DESIGN, AND COMPARATIVE ANALYSIS OF THE HYBRID RENEWABLE ENERGY SYSTEM: A CASE STUDY OF IRAQI REGIONS

Abstract

ABSTRACT

In the last decades, electric energy consumption increased with the evolution of modern life and overpopulation. Attention has begun to turn toward finding alternative ways to generate electricity and reduce dependence on traditional energy resources like natural gas and oil. In long term these alternatives are less expensive environmentally friendly, renewable, and sustainable. Iraq uses fossil fuels to generate electricity which significantly affects Iraq’s environment and economy. The generated electricity does not meet consumer needs; there is a significant gap between energy output and consumption with frequent interruptions in electricity and a severe daily shortage in supplying Iraqi homes, especially in the summer period. Most regions of Iraq have retained old stations and grids, the rehabilitation of these stations and grids is considered very expensive, needs working hands and has huge budgets. As a result, Iraq began to import natural gas and electricity from neighboring countries. At the same time, Iraq has a huge potential of renewable energy resources for electricity generation. The main objective of this thesis is to design and analyze the effectiveness using of hybrid system based on renewable energy with the distribution network to compensate and fill the shortfall of energy supply by taking into account the load profile. A case study had conducted for three residential Iraq’s regions – Altun Kupri, Khanaqin and Fallujah. The optimization solutions for integrating hybrid energy systems to the national grid of Iraq have executed by using HOMER Pro program.

The simulation and optimization results show that the best system for the three regions is “PV – Diesel generator – Battery storage – Inverter – Utility grid” hybrid system. Fallujah’s system has been the least expensive among the three regions: with the net present cost (NPC) of US $939,984, the cost of energy (COE) is US $0.0448 per 1 kW, operating cost 24289 US $/year, initial capital cost 625982 US $, and 31.6 % renewable fraction.

ÖZET

Son yıllarda, modern yaşamın evrimi ve aşırı nüfusla birlikte elektrik enerjisi tüketimi arttı. Dikkatler, elektrik üretmenin ve doğal gaz ve petrol gibi geleneksel enerji kaynaklarına bağımlılığı azaltmanın alternatif yollarını bulmaya yönelmeye başladı. Bu alternatifler daha ucuz, çevre dostu, yenilenebilir ve sürdürülebilirdir. Irak, Irak'ın çevresini ve ekonomisini önemli ölçüde etkileyen elektrik üretmek için fosil yakıtlar kullanıyor. Üretilen elektrik tüketici ihtiyaçlarını karşılamıyor; Elektrikte sık sık kesintiler olması ve özellikle yaz döneminde Irak evlerinin arzında ciddi bir günlük kıtlık ile enerji üretimi ve tüketimi arasında önemli bir boşluk var. Irak'ın çoğu bölgesi eski istasyonları ve şebekeleri elinde tuttu, bu istasyonların ve şebekelerin rehabilitasyonu çok pahalı kabul ediliyor, çalışan eller gerektiriyor ve büyük bütçeleri var. Bunun sonucunda Irak, İran'dan doğalgaz ve elektrik ithal etmeye başladı. Aynı zamanda, Irak, elektrik üretimi için büyük bir yenilenebilir enerji kaynağı potansiyeline sahiptir.

Bu tezin temel amacı, yük profilini dikkate alarak enerji arzındaki açığı telafi etmek ve doldurmak için dağıtım şebekesi ile yenilenebilir enerjiye dayalı hibrit sistemin kullanımının etkinliğini tasarlamak ve analiz etmektir. Irak'ın üç yerleşim bölgesi - Altun Kupri, Khanaqin ve Felluce için bir vaka çalışması yapıldı. Hibrit enerji sistemlerinin Irak'ın ulusal şebekesine entegrasyonu için optimizasyon çözümleri HOMER Pro programı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Simülasyon ve optimizasyon sonuçları, üç bölge için en iyi sistemin “PV – Dizel jeneratör – Akü depolama – İnverter – Şebeke şebekesi” hibrit sistemi olduğunu göstermektedir. Felluce'nin sistemi üç bölge arasında en ucuzu oldu: 939.984 ABD Doları net bugünkü maliyeti (NPC) ile enerji maliyeti (COE) 1 kW başına 0.0448 ABD Doları.