Türkiye'deki iller için optimum fotovoltaik kurulum açısının belirlenmesi
Determining the optimum photovoltaic installation angle for provinces in Turkey
Yazar: SEVDA KAZEMZADEHMARAND
Danışman: PROF. DR. ADNAN SÖZEN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Enerji Sistemleri Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Enerji = Energy

Özet:
Verimli güneş ışınımının toplanmasını en üst düzeye çıkarmak için güneş takip cihazlarının kullanılması şarttır, ama bu cihazların yüksek maliyetli olması ve mekanik bakımları sebebiyle daha az kullanılmalarına neden olmaktadır. Ayrıca, panellerin açısının aylık olarak değişmesi ek maliyetlere neden olur ve bu maliyetlerden tasarruf etmek için en uygun yöntem, panellerin yıl boyunca sabit optimum eğim açısına göre yerleştirmektir.  Bu çalışma, sabit yerleşim şartlarında maksimum güneş enerjisi toplanması için güneş panelinin en uygun eğim açısının belirlenmesi için yöntem önermektedir. Türkiye'deki herhangi bir bölgenin beş özelliğini temel alarak optimum açıyı tahmin etmeye yönelik bir denklem oluşturmak için yapay sinir ağlarını kullanılmış. Bir Yapay Sinir Ağ modelinin tahmin doğruluğu, girdi parametrelerine, eğitim algoritmasına ve Ağ mimarisi yapılandırmasına bağlıdır. Bu çalışmada MATLAB yazılımı kullanılarak farklı algoritmalara ve eğitim konfigürasyonlarına sahip üç farklı YSA modeli tasarlanmıştır. Matlab Performance, Training ve Regresyon grafiklerinden elde edilen minimum ortalama mutlak hata (MAE) ve ortalama karekök hata (RMSE) ile maksimum doğrusal korelasyon katsayısına (R) göre uygun algoritma ve model seçildi. Hesaplamalara göre elde edilen RMSE değeri 3,5881e^(-6) ve R miktarı ise 0,99998 olarak belirtildi. Ağdan tahmin edilen veriler, ağ eğitimi ve testi için kullanılan cosθ verileriyle karşılaştırıldı ve RMSE hatası ve R2 sırasıyla %0,43 ve 0,99978 olarak hesaplandı. Düşük hata değeri, ağın değerleri tahmin etmedeki yüksek doğruluğunu göstermektedir. Yıllık optimum eğim açısı, incelenen şehirler için tahmin edilmiş dağınık açıların ortalaması alınarak, Ankara için 35,18, Antalya için 34,29, Ağrı için 34,91, İstanbul için 34,50, Sivas için 34,96, İzmir için 35,19, Sinop için 35,06, ve Gaziantep için 34,97 derece elde edilmiştir.

Abstract:
The use of solar trackers is essential to maximize efficient solar radiation collection, but these devices are less commonly used due to their high cost and mechanical maintenance. In addition, monthly changes in the angle of the panels cause additional costs; however, the most effective way to reduce these costs is to place the panels at a constant optimum tilt angle throughout the year. This study proposes a method for determining the optimum solar panel tilt angle for maximum solar energy harvesting under fixed-location conditions. Artificial neural networks were used to create an equation to predict the optimum angle based on the five characteristics of any region in Turkey. The prediction accuracy of a Neural Network model depends on the input parameters, training algorithm, and configuration of the network architecture. In this study, three different ANN models with different algorithms and training configurations were designed using MATLAB software. Appropriate algorithms and models were selected according to the minimum mean absolute error (MAE), root mean square error (RMSE), and maximum linear correlation coefficient (R) obtained from the MATLAB Performance, Training and Regression graphs. The RMSE value obtained according to the calculations was 3.5881e^(-6), and the R value was 0.99998. The estimated data from the network were compared with the cosθ data used for network training and testing, and the RMSE error and R2 were calculated as 0.43% and 0.99978, respectively. A low error value indicates the high accuracy of the network in estimating the values. The annual optimum inclination angle was obtained by averaging the estimated scattered angles for the cities studied: 35.18 °for Ankara, 34.29 °for Antalya, 34.91 °for Ağrı, 34.50 °for Istanbul, 34.96 °for Sivas, 35.19 °for Izmir, 35.06 °for Sinop, and 34.97 °for Gaziantep.