Kars ilinde fotovoltaik destekli içme suyu pompalama sisteminin enerji ve ekonomik analizi
Energy and economic analysis of photovoltaic assisted supported drinking water pumping system in Kars province
Yazar: ÇAĞLAR KAZAK
Danışman: PROF. DR. KADİR BAKIRCI
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Enerji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Enerji = Energy
Dizin: Güneş enerjisi santrali = Solar energy plant ; Yenilenebilir enerji kaynakları = Renewable energy resources

Özet:
Amaç: Bu çalışmada Kars ili Selim ilçesi Büyükdere köyünde kurulan fotovoltaik destekli içme
suyu pompalama sisteminin enerji ve ekonomik analizleri yapılmıştır.
Yöntem: Çalışmada, ilk önce bölgenin güneş potansiyelini değerlendirmek için güneş enerjisi
ölçüm değerleri analiz edilmiştir. Enerji analizi kapsamında, fotovoltaik sistemde üretilen
elektrik enerjisi ve bölgenin güneş ışınımı ölçüm değerleri ilgili kurumlardan temin edilerek
sistemin günlük ve aylık ortalama günlük verim değerleri hesaplanmıştır. Ekonomik analiz
kapsamında sistemin ilk yatırım maliyeti ve üretilen enerjinin yıllık toplam miktarı belirlenmiş
ve sistemin geri ödeme süresi hesaplanmıştır.
Bulgular: 2023 yılı güneş verilerine göre, Kars'ta yıllık ortalama günlük toplam güneşlenme
süresi ve yatay güneş ışınımı değerleri sırasıyla 7,22 saat/gün ve 4,54 kWh/m2
/gün
değerlerindedir. Mevcut uygulamada 2023 yılı için 26° eğimli güneş paneli yüzeyine gelen
yıllık toplam güneş ışınımı değeri 1914,95 kWh/m2
/yıl olarak hesaplanmıştır. 2023 yılına ait
yıllık toplam güneş ışınımı değerlerine göre, yatay ile 26° eğimli olan güneş panellerinin yatay
yüzeye kıyasla %15,47 daha fazla güneş ışınımı aldığı görülmüştür. Şubat 2023 ve Nisan 2024
arasındaki döneme ait verilere göre, 1 ve 2. yöntemlerde fotovoltaik sistemin en düşük ve en
yüksek aylık ortalama günlük toplam verim değerlerinin sırasıyla yaklaşık %8,99 (şubat) ile
%18,63 (mart) ve %8,66 (şubat) ile %18,42 (haziran) olarak 2023 yılına ait aylarda
gerçekleştiği görülmüştür. Şubat 2023 ile Ocak 2024 arasında 12 aylık değerler üzerinden, 1 ve
2. yöntemlerde sistemin aylık ortalama günlük toplam verim değerlerinin yıllık ortalamaları
sırasıyla %15,25 ve 15,11 olarak hesaplanmıştır. 2023 yılı için havanın büyük oranda açık
olduğu günlerde fotovoltaik sistemin günlük toplam verim değerlerinin yaklaşık olarak
%10,52-18,48 aralığında değiştiği görülmüştür. Şubat 2023 ile Ocak 2024 arasındaki dönem
için yapılan ekonomik analizde, fotovoltaik destekli içme suyu pompalama sisteminin 9 ile 10
yıl içinde kendini geri ödeyebileceği hesaplanmıştır.
Sonuçlar: Fotovoltaik destekli içme suyu pompalama sistemi, güneş enerjisini kullanarak içme
suyu ihtiyacını karşılar ve elektrik şebekesine bağımlılığı azaltır. Şubat 2023 ve Nisan 2024
arasındaki döneme ait enerji analizi sonuçlarına göre, 1 ve 2. yöntemlerde fotovoltaik sistemin
aylık ortalama günlük verim değerlerinin sırasıyla yaklaşık %8,99-18,63 ve %8,66-18,42
aralıklarında değiştiği görülmüştür. 2023 yılına ait verilere göre, büyük oranda açık günlerde
sistemin günlük verimlerinin yaklaşık %10,52-18,48 aralığında değiştiği tespit edilmiştir. Şubat
2023 ve Ocak 2024 dönemi için sistemin geri ödeme süresinin 9 ile 10 yıl arasında olduğu
görülmüştür.
Anahtar Kelimeler: güneş enerjisi, fotovoltaik sistemler, enerji ekonomisi, ekonomik analiz,
enerji analizi, yenilenebilir enerji, Kars

Abstract:
Purpose: In this study, the energy and economic analyses of the photovoltaic supported
drinking water pumping system installed in Büyükdere village of Selim district of Kars
province are performed.
Method: In the study, solar energy measurement values are first analyzed to assess the solar
potential of the region. Within the scope of the energy analysis, the electrical energy produced
in the photovoltaic system and the solar radiation measurement values of the region are obtained
from the relevant associations, and the daily and monthly average daily efficiency values of the
system are calculated. Within the scope of the economic analysis, the initial investment cost of
the system and the annual total amount of energy produced are determined, and the payback
period of the system is calculated.
Findings: According to 2023 solar data, the annual average daily total sunshine duration and
horizontal solar radiation values in Kars are 7.22 hours/day and 4.54 kWh/m2
/day, respectively.
In the current application, the annual total solar radiation value reaching the 26° inclined solar
panel surface for 2023 is calculated as 1914.95 kWh/m2
/year. According to the annual total
solar radiation values for 2023, it is seen that solar panels inclined at 26° to the horizontal
receive 15.47% more solar radiation compared to a horizontal surface. According to the data
for the period between February 2023 and April 2024, it is observed that the lowest and highest
monthly average daily total efficiency values of the photovoltaic system in the 1st and 2nd
methods are approximately 8.99% (February) and 18.63% (March) and 8.66% (February) and
18.42% (June) in the months of 2023, respectively. Over the 12-month values between February
2023 and January 2024, the annual averages of the monthly average daily total efficiency values
of the system in the 1st and 2nd methods are calculated as 15.25% and 15.11%, respectively. It
is seen that the daily total efficiency values of the photovoltaic system vary between
approximately 10.52% and 18.48% on the days when the weather is mostly clear for 2023. In
the economic analysis conducted for the period between February 2023 and January 2024, it is
calculated that the photovoltaic supported drinking water pumping system can pay itself back
in 9 to 10 years.
Results: The photovoltaic supported drinking water pumping system meets the drinking water
demand by using solar energy and reduces dependency on the electricity grid. According to the
energy analysis results for the period between February 2023 and April 2024, it is seen that the
monthly average daily efficiency values of the photovoltaic system in the 1st and 2nd methods
vary between approximately 8.99-18.63% and 8.66-18.42%, respectively. According to the data
for 2023, it is determined that the daily efficiencies of the system vary between approximately
10.52-18.48% on mostly clear days. It is observed that the payback period of the system for the
period of February 2023 and January 2024 is between 9 and 10 years.
Keywords: solar energy, photovoltaic systems, energy economy, economic analysis, energy
analysis, renewable energy, Kars