Afganistan'da Kırsal Alanların Elektrifikasyonu için Hibrit Elektrik Üretim Sistemlerinin Tekno-Ekonomik Analizi

Abstract

Günümüzde teknolojinin gelişmesine paralel olarak insanların elektrik enerjisine olan ihtiyacının artması nedeniyle yenilenebilir enerji kaynaklarının sürdürülebilir ve temiz enerji kaynakları olarak kullanılması önemli bir gereklilik haline gelmektedir. Yenilenebilir enerji kaynakların kullanımı, çevresel konulardaki önemli etkilerinin yanı sıra, sosyo-ekonomik yapıların ve sürdürülebilir kalkınmanın güçlendirilmesinde büyük potansiyele sahiptir. Uzak kırsal alanlara şebeke ağının genişletilmesiyle elektrik sağlanması, karmaşık altyapı ve büyük yatırımları gerektirmektedir. Şebekeden bağımsız yenilenebilir enerji üretim teknolojilerinin geliştirilmesi, bu zorlukların üstesinden gelme fırsatları sunmaktadır. Bu çalışmada, Afganistan'ın kırsal kesimlerinde yaşayan ve elektrik enerjisine erişimi olmayan insanların bu sorununa uygulanabilir, güvenilir, sürdürülebilir, ekonomik ve çevre dostu bir çözüm bulmak amaçlanmıştır. Bunun için yerli yenilenebilir enerji üretimine dayalı hibrit sistemlerin optimal tasarımına ve tekno-ekonomik analizine odaklanılmıştır. Bu tezde, Afganistan'ın Ghor vilayetinden bir köy çalışma alanı olarak seçilmiştir. Çalışma alanındaki var olan yenilenebilir enerji kaynaklarının potansiyeline göre, PV-Dizel Jeneratör-Batarya, PV-Rüzgar-Batarya ve PV/Biyokütle/Batarya tabanlı hibrit sistemlerin detaylı tekno-ekonomik analizi yapılmıştır. Hibrit sistemlerin simülasyonu, optimizasyonu ve duyarlılık analizi için HOMER yazılımı kullanılmıştır. Bahsedilen üç senaryo teknik, ekonomik ve çevresel açılardan değerlendirilmiştir. Hibrit sistemlerin analizi sırasında, iskonto oranı, enflasyon oranı, yakıt fiyatları, çalışma alanından elde edilebilen günlük ortalama biyokütle miktarı ve biyokütle fiyatı gibi farklı parametrelerin değişkenliği duyarlılık parametreleri olarak dikkate alınmıştır. Afganistan'da kırsal alanların ve bazı şehirlerin elektrifikasyonunda hâlihazırda dizel jeneratör sistemleri kullanılmaktadır. Bu yüzden bu çalışmada çalışma alanının talep yükünün sadece dizel jeneratör tabanlı sistemler ile karşılandığı varsayılarak çalışmada önerilen hibrit sistemlerin analizleri yapılarak karşılaştırılmıştır. Sonuçlar, hibrit sistemlerin çevresel ve ekonomik olarak en iyi seçenekler olduğunu göstermektedir. Yukarıda belirtilen hibrit enerji üretim sistemlerinden PV/Biyokütle/Batarya tabanlı hibrit sistemi %100 yenilenebilir enerji katkısı, en düşük kurulum maliyeti, toplam bugünkü net maliyeti ve enerji maliyeti ile en optimum sistem olarak belirlenmiştir. Anahtar Sözcükler: Yenilenebilir Enerji Kaynakları, Hibrit Sistem, Kırsal Elektrifikasyonu, Afganistan, HOMER Yazılımı, Tekno-Ekonomik AnaliziToday, in parallel with the development of technology, the use of renewable energy sources as sustainable and clean energy sources becomes an important necessity due to the increase in people's need for electrical energy. The use of renewable energy resources has great potential in strengthening socio-economic structures and sustainable development, as well as its significant environmental impacts. Providing electricity to remote rural areas by expanding the grid network requires complex infrastructure and large investments. The development of off-grid renewable energy generation technologies offers opportunities to overcome these challenges. In this study, it is aimed to find a viable, reliable, sustainable, economical and environmentally friendly solution to this problem of people living in rural areas of Afghanistan who do not have access to electrical energy. For this, the focus is on the optimal design and techno-economic analysis of hybrid systems based on domestic renewable energy production. In this thesis, a village from Afghanistan's Ghor province was chosen as the study area. A detailed techno-economic analysis of PV/Diesel Generator/Battery, PV/Wind/Battery and PV/Biomass/Battery based hybrid systems has been made according to the potential of existing renewable energy sources in the study area. HOMER software was used for simulation, optimization and sensitivity analysis of hybrid systems. The three scenarios mentioned are evaluated in terms of technical, economic and environmental aspects. During the analysis of hybrid systems, the variability of different parameters such as discount rate, inflation rate, fuel prices, daily average biomass amount available from the study area and biomass price were taken into account as sensitivity parameters. Diesel generator systems are currently used in the electrification of rural areas and some cities in Afghanistan. Therefore, in this study, assuming that the demand load of the study area is met only by diesel generator-based systems, the hybrid systems proposed in the study were analyzed and compared. The results show that hybrid systems are the best options environmentally and economically. Among the above-mentioned hybrid power generation systems, the PV/Biomass/Battery based hybrid system was determined as the most optimum system with 100% renewable energy contribution, lowest initial capital cost, total net present cost and cost of energy. Keywords: Renewable Energy Resources, Hybrid System, Rural Electrification, Afghanistan, HOMER Software, Techno-economic analysis