Analysis of classical and fuzzy-logic based methods to generate suitability maps for solar power plants: The case of Menemen

Abstract

As a result of the limitations in energy production and environmental concerns with traditional methods, a rapid trend towards renewable energy has been realized. Site selection is of great importance in terms of renewable power plant installation and their efficiency during operation. Because these facilities produce electricity directly by using the characteristics of their region such as wind, sun and wave. Solar energy is one of the most common renewable energy sources. Many methods based on classical and fuzzy logic have been used in the literature for site selection of solar power plants (SPP). In this study, it is aimed to establish a SPP suitability map for Menemen district of Izmir by two different methods, one based on classical logic and the other based on fuzzy logic. In the first method based on classical logic, the criteria that affect the establishment of the plant were weighted using Analytical Hierarchy Process and four truncated values, inappropriate, low, medium and high, were used when creating suitability maps for each criterion. In the second method based on fuzzy logic, the criteria were weighted by the Fuzzy Analytic Hierarchy Process and suitability was expressed as values from 0 to 1 when establishing suitability map for each criteria. As a final result, it was determined 65.91% unsuitable, 0.38% low, 11.63% medium and 22.08% high suitability for the region of Menemen solar power plant’s installation in the first case based on classical logic. It was determined 65.91% unsuitable, 4.96% low, 13.52% medium and 15.61% high suitability in the second case based on fuzzy logic.

Keywords

• Solar power plant,Suitability analysis,Analytical hierarchy process,Fuzzy analytical hierarchy process,Multi criteria decision making

Güneş enerjisi santrallerinin yer seçimi için uygunluk haritasının oluşturulmasında klasik ve bulanık mantığa dayalı yöntemlerin analizi: Menemen örneği

Abstract

Geleneksel yöntemler ile enerji üretimindeki sınırlamalar ve çevresel kaygılar neticesinde, yenilenebilir enerjiye doğru hızlı bir yönelim gerçekleşmektedir. Yenilenebilir enerji santrallerinin kurulumu ve işletme esnasındaki verimliliği açısından, yerlerinin seçimi büyük önem taşımaktadır. Bu yüzden tesisler rüzgar, güneş, dalga gibi bulundukları bölgenin özelliklerini kullanarak doğrudan elektrik üretmektedir. Yenilenebilir enerji santrallerinin en yaygınlarından biri ise güneş enerjisi santralleridir (GES). GES’lerin yerlerinin belirlenmesi için literatürde klasik ve bulanık mantığa dayanan birçok yöntem kullanılmıştır. Bu çalışmada, klasik mantığa ve bulanık mantığa dayanan iki farklı yöntemin analizi ile İzmir’in Menemen ilçesi için GES uygunluk haritası oluşturulması amaçlanmıştır. Bu amaçla, klasik mantığa dayanan ilk yöntem analizinde, santralin kuruluşuna etki edecek kriterler Analitik Hiyerarşi Süreci ile ağırlıklandırılmış ve her bir kritere göre uygunluk haritaları oluşturulurken uygunsuz, az, orta ve yüksek olmak üzere 4 kesik değer kullanılmıştır. Bulanık mantığa dayanan ikinci yöntem analizinde ise kriterler Bulanık Analitik Hiyerarşi Süreci ile ağırlıklandırılmış ve her bir kritere göre uygunluk haritaları oluşturulurken uygunluk 0 ile 1 arasındaki değerler ile ifade edilmiştir. Elde edilen analiz sonuçları neticesinde Menemen bölgesine ait güneş enerjisi santralleri kurulumu için, yer seçiminin klasik mantığa dayanan birinci durumda %65.91’i uygunsuz, %0.38’i az, %11.63’ü orta, %22.08’i ise yüksek uygunlukta olduğu tespit edilmiştir. Bulanık mantığa dayanan ikinci durumda ise yer seçiminin %65.91’i uygunsuz, %4.96’sı az, %13.52’si orta ve %15.61’i ise yüksek uygunlukta olduğu tespit edilmiştir.

Keywords

• Güneş enerjisi santrali,Uygunluk analizi,Analitik hiyerarşi süreci,Bulanık analitik hiyerarşi süreci,Çok kriterli karar verme

References

1. Al Garni, H. Z., & 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.
2. Ayhan, M. B. (2013). A fuzzy AHP approach for supplier selection problem: A case study in a Gear motor company. International Journal of Managing Value and Supply Chains, 4(3), 11-23.
3. Asakereh, A., Soleymani, M., & Sheikhdavoodi, M. J. (2017). A GIS-based Fuzzy-AHP method for the evaluation of solar farms locations: Case study in Khuzestan province, Iran. Solar Energy, 155, 342-353.
4. Buckley, J. J. (1985). Fuzzy hierarchical analysis. Fuzzy sets and systems, 17(3), 233-247.
5. Chou, S. W., & Chang, Y. C. (2008). The implementation factors that influence the ERP (enterprise resource planning) benefits. Decision support systems, 46(1), 149-157.
6. Denizhan, B., Yalçıner, A. Y., & Berber, Ş. (2017). Analitik hiyerarşi proses ve bulanık analitik hiyerarşi proses yöntemleri kullanılarak yeşil tedarikçi seçimi uygulaması. Nevşehir Bilim ve Teknoloji Dergisi, 6(1), 63-78.
7. Eroğlu, H. (2018). Güneş Enerji Santralleri İçin Uygunluk Haritasının Elde Edilmesi: Bir Uygulama. Iğdır Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 8(4), 97-106.
8. Gül, A., Karakoç, A., & 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).

9. Merrouni, A. A., Elalaoui, F. E., Mezrhab, A., Mezrhab, A., & Ghennioui, A. (2018). Large scale PV sites selection by combining GIS and Analytical Hierarchy Process. Case study: Eastern Morocco. Renewable energy, 119, 863-873.
10. Noorollahi, E., Fadai, D., Akbarpour Shirazi, M., & Ghodsipour, S. (2016). Land suitability analysis for solar farms exploitation using GIS and fuzzy analytic hierarchy process (FAHP)—a case study of Iran. Energies, 9(8), 643.
11. Özyılmaz Küçükyağcı, P., & Ocakçı, M. (2019). Bulanık Mantık Yönteminin Kentsel Alan Çalışmalarında Kullanımı. Kent Akademisi, 12(2), 299-308.
12. Potić, I., Golić, R., & Joksimović, T. (2016). Analysis of insolation potential of Knjaževac Municipality (Serbia) using multi-criteria approach. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 56, 235-245.
13. Saaty, T. L., & Vargas, L. G. (2012). Models, methods, concepts & applications of the analytic hierarchy process (Vol. 175). Springer Science & Business Media.
14. Supçiller, A., & Çapraz, O. (2011). Ahp-topsis yöntemı̇ne dayali tedarı̇kçı̇ seçı̇mı̇ uygulamasi. Ekonometri ve İstatistik e-Dergisi, (13), 1-22.
15. Şenlik, İ. (2017). Güneş Enerjisi Santrallarının Yer Seçimi, Elektrik Mühendisliği Dergisi, 462, 94- 98.
16. Uyan, M. (2013). GIS-based solar farms site selection using analytic hierarchy process (AHP) in Karapinar region, Konya/Turkey. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 28, 11-17.
17. Uzar, M., & Şener, Z. (2019). Suitable map analysis for wind energy projects using remote sensing and GIS: a case study in Turkey. Environmental Monitoring and Assessment, 191(7), 459.
18. Uzar, M., & Asılhan, E. F. (2019) İnternet tabanlı harita üretiminde karar destek sistemleri ve coğrafi bilgi sistemi destekli alternatif yaklaşım: müsabaka yöntemi. Jeodezi ve Jeoinformasyon Dergisi, 6(1), 47-60.
19. URL-1: Yenilenebilir Enerji Genel Müdürlüğü, Güneş Enerji Potansiyel Atlası, http://www.yegm.gov.tr/MyCalculator/pages/35.aspx, (Erişim Tarihi: 5 Ağustos 2019).
20. URL-2: Enerji Atlası, İzmir Güneş Enerjisi Potansiyeli Haritası, http://www.enerjiatlasi.com/gunes-enerjisi-haritasi/izmir, (Erişim Tarihi: 5 Ağustos 2019).