Design and Modeling Renewable Energy Communities. A case study in Cagliari
Yenilenebilir Enerji Topluluklarının Tasarımı ve Modellenmesi: Cagliari Örneğinde Bir Vaka İncelemesi
- Tez No: 1002035
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. GUGLIELMINA MUTANI, DR. MATTİA RİCCİ, DR. FRANCESCO BALDİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: Güneş enerjisi, Sürdürülebilir enerji, Yapı bilgi modellemesi, Solar energy, Sustainable energy, Building information modeling
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Polıtecnıco Dı Torıno
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Mimari Tasarım Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Sürdürülebilirlik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Son yıllarda Avrupa ülkeleri, merkezi enerji üretiminden daha küçük ölçekli ve dağıtık sistemlere geçişi hızlandırmak amacıyla merkezi olmayan enerji üretimine yönelmiştir. Bu küçük ölçekli sistemler arasında enerji toplulukları (Energy Communities, EC) yer almaktadır. Yenilenebilir enerji toplulukları (Renewable Energy Communities, REC), söz konusu enerji dönüşümünde önemli bir rol ve potansiyel taşımaktadır. Yenilenebilir enerji kaynaklarının (Renewable Energy Sources, RES) kullanımının sera gazı emisyonlarını azaltması ve fosil yakıtlara bağımlılığı düşürmesi gerçeğinden hareketle, REC'ler ölçek ve yönetim bakımından sürdürülebilir kentsel alanların hayata geçirilmesinde etkili yapılar olarak öne çıkmaktadır. Bu çalışma, farklı enerji topluluğu senaryolarını enerji, çevre ve ekonomi perspektiflerinden incelemektedir. Enerji boyutu, öz tüketim ve öz yeterlilik endekslerinin (SCI-SSI) iyileştirilmesiyle; ekonomik boyut, geri ödeme süresi ve enerji paylaşımı karşılığında alınan teşviklerle; çevresel boyut ise her bir enerji topluluğu senaryosunun yol açtığı sera gazı emisyonlarıyla ilişkilendirilmektedir. İncelenen vaka çalışması, Cagliari'de (İtalya) bulunan ve düşük enerji sınıfına sahip (yani G sınıfı) sekiz daireli tipik bir İtalyan apartmanını kapsamaktadır. Çalışma ayrıca, enerji etüdü sırasında belirlenen güçlendirme müdahaleleriyle ilişkili enerji verimliliği iyileştirmelerini de ele almaktadır. Analiz ölçeği, hem apartmanın sekiz dairesi arasındaki enerji paylaşımını hem de incelenen binanın komşu bir bina ile birlikte oluşturduğu bir yenilenebilir enerji topluluğunu kapsamaktadır. Bu çalışmanın amacı, sayısal veriler ve alternatif senaryolar içeren açıklayıcı bir model sunarak, farklı ölçeklerdeki enerji topluluklarının uygulanmasına yönelik kullanılabilecek ayrıntılı analizler sağlamak ve enerji topluluklarının merkezi olmayan enerji üretimine geçişte oynayabileceği önemli rolü ortaya koymak suretiyle araştırma çalışmalarına ve enerji topluluğu uygulamalarına katkıda bulunmaktır. Test edilen enerji topluluğu senaryoları dikkate alındığında, tüm senaryolar batarya depolama sistemlerinin, güneş enerjisinin kesintili yapısı nedeniyle fazla üretimin depolanarak kullanımının optimize edilmesi sayesinde, topluluğun öz tüketim ve öz yeterlilik düzeylerini artırmada etkili bir rol oynadığını göstermiştir. Bataryalar ayrıca yüksek puant talebinin önlenmesinde ve şebeke esnekliğinin artırılmasında da önem taşımakta; bu durum daha dayanıklı enerji şebekelerinin oluşmasına katkı sağlamaktadır. İncelenen senaryolar özetlendiğinde, apartman ölçeğindeki senaryolar, fotovoltaik (PV) üretiminden elde edilen enerjinin tek bir teslim noktası (POD) altında toplanmasının, iki ayrı POD bulunmasına kıyasla daha iyi sonuçlar verdiğini ortaya koymuştur. Komşu bir bina ile oluşturulan bir yenilenebilir enerji topluluğu senaryosunda ve güçlendirme müdahaleleri sonrasında, öz yeterlilik %26 oranında artmış, sera gazı emisyonlarında ise %23 oranında azalma sağlanmıştır. Bu sonuç, daha sürdürülebilir bir yapılı çevrenin sağlanmasında yenilenmiş ve akıllı binaların önemini göstermektedir. Bu çalışmada küçük ölçekli bir enerji topluluğu incelenmiştir. Ancak küresel emisyonların azaltılması ve daha sürdürülebilir kentlerin oluşturulması hedeflerine ulaşılabilmesi için ilgili direktiflerin yeniden düzenlenmiş hâllerinin dikkate alınması gerekmektedir. Bunlardan biri, RED II (Yenilenebilir Enerji Direktifi 2018/2001/AB)'dir. Hâlihazırda üçüncü revizyona yönelik çalışmalar devam etmekte olup, bu güncellemelerden biri, toplam enerji karmasında yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanım oranının %32'den %40'a yükseltilmesidir; söz konusu hedef 2030 yılı için belirlenmiştir. Bununla birlikte, yenilenebilir enerji topluluklarının gelecekte küçük ölçekli yapıları aşarak daha yüksek kapasiteli üretim tesislerini ve belediye binaları, okullar, iş merkezleri gibi farklı son kullanıcıları kapsaması muhtemeldir. Daha kapsamlı sonuçlara ulaşabilmek için farklı yenilenebilir enerji kaynaklarının dâhil edilmesi ve çeşitli kullanıcı gruplarının sürece katılması da önem taşımaktadır. Bu çalışmada kullanılan metodoloji, yeni yazılımlarla birlikte, verilen veriler temelinde enerji topluluklarının etkinliğini test etmeye yönelik yararlı bir karar destek aracı olabilir; ayrıca farklı ölçeklerdeki enerji topluluklarına da uygulanabilir.
Özet (Çeviri)
In the last decades, European countries shifted toward decentralized energy generation, which is a crucial step for enhancing the diffusion from centralized power systems to smaller-scale systems. These small-scaled systems include energy communities (ECs). The renewable energy communities (RECs) have a significant role and potential in this energy shift. Starting from the fact that using renewable energy sources (RES) reduces greenhouse gas emissions and the dependence on fossil fuels, the RECs are effective bodies, in means of scale and management, for the implementation of sustainable urban territories. This work analyzes different EC scenarios, considering energetic, environmental, and economic perspectives. The energy concern is associated with improving the self-consumption and self-sufficiency indexes (SCI-SSI), the economic concern is associated with the payback time and the received incentive for energy sharing, and the environmental concern is related to the GHG emission produced by each EC scenario. The analyzed case study is in Cagliari (Italy), a typical Italian condominium of eight apartments with a low energy class for buildings (i.e., class G). The study also covers the energy efficiency improvements associated with the retrofit interventions which were identified during the energy audit. The analysis scale includes both the share of energy between the eight apartments of the condominium and a REC composed of the analyzed building with a neighboring building. The objective of this work is to contribute to the research studies and EC applications by providing an illustrative model, with numerical data and alternative scenarios, to give detailed analyses that can be used for the implementation of different sized ECs, and to demonstrate the significant role ECs can play in moving towards decentralized energy generation. Considering the tested EC scenarios, all showed that battery storage systems have an effective role in increasing the self-consumption and self-sufficiency levels of the community since solar energy is intermittent and needs to be optimized for its usage by storing the surplus generation. The batteries are also important in avoiding the high peak demands and in improving grid flexibility, which results in more resilient energy grids. Summarizing the analyzed scenarios, the condominium scale scenarios showed that aggregating the energy share from the PV generation into a single point of delivery (POD) showed better results than having two PODs. In a REC with a neighboring building scenario and after retrofit interventions the self-sufficiency was increased by 26% with a decrease of 23% in GHG emission, which shows the importance of having retrofitted and smart buildings in achieving a more sustainable built environment. In this work, a small-scaled energy community was analyzed. But to reach the goals of lowering global emissions and achieving more sustainable cities, the recasts of the related directives must be considered. One of them is RED II (Renewable Energy Directive 2018/2001/EU). Now there is ongoing progress for the third revision which will include some updates, one of them is rising the percentage of using renewable energy sources in the overall energy mix from 32% to 40%, which is a target set for 2030. Together with this, the RECs will probably go beyond small-scaled communities with more powerful generation plants and include diverse end-users, e.g., municipality buildings, schools, business centers. To achieve more comprehensive results, it is also important to include different RES and involve mixed end-users. The methodology of this work with new software can be a useful decision-making tool to test the effectiveness of ECs based on given data, and it can be applied to different scaled ECs.
Benzer Tezler
- Turkey's energy investment planning process evaluation by using fuzzy AHP method
Türkiye'nin enerji yatırımlarının planlanması sürecinin bulanık AHP yöntemi ile değerlendirilmesi
MUHİTTİN EMİR ATÇI
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Enerjiİstanbul Teknik Üniversitesiİşletme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DEMET BAYRAKTAR
- How green construction enhances the quality and profitability of office buildings focusing on leed: A case study of energy-cost analysis and benefit assessment
Ofis binalarinin kalitesini ve karliliğini artiran yeşil yapi: Leed odakli enerji maliyeti analizi ve fayda değerlendirmesi üzerine bir çalişma
SANA ADİBNİA
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜRKAN EMRE GÜRCANLI
- Antarktika'da yenilenebilir enerji potansiyeli ve Türk araştırma üssü özelinde bir inceleme
A review on the renewable energy potential in Antarctica and the Turkish research base
ŞEHRİBAN YİĞİT
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik ÜniversitesiGeomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MAHMUT OĞUZ SELBESOĞLU
- Rüzgar-fotovoltaik- biyogaz hibrit güç sistemlerinin akıllı mikro şebekelerde kullanımının kontrol ve dizaynı
Design, control and integration of solar, wind and biomass energy in a micro grid system an approach to smart grid for rural electrification
MOHAMMAD HABIBULLAH
- Sürdürülebilir bir hammadde olarak meşe palamudu: Tedarik zinciri ağı tasarımı
Utilization of acorns as a sustainable raw material: Supply chain network design
İREM NUR İLBAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ŞEYDA SERDAR ASAN