Tekirdağ Bağcılık Araştırma Enstitüsü Üzüm Suyu İşleme Tesis Çatısına Uygulanabilecek Fotovoltaik Tasarımların Teknik, Ekonomik ve Çevresel Açılardan Analizi

Öz

Çevreye verdiği zararlar ve tükenir olmalarından dolayı fosil enerji kaynakları yerine yenilenebilir enerji kaynaklarının yaygınlaştırılması gerekmektedir. Özellikle, tarımsal üretim yapan tesislerde kullanılmayan çatı alanları FV panellerle elektrik üretimi için iyi bir seçenektir. Bu çalışmada; Tekirdağ Bağcılık Araştırma Enstitüsü Üzüm Ürünleri İşleme Tesisi çatı alanı için teorik, saha ve teknik güneş enerji potansiyeli belirlenmiş olup FV panel kullanımı ile üretilebilecek elektrik enerjisi ve azaltılabilecek karbon emisyonu miktarları PVsyst ve RETScreen yazılımları kullanılarak 6 farklı tasarım ile simüle edilmiştir. Tesiste, üzüm suyunun üretildiği aylarda tüketilen enerji miktarı  aylık ortalama 4059,822 kWh olarak belirlenmiştir.  Çalışma sonucunda, panel açısının 20⁰, azimut açısının 0⁰ kabul edilmesiyle, teknik güneş enerjisi potansiyeli yıllık 1543 kWh/m² olarak bulunmuştur. Tek kristal silisyum (mono-si), çoklu kristal silisyum (poly-si) ve amorf silisyum (A-si) FV sistem tasarımları için performans oranları sırasıyla; %85,15-%84,39-%80,40 olarak hesaplanırken yıllık elektrik üretimi değerleri  1219-1280-1291 kWh/kWp/yıl olarak hesaplanmıştır. Yıllık 23,1 MWh elektrik üretiminin gerçekleşmesi durumunda (mono-si) 10,9 tCO₂/yıl; 22,4 MWh elektrik üretimi ile (poly-si) 10,5 tCO₂/yıl; 10,3 MWh elektrik üretimi ile (a-si) ise 4,9 tCO₂/yıl sera gazı azaltımı sağlanabileceği görülmüştür. A-si panel tipinin kullanıldığı tasarımların, uygulama yapılan çatı alanının kısıtlı olması nedeniyle uygun olmadığı, mono-si  ve poly-si panellerin kullanıldığı tasarımların maliyet ve verim açısından yaklaşık çıktılar sunduğu görülmüştür.

Anahtar Kelimeler

• PVsyst,RETScreen,fotovoltaik sistem tasarımı,sera gazı emisyonu

Analysis of Technical, Economic and Environmental Aspects of Photovoltaic Designs: A Case Study on Tekirdag Viticulture Research Institute Grape Juice Processing Building Roof

Öz

Renewable energy sources should be expanded instead of fossil energy sources due to their environmental damage and exhaustion property. Especially, unused roof areas in agricultural production plants are good options for electricity generation using PV panels. In this research; theoretical, practical and technical solar energy potentials  were determined;   the amount of electricity that can be produced  and carbon emission amounts that can be reduced  by PV panels were found using PVsyst and RETScreen software in 6 different designs for the roof area of Grape Products Processing Plant in Tekirdag Viticulture Research Institute. The average consumed energy during grape juice production period was determined as 4059,822 kWh. As a result of this research, the technical solar energy potential was found as 1543 kWh/m² annually with acceptance of panel angle as 20⁰ and the azimuth angle as 0⁰.  Performance ratios for monocrystalline (mono-si), polycrystalline (poly-si) and amorfcrystalline (a-si) PV system designs were calculated as 85,15% - 84,39% - 80,40% while   annual electricity generation values were calculated as 1219-1280-1291 kWh/kWp/year, respectively. It was seen that greenhouse gas reductions  can be achieved as 10.9 tCO₂/year in case of generation of 23.1 MWh electricity per year (mono-si) ; 10.5 tCO₂ /year  in case of 22.4 MWh electricity generation (poly-si) and  4.9 tCO₂ /year in case of 10.3 MWh electricity generation (a-si). It was found that designs using a-si panel type are not suitable due to the limited roof area of the plant while designs using mono-si and poly-si panels provide approximate outputs in terms of cost and efficiency. 

Anahtar Kelimeler

• PVsyst; RETScreen; photovoltaic system design; energy feasibility; greenhouse gas emission

Kaynakça

1. [1] Anonim, Türkiye ve Dünya Enerji ve Tabii Kaynaklar Görünümü. Enerji ve Tabi Kaynaklar Bakanlığı Strateji Geliştirme Raporu, 2017, (15).[2] Anonim, 2018 Yılı Kasım ayı sonu itibariyle Ülkemizin Birincil Kaynaklara göre Elektrik Enerjisi Üretimi ve Kurulu Güç. http://www.guyad.org/pdf/KasimSonuBirincilKaynaklaraGoreElektrikEnerjisiUretimiKuruluGuc.pdf Erişim Tarihi 25.12.2018[3] Maturi, L., Sparber, W., Kofler, B., Bresciani, W., Analysis and Monitoring Results of a BIPV System in Northern Italy, In Proceedings of the 25th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition, and the 5th World Conference on Photovoltaic Energy Conversion, 2010.[4] Kıyançiçek, E., Fotovoltaik Sistemlerin Boyutlandırılması İçin PVS2 Paket Programının Gerçekleştirilmesi, Yüksek Lisans Tezi, Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Konya, 2013.[5] Gülcü, M., Taşeri, L., Trakya Yöresinde Üzüm Suyu Üretiminin Geliştirilmesi Üzerine Çalışmalar: Tekirdağ Örneği, International Food, Agriculture And Gastronomy Congress, 15-19 February 2012, Antalya. [6] MGM, Meteoroloji Genel Müdürlüğü, https://www.mgm.gov.tr/ Erişim Tarihi 17.05.2019.[7] GEPA, Güneş Enerjisi Potansiyel Atlası, http://www.yegm.gov.tr/MyCalculator/ Erişim tarihi 17.05.2019.[8] Çağlar, A., Farklı Derece-Gün Bölgelerindeki Şehirler İçin Optimum Eğim Açısının Belirlenmesi. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 2018, 22(2), 849-854. [9] Yalçın, L., Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Haymana Araştırma Ve Uygulama Çiftliği’nin Güneş Enerjisi Potansiyelinin Belirlenmesi ve Güneş Enerjisinden Yararlanabilme Olanakları, Doktora Tezi, Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 2010, Ankara.[10] Girgin, M.H., Bir Fotovoltaik Güneş Enerjisi Santralinin Fizibilitesi, Karaman Bölgesinde 5 Mw’lık Güneş Enerjisi Santrali İçin Enerji Üretim Değerlendirmesi Ve Ekonomik Analizi, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi Enerji Enstitüsü, 2011, İstanbul.[11] Küçükgöze, O.M., Kaya, M., Erzincan İli İçin 50 kW Kurulu Gücünde Bir Güneş Enerji Santralinin Maliyet Analizi, International Multilingual Academic Journal, 2016, 4 (3).[12] Haydaroğlu, C., Gümüş, B., Dicle Üniversitesi Güneş Enerjisi Santralinin Pvsyst İle Simülasyonu Ve Performans Parametrelerinin Değerlendirilmesi, Dicle Üniversitesi Mühendislik Dergisi, 2016, 7 (3), 491-500.[13] Anonim, PVsyst. http://www.pvsyst.com/en/ Erişim Tarihi: 25.12.2018[14] Agai, F., Caka, N., Komoni, V., Design optimization and simulation of the photovoltaic systems on buildings in southeast Europe, International Journal of Advances in Engineering & Technology, 2011, 58-68.[15] Arslan, İ., Tekirdağ Koşullarında Polikristal ve Monokristal Tip Pv Güneş Panellerinin Verimlilik Karşılaştırılması, Yüksek Lisans Tezi, Namık Kemal Üniversitesi Fen Bilimleri Ensitütüsü, 2018, Tekirdağ.