Öz: Giriþ: Güneþ enerjili sistemlerinin tasarýmý ve analizinde güneþ verilerinin kesinliði önemli bir role sahiptir. Türkiye’de birçok il için küresel güneþ ýþýnýmý ve güneþlenme süreleri ölçülmektedir. Güneþ Enerjisi Potansiyeli Atlasý’nda (GEPA) aylýk ortalama günlük küresel güneþ ýþýnýmý ve aylýk ortalama güneþlenme süreleri verileri mevcuttur. Uzay dýþý güneþ ýþýnýmý ve en yüksek güneþ ýþýnýmý deðerlerini mevcut GEPA verilerini kullanarak matematiksel denklemler ile elde etmek mümkündür. Ancak daðýnýk güneþ ýþýnýmý ve daðýnýk güneþ ýþýnýmýna baðlý olan direkt güneþ ýþýnýmý verilerini hesaplamak için mevcut veriler yeterli deðildir. Daðýnýk güneþ ýþýnýmý, ölçümü yapýlamayan yerlerde açýklýk kesri ve/veya kapalýlýk kesrine baðlý olarak daðýnýk güneþ ýþýnýmý denklemleri ile hesaplanýr. Direkt güneþ ýþýnýmý ise küresel güneþ ýþýnýmý ve daðýnýk güneþ ýþýnýmýnýn farký olarak belirlenir. Güneþ ýþýnýmýnýn tüm bileþenleri elde edildikten sonra toplam güneþ ýþýnýmý-eðim açýsý iliþkisi kullanýlarak güneþ panellerinin eðim açýsý ve bu açýda panellere düþen toplam güneþ ýþýnýmý hesaplanýr. Güneþ enerjili sistemlerin tasarým aþamasýnda güneþ paneli sayýsý en doðru þekilde toplam güneþ ýþýnýmý verileri ile belirlenir. Amaç: Bu çalýþmada amaç güneþ ýþýnýmý bileþenlerinin tümünün ölçülmüþ verilerinin mevcut olmadýðý Sakarya ili için toplam güneþ ýþýnýmý ve en uygun güneþ paneli eðim açýlarýný belirlemek ve buna göre güneþ enerjili sistemler için güneþ paneli sayýsýný belirleyebilecek bir hesaplama yöntemi ortaya koymaktýr. Kapsam: Yapýlan bu çalýþmada Sakarya ili için en uygun eðim açýlarý belirlenmiþ ve bu eðim açýlarýnda güneþ paneli üzerine düþen toplam güneþ ýþýnýmý deðerleri belirlenmiþtir. Elde edilen veriler 5 kW gücünde bir güneþ enerjili sistemin güneþ paneli sayýsýnýn belirlenmesinde kullanýlmýþtýr. Sýnýrlýklar: Çalýþma konumla direkt olarak iliþkili olduðundan sonuçlar sadece Sakarya ili ve Sakarya ili ile benzer enlem deðerine sahip bölgeler için sýnýrlý kalmýþtýr. Yöntem: Çalýþmanýn ilk aþamasýnda GEPA’dan mevcut küresel güneþ ýþýnýmý ve güneþlenme süreleri verileri alýnmýþtýr. Bu veriler ile en yüksek güneþlenme süresi ve uzay dýþý güneþ ýþýnýmý deðerleri belirlenmiþtir. Daha sonra küresel güneþ ýþýnýmýnýn uzay dýþý güneþ ýþýnýmýna oraný olan açýklýk kesri, güneþlenme süresinin en yüksek güneþlenme süresine oraný olan kapalýlýk kesri hesaplanmýþtýr. Tüm bu veriler ve mevcut daðýnýk güneþ denklemleri ile Sakarya ili için 9 adet yeni daðýnýk güneþ ýþýnýmý denklemleri belirlenmiþtir. Bu denklemler istatiksel hata göstergeleri ile test edilmiþ ve en iyi daðýnýk güneþ denklemi ile belirlenen veriler çalýþmanýn sonraki aþamalarýnda ölçülmüþ daðýnýk güneþ ýþýnýmý verileri olarak kabul edilmiþtir. Çalýþmanýn ikinci aþamasýnda toplam güneþ ýþýnýmý-eðim açýsý iliþkisi kullanýlarak aylýk ve yýllýk en uygun eðim açýlarý ile bu açýlarla konumlandýrýlmýþ güneþ panelleri üzerine düþen toplam güneþ ýþýnýmý deðerleri hesaplanmýþtýr. Çalýþmanýn son aþamasýnda güneþ panellerinin verimi, yüzey alaný ve toplam güneþ ýþýnýmý verileri kullanýlarak bir güneþ panelinin günlük ortalama gücü belirlenmiþtir. Bu güç deðeri 5 kW gücünce güneþ enerjili bir sistem için gerekli güneþ paneli sayýsý belirlenmesinde kullanýlmýþtýr. Bulgular: Sakarya ili için en uygun yýllýk eðim açýsý 32° olarak belirlenmiþtir. Açýklýk kesrinin en küçük olduðu ayýn ise güneþlenme süresinin en az olduðu Aralýk ayý olduðu görülmüþtür. Bu durumda 5 kW gücünde güneþ enerjili bir sistem için güneþ paneli sayýsý en kötü durum olan Aralýk ayý için hesaplanmýþtýr. Aralýk ayý için ortalama güneþlenme süresi 3,09 saat, aylýk ortalama günlük toplam güneþ ýþýnýmý deðeri ise 1,9844 kWh/m2-gün’dür. Bu durumda toplam güneþ ýþýnýmý kullanýlarak yapýlan bir hesaplama ile 5 kW gücünde bir güneþ enerjili sistem için 10 adet 250 W gücünde güneþ paneli kullanýmýnýn yeterli olduðu görülmüþtür. Buna karþýlýk ayný sistem için ortalama güneþlenme süresine baðlý olarak yapýlan hesaplamada 7 adet 250W güneþ paneli ile talep gücün karþýlandýðý görülmüþtür. Sonuç: Çalýþma sonunda, güneþ enerjili sistemlerin tasarým aþamasýnda güneþ paneli sayýsýnýn belirlenmesinde sýklýkla kullanýlan güneþlenme süresi ile yapýlan hesaplamalarýn eksik olduðu görülmüþtür. Þebekeye baðlý sistemler için bu eksiklik telafi edilebilir bir durumdur. Ancak þebekeden baðýmsýz sistemlerde güneþ paneli sayýsýnýn doðru belirlenmesi hayati önem taþýmaktadýr. Bu nedenle bu çalýþmada güneþ enerjili sistem tasarýmýnda sistemin konumlandýrýlacaðý bölgenin güneþ verilerinin analizinin doðru bir þekilde yapýlmasý ve güneþ paneli sayýsýnýn en kötü durumlar için toplam güneþ ýþýnýmý deðerleri ile belirlenmesi ve tavsiye edilen hesaplama yönteminin kullanýlmasý önerilmektedir. Böyle bir minimum gereksinimlerin karþýlandýðý aya göre yapýlacak seçim ve tasarým ile, kullanýcýlar diðer aylar ve beklenmeyen durumlar için enerji depolama ve þebekeye enerji satma seçeneklerine sahip olacaktýr.
Anahtar Kelimeler : toplam güneþ ýþýnýmý, daðýnýk güneþ ýþýnýmý, direkt güneþ ýþýnýmý, güneþlenme süresi, en yüksek güneþlenme süresi
Anahtar Kelimeler: toplam güneþ ýþýnýmý, daðýnýk güneþ ýþýnýmý, direkt güneþ ýþýnýmý, güneþlenme süresi, en yüksek güneþlenme süresi
|
