Renewable energy investment decisions under fuzzy uncertainty
Bulanık belirsizlik altında yenilenebilir enerji yatırım kararları
- Tez No: 709966
- Danışmanlar: PROF. DR. CENGİZ KAHRAMAN, PROF. DR. SELÇUK ÇEBİ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Endüstri ve Endüstri Mühendisliği, Industrial and Industrial Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Endüstri Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 174
Özet
Yenilenebilir enerji, dünya genelinde sürdürülebilir kalkınmanın önemli bir bileşenidir ve yenilenebilir enerji kaynaklarının etkin kullanımı, ülkelerin sürdürülebilir kalkınma stratejilerinin temel bir parçasıdır. Bu kaynaklardan en iyi şekilde yararlanmak için yenilenebilir enerji kaynakları, teknolojileri, tesis konumu ve yatırım risklerinin kapsamlı bir değerlendirmesi gereklidir. Yenilenebilir enerji alternatiflerinin değerlendirilmesi karmaşık bir konudur, çünkü bu süreçte bazıları birbiriyle çelişebilen birçok kriter aynı anda dikkate alınmalıdır. Bu sebeple, karar vericilerin yargılarını analizin merkezine alarak karar verme sürecini destekleyen çok kriterli karar verme yöntemleri ön plana çıkmıştır. Birçok günlük yaşam probleminde olduğu gibi, bu problemlerin çözümü de iyi tanımlanmamış girdilere ve karar vericilerin kesin olmayan görüşlerine dayanabilir. Bu nedenle belirsizliği etkin bir şekilde ele almak için bulanık kümeleri çözüm prosedürüne dahil etmek gerekir. Ancak, tip-1 bulanık kümeler belirsizliği sadece karar vericiler tarafından atanan üyelik derecelerini kullanarak temsil ettiğinden, karar vericiler belirsizlik içeren yargılarını tip-1 bulanık kümeleri kullanarak tam olarak ifade edemeyebilirler.Sezgisel bulanık kümeler ve Pisagor bulanık kümeler, karar vericilerin değerlendirmelerinde hem üye olma hem de üye olmama derecesi atamalarına olanak sağlayarak belirsizliği daha iyi temsil edebilirler. Bu nedenle, bu tez çalışması yenilenebilir enerji kaynaklarını verimli bir şekilde kullanmak ve belirsizlik altında başarılı yatırım kararları vermek için uygun yöntemler sunmaktadır. Bu bağlamda, öncelikle ilgili literatürdeki boşlukları ve eğilimleri tespit etmek için yenilenebilir enerji kullanımında çok özellikli karar verme yöntemleri hakkında kapsamlı bir literatür taraması tezin ikinci bölümünde sunulmuştur. Bu bölümde yenilenebilir enerji üzerine gerçekleştirilen çalışmalar, tercih edilen yöntemler, göz önüne alınan faktörler ve çalışmanın amacı gibi kriterlere bakılarak incelenmiştir. AHP, ANP, ELECTRE ve TOPSIS literatürde yaygın olarak kullanılan yöntemler olarak ön plana çıkmakla birlikte yenilenebilir enerji yatırımlarının/projelerinin değerlendirilmesi amacıyla ELECTRE ve PROMETHEE gibi sıralama yöntemlerini kullanan az sayıda çalışmanın da bulunduğu tespit edilmiştir. Ayrıca literatürde jeotermal, hidroelektrik ve atık gibi yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımına ilişkin sınırlı sayıda makale bulunduğu belirlenmiştir. Bu bölüm, yenilenebilir enerji problemlerinin çok özellikli karar verme yöntemlerinin kullanmak için oldukça uygun bir konu olduğunu göstermektedir. Kaynaklardan en yüksek düzeyde yararlanmak için yenilenebilir enerji alternatiflerinin kapsamlı bir şekilde değerlendirmesi gereklidir. Yenilenebilir enerji kaynaklarının değerlendirilmesi sürecinde, bazıları birbiriyle çelişen birçok kriterin aynı anda dikkate alınması gerektiğinden, bir bölge için en uygun yenilenebilir enerji alternatifinin belirlenmesi karmaşık bir problemdir. Bu sebeple tezin üçüncü bölümünde, aralık değerli Pisagor bulanık WASPAS yöntemi kullanılarak İç Anadolu Bölgesi için yenilenebilir enerji kaynaklarının önceliklendirilmesi yapılmıştır. Elde edilen sonuçlar, WASPAS, sezgisel tip-2 bulanık WASPAS ve aralık değerli sezgisel bulanık WASPAS yöntemlerinin sonuçlarıyla karşılaştırılmıştır. Biyokütle, İç Anadolu Bölgesi için en iyi yenilenebilir enerji alternatifi olarak belirlenmiştir. Yenilenebilir enerji kaynaklarının önemli bir bölümünü oluşturan biyokütle için çeşitli dönüşüm teknolojileri bulunmaktadır. Uygun biyokütle dönüştürme teknolojisinin seçimi de sınırlı sayıda alternatifin belirlenen bir takım kriterlere göre değerlendirildiği karmaşık bir problemdir. Tezin dördüncü bölümünde bu problem Pisagor bulanık aksiyomatik tasarım yöntemiyle ele alınmıştır. Aksiyomatik tasarım, hem karar vericilerin neyi başarmak istediğini hem de sistemin ne sağlayabileceğini göz önünde bulundurduğundan diğer tasarım tekniklerinden daha iyi performans gösterir. Hem üye olma hem de üye olmama değerlerini atamayı olanaklı kılarak, karar vericilerin belirsizlikleri daha etkili ifade etmesini sağlayan Pisagor bulanık kümeler, aksiyomatik tasarım ile entegre edilerek yöntemin belirsizlik altında etkinliği artırılmıştır. Pisagor aksiyomatik tasarım yöntemiyle İç Anadolu Bölgesi için biyokütle dönüştürme teknolojilerini değerlendirilmiştir. Çıktıların etkinliğini ve güvenilirliğini göstermek için duyarlılık analizleri yapılmış ve çıktılar tip-1 üçgensel bulanık sayılarla aksiyomatik tasarım yönteminden elde edilen sonuçlar ile karşılaştırılmıştır. Yapılan değerlendirme sonucunda yakma teknolojisi İç Anadolu Bölgesi için en uygun biyokütle dönüştürme teknolojisi olarak belirlenmiştir. Yakma teknolojisini, fermantasyon, gazlaştırma ve anaerobik çürütme teknolojileri takip etmektedir. Tarım atıkları, orman atıkları, hayvansal atıklar ve organik katı atıklar biyokütle için potansiyel kaynaklar olarak kabul edilmektedir. Bu kaynaklar arasında, organik katı atıklar halihazırda belediyeler tarafından toplanıp düzenli depolama sahalarında depolandığından, bu atıkların İç Anadolu Bölgesi'nde enerji üretimi için kullanılması oldukça uygundur. Buna karşın elde edilen atık miktarındaki belirsizlik, ilgili tesis yatırım kararlarını zorlaştırmaktadır. Bulanık doğrusal programlama, kaynak kullanılabilirliği kısıtlamalarındaki belirsizliği ele almak için oldukça kullanışlıdır. Bu nedenle, beşinci bölümde, İç Anadolu Bölgesi'nde atıktan enerji üreten tesisler için en uygun yerler bir bulanık doğrusal programlama modeli kullanılarak araştırılmıştır. Önerilen modelin etkinliği, duyarlılık analizi ve karşılaştırmalı analiz yardımıyla irdelenmiştir. Bu çalışma sonucunda, Ankara, Konya, Kayseri, Eskişehir, Sivas ve Aksaray atıktan enerji üreten tesislerin kurulumu için en uygun şehirler olarak belirlenmiştir. Bulanık doğrusal programlamadan elde edilen sonuçlar, net matematiksel modelden elde edilen sonuçlarla karşılaştırılmış ve bulanık doğrusal modelin etkinliğini gösterilmiştir. Geleneksel enerji kaynaklarını yenilenebilir enerji kaynaklarıyla değiştirmek isteyen çoğu ülke bu alanda büyük yatırımlar yapmaya başlamıştır. Yenilenebilir enerji, yüksek miktarda yatırım maliyeti gerektiren bir sektör olduğundan, yatırım risklerinin değerlendirilmesi en doğru yatırım kararlarının verilebilmesi için son derece önemlidir. Ancak risk değerlendirmesi uzman yargılarına dayalı bir süreç olduğu için uzmanların kararsızlıkları ve bilişsel önyargıları ortadan kaldırılmalıdır. Bu nedenle, altıncı bölümde, yenilenebilir enerji yatırım risklerini değerlendirmek için ilk kez beklenti teorisi ve aralık değerli sezgisel bulanık AHP yöntemine dayanan modifiye edilmiş bir hata türü ve etkileri analizi tanıtılmıştır. Önerilen risk değerlendirme yaklaşımı sonucunda, uzmanların kararsızlıkları ve bilişsel önyargıları etkin bir şekilde aşılarak yenilenebilir enerji yatırım riskleri önceliklendirilmiştir. Fiyat politikası ve vergilerdeki değişiklikler, regülasyonlardaki değişiklikler ve döviz kuru dalgalanmasının yenilenebilir enerji yatırımları için en kritik riskler olduğu ortaya çıkmıştır. Bu analiz sonucunda, politika istikrarı ve şeffaflığına, yenilenebilir enerji düzenlemelerinin koordinasyonuna önem verilmesi, fiyat belirliliğini sağlayacak politika mekanizmasının benimsenmesi, finansal kuruluşların yenilenebilir enerji yatırımlarına desteklerini artırmaya teşvik edilmesi, finansman kanallarının artırılması ve yenilenebilir enerji yatırımlarının işletilmesi ile ilgili sistemlerin iyileştirilmesi gibi aksiyonların bu risklerle mücadele etmede ön plana çıkabileceği belirlenmiştir. Özetle, bu tez, kapsamlı karar destek mekanizmaları ortaya koyarak ve yenilenebilir enerji yatırımlarıyla ilgili farklı sorunlara ilişkin içgörüler sunarak yatırımcıların verimli yatırım kararları almalarına yardımcı olabilir. Buna ek olarak, bu tez kapsamında önerilen yaklaşımlar, uzman yargılarında belirsizlik ve bilişsel önyargıyı dikkate alarak gerçek dünyadaki karar verme problemlerinin karmaşıklığı ile başarılı bir şekilde başa çıkabildikleri için farklı alanlardaki problemler için de karar destek sistemleri olarak kullanılabilirler.
Özet (Çeviri)
Renewable energy is an essential component of sustainable development over the world and effective exploitation of renewable energy sources is a fundamental part of sustainable development strategies of countries. A comprehensive assessment of renewable energy sources, technologies, facility location and investment risks is required to ensure maximum utilization of resources. The assessment of renewable energy alternatives is a complex issue since many criteria, even some of them are conflicting, must be simultaneously considered. That is why, multi-criteria decision making methods, supporting decision making process by putting the judgments of decision makers at the center of the analysis has come to the forefront. As with many everyday life problems, solution to these problems can be based on not well-defined inputs and imprecise opinions of decision makers. Thus, it is necessary to incorporate fuzzy sets into solution procedure to effectively handle uncertainty. However, decision makers may not fully express their imprecise judgments by using ordinary fuzzy sets since these sets represent uncertainty only using membership degrees assigned by decision makers. Intuitionistic fuzzy sets and Pythagorean fuzzy sets are able to better represent uncertainty by enabling decision makers to assign both membership and non-membership degree in their assessments. Therefore, this thesis presents suitable methods to efficiently utilize renewable energy sources and to make successful investment decisions under uncertainty. In this context, initially a comprehensive literature review on multi-attribute decision making methods in renewable energy exploitation is provided in order to demonstrate trends and gaps in the related literature. In the subsequent chapter, renewable energy sources for Central Anatolia Region of Turkey are evaluated by using interval-valued Pythagorean fuzzy WASPAS method. It is revealed that biomass is the most suitable renewable energy source for this region. In the fourth chapter, assessment of biomass conversion technologies is carried out by using Pythagorean axiomatic design. Combustion is identified as the most appropriate conversion technology for the problem at hand. The question of which cities the plants should be established in the Central Anatolia Region was investigated in the fifth chapter by utilizing fuzzy optimization. It is found that waste-to-energy plants should be installed in Ankara, Konya, Kayseri, Eskisehir, Sivas and Aksaray. Moreover, the reliability and effectiveness of these outputs are shown through sensitivity and comparative analyses. In the sixth chapter, renewable energy investment risks are evaluated by using an integrated approach based on FMEA, prospect theory and interval-valued intuitionistic fuzzy AHP. It was revealed that changes in price policy and taxes, changes in regulation, and foreign exchange fluctuation are the most critical risks for renewable energy investments. In sum, this thesis can help investors to make efficient investment decisions by offering comprehensive decision support mechanisms and providing insights on different problems related to renewable energy investments.
Benzer Tezler
- Elektrik üreticileri perspektifinden uzun dönem elektrik üretimi yatırımlarının planlanmasına yönelik bir karar destek modeli
A decision support model for long-term investment planning of electricity generation from the perspective of generation companies
BERNA TEKTAŞ SİVRİKAYA
Doktora
Türkçe
2016
Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİşletme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FERHAN ÇEBİ
- Modeling Turkey's solar energy potential under different conditions
Türkiye'nin güneş enerjisi potansiyelinin farklı koşullar altında modellenmesi
VEYSEL ÇOBAN
Doktora
İngilizce
2018
Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SEZİ ÇEVİK ONAR
- Çok amaçlı bulanık hedef programlama yaklaşımı ile Türkiye'nin enerji yatırımlarının bölgesel planlanması
Regional planning of Turkey's energy investments with a multi-purpose fuzzy goal programming approach
MESLİHA GEZEN
- Rüzgar enerji santralleri entegre edilmiş elektrik şebekelerinde iletim hattı planlaması
Transmission expansion planning in power systems with wind power plants
FARUK UGRANLI
Doktora
Türkçe
2016
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiEge ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ENGİN KARATEPE
- Enerji yatırımlarında bütünleşik çok ölçütlü karar verme yaklaşımları ile proje seçimi
Integrated multi-criteria decision making approaches for project selection in energy investments
NAZLI CEREN ÇETİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiSelçuk ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MEHMET EMİN BAYSAL