Iğdır İlinde Güneş Enerjisi Uygulamaları için Optimum Panel Eğim Açısının Belirlenmesi

Öz

Bu çalışmada Iğdır ilinde gerçekleştirilmesi planlanan güneş enerjisi uygulamaları için güneş enerjisinden en etkin bir şekilde yararlanmayı sağlayacak optimum panel eğim açıları aylık olarak belirlenmiştir. Bu amaçla güneş panelleri üzerine gelen aylık ortalama günlük toplam güneş radyasyonu (HT) değerleri panelin eğim açısına göre hesaplanmıştır. Eğim açısı her ay için 0º ile 90º arasında 1º artımlarla değiştirilmiştir. Her aydaki en yüksek HT değerini veren açı optimum açı olarak alınmıştır. Daha sonra aylık optimum açılardaki HT değerleri ile panellerin yatay, enlem açısı ile, enlem açısı ±15º ile ve mevsimlik ortalama optimum açı ile yerleştirilmesi durumlarında elde edilen HT değerleri karşılaştırılmıştır. Haziran ayında optimum açı 0º olarak elde edilirken Ocak ve Aralık aylarında optimum açının 58º olduğu görülmüştür. Panellerin aylık optimum açılar ile yerleştirilmesi durumu diğer durumlara göre %0.02 ile %55.61 arasında yüzeye daha fazla güneş radyasyonunun ulaşmasını sağlamıştır. Enlem açısına göre yerleştirilme durumuna kıyasla Mayıs, Haziran ve Temmuz aylarında sırasıyla %13.35, %20.89 ve %17.46’lık bir enerji kazancı sağlanmıştır. En düşük güneş radyasyonu kazancı mevsimlik ortalama optimum açıyla yerleştirilmesi durumuna göre Ekim ayında, en yüksek kazanç ise panellerin yıl boyunca yatay yerleştirilmesi durumuna göre Ocak ayında elde edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Iğdır
• Eğim açısı
• Güneş enerji
• Güneş radyasyonu
• PV panel

Determination of the Optimal Tilt Angles for Solar Energy Applications in Iğdır Province

Öz

In this study, the optimum panel tilt angles were determined monthly in order to benefit from solar energy more effectively for solar energy applications to be carried out in Iğdır province. For this purpose, the monthly average daily total solar radiation (HT) values on the solar panels were calculated according to the tilt angle of the panel. The tilt angle was changed from 0º to 90º in 1º increments for each month. The angle giving the highest HT value in each month was taken as the optimum angle. Then, the HT values at monthly optimum angles and the HT values obtained when the panels are placed horizontally, with latitude angle, latitude angle ±15º and seasonal average optimum angle were compared. While the optimum angle was obtained as 0º in June, it was observed that the optimum angle was 58º in January and December. Placing the panels with monthly optimum angles provided 0.02% to 55.61% more solar radiation to reach the surface compared to other conditions. Compared to the latitude angle, an energy gain of 13.35%, 20.89% and 17.46% was achieved in May, June and July, respectively. The lowest solar radiation gain was obtained in October, compared to the seasonal average optimum angle, and the highest gain was obtained in January, compared to the placing horizontally throughout the year.

Anahtar Kelimeler

• Iğdır
• Tilt angle
• Solar energy
• Solar radiation
• PV panel

Kaynakça

1. Abed, F. ve Al-Salami, Q. H. (2021). Calculate the best slope angle of photovoltaic panels theoretically in all cities in Turkey. International Journal of Environmental Science and Technology, 19(10), 9639–9654. doi:10.1007/s13762-021-03797-y
2. Anonim. (2023a). T.C. Çevre, Şehircilik ve İklim Değişikliği Bakanlığı/Meteoroloji Genel Müdürlüğü. URL: https://www.mgm.gov.tr/kurumici/turkiye-guneslenme-suresi.aspx?l=tg (Erişim tarihi: Mayıs 25, 2023).
3. Anonim. (2023b). T.C. Çevre, Şehircilik ve İklim Değişikliği Bakanlığı/ Meteoroloji Genel Müdürlüğü. URL: https://www.mgm.gov.tr/kurumici/radyasyon_iller.aspx?il=igdir (Erişim tarihi: Mayıs 25, 2023).
4. Bakirci, K. (2012a). Correlations for optimum tilt angles of solar collectors: A case study in Erzurum, Turkey. Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects, 34(11), 983–993. doi:10.1080/15567031003735279
5. Bakirci, K. (2012b). General models for optimum tilt angles of solar panels: Turkey case study. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 16(8), 6149–6159. doi:10.1016/j.rser.2012.07.009
6. Conceição, R., Silva, H. G., Fialho, L., Lopes, F. M. ve Collares-Pereira, M. (2019). PV system design with the effect of soiling on the optimum tilt angle. Renewable Energy, 133, 787–796. doi:10.1016/j.renene.2018.10.080
7. Cooper, P. I. (1969). The absorption of radiation in solar stills. Solar Energy, 12(3), 333–346. doi:10.1016/0038-092x(69)90047-4
8. Duffie, J. A. ve Beckman, W. A. (1991). Solar Engineering of Thermal Processes. Hoboken, NY: Wiley.

9. Jacobson, M. Z. ve Jadhav, V. (2018). World estimates of PV optimal tilt angles and ratios of sunlight incident upon tilted and tracked PV panels relative to horizontal panels. Solar Energy, 169, 55–66. doi:10.1016/j.solener.2018.04.030
10. Kacira, M., Simsek, M., Babur, Y. ve Demirkol, S. (2004). Determining optimum tilt angles and orientations of photovoltaic panels in SANLIURFA, Turkey. Renewable Energy, 29(8), 1265–1275. doi:10.1016/j.renene.2003.12.014
11. Klein, S. A. (1977). Calculation of monthly average insolation on tilted surfaces. Solar Energy, 19(4), 325–329. doi:10.1016/0038-092x(77)90001-9
12. Liu, B. Y. H. ve Jordan, R. C. (1960). The Interrelationship and characteristic distribution of direct, diffuse and total solar radiation. Solar Energy, 4(3), 1–19. doi:10.1016/0038-092x(60)90062-1
13. Liu, B. Y. H. ve Jordan, R. C. (1962). Daily insolation on surfaces tilted toward the equator. American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers, 67, 526-541.
14. Page, J. K. (1961). The Estimation of monthly mean values of daily total short-wave radiation on vertical and inclined surface from sunshine records for latitude 40ºN to 40ºS. Proceedings of the UN Conference on New Sources of Energy, 4, 378-390
15. Shaker Al-Sayyab, A. K., Al Tmari, Z. Y. ve Taher, M. K. (2019). Theoretical and experimental investigation of photovoltaic cell performance, with optimum tilted angle: Basra City Case Study. Case Studies in Thermal Engineering, 14, 100421. doi:10.1016/j.csite.2019.100421
16. Şahin, M. (2019). Determining optimum tilt angles of photovoltaic panels by using artificial neural networks in Turkey. Tehnicki Vjesnik - Technical Gazette, 26(3). doi:10.17559/tv-20160702220418
17. Ulgen, K. (2006). Optimum tilt angle for solar collectors. Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects, 28(13), 1171–1180. doi:10.1080/00908310600584524