The Design and Economic Analysis of the Grid-Connected Solar Powerplant in Kütahya Dumlupınar University Tavşanlı Campus Using PVSYST Simulationtool

Yıl 2023, Cilt: 9 Sayı: 2, 397 - 417, 31.12.2023

Abtullah Tuğcu

https://doi.org/10.34186/klujes.1251085

Öz

In this study, the design, performance and economic analysis of a 200 kWp photovoltaic power plant proposed to be installed in Tavşanlı Campus of Kütahya Dumlupınar University were carried out with PVsyst V 6.8.8 simulation software. In the annual loss diagram obtained from the PVsyst simulation software, the amount of global radiation in the horizontal plane at the location where the power plant will be installed has been calculated as 1494 kWh/m2 per year. In this designed system, since the solar panels with an efficiency of 18.48% are positioned facing south with an inclination of 36o and an azimuth angle of 0o, the amount of radiation reaching the panel surface increases by 12.5%. Considering 7.85% string losses and 2.37% inverter losses of the system, it is thought that 291.1 MWh of energy will be supplied to the grid per year from the power plant. In the economic analyses carried out with the PVsyst software, the initial investment cost of the power plant is $231,864.0. It has been calculated that an income of $681,978 will be generated from the energy sold to the grid with a 40% reduction at the end of the purchase guarantee from YEKDEM's $0.133/kWh tariff, which is a fixed purchase guaranteed price for a period of 10 years. In the balance sheet account of the economic analysis, the installation cost of the facility with a gain of $237,378.0 in 2034 reached a payback period of 10.2 years. The net profit of the power plant during its lifetime was calculated as $88,272.67 and the rate of return on the investment to be made was calculated as 38.1%. The study aims to reach researchers interested in solar power plant design and provides a method for geographical location, component selection, sizing, placement, shading analysis, performance and economic evaluations related to solar power plant design. It is thought that the study will contribute to the installation of the solar power plant planned to be built in Tavşanlı Campus in the future.

Anahtar Kelimeler

Grid connected PV system, PVsyst, Simulation, Performance ratio, Economic analysis

PVSYST Simülasyon Aracı Kullanılarak Kütahya Dumlupınar Üniversitesi Tavşanlı Yerleşkesi Şebeke Bağlantılı Güneş Enerjisi Santralinin Tasarımı ve Ekonomik Analizi

Öz

Bu çalışmada, Kütahya Dumlupınar Üniversitesi Tavşanlı Yerleşkesinde kurulumu önerilen 200 kWp kurulu gücündeki fotovoltaik bir santralin tasarımı, performansı ve ekonomik analizleri PVsyst V 6.8.8 simülasyon yazılımı ile gerçekleştirilmiştir. PVsyst simülasyon yazılımından elde edilen yıllık kayıp diyagramında, santralin kurulacağı konumda yatay düzlemdeki küresel ışınım miktarı yıllık 1494 kWh/m2 olarak hesaplanmıştır. Tasarımı yapılan bu sistemde, verimi % 18,48 olan güneş panelleri 36o’lik eğim ve 0o’lik azimuth açısıyla güneye bakacak şekilde konumlandırıldıklarından panel yüzeyine gelen ışıma miktarı % 12,5 oranında artmaktadır. Sisteme ait % 7,85 dize, % 2,37 inverter kayıpları dikkate alındığında, santralden yılda 291,1 MWh enerjinin şebekeye verileceği düşünülmektedir. PVsyst yazılımı ile gerçekleştirilen ekonomik analizlerde santralin ilk yatırım maliyeti 231.864,0 $. YEKDEM’in 10 yıl süre ile sabit alım garantili fiyatı olan 0,133 $/kWh tarifesinden alım garantisi sonunda % 40 lık azalma ile şebekeye satılan enerjiden 681.978 $ gelir elde edileceği hesaplanmıştır. Ekonomik analizin bilanço hesabında, 2034 yılındaki 237.378,0 $ kazancıyla, tesisin kurulum maliyeti 10,2 yılda geri ödeme süresine ulaşmıştır. Santralin kullanım ömrü boyunca net kârı 88.272,67 $, yapılacak yatırımın getiri oranı ise % 38,1 olarak hesaplanmıştır. Çalışma, güneş enerjisi santrali tasarımı ile ilgilenen araştırmacılara ulaşmayı amaçlamakta, güneş enerjisi santrali tasarımına ilişkin olarak coğrafi konum, bileşen seçimi, boyutlandırma, yerleştirme, gölgeleme analizi, performans ve ekonomik değerlendirmeler için bir yöntem sunmaktadır. Çalışmanın, Tavşanlı Yerleşkesine gelecekte yapılması planlanan güneş enerjisi santralinin kurulumuna katkı sağlayacağı düşünülmektedir.

Anahtar Kelimeler

Şebeke bağlı PV sistem, PVsyst, Simülasyon, Performans oranı, Ekonomik analiz

Kaynakça

• Arslan, O., Ozgur, M. A., Kose, R. and Tugcu, A. (2004). Exergoeconomic evaluation on the optimum heating circuit system of Simav geothermal district heating system, Energy and Buildings, 41(12), 1325-1333.
• ETBK, T. C. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı, https://enerji.gov.tr/bilgi-merkezi-enerji-gunes. Erişim tarihi: 21.12.2022
• EİGM. Enerji İşleri Genel Müdürlüğü, Türkiye Güneş Enerjisi Potansiyeli Atlası (GEPA), https://gepa.enerji.gov.tr/MyCalculator. Erişim tarihi: 21.12.2022
• TEİAŞ. Türkiye Elektrik İletim A.Ş., Kurulu Güç Raporları (2022 Ekim Basın Bülteni), Erişim Adresi: https://www.teias.gov.tr/tr-TR/kurulu-guc-raporları. Erişim tarihi: 21.12.2022
• EİGM. Enerji İşleri Genel Müdürlüğü, Kütahya İli Güneş Enerjisi Potansiyeli Haritası, https://gepa.enerji.gov.tr/MyCalculator/ pages/43.aspx. Erişim tarihi: 21.12.2022
• Haydaroğlu, C. ve Gümüş, B. (2016). Dicle Üniversitesi Güneş Enerjisi Santralinin PVsyst ile Simülasyonu ve Performans Parametrelerinin Değerlendirilmesi, Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, C 7(3), S 491-500.
• Srivastava, R. and Giri, K,V. (2017). Design of Grid Connected PV System Using Pvsyst, African Journal of Basic & Applied Sciences, 9(2), 92-96.
• Kumar, M., N., Kumar, R., M., Rejoice, R., P. and Mathew, M. (2017). Performance analysis of 100 kWp grid connected Si-poly photovoltaic system using PVsyst simulation tool, Energy Procedia, 2017, 117, 180-189.
• Özcan, O. ve Ersöz, F. (2019). Project and cost-based evaluation of solar energy performance in three different geographical regions of Turkey: Investment analysis application, Engineering Science and Technology, an International Journal, 22( 4), 1098-1106.
• Rawat, M.,R., Chaudhary, V., Dubey, M.,H. and Pandit, M. (2019). Performance Evaluation of 30.5 kWp On-Grid Solar System Using PVsyst, International Conference on Sustainable and Innovative Solutions for Current Challenges in Engineering & Technology (ICSISCET 2019), 376-378.
• Ramadan, A. and Elistratov, V. (2019). Techno-Economic Evaluation of a Grid-Connected Solar PV Plant in Syria, Applied Solar Energy, 55, 174-188.
• Demiryürek, H.K., Arifoğlu U. ve Bolat, M. (2020). Lebit Enerji Güneş Santralinin Pvsyst Programı ile Analizi, BEU Journal of Science C 9(3), S 1351-1363.
• Al-Shagea, E., Sezen, S. ve Özdemir, E. (2021). Lisanssız Elektrik Üretiminde Şebeke Bağlantılı Fotovoltaik Sistemlerin Performans Analizi, International Marmara Sciences Congress (Spring), s:209-217.
• Akinsipe, C.O., Moya, D. and Kaparaju, P. (2021). Design and economic analysis of off-grid solar PV system in Jos-Nigeria, Journal of Cleaner Production, Volume 287.
• Etci, A. ve Bilhan, K. A. (2021). PVSyst ile Konya İlinde Sabit ve Çift Eksenli Güneş Takip Sisteminin Modellenmesi, European Journal of Science and Technology Special Issue C 32, S 142-147.
• Cura, D., Yilmaz, M., Koten, H., Senthilraja, S. and Awad, M. M. (2022). Evaluation of the technical and economic aspects of solar photovoltaic plants under different climate conditions and feed-in tariff. Sustainable Cities and Society, 80, 103804.
• Garip, M., Sulukan, E. and Celiktas, M. S. (2022). Optimization of a grid-connected hybrid energy system: Techno-economic and environmental assessment. Cleaner Energy Systems, 3, 100042.
• Ayousha E.F.A. and Abdullah, N,M. (2022). Design and Economic Analysis of a Grid-Connected Photovoltaic System in Saudi Arabia using PVsyst Software, Journal of Electronic Voltage and Application, Volume 3 No: 1, 54-68.
• ZOREN (2022). Zorlu Enerji Elektrik, Osmangazi Elektrik Perakende Satış A.Ş, Tavşanlı Yerleşkesinin 2022 Yılı Elektrik Tüketim Miktarları ve Fatura Tutarları, Eskişehir.
• Erkut, S., Özdemir, E., Koç İ.M., Aktaş, A. ve Erhan K., (2015). Şebeke Bağlantılı Fotovoltaik Elektrik Üretim Sistemlerinin Güç Kalitesine Etkileri ve Performans Analizi. VI. Enerji Verimliliği, Kalitesi Sempozyumu & Sergisi. 4-6 Haziran 2015, Sakarya.
• CSIQ, Canadian Solar, https://www.csisolar.com/module.Erişim tarihi: 16.10.2022
• AOTAI, http://www.aotaiwelding.com/products/inverter. Erişim tarihi: 16.10.2022
• TCMB, https://www.tcmb.gov.tr/Istatistikler/Doviz+Kurlari. Erişim tarihi: 16.11.2022