Değişken yönelimli binalarda ges kurulumları için gölgelenme analizi yoluyla en uygun panel montaj yüzeyinin ve konstrüksiyon tipinin belirlenmesi
Determination of the most suitable panel mounting surface and construction type for PV installations in variable-oriented buildings through shade analysis
Yazar: LEVENT HOŞOĞLU
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ KADİR YILMAZ
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Enerji = Energy

Özet:
Günümüzde fosil yakıtların tükenme tehlikesiyle karşı karşıya olması, yenilenebilir enerji kaynaklarına olan talebi artırmıştır. Bu kaynaklar arasında en çok kullanılanlardan biri de güneş enerjisidir. Fotovoltaik sistemlerin uygulanmasında karşılaşılan ve sistemin verimini etkileyen bazı parametreler bulunmaktadır. Bu etkenlerden biri de gölgelenmedir. Fotovoltaik sistemin kurulacağı yüzey iyi seçilmezse gölgelenmeden kaynaklı ciddi kayıplar meydana gelecektir. Literatürde yapılan çalışmalarda, çeşitli binalara ve arazilere fotovoltaik sistemler uygulanarak simülasyon programları ile ürettikleri gücün ve amortisman sürelerinin hesaplandığı görülmektedir. Ancak ele alınan yapıların çoğunlukla düzgün yüzeyli ve gölgelenme bulunmayan örnekler olduğu belirlenmiştir. Uygulamada ise sınırlı alanlara sahip ve gölgelenen yüzeylere de kurulum yapılması gerekebilmektedir. Bu çalışmada Kocaeli-Gebze Cumaköy konumunda bulunan bir tavuk çiftliğinin çatısına kurulacak güneş enerjisi santrali ele alınmıştır. Çalışmanın literatürdeki diğer çalışmalardan farkı ise kurulum yapılacak binaların farklı yönelimlere sahip olması ve etrafında gölge oluşturan cisimlerin bulunmasıdır. PV*SOL simülasyon programı ile çiftlik çevresinde gölge oluşturan ağaçların ve yem silolarının gölge analizi yapılarak farklı yönelimlere sahip üç bina içerisinden en verimli sistemin kurulacağı yüzey ve konstrüksiyon tipi belirlenmiştir. Çalışma sonucunda; güney eğimli konstrüksiyon tipinin daha verimli olduğu tespit edilmiştir. Çatı yüzeylerine yapılan gölge analizleriyle mevcut durumda; 1 nolu çiftliğe kurulacak fotovoltaik sistemin 96376 kWh/yıl enerji üreterek, 9 yıl amortisman süresiyle, 45249 kg/yıl CO₂ salınımının engellediği belirlenmiştir. Çiftlik çevresindeki ağaçların doğaya ve ağaçlara zarar verilmeden gölge etkisinin giderilmesi durumunda ise 3 nolu çiftliğe kurulacak fotovoltaik sistemin 3625 kWh/yıl daha fazla enerji üreterek %3,8 daha verimli olduğu, amortisman süresinin 2,4 ay daha azalarak %3,4 kısaldığı ve 1704 kg/yıl artışla %3,7 daha fazla CO₂ salınımının engellendiği sonuçlarına varılmıştır.

Abstract:
Today, the threat of fossil fuels running out has increased the demand for renewable energy sources. Among these sources, one of the most widely used is solar energy. There are certain parameters encountered in the application of photovoltaic systems that affect the efficiency of the system. One of these factors is shading. If the surface where the photovoltaic system will be installed is not well chosen, significant losses due to shading will occur. In studies conducted in the literature, it is seen that photovoltaic systems are applied to various buildings and lands, and the power they produce and their payback periods are calculated using simulation programs. However, it has been determined that the structures considered are mostly examples with smooth surfaces and no shading. In practice, however, it may be necessary to install on surfaces with limited space and shading. In this study, a solar power plant to be installed on the roof of a poultry farm located in Kocaeli-Gebze Cumaköy was considered. The difference of this study from other studies in the literature is that the buildings to be installed have different orientations and there are objects around them that create shadows. With the PV*SOL simulation program, the shadow analysis of the trees and feed silos creating shadows around the farm was carried out, and the surface and construction type where the most efficient system would be installed among the three buildings with different orientations were determined. As a result of the study, it was determined that the south-sloping construction type was more efficient. With the shadow analyses made on the roof surfaces, it was determined that the photovoltaic system to be installed on farm number 1 would produce 96376 kWh/year of energy, with a payback period of 9 years, preventing 45249 kg/year of CO₂ emissions. If the shadow effect of the trees around the farm is eliminated without harming nature and the trees, it was concluded that the photovoltaic system to be installed on farm number 3 would produce 3625 kWh/year more energy, be 3.8% more efficient, have a payback period shortened by 2.4 months (3.4%), and prevent 1704 kg/year more CO₂ emissions (3.7%).