Techno-Economic Feasibility Analysis of Solar-Wind Energy Conversion System Utilizing Genetic Algorithm

Abstract

In recent years, the interest in using renewable energy sources has been growing globally since they are considered as a key solution to satisfy the world increasing demand for energy and for reducing the global carbon emission. Palestinians have previously started utilizing solar energy for heating water for domestic and industrial uses. Recently, a strong trend has been made to use solar energy to convert it into electrical energy using solar cells. In addition, the geographic and topographic configuration and the prevalence of dominant wind can be a good potential for small and medium wind energy conversion systems (Turbines). The objective of this study is to simulate and optimize the renewable energy system of Palestine Polytechnic University (PPU) campus that is located in the Hebron city which consists of 230 kW photovoltaic energy conversion, by adding wind energy conversion system and changing the current system to on-grid hybrid renewable energy system HRES. This study is based on a configuration of (HRES) by using a genetic algorithm (GA) which enables the identifications of the optimum size that meets the possible demand along with most feasible economical values and ensuring the highest system reliability. The simulation results clearly show that the HRES is a more economical configuration than single renewable energy systems which has a total net cost of (410,743 $) and a cost of energy (COE) of (0.043) $/kWh. تزايد االهتمام مؤخرا باستخدام مصادر الطاقة المتجددة على مستوى العالم نظرا ايد ً العتبارها حاّلً بتسخينهم للمياه إلحتياجاتهم َل استخدام الفلسطينيون للطاقة الشمسية مسبقاً ا على الطاقة النظيفة ذات االنبعاثات الكربونية الضئيلة. فتمث وحديثاً المنزلية والصناعية، أصبح التوجه الستخدامها بشك ٍل فاع ٍل في إنتاج الطاقة الكهربائية من خّلل الخّليا الشمسية المثبتة على أسطح المباني أوعبر االستغّلل األمثل لطاقة الريح في المناطق تتميز بموقع جغرافٍي وتكوين طوبوغرافي مّلئمين لتوليد الطاقة الكهربية بواسطة العَ )Turbines(. نَفات تهدف هذه الدراسة إلى محاكاة وتحسين نظام الطاقة المتجددة المستخدم في جامعة بوليتكنيك فلسطين )PPU( الواقعِة في مدينة الخليل، والمكون من مجموعة من األلواح الضوئية بقدرة تصل إلى 230 كيلوواط، وذلك عبر تضمين النظام بأنظمة تحويل لطاقة الرياح باإلضافة إلى تحويل النظام الحالي لنظام طاقة متجددة هجين )HRES ( مرتبط بالشبكة . ترتكز منهجية الدراسة على استعمال تقنية التحسين من خّلل النهج التكراري الذي تستخدمه خوارزمية التعلم اآللي الجينية )GA( للوصول ألفضل تصميم هجين يعمل بكفاءة مثلى ويحظى بجدوى اقتصادية عالية. تظهر النتائج التي تم الحصول عليها من الدراسة أن تصميم )HRES( كان اقتصاديا أكثر من أنظمة الطاقة المتجددة الفردية المتوافرة حاليا، حيث أن مجمل التكلفة الكلية له في هذه الدراسة بلغ )410،743 $( وتكلفة الطاقة ) COE( بلغت )0.043( دوالر / كيلوواط ساعة.