Fotovoltaik-rüzgar türbini hibrit enerji üretim sistemlerinin ulusal elektrik şebekesine etkilerinin incelenmesi

Abstract

“Fotovoltaik – Rüzgâr Türbini Hibrit Enerji Üretim Sistemleri” (FRHES), enerji kaynaklarının hızla azalmaya başladığı günümüzde temiz, çevreye zarar vermeyen, modüler ve fosil yakıt bağımlılığı olmayan enerji üretim sistemleri olarak ön plana çıkmaktadır. Ülkemizdeki genel uygulama, lokal ve küçük güçlü yenilenebilir enerji üretimlerinin üretildiği tesisle sınırlı kalması, üretilen enerjinin tesis içerisinde tüketilmesi, fazla enerjinin ise akülerde depo edilmesi şeklindedir. Oysa sisteme akü ilavesi, beraberinde maliyet artışı, akülerin yerleştirileceği sistem boyutlarında büyüme, ek kablolama, ilave pano, akülerin bulunduğu ortamın havalandırılma ihtiyacı vb. bir çok sorunu da beraberinde getirmektedir. Dünya genelindeki eğilim, bu tür sistemlerde akü kullanılmasından ziyade, yenilenebilir kaynaklarca üretilen enerjinin anında tüketilmesi, fazla üretimin ise ulusal elektrik şebekesine gönderilerek, şebekenin bir çeşit enerji havuzu olarak kullanılması şeklindedir. Ülkemizde lokal ve küçük güçlü (< 500 kW) uygulamalarda elde edilmiş teknik verilere, karşılaşılan problemlere, mevcut şebekede oluşabilecek tepkilere ilişkin yeterli veriler bulunmamaktadır. Gelecekte, konutların yenilenebilir enerji kaynakları ile elektrik enerjisi üretmesi ve ulusal şebeke ile çift yönlü bir irtibat içerisine girmesi kuvvetle muhtemeldir. Bu çalışma ile konutlarda üretilen elektriğin ulusal şebekeye sorunsuz bir şekilde entegrasyonuna yönelik bir kaynak oluşturulması hedeflenmiştir. Bu çalışmada şebekeye bağlı FRHES Matlab-Simulink benzetimi ile modellenmiştir. Modellenen sistem üzerindeki akım, gerilim dalga şekilleri ölçülmüştür. Değişik rüzgâr hızı parametrelerinde modellenen Rüzgâr Türbini (RT) sisteminin ve değişik ışınım ve sıcaklık değerlerinde de modellenen Fotovoltaik (FV) sistemin tepkileri incelenmiştir. Şebekeye bağlı FRHES sistemlerinde harmonikler Matlab-Simulink?te “Scope” ve “Power Gui FFT Analiz” metotlarıyla ölçülerek, ölçüm sonuçları değerlendirilmiş, sistem çalışmasına etki eden diğer parametreler araştırılmıştır.

Nowadays with that energy sources quickly tend to decrease, “Photovoltaic-Wind Turbine Hybrid Energy Production Systems” (PWHES) have become apparent as energy production systems which are clean, environment-friendly, modular and independent from fossil fuels. General application in our country is limited to building?s self-demand and storing the surplus energy in batteries by meeting to use local and small renewable energy production systems. However, adding batteries to the system causes many problems like cost increase, increase in system size, extra cabling, additional panel, ventilation demands of the space etc. The trend in the world is to use the national grid as an energy pool by consuming the energy produced from renewable sources instantly and transmitting the surplus energy to the national grid, rather than using batteries in the system. For national applications, there are no technical datas based on small scale power applications (< 500 kW), their problems, and national grid applications. In the near future, residential applications and energy supply for national grid by residential energy constructions can be achieved. With this study, a reference manuel can be created which consists of integration of residential power generation units to the national grid. In this study, an on-grid photovoltaic and wind turbine system was simulated with Matlab-Simulink program. Current and voltage vaweforms were evaluated. Some effects such as reactions of photovoltaics in different solar radiations and temperatures and wind turbines in different wind speeds were investigated. Harmonics of on grid PWHES were measured with “FFT Analiysis” and “”Scope” method on Matlab- Simulink program. The parameters that effects to system were investigated for on-grid PV-Wind Hybrid Energy Systems.