Research Article
BibTex RIS Cite

Hidrojen Depolamalı Bir Mikroşebekenin Tekno-Ekonomik Analizi: Devegeçidi Sulama Barajı Örneği

Year 2025, Volume: 7 Issue: 1, 1 - 10, 30.04.2025

Elifnur Bayraktar Güneş , Faruk Barlaz , Yahya Akıl , Hüsnügül Tekin , Servan Marşil , Cem Haydaroglu , Heybet Kılıç

https://doi.org/10.46387/bjesr.1530168

Abstract

Sulama barajları, tarım verimliliği ve suyun etkin kullanımı için kritiktir. Bu barajlar, tarımsal üretimin sürdürülebilirliği için gerekli olan suyun depolanmasını ve yönetilmesini sağlar. Yenilenebilir enerji kaynaklarının entegrasyonu, enerji maliyetlerini düşürmek ve çevresel etkileri minimize etmek için fırsatlar sunar. Bu bağlamda, sulama barajlarının enerji ihtiyaçlarını yenilenebilir enerji ile karşılamanın fizibilitesinin değerlendirilmesi, gerçek dünya uygulamaları için büyük önem taşır. Bu tür çözümlerin fizibilitesini belirlemek için teknolojik ve ekonomik analizler kritik öneme sahiptir. Diyarbakır'da bulunan Devegeçidi Sulama Barajı örnek alınarak hibrit bir enerji sistemi tasarlanmış ve analiz edilmiştir. HOMER yazılımı ile yapılan analizler, Devegeçidi Barajı çevresinde önerilen hibrit enerji sisteminin enerji verimliliği ve çevresel sürdürülebilirlik açısından önemli katkılar sağlayabileceğini ortaya koymaktadır.

Keywords

Devegeçidi Sulama Barajı Hibrit Enerji Sistemi Teknolojik ve Ekonomik Analizler HOMER Yazılımı

Supporting Institution

Dicle Elektrik Dağıtım A.Ş.

Thanks

Bu çalışmanın yürütülmesi sırasında bahsedilen Inavitas ve CBS sistemlerine ait veri desteği sağlayan Dicle Elektrik Dağıtım A.Ş.’ye teşekkürlerimi sunarım.

References

  • F. Arslan and M. Ergul, "Çaygören Barajı Sulama Havzası ve Çevresinde Tarımsal Faaliyetler," The Journal of Academic Social Science, vol. 2, no. 2, pp. 171-190, 2019.
  • A.Ü. Keskin and Ş.D. Demir, "Amasya Değirmendere Barajında Sulama Alanı ve Baraj Yüksekliği Arasında Ekonomik Analiz," Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi, vol. 20, no. 60, pp. 755-764, 2018.
  • Y. Kuşlu and A.V. Yağanoğlu, "Kuzgun Barajı Sulama Alanında Yapısal Durumun Belirlenmesi," Atatürk Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, vol. 38, no. 1, pp. 71-81, 2007.
  • A. Yıldırım, "Karakaya Barajı ve Doğal Çevre Etkileri," Dicle Üniversitesi Ziya Gökalp Eğitim Fakültesi Dergisi, no. 6, pp. 32-39, 2006.
  • M. Opan, T. Temiz, A. Öner, and E. Dumlu, "Tarımsal Alanlarda Sulamanın Enerji Üretimi Üzerine Etkisi," Journal of Agricultural Sciences, vol. 15, no. 3, pp. 231-239, 2009.
  • E. Doğan, G. Çeribaşı, and U. Akkaya, "Barajların Nehir Akımı Rejimine Olan Etkilerinin Trend Analizi Yöntemi ile Araştırılması: Sakarya Nehri Örneği," Karaelmas Fen ve Mühendislik Dergisi, vol. 6, no. 1, pp. 50-55, 2016.
  • G. Öymen, "Yenilenebilir Enerjinin Sürdürülebilirlik Üzerindeki Rolü," İstanbul Ticaret Üniversitesi Sosyal Bilimler Dergisi, vol. 19, no. 39, pp. 1069-1087, 2020.
  • IRENA, "Renewable Energy Statistics 2024," International Renewable Energy Agency, Abu Dhabi, 2024.
  • T. Biçen, "Güneş Panelleri ile Elektrik Üretiminin Teknik ve Ekonomik Analizi: Bursa Örneği," M.S. thesis, Bursa Uludağ Üniversitesi, 2018.
  • Å. Killingtveit, "Hydroelectric Power," in Future Energy, Elsevier, pp. 453-470, 2014.
  • H. Kılıç, "Improving the performance of microgrid-based Power-to-X systems through optimization of renewable hydrogen generation," International Journal of Hydrogen Energy, 2024.
  • H. Kılıç, M.E. Asker, and C. Haydaroğlu, "Enhancing power system reliability: Hydrogen fuel cell-integrated D-STATCOM for voltage sag mitigation," International Journal of Hydrogen Energy, 2024.
  • F. Aydın ve D. Öztürk, "Kırsal Alanlar İçin Hibrit Güç Sistemlerinin Tasarımı ve Tekno-Ekonomik Analizi: Bingöl Örneği", Elektrik , cilt 5, sayı 3, s. 562-584, 2024.
  • N. Chalkiadakis et al., "A New Path Towards Sustainable Energy Transition: Techno-Economic Feasibility of a Complete Hybrid Small Modular Reactor/Hydrogen (SMR/H2) Energy System," Energies, vol. 16, no. 17, p. 6257, 2023.
  • M. Nasser and H. Hassan, "Green Hydrogen Production Mapping Via Large Scale Water Electrolysis Using Hybrid Solar, Wind, and Biomass Energies Systems: 4E Evaluation," Fuel, vol. 371, p. 131929, 2024.
  • N. Chalkiadakis, E. Stamatakis, M. Varvayanni, A. Stubos, G. Tzamalis, and T. Tsoutsos, "A new path towards sustainable energy transition: Techno-economic feasibility of a complete hybrid small modular reactor/hydrogen (SMR/H2) energy system," Energies, vol. 16, no. 17, p. 6257, 2023.
  • H.H. Coban, A. Rehman, and A. Mohamed, "Technical and economical investigation of a centralized and decentralized hybrid renewable energy system in Cadaado, Somalia," Processes, vol. 10, no. 4, p. 667, 2022.
  • G. Zhang, C. Xiao, and N. Razmjooy, "Optimal operational strategy of hybrid PV/wind renewable energy system using HOMER: A case study," International Journal of Ambient Energy, vol. 43, no. 1, pp. 3953-3966, 2022.
  • Wikipedia, “Devegeçidi Barajı”, url:https://tr.wikipedia.org/wiki/Devegeçidi_Barajı, (Access Date: 02/07/2024).
  • N. Şarlak, A. Muratoğlu, and Ş. Tiğrek, "Devegeçidi Baraj Gölü Meteorolojik-Hidrolojik-Tarımsal Kuraklık Analizi," Doğal Afetler ve Çevre Dergisi, vol. 10, no. 1, pp. 16-28, 2024.
  • H.H. Güneş and M. Bulut, "Sermaye Birikiminin Tarımsal Sulamada Kullanımı (Diyarbakır Örneği)," Elektronik Sosyal Bilimler Dergisi, vol. 5, no. 15, pp. 123-135, 2006.
  • V. Tecim, Coğrafi Bilgi Sistemleri: Harita Tabanlı Bilgi Yönetimi, İzmir, Turkey: Vahap Tecim, 2008.
  • A.R. Jordehi, "Optimisation of Demand Response in Electric Power Systems, a Review," Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 103, pp. 308-319, 2019.
  • Inavitas, "Inavitas Hakkında", url:https://www.inavitas.com/tr/, (Access Date: 11/09/2024).
  • S. Basnet, K. Deschinkel, L. Le Moyne, and M.C. Péra, "Optimizing Grid-Integrated Renewable Systems for Cost-Effective Electricity and Hydrogen Supply," in 2024 IEEE International Conference on Industrial Technology (ICIT), Mar. 2024, pp. 1-8. IEEE.
  • S. Praveenkumar et al., "Techno-Economic Pptimization of PV System for Hydrogen Production and Electric Vehicle Charging Stations Under Five Different Climatic Conditions in India," International Journal of Hydrogen Energy, vol. 47, no. 90, pp. 38087-38105, 2022.
  • G. Yılmaz and B.S. Öztürkmen, "GAP Bölgesi’nde Yenilenebilir Enerji Kaynakları ve Çevresel Etkileri," Harran Üniversitesi Mühendislik Dergisi, vol. 3, no. 3, pp. 52-58, 2018.
  • W.F. Ekpotu, J.T. Akintola, M.C. Obialor, and P.C. Udom, "A Solar Energy System Design for Green Hydrogen Production in South-Western Nigeria, Lagos State, Using HOMER & ASPEN," Open Journal of Optimization, vol. 12, no. 2, pp. 72-97, 2023.
  • M. Awad, A. Said, M.H. Saad, A. Farouk, M.M. Mahmoud, M.S. Alshammari, and A.I. Omar, "A Review of Water Electrolysis for Green Hydrogen Generation Considering PV/Wind/Hybrid/ Hydropower/Geothermal/Tidal and Wave/Biogas Energy Systems, Economic Analysis, and its Application," Alexandria Engineering Journal, vol. 87, pp. 213-239, 2024.
  • K. Alhadhrami, A. Albalawi, S. Hasan, and A.M. Elshurafa, "Modeling Green Hydrogen Production Using Power-to-x: Saudi and German Contexts," International Journal of Hydrogen Energy, vol. 64, pp. 1040-1051, 2024.
  • S. Di Micco, F. Romano, E. Jannelli, A. Perna, and M. Minutillo, "Techno-Economic Analysis of a Multi-Energy System for the Co-Production of Green Hydrogen, Renewable Electricity and Heat," International Journal of Hydrogen Energy, vol. 48, no. 81, pp. 31457-31467, 2023.
  • B. Modu, M.P. Abdullah, A.L. Bukar, M.F. Hamza, and M.S. Adewolu, "Energy Management and Capacity Planning of Photovoltaic-Wind-Biomass Energy System Considering Hydrogen-Battery Storage," Journal of Energy Storage, vol. 73, p. 109294, 2023.
  • R. Babaei, D.S. Ting, and R. Carriveau, "Optimization of Hydrogen-Producing Sustainable Island Microgrids," International Journal of Hydrogen Energy, vol. 47, no. 32, pp. 14375-14392, 2022.

Technoeconomic Analysis of a Microgrid with Hydrogen Storage: A Case Study of Devegeçidi Watering Dam

Year 2025, Volume: 7 Issue: 1, 1 - 10, 30.04.2025

Elifnur Bayraktar Güneş , Faruk Barlaz , Yahya Akıl , Hüsnügül Tekin , Servan Marşil , Cem Haydaroglu , Heybet Kılıç

https://doi.org/10.46387/bjesr.1530168

Abstract

Irrigation dams enable the storage and management of water required to increase the productivity of agricultural areas and ensure the effective use of water resources. Integration of renewable energy sources offers opportunities to reduce energy costs and minimize environmental impacts. Evaluating the feasibility of meeting the energy needs of irrigation dams with renewable energy is of great importance for real-world applications. Technological and economic analyzes are critical to determine the feasibility of such solutions. A hybrid energy system was designed and analyzed by taking the Devegecidi Irrigation Dam in Diyarbakir as an example. Analyzes made with HOMER software reveal that the hybrid energy system proposed around the Devegecidi Dam can make significant contributions in terms of energy efficiency and environmental sustainability.

Keywords

Devegeçidi Irrigation Dam Hybrid Energy System Technological and Economic Analyzes HOMER Software

Supporting Institution

Dicle Electricity Distribution Inc.

Thanks

I would like to thank Dicle Elektrik Dağıtım A.Ş. for providing data support for the mentioned Inavitas and GIS systems during the conduct of this study.

References

  • F. Arslan and M. Ergul, "Çaygören Barajı Sulama Havzası ve Çevresinde Tarımsal Faaliyetler," The Journal of Academic Social Science, vol. 2, no. 2, pp. 171-190, 2019.
  • A.Ü. Keskin and Ş.D. Demir, "Amasya Değirmendere Barajında Sulama Alanı ve Baraj Yüksekliği Arasında Ekonomik Analiz," Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi, vol. 20, no. 60, pp. 755-764, 2018.
  • Y. Kuşlu and A.V. Yağanoğlu, "Kuzgun Barajı Sulama Alanında Yapısal Durumun Belirlenmesi," Atatürk Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, vol. 38, no. 1, pp. 71-81, 2007.
  • A. Yıldırım, "Karakaya Barajı ve Doğal Çevre Etkileri," Dicle Üniversitesi Ziya Gökalp Eğitim Fakültesi Dergisi, no. 6, pp. 32-39, 2006.
  • M. Opan, T. Temiz, A. Öner, and E. Dumlu, "Tarımsal Alanlarda Sulamanın Enerji Üretimi Üzerine Etkisi," Journal of Agricultural Sciences, vol. 15, no. 3, pp. 231-239, 2009.
  • E. Doğan, G. Çeribaşı, and U. Akkaya, "Barajların Nehir Akımı Rejimine Olan Etkilerinin Trend Analizi Yöntemi ile Araştırılması: Sakarya Nehri Örneği," Karaelmas Fen ve Mühendislik Dergisi, vol. 6, no. 1, pp. 50-55, 2016.
  • G. Öymen, "Yenilenebilir Enerjinin Sürdürülebilirlik Üzerindeki Rolü," İstanbul Ticaret Üniversitesi Sosyal Bilimler Dergisi, vol. 19, no. 39, pp. 1069-1087, 2020.
  • IRENA, "Renewable Energy Statistics 2024," International Renewable Energy Agency, Abu Dhabi, 2024.
  • T. Biçen, "Güneş Panelleri ile Elektrik Üretiminin Teknik ve Ekonomik Analizi: Bursa Örneği," M.S. thesis, Bursa Uludağ Üniversitesi, 2018.
  • Å. Killingtveit, "Hydroelectric Power," in Future Energy, Elsevier, pp. 453-470, 2014.
  • H. Kılıç, "Improving the performance of microgrid-based Power-to-X systems through optimization of renewable hydrogen generation," International Journal of Hydrogen Energy, 2024.
  • H. Kılıç, M.E. Asker, and C. Haydaroğlu, "Enhancing power system reliability: Hydrogen fuel cell-integrated D-STATCOM for voltage sag mitigation," International Journal of Hydrogen Energy, 2024.
  • F. Aydın ve D. Öztürk, "Kırsal Alanlar İçin Hibrit Güç Sistemlerinin Tasarımı ve Tekno-Ekonomik Analizi: Bingöl Örneği", Elektrik , cilt 5, sayı 3, s. 562-584, 2024.
  • N. Chalkiadakis et al., "A New Path Towards Sustainable Energy Transition: Techno-Economic Feasibility of a Complete Hybrid Small Modular Reactor/Hydrogen (SMR/H2) Energy System," Energies, vol. 16, no. 17, p. 6257, 2023.
  • M. Nasser and H. Hassan, "Green Hydrogen Production Mapping Via Large Scale Water Electrolysis Using Hybrid Solar, Wind, and Biomass Energies Systems: 4E Evaluation," Fuel, vol. 371, p. 131929, 2024.
  • N. Chalkiadakis, E. Stamatakis, M. Varvayanni, A. Stubos, G. Tzamalis, and T. Tsoutsos, "A new path towards sustainable energy transition: Techno-economic feasibility of a complete hybrid small modular reactor/hydrogen (SMR/H2) energy system," Energies, vol. 16, no. 17, p. 6257, 2023.
  • H.H. Coban, A. Rehman, and A. Mohamed, "Technical and economical investigation of a centralized and decentralized hybrid renewable energy system in Cadaado, Somalia," Processes, vol. 10, no. 4, p. 667, 2022.
  • G. Zhang, C. Xiao, and N. Razmjooy, "Optimal operational strategy of hybrid PV/wind renewable energy system using HOMER: A case study," International Journal of Ambient Energy, vol. 43, no. 1, pp. 3953-3966, 2022.
  • Wikipedia, “Devegeçidi Barajı”, url:https://tr.wikipedia.org/wiki/Devegeçidi_Barajı, (Access Date: 02/07/2024).
  • N. Şarlak, A. Muratoğlu, and Ş. Tiğrek, "Devegeçidi Baraj Gölü Meteorolojik-Hidrolojik-Tarımsal Kuraklık Analizi," Doğal Afetler ve Çevre Dergisi, vol. 10, no. 1, pp. 16-28, 2024.
  • H.H. Güneş and M. Bulut, "Sermaye Birikiminin Tarımsal Sulamada Kullanımı (Diyarbakır Örneği)," Elektronik Sosyal Bilimler Dergisi, vol. 5, no. 15, pp. 123-135, 2006.
  • V. Tecim, Coğrafi Bilgi Sistemleri: Harita Tabanlı Bilgi Yönetimi, İzmir, Turkey: Vahap Tecim, 2008.
  • A.R. Jordehi, "Optimisation of Demand Response in Electric Power Systems, a Review," Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 103, pp. 308-319, 2019.
  • Inavitas, "Inavitas Hakkında", url:https://www.inavitas.com/tr/, (Access Date: 11/09/2024).
  • S. Basnet, K. Deschinkel, L. Le Moyne, and M.C. Péra, "Optimizing Grid-Integrated Renewable Systems for Cost-Effective Electricity and Hydrogen Supply," in 2024 IEEE International Conference on Industrial Technology (ICIT), Mar. 2024, pp. 1-8. IEEE.
  • S. Praveenkumar et al., "Techno-Economic Pptimization of PV System for Hydrogen Production and Electric Vehicle Charging Stations Under Five Different Climatic Conditions in India," International Journal of Hydrogen Energy, vol. 47, no. 90, pp. 38087-38105, 2022.
  • G. Yılmaz and B.S. Öztürkmen, "GAP Bölgesi’nde Yenilenebilir Enerji Kaynakları ve Çevresel Etkileri," Harran Üniversitesi Mühendislik Dergisi, vol. 3, no. 3, pp. 52-58, 2018.
  • W.F. Ekpotu, J.T. Akintola, M.C. Obialor, and P.C. Udom, "A Solar Energy System Design for Green Hydrogen Production in South-Western Nigeria, Lagos State, Using HOMER & ASPEN," Open Journal of Optimization, vol. 12, no. 2, pp. 72-97, 2023.
  • M. Awad, A. Said, M.H. Saad, A. Farouk, M.M. Mahmoud, M.S. Alshammari, and A.I. Omar, "A Review of Water Electrolysis for Green Hydrogen Generation Considering PV/Wind/Hybrid/ Hydropower/Geothermal/Tidal and Wave/Biogas Energy Systems, Economic Analysis, and its Application," Alexandria Engineering Journal, vol. 87, pp. 213-239, 2024.
  • K. Alhadhrami, A. Albalawi, S. Hasan, and A.M. Elshurafa, "Modeling Green Hydrogen Production Using Power-to-x: Saudi and German Contexts," International Journal of Hydrogen Energy, vol. 64, pp. 1040-1051, 2024.
  • S. Di Micco, F. Romano, E. Jannelli, A. Perna, and M. Minutillo, "Techno-Economic Analysis of a Multi-Energy System for the Co-Production of Green Hydrogen, Renewable Electricity and Heat," International Journal of Hydrogen Energy, vol. 48, no. 81, pp. 31457-31467, 2023.
  • B. Modu, M.P. Abdullah, A.L. Bukar, M.F. Hamza, and M.S. Adewolu, "Energy Management and Capacity Planning of Photovoltaic-Wind-Biomass Energy System Considering Hydrogen-Battery Storage," Journal of Energy Storage, vol. 73, p. 109294, 2023.
  • R. Babaei, D.S. Ting, and R. Carriveau, "Optimization of Hydrogen-Producing Sustainable Island Microgrids," International Journal of Hydrogen Energy, vol. 47, no. 32, pp. 14375-14392, 2022.
There are 33 citations in total.

Details

Primary Language Turkish
Subjects Electrical Energy Storage, Electrical Engineering (Other)
Journal Section Research Articles
Authors

Elifnur Bayraktar Güneş 0009-0005-3512-9263

Faruk Barlaz 0009-0003-2703-0234

Yahya Akıl 0000-0002-7497-6458

Hüsnügül Tekin 0000-0002-9817-9373

Servan Marşil 0009-0005-5683-0171

Cem Haydaroglu 0000-0003-0830-5530

Heybet Kılıç 0000-0002-6119-0886

Early Pub Date April 28, 2025
Publication Date April 30, 2025
Submission Date August 8, 2024
Acceptance Date November 11, 2024
Published in Issue Year 2025 Volume: 7 Issue: 1

Cite

APA Bayraktar Güneş, E., Barlaz, F., Akıl, Y., Tekin, H., et al. (2025). Hidrojen Depolamalı Bir Mikroşebekenin Tekno-Ekonomik Analizi: Devegeçidi Sulama Barajı Örneği. Mühendislik Bilimleri Ve Araştırmaları Dergisi, 7(1), 1-10. https://doi.org/10.46387/bjesr.1530168
AMA Bayraktar Güneş E, Barlaz F, Akıl Y, Tekin H, Marşil S, Haydaroglu C, Kılıç H. Hidrojen Depolamalı Bir Mikroşebekenin Tekno-Ekonomik Analizi: Devegeçidi Sulama Barajı Örneği. Müh.Bil.ve Araş.Dergisi. April 2025;7(1):1-10. doi:10.46387/bjesr.1530168
Chicago Bayraktar Güneş, Elifnur, Faruk Barlaz, Yahya Akıl, Hüsnügül Tekin, Servan Marşil, Cem Haydaroglu, and Heybet Kılıç. “Hidrojen Depolamalı Bir Mikroşebekenin Tekno-Ekonomik Analizi: Devegeçidi Sulama Barajı Örneği”. Mühendislik Bilimleri Ve Araştırmaları Dergisi 7, no. 1 (April 2025): 1-10. https://doi.org/10.46387/bjesr.1530168.
EndNote Bayraktar Güneş E, Barlaz F, Akıl Y, Tekin H, Marşil S, Haydaroglu C, Kılıç H (April 1, 2025) Hidrojen Depolamalı Bir Mikroşebekenin Tekno-Ekonomik Analizi: Devegeçidi Sulama Barajı Örneği. Mühendislik Bilimleri ve Araştırmaları Dergisi 7 1 1–10.
IEEE E. Bayraktar Güneş, F. Barlaz, Y. Akıl, H. Tekin, S. Marşil, C. Haydaroglu, and H. Kılıç, “Hidrojen Depolamalı Bir Mikroşebekenin Tekno-Ekonomik Analizi: Devegeçidi Sulama Barajı Örneği”, Müh.Bil.ve Araş.Dergisi, vol. 7, no. 1, pp. 1–10, 2025, doi: 10.46387/bjesr.1530168.
ISNAD Bayraktar Güneş, Elifnur et al. “Hidrojen Depolamalı Bir Mikroşebekenin Tekno-Ekonomik Analizi: Devegeçidi Sulama Barajı Örneği”. Mühendislik Bilimleri ve Araştırmaları Dergisi 7/1 (April 2025), 1-10. https://doi.org/10.46387/bjesr.1530168.
JAMA Bayraktar Güneş E, Barlaz F, Akıl Y, Tekin H, Marşil S, Haydaroglu C, Kılıç H. Hidrojen Depolamalı Bir Mikroşebekenin Tekno-Ekonomik Analizi: Devegeçidi Sulama Barajı Örneği. Müh.Bil.ve Araş.Dergisi. 2025;7:1–10.
MLA Bayraktar Güneş, Elifnur et al. “Hidrojen Depolamalı Bir Mikroşebekenin Tekno-Ekonomik Analizi: Devegeçidi Sulama Barajı Örneği”. Mühendislik Bilimleri Ve Araştırmaları Dergisi, vol. 7, no. 1, 2025, pp. 1-10, doi:10.46387/bjesr.1530168.
Vancouver Bayraktar Güneş E, Barlaz F, Akıl Y, Tekin H, Marşil S, Haydaroglu C, Kılıç H. Hidrojen Depolamalı Bir Mikroşebekenin Tekno-Ekonomik Analizi: Devegeçidi Sulama Barajı Örneği. Müh.Bil.ve Araş.Dergisi. 2025;7(1):1-10.
 Download Cover Image