Design of integrated renewable energy systems under uncertainty towards green deal in turkish energy market
Türkiye enerji piyasasında yeşil anlaşmaya yönelik belirsizlik altında entegre yenilenebilir enerji sistemlerinin tasarımı
- Tez No: 767853
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ERDAL AYDIN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya ve Biyoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 90
Özet
Bugün küresel ısınmanın etkilerini son derece gözlemlediğimiz bir durumdayız. Bu nedenle Paris Anlaşması ile ilgili düzenlemelerin bir an önce küresel sıcaklık artışını 2 0C'de tutacak şekilde uyarlanması planlanıyor. Bu anlamda, yenilenemeyen enerji kaynaklarından yenilenebilir enerji kaynaklarına geçişin hayata geçirilmesi büyük önem taşımaktadır. Ek olarak, yenilenebilir enerji tabanlı ekipmanı entegre etmek ve örneğin Power to Gas teknolojisi gibi enerji kaynakları üretmenin yeni yollarını benimsemek, mevcut çevresel kaygılar nedeniyle gerekli hale geliyor. Ayrıca artan nüfusla birlikte artan enerji talebinin karşılanması hayati önem taşımaktadır. Ancak, elektrik talebi, karbon vergisi politikaları ve yenilenebilir enerjiye dayalı ekipmanın kesintililiği ile ilgili yukarıdaki tüm parametreler, dikkate alınması gereken belirsiz bir yapıya sahiptir. Bu nedenle, rüzgar hızı, güneş ışınımı, sıcaklık, güç talebi, karbon emisyon ticareti (KET) fiyatının ve CO2 emisyon limitinin belirsiz parametreler olarak kabul edildiği bu çalışmada, Türkiye'de belirli bir yerin güç ve ısı talebinin üçte birini karşılamak için çok dönemli iki aşamalı bir stokastik MILP modeli formüle edilmiştir. Bu belirsiz parametrelerin etkisini gözlemlemek için yukarıda belirtilen belirsiz parametrelerin farklı kombinasyonlarını içeren senaryolarla üç vaka çalışması incelenmiştir. Bu model, aynı anda belirsizliklerle ilgili birkaç senaryoyu göz önünde bulundurarak enerji şebekesi için tek bir optimal tasarım bulur. Optimum sonuçlarda, durum 1'den durum 3.c'ye kadar daha yüksek nominal güç değerlerine sahip daha yenilenebilir enerji bazlı ekipman seçilmiştir. Durum 2 ve 3 belirli bir konum için PtG teknolojisinin optimalliğini araştırıyor; rüzgar ve güneş profilleri nedeniyle optimal olmayan. Ek olarak, KET fiyatını belirsiz bir parametre olarak dahil etmek yerine CO2 emisyon limitinin belirsiz bir parametre olarak uygulanması, yıllık CO2 emisyon oranlarının düşmesine ve daha yüksek net bugünkü maliyet değerine neden olur. Bu çalışma aynı zamanda daha yüksek aday havuzuna sahip deterministik MILP modelinin sonuçlarını da içermektedir. Deterministik sonuçlarda, fotovoltaik, petrol kojeneratörü, pistonlu ICE, mikro türbin ve biyogazlaştırıcının üç farklı senaryo altında yaygın olarak seçilen ekipmanlar olduğu gözlemlenmiştir. Deterministik sonuçlar ayrıca yeşil hidrojen ve Power to Gas gibi kavramların araştırılan konum için şu anda tercih edilmediğini göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Today, we are in a situation where we observe the effects of global warming extremely. That is why the regulations regarding the Paris Agreement are planned to be adapted as soon as possible to keep the global temperature rise within 2 0C. In that sense, it is crucial to implement the transition from non-renewable energy resources to renewable ones. Additionally, integrating renewable energy-based equipment and adopting new ways of producing energy resources, for example, Power to Gas technology, becomes essential because of the current environmental concerns. Additionally, it is vital to supply the growing energy demand with the increasing population. However, all the parameters above regarding the electricity demand, carbon tax policies, and intermittency of renewable energy-based equipment have uncertain nature, which needs to be taken into account. Hence, a multi-period two-stage stochastic MILP model is formulated to meet one-third of the power and heat demand of a certain location in Turkey, where the wind speed, solar irradiance, temperature, power demand, carbon emission trading (CET) price, and CO2 emission limit are considered as uncertain parameters in this study. Three case studies with scenarios that include the different combinations of the aforementioned uncertain parameters are investigated to observe the effect of these uncertain parameters. This model finds one single optimal design for the energy grid while considering several scenarios regarding uncertainties simultaneously. In the optimal results, more renewable energy-based equipment with higher rated power values is chosen from Case 1 to Case 3.c. Cases 2 and 3 investigate the optimality of PtG technology, which is not optimal for the specific location due to wind and solar profiles. Additionally, implementing the CO2 emission limit as an uncertain parameter instead of including CET price as an uncertain parameter result in lower annual CO2 emission rates and higher net present cost value. This work also includes the results of the deterministic MILP model with a higher candidate pool. In the deterministic results, it is observed that photovoltaic, oil co-generator, reciprocating ICE, micro turbine, and bio-gasifier are the equipment that is commonly chosen under the three different scenarios. Deterministic results also show that concepts such as green hydrogen and power-to-gas are currently not preferable for the investigated location.
Benzer Tezler
- Elektrikli araçlar için yüksek doğrulukla şarj kestirimi sunan batarya yönetim sistemi tasarımı
Design of battery managemenet system providing high accuracy state of charge estimation for electric vehicles
MUSTAFA MERT SERİNBAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET ONUR GÜLBAHÇE
- Fotovoltaik termal (Pv/T) enerji sistemlerinin analizi
Analysis of photovoltaic thermal (Pv/T) energy systems
HALİL ONUR EZCAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Makine MühendisliğiGebze Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SALİH ÖZEN ÜNVERDİ
- Mesken elektrik aboneleri için enerji yönetimi sistemi kullanımı
Utilization of energy management systems for residential electricity consumers
HÜSNÜ ALAY
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BELGİN TÜRKAY
- Development and thermodynamic analyses of integrated renewable energy based fresh water production systems via reverse osmosis desalination
Ters osmoz su arıtma sistemleri ile bütünleşik yenilenebilir kaynaklı tatlı su üretim sistemlerinin geliştirilmesi ve termodinamik analizi
HAMODA A.H. GNAIFAID
Doktora
İngilizce
2020
Makine MühendisliğiKarabük ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HASAN ÖZCAN
- Aktif dağıtım şebekelerini asimetrik arızalara karşı korumak için yeni bir tümleşik koruma sistemi tasarımı ve geliştirilmesi
Design and development of a novel integrated protection system to protect active distribution networks against asymmetrical faults
FATİH ÖZVEREN
Doktora
Türkçe
2024
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖMER USTA