Modeling and Simulation Analysis of Grid-Connected Solar Power Plant: Case of Ağrı/Çukurçayır Village 999 kW Solar Power Plant

Year 2023, Volume: 13 Issue: 4, 1623 - 1647, 15.12.2023

Barış Öztürk Ömür Akyazı Mertkan Şahin Güler Yılmaz

https://doi.org/10.31466/kfbd.1327312

Abstract

The parallel advancements in technology in the energy sector, the role of renewable energy sources in energy production is increasing day by day. This growth has particularly drawn attention to solar energy power plants in both the world and our country in recent years. Within the scope of this study, a simulation study was conducted on the Palma solar energy power plant (Palma GES) located in Ağrı province using the PVsyst and PVGIS software. A simulation study was performed to investigate the parameters affecting the power plant's energy generation. The SARAH-1 meteorological database was utilized in the PVsyst simulation, while the SARAH-2 meteorological database was employed in PVGIS. The proximity of these databases to the GEPA values was analyzed. The obtained electricity generation values from the simulation studies were compared with the actual generation values of the power plant. Due to the variations in meteorological databases used in the simulation programs and the extent of their software, differences in electricity generation values were observed. Additionally, when comparing the simulation programs, the PVsyst software produced more detailed and analytical result reports. As a result of the study, it was observed that the PVsyst values were 4.3% higher than the actual power plant generation values, while the PVGIS generation result was 2.3% lower.

Keywords

PVsyst, PVGIS, SARAH-1, SARAH-2, Solar Energy

Şebeke Bağlantılı Güneş Enerji Santrali’nin Modellenmesi ve Simülasyon Analizi: Ağrı/Çukurçayır Köyü 999 kW Güneş Enerjisi Santrali Örneği

Abstract

Enerji sektöründeki teknolojik gelişmelere paralel olarak yenilenebilir enerji kaynaklarının enerji üretimindeki yeri gün geçtikçe artmaktadır. Bu artış son yıllarda dünyada ve ülkemizdeki güneş enerji santrallerine dikkatleri yöneltmiştir. Bu çalışma kapsamında Ağrı ilinde bulunan Palma güneş enerji santralinin (Palma GES) PVsyst ve PVGIS yazılımları üzerinde benzetim çalışması yapılmıştır. GES’in enerji üretiminin hangi parametrelere bağlı olduğu incelenmiştir. PVsyst simülasyonunda SARAH-1 meteorolojik veri tabanı, PVGIS’de ise SARAH-2 meteorolojik veri tabanı kullanılmıştır. Bu veri tabanlarının GEPA değerlerine olan yakınlığı analiz edilmiştir. Yapılan benzetim çalışmaları sonucunda elde edilen elektrik üretim değerleriyle santralin gerçek üretim değerleri karşılaştırılmıştır. Simülasyon programlarında kullanılan meteorolojik veri tabanlarının farklı olması ve yazılımlarının kapsamı nedeniyle elektrik üretim değerlerinde farkların olduğu gözlemlenmiştir. Bununla birlikte simülasyon programları karşılaştırıldığında PVsyst yazılımı daha detaylı ve analitik sonuç raporu çıkarmıştır. Çalışma sonucunda PVsyst değerlerinin gerçek santral üretim değerlerinden %4,3 daha fazla, PVGIS üretim sonucunun ise %2,3 daha az olduğu gözlemlenmiştir.

Keywords

PVsyst, PVGIS, SARAH-1, SARAH-2, Güneş Enerjisi

Thanks

Bu çalışmaya katkılarından dolayı GESEL MÜHENDİSLİK ELEKTRİK ENERJİ İTH. İHR. SAN. VE TİC. LTD. ŞTİ. ye teşekkürlerimizi sunuyoruz.

References

• Adak, S., Cangi, H., & Yılmaz, A. S. (2019). Mathematical Modeling and Simulation of the Photovoltaic System’s Output Power depends on Temperature and Irradiance. Uluslararası Mühendislik Araştırma ve Geliştirme Dergisi, 316-327. https://doi.org/10.29137/umagd.456988
• Akcan ve ark., (2020). “PVsyst Yazılımı ile 30 kW Şebekeye Bağlı Fotovoltaik Sistemin Modellenmesi ve Simülasyonu” Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, Sayı 18, S. 248-261.
• Alkan, S. (2019). Çatı Üzeri Doğu-Batı Yönelimli Optimizerli Güneş Enerji Santralinin Pilot Uygulaması ve Güney Yönelimli Güneş Enerji Santraline Göre Üretim Değerlendirmesi Ve Ekonomik Analizi. İstanbul Arel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı.
• Atlım, F., Esen, B., Demirtaş, M., (2019). Balıkesir İlinde Farklı İki GES Tesisinin Panel Yerleşimi Açısından Verimliliklerinin Karşılaştırılması. Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 21(2), 679-696.
• Aydin, F. (2015). Enerji Tüketimi ve Ekonomik Büyüme. Erciyes Üniversitesi İktisadi ve İdari Bilimler Fakültesi Dergisi, 35, Article 35.
• Bamisile, O., Wang, X., Adun, H., Joseph Ejiyi, C., Obiora, S., Huang, Q., & Hu, W. (2022). A 2030 and 2050 feasible/sustainable decarbonization perusal for China’s Sichuan Province: A deep carbon neutrality analysis and EnergyPLAN. Energy Conversion and Management, 261, 115605. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2022.115605
• Bi̇berci̇, M. A. (2023). Techno-economic analysis of a solar-powered agricultural irrigation system using PV*Sol software: A case study in Konya. International Journal of Agriculture Environment and Food Sciences, 7(1), 156-162. https://doi.org/10.31015/jaefs.2023.1.19
• Bi̇lhan, A., & Emi̇könel, S. (2021). Nevşehir İli Güneş Enerji Potansiyelinin Analizi ve Kurulu Güneş Enerji Santralleri. European Journal of Science and Technology. https://doi.org/10.31590/ejosat.900024
• Ceylan, O., & Taşdelen, K. (2018). Investigation of TheAccuracy of Photovoltaic Programs Simulation Resultsfor Isparta City. Afyon Kocatepe University Journal of Sciences and Engineering, 18(3), 895-903. https://doi.org/10.5578/fmbd.67547
• Çınaroğlu, M.S. ve Nalbantoğlu, M. (2021). “Şebekeye Bağlı Üç Adet Fotovoltaik Enerji Santralinin PVsyst Programı ile Analizi; Kilis Örneği”, El-Cezerî Fen ve Mühendislik Dergisi, Cilt: 8, No: 2, 2021 (675-687).
• Çolak, Ş. Ç. (2010). Fotovoltaik paneller yardımı ile güneş enerjisinden elektrik enerjisi üretiminin maliyet analizi ve gelecekteki projeksiyonu. http://dspace.yildiz.edu.tr/xmlui/handle/1/10563
• Dal, A. R. (2021). Güneş Enerji Panellerindeki Optimum Eğim Açısının Verime Etkisinin İncelenmesi. Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 8(1), 241-250. https://doi.org/10.35193/bseufbd.878795
• Etci A., Bilhan A. K., (2021), PVSyst ile Konya İlinde Sabit ve Çift Eksenli Güneş Takip Sisteminin Modellenmesi, Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, (32), 142-147.
• Global Electricity Review. (2022). EMBER. https://ember-climate.org/insights/research/global-electricity-review-2022/
• Gyam, M. (2022). Güneş Enerjisi Santrallerinin Türkiye ve Avrupa’daki Geri Ödeme Sürelerinin Karşılaştırması [Thesis]. http://acikerisim.karabuk.edu.tr:8080/xmlui/handle/123456789/2400
• Haydaroğlu, C., & Gümüş, B. (t.y.). (2017) Dicle Üniversitesi güneş enerjisi santralinin PVsyst ile simülasyonu ve performans parametrelerinin değerlendirilmesi.
• Hakyemez, C., (2022). Aylık Enerji Bülteni, TSKB Ekonomik Araştırmalar,7,1-7. Erişim Adresi: https://www.tskb.com.tr/uploads/file/enerji-bulteni-mayis-2022.pdf
• Haydaroğlu, C., & Gümüş, B. (2017). Examination of Web-Based PVGIS and SUNNY Design Web Photovoltaic System Simulation Programs and Assessment of Reliability of the Results.
• IEA (International Energy Agency) (2022), Sustainable Recovery, Renewables 2022 Analysis and forecast to 2027 Special Report Erişim Tarihi: 20 Nisan 2023 Erişim Adresi: https://www.iea.org/reports/renewables-2022
• IPCC, 2014: Climate Change 2014: Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II and III to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Core Writing Team, R.K. Pachauri and L.A. Meyer (eds.)]. IPCC, Geneva, Switzerland, 151 pp
• Shahzad, U. (2015). The Need For Renewable Energy Sources. ITEE Journal, 16.
• IRENA and CPI (2023), Global landscape of renewable energy finance, 2023, International Renewable Energy Agency, Abu Dhabi.
• İzgi, E.ve Özcan, Ö. (2020). “Şebekeye Bağlı Fotovoltaik Çatı Sisteminin Karşılaştırmalı Performans Analizi”, KSÜ Mühendislik Bilimleri Dergisi, 23(3).
• Kabir, E., Kumar, P., Kumar, S., Adelodun, A. A., & Kim, K.-H. (2018). Solar energy: Potential and future prospects. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 82, 894-900. https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.09.094
• Kerem, A., Ati̇k, M., & Bayram, A. (2020). Fotovoltaik (PV) Panel Sisteminde Yüzey Soğutma İşleminin Elektrik Üretimine Etkisinin Deneysel İncelenmesi. International Journal of Engineering Research and Development, 12(2), Article 2. https://doi.org/10.29137/umagd.659347
• Kılıç, F. Ç. (t.y.). (2015). Güneş Enerjisi, Türkiye’deki Son Durumu ve Üretim Teknolojileri.
• Kınalı, M.Y., (2019). Güneş Enerjisi Simülasyon Programlarının Gerçek Verilerle Doğruluk Analizi. Yüksek Lisans Tezi, Konya Teknik Üniversitesi, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı, Konya.
• Kumar, R., Rajoria, C. S., Sharma, A., & Suhag, S. (2021). Design and simulation of standalone solar PV system using PVsyst Software: A case study. Materials Today: Proceedings, 46, 5322-5328. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.08.785
• Mehadi, A. A., Chowdhury, M. A., Nishat, M. M., Faisal, F., & Islam, M. M. (2021). Design, simulation and analysis of monofacial solar pv panel based energy system for university residence: A case study. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 1045(1), 012011. https://doi.org/10.1088/1757-899X/1045/1/012011
• Öktem, A. U. (2014). Küresel Bir Risk: İklim Değişikliği. Akademik İncelemeler Dergisi, 3(1), Article 1
• Özden, T., Karaveli̇, A., & Akinoğlu, B. (2020). Fotovoltaik Sistemlerde Performans Hesaplama Modellerinin Ankara (Orta Anadolu) için Karşılaştırılması. European Journal of Science and Technology, 54-60. https://doi.org/10.31590/ejosat.653272
• Salmi, M. (2022). "Desing and simulation of an autonomous 12.6 kW solar plant in the Algeria’s M’sila region using PVsyst software." Optik 262.169294.
• Shahzad, U. (2015). The Need For Renewable Energy Sources. ITEE Journal, 16
• Shiva K. B., & Sudhakar, K. (2015). Performance evaluation of 10 MW grid connected solar photovoltaic power plant in India. Energy Reports, 1, 184-192. https://doi.org/10.1016/j.egyr.2015.10.001
• Şahi̇n, Z. R., Di̇nçer, F., & Yilmaz, A. S. (2022). 4 Kişilik Bir Ailenin Elektrik Enerjisi İhtiyacı İçin Şebeke Bağlantılı Güneş Enerjisi Santrali Tasarımı ve Simülasyonu. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 25(Özel Sayı), Article Özel Sayı. https://doi.erg/10.17780/ksujes.1163049
• TEİAŞ Aralık Kurulu Güç Raporları (2022). Türkiye Elektrik İletim A.Ş. Web Site: https://www.teias.gov.tr/kurulu-guc-raporlari, (Erişim Tarihi: 10 Haziran 2023)
• Sarı, V., Özyiğit, F. Y. (2020): “Sivas ilinin farklı ilçelerinde şebeke bağlantılı güneş enerji santrallerinin tasarımı ve analizi." Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi 20:425-437.
• Yalılı, Mehmet. "Lisanslı Fotovoltaik Güneş Enerji Santrali Yatırımının Finansal Analizi: Van İli Örneği." Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi 10.3: 1055-1074.
• URL-1: https://ornatesolar.com/ (Erişim Tarihi: 20 Haziran 2023)
• URL-2: https://www.pvsyst.com/ (Erişim Tarihi:25 Haziran 2023)
• URL-3: https://joint-research-centre.ec.europa.eu/photovoltaic-geographical-information-system-pvgis_en (Erişim Tarihi: 26 Haziran 2023)
• URL-4: https://www.tkgm.gov.tr/ (Erişim Tarihi: 27 Haziran 2023)
• URL-5:https://tureco.com.tr/blog/gunes-paneli-invertoru-nedir (Erişim Tarihi: 27 Haziran 2023)
• URL-6: https://enerji.gov.tr/evced-cevre-ve-iklim-turkiye-ulusal-elektrik-sebekesi-emisyon-faktoru (Erişim Tarihi: 12 Haziran 2023)