilerek yapılan modellemede enerji birim maliyeti 0,056 €/kWh olarak hesaplanmıştır.Anahtar sözcükler: Rüzgar enerjisi, hidrojen enerjisi, enerji ekonomisi, rüzgar-hidrojen hibrit sistem, akıllı şebeke.

Increasing of energy demand and beginning of consuming of fossil based energy sources forces mankind's hand research on clean energy. Studying on renewable energy resources like sun, wind, hydrogen, fuel cell, geothermal etc. is going on for solving energy problem. By its storable characteristic and areas of usage, hydrogen energy, is promising energy carrier, took part in on renewable energy resources.In this thesis, apart from classical methods which affect nature negatively, economical and technical analysis of generating of electricity from wind and hydrogen energy is investigated. Grid-connected wind-hydrogen hybrid system is modelled in order to supply energy requirement of a country by logging of wind velocity datas of year 2011 by a company that still continues to install wind energy parks in district Armutlu.By choosing one of five different types of wing turbines, where energy which is produced from power plant is more than energy requirement of the country, storage of hydrogen in tank is planned which is produced by electrolyser from residual energy. In cases of produced energy from power plant is less than energy requirement of country, energy generating is achieved by using of stored hydrogen in the fuel cell.In MS Excel programme modeling; costs of ingredient of system as wind turbine, electrolyser, hydrogen tank, fuel cell and in case where investment is done by using bank credit, by taking different bank credit rate into account, cost analysis is done and energy unit costs are analyzed. For example; energy unit costs are calculated as 0,056 €/kWh by choosing 2000 kW Enercon E-82 wind turbine, 500 kW electrolyser, 1240 kg 4 number hydrogen tank, 175 kW PEM fuel cell and %5 bank credit rate. Keywords: wind energy, hydrogen energy, energy economy, wind-hydrogen hybrid system, smart grid.