Solar power plant location selection with AHP-VIKOR hybrid method

Year 2023, Volume: 5 Issue: 2, 95 - 109, 31.12.2023

Esra Demirkıran Göbeloğlu Mustafa Cahit Ungan

https://doi.org/10.47542/sauied.1388986

Abstract

Aim: This study aims to select the most suitable location for the Solar Power Plant (SPP) to be established in Turkey, using the multicriteria decision-making (MCDM) techniques among the alternative provinces of Istanbul, Nevşehir, and Bilecik. For this purpose, in the first stage, location selection conditions in terms of legislation, efficiency of the power plants, and social, geographic, and
economic impacts were taken into account to determine the final site selection criteria for solar power plants. In the second stage, criterion weights were calculated using the Analytical Hierarchy Process (AHP) method. In the third stage, a compromise solution was obtained by ranking the alternatives determined by the VIKOR method according to their superiority.

Method: To determine the final site selection criteria for solar power plants, AHP and VIKOR methods, which are Multi-Criteria Decision Making methods, were applied, taking into account the site selection conditions in terms of legislation, the efficiency of the plants and social, geographical and economic impacts. Super Decisions, which is frequently used as a computer program in AHP
method applications, accompanied this study. When previous studies on this subject in the literature are examined; Although there are many studies using the AHP and VIKOR methods separately, it has been observed that the number of academic studies examining their combined effects is quite limited and the number of criteria used in the studies is quite low. The reason for using
AHP in the research is that it is still an up-to-date method and is the most frequently used Multi-Criteria Decision Making technique in operations research. On the other hand, VIKOR was used because it was aimed to guide practitioners and contribute to the literature by utilizing a different decision-making approach.

Findings: In this study, three provinces where a solar power plant can be established were discussed, and the most suitable one of these provinces was selected using multi-criteria decision-making methods. Four main criteria were used: technical, social, and geographical. On the other hand, twelve sub-criteria were used: land cost, power transmission line distance, regional incentives,
sunshine duration, temperature, land radiation amount, slope, distance to fault lines, precipitation amount, number of snowy days, distance to settlement area, and labor force. The AHP method was used to determine the criteria weights, and the VIKOR method was used to list the alternatives.

Results: The findings showed that Nevşehir is the best location for the solar power plant. It is expected that the research results will guide practitioners and academicians working on solar energy.

Keywords

Solar Energy, Solar Power Plant Site Selection, Multi-Criteria Decision Making, AHP, VIKOR

AHP-VIKOR hibrit yöntemi ile güneş enerjisi santrali yer seçimi

Abstract

Amaç: Bu çalışmanın amacı, Türkiye'de kurulacak Güneş Enerjisi Santrali (GES) için mevcut alternatif iller olan İstanbul, Nevşehir ve Bilecik arasından Çok Kriterli Karar Verme (ÇKKV) tekniği kullanılarak en uygun yerin seçilmesidir. Bu amaçla ilk aşamada Analitik
Hiyerarşi Süreci (AHP) yöntemi kullanılarak kriter ağırlıkları hesaplanmış, ikinci aşamada ise VIKOR yöntemiyle belirlenen alternatifler üstünlüklerine göre sıralanarak uzlaştırıcı ortak bir çözüm elde edilmiştir.

Yöntem: Güneş enerji santralleri için nihai yer seçim kriterlerini belirlemek için mevzuatlar açısından, santrallerin verimliliği açısından ve sosyal, coğrafik ve ekonomik etkiler açısından yer seçim koşulları dikkate alınarak Çok Kriterli Karar Verme metotlarından AHP ve VIKOR yöntemleri uygulanmıştır. Bilgisayar programı olarak da AHP yöntemi uygulamalarında sıklıkla kullanılmakta olan Super Decisions bu çalışmaya eşlik etmiştir. Literatürde daha önce bu konu üzerine yapılan çalışmalar incelendiğinde; AHP ve VIKOR yöntemini ayrı ayrı kullanan birçok çalışmaya rastlanmasına rağmen bunların birlikte etkisinin incelendiği akademik çalışma sayısının oldukça sınırlı ve çalışmalarda kullanılan kriter sayısının da oldukça az olduğu görülmüştür. Araştırmada AHP kullanılmasının nedeni hala güncel bir yöntem olması ve yöneylem araştırmasında en sık kullanılan Çok Kriterli Karar Verme tekniği olmasıdır. Diğer yandan, farklı bir karar verme yaklaşımından daha faydalanılarak uygulamacılara yol göstermesi ve literatüre de katkı yapılması amaçlandığı için VIKOR kullanılmıştır.
Bulgular: Ekonomik, teknik, sosyal ve coğrafi ana kriterleri ile bu ana kriterlere bağlı arazi maliyeti, enerji nakil hattına uzaklık, bölgesel teşvikler, güneşlenme süresi, sıcaklık, arazi ışınım miktarı, eğim, fay hatlarına uzaklık, yağış miktarı, karlı gün sayısı, yerleşim alanına uzaklık ve işgücü olarak tanımlanan on iki adet alt kriter tespit edilmiştir. Bu kriterlerin ağırlıkları bulunmuş ve alternatifler sıralanmıştır.

Sonuç: Araştırmada Nevşehir'in güneş enerjisi santrali için en iyi seçim yeri olduğu sonucu elde edilmiştir. Araştırma sonuçlarının solar enerji konusunda çalışma yapan uygulamacılara ve akademisyenlere yol göstermesi beklenmektedir.

Keywords

Güneş Enerjisi, Güneş Enerjisi Santrali Yer Seçimi, Çok Kriterli Karar Verme, AHP, VIKOR

Ethical Statement

Akademik çalışma içinde sunduğum bilgileri, verileri ve dokümanları akademik ve etik kurallar çerçevesinde elde ettiğimi, yararlandığım eserlerin tümüne atıfta bulunarak kaynak gösterdiğimi ve sunduğum çalışmanın özgün olduğunu beyan ederim.

Thanks

Bu çalışmamda danışmanlığımı üstelenen, konu seçiminden araştırmanın yürütülmesine dek bana her aşamada desteğini esirgemeyen hocam Prof.Dr. Mustafa Cahid UNGAN 'a teşekkür ederim.

References

• Afet İşleri Genel Müdürlüğü (AFAD) (2023, Eylül). Erişim Adresi: https://www.afad.gov.tr/turkiye-deprem-tehlike-haritasi.
• Ahadi P., Fakhrabadi F., Pourshaghaghy A. ve Kowsary F. (2023). Optimal site selection for a solar power plant in Iran via the Analytic Hierarchy Process (AHP). Renewable Energy, 215, 118944.
• Akçay, M. (2019). AHP-TOPSIS hibrit yöntemi ile Türkiye’de güneş enerjisi santrali için yer seçimi [Yayınlanmamış Yüksek Lisans Tezi]. Gazi Üniversitesi.
• Akkaş, O. P., Erten, M. Y., Çam, E. ve İnanç, N. (2017). Optimal site selection for a Solar power plant in the central anatolian region of Turkey. International Journal of Photoenergy, 2, 1-13.
• Akkaya, S. (2019). Samsun, Bayburt ve Mersin illerine kurulabilecek GES’in modellenmesi [Yayınlanmamış Yüksek Lisans Tezi]. Ordu Üniversitesi.
• Aladağ, Z., Özcan, B. ve Özdemir, B. (2017). Güneş enerjisi santrali kuruluş yerinin AHS ve VIKOR yöntemlerine dayalı bütünleşik yaklaşım ile değerlendirilmesi. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 33(2).
• Alcan, Y., Demir, M. ve Duman, S. (2018). Sinop province’s solar power generation potential in comparison with our country and Germany. El-Cezerî Journal of Science and Engineering, 5(1), 35–44.
• Anjuman M., Zohora F., Nurul N., Tanvir A. ve Ahmed N. (2023). Optimal site selection for solar plant using analytical hierarchy process (AHP): A case study in Bangladesh .
• Arca, D. ve Çıtıroğlu Keskin, H. (2022). Güneş enerjisi santral (GES) yapım yerlerinin CBS dayalı çok kriterli karar analizi ile belirlenmesi: Karabük örneği. Geomatik Dergisi, 7(1), 17-25.
• Aslan, Ş. (2019). Güneş enerji santrali yer seçiminde CBS kullanımı: Kayseri ili örneği [Yayınlanmamış Yüksek Lisans Tezi]. Erciyes Üniversitesi.
• Aslan, Z. (2022). Yenilenebilir Enerjinin Türkiye Ekonomisine ve İşletmelerde Üretim Stratejilerine Etkisi [Yayınlanmamış Yüksek Lisans Tezi]. Uludağ Üniversitesi.
• Aydıner, İ. (2020). CBS tabanlı Analitik Hiyerarşi Yöntemi ile Ege denizinde rüzgar ve dalga enerji sistemleri için yer seçimi [Yayınlanmamış Yüksek Lisans Tezi] On dokuz Mayıs Üniversitesi.
• Başkaya, Z. ve Öztürk, B. (2011). Bulanık analitik hiyerarşi süreci ile bir alışveriş merkezinde mağaza kuruluş yerinin seçimi. Uludağ Üniversitesi, Sayısal Yöntemler A.B.D. 110-133.
• Bengül, G. (2018). TOPSIS ve VİKOR karar verme yöntemlerinin karşılaştırılması üzerine bir uygulama: Bartın devlet hastanesi örneği [Yayınlanmamış Yüksek Lisans Tezi]. Bartın Üniversitesi.
• Beycur, S. (2022). Elazığ ilinde güneş enerjisi santrali yerlerinin CBS ve AHP yöntemi ile belirlenmesi [Yayınlanmamış Yüksek Lisans Tezi]. Fırat Üniversitesi.
• Büyükikiz, Ş. (2019). Türkiye’de yenilenebilir enerji kaynaklarının Ahp ve Bulanık TOPSIS yöntemleri ile değerlendirilmesi [Yayınlanmamış Yüksek Lisans Tezi]. Çukurova Üniversitesi.
• Ceylan, İ. ve Gürel, A. (2021). Güneş Enerjisi Sistemleri ve Tasarımı. Dora Yayınları, İstanbul.
• Çakmak R. ve Altaş İ. (2016). Türkiye’nin doğu karadeniz bölgesi’nde güneş enerjisi potansiyeli: Trabzon ili örneği. Gümüşhane Üniversitesi. Elektronik Mühendisliği Bölümü. Erişim Adresi: https://www.emo.org.tr/ekler/8c3fa2d0feb6fea_ek.pdf (Erişim Tarihi:21.09.2023).
• Dağdeviren, M., Akay, D. ve Kurt, M. (2004) İş değerlendirme sürecinde analitik hiyerarşi prosesi ve uygulaması, Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Der. 19(2), 131- 138.
• Demirer, A. (2017). Güneş enerjisi santrali yer seçimi probleminin analitik hiyerarşi prosesi yardımı ile değerlendirilmesi [Yayınlanmamış Yüksek Lisans Tezi]. Beykent Üniversitesi.
• Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı Bilgi Merkezi (2023, 25 Haziran). Mevzuat. Erişim Adresi: https://enerji.gov.tr/bilgimerkezi- enerji-gunes.
• EWEA, (2008). Wind Energy Facts. Chapter 4, Environmental Issues, ss.307-411, Wind Energy, Erişim Adresi: http://www.wind-energy-the facts.org/documents/download/Chapter5.pdf, (Erişim Tarihi: 27.10.2023).
• Garni H., Z. ve Awasthi A., (2017). Solar PV power plant site selection using a GIS-AHP based approach with application in Saudi Arabia. Applied Energy 206, 1225-1240.
• Gerçek, Y. (2018). GESi İçin Cbs ile en uygun yer tayini [Yayınlanmamış Yüksek Lisans Tezi]. Karadeniz Teknik Üniversitesi.
• Gönençgil, B. ve İçel, G. (2010). Türkiye’nin Doğu Akdeniz kıyılarında yıllık toplam yağışlarda görülen değişimler (1975-2006). Türk Coğrafya Dergisi, 55, 1-12.
• Günen, M. A., (2021). Determination of the suitable sites for constructing solar photovoltaic (PV) power plants in Kayseri, Turkey using GIS-based ranking and AHP methods. Environmental Science and Pollution Research, 28, 57232–57247
• Gül, A., Karakoç, A. ve Rehimbeyli, S. (2017). Mekansal planlama alan kullanım kararlarında güneş enerji santrallerinin yer seçimi kriterleri. 5th International Symposium on Innovative Technologies in Engineering and Science 29-30 September 2017 (ISITES2017 Baku-Azerbaijan).
• Güneş Enerji Potansiyeli Atlası (GEPA)(2023, 15 Eylül). Erişim Adresi: https://gepa.enerji.gov.tr/MyCalculator/.
• Halder, B., Banik P., Almohamad H., Dughairi A., Mutiry M., Shahrani H. Ve Abdo H., (2022). Land suitability investigation for solar power plant using GIS, AHP and multi-criteria decision approach: A Case of Megacity Kolkata, West Bengal, India. Sustainability, 14(18), 11276.
• Hang, Q., Jun, Z., Xiao, Y. ve Junkui, C., (2008). Prospect of concentrating solar power in China-the sustainable future. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 12, 2505–2514.
• Haydaroğlu C. ve Gümüş B. (2016). Dicle Üniversitesi güneş enerjisi santralinin PVsyst ile simülasyonu ve performans parametrelerinin değerlendirilmesi. Mühendislik Dergisi, 7(3), 491-500.
• Kanoğlu, M., Çengel, Y. ve Cimbala, J. (2022). Yenilenebilir Enerji Temelleri ve Uygulamaları. Palme Yayınevi, İstanbul.
• Kapluhan, E. (2014). Enerji Coğrafyası Açısından Bir İnceleme: Dalga Enerjisinin Dünyadaki ve Türkiye’deki Kullanım Durumu. Uluslararası Avrasya Sosyal Bilimler Dergisi, 5(17)., 65-86, Erişim Adresi: http://www.ijoess.com/Makaleler/1556748964_65- 86%20erol%20kapluhan.pdf, (Erişim Tarihi: 15.09.2023).
• Koç, E. ve Kaya, K. (2015). Enerji kaynakları-yenilenebilir enerji durumu. Mühendis ve Makina, 56(668), 36-47.
• Kuru, A. (2011). Entegre yönetim sistemlerinde ÇKKV tekniklerinin kullanımına yönelik yaklaşımlar ve uygulamaları [Yayınlanmamış Doktora Tezi]. Marmara Üniversitesi.
• Lee A., Kang H. ve Liou Y. (2017). A hybrid multiple-criteria decision-making approach for photovoltaic solar plant location selection. Sustainability, 9(2), 184.
• Maden Tetkik ve Arama (MTA) (2023, 1 Eylül). Erişim Adresi: https://www.mta.gov.tr/
• Makina Mühendisleri Odası (TMMOB) (2023, 5 Eylül). Erişim Adresi: https://www.mmo.org.tr/sites/default/files/b0218b112f2e18b_ek.pdf.
• Makine Mühendisleri Odası Enerji Köşesi (2023, 5 Kasım). Erişim Adresi: https://enerji.mmo.org
• Meteoroloji Genel Müdürlüğü, (2023). Türkiye ortalama güneşlenme Süresi (1988- 2020). Erişim Adresi: https://mgm.gov.tr/kurumici/turkiye-guneslenme- suresi.aspx.
• Meteoroloji Genel Müdürlüğü, (2023). Erişim Adresi: https://www.mgm.gov.tr/
• Mevzuat Bilgi Sistemi (2023, 20 Eylül). Erişim Adresi: www.mevzuat.gov.tr.
• Miller, A. ve Lumby, B. (2012). Utility Scale Solar Power Plants; A Guide For Developers and Investors. International Finance Corporation-World Bank, New Delhi.
• Obut, Z. (2016). Göksun ilçesinde güneş enerjisi santrali kurulacak alanların CBS yöntemi ile belirlenmesi [Yayınlanmamış Yüksek Lisans Tezi]. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi.
• Onat, N. (2018). Türkiye’de yenilenebilir kaynaklardan elektrik enerjisi üretimi: Mevcut durum ve gelecek beklentileri. Akıllı Ulaşım Sistemleri ve Uygulamaları Dergisi, 1(1), 8–15.
• Özbek, (2017). Çok Kriterli Karar Verme Yöntemleri ve Excel ile Problem Çözümü. Seçkin Yayınevi.
• Özçelik, M. (2022). Muş ilinde güneş enerjisi potansiyelinin analitik hiyerarşi süreci yöntemi (AHP) ile belirlenmesi [Yayınlanmamış Yüksek Lisans Tezi]. Muş Alparslan Üniversitesi.
• Özdemir, B., Özcan, B. ve Aladağ, Z. (2017). Güneş enerjisi santrali kuruluş yerinin AHS ve VIKOR yöntemlerine dayalı bütünleşik yaklaşım ile değerlendirilmesi Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 33(2).
• Özdemir, S., ve Şahin, G. (2020). Multi-criteria decision-making in the location selection for a solar PV power plant using AHP. Measurement, 129, 218-226.
• Öztaş, Ö. (2022). Güneş Pv enerji santrali yer seçimi için Cbs’ye dayalı hibrit bir yaklaşım [Yayınlanmamış Yüksek Lisans Tezi]. Necmettin Erbakan Üniversitesi.
• Saner, S. H. (2015). Türkiye'de GES’in yer seçimi ve çevresel etkileri: Karapınar ve Karaman enerji ihtisas endüstri bölgeleri örneklerinin değerlendirilmesi [Yayınlanmamış Yüksek Lisans Tezi]. Ankara Üniversitesi.
• Saaty, T. L. (2008). Decision making with the analytic hierarchy process. International Journal of Services Sciences, 1(1), 83-98.
• Turhan, S. Ç. (2012). Fotovoltaik sistemlerde performans değerlendirmesi. 6. Ulusal Çatı ve Cephe Sempozyumu, Uludağ Üniversitesi Mühendislik ve Mimarlık Fakültesi, Bursa, 12-13 Nisan, Bursa, s.1-9, 2012.
• Turan, S. E. (2022). Adana ili için coğrafi bilgi sistemleri ve analitik hiyerarşi prosesi kullanılarak güneş enerjisi santrali yer seçiminin optimizasyonu [Yayınlanmamış Doktora Tezi]. Çukurova Üniversitesi.
• Türkiye Cumhuriyeti Sanayi ve Teknoloji Bakanlığı (2023, 10 Ekim). Erişim Adresi: www.sanayi.gov.tr
• Türkiye Elektrik İletim Anonim Şirketi (TEİAŞ) (2023, 12 Ekim). Erişim Adresi: https://www.teias.gov.tr/
• Türkiye İstatistik Kurumu (TÜİK) (2023, 25 Eylül), Erişim Adresi: www.tüik.gov.tr
• Türkiye Mühendis ve Mimarlar Odası Birliği (TMMOB) (2023, 2 Eylül). Erişim Adresi: https://www.mmo.org.tr/sites/default/files/b0218b112f2e18b_ek.pdf.
• T.C. Ekonomi Bakanlığı. Yatırım Teşvik Sistemi. Erişim Adresi: http://www.webcitation.org/query?url=https%3A%2F%2Fwww.ekonomi.gov.tr%2F&date=2018- 03-18, (Erişim Tarihi: 18.03.2023).
• Uyan, M. (2017). Güneş enerjisi santrali kurulabilecek alanların AHP yöntemi kullanılarak CBS destekli haritalanması. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 23(4), 343-351.
• Uzar, M. ve Koca, H. (2018). Cbs ve bulanık analitik hiyerarşi prosesi ile güneş enerji santrallerinin yerlerinin belirlenmesi: Menemen örneği. VII. Uzaktan Algılama-CBS Sempozyumu (UZAL-CBS 2018), Eskişehir.
• Uzunay, E. (2022). Güneş enerjisi santrali yer seçiminde uzaktan algılama ve coğrafi bilgi sistemleri kullanımı: Giresun ili örneği [Yayınlanmamış Yüksek Lisans Tezi]. Zonguldak Bülent Ecevit Üniversitesi.
• Wang, C., Nguyen V., T., Thai, H. ve Duoung, D. (2018). Multi-Criteria Decision Making (MCDM) Approaches for Solar Power Plant Location Selection in Viet Nam. Energies, 11(6), 1504.
• Wu, Y. ve Geng, S. (2014). Multicriteria Decision Making on Selection of Solar-Wind Hybrid Power Station Location: A Case of China. Energy Conversion and Management, 81, 527-533.
• Villacreses, G., Gaona, G., Gomez., J. M. Ve Jijon, D. J. (2017). Wind Farms Suitability Location Using GIS Based on Multicriteria Decision Methods: The Case of Continental Ecuador. Renewable Energy, 109, 275-286.
• Yolcan , O. ve Köse, R. (2020). Türkiye’nin güneş enerjisi durumu ve güneş enerjisi santrali kurulumunda önemli parametreler. Kırklareli University Journal of Engineering and Science, 6(2), 196-215.