FOTOVOLTAİK PANELLERİN EĞİM AÇISININ VE MALZEME ÇEŞİDİNİN SİSTEM PERFORMANSI ÜZERİNE ETKİSİ

Hacer Akhan; Emir Emiralioğlu; Enis Eşer; Ulaş Kıvanç Seçgin; Kaan Berkay Karabıyık; Kani Başar Yenici

EN TR

THE EFFECT OF SLOPE AND MATERIAL TYPE OF PHOTOVOLTAIC PANELS ON SYSTEM PERFORMANCE

Abstract

In addition to economical energy use, energy management aims to minimise losses during energy production and convert as much energy as possible into useful energy. In this respect, designing and operating energy generation systems that consider parameters affecting efficiency is important for increasing useful energy. The slope and the type of material used in photovoltaic panels affect the energy production and efficiency of the photovoltaic system. PV panels operate most efficiently when they are tilted at an angle that makes the sun's rays perpendicular to them. Therefore, correctly adjusting the slope is crucial for maximising annual energy production. This study comprehensively and in detail investigates the effects of PV panel slope and material type (monocrystalline or polycrystalline) on system performance in Edirne climate conditions. During the experimental studies, each PV panel was operated under the same ambient and operating conditions simultaneously. The optimum slope for photovoltaic panels in Edirne province was determined by experimental analysis. Additionally, a numerical analysis was performed on each panel using RETScreen software.

Keywords

Photovoltaics , Energy efficiency , Slope , Monocrystalline-Polycrystalline material

FOTOVOLTAİK PANELLERİN EĞİM AÇISININ VE MALZEME ÇEŞİDİNİN SİSTEM PERFORMANSI ÜZERİNE ETKİSİ

Öz

Enerji yönetimi, enerjiyi tasarruflu kullanmanın yanında enerjiyi üretirken kayıpları en düşük oranda tutup mümkün olan en yüksek enerjiyi faydalı enerjiye dönüştürmeyi amaçlar. Bu doğrultuda enerji üretim sistemlerinin verimi etkileyen parametreler dikkate alınarak tasarlanıp işletilmesi, faydalı enerjinin artırılması açısından önem kazanır. Eğim açısı ve fotovoltaik panellerde kullanılan malzeme çeşidi, fotovoltaik sistem enerji üretimini ve verimini etkileyen parametrelerdir. PV paneller en yüksek verime, güneş ışınlarının dik geldiği açıda çalıştığında ulaşır. Bu nedenle, eğim açısının doğru ayarlanması, yıllık enerji üretiminin maksimuma ulaşabilmesi için oldukça önemlidir. Bu çalışmada, Edirne iklim koşulları için fotovoltaik panel eğim açısının, monokristal ve polikristal malzeme çeşitlerinin sistem performansı üzerine etkisi ayrıntılı ve kapsamlı olarak incelenmiştir. Deneysel çalışmalar yapılırken her bir PV panel eş zamanlı olarak aynı ortam ve işletme koşullarında çalıştırılmıştır. Edirne ili için fotovoltaik panel optimum eğim açısı deneysel olarak analizlerle tespit edilmiştir. Ayrıca her bir panel için RETScreen yazılımı kullanılarak nümerik analiz yapılmıştır.

Anahtar Kelimeler

Fotovoltaik , Enerji verimliliği , Eğim açısı , Monokristal-Polikristal malzeme

Kaynakça

Arslan, M. (2023). Fotovoltaik sistemlerde optimum eğim ve yönlendirme açılarının belirlenmesi. T.C. Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 147.
Afzaal, M., & O'Brien, P. (2006). Recent developments in II–VI and III–VI semiconductors and their applications in solar cells. J Mater Chem, 17.
Barbón, A., Ghodbane, M., Bayón, L., & Said, Z. (2022). A general algorithm for the optimization of photovoltaic modules layout on irregular rooftop shapes. Journal of Cleaner Production, 365, 132774. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2022.132774
Bilgili, M. E., & Dağtekin, M. (2017). Fotovoltaik piller ile elektrik üretiminde uygun eğim açısının ve yıllık oluşan enerji farkının belirlenmesi. Gaziosmanpaşa Bilimsel Araştırma Dergisi (GBAD), 156–167.
Chang, Y. P. (2010). Optimal the tilt angles for photovoltaic modules in Taiwan. International Journal of Electrical Power & Energy Systems, 32(9), 956–964.
Cooper, P. I. (1969). The absorption of radiation in solar stills. Solar Energy, 12(3), 333–346. https://doi.org/10.1016/0038-092x(69)90047-4
Duffie, J. A., & Beckman, W. A. (2013). Solar Engineering of Thermal Processes. John Wiley & Sons, Inc. https://doi.org/10.1002/9781118671603
Geliş, K., Akyürek, E. F., & Yoladı, M. (2020). Panel konumu ve açısının fotovoltaik panel karakteristiği üzerine etkisi. Iğdır Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 10(3), 1899–1908.
Grygiel, P., Tarłowski, J., Prześniak-Welenc, M., Łapiński, M., Łubiński, J., & Mielewczyk-Gryń, A., et al. (2021). Prototype design and development of low-load-roof photovoltaic modules for applications in on-grid systems. Solar Energy Materials and Solar Cells, 233, 111384. https://doi.org/10.1016/j.solmat.2021.111384
IEA - International Energy Agency. (2018). Energy Efficiency 2018: Analysis and Outlooks to 2040. Market Report Series, IEA/OECD.

Khahro, S. F. (2015). Evaluation of solar energy resources by establishing empirical models for diffuse solar radiation on tilted surface and analysis for optimum tilt angle for a prospective location in southern region of Sindh, Pakistan. International Journal of Electrical Power & Energy Systems, 64, 1073–1080.
Kuczynski, W., & Chliszcz, K. (2023). Energy and exergy analysis of photovoltaic panels in northern Poland. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 174, 113138.
Liu, R., Liu, Z., Xiong, W., Zhang, L., Zhao, C., & Yin, Y. (2024). Performance simulation and optimization of building façade photovoltaic systems under different urban building layouts. Energy, 288, 129708. https://doi.org/10.1016/j.energy.2023.129708
Liu, Y. H. B., & Jordan, C. R. (1960). The interrelationship and characteristic distribution of direct, diffuse and total solar radiation. Solar Energy, 4(3), 1–19.
Mondol, D. J., Yohanis, G. Y., & Norton, B. (2008). Solar radiation modelling for the simulation of photovoltaic systems. Solar Energy, 33(5), 1109–1120.
Nagengast, A., Hendrickson, C., & Matthews, H. S. (2013). Variations in photovoltaic performance due to climate and low-slope roof choice. Energy and Buildings.
Navntoft, L. C. (2012). UV solar radiation on a tilted and horizontal plane: Analysis and comparison of 4 years of measurements. Solar Energy, 86(1), 307–318.
Qu, H., Du, Z., & Kong, Q. (2024). Experimental study on the effect of tilt angle on the output parameters of a photovoltaic-phase change material (PV-PCM) system under wind conditions. Journal of Energy Storage, 102, 114263. https://doi.org/10.1016/j.est.2024.114263
Ruan, T., Wang, F., Topel, M., Laumert, B., & Wang, W. (2024). A new optimal PV installation angle model in high-latitude cold regions based on historical weather big data. Applied Energy, 359, 122690. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2024.122690
Salari, M., & Javaran, E. (2017). Optimising the tilt angle for solar surfaces using different solar irradiation models in Yazd. Renewable Energy, 323–331.
Şen, Z. (2008). Solar energy in progress and future research trends. Progress in Energy and Combustion Science, 30(4), 367–416.
Senpınar, A. (2018). Exergetic, energetic and environmental dimensions. Chapter 2.16: Optimization of slope angles. http://dx.doi.org/10.1016/B978-0-12-813734-5.00028-7
Shanmugan, S., Hammoodii, K. A., Eswarlal, T., Selvaraju, P., Bendoukha, S., Nabil Barhoumi, N., Mansour, M., Refaey, H. A., Rao, M. C., Mourad, A. H., Fujii, M., & Elsheikh, A. (2024). A technical appraisal of solar photovoltaic-integrated single slope single basin solar still for simultaneous energy and water generation. Case Studies in Thermal Engineering, 54, 104032. https://doi.org/10.1016/j.csite.2024.104032

Ayrıntılar

Birincil Dil

Türkçe

Konular

Enerji Üretimi, Dönüşüm ve Depolama (Kimyasal ve Elektiksel hariç)

Bölüm

Araştırma Makalesi

Yazarlar

Hacer Akhan ^*
0000-0002-7896-6441
Türkiye

Emir Emiralioğlu
0009-0008-4016-1673
Türkiye

Enis Eşer
0009-0007-3526-4187
Türkiye

Ulaş Kıvanç Seçgin
0009-0001-7249-6522
Türkiye

Kaan Berkay Karabıyık
0009-0007-7848-5940
Türkiye

Kani Başar Yenici
0009-0000-0999-3617
Türkiye

Erken Görünüm Tarihi

29 Haziran 2025

Yayımlanma Tarihi

29 Haziran 2025

Gönderilme Tarihi

27 Mayıs 2025

Kabul Tarihi

23 Haziran 2025

Yayımlandığı Sayı

Yıl 1970 Cilt: 26 Sayı: 1

IZ

https://izlik.org/JA69AW34UD

IEEE

[1]H. Akhan, E. Emiralioğlu, E. Eşer, U. K. Seçgin, K. B. Karabıyık, ve K. B. Yenici, “FOTOVOLTAİK PANELLERİN EĞİM AÇISININ VE MALZEME ÇEŞİDİNİN SİSTEM PERFORMANSI ÜZERİNE ETKİSİ”, TUJES, c. 26, sy 1, ss. 45–59, Haz. 2025, [çevrimiçi]. Erişim adresi: https://izlik.org/JA69AW34UD

THE EFFECT OF SLOPE AND MATERIAL TYPE OF PHOTOVOLTAIC PANELS ON SYSTEM PERFORMANCE

Abstract

Keywords

FOTOVOLTAİK PANELLERİN EĞİM AÇISININ VE MALZEME ÇEŞİDİNİN SİSTEM PERFORMANSI ÜZERİNE ETKİSİ

Öz

Anahtar Kelimeler

Kaynakça

Ayrıntılar

Birincil Dil

Konular

Bölüm

Yazarlar

Erken Görünüm Tarihi

Yayımlanma Tarihi

Gönderilme Tarihi

Kabul Tarihi

Yayımlandığı Sayı

IZ

Kaynak Göster