Türkiye'deki termik santrallerin açık kömür sahalarına güneş takipli veya sabit fotovoltaik güneş enerjisi santralleri entegrasyonunun teknoekonomik ve çevresel analizi
Techno-economic and environmental analysis of the integration of solar tracked or fixed-tilt photovoltaic power plants to open coal fields of thermal power plants in Turkey
Yazar: RUHAT ALDEMİR
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ LEVENT ÇOLAK
Başkent Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Enerji Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Enerji = Energy ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Bu çalışma ile ülkemizde seçilen üç farklı coğrafi bölge için: kömüre dayalı termik
santrallerin açık kömür sahalarına güneş takipli veya sabit eğimli fotovoltaik güneş enerji
santrali entegrasyonu ile Türkiye'nin karbonsuzlaşması yolunda fosil yakıttan çıkış, çeşitli
parametreler ışığında analiz edilmiştir. Afşin Elbistan B, 18 Mart Çan ve Çayırhan termik
santralleri değerlendirilmeye alınmış olup, santrallerin mevcut durumlarında kullandıkları
yakıt olan linyit ile ürettiği elektriğin üretimden kaynaklanan karbondioksit emisyonları ve
kalorifik değeri bakımından daha verimli olan ithal kömür kullanılması varsayılarak
üretimden kaynaklanacak karbondioksit emisyonları hesaplanmıştır. Termik santrallerin
açık kömür sahalarına, arazi büyüklüğü dikkate alınarak, kurulabilecek fotovoltaik güneş
enerji santrallerinin tasarımı PVSYST Yazılımı aracılığı ile yapılmıştır. Tasarlanan
fotovoltaik ve mevcut termik santrallerin birim enerji üretim maliyeti ve geri ödeme
sürelerini hesaplamak üzere bir Excel simülasyonu geliştirilmiştir. Yapılan çalışmalar 2 ayrı
senaryoda analiz edilmiş olup; Senaryo 1'de Sınırda Karbon Düzenleme Mekanizması ve
Emisyon Ticaret Sistemi etkisi dahil edilmeden santrallerin üretim birim maliyetleri ve geri
ödeme süreleri hesaplanmıştır. Senaryo 2'de Sınırda Karbon Düzenleme Mekanizması ve
Emisyon Ticaret Sistemi'nin devreye girdiği varsayılarak, santrallerin enerji üretim birim
maliyeti ve geri ödeme süreleri hesaplanmıştır.
Afşin B ve Çan Termik Santrallerinin 1123,8 hektar açılmış kömür sahalarına, 1214 MWp
kurulu güçte güneş takipli ve sabit eğimli fotovoltaik santral kurulumu tasarlanmıştır. Afşin
B ve Çan sahasında tasarlanan takipli fotovoltaik santrallerde; termik santrallerin kapasite
faktörlerine göre 2022 yılında şebekeye verdiklerinden fazla elektrik üretilebildiği, sabit
eğimli fotovoltaik santrallerde; Afşin B sahasında, santralin 2022 yılında şebekeye verdiği
elektriğin %82'sinin, Çan sahasında %94'ünün üretilebileceği görülmüştür. Çayırhan
Termik Santrali'nin 239,2 hektar açılmış kömür sahasına kurulabilecek 258,3 MWp güçteki
takipli fotovoltaik santral ile, termik santralin 2022 yılındaki üretiminin %22'sinin, sabit
eğimli fotovoltaik santral ile %18'inin karşılanabileceği görülmüştür.
ANAHTAR KELİMELER: Termik santral, sabit eğimli fotovoltaik güneş enerji santrali,
takipli fotovoltaik güneş enerji santrali, sera gazı salımı, emisyon ticaret sistemi, sınırda
karbon düzenleme mekanizması.

Abstract:
In this study, the integration of solar tracked or fixed-tilt photovoltaic solar power plants into
open coal fields of thermal power plants has been analyzed in the light of various parameters
for three different geographical regions selected in our country. At the same time, Turkey's
exit from fossil fuels on its way to decarbonization has been analyzed by this study. Afşin
Elbistan B,18 Mart Çan and Çayırhan thermal power plants which produce lignite based
electricity have been evaluated. The carbon dioxide emissions resulting from the production
of electricity by the lignite based power plants in currently use, and when the carbon dioxide
emissions that will arise from production if imported coal (that is more efficient in terms of
calorific value) is used have been calculated. By taking into account the open coal field's
land size, the design of solar power plants has been made through PVSYST Software. To
calculate the unit energy production cost and payback periods of plants, an Excel based
simulation has been developed. The studies have been analyzed under 2 different scenarios.
In Scenario 1, the unit energy production costs and payback periods of the plants have been
calculated while the effect of the Carbon Border Adjustment Mechanism and Emissions
Trading System have not been included. In Scenario 2, it has been assumed that Carbon
Border Adjustment Mechanism and Emissions Trading System have been entered into effect
and energy production unit costs and payback periods have been calculated with this effect.
Solar tracked and fixed-tilt photovoltaic plants with an installed power of 1214 MWp have
been designed to be install in 1123.8 hectares of open coal fields of Afşin B and Çan thermal
power plants. By the tracked photovoltaic power plants that designed in Afşin B and Çan
areas; more electricity have been produced than they gave into the grid in 2022 according to
their capacity factor by current thermal power plants. By fixed-tilt photovoltaic plants; it has
been observed that 82% of the electricity that the current plant gave into the grid in 2022 can
be produced in the Afşin B field, and 94% in the Çan field. It has been observed that with a
258.3 MWp tracked photovoltaic plant that can be installed in 239.2 hectares of open coal
field of Çayırhan Plant, 22% of the thermal power plant's production in 2022 can be met.
With a fixed-tilt photovoltaic plant in Çayırhan open coal field, 18% of the thermal power
plant's production in 2022 has been met.
KEYWORDS: Thermal power plant, fixed tilt photovoltaic solar power plant, tracked
photovoltaic solar power plant, greenhouse gas emissions, emission trading system, carbon
border adjustment mechanism