MODELING AND ANALYSIS OF HYBRID PV/WIND OFF GRID POWER GENERATION SYSTEM IN THE KINGDOM OF SAUDI ARABIA. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF g200703010_thesis.pdf Download (4MB) | Preview

Arabic Abstract

يسبب الاستخدام المستمر للوقود الأحفوري زيادة ملحوظة في الملوثات المنبعثة إلى الغلاف الجوي الأمر الذي يؤدي إلى زيادة ظاهرة الإحتباس الحراري. حاليا هنالك العديد من الأبحاث لإيجاد البديل الأمثل من مصادر الطاقة النظيفة مثل طاقة الرياح أو الطاقة الشمسية. إن السلوك الديناميكي للظروف الجوية كالإشعاع الشمسي ، سرعة الرياح ، درجة الحرارة ، الخ..... ، يسبب عدم الإستقرار في الطاقة الناتجة من الخلايا الشمسية أو مولدات الرياح. إن تحقيق الإعتمادية العالية للطاقة المطلوبة في بعض التطبيقات كالإضاءة أو تزويد المناطق النائية بالطاقة أو الاتصالات ، يتطلب زيادة حجم نظام توليد الطاقة ( مساحة سطح أكبر للخلايا الشمسية أو قدرة أكبر لتوربينات الرياح) والذي يعتبر أمرا مكلفا إقتصادي ا.ً من ناحية أخرى ، من الممكن إستخدام نظام هجين حيث يوجد مصدرين أو أكثر للطاقة المتجددة الأمر الذي يتطلب تقييم أداء مثالي للنظام الهجين. تم في هذه الرسالة إيجاد نموذج للنظام الهجين المكون من الطاقة الشمسية وطاقة الرياح. يحتوي النموذج الحسابي على نموذج للخلايا الشمسية ونموذج لتوربينات الرياح ونموذج للبطاريات المطلوبة. تم تطبيق النموذج لإيجاد التركيب الأمثل لمكونات النظام الهجين لتغذية منزل غير مرتبط بالشبكة بالطاقة الكهربائية في المنطقة الشرقية بالمملكة العربية السعودية. أظهرت نتائج المحاكاة أنه لتغذية منزل ذو حمل إسمي محدد (المتوسط 437 وات), فإن العدد الأمثل للخلايا الشمسية وللبطاريات المطلوبة في نظام هجين يحتوي على توربين رياح واحد, هي 47 و 35 على التوالي فيما كانت تكلفة الطاقة ( 1.05 دولار/كيلو وات ساعة). ومع عدد إثنين توربينات رياح فإن التركيب الأمثل لمكونات النظام الهجين يحتوي على 41 خلية شمسية و 30 بطارية مع ( 0.93 دولار/كيلو وات ساعة). إن زيادة عدد توربينات الرياح لتصبح ثلاثة, ستقلل تكلفة الطاقة إلى ( 0.82 دولار/كيلو وات ساعة) في نظام يحتوي على 30 خلية شمسية و 27 بطارية.

English Abstract

The continuous use of fossil fuels causes a significant pollution impact on the atmosphere. As a result of such pollution effects, unwanted greenhouse and climate change effects are seen in every part of the world. In order to keep the environment friendly, research is ongoing to exploit clean energy resources, such as wind and solar energy. The dynamic behavior of climatic conditions including solar irradiance, wind speed, temperature, etc, results in instability shortcomings for electric power production from photovoltaic (PV) modules and wind turbines. In order to achieve the high energy availability required in some application such as lighting, electrification of remote areas and telecommunications, it is necessary to oversize the rating of the generating system (e.g., surface of the photovoltaic array, rating of wind turbine) which is an expensive solution. On the other hand, it is possible to use hybrid system where two or more renewable energy sources are exploited. This approach requires the sizing optimization of hybrid systems. The present thesis aimed at the development of a computational model for the sizing optimization of a hybrid PV/wind power generation system. The model involves a PV model, wind power model and a model for the required battery. The developed model has been used to optimize the hybrid PV/wind system for an off grid house in the eastern province of the Kingdom of Saudi Arabia. The simulation results showed that for a house with a typical nominal load (473 W average) and for almost zero loss of power supply probability (LPSP), using a system comprises one wind turbine, the optimum number of PV modules and batteries are 47 and 35 respectively and the levelized cost of energy is (1.05 $/kWh). With two wind turbine the optimum configuration includes 41 PV modules and 30 batteries with (0.93 $/kWh). Further increasing the number of wind turbine to three, will reduce the levelized cost of energy to (0.82 $/kWh) with 30 PV modules and 27 batteries.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Mechanical
Department:	College of Engineering and Physics > Mechanical Engineering
Committee Advisor:	Mokheimer, Esmail
Committee Members:	Habib, Mohamed and Abido, Mohammad
Depositing User:	ABDULLAH MOHAMMED AL-SHARAFI (g200703010)
Date Deposited:	08 Jun 2011 07:14
Last Modified:	01 Nov 2019 15:29
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/138438