Osprey Optimizasyon Algoritması ile Hidrojene Dayalı Hibrit Yenilenebilir Enerji Sisteminin Çok Amaçlı Tekno-ekonomik ve Çevresel Optimizasyonu

Günlük enerji için neden önemli

Elektriği kesintisiz sağlarken kirliliği azaltmak, temiz enerjiye geçişteki en büyük zorluklardan biridir. Güneş panelleri ve rüzgâr türbinleri temizdir, ancak üretimleri hava koşullarına göre değişir. Bu çalışma, güneş, rüzgâr ve hidrojen depolamanın bir arada nasıl sabit, uygun maliyetli elektrik sağlayabileceğini ve enerji santrallerinin emisyonlarından kaynaklanan insan sağlığı zararlarını nasıl azaltabileceğini araştırıyor. Ayrıca, çok sayıda seçenek arasından en iyi tasarımı bulmak için yeni bir bilgisayar yöntemini test ediyor.

Daha akıllı bir yeşil enerji karışımı oluşturmak

Araştırmacılar, birlikte çalışan birkaç teknolojiyi harmanlayan bir hibrit yenilenebilir enerji sistemi tasarladı. Güneş panelleri ve rüzgâr türbinleri birincil gücü sağlar. Konutlar ve işletmelerden daha fazla üretim olduğunda fazladan enerji, suyu hidrojene ayıran bir elektrolizöre gönderilir ve bu hidrojen bir tankta depolanır. Daha sonra güneş ve rüzgâr düşük olduğunda, yakıt hücresi depolanan bu hidrojeni tekrar elektrik üretmek için kullanır. Sistem, fazla enerjiyi satın alabilecek veya gerektiğinde yedek güç sağlayabilecek elektrik şebekesine bağlıdır. Bu düzenleme, yenilenebilir enerjinin doğal dalgalanmalarını düzleştirmeyi ve günün her saati elektriğin akmasını sağlamayı amaçlar.

Maliyet ve sağlık etkilerini dengeleme

Çalışma sadece elektrik fiyatına veya sadece karbon emisyonlarına bakmak yerine sistemi aynı anda iki hedef için optimize ediyor. Birincisi, ekipman, bakım ve şebeke alım-satımlarını içeren sistemin yaşam döngüsü boyunca enerji maliyetidir. İkincisi ise, tüm enerji zinciri boyunca sera gazı emisyonlarının insan sağlığına verdiği zararları —kaybedilen sağlıklı yaşam yıllarıyla ifade edilen— tahmin eden sağlık temelli bir ölçüttür. Bu ölçüt sadece yenilenebilir ekipmanlardan değil, özellikle fosil yakıtlı santrallerden sıkça gelen şebeke elektriğinden kaynaklanan emisyonları da sayar. Maliyet ve sağlığı birlikte ele alarak araştırmacılar hem ekonomik hem de insanlara ve çevreye daha az zarar veren tasarımlar arıyor.

En iyi tasarımı aramanın yeni bir yolu

Güneş panellerinin, rüzgâr türbinlerinin, yakıt hücrelerinin, elektrolizörlerin ve hidrojen tanklarının uygun karışımı ve boyutlarını bulmak, birçok olası kombinasyonla karmaşık bir bulmacadır. Ekip, balıkçılık davranışından esinlenen Osprey Optimizasyon Algoritması adı verilen yeni geliştirilmiş bir arama yöntemi kullandı. Bilgisayar terimleriyle bu yöntem birçok aday tasarımı keşfeder, daha umut verici olanları rafine eder ve sıradan çözümlere takılmaktan kaçınır. Algoritma, Merkezi Anadolu’daki bir bölgeden gerçek hava ve elektrik talebi verileriyle çalıştırıldı; performans saat saat bir tam yıl boyunca kontrol edildi ve talebin her zaman karşılanmasını sağlayan kusursuz güvenilirlik şartı uygulandı.

Pratikte hangi karışım en iyi

Çalışma üç sistem kurulumunu karşılaştırdı: güneş, rüzgâr ve yakıt hücrelerini birleştiren bir kurulum; sadece güneş ve yakıt hücreleri; ve sadece rüzgâr ve yakıt hücreleri. Güneş–rüzgâr–yakıt hücresi karışımı en dengeli olan olarak öne çıktı. En ucuz seçeneğe yakın düşük bir elektrik maliyeti elde ederken aynı zamanda emisyonlardan kaynaklanan en küçük sağlık etkisine sahipti. Yalnızca rüzgâr veya yalnızca güneşe dayalı tasarımlar ya daha ucuz ama daha kirliydi ya da daha temiz ama daha pahalı ve şebekeye daha bağımlıydı. Sonuçlar, güneş ve rüzgârın işi paylaşmasının ve hidrojenin tampon olarak kullanılmasının yenilenebilir güç payını artırdığını, öz-yeterliliği geliştirdiğini ve fosil yakıt ağırlıklı şebeke elektriğine olan bağımlılığı azalttığını gösteriyor.

Geleceğin enerji planlaması için ne anlama geliyor

Uzman olmayan bir okuyucu için ana mesaj, tek bir teknolojinin tek başına yeterli olmadığıdır. Özenle boyutlandırılmış bir güneş, rüzgâr ve hidrojen depolama kombinasyonu, sağlık risklerini azaltırken rekabetçi bir fiyatta güvenilir güç sağlayabilir. Yeni optimizasyon yöntemi, planlamacıların maliyet ile sağlık arasındaki ödünleşmeleri görmesine ve makul bir orta yol sunan tasarımları seçmesine yardımcı olur. Bu tür analizler, faturaları makul tutmanın yanı sıra kamu sağlığını da koruyan daha temiz enerji sistemleri planlarken enerji şirketleri ve politika yapıcılar için yol gösterici olabilir.

Atıf: Ermiş, S., Taşdemir, O. & Al-Hajj, R. Multi-objective techno-economic and environmental optimization of hydrogen-based hybrid renewable energy system using osprey optimization algorithm. Sci Rep 16, 15618 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-45185-x

Anahtar kelimeler: hibrit yenilenebilir enerji, hidrojen depolama, güneş ve rüzgâr enerjisi, enerji optimizasyonu, emisyonların sağlık etkileri