Photovoltaic energy
101 theses under this subject heading
İstanbul ilinde bir işletmenin elektrik enerji ihtiyacının güneş enerjisi ile karşılanmasının araştırılması
Çalışmada İstanbul ili Büyükçekmece ilçesinde bulunan bir sanayi işletmesinde enerji ihtiyacının fotovoltaik güneş panelleri ile karşılanması araştırılmıştır. Teknolojik gelişmelerin ve insan popülasyonun artması, tüketim ihtiyacına yönelik olarak üretimin artması ile küresel çapta enerji ihtiyacı artış göstermektedir. Sanayi işletmelerinde elektrik enerjisi giderleri en büyük gider kalemlerinden birini oluşturmaktadır. Bu durum enerjiye olan ihtiyacın ve üretim giderlerinin azaltılmasının istenmesi ile enerjinin karşılanmasına yönelik olarak farklı alternatif arayışlara neden olmaktadır. Bu nedenle enerji ihtiyacının karşılanmasında alternatif enerji kaynakları büyük önem taşımaktadır. Çalışmamızda yenilenebilir enerji kaynağı olan güneş enerjisinin fotovoltaik sistemlerle elektrik enerjisine dönüştürülmesi ile bir sanayi işletmesinin elektrik enerji ihtiyacının karşılanması araştırılmıştır. Çalışmada, İstanbul ili Büyükçekmece ilçesinde sanayi sitesi içinde yer alan işletmede tüketilen elektrik enerjisinin işletmenin atıl vaziyette bulunan çatı alanı'nın elektrik enerjisi üretiminde aktif olarak kullanılması ile işletmenin enerji giderlerinin azaltılmasına yönelik olarak kurulan sistemin mono-kristal veya poli-kristal panel kullanılması durumunda amortisman süreleri hesaplanmıştır. Seçilen işletmenin çatısında kurulacak olan fotovoltaik güneş enerjisi sisteminin toplam gücü, inverterlerin toplam gücü ve elde edilecek elektrik enerjisi üretim kapasitesi hesaplanmıştır. Araştırmada İstanbul ili Büyükçekmece ilçesinde bulunan sanayi işletmesinde 465 W panel kullanıldığında kullanılacak toplam panel gücü 180,885 kWp ve sistemden yıl içinde elde edilebilecek elektrik enerjisi 242.482,60 kWh olarak bulunmuştur. Sistemin kendini amorti etme süresi 3,46 yıldır.
Organik yapılarda iletim ve MPPT
Yapılan bu tez çalışmasında organik güneş paneli içeren bir güneş enerjisi sisteminin ne kadar verimli çalıştığını gözlemlemek amaçlandı. Bu amaç doğrultusunda inorganik güneş paneli içeren bir güneş enerjisi sistemi ile kıyaslama yapılmasına karar verildi. Kıyaslama yapılan bu iki sistemde aynı maksimum güç noktası izleyici kontrol devresi tasarlandı ve gerçekleştirildi. Maksimum güç noktası izleyici metodu olarak, yaygın kullanımından dolayı, değiştir ve gözle algoritması kullanıldı. Değiştir ve gözle algoritması Arduino programında yazıldı ve Arduino Uno ile tasarlanan devreye uygulandı. Sekiz gün boyunca, günde yarım saat ara ile aynı anda her iki sistemden de akım ve gerilim ölçümü alındı. Her iki sistemden de aynı anda alınan sonuçlar ortaya kondu.
Giyilebilir fotovoltaik tekstil geliştirilmesi ve elektro optik analizi
Bu tez çalışmasında, organik güneş pili materyallerinin esnek yapılara ve tekstillere uygulanması ile fotovoltaik etki gösteren tekstil yapıları elde edilmiştir. Esnek yapı olarak ITO kaplı PET, PET ve tekstil/PET taşıyıcı tabakaları kullanılmıştır. Elde edilen esnek yapıların fotovoltaik özellikleri, standart olarak kullanılan FTO kaplı cam ve cam gibi rijit tabakalarla elde edilen güneş pilleri ile karşılaştırılmıştır. Uyarlanacak güneş pillerinde alt elektrot olarak kullanılacak olan AgNW (gümüş nanotel)/PEDOT:PSS PH 1000 hibrit yapılarının optimizasyonu yapılarak, direnç, optik geçirgenlik ve yüzey pürüzlülüğü değerlerine göre en uygun olan yapı seçilmiştir. Boşluk transfer tabakası olarak PEDOT:PSS Al 4083, fotoaktif tabaka olarak P3HT:PCBM ve PTB7:PC71BM karışımları ve üst elektrot olarak ise Al (100 nm) kullanılmıştır. Aydınlatma işlemi elde edilen tüm güneş pillerinde taşıyıcı tabaka tarafından yapılmış olup, tekstil materyali olarak gözenekli yapıya sahip polyester esaslı tül kumaş kullanılmıştır. Elde edilen tüm piller içerisinde, cam taşıyıcı tabakaya sahip, AgNW/PEDOT:PSS PH 1000 hibrit yapısının spin kaplama ile alt elektrot olarak kullanıldığı, fotoaktif tabaka olarak P3HT:PCBM karışımının kaplandığı pillerde %0.101 verim değeriyle en yüksek verimlilik elde edilmiştir. Esnek PET taşıyıcı tabakaya sahip, fotoaktif tabaka olarak PTB7:PC71BM karışımının kullanıldığı pillerde en yüksek verimlilik %0.0092 olarak elde edilirken, kumaş/PET taşıyıcı tabakasına sahip, fotoaktif tabaka olarak PTB7:PC71BM karışımının kullanıldığı pillerde en yüksek verimlilik %0.0015 bulunmuştur. Fotovoltaik yapılar ve elde edilecek alt elektrot değerlendirilirken UV-Vis soğurma spektrumları, AFM ve SEM mikroskopi teknikleri ile alınan görüntüler, akım-gerilim (I-V) ölçümleri gerçekleştirilerek, grafik ve değerlerle gösterilmiştir.
Isparta ili için güneş enerjisi santrali (fotovoltaik) çatı uygulamasından elde edilen saha verileri ile simülasyon verilerinin karşılaştırmalı olarak incelenmesi
Günümüzde fosil kaynaklardan kaçınılıp yenilenebilir enerji kaynakları vasıtası ile elektrik enerjisi üretimi oldukça artmaktadır. Öte yandan yenilenebilir enerji kaynakları içerisinde güneş enerjisi santralleri (GES) ile elektrik enerjisi üretimi öne çıkmaktadır. Bu çalışmada Isparta Borsa İstanbul Mesleki ve Teknik Anadolu Lisesi çatısında yer alan 15.015 kWp gücündeki GES'in gerçek saha şartlarındaki elektrik enerjisi üretim verileri ile simülasyon verileri karşılaştırılmıştır. Yapılan simülasyonda ayrıca maliyet analizi de yapılmıştır. Simülasyonda Valentin Software firmasına ait olan PV*SOL yazılımı kullanılmıştır. Öncelikle Isparta Borsa İstanbul Mesleki ve Teknik Anadolu Lisesi GES'ten elde edilen gerçek zamanlı elektrik enerjisi üretim verileri alınmıştır. Gerçek zamanlı üretim verileri kaydedilirken Goodwe marka inverterin kendi yazılımı olan Sems portal kullanılmıştır. Daha sonra elektrik enerjisi üretiminin gerçekleştiği GES'in tam konumu PV*SOL simülasyon yazılımında da seçilmiştir. GES'te kullanılan ekipmanlar birebir aynısı olacak şekilde seçilerek bir simülasyon yapılmıştır. PV*SOL yazılımında bir yıllık elektrik enerjisi üretim verileri kaydedilmiştir. Gerçek saha koşullarında kaydedilen elektrik enerjisi üretim verileri ile PV*SOL simülasyonundan elde edilen veriler kıyaslanmıştır. Yapılan kıyaslama sonucunda PV*SOL simülasyon yazılımının %95.7 oranında elektrik enerjisi üretim verilerini tahmin ettiği görülmüştür. Yapılan maliyet analizinde ise GES yatırım maliyetini 5.6 yılda amorti ettiği görülmüştür. Daha sonraki yıllarda ise satılan veya kullanılan elektrik enerjisinden kâr sağlandığı görülmüştür. Genel bir değerlendirme yapıldığında PV*SOL simülasyon yazılımı GES kurulumu yapılmadan önce o alanda bir simülasyonun yapılabileceği ve bu simülasyonun gerçeğe yakın değerler sunacağı görülmüştür.
Ana sisteme bağlı bir mikro şebeke için gün içi elektrik piyasasına dayalı çizelgeleme
Enerji güvenliğinin artırılması ve hava kirliliğinin azaltılması zorunluluğu yenilenebilir enerji kaynaklarından en üst seviyede faydalanmak üzerine yapılan çalışmaların sayısını giderek artırmaktadır. Yenilenebilir enerji kaynaklarının fosil yakıtların yerini tam olarak alamamasındaki en önemli sebep olarak, bu kaynaklardaki belirsizliklerden doğan güç arzındaki dalgalanmalar gösterilmektedir. Bu belirsizliklerle baş etmek için ise hibrit enerji kaynaklarından yararlanılması ve enerji depolama ünitelerinin kullanılması önerilmektedir. Depolama sistemlerinin gelişen teknolojiyle birlikte her geçen gün verimliliklerinin artması ve fiyatlarının ucuzlaması bu konunun son dönemde yaygınlaşmasına sebep olmaktadır. Bu tezin amacı, hibrit yenilenebilir enerji kaynaklarıyla üretim yapılan ve depolama ünitesi ile entegre edilmiş bir sistemin enerji ihtiyaçlarını en düşük maliyetle karşılayacak şekilde bir çizelgeleme modeli oluşturarak, bu sistem için bir karar destek mekanizması geliştirmektir. Hibrit enerji kaynakları olarak rüzgar türbini ve fotovoltaik paneller; depolama ünitesi olarak da ikinci el lityum iyon bataryalar kullanan bir sistem ele alınmıştır. Sistemde her saat enerji talebini karşılamak için yenilenebilir enerji kaynakları, şebeke elektriği veya depodaki enerji kullanılabilirken; şebekeye elektrik satışı yapmak da mümkündür. Şebekeye yapılacak satışlar gün içi piyasasındaki (GİP) saatlik sistem marjinal fiyatlarından (SMF) yapılmaktadır. Geliştirilen modelin optimizasyonu sonucunda, saatlik olarak hangi kaynaktan ne kadar enerji kullanılacağı, deponun doldurma veya boşaltma miktarları ve şebekeye yapılacak satış miktarları planlanmış olacaktır. Bu tür bir sistemi içeren mikro şebekelerin yaygınlaşmasının birçok faydası olacaktır. Yenilenebilir enerjiden en yüksek oranda yararlanmaya katkı sağlanması, böylece çevre dostu enerji üretiminin artırılması ve enerji konusunda dışa bağımlılığın azaltılması, kullanıcılar için elektrik maliyetlerinin azaltılması ve farklı enerji tedarik kaynaklarının depolama ünitesi ile beraber kullanılması sayesinde elektrik kesintilerinden en az şekilde etkilenmelerinin sağlanması, depolama sayesinde enerjideki ziyan miktarının düşürülmesi ve yenilenebilir kaynakların belirsizliklerinin azaltılabilmesi, şebeke hattından pik talep anlarında istenecek anlık enerji talebinin düşürülmesi, yani tepe tıraşlama (peak shaving), sayesinde şebekenin güvenliğine katkı sağlanması, ikinci el lityum bataryaların atığa gönderilmesi yerine tekrar değerlendirilmesi bu faydalar arasında sayılabilir. Önerilen modelde belirsiz parametreler bulunmaktadır. Bunlar yenilenebilir enerji kaynaklarından yapılabilecek üretim seviyeleri, enerji talebi ve şebekeye yapılacak satışlar için sistem marjinal fiyatıdır (SMF). Uygulama kısmı Gebze Organize Sanayi Bölgesi (GOSB) içindeki bir grup işletmeyi içeren adada yapıldığından şebekeden alınacak elektrik fiyatı olarak OSB'ye özel üç zamanlı tarife kullanılmıştır.Yapılan uygulamalarda 2016 gerçek verilerinden faydalanılmıştır. Bu verilerden güneş ışıması ve rüzgar hızı seviyeleri NASA'dan, SMF verileri EPİAŞ'ın sitesinden, enerji kullanım verileri ise GOSB işletmesinden elde edilmşitir. Bunun yanısıra önerilen modelin ileriki kullanımlarına yönelik olarak belirsiz parametrelerden SMF ve enerji talebi için yapay sinir ağları (YSA) kullanılarak R programında, herhangi bir hazır algoritma modülünden yararlanılmadan, bir tahmin algoritması geliştirilmiştir. Bir zaman serisi tahmin yöntemi geliştirilerek, geçmiş veriler ile ağın öğrenme süreci tamamlanıp istenen gün için 24 saatlik tahminler çıktı olarak alınabilmektedir. Diğer iki belirsiz parametre olan rüzgar ve güneş için ise meteorolojinin tahminlerinin kullanılabileceği düşünülmüştür. Enerji çizelgelemesi için geliştirilen optimizasyon modelleri GAMS programında doğrusal programlama ve karma tamsayılı doğrusal programlama modelleri olarak kodlanmıştır. Birden fazla model geliştirilerek herbir güç kaynağının modele eklenip çıkarılmasının maliyet üzerindeki etkileri incelenmiştir. Daha sonra gürbüz optimizasyon kurulan modele uyarlanarak karşılaşılabilecek kötü senaryo karşısında modelin verdiği sonuçlara bakılmıştır. Uygulama çalışmalarında toplam bir yıllık süre incelenmekle beraber planlama ufku olarak 24 saatlik dönemler kullanılmıştır. Planlama ufkunun 24 saat olmasının birinci sebebi gün içi piyasasında en uzun verilebilecek taahhüt süresinin bir sonraki günü kapsayabilecek olmasıdır. İkinci sebep ise enerji talebi, sistem marjinal fiyatı ve meteorolojiden alınacak rüzgar hızı ve güneş ışıması seviyeleri tahminlerinde sürenin fazla uzaması durumunda hata riskinin artacak olmasıdır. Modelin optimizasyonu tahmin verileri üzerinden yapılmaktadır ve tahmin hatalarının olması da kaçınılmazdır. Tahmin hataları kaynaklı doğan enerji açıkları ve enerji fazlaları dikkate alınarak yaratacakları ek maliyet ve gelirler incelenmiştir. Ayrıca tam bilginin değerinin görülebilmesi için tahmin verileriyle çalıştırılan model, gerçek veriler ile de çalıştırılmıştır. Böylece belirsizlik olmasaydı optimizasyon modeli ne kadar daha iyi sonuç verebilirdi görülmüş olmaktadır. Tüm detaylar göz önüne alındığında GOSB içindeki ada için yapılan uygulama sonuçları olarak şunlar sayılabilir: Yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanıldığı durumlarda batarya ilavesinin yapılması, maliyetlerde düşüş sağlamıştır. Maliyetin en duyarlı olduğu belirsiz parametre olarak elektrik talebi öne çıkmıştır. Güneş panellerinden yapılabilecek üretim seviyesi ise, nispeten yüksek enerji üretim maliyetleri sebebiyle, maliyete en az etki eden parametre olmuştur. Tahmin hataları yapılırken kötümser tarafta kalmanın doğurduğu satış fırsat kayıplarının iyimser tarafta kalındığında ödenen bedellere göre daha büyük olduğu görünmektedir. Yani enerji üretimleri ve SMF için tahminlerin gerçek değerden daha yüksek; enerji talebi için ise daha düşük olması, tersinin olmasından daha iyi sonuç vermektedir. Dolayısıyla tahminler yapılırken hata yönünün iyimser tarafa kayar şekilde olması fayda sağlayabilir. Hesaplamalarda, gün içi piyasasına satışlarda en az 1 saat önceden satış taahhütü gerektiği için, tahmin hataları dolayısıyla ortaya çıkan enerji fazlalarının satışı ancak depoda 1 saat saklandıktan sonra yapılabilmektedir. Bu durum ciddi oranda enerji fazlasının depoda yer olmadığı için depolanamamasına ve dolayısıyla satılamamasına sebep olmaktadır. İdeal depo kapasitesi her sistemin kendi üretim ve tüketim seviyelerine göre optimize edilmesi gereken bir yatırım kararıdır.
Limanlar için bütünleşik yenilenebilir enerji güç sistemlerinin tekno-ekonomik analizi
Ülke ekonomilerinin gelişmesi, refah seviyelerinin yükselmesi ve küresel kalkınmanın önemli bir unsuru olan ticaret % 90 oranla deniz taşımacılığı ve limanlarla gerçekleşmektedir. Enerjinin yoğun olarak kullanıldığı denizcilik sektörünün en önemli bileşenleri olan gemilerin ve limanların enerji tüketimindeki payı da yüksektir. Bunun doğal sonucu olarak yüksek enerji talebiyle birlikte denizcilik sektöründe artan fosil yakıt kullanımı karbon emisyonu, sera gazı ve küresel ısınma üzerinde olumsuz etkilerin artmasına neden olmaktadır. Uluslararası Denizcilik Örgütü (IMO – International Maritime Organization) sera gazı salınımlarının azaltılması amacıyla gemilerde düşük sülfürlü yakıt kullanımının sağlanması için yapmış olduğu çabalar mesafe kaydetmeye başlamış olmakla birlikte denizcilik sektörünün tüm bileşenlerinin küresel iklim değişikliğinin önlenmesi, limanlarda alternatif ve yenilenebilir enerji kullanımı ve denizcilik sektöründe enerji verimliliği konularında atması gereken daha çok adım vardır. Dünya ticaretinde oldukça önemli bir paya sahip denizcilik sektöründeki özel ve kamusal teşebbüslerin, genellikle maliyetleri azaltmak amacıyla olsa da, hem sosyal sorumluluk, ticari prestij ve çevresel hassasiyet, hem de ulusal ve uluslararası zorunlulukları karşılamak amacıyla sera gazı salımı azaltma ve enerji arzı güvenliği maksadıyle alternatif enerji kaynaklarından enerji temini ve enerji verimliliği çalışmaları dikkat çekmeye başlamıştır. Enerji ihtiyacının karşılanmasının denizcilik endüstrisindeki önemi ve yüksek maliyeti ile çevresel kaygılar; sürdürülebilir, yeşil ve temiz enerji kaynaklarının tercih edilmesi ve enerjinin verimli kullanılması konusuna olan dikkatleri arttırmıştır. Sanayi ve ticari faaliyetlerin, dolayısıyla enerji tüketiminin yoğun olduğu Türk ve dünya liman bölgelerindedeki yüksek enerji kullanımının ana unsurları olan gemilerde, bazı yük elleçleme ekipmanlarında ve liman içi yük transfer araçlarında, aydınlatmalarda, soğutmalı depolarda, binalarda, ofislerde ve işletmelerde kullanılan enerji genellikle fosil yakıtlardan veya şebekeden gelen elektrikten sağlanmaktadır. Türkiye'de ve dünyada denizcilik alanında yenilenebilir ve yeşil enerji kaynaklarının kullanımı oldukça düşük seviyede kalırken, gemilerle yapılan nakliyede ve iskelelerdeki yük elleçleme operasyonlarında çoğunlukla fosil yakıt kullanılmaktadır. Ayrıca bir çok Türk ve dünya limanlarında yer alan ofis ve işletmelerde aydınlatmada, iklimlendirmede ve günlük kullanımda genellikle sahil şebeke elektriğinin kullanımı denizcilik kaynaklı hava ve çevre kirliliğinin önlenmesi, sürdürülebilir ve yeşil limanların oluşturulması için küresel önlemlerin alınmasını kaçınılmaz bir hale getirmiştir. Denizcilik sektörünün hem deniz hem de kara kısmı birlikte değerlendirildiğinde ihtiyaç duyulan enerji miktarı ve maliyeti ile birlikte çevre ve insan sağlığı üzerindeki etkileri yeşil limanların yaygınlaşmasını ve denizciliğin tüm unsurlarıyla birlikte yenilenebilir, çevreci ve temiz enerji kaynaklarına yönelmesini zorunlu kılmaktadır. Günümüz ve geleceğe yön veren denizcilik faaliyetlerini ve liman hizmetlerini sunan küresel ölçekli denizcilik şirketleri ve liman yönetimleri; hava, çevre, deniz ve gürültü kirliliğinin azaltılmasının ve önlenmesinin yanı sıra sürdürülebilir ve temiz enerjinin kullanımını yasal zorunlulukların ötesinde sosyal sorumluluk bilinciyle gönüllü eylemlere dönüştürmüştür. Denizcilik alanında çevre hassasiyeti konularına ciddiyetle yaklaşan ve denizcilik sektörüne öncülük eden örnek uygulamalara sahip gemi operatörleri ve liman işletmecileri için, çevre ile iş sağlığı ve güvenliği konularındaki duyarlılık artık kurumsallık, rekabet ve prestij unsuru olmuştur. Limanlar için bütünleşik yenilenebilir enerji güç sistemlerinin yaygınlaşarak ve limanlarda yeşil strateji gözetilerek, temiz, sürdürülebilir ve yenilenebilir enerji kaynaklarını kapsayan tüm hedef ve programların temel amacı; tüm dünya limanlarda küresel ölçekte çevresel, ekonomik ve sosyal sürdürülebilirliğin sağlanarak karbon ayak izinin azaltılması ve sera gazlarının önlenerek küresel ısınmanın olumsuz etkilerini azaltmaktır. Bu projedeki amacımız limanlarımızın enerji ihtiyacının yeşil, temiz ve sürdürülebilir enerji kaynaklarıyla karşılanarak hem emisyon değerlerinin hem de enerji maliyetlerinin düşürülmesidir. Limanlardaki enerji maliyetlerinin yapılan iş hacmiyle orantılı olarak yüksek oluşu buralarda kullanılan enerjinin maliyetlerinin düşürülmesinde yenilenebilir ve kesintisiz enerji kaynaklarını kullanmanın önemini arttırmaktadır. Yakın zamanda yapılış çalışmalar incelendiğinde görülmüştür ki, Dünyada bu maksatla deniz fenerleri, stadyumlar, fabrikalar, işletmeler, hava alanları ve daha farklı projelerde yenilenebilir enerji kaynakları tatbik edilmiş ve başarılı sonuçlar alınmıştır. Ancak limanlarda temiz enerji kaynaklarının kullanımı ise çok yeni bir uygulama olup dünyada örneklerinin az oluşu ve Türkiye' de tatbik edilmeye yeni yeni başlaması ve yaygınlaşmamış olması bu tez çalışmasına olan ihtiyacı doğurmuştur. Bu alanda henüz yapılmış bir çalışma olmayışı nedeniyle limanların da kendi potansiyellerini ve enerji maliyetlerini nasıl düşürebileceklerini görmelerinin önünde bir engel oluşturmaktadır. Yapılacak olan bu tez çalışmasında elde edilecek veriler ışığında liman bölgeleri net olarak harcadıkları enerji miktarlarını, bunun yenilenebilir enerji kaynaklarıyla karşılanması halinde elde edecekleri tasarrufu, ihracatta ve ticari rekabette yatırım ve hedeflerini büyütme potansiyellerini görmelerine imkan yaratacaktır. Bu amaçla öncelikle liman yükleme-tahliye operasyonlarında, liman alanındaki yük elleçleme ve depolama, aydınlatma ve diğer hizmetlerinde sarfedilen toplam enerji miktarının saatlik, günlük haftalık, aylık ve yıllık bazda tespit edilerek enerjiye harcanan toplam maliyetin bulunması hedeflenmiştir. Akdeniz'deki liman bölgesinde bulunan rıhtım ve iskelelerde tüketilen elektrik miktarının kaç kilowatt/saat olduğu ve toplam maliyetinin tespit edilmesinin ardından bu miktarların yenilenebilir enerji kaynaklarıyla ne kadar sürede amorti edilebileceği ve uzun vadede sağlayacağı karlılığı hesap etmek için söz konusu liman işletmecisinden bu bilgileri talep edilmiştir. Akdeniz'de yer alan limanın koordinat bilgileri, tüketilen saatlik enerji miktarları ve elde edilen diğer veriler, Homer Programına girierek farklı senaryolarla yenilenebilir hibrit enerji sistemleri uygulanmış, en uygun ve en ekonomik olan sistem, üzerinde çalışılan liman için tespit edilmiştir. Homer programı ihtiyaç duyduğu küresel solar radyasonu verilerini, sıcaklık, açıklık indeksi ve rüzgar kuvvetini internetten indirerek algoritmik hesaplar yaparak en uygun sistem bileşenlerini tespit edip optimum sistem ve ekonomik maliyet hesabı yapmaktadır. Program her bir sistem tasarımının tekno-ekonomik analizi için Homer (NREL, US) yazılımını kullanmıştır. Yazılım, tasarımcı tarafından girilen; proje ömrü, sistemin kurulacağı lokasyon bilgileri ve buraya ait sıcaklık, güneş, rüzgar vb. meteorolojik veriler, ihtiyaç duyulan enerji yükü (talebi), enflayon oranı, reel faiz oranı, tasarlanacak yenilenebilir enerji bileşenlerinin miktar ve özellikleri, sistemin bakım onarım maliyetleri, emisyondan kaynaklı ceza ve kısıtlamalar vb. her bir parametreyi simüle ederek net sistem maliyetine göre uygulanabilir sistem kombinasyonlarını sıralamaktadır. Yapılan çalışmada belirlenen tekno-ekonomik paramtrelere göre farklı senaryolar, söz konusu liman için simüle edilerek şebeke bağlantılı optimum hibrit enerji sistemi tasarlanmıştır. Analizi yapılan pilot bölgenin farklı senaryolarla elde edilen veriler ışığında ortaya çıkan optimum sistemi, farklı varyasyonlar ve senaryolarla kıyas yapılarak en doğru yenilenebilir sistem tercihi kolaylıkla şekillenmiştir. Bu çalışmada tasarlanan hibrit enerji sistemi, bölgenin enerji ihtiyacı ve kaynak uygunluğuna göre minimum maliyet ve maksismum güvenilir enerji arzı hedeflenmiştir. Bütünleşik yenilenebilir enerji güç sistemlerinin tekno ekonomik analizinin yapıldığı bu çalışmada seçilen pilot bölge Akdeniz'de bir liman olup, verileri alınan söz konusu limanın talebi üzerine ismi açıkça belirtilmemiştir. Hibrit olmayan sistemler, uygulanabilir sistem kombinasyonları arasında yer almazken, şebeke bağlantılı hibrit sistem, şebeke bağlantısı olmayan sistemlere kıyasla sistem maliyeti ve enerji üretim maliyeti açısından daha avantajlı bulunmuştur. Sistem maliyeti, bileşen maliyetleri ve enerji üretim maliyetlerinin tekno ekonomik analizlerine göre en optimum ve uygulanabilir sistem tasarımı incelenmiştir. Çalışmada, söz konusu limanın enerji yüküne ait maliyetler, Homer programı dışında excel programıyla da saatlik, günlük, aylık ve yıllık bazda hesaplanarak sunulmuştur. Elde edilen sonuçlara göre şebekeden beslenen limana ait enerji maliyetlerinin her iki programda kıyaslandığında oldukça yüksek olduğu göze çarpmaktadır. Bu maliyetler, uygun bir yenilenebilir hibrit enerji sisteminin kurulması durumunda, enerji maliyetleri açısından oldukça makul rakamlara düşerek limanın orta ve uzun vadede karlılığa geçmesini sağlayacaktır. Bahse konu olan liman için hassasiyet ve optimizasyon ayarları yıl içerisindeki ortalama değerler için birbirinden bağımsız simülasyonlar yapılarak çıktılar incelenmiş ve en makul maliyete ulaşabilmek için sistem bileşenleri ve hassasiyet ayarları tek tek denenmiştir. Yenilenebilir enerji bileşenlerinin her bir maliyeti, bakım onarım masrafları, hurda değerleri ve diğer maliyetler bu bileşenlerin internetteki sayfaları ve ürün model ve özelliklerine göre piyasa değeri ortalamaları alınarak hesaplanmıştır. Modellenen hibrit sistemin mevcut maliyeti düşünüldüğünde, yıldan yıla bileşen maliyetlerindeki düşüş, şebeke elektrik fiyatlarındaki ve enflasyondaki yükseliş ile birlikte değerlendirildiğinde, şebeke enerji fiyatlarıyla rekabet edebilir olmasının yanısıra daha çok avantaj sağladığı gözlemlenmiştir. Sonuç olarak ortaya çıkan optimum ve uygun bir yenilenebilir enerji sisteminin, limanın enerji ihtiyaçlarını karşılaması açısından orta ve uzun vadede enerji maliyetleri üzerinde olumlu ve karlı bir etki sağlayacak sistemi belirlemeleri, tercih etmeleri ve karar verme süreçleri üzerinde netlik sağlaması açısından yararlı olacaktır.
Güneş takipli çift yüzeyli PV sistemlerin performans analizi ve modellenmesi
Bu tez çalışmasında, Şanlıurfa'nın meteorolojik koşulları altında sabit ve tek eksenli güneş takip sistemlerine kurulu çift yüzeyli PV ve tek yüzeyli PV panellerden oluşan sekiz farklı konfigürasyon üzerinde deneysel analizler gerçekleştirilmiştir. Bir yıl boyunca her 15 dakikada bir kaydedilen PV enerji üretimleri, panel yüzeyine gelen güneş ışınımı, ortam sıcaklığı, modül sıcaklığı, rüzgar hızı ve mutlak nem verileriyle kapsamlı bir veri seti oluşturulmuştur. Bu veri seti kullanılarak yıllık enerji üretimi karşılaştırmaları, performans analizleri, panel kirliliğinin etkileri, PVsyst simülasyon doğrulamaları, tarımsal voltaik uygulamalar için fizibilite çalışmaları, karbon emisyonu analizleri ve derin öğrenme tabanlı modelleme çalışmaları yapılmıştır. Yapılan analizler sonucunda, tek eksenli güneş takip sisteminin sabit sisteme kıyasla çift yüzeyli PV panellerde %18.57 daha yüksek yıllık enerji üretimi ve %9.91 daha fazla çift yüzeylilik kazancı sağladığı, tek yüzeyli PV panellerde ise %8.23 oranında daha yüksek enerji üretimi elde edildiği belirlenmiştir. Güneş takipli bPV konfigürasyon, sabit mPV konfigürasyona göre %23.07 daha fazla yıllık enerji üretimi sağlamıştır. IEC 61724-1 standardına göre hesaplanan yıllık ortalama performans oranı değerleri, güneş takipli bPV için 0.86, güneş takipli mPV için 0.83, sabit bPViçin 0.86 ve sabit mPV için 0.85 olarak tespit edilmiştir. En yüksek watt başına enerji üretimi 2067 Wh/W ile güneş takipli bPV konfigürasyondan elde edilmiştir. PVsyst simülasyonları, deneysel sonuçlara göre yıllık ortalama %10 daha yüksek enerji üretimi öngörmüştür. Modelleme aşamasında; CNN, MLP, LSTM, CNN-LSTM, Stacked LSTM ve Bidirectional LSTM mimarileri kullanılmış, tüm modellerin ortalama R2 değeri 0.989 olarak hesaplanmıştır. Özellikle Bidirectional LSTM ve LSTM mimarileri, birçok konfigürasyonda diğer modellere kıyasla daha düşük hata oranları (RMSE, MAE, MSE) ve daha yüksek R2 değerleri ile öne çıkmıştır.
Güneş enerjili sürdürülebilir tasarımların önemi ve kırsal mimarideki geleceği üzerine bir sistem önerisi
Bu çalışma sürdürülebilir mimarlık kapsamında kırsal alanlar ölçeğinde güneş enerjili sürdürülebilir sistemlerinin öneminin vurgulanması, kırsal kalkınmanın da bir yolu olan bu sistemlerin kullanılması, üretilmesi ve teşvik politikaları oluşturulması gerekliliğine dikkat çekmek için gerçekleştirilmiştir. Çalışma kapsamında kırsal alanlarda kullanılacak güneş enerjili sürdürülebilir sistemlerin seçiminde bir karar destek sistemi oluşturmak amacıyla kırsal koşullar ve yaşayanların ihtiyaçları dikkate alınarak, sürdürülebilir mimarlık unsurları hedeflenerek değerlendirme kriterleri oluşturulmuştur. Değerlendirme kriterleri sosyal sürdürülebilirlik, uygulama, ekonomik faktörler, çevresel sürdürülebilirlik ve politik faktörler olarak tanımlanmıştır. Analitik Hiyerarşi Süreci (AHP) ile bu sistemlerin sürdürülebilirlik yönlerinin karşılaştırılması yapılmıştır. Kırsal mimaride kullanılacak güneş enerjili sürdürülebilir sistemlerin iyileştirme, uygulama ve seçim kararları alanlarında karar verici rehber niteliği taşımasını sağlayan bu çalışmanın sonucunda Türkiye kırsal mimarisinde Monokristal panel teknolojilerinin odak teknoloji olduğu ortaya çıkmıştır.
Bulut bağlantılı fotovoltaik izleme sistemi tasarımı ve uygulaması
Fotovoltaik (FV) sistemler alanında artan, araştırma ve geliştirme çalışmaları, FV sistemleri iyi bilinen yenilenebilir enerji kaynaklarından biri haline getirmiştir. Özellikle, yatırım destekleri ile küçük ve orta büyüklükteki sistemlerin kullanımı her geçen gün artmaktadır. Her ne kadar bu sistemlerin maliyetleri giderek azalsa da ilk yatırım maliyetleri hala yüksektir. Bu nedenle FV sistemlerin yüksek verimle çalıştırılabilmesi, amortisman sürelerinin kısaltılması bakımından oldukça önemlidir. Bu tezde, bir FV sistemden elde edilen elektriksel ve iklimsel verileri kullanarak hataları tespit edebilen bulut-bağlantılı bir izleme sistemi tasarımı yapılmış ve uygulanmıştır. Tez çalışması için Muğla ilinde bir konut üzerinde deneysel bir FV sistem kurulmuştur. Geliştirilen bir veri toplama sistemi tarafından deneysel sistemden elde edilen elektriksel ve iklimsel veriler anlık olarak bulut bilişim katmanına gönderilerek kaydedilmiş ve hata tespitinde kullanılmıştır. Hata tespiti için önerilen yöntem, topluluk öğrenmesi adı verilen bir makine öğrenmesi yönteminin, FV sistemlerdeki hataları sınıflandırmak amacıyla kullanılmasına dayanmaktadır. Topluluk öğrenmesi yöntemi, kavramsal olarak farklı öğrenme algoritmalarının tahminlerini birleştirerek, tek bir makine öğrenme algoritmasının genelleme yapma yeteneğinin ve tahmin doğruluğunun üzerine çıkabilmeyi amaçlar. Bu yöntem uzmanlar komitesi ya da kalabalıkların bilgeliği gibi kavramlarla da anılmaktadır. Geliştirilen hata tespiti yöntemi, bulut bilişim katmanında çalıştırılarak FV sistemin çalışma durumunu tahmin etmekte ve ardından yapılan tahmin geliştirilen bir web servisi üzerinden cevap olarak sunulmaktadır.
Somaliland'da fotovoltaik su pomplama sistemlerinin tasarımı ve boyutlandırması
Su insan için temel ihtiyaçlardan biridir, ama kullanılabilirlik ve erişim olanağı gelişmekte olan ülkelerin çoğunda kırsal alanlar için oldukça zordur. Somaliland'da sadece kırsal alanlar için değil aynı zamanda şehirlerde de modern elektrik şebekesinin olmaması nedeniyle suya erişim kolay değildir. Somaliland, dünyada günlük toplam güneş ışınımının en yüksek olduğu yerlerdendir. Bu nedenle, iyi tasarlanmış şebeke bağlantısız (otonom) Fotovoltaik (FV) su pompalama sistemleri, Somaliland'ın kırsal alanlarında ve şehir merkezlerinde su ihtiyaçlarını karşılayabilecek en iyi alternatif çözümdür. Tezin temel amacı, Somaliland içerisinde bulunan Hargeisa şehrinin kırsalındaki bir noktada su ihtiyaç analizi yapılarak, gerekli olan şebeke bağlantısız FV su pompalama sisteminin tasarımı ve boyutlandırılmasıdır. Bu tez, günlük 7,5 m3 su kullanan küçük bir bahçenin su ihtiyacını karşılamak üzere Hargeisa'daki FV su pompalama sisteminin tasarımını ve boyutlandırılmasını ortaya koymaktadır. İlk bölum, tez çalışmasının kapsamına giren giriş ve literatür taramasıdır. Ardından su ihtiyacı değerlendirmesi ve güneş enerjili su pompalama sistemlerinde kullanılan farklı teknolojiler tartışılmıştır. Bu tezin ikinci kısmında, verilerin toplanması, analizi ve düzeltilmesi işlemleri anlatılmıştır. Veriler PVGIS ve NASA'dan toplanmış, daha sonra yer tabanlı ölçümler ve geliştirilmiş Düzeltilmiş PVGIS ve NASA (CPN) verileri ile karşılaştırılmıştır. PVSyst yazılımı kullanarak su kullanımına göre paneller ve pompalar seçilmiştir. Karşılaştırmalar için farklı tasarım ve boyutlardaki sistemler simüle edilmiştir. Bu tezin son kısmında tartışma ve öneriler bölümü yer almaktadır.
Hibrit sistemle ısı ve elektrik enerjisi üretimi
Günümüzde yenilenebilir enerji kaynaklarının hibrit uygulamaları üzerinde önemle durulmaktadır. Bunun içindir ki bu çalışma kapsamında gerektiğinde şebeke elektriğine ve doğalgaza ihtiyaç duymadan, gerekli bütün elektrik ve ısı enerjisi ihtiyacının yenilenebilir kaynakların hibrit kullanımıyla sağlandığı bir ev sistemi tasarlanmıştır. Evin ihtiyacı olan elektrik enerjisi, fotovoltaik güneş panelleri ve önemli bir biyokütle kaynağı olan talaşın gazlaştırılmasıyla karşılanmıştır. Bu doğrultuda kurulumu gerçekleştirilen fotovoltaik-biyokütle hibrit sistemiyle anlık olarak üretilen elektrik enerjisi hiçbir zaman aküye depolanmamış, akünün yerine talaşın gazlaştırılması sonucu üretilen gaz, gazometre içerisine depolanmıştır. Fotovoltaik panelden üretilen elektrik, sadece evin içerisinde klimanın çalıştığı dönemde enerji gereksinimini karşılamak için, geri kalan süreçte ise tamamen talaşın gazlaştırılması amacıyla kullanılmıştır. Çalışmadan elde edilen sonuçlara göre, gazlaştırma ünitesi kesintisiz olarak çalıştığında üretilen gazın 12MJ/kg ile 13MJ/kg aralığında net kalorifik değere sahip olduğu görülmüştür. Klimanın çalıştığı dönemlerde kesikli olarak gazlaştırma prosesi yapıldığında ise net kalorifik değer 11MJ/kg ile 12MJ/kg aralığında bulunmuştur. Farklı reaktör hacimleriyle yapılan denemelerde, en yüksek termal dönüşüm veriminin prosesden harcanan enerjiye kıyasla 5,3551 kat fazla olduğu görülmüştür. 2017 yılı İzmir Bornova iklim verileri kullanılarak Gama tipi ev için yapılan modellemede hibrit sistem ile bir yılda üretilen gaz miktarının 6.152,634m3 (21462,67kWht); FV panellerden üretilen elektrik enerjisinin ise 5.156,94kWhe olduğu görülmüştür.
Lead-free organometallic perovskite characterization for environmentally friendly solar cells
Solar energy is rapidly emerging to take place of the conventional energy sources due to its cheap and clean energy advantages. It is very important to obtain energy from solar cells for Turkey as well, since Turkey's nearly half of the energy sources are imported. One of the best way to accomplish this is using lead-free Perovskites in solar cells. The goal of this study was to investigate the preparation and the material characterization methods of the lead-free organometallic Perovskite layers, which were obtained from the reaction of methyl ammonium iodide and various tin halide salts with the help of different polar-aprotic solvents. Applying this kind of Perovskite material prevents the lead-Perovskite's lead-originated environmental harms, which can show up when the solar panels complete their commercial lifetimes. It is very well known that the potential lead (Pb) exposure can cause decreased fertility, nerve disorders, high blood pressure and memory or concentration problems in human beings. In addition, replacement of DMF, which is usually used in literature with DMSO, prevents potential carcinogen effects of the solvent by inhalation, which may occur in the preparation phase of Perovskite layer. In order to acquire homogenized lead-free perovskite layer for the experimental use, one step method, two step method and solid state method were applied in this study. After development of a homogenized lead-free Perovskite layer step, the layer was ready to be used with hole transport materials (HTM), blocking layers, back contact and front contact in order to obtain a high-efficient solar cell with Perovskite layer. At the end of the research, different kinds of the Perovskite were successfully synthesized and characterized by different material characterization methods. Since all the layers of solar cells need to be optimized separately, electrical characterization was not included in this work as a goal.
PSO kontrollü dört fazlı ınterleaved arttıran dönüştürücü tasarımı ve analizi
Fotovoltaik (PV) sistemler, güneş enerjisini ışıma yoluyla elektriğe dönüştürerek yenilenebilir enerji üretiminde önemli bir rol oynar. Bu sistemlerin verimli çalışmasını ve maksimum güç çıkışı üretmesini temin etmek için Maksimum Güç Noktası Takibi (MGNT) algoritması kullanılması esastır. MGNT'yi optimize etmek için birçok algoritma geliştirilmiştir ve bunlardan biri, sürü zekâsından esinlenen Parçacık Sürü Optimizasyonu (PSO) algoritmasıdır. Arttıran dönüştürücüler, PV panellerinin gerilim ve akım çıkışını artırmak değişken ışıma şiddetlerine ve sıcaklık değerlerine uygun şekilde düzenleme yaparak PV panellerin maksimum güç noktasında çalışmasını sağlar. PSO algoritmasının yanı sıra, klasik çalışmalardan farklı olarak tez çalışmasında dört fazlı interleaved arttıran dönüştürücü kullanılmıştır. Anahtarlama elemanlarının fazlar arasında farklı çalışması olanağını sunan bu teknoloji sıradan topolojilere göre çok daha yüksek güçleri anahtarlamaya olanak sağlamaktadır. Simülasyonlar ve deneysel doğrulamalar, önerilen entegrasyonun sahip olduğu tekrarlı görev periyodu kontrolü ve hassas güç ölçümü sayesinde geleneksel MGNT tekniklerinden daha iyi performans gösterdiğini göstermektedir. Bu özellikler vasıtasıyla, değişken ışıma şiddetlerinde ortalama %98 verimde kararlı bir algoritma ile dört fazlı interleaved arttıran dönüştürücü kontrolü sağlanmıştır.
Şebekeden bağımsız fotovoltaik güneş enerji sistemlerinin batarya otonomu ve sistemin ekonomik analizi
Off-Grid güneş enerji santralleri, güneşten elde edilen enerjiyi fotovoltaik paneller vasıtasıyla gerekli olduğunda kullanılmak üzere bir batarya grubuna depolayan sistemlerdir. Herhangi bir bölgede bireysel ya da ortak kullanılacak off-grid bir santral kurmak yüksek maliyetler gerektirmekte dolayısı ile bu tür sistemlerde ilk yatırım masraflarının geri kazanılması ve sistemin mümkün olduğunca kısa sürede kârlı duruma geçmesi öncelikli olarak beklenilmektedir. Bu sistemlerde, bataryalar bir süre düzenli çalıştıktan sonra enerji depolama verimlerini yitirmekte ve kullanıcılar bu süreçten ekonomik olarak olumsuz etkilenmektedir. Mevcut çalışmada bahsedilen sorunlara çözüm bulabilmek amacı ile, standart bir sistem ile batarya otonomu içeren bir sistemin batarya ömürleri karşılaştırılmış ve PV off-grid bir güneş enerji santralinin batarya otonomunu sağlayacak sistemin deneysel olarak tasarımı yapılmıştır. Çalışma sonunda elde edilen veriler kullanılarak sistemin ekonomik analizi gerçekleştirilmiştir. Bu değerler ışığında standart bir batarya sisteminin ekonomik anlamda sürekli zarar ettiği, batarya otonomu içeren bir sistemin ise aksine daha verimli çalıştığı ve kısa sürede kendini amorti ettiği görülmüştür. Ayrıca temel seviyede bir yazılım ve donanım eklemesi ile sistem verimliliğinin artırılabileceği de tespit edilmiştir. Sonuç olarak geliştirilen sistemin batarya kullanılan en basit elektrikli araçlardan en karmaşık santrallere kadar farklı uygulamalarda tercih edilebileceği ve sistemsel geri kazanım sürelerinin de önemli ölçüde azaltılabileceği görülmektedir.
Bina enerji modellemesi yöntemiyle konut yapısı enerji analizi: Ankara Yeşiltepe yapı kooperatifi örneği
Teknolojik gelişmeler, üretim hızını artırırken enerji kaynaklarının hızla tükenmesine ve çevresel etkilere yol açmaktadır. Bu nedenle enerji etkin yapı tasarımı, sürdürülebilir bir çevre için önemlidir. Enerji etkin yapı tasarımında yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelmek, iklime uygun ve pasif iklimlendirme prensiplerine uygun tasarım yapmak, dönüştürülebilir malzemeler kullanmak, yerel malzemeleri tercih etmek önemlidir. Nüfusun hızla artışıyla birlikte konut ihtiyacı da hızla artarken, konutlarda enerji etkin tasarım önlemleri almak gereklidir. Konut tasarımında güneş ışığından faydalanarak ısıtma, soğutma ve aydınlatma enerji yükünü azaltacak kararlar alınmalıdır. Enerji etkin yapı tasarımında, yapı sektöründeki teknolojik gelişmelerden faydalanılmaktadır. Yapı Bilgi Modellemesi (BIM) ile yapıların inşaat ve işletme süreçleri sanal ortamda simüle edilmektedir. Bina Enerji Modellemesi (BEM) ise BIM modeline enerji verilerini yükleyerek oluşturulmaktadır. BEM, bina geometrisi, iklim verileri, yapı malzemeleri ve mekanik-elektriksel sistemlerin analizini gerçekleştirerek enerji performansını en iyi şekilde değerlendirmektedir. Çalışmanın amacı, enerji etkin olmayan mevcut konut yapılarının enerji performansını analiz etmek ve enerji etkin iyileştirme yöntemleri önermek için BEM yöntemiyle simülasyon yazılımlarını kullanmaktır. Çalışma kapsamında seçilen Ankara Yeşiltepe Yapı Kooperatifi 1. bloka ait geometri, iklim, konum, aktivite, mekanik ve elektrikli sistemler gibi veriler BEM yöntemiyle modellenerek enerji analizi yapılmıştır. Güncel durumun enerji analizinde ortaya çıkan sonuçlar neticesinde enerji etkin iyileştirme senaryoları kurgulanarak teker teker bu senaryoların güncel durumla karşılaştırılması yapılmıştır. Son olarak ise bütün iyileştirme senaryoları uygulanarak yapıda ne kadarlık bir enerji verimliliği sağlandığı ortaya konmuştur. Yapılan çalışmada alınan önlemler ile ısıl konfor koşulların iyileştirilebileceği, ısıtma enerji tüketiminin büyük ölçüde azaltılabileceği, fotovoltaik panellerin kullanımıyla alternatif elektrik enerjisinin binaya entegre edilerek aydınlatma gibi enerji yüklerinin karşılanabileceği ortaya konmuştur.
Yüzer ve arazi kurulumu fotovoltaik sistemlerin teknik ve ekonomik açıdan incelenmesi
Enerji; temel ihtiyaçların karşılanmasında, tüm faaliyetlerin gerçekleşmesinde, insanın yaşam süresinin uzatılmasında, hayat standartlarının yükseltilmesinde ve varoluşun devam ettirilmesinde birinci derecede önemli gereksinim olarak kabul edilmektedir. Dünya'da enerji kullanımı günden güne artış göstermektedir. Sürekli olarak artan talep, arz güvenliğini riske düşürmekte ve artık yalnızca işletmelerin değil, dünyanın sürdürülebilirliğini bile tehdit eder hale gelmiştir. Enerji yatırımları, stratejik ve ticari olmak üzere iki önemli kriter göz önünde bulundurularak gerçekleştirilmektedir. Stratejik olarak bakıldığında enerji politikasının sürdürülebilir oluşu, enerjide çeşitliliğin sağlanabilmesi ve çevreci bir politikanın izlenmesi devletlerin enerji politikalarında oldukça önemli bir yer tutmaktadır. Ticari boyutta ise yapılacak olan yatırımın, ticari olarak ilgi çekici olması yatırımcılar için oldukça önemlidir. Günümüzde fotovoltaik sistemler bu iki kriteri de sağlayarak hem devletler hem de yatırımcı özel sektör için öncelikli yatırım sahası haline gelmiştir. Fotovoltaik sistemler içerisinde arazi tipi sistemler, günümüzde kurulu bulunan ve yakın gelecekte kurulması planlanan fotovoltaik sistem kapasiteleri incelendiğinde açık ara en büyük orana sahiptir. Bu sistemlerde de yatırım kararı verilmeden önce sağlanacak ekonomik faydanın analiz edilmesi amacı ile çeşitli simülasyon yazılımları kullanılmaktadır. Lokasyon (enlem-boylam), ortam koşulları (ışınım, ortam sıcaklığı, vb. gibi) ve sistemde kullanılan bileşenlere ait veriler (fotovoltaik panel, solar evirici, vb. gibi) bu simülasyon yazılımına girilerek, istenen zaman periyoduna ait enerji üretim miktarı, yatırım geri dönüş süreci, vb. gibi veriler üretilebilmektedir. Fotovoltaik sistemlerin hem stratejik hem de ticari öneminin artması ile birlikte arazi tipine ek yeni fotovoltaik sistem uygulama alanları ortaya çıkmaktadır. Bu uygulama türleri içerisinde, arazi tipi sistemlere tamamlayıcı olması sebebi ile yüzer fotovoltaik sistemler ön plana çıkmaktadır. Yüzer fotovoltaik sistemler, arazi tipi sistemler ile aynı temel enerji üretim prensibine dayanmaktadır. Sistemde kullanılan fotovoltaik paneller, solar eviriciler ve elektriksel ekipmanlar her iki sistemde de aynıdır. Bu iki sistemi birbirinden ayıran temel farklılık sistemlerin üzerine kurulduğu alandır. Arazi tipi sistemler arazi üzerine monte edilirken, yüzer sistemler ise göletler üzerinde bulunan yüzdürücü ekipmanlar üzerine monte edilmektedirler. Yüzer sistemlerde, çalışma sahasındaki ortam koşulları sebebi ile yüzer sistemi arazi tipi sistemden ayıran özel bir yüzdürücü sistem tasarımına ihtiyaç duyulmaktadır. Yüzer sistemlerin göletler üzerine kurulması arazi tipi sistemlerdeki enerji üretimine ek olarak yatırımcılara; arazileri kullanmaması sebebi ile arazi ve buharlaşmayı engellemesi sebebi ile su tasarrufu sağlamaktadır. Bu sebeplerden dolayı yüzer sistemler, arazi tipi sistemlerden sonra ikinci en yaygın kullanılan fotovoltaik sistem uygulama türüdür. Yüzer sistem teknolojisinin arazi tipi sistemlere göre daha yeni oluşu ve ortam koşullarının daha fazla değişkenlik göstermesi sebebi ile günümüzde kullanılan simülasyon yazılımlarının yüzer fotovoltaik sistemler için özelleşmiş bir versiyonu bulunmamaktadır. Bu sebeple arazi tipi fotovoltaik sistemler için yapılan enerji üretim analizleri, yüzer sistemler için bu kadar isabetli ve kolay şekilde gerçekleştirilememektedir. Bunun için bu tez çalışması kapsamında, çeşitli yaklaşımlar ile konu ele alınmaktadır. Yukarıda bahsedilen temel avantajlar sebebi ile geleneksel arazi tipi sistemlere ek olarak yüzer fotovoltaik sistemlerin de arazi tipi sistemler temel alanarak incelenmesi ihtiyacı ortaya çıkmıştır. Bu sebeple bu tez çalışması kapsamında yüzer fotovoltaik sistemler, arazi tipi sistemler temel alınarak teknik ve ekonomik açıdan incelenmektedir. Bu çalışmalar kapsamında, Konya ili Selçuklu ilçesinde bulunan 120 kW'lık kurulu kapasiteye sahip arazi tipi fotovoltaik sistemden alınan ölçüm verileri ile simülasyon yazılımından, aynı kurulu güce ve aynı sistem bileşenlerine sahip sistem için elde edilen veriler karşılaştırılmıştır. Bu karşılaştırmadan elde edilen veriler doğrultusunda Konya ve civar bölgeler için PVsyst simülasyon yazılımı için doğrulama katsayısı belirlenmiştir. Bu doğrulama katsayısı, birbirine lokasyon olarak yakın ve ortam koşulları (ışınım, ortam sıcaklığı, vb. gibi) olarak benzer İçel ili Mut ilçesindeki 10 kW'lık kurulu kapasiteye sahip fotovoltaik sistem için PVsyst simülasyon yazılımından elde edilen arazi tipi fotovoltaik sistem verilerini, arazi tipi sistemden alınan ölçüm verisine çevirmek için kullanılmıştır. Doğrulanarak ölçüm verisine çevrilen 10 kW'lık kurulu güce sahip arazi tipi fotovoltaik sisteme ait bu simülasyon verileri, aynı lokasyon ve dolayısı ile aynı ortam koşullarındaki (ışınım, ortam sıcaklığı, vb. gibi) 10 kW'lık kurulu güce sahip yüzer fotovoltaik sistemden alınan veriler ile karşılaştırılmaktadır. Elde edilen bu sonuçlar, yüzer ve arazi tipi fotovoltaik sistemleri teknik açıdan incelemek için kullanılmaktadır. İçel ili Mut ilçesinde gerçekleştirilen teknik inceleme sonuçlarına göre yüzer fotovoltaik sistem enerji üretiminin, arazi tipi sistemlere göre %0,8 daha fazla olduğu görülmektedir. Bu veriden yola çıkarak bu tez çalışması kapsamında kullanılan yüzer sistem tasarımına sahip bir yüzer fotovoltaik sistemden üretilen enerjinin, arazi tipi sistem ile benzer olduğu kabul edilebilmektedir. Teknik incelemeye ek olarak 1 MW ölçeğindeki bir fotovoltaik sistem için benzer ortam koşullarına sahip yüzer ve arazi tipi fotovoltaik sistemlerin ekonomik incelemesini bu tez çalışması kapsamında gerçekleştirilmiştir. Arazi tipi sistemlerde, lokasyon değişiminden kaynaklanan maliyet farklılıkları çok az olmasına rağmen arazi maliyeti, sistemin kurulacağı lokasyona bağlı olarak büyük farklılıklar gösterebilmektedir. Bu çalışma kapsamında arazi maliyeti, Türkiye'de fotovoltaik sistem kurulumuna uygun, en düşük arazi maliyeti olan 4,3 $/m2 baz alınarak gerçekleştirilmiştir. Maliyet analizi incelenirken arazi maliyetinin, sistemin kurulması planlanan lokasyon merkezileştikçe yükseleceği göz önünde bulundurulması gerekmektedir. Bu sebepten daha merkezi yerlere gidildikçe artan arazi maliyetleri sebebi ile yüzer fotovoltaik sistem maliyetleri, arazi tipi sistemlere göre daha uygun hale gelmektedir. Ekonomik incelemeden elde edilen veriler ışığında, İstanbul ili Büyükçekmece ilçesi için 1 MW'lık kurulu güce sahip yüzer ve arazi tipi fotovoltaik sistem için ekonomik karşılaştırması çıkırılmıştır. Bu incelemede aynı lokasyon için yüzer fotovoltaik sistem maliyetinin, arazi tipi sisteme göre %13,7 daha fazla, yatırım geri dönüş süresinin ise yaklaşık 1 yıl daha uzun olduğu sonucuna ulaşılmıştır. Literatürde, yüzer ve arazi tipi fotovoltaik sistemleri teknik ve finansal açıdan inceleyen birkaç çalışma bulunsa da, bu iki tip sistemi sayısal olarak karşılaştırabilen çalışma sayısı oldukça sınırlıdır. Tez çalışmasında yapılan incelemeler ile birlikte, dünya üzerindeki en önemli kaynak olan enerjinin verimli ve çevreci kullanılmasının sağlanması amaçlanmaktadır. Enerji ile ilgili yapılan araştırmalar, yine sınırlı kaynak olması açısından oldukça önemli olan su ve arazi ihtiyacı konuları ile de ilişkilendirilmektedir.
1,17 MWp'lik bir fotovoltaik güç santralinin deneysel ve simülasyona dayalı enerji performans analizi
Bu çalışmada, Balıkesir ili Bigadiç ilçesinde yer alan 1.171,8 kWp gücündeki Bigadiç Güneş Enerji Santralinin (GES), gerçek saha verilerine dayalı, enerji performans değerlendirmesi yapılmıştır. Değerlendirmede, IEC 61724 Fotovoltaik Sistem Performansı Standardında açıklanan parametreler kullanılmıştır. Bu parametreler arasında enerji çıkışı, dizi verimi, nihai verim, referans verimi, fotovoltaik (FV) modül verimliliği, invertör verimliliği, sistem verimliliği, dizi yakalama kaybı ve sistem kaybından oluşan enerji kaybı, performans oranı ve kapasite faktörü yer almaktadır. Yapılan deneysel çalışmanın doğrulanabilmesi için mevcut FV santral bilgileri kullanılarak, santralin PVsyst (Photovoltaic Systems Software) programı üzerinde modeli oluşturulmuştur. Bu model sayesinde ayrıca, hareketsiz ve sabit eğimli FV panellerden oluşan santralde, çeşitli FV panel yönlendirme ve güneş takip uygulamalarının, santral performans parametreleri üzerindeki etkileri incelenmiştir. Çalışma sonunda PVsyst simülasyonu sonucu elde edilen birçok parametrenin, deneysel sonuçlarla büyük bir uyum sergilediği görülmüştür. Santralde DC ve AC tarafında üretilen aylık ve yıllık gerçek elektrik üretim değerleriyle, santralin aylık ve yıllık ortalama kapasite faktörü değerlerinin, PVsyst simülasyonu sonucu elde edilen değerlerle büyük oranda benzerlik gösterdiği ortaya koyulmuştur. Simülasyonun, yıllık DC elektrik üretimini %2,8, AC elektrik üretimini ise %2,3 hatayla tahmin ettiği bulunmuştur. Santral için PVsyst programında yapılan varyant çalışmaları neticesinde, mevcut durumda yer alan hareketsiz ve sabit eğimli FV paneller yerine farklı panel yönlendirilmelerinin, panellere düşen düzlem içi ışınım değerlerini önemli ölçüde artıracağı görülmüştür. Simülasyon, bu artışla birlikte, santralin yıllık elektrik üretiminde de önemli yükselmelerin olacağını ortaya koymuştur. Buna göre, mevcut sabit eğimli hareketsiz FV panel sistemi yerine, güneşi çift eksende takip edebilecek FV panel sisteminin, yıllık elektrik üretim değerini %36 oranında artırabileceği görülmüştür.
Sabit açılı sistemler ile ışınım takip sistemli güneş santrallerinin performans değerlerinin karşılaştırılması
Ülkemizde ve hatta dünyada en fazla yaygın olarak kullanılan güneşten enerji üreten santral çeşitleri sabit açılı ve güneşi takip etmeyen sistemlerden oluşmaktadır. Bu santraller kurulurken belirli simülasyonlardan faydalanılarak belli bir açı bulunmakta ya da kurulduğu çatı üzerine mevcut açıya paralel bir şekilde kurulmaktadır. Bu çalışmada gerek güneş takipli sistemin performansı, gerekse simülasyon değerleriyle sabit bir şekilde dizayn edilmiş gerçek saha koşullarında çalışan eşdeğer santrallerin performans ve verimlilik değerlerinin karşılaştırılması sayesinde; fiyat performans oranları net olarak belirlenebilecek ve yapılacak santral tipleri için karar verme daha da kolaylaşacaktır. Güneş takip sistemleri ışınım sensörleri aracılığıyla güneşten alabileceği en verimli pozisyona göre hareket ederken, açık çevrimle çalışan ve meteoroloji verilerine dayanan çok yıllık güneş verileri kullanılarak basit bilgisayar, PLC gibi elemanlar ile ayrıca dizayn edilir. Bu çalışmadaki 1-eksen, 2-eksen ve sabit açılı olmak üzere dizayn edilen üç farklı santral tipi PLC yazılımı ile açık çevrim olarak kontrol edilmiş ve santraller arası üretim farklılıkları 1 yıl boyunca değerlendirilmiştir. Yapmış olduğumuz bu araştırmaya göre, 2-eksen takipli sistemlerin 1-eksenli bir sisteme göre verimlilik oranı yıllık ortalama %23 daha yukarı seviyede olmasıyla birlikte, sabit açılı sisteme kıyasla yıllık yaklaşık %32 daha fazla enerji ürettiği sonucuna varılmıştır.
Güney yönünde farklı açılarda yerleştirilen fotovoltaik piller kullanılarak Osmaniye'de toplam güneş ışınımın ölçülmesi
Bu çalışmada, Osmaniye'de (37°.04 D, 36°.22 K) toplam güneş enerjisini ölçmek için güney yönünde farklı açılarda yönlendirilmiş ("Yön1: 0.0", "Yön2: 60.0", "Yön3: 45.0", "Yön4: 37.0", ve "Yön5: 30.0") bir fotovoltaik (FV) sistem tasarlanmış ve 1 Eylül 2022 tarihinde ölçümlere başlanılmıştır. FV pillerin bir tanesinin yönü ("Yön4: 37") özellikle Osmaniye'nin coğrafik enlemiyle yaklaşık aynı açıda seçilmiştir. Dakikada volt cinsinden ölçülen güneş enerjisi verileri, MS6D veri kayıt sistemi kullanılarak bir yıl boyunca (Eylül 2022 - Ağustos 2023) toplanmıştır. PV verileri, Eppley B&W Piranometre ile eş zamanlı olarak ölçülen veriler kullanılarak kalibre edilmiştir. Dakikalık olarak volt biriminde ölçülen tüm FV verileri daha sonra saatlik, günlük, aylık ve yıllık olarak W/m2 cinsinden analiz edilmiştir. Beş farklı yöndeki ("0°.0", "60°.0", "45°.0", "37°.0", ve "30°.0") günlük verilerden elde edilen yıllık toplam güneş radyasyon bileşenleri sırasıyla 127207.84 W/m2, 146553.52 W/m2, 156669.99 W/m2, 158409.81 W/m2 ve 155931.26 W/m2 olarak hesaplanmıştır. Ayrıca, aylık olarak ortalama toplam güneş radyasyonu değerleri ise sırasıyla 346.16 W/m2, 416.99 W/m2, 439.91 W/m2, 444.85 W/m2 ve 439.03 W/m2 olarak da elde edilmiştir. Saatlik, günlük, aylık ve yıllık toplam güneş enerji değerleri incelendiğinde, en yüksek güneş enerjisi sırasıyla "37°.0", "30°.0" ve "45°.0" yönlerindeki fotovoltaik sistemlerle ölçülürken, en düşük güneş enerjisi "30°.0" yönünde ölçülmüştür. Bu sonuçların güneş enerjisi ölçümleri için oldukça önemli olduğu görülmektedir.
indexedOpen AccessTRAkıllı şebekelerle uyumlu yenilenebilir enerji sistemleri için entegrasyon modeli
Enerji dönüşümü bağlamında, yenilenebilir enerji kaynaklarından güneş ve rüzgâr enerjisinin elektrik şebekelerine giderek artan entegrasyonu; kararlılık, kesintililik yönetimi ve kaynak optimizasyonu açısından önemli zorluklar ortaya çıkarmaktadır. Bu zorluklar aynı anda kesintisiz beslemeyi, arz-talep dengesini ve akıllı şebeke gereksinimlerine uyumluluğu sağlayabilen entegrasyon modellerinin geliştirilmesini zorunlu kılmaktadır. Bu çalışma, akıllı şebekelerle uyumlu yenilenebilir enerji entegrasyonu için kural tabanlı kontrol (KTK) yöntemiyle çalışan ve enerji yönetim sistemi (EYS) tarafından yönetilen hibrit bir mikro-şebeke modeli önermektedir. Mikro-şebeke değiştir ve gözle algoritmalı maksimum güç noktası takibi (MGNT) yaklaşımıyla ilişkilendirilmiş 19.7 kW'lık bir fotovoltaik (FV) sistem, ortalama 6.2 kW güç üreten sabit mıknatıslı senkron generatörlü (SMSG) bir rüzgâr enerjisi sistemi, 100 Ah'lik bir batarya ve 700V DA bara üzerinde birbirine bağlı 8 kW'lık paralel RLC yükünden oluşmaktadır. Sistemin enerji akışı dinamiklerini ve bileşenler arasındaki etkileşimleri modellemek, simüle etmek ve analiz etmek amacıyla MATLAB/Simulink ortamında sistematik bir yaklaşım benimsenmiştir. Beş çalışma senaryosu incelenmiş olup, bu senaryolar güneş enerjisi modu, rüzgâr enerjisi modu, ada modu, aşırı yük modu ve batarya modu olarak tanımlanmıştır. Sonuçlar, güneş enerjisi ve rüzgâr enerjisi modlarında 8 kW'lık yükün elektrik talebinin tamamen karşılandığını ve fazla enerjinin bataryaya yönlendirildiğini göstermektedir. Ada modunda, şebeke bağlantısı kesilmesine rağmen besleme sürekliliği sağlanmış ve DA bara gerilimi 700V'ta kararlı kalmıştır. 100 kW'lık aşırı yük modunda ise KTK-EYS, elektrik talebini karşılamak için şebeke, rüzgâr, güneş ve deşarj modundaki bataryayı koordineli biçimde yönetmiştir. Bu sonuçlar önerilen modelin etkinliğini ve akıllı şebekelerin işlevsel gereksinimlerine uygunluğunu doğrulamaktadır.
Tam otomasyon bir seranın yapay sinir ağları ile hibrit olarak enerji ihtiyacının belirlenmesi
Amaç: Sera ortamından toplanan verileri yapay sinir ağı makine öğrenmesi teknikleriyle analiz edilerek enerji ihtiyacının belirlenmesi. Bu şekilde enerji tüketimini azaltmak, enerji verimliliğini artırmak ve yenilenebilir enerji kaynaklarını kullanarak sera verimliliğini artırmak ve sürdürülebilir tarım uygulamalarını desteklemektir. Materyal ve Yöntem: Çalışma ülkemizin batısında yer alan Ege Bölgesi'nin Aydın ili Buharken ilçesinde bulunan 37°56'44.6"N 28°50'39.7"E koordinatlarındaki A&S Tarım bünyesindeki serada yapılmıştır. Sera gotik çatılı, yan duvarları sert plastik diğer yerleri ise yumuşak plastik (polietilen) örtülü, çelik konstrüksiyonlu 50000 m2 kapalı alana sahip topraksız tarım yapan tam otomasyon bölmesiz blok seradır. Bu çalışmada domates gelişimi, 2021-2023 yılları arasındaki hava sıcaklığı, rüzgâr hızı, rüzgâr yönü, güneşlenme süresi, radyasyon değeri, yayılı radyasyon değeri, bağıl nem, bulutluluk değeri, hava basıncı ve elektrik tüketim değerleriyle ilgili veriler kullanılmıştır. Bu süre zarfında her veri setinden yaklaşık 5808 adet veri elde edilmiştir. Bu veriler Yeni Zelanda'da bulunan Waikato Üniversitesi tarafından geliştirilmiş, Java tabanlı ve açık veri kaynaklı olan Genel kamu lisansı (GPL) bulunan bir yazılım olan Weka programında analiz edilmiştir. Toplamda Weka ile yaklaşık 63888 adet veri analizi gerçekleştirilmiştir. Bulgular: Weka programı kullanılarak sınıflandırma algoritması altında bulunan "Random Tree" (Rastgele karar ağacı) algoritması kullanılarak seranın elektrik tüketimi üzerine etkili olan faktörler belirlenmiştir. Bu analiz sonucunda enerji tüketimini etkileyen faktörler sırasıyla domatesin olgunlaşma-hasat dönemi, dış ortam sıcaklığı, köklenme ve çiçeklenme süreci, yayılı radyasyon değeri ve rüzgâr hızı olarak tesbit edilmiştir. Multilayer Perceptron (çok katmanlı algılayıcı) algoritması ile farklı gizli katmanlar ve farklı makine öğrenmesi tekrar sayıları kullanılarak optimum hassasiyetli yapay sinir ağı (YSA) elde edilerek gelecek 5 sezon için ihtiyaç duyulan enerji tahmini yapılmıştır. Bu tahmin sonuçlarına göre saatlik 20 kW enerji üreten ve depolama sistemi bulunan güneş enerji sistemi ile seranın ihtiyacı olan enerjinin karşılanacağı bulunmuştur. Sonuç: Daha önce yapılmış çalışmalar incelendiğinde seranın enerji tüketiminin büyük bir kısmının ısıtma sistemlerinde gerçekleştiği sonucu vurgulanmıştır. Bu çalışmada önceki bulgulara ek olarak seranın enerji tüketimi üzerinde besin solüsyon sisteminin ısıtma sistemine göre daha etkili olduğu sonucu bulunmuştur. Enerji ihtiyacının tahmin sonuçlarına göre hesaplanan güneş enerji sisteminin maliyeti 132870$ olarak bulunmuştur. Bu tesis yılda 836046 kW/yıl elektrik üretmekte, güncel elektrik fiyatına göre hesaplama yapıldığında 700 gün sonra tesisin kurulum giderlerini amorti ettiği hesaplanmıştır. Bu modele göre mevcut seranın yüzey alanının %4.6'sı kadar bir güneş paneli yüzey alanı ile elektrik ihtiyacının karşılanabileceği görülmektedir. Bu bölgenin sera bölgesi olması sebebiyle tespit edilmiş olan %4,6'lık oran bölgede aynı ürünü yetiştiren diğer seraların da enerji ihtiyacını karşılaması için panel yüzey alanı hesabında referans değer olarak alınabilir. Ayrıca bu çalışmayla tam otomasyon seralarda enerji verimliliği çalışması yapılırken ısıtma ve besleme solüsyon sisteminin birlikte değerlendirilmesi gerektiğini ortaya koymuştur.
Güneş enerjisi ile çalışan bir sulama pompaj tesisinin enerji ve ekserji analizi
Bu çalışma, su pompalama uygulamasında bağımsız bir FV sistemi kullanarak paneller üzerinde üretilen elektrik enerjisi ile çalıştırılan bir sulama pompaj tesisinin enerji ve ekserji verimliliğini değerlendirmeyi amaçlamaktadır. Araştırma Aydın Adnan Menderes Üniversitesi Ziraat Fakültesi üretim çiftliği sınırları içinde kurulan bir sulama pompaj tesisinde gerçekleştirilmiştir. Nisan 2023 ile Mart 2024 tarihleri arasında toplam 12 ay boyunca günlük 12 saat ölçüm yapılarak araştırma verileri toplanmıştır. Gün bazında toplanan 12 saatlik veriler üç eşit zaman aralığına bölünerek (saat 08:00-11:00, 12:00-15:00, 16:00-19:00) 12 aylık enerji ve ekserji analizleri yapılmış ve karşılaştırılmıştır. FV sistemin güneş ekserjisini, enerji ve ekserji verimlilik analizlerini yapabilmek için termodinamiğin birinci ve ikinci yasası kullanılmıştır. Çalışma, FV sistemlerden yararlanarak enerji elde edilmesinde en büyük etkenin Güneş radyasyonu olduğunu göstermektedir. Ayrıca, yapılan analiz sonuçları FV sistemin bulunduğu bölgenin ortam sıcaklığı ve rüzgâr hızı faktörlerinin en az Güneş radyasyonunun oluşturduğu kadar bir etki yaptığını göstermektedir. Çalışma, bu kapsamda FV sistem destekli bir enerji kaynağından yararlanılacak ise, FV sistemin kurulacağı bölgenin Güneş radyasyon değeri ortalaması, ortam sıcaklığı ve ortalama rüzgâr hızı değerlerinin önceden incelenmesini önermektedir. Bu araştırma, günümüz koşullarında tarımsal sulama faaliyetlerinde FV sistem destekli sulama pompaj çalışmaları küçümsenmeyecek kadar yaygın bir hal almışken, bu uygulamalara yatırım yapacak kamu veya özel girişimcilere tesis kurulum ve işletme maliyeti ile sürdürülebilirlik konusunda katkı sağlamaktadır. Anahtar Sözcükler: Elektriksel ekserji, Termal ekserji, FV ekserji, Güneş ekserji modelleri, Enerji verimliliği
Hibrit (güneş + rüzgâr) enerji sisteminden elektrik üretimi: Van örneği
Hibrit enerji sistemleri, maliyetleri azaltmak ve bağımsız alternatiflere kıyasla kapasiteyi, değeri, verimliliği veya çevresel performansı iyileştirmek için çeşitli enerji üretimi, depolama ve/veya dönüştürme teknolojilerini fiziksel veya kavramsal olarak birleştiren sistemlerdir. Güneş-rüzgâr hibrit sistemi, iki tip güç üretim ekipmanı, yani rüzgâr türbini ve güneş paneli dizisi tarafından elektriğin eş zamanlı üretilmesini ifade eden, elektrik üretme ve tedarik etmeye yönelik bir uygulama sistemidir. Bu tezin temel amacı, Van ilinde rüzgâr, güneş ve hibrit (rüzgâr/güneş) enerji sistemleri ile elektrik üretim olanaklarını araştırmaktır. Tezin ilk kısmında Türkiye'nin yenilenebilir enerji görünümü verilmiş ve Van ili enerji profili araştırılmıştır. Van ilinin yenilenebilir enerji potansiyeli güneş, rüzgâr, jeotermal, biyokütle ve hidroelektrik enerjisi kapsamında değerlendirilmiştir. Van ilinde güneş, rüzgâr, jeotermal, biyokütle ve hidrolik enerji santrallerinin kurulu güçleri ve enerji santrali potansiyeli verileri incelenmiştir. Tezin ikinci kısmında Akdamar Adası'nda dubleks bir evin elektrik ihtiyacını karşılamak amacıyla rüzgar enerjisi sistemleri, güneş enerjisi sistemleri ve hibrit enerji sistemleri (rüzgar/güneş) şebekeden bağımsız ve şebekeye bağlı olarak simülasyonla modellenmiştir. Simülasyonlar HOMER yazılımı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Tasarımı gerçekleştirilen sistemlerin ekonomik ve ekolojik analizleri yapılarak toplam net bugünkü maliyet (NPC), birim enerji maliyeti (COE), fazla elektrik miktarı, geri ödeme süresi bakımından uygun sonuçları veren sistemler araştırılmıştır. Van ilinde güneş, rüzgâr, hidroelektrik ve biyokütle enerji potansiyelinin yüksek, jeotermal enerji potansiyelinin ise düşük olduğu değerlendirilmesine varılmıştır. Şebekeden bağımsız rüzgâr enerji sistemlerinin COE değerleri 0.1681-0.4457 $/kWh arasında, güneş enerji sistemlerinin COE değerleri 0.1356-0.3987 $/kWh arasında, hibrit (rüzgâr/güneş) enerji sistemlerinin COE değerleri 0.0804-0.2108 $/kWh arasında değişmiştir. Şebekeden bağımsız sistemlerin COE değerleri şebekeye bağlı sistemlerin COE değerlerinden çok yüksek bulunmuştur.
Hakkari ili şartlarında fotovoltaik sistemlerin matlab/simulink ortamında tasarımı ve benzetimi
Dünya nüfusunun hızla yükselmesi ve teknolojinin gün geçtikçe gelişmesi sonucu enerji ihtiyacı sürekli artmaktadır. Bu enerji ihtiyacını çevreye zarar vermemesi ve küresel ısınmaya neden olmaması gibi çeşitli sebeplerle yenilenebilir enerji kaynaklarından olan güneş enerjisi sistemlerini tercih ettik. Güneş enerji sistemlerinde üretilecek güç esasen, FV panel yüzeyine ulaşan ışınım miktarına bağlı olarak değişmektedir. Güneş ışınımının tahmin edilmesi güneş enerji sisteminin güvenilir planlanması ve verimli bir şekilde tasarım oluşturmak için önemlidir. Güneş ışınımının yoğunluğu ne kadar yüksekse, güneş panelleri tarafından üretilecek olan elektrik enerjisi o kadar yüksek olacaktır. Bu çalışmamızda, bir eğitim kurumunda güneş enerjisinin kullanılabilirliğinin değerlendirilmesi yapılarak potansiyel avantajları belirlenmiştir. Çalışmada AutoCAD programı kullanılarak iç tesisat elektrik proje hesaplaması yapılarak talep gücü 281 kW'lık elektrik ihtiyacının olduğu hesaplanmıştır. Daha sonra uygulama için PVsyst ve hesaplama için Matlab/Simulink programları kullanılarak 281 kW'lık Hakkari Üniversitesi Kütüphane Binası enerji ihtiyacı FV sistem kullanılarak tasarım çalışması yapılmıştır. Çalışmada kullandığımız çatı eğimimiz 21,5° olduğu için 97821 kWh/yıl elektrik üretimi gerçekleştirmiş olduk. Maksimum enerji üretimi 10°'lik çatı eğimi için elde ettik. Hakkari ili kar yükü bakımından 4. bölgede olduğu için minimum çatı eğimi 15° olması gerekiyor. Farklı çatı eğimlerine göre üretilen enerji miktarları karşılaştırması yapıldı. Ayrıca programlardan elde edilen veriler karşılaştırılmıştır. Anahtar Kelimeler: Fotovoltaik, Matlab/Simulink, PVsyst, AutoCAD