Novel PSO-GA Complex Nonlinear Optimization of Hybrid Renewable Energy Systems: PV-Wind-PTC Integration with Energy Storage Systems
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2024
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: Zahra Medghalchi
Danışman: Onur Taylan
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Son yıllarda, iklim değişikliği ve fosil yakıt kaynaklarının sınırlı olmasıyla ilgili artan endişeler nedeniyle yenilenebilir enerji kaynaklarının benimsenmesinde belirgin bir artış olmuştur. Bu çalışmada, fotovoltaik (PV) sistemin, piller ve yakıt hücreleri dahil olmak üzere çeşitli Enerji Depolama Sistemleri (EES) ile entegrasyonu incelenmiştir. Ayrıca, elektrik üretimi için rüzgar türbinleri ve parabolik oluk kollektör (PTC) sistemlerini (Termal Enerji Depolama (TES) ve Organik Rankine Çevrimi (ORC) ile entegre) içeren hibrit sistemlerde değerlendirilmiştir. Ana hedef, belirli bir yenilenebilir enerji oranını (𝐹𝐹𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅) sağlarken ağırlıklı ortalama enerji maliyetini (waCOE) minimize etmektir. Bu hedefe ulaşmak için, PV panelleri, rüzgar türbini, batarya, elektrolizör, hidrojen tankı, yakıt hücresi, oluk kollektör, TES, türbin, evaporatör, eşanjörler, kondenser ve pompa dahil olmak üzere tüm sistem bileşenlerinin kapasitelerini optimize etmek amacıyla Parçacık Sürü Optimizasyonu (PSO) ve Genetik Algoritma (GA) kullanan yenilikçi bir hibrit optimizasyon sistemi kullanılmaktadır. Ayrıca, bu çalışma, viii ORC'nin değişken verimliliğini ve kısmi yükün türbin verimliliği üzerindeki etkisini göz önünde bulundurarak, gerçekçi çalışma koşulları altında ısı transfer akışkanının ve çalışma akışkanının akış hızlarını optimize eder, böylece karmaşık ve doğrusal olmayan bir optimizasyon problemi sunar. Farklı entegre sistemleri temsil eden sekiz senaryo teknik ve ekonomik olarak araştırılıp karşılaştırılmıştır. Akdeniz'de bir adada bulunan ve elektrik üretimi için ithal fosil yakıta bağımlı olan bir üniversite kampüsünde bir vaka çalışması gerçekleştirilmiştir. Bulgular, 14×38 oluk kollektör, 1.76 MW PV, 121.53 kWh ısı depolama ve 774.65 kW ORC içeren bir PV-PTC-ORC-TES hibrit sisteminin, 0.2378 €/kWh ile en düşük waCOE'ye sahip olduğunu ortaya koymaktadır. Bu sistem, %57.18 talep-karşılama oranı (DSF) ve %82.00 𝐹𝐹𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅 sağlamaktadır. Çalışma, PV ve PTC/ORC içeren bir hibrit sistemin, bol güneş enerjisi nedeniyle incelenen bölgede oldukça etkili olduğunu sonucuna varmıştır.