Sivas İlinin Farklı İlçelerinde Şebeke Bağlantılı Güneş EnerjiSantrallerinin Tasarımı ve Analizi

Fosil yakıtların azalması ve çevre kirliliğine sebep olması nedeniyle yenilenebilir enerjiden elektrik enerjisi üretiminin önemi sonyıllarda artmıştır. Buna bağlı olarak dünyada ve ülkemizde kurulan rüzgâr ve güneş enerji santrallerinin sayısı da gittikçe artmaktadır.Ülkemiz güneş enerjisi bakımından oldukça verimli bir konuma sahiptir. Bu yüzden bu alanda birçok çalışma yapılmaktadır. Buçalışmada Sivas ilinin 5 ilçesinde kurulu gücü 10 MW olan monokristal paneller ve kurulu gücü 9,999 MW olan polikristal panellerkullanılarak toplam 10 adet güneş enerjisi santrali tasarımı ve analizi gerçekleştirilmiştir. Kullanılan paneller sabit eğik sistem olaraktasarlanmış, panel eğim açısı 35° ve azimuth açısı 0° olarak konumlandırılmıştır. Monokristal sistem tasarımında 290 Watt gücünde34.482 adet panel ve 72 kW’ lık 148 adet invertör kullanılmıştır. Paneller 21 adet seri ve 1.642 adet paralel olacak şekildebağlanmıştır. Modüllerin toplam alanı 56.440 $m^2$ dir. Polikristal sistem tasarımında 290 Watt’ lık 34.480 adet panel ve 72 kW’ lık 148adet invertör kullanılmıştır. Paneller 20 adet seri ve 1.724 adet paralel olacak şekilde bağlanmıştır. Modüllerin toplam alanı 66.161 $m^2$ dir. Sistem tasarımı için Trina Solar markasının monokristal panelleri ve Canadian Solar firmasının polikristal panelleri seçilmiş,invertör için ise Kaco New Energy markasının invertörleri seçilmiştir. Santraller şebekeye bağlı olarak tasarlanmıştır. Güneş enerjisisantrallerinin tasarımı ve analizi için PVsyst programı kullanılmıştır. Santrallerin banka kredisi alınmadan ve banka kredisi alınarakkurulması durumları incelenmiştir. Banka kredisi kullanılmadan yapılan analizlerin sonucunda en kısa geri ödeme süresi 4,5 yıl ileDivriği ve Yıldızeli ilçelerinde polikristal paneller ile kurulan santrallerde gözlenmiştir. En uzun geri ödeme süresi ise 6,3 yıl ile Zarailçesinde monokristal paneller ile kurulan santralde olmuştur. Merkez ilçe ve Yıldızeli ilçesinde monokristal panellerle kurulansantrallerin en yüksek performans oranına sahip olduğu tespit edilmiştir. En düşük performans oranı Gürün ilçesinde polikristalpaneller ile kurulan santralde olmuştur. En düşük birim maliyet 0,04443 $/kWh ile Divriği ilçesinde polikristal panellerle kredialınmadan kurulan santralde olurken en yüksek birim maliyet ise 0,06159 $/kWh ile Zara ilçesinde monokristal panellerle kredi alınarak kurulan santralde olmaktadır. Yapılan çalışmaların sonucunda yıllık üretilen elektrik enerjisi en fazla Gürün ilçesinde, en azZara ilçesinde olmaktadır. Yapılan ekonomik analizin sonucunda, en fazla kar monokristal paneller için Divriği ilçesinde, polikristalpaneller için Yıldızeli ilçesinde olmaktadır. Bu çalışmadan elde edilen bulguların Sivas ili ve ilçelerinde kurulacak güneş enerjisisantralleri için faydalı olacağı düşünülmektedir.

Design and Analysis of Grid Connected Solar Power Plants in Different Districts of Sivas Province

Due to the decrease in fossil fuels and causing environmental pollution, the importance of electrical energy production fromrenewable energy has increased in recent years. Accordingly, the number of wind and solar power plants established in the world and in our country is gradually increasing. Our country has a very productive position in terms of solar energy. Therefore, many studiesare carried out in this area. In this study, 10 solar power plants were designed and analyzed using monocrystalline panels with an installed power of 10 MW and polycrystalline panels with an installed capacity of 9,999 MW in 5 districts of Sivas. The panels usedare designed as a fixed inclined system, the panel inclination angle is 35° and the azimuth angle is 0°. In the design of themonocrystalline system, 34.482 panels of 290 Watt and 148 inverters of 72 kW were used. The panels are connected in 21 series and1.642 in parallel. The total area of the modules is 56.440 $m^2$ . In the design of the polycrystalline system, 34.480 panels of 290 Wattand 148 inverters of 72 kW were used. The panels are connected in 20 series and 1.724 in parallel. The total area of the modules is66.161 $m^2$ . Monocrystalline panels of Trina Solar brand and polycrystalline panels of Canadian Solar company were chosen for thesystem design, and inverters of Kaco New Energy brand were chosen for the inverter. The power plants are designed as connected tothe grid. PVsyst program was used for the design and analysis of solar power plants. Establishment of power plants without a bankloan and with a bank loan has been examined. As a result of the analysis made without using bank loans, the shortest repaymentperiod was observed in the power plants established with polycrystalline panels in Divriği and Yıldızeli districts with 4,5 years. Thelongest payback period was 6,3 years in the power plant established with monocrystalline panels in Zara district. It has beendetermined that the power plants installed with monocrystalline panels in the central district and Yıldızeli district have the highestperformance rate. The lowest performance rate was in the power plant established with polycrystalline panels in Gürün district. Thelowest unit cost is 0,04443 $/kWh in the power plant established in Divriği district without a loan with polycrystalline panels, whilethe highest unit cost is 0,06159 $/kWh in the power plant established in Zara district with a loan with monocrystalline panels. As aresult of the studies carried out, the annual electricity generated is the highest in Gürün district and at least in Zara district. As a resultof the economic analysis, the highest profit is in Divriği district for monocrystalline panels and in Yıldızeli district for polycrystallinepanels. It is thought that the findings obtained from this study will be useful for the solar power plants to be established in Sivasprovince and its districts.

PDF

___

Akboy, E. (2019). Yüksek Güç Faktörlü Şebeke Bağlı Bir PV Sistemin Modellenmesi ve Farklı Işınımlar Altında Kontrolü. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, (17), 794-802.
Akcan, E., Kuncan, M., & Minaz, M.R. (2020). PVsyst Yazılımı ile 30 kW Şebekeye Bağlı Fotovoltaik Sistemin Modellenmesi ve Simülasyonu. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, (18), 248-261.
Akyazı, Ö., Şahin, E. & Kahveci, D. C. (2019). Fotovoltaik Panel ve Şebeke Entegrasyonlu Akıllı Sokak Lambası Tasarımı ve Uygulaması. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, (Özel Sayı), 356-360.
Aldudak, M. (2018). Economic Analysis and Efficiency Evaluation of PV Systems in Different Cities of Turkey. Yüksek Lisans Tezi. Bahçeşehir Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 94s, İstanbul.
Barua, S., Prasath, R. A., & Boruah, D. (2017). Rooftop Solar Photovoltaic System Design and Assessment for The Academic Campus Using PVsyst Software. International Journal of Electronics and Electrical Engineering, 5(1), 76- 83.
Cavalcante, M. M., de Souza Silva, J. L., Villalva, M. G., & Lins, M. P. F. (2019). Performance Analysis of a Solar Photovoltaic Power Plant. 2019 IEEE PES Innovative Smart Grid Technologies Conference-Latin America (1-5).
Cebeci, S. (2017). Türkiye’de Güneş Enerjisinden Elektrik Üretim Potansiyelinin Değerlendirilmesi. T.C. Kalkınma Bakanlığı, Uzmanlık Tezi, Yayın No: 2977, Ankara.
Çekirdek, M. (2017). Fotovoltaik Güç Santrallerinin TeknoEkonomik Analizi: Türkiye Örneği. Yüksek Lisans Tezi. Dokuz Eylül Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 89s, İzmir.
Dandıl, E. & Gürgen, E. (2019). Yapay Sinir Ağları Kullanılarak Fotovoltaik Panel Güç Çıkışlarının Tahmini ve Sezgisel Algoritmalar ile Karşılaştırılması. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, (16), 146-158.
Erdoğan, S. (2020). Enerji, Çevre ve Sera Gazları. Çankırı Karatekin Üniversitesi İktisadi ve İdari Bilimler Fakültesi Dergisi, 10(1), 277-303.
Erkınay, P. U. (2012). Yenilenebilir Enerji Kaynaklarından Rüzgâr Enerjisinin Türkiye’de Binalarda Kullanımı Üzerine Bir İnceleme. Yüksek Lisans Tezi. Çukurova Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 101s, Adana.
Eyigün, S. (2010). Türkiye’ nin Farklı Bölgelerinde Kurulacak Fotovoltaik Santrallerin Teknik ve Ekonomik Açıdan İncelenmesi. Yüksek Lisans Tezi. İstanbul Teknik Üniversitesi, Enerji Enstitüsü, 125s, İstanbul.
Girgin, M. H. (2011). Bir Fotovoltaik Güneş Enerjisi Santralinin Fizibilitesi, Karaman Bölgesinde 5 MW’lık Güneş Enerjisi Santrali için Enerji Üretim Değerlendirmesi ve Ekonomik Analizi. Yüksek Lisans Tezi. İstanbul Teknik Üniversitesi, Enerji Enstitüsü, 223s, İstanbul.
Güner, S. & Muharremoğlu, A. (2020). Bir Havalimanı Otoparkına Kurulabilecek Fotovoltaik Üretim Sisteminin Tasarımı ve Enerji Analizi. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, (19), 182-188.
Huld, T. Global Irradiation and Solar Electricity Potential, http://re.jrc.ec.europa.eu/pvg_download/map_pdfs/G_hor_T R.png Erişim Tarihi: 19.09.2020
Kahraman, M. Ü. (2018). Kütahya Bölgesi Güneş ve Rüzgâr Enerji Potansiyellerinin Tekno-Ekonomik Analizi. Yüksek Lisans Tezi. Dumlupınar Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 135s, Kütahya.
Keskin, E. (2012). Türkiye İklim Koşullarında Fotovoltaik Güç Sistemlerinin Tasarımı ve Maliyet Analizi. Yüksek Lisans Tezi. Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 114s, Ankara.
Koçak, M. E. (2018). Büyükçekmece İlçesindeki Güneş Enerji Santralinin Tasarımı ve Ekonomik Analizi. Yüksek Lisans Tezi. Sakarya Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 129s, Sakarya.
Kumar, N. M., Kumar, M. R., Rejoice, P. R., & Mathew, M. (2017). Performance Analysis of 100 kWp Grid Connected Si-poly Photovoltaic System Using PVsyst Simulation Tool. Energy Procedia, 117, 180-189.
Ramoliya, J. V. (2015). Performance Evaluation of Gridconnected Solar Photovoltaic Plant Using PVSYST Software. Journal of Emerging Technologies and Innovative Research (JETIR), 2(2), 372-378.
Rio Declaration on Environment and Development, (1992). https://legal.un.org/avl/pdf/ha/dunche/rio_ph_e.pdf Erişim Tarihi: 19.09.2020
Rout, K. C., & Kulkarni, P. S. (2020). Design and Performance Evaluation of Proposed 2 kW Solar PV Rooftop on Grid System in Odisha Using PVsyst. 2020 IEEE International Students' Conference on Electrical, Electronics and Computer Science (SCEECS) (1-6).
Saraswat, R. (2016). Comparative Performance Evaluation of Solar PV Modules from Different Manufacturers in India by Using PVsyst. 2016 IEEE 1st International Conference on Power Electronics, Intelligent Control and Energy Systems (ICPEICES) (1-3).
Sarı, V. & Özyiğit, F. Y. (2020). Sivas Cumhuriyet Üniversitesi Yerleşkesinde Güneş Enerjisi Santralinin Ekonomik Analizi. Dokuz Eylül Üniversitesi Fen ve Mühendislik Dergisi, 22(65), 517-526.
Satish, M., Santhosh, S., & Yadav, A. (2020). Simulation of a Dubai Based 200 KW Power Plant Using PVsyst Software. 2020 7th International Conference on Signal Processing and Integrated Networks (SPIN) (824-827).
Saxena, G., & Gidwani, L. (2018). Estimation of Energy Production of Grid Connected Rooftop Solar Photovoltaic System at Nagar Nigam Kota, Rajasthan. 2018 3rd International Innovative Applications of Computational Intelligence on Power, Energy and Controls with their Impact on Humanity (CIPECH) (45-49).
Sivas Belediyesi. Rayiç Sorgulama. https://online.sivas.bel.tr/Rayic/Index Erişim Tarihi: 05.10.2020
Solar Design Tool, Canadian Solar CS6X-290P, http://www.solardesigntool.com/components/module-panelsolar/Canadian-Solar/3850/CS6X-290P/specification-datasheet.html
Solar Design Tool, Trina Solar TSM-290DD05A.08(II), http://www.solardesigntool.com/components/module-panelsolar/Trina-Solar/4926/TSM-290DD05A-08-II- /specification-data-sheet.html
Start Solar, System Types, http://startsolar.co.in/systemtypes/#on-grid Erişim Tarihi: 19.09.2020
T.C. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı, Enerji İşleri Genel Müdürlüğü, Güneş Enerjisi Potansiyel Atlası (GEPA), http://www.yegm.gov.tr/MyCalculator/pages/58.aspx Erişim Tarihi: 19.09.2020
T.C. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı, Enerji İşleri Genel Müdürlüğü. Güneş Enerjisi ve Teknolojileri, http://www.yegm.gov.tr/yenilenebilir/g_enj_tekno.aspx Erişim Tarihi: 19.09.2020
T.C. Tarım ve Orman Bakanlığı Meteoroloji Genel Müdürlüğü, Aylık Ortalama Güneşlenme Süresi, https://www.mgm.gov.tr/kurumici/turkiye-guneslenmesuresi.aspx Erişim Tarihi: 19.09.2020
T.C. Tarım ve Orman Bakanlığı Meteoroloji Genel Müdürlüğü, Resmi İstatistikler, https://www.mgm.gov.tr/veridegerlendirme/il-ve-ilceleristatistik.aspx?k=A&m=SIVAS Erişim Tarihi: 19.09.2020
T.C. Tarım ve Orman Bakanlığı Meteoroloji Genel Müdürlüğü, Türkiye Global Güneş Radyasyonu Uzun Yıllar Ortalaması (2004-2018) Heliosat Model Ürünleri, https://www.mgm.gov.tr/kurumici/radyasyon_iller.aspx Erişim Tarihi: 19.09.2020
T.C. Tarım ve Orman Bakanlığı Meteoroloji Genel Müdürlüğü, Türkiye Günlük Güneşlenme Süreleri, https://www.mgm.gov.tr/FILES/resmiistatistikler/parametreAnalizi/Turkiye-Gunluk-GuneslenmeSuresi.pdf Erişim Tarihi: 19.09.2020
Tallab, R., & Malek, A. (2015). Predict System Efficiency of 1 MWc Photovoltaic Power Plant Interconnected to The Distribution Network Using PVsyst Software. 2015 3rd International Renewable and Sustainable Energy Conference (IRSEC) (1-4).
Tekkale, G. (2018). Türkiye’ nin Çeşitli İllerinde Yapılacak Arazi Tipi Lisanssız Güneş Enerjisi Santrali Yatırımlarının Teknik ve Finansal Analizi. Yüksek Lisans Tezi. İstanbul Teknik Üniversitesi, Enerji Enstitüsü, 137s, İstanbul.
Türkdoğan, S., Mercan, M.T.& Çatal, T. (2020). Şebekeden Bağımsız Hibrit Enerji Sistemleri Kullanılarak 40 Hanelik Bir Topluluğun Elektrik ve Termal Yük İhtiyacının Karşılanması: Teknik ve Ekonomik Analizleri. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, (18), 476-485.
Türkmen, S. (2020). Enerji Trilemması: Türkiye Üzerine Bir Değerlendirme. Avrasya Sosyal ve Ekonomi Araştırmaları Dergisi, 7(6), 299-309.
Yağlı, H. & Koç, Y. (2020). Gaziantep Bölgesi İçin Güneş Enerjisinden Elektrik Üretiminde Kurulacak Panellerin Optimum Eğim Açılarının Belirlenmesi. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, (19), 475-483.