Economic Optimization of a Wind-Hydro-Battery-Dominated Hybrid Microgrid with Evaluated PV Integration for Isle of Skye Using HOMER Pro

Abstract

Bu çalışma, teknik, ekonomik ve çevresel faktörleri dikkate alarak, hibrit bir enerji sistemi kullanarak İskoçya'nın Skye Adası'ndaki elektrik üretiminin optimizasyonunu sunmaktadır. Sistem tasarımı, geliştirilmesi ve analizleri HOMER Pro yazılımı kullanılarak gerçekleştirilmiş ve rüzgar türbinleri, hidroelektrik üretim ünitesi, dizel jeneratör, lityum iyon pil ve güç dönüştürücüden oluşan farklı senaryolar karşılaştırılmıştır. Çalışmada, sisteme alternatif bir yenilenebilir enerji kaynağı olarak fotovoltaik (PV) paneller eklenmiştir; ancak sonuçlar, bölgenin coğrafi yapısı, iklim koşulları ve ekonomik faktörleri dikkate alındığında PV içeren senaryoların en uygun çözümler olmadığını göstermiştir. Elde edilen optimizasyon sonuçlarına göre, en düşük toplam net bugünkü maliyete (NPC) sahip sistem, iki adet 100 kW rüzgar türbini, 98 kW hidroelektrik üretim ünitesi, 200 kW dizel jeneratör, 1 MWh lityum iyon pil ve 200 kW güç dönüştürücüsünden oluşmaktadır. Bu sistemin toplam NPC değeri 2,45 milyon dolar olup, elektrik üretiminin seviyelendirilmiş maliyeti (LCOE) 0,346 $/kWh olarak hesaplanmıştır. Bu sistem, adanın yıllık enerji ihtiyacının %96,5'ini yenilenebilir enerji kaynaklarından karşılamakta ve dizel jeneratör sadece destekleyici bir ünite olarak kullanılmaktadır. Pil şarj durumu grafiklerine göre, enerji depolama sisteminin yıl boyunca yüksek şarj durumunda çalıştığı gözlemlenmiştir. Yakıt tüketimi ve emisyon sonuçları incelendiğinde, dizel kullanımının düşük olduğu ve yıllık karbondioksit emisyonunun 17,4 tona düştüğü görülmüştür. Bu sonuçlar, hibrit enerji sisteminin bölge için son derece önemli ve uygulanabilir olduğunu göstermektedir.