Fotovoltaik (PV) - Pompa Güçlü Hidroelektrik Enerji Depolama Sistemleri için Deneysel Bir Performans Karakterizasyonu

Bu çalışmada PV(fotovoltaik) pompa hidroelektrik enerji depolama sistemlerinin (PVPHS) performans karakterizasyonları için laboratuvar içi küçük ölçekli bir deney seti hazırlanmıştır. Bu set PV, sabit mıknatıslı fırçasız DC motorlu santrifüj pompa sistemi, farklı basma yükseklik girişlerine imkan veren su haznesi ve depo edilen sudan elektrik enerjisi çevrimi için basit bir sabit mıknatıslı su türbinli jeneratörden oluşmaktadır. Çalışmada sistem elemanlarının performans model ve verim tanımlamaları yapılmaktadır. PV-pompa sistemi için farklı ışınımlarda ve farklı basma yüksekliklerindeki debi performansları, pompanın elektriksel giriş değerlerine göre karakterize edilmektedir. Örneklenen her bir ışınım seviyesine karşılık pompaj veriminin en iyi olduğu kritik bir yükseklik oluşmaktadır. Hidroelektrik depolama için verim değişimleri incelenmektedir. Depolanan sudan hidroelektrik çevrim için farklı düşü yüksekliklerinde performans karakterizasyonu yapılmaktadır. Hidroelektrik enerji çevrim verimi için jeneratör uçlarındaki yük sabit tutularak su türbininin en iyi verimi aldığı kritik bir düşü yüksekliğinin olduğu gözlenmektedir. PV’den pompa motoruna maksimum güç transfer durumu, pompa verimi, seçilecek bir güçteki kritik basma yüksekliği, hidroelektrik sistem için belirli çalışma aralığındaki en uygun su türbin devrinin jeneratöre uygulanacak mekanik güçte etkili olduğu deneysel sonuçlarla tanıtılmaktadır. Çalışma aralığında sistemden elde edilen hidroelektrik güç, doğrusala oldukça yakın azalan eksponansiyel bir karakteristik göstermektedir. Bu çalışmadaki sonuçlar büyük ölçekli PVPHS’lerin performans optimizasyonları bakımından bir referans olabilir.

Anahtar Kelimeler:

Hidroelektrik, PV, Sistem Verimi, Yenilenebilir Enerji Depolama

PDF

___

[1] Twidell J. and Weir T., 2015. Renewable Energy Resources, 3rd ed. London and New York: Routledge Taylor & Francis Group.
[2] Farret F. A. and Simões M. G., 2006. Integration of Alternative Sources of Energy. John Wiley & Sons, Inc.
[3] Dunn B., Kamath H., and Tarascon J. M., 2011. Electrical energy storage for the grid: A battery of choices. Science (80-. )., 334(6058), pp. 928–935.
[4] Rehman S., Al-Hadhrami L. M., and Alam M. M., 2015. Pumped hydro energy storage system: A technological review. Renew. Sustain. Energy Rev., 44, pp. 586–598.
[5] McLean E. and Kearney D., 2014. An evaluation of seawater pumped hydro storage for regulating the export of renewable energy to the national grid. Energy Procedia, 46, pp. 152–160.
[6] Ekoh S., Unsal I., and Maheri A., 2016. Optimal sizing of wind-PV-pumped hydro energy storage systems. 4th Int. Symp. Environ. Friendly Energies Appl. EFEA 2016, pp. 1–6.
[7] Chaudhary P., and Rizwan M., 2018. Energy management supporting high penetration of solar photovoltaic generation for smart grid using solar forecasts and pumped hydro storage system. Renew. Energy, 118, pp. 928–946.
[8] Lingamuthu R. R. and Mariappan R., 2019. Power flow control of grid connected hybrid renewable energy system using hybrid controller with pumped storage. Int. J. Hydrogen Energy, 44(7), pp. 3790–3802.
[9] Ma T., Yang H., Lu L., and Peng J., 2014. Technical feasibility study on a standalone hybrid solar-wind system with pumped hydro storage for a remote island in Hong Kong. Renew. Energy, 69, pp. 7–15.
[10] Papaefthymiou S. V. and Papathanassiou S. A., 2014. Optimum sizing of wind-pumped-storage hybrid power stations inisland systems. Renew. Energy, 64, pp. 187–196.
[11] Atlam O., 2009. An experimental and modelling study of a photovoltaic/proton-exchange membrane electrolyser system. Int. J. Hydrogen Energy, 34(16), pp. 6589–6595.