Çatı güneş panelleri tedarik zinciri analizi
Supply chain analysis of rooftop solar panels
Yazar: MUZAFFER CEM ATEŞ
Danışman: PROF. DR. MEHMET ÖZGÜR KAYALICA
İstanbul Teknik Üniversitesi / Enerji Enstitüsü / Enerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı / Enerji Bilim ve Teknoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Endüstri ve Endüstri Mühendisliği = Industrial and Industrial Engineering ; Enerji = Energy
Dizin: Ekonomik büyüme = Economic growth ; Ekonomik etki = Economic effect ; Güneş paneli = Solar panel ; Lokalizasyon = Localization ; Senaryo analizi = Scenario analysis ; İstihdam = Employment

Özet:
Enerji, insanlığın neslini devam ettirebilmesi için var olması gereken temel ihtiyaçlardan biridir. Yenilemez enerji kaynaklarının çevreye verdiği zarar ve yakın gelecekte bu kaynakların artan enerji talebine cevap veremeyeceği bilincinin oluşması sonucunda, insanlık yüzünü yenilenebilir enerji kaynaklarına çevirmiştir. Bu enerji kaynaklarından, belki de en temellerinden biri, hiçbir zaman tükenmeyecek olan güneş enerjisidir.
Tedarik zincirindeki ana amaç, üretilecek ve insanlığın hizmetine sunulacak olan ürünün bütün aşamalarının belirlenmesidir. Bu durum sonucunda ortaya çıkabilecek bu hizmetler ve üretim zincirleri, yeni iş imkanlarının ortaya çıkmasını sağlayabilir, ülkenin ekonomik gelişimine olumlu katkılarda bulunabilir. Ayrıca tedarik zincirindeki unsurların ortaya koyduğu maliyetlerin zaman içinde azalması, ürünün daha ucuz bir fiyata satılmasına sebep olabilir, bu da ürünün kullanımının daha yaygınlaşmasına önayak olabilir. 
Ülkelerin PV güneş enerjisi sistemine olan talebi her yıl artıyor ve bu ilerideki yıllarda artacak gibi görünüyor. 2020 yılında yaklaşık 20 ülke PV kapasitesine en az 1 GW'lık bir ekleme yaptı, bu sayı 2019 yılında 18'di. 2020 yılı sonuna gelindiğinde ise, en az 42 ülkenin PV kapasitesinin 1 GW ya da daha fazla olduğu tespit edilmiştir.
PV sistemler, ülkelerin elektrik üretiminde git gide daha da belirgin bir yer almaya başlamıştır. 2020 yılının sonunda; en az 15 ülkenin, toplam ürettiği elektrik miktarının %5 ya da daha fazlasını PV sistemlerin oluşturduğu gözlemlenmiştir.
Dünya üzerindeki konumu itibarı ile, güneş enerjisi bakımından ülkemiz oldukça avantajlı bir konumdadır. Türkiye, bu avantajlı konumuna rağmen güneş enerjisi potansiyelini kullanmada istenilen düzeyde değildir. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı'nın hazırladığı Türkiye Güneş Enerjisi Potansiyeli Atlasına (GEPA) göre, ortalama yıllık güneşlenme süresi 2741 saat, yıllık toplam ışınım değeri 1527,46 kWh/m2 olarak belirtilmiştir. Meteoroloji Genel Müdürlüğü'nün. Güneş kaynaklı elektrik üretim kapasitesinin teknik kapasitesi 405 milyar kWh/yıl, ekonomik potansiyeli 380 milyar kWh/yıl olarak öngörülmüştür.
Yapılan tez çalışmasında, PV güneş panellerinin tedarik zinciri oluşturularak, Türkiye'de üretilen panellerin yerlilik durumu ile ilgili analiz yapılmıştır. Tezin ilerleyen kısmında, panellerin yerlilik oranının artışının ortaya çıkarabileceği ekonomik gelişme ve istihdam I-JEDI modeli kullanılarak senaryo analizleri ile incelenmiştir. Sonuç kısmında ise, panel üretiminde yerlileşmenin ortaya çıkarabileceği olumlu sonuçlar değerlendirilmiştir. 
Tezin ikinci kısmında tedarik zincirinin tanımı yapılmıştır. Tedarik zinciri; müşteri memnuniyetini en az maliyetle üst seviyeye çıkarmak amacıyla oluşturulan, hammadde kaynağı ile müşteri arasında her iki yönde gerçekleşebilen ürün, hizmet, para ve bilgi akışlarına dahil olan, birden çok iş biriminden oluşan bir yapıdır. Sonrasında, tedarik zincirini oluşturan unsurlardan bahsedilmiştir. Bu unsurlar, en genel haliyle; akış yukarı, odak işletme ve akış aşağı olarak kategorize edilebilir. Akış yukarı kategorisinde yer alan firmalar, o tedarik zincirinin tedarikçilerini oluşturur. Odak işletmeler, ürünün istenilen şekilde, istenilen miktarda ve istenilen zaman içinde üretme sorumluluğu içerisindedir. . Akış aşağı olarak isimlendirilen kısım ise genel olarak dağıtımcılar, perakendeciler ve müşteriler olmak üzere 3 kısımdan oluşur. Bölümün ilerleyen kısımlarında tedarik zinciri yönetiminden, fizibilite analizinden ve çatı güneş panelleri tedarik zinciri tanımından bahsedilmiştir. Çatı güneş paneli tedarik zinciri şeması da bu kısımda verilmiştir. Ayrıca, tedarik zincirinin yukarı akış kısmını oluşturan polisilikon, silikon külçe, silikon levha ve güneş hücresi üreten firmaların sayılarının ülkelere göre analizi yapılmıştır. Üretilen panellerin maliyet dağılımı, 10 MW'lık bir PV sistem kurulumunun maliyet dağılımı, ülkeye göre konut güneş PV toplam kurulu maliyeti ve operasyon ve bakım maliyetleri ile ilgili genel bilgiler de bu bölümde yer almaktadır.
Tezin üçüncü bölümünde Türkiye'de ve Dünya'da güneş enerjisinin kullanımı ve potansiyeli ile ilgili anlatımlar yapılmıştır. Dünya'da tüketilen enerji kaynakları, bu kaynaklar içerisinde güneşin yeri, PV güneş enerjisine olan talep gibi konular hakkında bilgi verilmiştir. Bölümün ilerleyen kısımlarında, Türkiye'nin coğrafi konumu ve bununla gelen güneş enerjisi potansiyeli, güneşlenme süreleri, tüketilen enerjinin kaynaklara göre dağılımı, PV güneş enerjisi kurulu gücünün yıllara göre dağılımı, lisanslı ve lisanssız elektrik üretimi konulara değinilmiştir. Daha sonra tedarik zincirinde yukarı akış kısmında yer alan unsurların ithalat değerleri incelenmiş, panel ve PV sistemin entegrasyonu için gerekli yapıları üreten firmaların Türkiye içindeki analizi yapılmıştır. Güneş enerjisi değer sisteminin Türkiye'deki gelir ve istihdam etkisi ile bölüm tamamlanmıştır.
Tezin dördüncü kısmında, tezde kullanılan model ve modelde girdi olarak kullanılan girdi-çıktı tabloları hakkında bilgi verilmiştir. Girdi-çıktı tabloları ve analizi, Wassily Leontief tarafından 1941 yılında ortaya çıkmış ve bu çalışması ona 1973 yılında Nobel İktisat Ödülü'nü kazandırmıştır. Girdi-çıktı tablolarını kullanarak birçok ölçüm yapabilmek mümkündür. Bu yapılan ölçümler, olasılıktan bağımsız ölçümler olmaktadır. Girdi-çıktı tabloları 3-4 yıllık periyotlar halinde yayınlanır. Girdi-çıktı analizi, endüstriler arasındaki ilişkinin incelenmesi için kullanılan bir yöntemdir. Ülke içindeki ekonomik faaliyetleri oluşturan sektörlerin üretim ve tüketim unsurları arasındaki ilişkiyi ve bağımlılıkları incelenir.
Uluslararası İşler ve Ekonomik Kalkınma Faydaları (I-JEDI) modeli, çeşitli ülkelerdeki rüzgar, güneş, iki güç ve jeotermal enerji tesislerinden brüt ekonomik etkileri değerlendiren bir ekonomik modeldir. I-JEDI, enerji projelerini ne kadar para harcandığına ve harcamanın nerede gerçekleştiğine göre sınıflandırarak ekonomik etkilerini tahmin eder. Bu veriler, istihdam, kazanç, GSYİH ve brüt çıktı etkilerini tahmin etmek için ülkeye özgü bir ekonomik modelde kullanılır.
I-JEDI, yalnızca analiz ülkesindeki bir faaliyetin ekonomik yansımalarını tahmin eder. Yurtiçi içerik yüzdeleri yurt içi harcamalara (örneğin yurt içi hizmetler ve yurt içinden satın alınan ekipman) doğrudan etkileri kısıtlar. Ek olarak, dolaylı ve uyarılmış etkiler değerlendirilirken, girdi-çıktı verileri ithal girdileri veya ithal ürünlere yapılan hane halkı harcamalarını hesaba katar. Yerli içeriğin yüzdeleri yalnızca doğrudan sonuçlarla ilgilidir.
Model kullanılarak, belirlenen senaryolara göre dolaylı ve doğrudan ekonomik etki ve istihdam analizleri yapılmıştır. Analizler; inverter yerliliği, panel yerliliği ve proje büyüklüğü parametrelerine göre yapılmıştır. Tezin son bölümünde ise, bu senaryolardan çıkan sonuçlar yorumlanmış ve ilgili çalışma tamamlanmıştır.

Abstract:
Energy is one of the basic needs that must exist in order for humanity to continue its generation. As a result of the damage caused by non-renewable energy sources to the environment and the awareness that these sources cannot meet the increasing energy demand in the near future, humanity has turned its face to renewable energy sources. Of these energy sources, perhaps one of the most fundamental is solar energy, which will never run out.
The main purpose of the supply chain is to determine all the stages of the product to be produced and offered to the service of humanity. These services and production chains that may arise as a result of this situation can provide new job opportunities and contribute positively to the economic development of the country. In addition, the decrease in the costs of the elements in the supply chain over time may cause the product to be sold at a lower price, which may lead to more widespread use of the product.
The demand of countries for photovoltaic solar energy system is increasing every year and this seems to increase in the coming years. Around 20 countries added at least 1 GW to photovoltaic capacity in 2020, up from 18 in 2019. By the end of 2020, it has been determined that at least 42 countries have a photovoltaic capacity of 1 GW or more.
Photovoltaic systems have begun to take an increasingly prominent place in the electricity production of countries. At the end of 2020; It has been observed that photovoltaic systems constitute 5% or more of the total amount of electricity produced by at least 15 countries.
Due to its location in the world, our country is in a very advantageous position in terms of solar energy. Despite this advantageous position, Turkey is not at the desired level in using its solar energy potential. According to the Turkish Solar Energy Potential Atlas (GEPA) prepared by the Ministry of Energy and Natural Resources, the average annual sunshine duration is 2741 hours, and the annual total radiation value is 1527.46 kWh/m2. of the General Directorate of Meteorology. The technical capacity of solar-based electricity generation capacity is estimated as 405 billion kWh/year and the economic potential is 380 billion kWh/year.
In the thesis study, the supply chain of PV solar panels was created and an analysis was made about the locality of the panels produced in Turkey. In the further part of the thesis, the economic development and employment that can be revealed by the increase in the domesticity rate of the panels are examined with scenario analyses using the I-JEDI model. In conclusion part, the positive results of the localization in panel production were evaluated.
In the second part of the thesis, the definition of the supply chain is made. Supply chain; It is a structure consisting of multiple business units, which are included in the product, service, money and information flow that can occur in both directions between the raw material source and the customer, created with the aim of maximizing customer satisfaction with the least cost. Afterwards, the elements that make up the supply chain are mentioned. These elements, in the most general form; can be categorized as upstream, focus operation, and downstream. Firms in the upstream category constitute the suppliers of that supply chain. Focus businesses are responsible for producing the product in the desired shape, in the desired quantity and within the desired time. . The part called downstream consists of three parts: distributors, retailers and customers. Later in the chapter, supply chain management, feasibility analysis and rooftop solar panels supply chain definition are mentioned. The rooftop solar panel supply chain diagram is also given in this section. In addition, the number of companies producing polysilicon, silicon ingot, silicon sheet and solar cells, which constitute the upstream part of the supply chain, was analyzed by country. General information about the cost distribution of the produced panels, the cost distribution of a 10 MW photovoltaic system installation, the total installed cost of residential solar PV by country, and the operation and maintenance costs are also included in this section.
In the third part of the thesis, there are explanations about the use and potential of solar energy in Turkey and in the world. Information was given about energy resources consumed in the world, the place of the sun in these resources, the demand for PV solar energy. In the following parts of the section, the geographical location of Turkey and the solar energy potential that comes with it, the duration of sunshine, the distribution of consumed energy according to the sources, the distribution of PV solar energy installed power over the years, licensed and unlicensed electricity production are mentioned. Then, the import values of the elements in the upstream part of the supply chain were examined, and the analysis of the companies that produce the necessary structures for the integration of the panel and PV system in Turkey was made. The chapter is completed with the income and employment effect of the solar energy value system in Turkey.
In the fourth part of the thesis, information is given about the model used in the thesis and the input-output tables used as input in the model. Input-output tables and analysis were introduced by Wassily Leontief in 1941, and this work earned him the 1973 Nobel Prize in Economics. It is possible to make many measurements using input-output tables. These measurements are probability independent measurements. Input-output tables are published in 3-4 year periods. Input-output analysis is a method used to examine the relationship between industries. The relationship and dependencies between the production and consumption elements of the sectors that make up the economic activities in the country are examined.
The International Jobs and Economic Development Impact (I-JEDI) model is an economic model that evaluates the gross economic impacts of wind, solar, bi-power and geothermal power facilities in various countries. I-JEDI estimates their economic impact by classifying energy projects according to how much money and where the money is spent. These data are used in a country-specific economic model to estimate employment, earnings, Gross Domestic Product (GDP), and gross output effects.
I-JEDI only estimates the economic repercussions of activity in the country of analysis. Domestic content percentages constrain direct impacts on domestic spending (for example, domestic services and equipment purchased domestically). In addition, input-output data takes into account imported inputs or household expenditure on imported products when assessing indirect and induced effects. Percentages of native content are only directly related to results.
By using the model, indirect and direct economic impact and employment analyzes were made according to the determined scenarios. Analysis; Inverter nativeness, panel nativeness and project size parameters. In the last part of the thesis, the results of these scenarios were interpreted and the related study was completed.