| |
Öz: Elektrik talebindeki gözle görülür artış, fosil yakıtların hızla tükenmesi, dünya genelinde çevresel kaygılar ile birlikte, güneş enerjisinden elektrik enerjisi üreten fotovoltaik (FV) tesislerinin büyük çapta işletmeye alınması gerekliliğine yol açmıştır. Fotovoltaik santral kurulumu için her zaman büyük bir arazi gereksinimi vardır. Değerli toprak ve suyu korumak için, FV sistemini okyanus, göl, rezervuar, sulama havuzları, atık su arıtma tesisleri, balık çiftlikleri, barajlar ve kanallar gibi su kütlelerine kurmak cazip bir seçenek olabilir. Yüzer tip güneş fotovoltaik panelleri, güneş ışığı blokajı için daha az engel, uygun, enerji verimliliği, panellerin altındaki daha düşük sıcaklık nedeniyle daha yüksek güç üretim verimliliği dahil olmak üzere aşırı yüklü güneş panellerine kıyasla çok sayıda avantaja sahiptir. Buna ek olarak, su ortamı güneş kurulumunun yararınadır çünkü bitkinin gölgelenmesi aşırı su buharlaşmasını önler, alg büyümesini sınırlar ve potansiyel olarak su kalitesini artırır. Bu çalışmada Ceyhan Havzası’nda Ceyhan Nehri ana kolu üzerinde ardışık olarak bulunan çok barajlı bir sistem ile bu barajların üzerine kurulan yüzer FV sistemlerinin modeli oluşturulmuştur. Hidroelektrik ve fotovoltaik enerjinin birlikte kullanıldığı, optimal enerji üretimi üzerine odaklı bu hibrid (hidroelektrik ve fotovoltaik) model ile enerji üretimi ve verimliliği incelenmiştir. Hidroelektrik ve fotovoltaik elektrik enerjisi üretim santralinin birlikte çalışmasının, ayrı ayrı çalışmasına göre getirdiği kazanımlar analiz edilmiştir. Giriş: Türkiye’nin ekonomik ve sosyal gelişimi, çevre kirliliği ve enerji, toprak ve su kaynakları gibi birçok faktörle sınırlandırılmaktadır. Hem alışılmış hem de yenilenebilir bir kaynak olan hidroelektrik enerjinin halen ekonomik görülmeyen küçük ve orta ölçekli üretimi de bu çerçevede ekonomik olma durumuna girecektir. Ayrıca bu durum, güneş enerjisinden elektrik enerjisi üreten FV tesislerinin büyük çapta işletmeye alınması gerekliliğine yol açmıştır. Dünyada ve ülkemizde giderek yaygınlaşan fotovoltaik enerjinin kurulum maliyetlerinin yüksek olması dolayısıyla bu sistemleri en yüksek verimde kullanmak çok önemlidir. Bu yüzden herhangi bir kaynaktan üretilen enerjinin en optimum olması istenmektedir. Bu çalışmada elde edilen model, Ceyhan Nehri Havzası’nda güneş panellerinin baraj gölü üzerinde kullanıldığı bir hibrid sistemle ile denenmiştir. Önerilen model, geleneksel karasal fotovoltaik sistemlerle karşılaştırıldığında; yüzer FV sistemleri çok fazla arazi ve su kaynağı tasarrufu sağlayabilir ve daha yüksek güç üretim verimliliği elde edebilir. Buradan yola çıkılarak, su ve arazi kaynaklarının korunması açısından yüzer PV sistemlerinin potansiyelini artacağı düşünülmektedir.Amaç: Kırsal bir yerleşim bölgesinde bulunan çok barajlı bir sistemin fotovoltaik enerji üretim santraliyle birlikte kullanılarak en yüksek verimle enerji üretmesini sağlayacak ve Türkiye’nin elektrik enerjisi ihtiyacına katkı sağlayacak, hidroelektrik ve FV santralinin modelinin oluşturulmasıdır. Kapsam: Ceyhan Havzası’nda Ceyhan Nehri ana kolu üzerinde ardışık olarak bulunan çok barajlı bir su kaynakları sistemini ve bu barajların üzerine kurulabilecek en yüksek güçteki fotovoltaik elektrik üretim sistemleri ile aylık olarak üretilen enerjinin hesaplanacağı bir model öngörülmüştür. Yöntem: Önerilen sistemde, baraj haznesi üzerine kurulacak yüzer FV elektrik üretim santralinin üreteceği güç, kullanılacak olan FV panellerin yüzeyi ile doğru orantılıdır. Buradan yola çıkılarak, FV sistemden elde edilecek enerji baraj haznesinin alanı ile doğru orantılı olarak değişmekte olduğu bir model kurulmuştur. Modelde, Ceyhan Havzası’nda Ceyhan Nehri ana kolu üzerinde ardışık olarak bulunan çok barajlı bir sistemin aylara göre yüzey alanları ve bu yüzey alanlarına kurulacak olan FV sistemden ne kadar enerji üretileceği hesaplanmıştır. Çalışma sıcaklıklarının FV panellerin verimliliği üzerinde önemli bir etkisi vardır ve çalışma sıcaklığının azalması FV panel verimliliğinin artmasına neden olur. Karasal PV sistemleri ile karşılaştırıldığında, yüzer bir PV sistemi suyun soğutma etkisinden faydalanabilir ve su yüzeyine yakın monte edildiği için daha yüksek bir verimlilikle çalışır. Bu nedenle, kurulan modele sıcaklık etkisi de dahil edilmiştir. Kısıtlar: Kurulan model, Ceyhan Nehri ana kolu üzerinde birbirine seri olarak bağlı bulunan barajlar, sırasıyla, Menzelet, Kılavuzlu, Sır, Berke ve Aslantaş barajları ile sınırlıdır. Araştırmanın Problemi: Kurulan model, Ceyhan Nehri ana kolu üzerinde birbirine seri olarak bağlı bulunan barajlar, sırasıyla, Menzelet, Kılavuzlu, Sır, Berke ve Aslantaş barajları üzerine kurulacak olan yüzer FV sistemlerin, hidroelektrik santraller ile optimum enerji üretilmesi üzerinedir. Araştırmanın Sınırlılıkları: Barajlarda su depolama, hidroelektrik, kapasite kısıtları bulunmakta olup, bu kısıtlara rağmen optimal enerji üretimi yapılması planlanmaktadır. Bulgular: Ceyhan Havzası’nda bulunan bütünleşik (hibrid) hidroelektrik ve fotovoltaik elektrik enerjisi üretim santralleri olan çok barajlı sisteme ait aylık enerji üretimi değerleri elde edilmiştir. Elde edilen model ile hibrid santralin yıllık yaklaşık 13GWh enerji üreteceği tahmin edilmektedir. Bu enerji değeri kabaca 5 bin tane ev tipi tüketiciyi beslemeye yetecek kadardır. Ayrıca bu sayede CO2 salınım değerlerinin düşmesin yardımcı olacaktır. Sonuç: Baraj doluluk durumlarına göre ve barajların üzerine kurulan fotovoltaik sistemlerin sıcaklığına etkisine göre toplam üretilen enerji hesaplanmıştır. Buna göre önerilen sistemin verimi ayrık olana göre daha fazla olduğu görülmüştür. Ayrıca yaklaşık 150km2’lik karasal arazi alanı kullanılmamış, bu arazi tarımsal veya başka bir hizmet için kullanılmasına imkan sağlamıştır.
Anahtar Kelimeler: Yüzer fotovoltaik santral, Çok Barajlı Sistem, Güneş Enerjisi, hidroelektrik enerji, hibrid enerji.
|
