Öz: Giriş: Güneş enerjili sistemlerinin tasarımı ve analizinde güneş verilerinin kesinliği önemli bir role sahiptir. Türkiye’de birçok il için küresel güneş ışınımı ve güneşlenme süreleri ölçülmektedir. Güneş Enerjisi Potansiyeli Atlası’nda (GEPA) aylık ortalama günlük küresel güneş ışınımı ve aylık ortalama güneşlenme süreleri verileri mevcuttur. Uzay dışı güneş ışınımı ve en yüksek güneş ışınımı değerlerini mevcut GEPA verilerini kullanarak matematiksel denklemler ile elde etmek mümkündür. Ancak dağınık güneş ışınımı ve dağınık güneş ışınımına bağlı olan direkt güneş ışınımı verilerini hesaplamak için mevcut veriler yeterli değildir. Dağınık güneş ışınımı, ölçümü yapılamayan yerlerde açıklık kesri ve/veya kapalılık kesrine bağlı olarak dağınık güneş ışınımı denklemleri ile hesaplanır. Direkt güneş ışınımı ise küresel güneş ışınımı ve dağınık güneş ışınımının farkı olarak belirlenir. Güneş ışınımının tüm bileşenleri elde edildikten sonra toplam güneş ışınımı-eğim açısı ilişkisi kullanılarak güneş panellerinin eğim açısı ve bu açıda panellere düşen toplam güneş ışınımı hesaplanır. Güneş enerjili sistemlerin tasarım aşamasında güneş paneli sayısı en doğru şekilde toplam güneş ışınımı verileri ile belirlenir. Amaç: Bu çalışmada amaç güneş ışınımı bileşenlerinin tümünün ölçülmüş verilerinin mevcut olmadığı Sakarya ili için toplam güneş ışınımı ve en uygun güneş paneli eğim açılarını belirlemek ve buna göre güneş enerjili sistemler için güneş paneli sayısını belirleyebilecek bir hesaplama yöntemi ortaya koymaktır. Kapsam: Yapılan bu çalışmada Sakarya ili için en uygun eğim açıları belirlenmiş ve bu eğim açılarında güneş paneli üzerine düşen toplam güneş ışınımı değerleri belirlenmiştir. Elde edilen veriler 5 kW gücünde bir güneş enerjili sistemin güneş paneli sayısının belirlenmesinde kullanılmıştır. Sınırlıklar: Çalışma konumla direkt olarak ilişkili olduğundan sonuçlar sadece Sakarya ili ve Sakarya ili ile benzer enlem değerine sahip bölgeler için sınırlı kalmıştır. Yöntem: Çalışmanın ilk aşamasında GEPA’dan mevcut küresel güneş ışınımı ve güneşlenme süreleri verileri alınmıştır. Bu veriler ile en yüksek güneşlenme süresi ve uzay dışı güneş ışınımı değerleri belirlenmiştir. Daha sonra küresel güneş ışınımının uzay dışı güneş ışınımına oranı olan açıklık kesri, güneşlenme süresinin en yüksek güneşlenme süresine oranı olan kapalılık kesri hesaplanmıştır. Tüm bu veriler ve mevcut dağınık güneş denklemleri ile Sakarya ili için 9 adet yeni dağınık güneş ışınımı denklemleri belirlenmiştir. Bu denklemler istatiksel hata göstergeleri ile test edilmiş ve en iyi dağınık güneş denklemi ile belirlenen veriler çalışmanın sonraki aşamalarında ölçülmüş dağınık güneş ışınımı verileri olarak kabul edilmiştir. Çalışmanın ikinci aşamasında toplam güneş ışınımı-eğim açısı ilişkisi kullanılarak aylık ve yıllık en uygun eğim açıları ile bu açılarla konumlandırılmış güneş panelleri üzerine düşen toplam güneş ışınımı değerleri hesaplanmıştır. Çalışmanın son aşamasında güneş panellerinin verimi, yüzey alanı ve toplam güneş ışınımı verileri kullanılarak bir güneş panelinin günlük ortalama gücü belirlenmiştir. Bu güç değeri 5 kW gücünce güneş enerjili bir sistem için gerekli güneş paneli sayısı belirlenmesinde kullanılmıştır. Bulgular: Sakarya ili için en uygun yıllık eğim açısı 32° olarak belirlenmiştir. Açıklık kesrinin en küçük olduğu ayın ise güneşlenme süresinin en az olduğu Aralık ayı olduğu görülmüştür. Bu durumda 5 kW gücünde güneş enerjili bir sistem için güneş paneli sayısı en kötü durum olan Aralık ayı için hesaplanmıştır. Aralık ayı için ortalama güneşlenme süresi 3,09 saat, aylık ortalama günlük toplam güneş ışınımı değeri ise 1,9844 kWh/m2-gün’dür. Bu durumda toplam güneş ışınımı kullanılarak yapılan bir hesaplama ile 5 kW gücünde bir güneş enerjili sistem için 10 adet 250 W gücünde güneş paneli kullanımının yeterli olduğu görülmüştür. Buna karşılık aynı sistem için ortalama güneşlenme süresine bağlı olarak yapılan hesaplamada 7 adet 250W güneş paneli ile talep gücün karşılandığı görülmüştür. Sonuç: Çalışma sonunda, güneş enerjili sistemlerin tasarım aşamasında güneş paneli sayısının belirlenmesinde sıklıkla kullanılan güneşlenme süresi ile yapılan hesaplamaların eksik olduğu görülmüştür. Şebekeye bağlı sistemler için bu eksiklik telafi edilebilir bir durumdur. Ancak şebekeden bağımsız sistemlerde güneş paneli sayısının doğru belirlenmesi hayati önem taşımaktadır. Bu nedenle bu çalışmada güneş enerjili sistem tasarımında sistemin konumlandırılacağı bölgenin güneş verilerinin analizinin doğru bir şekilde yapılması ve güneş paneli sayısının en kötü durumlar için toplam güneş ışınımı değerleri ile belirlenmesi ve tavsiye edilen hesaplama yönteminin kullanılması önerilmektedir. Böyle bir minimum gereksinimlerin karşılandığı aya göre yapılacak seçim ve tasarım ile, kullanıcılar diğer aylar ve beklenmeyen durumlar için enerji depolama ve şebekeye enerji satma seçeneklerine sahip olacaktır.
Anahtar Kelimeler : toplam güneş ışınımı, dağınık güneş ışınımı, direkt güneş ışınımı, güneşlenme süresi, en yüksek güneşlenme süresi
Anahtar Kelimeler: toplam güneş ışınımı, dağınık güneş ışınımı, direkt güneş ışınımı, güneşlenme süresi, en yüksek güneşlenme süresi
|
