Güneş panellerinin temel tasarımında mevcut yöntemlerin değerlendirilmesi
Assesment of existing methodologies in foundation design of solar panels
Yazar: ELİF BÜŞRA ÇIKILI
Danışman: DOÇ. DR. MUSTAFA KUBİLAY KELEŞOĞLU
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Geoteknik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Nüfus artışı, sanayileşme, şehirleşme, teknolojik gelişmeler, küreselleşme vb. nedenlere bağlı
olarak artan enerji ihtiyacı fosil kaynakların hızla tükenmesine neden olurken rüzgar, güneş,
dalga gibi alternatif enerji kaynaklarının kullanımını arttırmaktadır. Türkiye ve birçok Avrupa
Birliği ülkesi enerjilerinin büyük bir kısmını petrol ve doğalgazdan karşılamakta ve bu
kaynakları ithal etmektedir. Bu enerji kaynaklarının kullanımı da çevresel sorunlara neden
olmakla birlikte enerji bağımlılığından dolayı politik ve ekonomik sıkıntılara neden olmaktadır.
Dolayısıyla ülkeler enerji bağımsızlıklarını sağlayabilmek için yenilebilir enerji üretimini
arttırmaya çalışmaktadır.
Güneş enerjisi yenilenebilir olması ve çevre kirliliğine neden olmamasından dolayı ülkemizde
ve diğer ülkelerde önem kazanan enerji kaynakları arasında yer almaktadır. Güneş enerjisi
üretim tesisleri fotovoltaik ilkeye bağlı olarak çalışan güneş panellerini bulunduran tesislerdir.
Dünya üzerindeki kurulu güneş enerjisi gücü günden güne artış göstermektedir. Bu artışla
birlikte güneş panel elemanlarının geliştirilmesi ve güneş panellerinin montajında dikkat
edilmesi gereken hususlara kadar bilgi ihtiyacı da artmaktadır.
Ülkemizde güneş panellerinin mekanik yapısı ve enerji üretimi ile ilgili çalışmalar
gerçekleştirilmiş olup bu yüksek lisans tezi kapsamında güneş panellerinin sahada geoteknik
tasarımını etkileyen faktörler incelenecektir.
Bu amaçla FLAC3D (Fast Lagrange Analysis of Continua in Three Dimensions), 3 boyutlu
sürekli bir ortamın sayısal analizlerini yapmak amacı ile geliştirilmiş sonlu farklar programında
güneş paneli üst yapısı ve zemin profili modellenmiş referans geoteknik parametreler
kullanılarak 8 farklı yük kombinasyonu için analizler yapılmıştır. Referans analizlere bağlı
olarak zemin parametrelerinin (elastisite modülü, içsel sürtünme açısı, kohezyon) değiştiği 32
analiz, zemin-kazık ara yüzey parametrelerinin (normal ve kayma doğrultusundaki yayın içsel
sürtünme açısı, birim uzunluk rijitliği) değiştiği 56 analiz, kazık elemanın soket boyunun
değiştiği 40 analiz, rüzgar ve kar yükünün değiştiği 16 analiz, toplamda 144 analiz yapılmıştır.
Bu analizlerde kazık elemanların deplasmanları incelenmiştir. Analiz sonuçlarında elde edilen
bulgular kar ve rüzgar yükünün sistemin deplasmanları bakımından belirleyici olduğu ilaveten,
soket boyu ve zeminin sıkışabilirlik ve mukavemet parametreleri bakımından belirleyici olduğu
sonucuna ulaşılmıştır.

Abstract:
Energy demand increases proportionally with the population growth, industrialization,
urbanization, technological developments, globalization etc. which also leads to the rapid
depletion of fossil resources. However, for the recent decades, the use of alternative energy
sources such as wind, sun and waves are increasing. Turkey and many European Union
countries supply their energy demand from petroleum and natural gas and mostly they have to
import these resources. The use of these type of energy sources causes environmental problems
as well as political and economic stress due to energy dependence. Therefore, countries are
trying to increase the production of renewable energy in order to provide energy independence.
Since solar energy is renewable and does not cause environmental pollution, it is among the
popular energy resources that are used worldwide for these recent years. Solar energy
production facilities uses solar panels that can operate based on the photovoltaic principle. The
installed capacity of solar energy on earth increases every day, thus there is an increasing need
both for the information on the development of solar panel technology and for the issues related
to be construction and mounting of the solar panel in the field.
In our country, there are existing studies on the mechanical structure and energy production
efficiency of solar panels. However, stability and displacement problems in relation to the
geotechnical design of the solar panels are not really studied yet, thus this research aims to state
the main design problems.
For this purpose, the superstructure of the solar panel and the soil profile are modeled in
FLAC3D (Fast Lagrange Analysis of Continua in Three Dimensions). The key geotechnical
parameters are decided and the displacement behavior of a typical solar panel was investigated
under 8 type of load combinations for a reference model. 32 analyzes were carried out at which
the soil parameters (elasticity modulus, friction angle, cohesion) compared to the reference
analyzes. 56 analyzes were carried out to discuss the ground-pile interface parameters (internal
friction angle of the spring in the normal and slip direction, unit length stiffness), 40 analyzes
were carried out for the effect of pile geometry and 16 analyzes to evaluate the effects of wind
and snow load changes where a total of 144 analyzes were carried out at the end. As a result of
these analyses, it is clear that the wind and snow loading has major influence on the
displacement magnitude of the solar panel system. The socket depth of the steel piles, the
compressibility and the shear strength parameters of the soil layers has an influence, as well.