DOĞRUSAL PROGRAMLAMA YÖNTEMİYLE SERALARDA ENERJİ KAYNAĞI ÇEŞİTLENDİRME OPTİMİZASYONU

Abstract

Seralar, özel örtü elemanları ve iklimlendirme sistemleriyle oluĢturulmuĢ, meteorolojik Ģartların elveriĢsiz olduğu dönemlerde bitkilerin yetiĢtirilebilmesi için uygun çevre koĢulları sağlayan bitki üretim tesisleridir. Örtü altı yetiĢtiriciliğinde en büyük iĢletme maliyetleri arasında ısıtma ve elektrik enerjisi giderleri gelmektedir. Seraların mevsimsel olarak enerji ihtiyacı ve tüketimlerinin değiĢmesi, bölgesel olarak farklı ve çeĢitli enerji kaynaklarına eriĢim olması, enerji sistem tasarım ve yönetimini karmaĢık hale getirmektedir. Kurulum aĢamasında uygun tasarlanmamıĢ bir serada gereksiz ilk kurulum maliyetleri ve sonrasında yüksek iĢletme maliyetleri problemleri ortaya çıkmaktadır. ÇeĢitli enerji kaynaklarının bir arada aynı ekosistem içerisinde ekonomik, güvenli ve sürdürülebilir bir Ģekilde kullanılabilmesi, uygun optimizasyon yöntemleriyle tasarlanmıĢ enerji yönetim sistemleriyle mümkündür. Günümüzde klasik fosil yakıtlı enerji kaynakları yanında kullanımı hızla artan yenilenebilir enerji kaynaklarından FV (Fotovoltaik) sistemler ve jeotermal sistemlerde seralarda kullanılmaktadır. Bu çalıĢmada, DP (Doğrusal Programlama) yöntemi kullanılarak seralarda elektrik ve ısıtma sistemleri için gerekli enerjinin eriĢilebilir kaynaklar, arazi boyutu ve yatırım maliyeti gibi belirlenen kısıtlar altında enerji çeĢitliliği, maliyet ve CO2 salınımı açısından optimize edilmesi amaçlanmıĢtır. FV sistemin kullanım ömrü dikkate alınarak, üretilebilecek olan toplam enerji miktarı, amortisman süresi ve sistem maliyeti hesaplanmıĢtır. FV sistemin kurulu gücü; panellerin kurulabileceği alan, tesisin enerji tüketimi ve trafo gücü gibi kısıtlar altında DP yöntemi kullanılarak optimize edilmiĢtir. Farklı kısıt senaryolarıyla yapılan optimizasyon iĢlemleri sonucunda tesisin ihtiyacını karĢılayabilecek ve optimum maliyete sahip FV sistem önerilerinde bulunulmuĢtur. Ayrıca kurulumu planlanan seranın ısı yükü hesaplaması yapılmıĢ, elde edilen ısı yükünün fosil yakıt türleri ve yenilenebilir enerji kaynaklarıyla karĢılanması durumunda oluĢan ısıtma maliyeti ve CO2 salınımı hesaplanmıĢtır. DP yöntemi ile kullanılan ısı kaynaklarının miktarları optimize edilmiĢ ve kurulumu yapılacak olan sera için optimal ısıtma sistemi tasarlanmıĢtır. Ayrıca geliĢtirilen uygulamada CO2 salınım miktarı optimize edilerek kurulumu yapılacak olan seranın henüz proje aĢamasındayken minimum karbon maliyetine sahip olacak Ģekilde tasarlanması sağlanmıĢtır. Bu çalıĢma sayesinde çeĢitli enerji kaynaklarının bir arada kullanıldığı, faklı boyut ve amaçlarda kurulan seralar için bölgesel iklim ve coğrafik verilere göre analiz yapılabilen optimizasyon yöntemi geliĢtirilmiĢtir