Enerji verimliliğine dayalı fotovoltaik güneş enerji santrali analizi ve tasarımı
Analysis and design of photovoltaic solar power plant based on energy efficiency
Yazar: SÜLEYMAN GÜNEŞ
Danışman: PROF. DR. RIFAT HACIOĞLU
Zonguldak Bülent Ecevit Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Bu tez çalışması, kurumların kendi enerji ihtiyaçlarını karşılayabilmek amacıyla kurulması muhtemel güneş enerji santralleri hakkında bir öngörü oluşturmayı birincil hedef olarak belirlemiştir. Bu amaç doğrultusunda, üniversite kampüs alanları seçilmiştir. Bu çalışma, öncelikle Zonguldak Bülent Ecevit Üniversitesi'nde gerçekleştirilmiş olup, diğer üniversiteler, güneş enerjisi ihtiyaç haritasına göre belirlenmiştir. Ülkenin farklı bölgelerini temsil edebilecek üniversiteler, incelenmek üzere seçilmiştir. Bu bağlamda, Marmara bölgesini temsilen Marmara Üniversitesi, Ege bölgesini temsilen Dokuz Eylül Üniversitesi, İç Anadolu ve Akdeniz bölgelerini temsilen Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi, Güneydoğu Anadolu ve Doğu Anadolu bölgelerini temsilen Dicle Üniversitesi ve Karadeniz bölgesini temsilen de Zonguldak Bülent Ecevit Üniversiteleri seçilmiştir. Toplamda beş üniversite yerleşkesinde kurulum senaryoları gerçekleştirilmiştir. Bu akademik çalışmanın temel amacı, fosil yakıtların çevresel etkileri ve sürdürülemezliği göz önüne alındığında, Türkiye genelinde ve özellikle seçilen üniversitelerde, yenilenebilir ve sürdürülebilir enerji kaynaklarının kullanımını teşvik etmek ve bu bağlamda güneş enerji santrallerinin kurulumunu öngörmektir.
Üniversite yerleşkelerine üç farklı güneş enerjisi santrali kurulumu gerçekleştirilmiştir:
1.	Değişken Açılı Arazi Sistemi
2.	Değişken Açılı Eğimli Çatı Sistemi
3.	Değişken Açılı Düz Çatı Sistemi
Değişken açı değerleri, tasarlanan krikolu bir düzenek kullanılarak ayarlanmaktadır. Bu düzenek iki farklı şekilde tasarlanmıştır. Değişken açılı arazi sistemi için 0-15 derece aralığında bir düzenek tasarlanmışken, çatı sistemleri için 0-5 derece arası krikolu düzenek sistemi kullanılmaktadır. Her bir kademe, 1 derecelik bir açı değerine denk gelmek üzere tasarlanmıştır. Değişken açılı arazi sistemi ve değişken eğimli çatı sisteminin başlangıç değeri 30 derecedir. Bununla birlikte değişken açılı düz çatı sisteminin başlangıç değeri ise 10 derecedir. Bu durumda değişken açılı arazi sisteminin açı aralığı 30-45 derece, değişken açılı eğimli çatı sisteminin açı aralığı 30-35 derece ve değişken açılı düz çatı sisteminin açı aralığı 10-15 derece arasında olmaktadır. Değişken eğimli çatı sistemi için kullanılan açı değerleri, İstanbul Büyükşehir Belediyesi'nin imar yönetmeliği 7.02.1. nolu "Çatı yüzeylerinin meyili %45'i geçemez" maddesi ve İzmir Büyükşehir Belediyesi imar yönetmeliğindeki madde 41'de geçen "Genel olarak çatıların %33 meyilli gabari dâhilinde kalması şarttır" ibarelerine göre hesaplanmaktadır. Bu değerler, ilgili büyükşehir belediyelerinin imar yönetmeliklerinden alınan referanslara dayanmaktadır. Tez kapsamında incelenen diğer illerde çatı eğimiyle ilgili herhangi bir yönetmelik bulunamamıştır, bu nedenle İstanbul ve İzmir belediyelerinin imar yönetmelikleri referans alınmıştır.
Farklı illerde kurulan güneş enerji santrali sistemlerinin analizleri için PVGIS çevrim içi veri tabanı ve hsaplama sistemi kullanılmaktadır. PVGIS, güneş radyasyonu ve fotovoltaik (PV) sistem performansıyla ilgili bilgiler sağlayan bir çevrim içi Avrupa Birliği projesi hesaplama sistemidir. PVGIS kullanılarak dünya genelindeki herhangi bir koordinat için meteorolojik verilere erişilebilir ve farklı PV sistemlerinden ne kadar enerji üretilebileceği hesaplanabilir.

Abstract:
This thesis aims to provide an outlook on the potential establishment of solar energy facilities for institutions to meet their own energy needs. In line with this objective, university campuses have been selected as the primary focus. The study was initially conducted at Bülent Ecevit University, and other universities were chosen based on the solar energy demand map. Universities representing different regions of the country were selected to be examined, including Marmara University for the Marmara region, Dokuz Eylül University for the Aegean region, Osmaniye Korkut Ata University for the Central Anatolia and Mediterranean regions, Dicle University for the Southeastern and Eastern Anatolia regions, and Bülent Ecevit University for the Black Sea region. Installation scenarios were implemented in a total of five university campuses.
The fundamental purpose of this academic study is to promote the use of renewable and sustainable energy sources, specifically solar energy facilities, across Turkey and especially within the selected universities. Three different solar energy facility installations were carried out on university campuses:
1.	Variable Tilt Angle Ground-Mounted System
2.	Variable Tilt Angle Inclined Roof System
3.	Variable Tilt Angle Flat Roof System
The variable tilt angles were adjusted using a crank mechanism, designed differently for ground-mounted and roof systems. For the variable tilt ground-mounted system, a mechanism with an angle range of 0-15 degrees was designed, while a crank mechanism with an angle range of 0-5 degrees was used for roof systems. Each stage of the mechanism was designed to correspond to a 1-degree angle.
The initial value for the variable tilt ground-mounted and inclined roof systems was 30 degrees, while the variable tilt flat roof system had an initial value of 10 degrees. Consequently, the angle range for the variable tilt ground-mounted system was 30-45 degrees, for the variable tilt inclined roof system it was 30-35 degrees, and for the variable tilt flat roof system, it was 10-15 degrees.
The angle values for the variable tilt inclined roof system were calculated based on the Istanbul Metropolitan Municipality's zoning regulation No. 7.02.1, stating "Roof surfaces cannot exceed a slope of 45%," and Izmir Metropolitan Municipality's zoning regulation article 41, which mentions "In general, roofs must remain within a slope of 33% including the gross floor area." These values are based on references taken from the zoning regulations of the relevant metropolitan municipalities. No regulations regarding roof slope were found for other cities examined within the scope of the thesis; hence, the zoning regulations of Istanbul and Izmir municipalities were used as references. To analyze solar power plant systems installed in different cities, the PVGIS online database was utilized. PVGIS is an online platform providing information on solar radiation and the performance of photovoltaic (PV) systems. It allows access to meteorological data for any coordinates worldwide and enables the calculation of how much energy can be generated from different PV systems.