Şebekeye bağlı belirli bir PV/batarya/yük sisteminin optimum konumlandırma modelinin oluşturulması: Türkiye uygulaması
Determining of optimum orientation model for a grid connected PV/battery/load system: Case study in Turkey
Yazar: HÜSEYİN AKDEMİR
Danışman: YRD. DOÇ. İSMAİL NAKİR
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektrik Tesisleri Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Yenilenebilir enerji kaynakları içerisinde güneş enerjisinin önemi giderek artmaktadır. PV Güneş Enerjisi Sistemlerinin ürettiği elektriksel güç, panel üzerine düşen güneş ışınımı miktarı ile doğrudan ilişkilidir. Esas itibariyle mevcut sistemlerde PV panellerin konumlandırılması çoğunlukla sabit bir eğim açısına göre yapılmaktadır. Konumlandırmada PV panellerin kuzey-güney doğrultusundaki konumlandırma açısı (Azimuth) bir çok uygulamada sıfır derece olarak alınmakta ve neden sıfır alındığına dair detaylı bir mühendislik çalışması bulunmamaktadır. Ayrıca literatürde optimum eğim açısının belirlenmesi için yapılan çalışmaların sonuçları arasında da önemli farklar bulunmaktadır. Gerçekleştirilen bu çalışma ile, ışınım değeri bilinen herhangi bir noktada yer alan ve hem şebekeye bağlı hem de şebekeden bağımsız olarak çalışabilen ve bu sayede ihtiyacından fazla enerjiyi şebekeye satabilen mesken tipi bir PV-batarya-yük sistemi için, yük karşılama kısıtı ve minimum sistem maliyeti/maksimum gelir esasına dayanarak, PV sisteme ilişkin optimum yönlendirme açılarının (eğim ve azimuth açıları) belirlenmesi hedeflenmiştir. Ayrıca, optimum yönlendirme açılarının belirlenmesi işlemi Türkiye'de güneş ışınımı değerleri bilinen 68 farklı nokta için yapılmış ve bu sayede de çalışmaya ulusal bir nitelik kazandırılması düşünülmüştür. Bu amaçla, belirli bir PV kapasitesi, batarya boyutu ve örnek bir yük rejimi enerji üretim modelinin unsurları olarak düşünülmüştür. Sonrasında, literatürde yer alan çalışmalar referans alınarak Türkiye genelinde belirlenen 68 farklı bölgenin yatay düzlemdeki toplam ışınım değerleri alınmıştır. Netice itibariyle, ışınım, PV-batarya-yük sistemine ilişkin kapasite değerleri ve bu sistemin maliyet değerleri dikkate alınarak Türkiye şartları için örnek bir PV enerji üretim modeline ait optimum eğim ve azimuth açıları hesaplanmıştır. Sonuçta, elde edilen eğim ve azimuth açısı değerleri ülkemiz şartları için uygulanabilir ve böylelikle de ülkemizde kurulumu son yıllarda büyük bir ivme kazanan PV sistem tasarımlarında kullanılarak bu sistemlerin enerji verimliliği arttırılabilir. Böylelikle PV yatırımlarının ekonomik anlamda geri dönüş süresi azalacağından, bu çalışma yatırımcılar için doğru teşvik unsurlarını ortaya koymaya katkı sağlamış olacaktır.

Abstract:
The importance of solar energy has been increasing gradually in renewable energy sources. The energy obtained from photovoltaics (PV) is directly proportionate to incident solar radiation on PV panels. At the present time, PV system tilt angle is generally adjusted at fixed angle. The azimuth angle which shows PV panel north-south direction, is usually taken 0 degree in many solar applications and there is not any detailed on engineering study why it is zero. Also there are significant differences to study results between determined optimum tilt angles on literature. With this study, it is aimed to determine the optimum orientation angles (tilt and azimuth angles)  considering load constraint and minimum system cost or maximum revenue for a residential PV system where radiation value is known at any location, which both on-grid and off-grid can operable and thus can sell energy to the grid more than it need for PV-battery-load system. In addition, the determination of the optimum orientation angles were made for 68 different points in Turkey where solar radiation values are known and thus it was considered that give the work a national character. For this purpose, a certain of PV capacity, battery size and a example of load regime are considered as elements of the energy production model. After, total radiation values in the horizontal plane determined for 68 different regions in Turkey are obtained with reference to the studies in the literature.  As a result, radiation, PV-battery-load systems of capacity values and taking into cost values of this system a example of belong PV energy production model optimum tilt and azimuth angles are calculated. After all, being obtained tilt and azimuth angles values are applied for our country conditions and thus the establishment of the country in recent years has gained great momentum using in PV system designed  the energy efficiency of these systems can be increased. In this way because of PV investements meaning of economic will be decreased to recycling time, this study will be contributed for investors to introduce the right incentives.