İnsansız hava aracıyla sağlanan fotoğraflar, CBS ve PVSYSTkullanımı ile bina çatısına kurulacak güneş paneli için uygunluk analizi
Suitability analysis for installing solar panels on building roofs using uav-sourced photos, GIS, and PVSYST
Yazar: CAHİDE USAL
Danışman: PROF. DR. HAYRİ HAKAN DENLİ
İstanbul Teknik Üniversitesi / Bilişim Enstitüsü / Bilişim Uygulamaları Ana Bilim Dalı / Coğrafi Bilgi Teknolojileri Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Yönetim Bilişim Sistemleri = Management Information Systems

Özet:
Dünyada ve Türkiye'de Enerji ihtiyacı durmadan artmaktadır. Artan enerji ihtiyacına 
verilen cevaplar fosil yakıt veya türevleri kaynaklardan gelmeyi sürdürdükçe enerji 
alanında çevresel, ekonomik ve siyasi problemler yaşanmaya devam edecektir. 
Yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımının arttırılması hem dünyada hem de 
Türkiye'de temiz ve çevreci bir gelecek sağlar. Ayrıca, bu kaynakların yaygınlaşması 
dışa bağımlılığı azaltma potansiyeline sahiptir. Yenilenebilir enerji kaynaklarının 
alternatif olarak kullanılması tamamen yenilenebilir bir sistem veya hibrit sitemler
şeklinde kendini göstermektedir. Günümüzde ve gelecekte enerji kaynaklarına olan 
talebin artmasıyla birlikte, ülkeler hem politik hem de çevreci yaklaşımlarla 
sürdürülebilir enerji kaynaklarına yönelmektedir. Bu bağlamda, Türkiye için temiz, 
yenilenebilir ve tükenmeyen enerji kaynakları bulmak büyük önem taşımaktadır. 
Türkiye'nin bu konudaki en etkili adımı, güneş enerjisinden yararlanmaktır. Güneş 
enerjisi, çevre dostu bir seçenek olmasının yanı sıra, Türkiye'nin coğrafi konumu 
nedeniyle büyük bir potansiyele sahiptir. Güneş enerjisine yapılan yatırımlar hem 
enerji bağımsızlığını artıracak hem de karbon salınımını azaltarak çevrenin 
korunmasına katkı sağlayacaktır. Bu nedenle, güneş enerjisi Türkiye'nin enerji 
stratejisinde önemli bir yer tutmalı ve bu alandaki çalışmalar hızlandırılmalıdır.
Yenilenebilir enerji adına Türkiye'nin kendi kaynaklarının potansiyelini
incelendiğinde rüzgâr ve güneş potansiyeli çevre ülkelere ve hatta dünya sıralamasında 
üst sırada kaynak miktarına sahiptir. Var olan bu kaynakların kullanımını teşvik eden 
bir dizi çalışma mevcuttur. Bu çalışma ve araştırmalardan da anlaşılmaktadır ki 
Türkiye'nin elektrik enerjisini neredeyse %90'ını güneş enerjisinden sağlayan 
ülkelerin çoğundan daha fazla potansiyeli ve kaynağı bünyesinde barındırmaktadır. 
Önümüzdeki yıllarda hem planlanan 10 yıllık çalışmalar hem de gerçekleştirilmiş 15 
yıllık çalışmaların neticesi olarak ülkede kurulu güç ve bireysel veya işletme adına 
kullanılan güneş enerjisi sistemleri payını hızla arttıracağı ön görülmektedir. 
Araştırma sonuçları güneş enerjisinden yüksek verimin, güneş enerjinin elektrik 
enerjisine dönüşümü üzerinden sağlandığını göstermektedir. Bu dönüşüm sistemleri 
genelde Güneş Enerjisi Santrali (GES) ve Photovoltaic (PV) sistemleri olmakla 
beraber GES sistemleri hektar boyutunda geniş arazi denebilecek boyuttaki alanlarda 
kurulabilirken, PV sistemleri ise 1 veya 2m2'lik alanlar gibi küçük boyutlarda dahi
kurulumlarının yapılabilmesi sebebiyle kullanım yaygınlığını elinde 
bulundurmaktadır.
Her ne kadar PV sistemlerinin avantajları bu kadar yüksek olsa da PV kurulumun 
henüz çok uygun fiyatlı olmaması nedeniyle PV kurulumu yapılmadan önce kurulum 
yapılacak alanın uygunluğu incelenmelidir. Araştırmalar, birçok PV kurulumunun 
verimliliğini artıracak şekilde gerçekleştirilmediğini ve kurulum öncesi yeterli analiz 
yapılmadığını göstermektedir. Bu durum, kurulumların kendi maliyetini amorti 
edemeden kullanım ömrünü tamamlamasına neden olmaktadır. Bu çalışma bu konuya 
ışık tutmakta ve yüksek verimle temiz enerjinin sağlanabilmesi için güneş enerjisini 
kullanarak, PV kurulumu öncesi yapılan incelemeler sonucunda yapmaktadır. Yapılan 
diğer araştırmalardan öğrenildiği üzere PV kurulumu için alanın yeterli güneş ışığına 
xxii
maruz kalması, eğim değeri, bakı değeri, meteorolojik değerleri ve en önemlisi güneş 
ışığının kurulum alanına düşen miktarını hesaplanması için güneş radyasyonu veya 
potansiyeli hesabının yapılması gerekmektedir. 
Bu çalışmanın asıl amacı seçili alandaki bir binaların çatılarının PV kurulumu adına 
uygunluk analizinin PVsyst yazılımı kullanılarak yapılmasıdır. PVsyst, güneş enerjisi 
sistemlerinin tasarımı, simülasyonu ve analizi için kullanılan bir yazılımdır. Güneş 
panelleri, invertörler, bataryalar gibi sistem bileşenleri seçilerek, bu sistemlerin farklı 
koşullardaki performansı değerlendirilebilmesine olanak tanıyan bir yazılımdır. 
Yazılım, çeşitli modelleme araçlarıyla enerji üretimi, gölgeleme etkileri, kayıplar ve 
ekonomik değerlendirmeler gibi analizleri yaparak, optimum sistem tasarımı ve 
verimliliği için rehberlik etmektedir. Kurulumlarının verim artış yolları incelendiğinde 
önemli kurulum analizlerinden biri de PV kurulumunun seçildiği yöntem ve bu 
yönteme uygun donanım ve açılar olmaktadır. PV kurulum açısı güneş ışınının panele 
ulaşımını etkilemesinden ötürü sabit açıda PV kurulumu PVsyst çevrimiçi programı 
kullanılarak simülasyonda incelenmiş rapor elde edilmiştir. Bu sabit açı için literatür 
çalışmasından elde edilen bir formülle 32°'lik sabit açıda kurulum uygun görülmüştür. 
Bu çalışmada sadece bina çatısının güneş potansiyeli değil aynı zamanda alana ulaşan 
güneş potansiyeli miktarı üzerinden ortalama bir PV sisteminin verim ve koşulları 
kullanılarak, kurulum için uygun seçilmiş bina çatısının PV sisteminden üretilecek 
elektrik enerjisi miktarı da hesaplanmıştır. Bu işlemi gerçekleştirebilmek adına 
İnsansız Hava Aracı (İHA) ile çalışma alanı çekimi gerçekleştirilmiştir. DroneDeploy 
adlı fotogrametrik yazılıma yüklenmesi sonrası yüksek çözünürlüklü ortofoto ve nokta 
bulutu verileri üretilmiştir. Bu aşama sonrası işlemler Environmental Systems 
Research Institute Inc. (ESRI) Haritalama Uygulaması çözümünü Arc Geographical 
Information System (ArcGIS) yazılımlarından (ArcMap)'te gerçekleştirilmiştir. 
Çalışma alanına etkiyen güneş potansiyelinin hesaplanması için nokta bulutu verisi 
Arcmap üzerinden Sayısal Yüzey Model'ine (SYM) dönüştürülmüştür. Üretilen SYM
güneş potansiyeline dönüştürülmüştür. Bu işlem sırasında, nokta bulutu verisi sınıfları 
incelenmiş ve yanlış sınıfa ait olan nokta verileri doğru sınıfa manuel olarak 
yönlendirilmiştir. Dönüştürülen nokta bulutu verisi, SYM verisine ArcMap üzerinden 
dönüştürülmüştür. Ayrıca, binalara ait öznitelik verilerini inceleyebilmek için Fatih 
Belediye'sine ait TKGM (Tapu Kadastro Genel Müdürlüğü) bina şekil verisi 
kullanılmış ve ortofoto verisi ile üst üste getirilmiş, ortofotoda bulunmayan alanlar 
silinmiştir. Bu veri aynı zamanda çalışma alanının sınırlarını ve alandaki bina alanı 
miktarını doğrulamak için de kullanılmıştır. Ortofoto verisinde bulunmayan binaların, 
şekil verisinden silinmesi sağlanmıştır. SYM verisi, alan güneş radyasyonu verisine 
ArcMap üzerinden dönüştürülmüş ve yüksek verime sahip alanların belirlenmesi 
amacıyla kullanılmıştır. Bu veri en yüksek güneş radyasyonu değeri veren çatılardan 
birinin seçimi için kullanılmıştır. Belediyeden alınan veri ve ArcMap üzerinden elde 
edilen hesaplama ile Belirtilen çalışma alanındaki tüm binaların çatılarına bir yıl içinde 
ulaşan radyasyon değerinin ortalaması hesaplanmıştır. 963 m² alanlı seçili bina çatısına 
ortalama m² başına 1 052 kWh, çatının tamamına ise toplamda 1 014 550 kWh enerji 
ulaştığı bulunmuştur. Literatür araştırması sonucunda birçok PV kurulum simülasyon 
yazılımı incelenerek aralarından PVsyst sürüm 7.4.8 30 günlük demosu seçilmiştir. 
Hazırlanan sistemin şebekeye bağlı öz tüketimli sistem olması ve de lisanssız üretim 
sınırı olan 10kWh sınırını aşmaması sağlanmıştır. Bu sayede fazla enerji önce aküde 
doldurulacak ve gerektiğinde kullanılacak hem panel hem aküde enerji bittiğinde ise 
şebekeden enerji alınması sağlanmış olacaktır. Simülasyonda, panel, inverter, 
optimizer ve akü uyumu sağlanmış ve yönlendirme, sistem bilgileri, detaylı kayıplar, 
öz tüketim, depolama, ufuk, yakın gölgelemeler ve modül düzeni gibi bölümler 
xxiii
doldurulmuştur. Simülasyon sonucunda, enerji yönetimi ve ekonomik değerlendirme 
bölmeleri tamamlanmıştır. Şebekeye bağlı öz tüketimli hibrit sistem için 10 kW'lık 
kurulu güç sınırı belirlenmiştir. Seçilen bina çatısının konumu 41.01°N enlem ve 
28.93°E boylamda, 59 m rakımda yer almaktadır. Saat dilimi UTC+3'tür. Meteonorm 
8.1 yazılımı tarafından sentetik olarak oluşturulan hava durumu ve radyasyon verileri 
doğrultusunda, kolektör düzlemi açısı 32° olarak belirlenmiştir. Panel olarak LG 
NeON® 2 300W, optimizer olarak SolarEdge P401, inverter olarak SolarEdge 
SE10000H-EU, batarya olarak LG Chem RESU 10H kullanılmıştır. Sistem, 8.98 kW 
sabit yük kapasitesine sahiptir ve toplamda 10.00 kWp nominal güçte 25 panel 
bulunmaktadır. İnvertör olarak 9.00 kW kapasiteli bir cihaz kullanılmış ve 8.30 kW 
şebeke güç sınırı belirlenmiştir. İki adet 51V 593Ah kapasiteli akü takımı mevcut olup, 
toplam enerji depolama kapasitesi 24.6 kWh'dir. Şebekeye bağlı bir sistemde, fazla 
enerjinin depolanması sağlanmıştır. Yıllık 13 126.65 kWh enerji üretimi ve 78 699.84 
kWh enerji tüketimi gerçekleşmektedir. Verimlilik olarak, 1.313 kWh/kWp/yıl, PO 
%81.08 ve güneş oranı %16.68 olarak hesaplanmıştır. 
Enerji kayıpları raporunda, sistem panel yüzeyindeki kirlenmeden dolayı %3 oranında 
enerji kaybı yaşadığı belirtilmiştir. Modül sıcaklık kayıpları, ışınıma bağlı olarak 29.0 
W/m²K olarak hesaplanmıştır. DC kablolama kaybı %1.5 olup, diğer kayıplar 
modüllerin ışık kaynaklı degradasyonu %2, kalite kaybı %0.8 ve uyumsuzluk kaybı 
%0.0'dır. Ortalama modül degradasyonu yıllık %0.4 olarak belirlenmiştir. Sistemin 
Performans Oranı (PO) %81 olarak hesaplanmıştır. Yıllık üretilen enerji miktarları 
P50 için 13 126.65 kWh, P90 için 12 418.70 kWh ve P95 için 12 219.51 kWh olarak 
belirlenmiştir. Şebekeye enjekte edilen enerji miktarı 0 kWh olarak kaydedilmiştir. 
Yıllık toplam yatay güneş ışınımı 1 467.6 kWh/m², yatay difüz ışınım 676.99 kWh/m² 
olarak hesaplanmıştır. 
Raporla elde edilen yıllık 13 126.65 kWh enerji üretimi ile şebekeden tasarruf edilen 
yıllık miktar 37 720.80TL olmaktadır. PV sistemi 10 kW kurulu güçte olmakla 
beraber öz tüketimlidir. PV sisteminin ayda %38 zamlı ücretlendirilmesi durumunda
kendini amorti etme süresi 6 yıla yakın bir değerdir. Zam işlemi uygulanmaksızın 578
476TL yatırım maliyetli PV sisteminin kendini amorti süresi ise hesaplamalar 
sonucunda 16. yılın başı olarak hesap edilmiştir. Sonuç olarak zamlı üretim maliyeti 
değerlendirmesi ile 6. Yılda zamsız değerlendirme durumunda ise 16. yılda kendini 
amorti eden 578 476TL yatırım maliyetli PV sistemi kurulmuştur. Çalışma 
sonucundan elde edilen bulgulara göre İstanbul ve Fatih'in konumları nedeniyle Güneş 
Enerjisi Potansiyeli Atlası (GEPA) analizinde de görünür olan güneş potansiyelinin 
yüksek olmayışı bu sonucun oluşmasına başlıca etmendir. Binalara PV kurulumu bina 
sakinleri açısından olumlu bir dönüşümdür, özellikle bu çalışma sayesinde zarar 
edilmeyecek şekilde kurulumunun yapılması küçük ölçekte Fatih, büyük ölçekte 
Türkiye için bilinç dalgası oluşturması açısından değerlidir.

Abstract:
Energy demand is continuously increasing both globally and in Turkey. As long as the 
growing energy needs are met through fossil fuels or their derivatives, environmental, 
economic, and political problems in the energy sector will persist. Increasing the use 
of renewable energy sources can ensure a cleaner and more environmentally friendly 
future for both the world and Turkey. Moreover, the widespread use of these resources 
has the potential to reduce dependency on foreign energy sources. Renewable energy 
sources can be utilized as an alternative either in fully renewable systems or in hybrid 
systems. With the growing demand for energy today and in the future, countries are 
turning to sustainable energy sources, driven by both political and environmental 
considerations. In this context, it is of great importance for Turkey to identify clean, 
renewable, and inexhaustible energy sources. One of the most effective steps Turkey 
can take in this regard is to harness solar energy. In addition to being an 
environmentally friendly option, solar energy holds great potential due to Turkey's 
geographic location. Investments in solar energy will not only enhance energy 
independence but also contribute to environmental protection by reducing carbon 
emissions. For these reasons, solar energy should occupy a significant place in 
Turkey's energy strategy, and efforts in this area should be accelerated.
When examining the potential of Turkey's own resources for renewable energy, the 
country ranks high both regionally and globally in terms of wind and solar energy 
potential. Several initiatives encourage the utilization of these existing resources. From 
these studies and research, it is evident that Turkey possesses greater potential and 
resources than many countries that generate nearly 90% of their electricity from solar 
energy. It is projected that in the coming years, both the installed power and the share 
of solar energy systems used individually or commercially will rapidly increase, based 
on the outcomes of both 10-year plans and 15-year completed studies. Research results 
indicate that high efficiency from solar energy is achieved through the conversion of 
solar energy into electricity. These conversion systems are generally Solar Power 
Plants (GES) and Photovoltaic (PV) systems. While GES systems are installed on 
large-scale lands measuring hectares, PV systems have a widespread use due to their 
ability to be installed even in small areas like 1 or 2 square meters.
This study sheds light on this issue by focusing on how, through pre-installation 
analyses, high-efficiency clean energy can be achieved using solar power. According 
to other studies, in order to maximize the efficiency of PV installations, it is crucial to 
assess the amount of solar radiation available at the site, the slope and orientation of 
the area, meteorological conditions, and most importantly, the amount of sunlight that 
will reach the installation site. The main objective of this study is to analyze the 
suitability of rooftops of selected buildings for PV installation using the PVsyst 
software. PVsyst is a software tool used for the design, simulation, and analysis of 
solar energy systems.
xxvi
By selecting system components such as solar panels, inverters, and batteries, the 
software allows for the evaluation of the performance of these systems under various 
conditions. The software provides guidance for optimal system design and efficiency 
by performing analyses such as energy production, shading effects, losses, and 
economic evaluations. One of the key factors in improving the efficiency of 
installations is the selection of appropriate methods, equipment, and angles for the PV 
installation. Since the angle of the PV installation affects how sunlight reaches the 
panels, a fixed-angle PV installation was simulated using the PVsyst online program, 
and a report was generated. Based on a formula derived from a literature review, a 
fixed installation angle of 32 degrees was deemed suitable.
To calculate the solar potential affecting the study area, the point cloud data was 
converted into a Digital Surface Model (DSM) through ArcMap. This DSM was then 
converted into solar potential data. During this process, the point cloud data 
classifications were reviewed, and incorrect point data were manually reassigned to 
the correct class. The point cloud data were converted into DSM data using ArcMap. 
Additionally, to examine the attribute data of the buildings, a building shapefile from 
Fatih Municipality's General Directorate of Land Registry and Cadastre (TKGM) was 
used and overlaid with the orthophoto data, with non-matching areas being removed. 
This data was also used to verify the boundaries of the study area and the amount of 
building space in the area. Buildings not present in the orthophoto were removed from 
the shapefile. 
The DSM data was converted into solar radiation data via ArcMap and used to identify 
areas with high solar radiation values. This data was then used to select one of the 
rooftops with the highest solar radiation values. The average annual radiation value 
reaching the rooftops of all buildings in the specified study area was calculated using 
data obtained from the municipality and ArcMap. It was determined that the selected 
rooftop, with an area of 963 m², receives an average of 1 052 kWh per m², and a total 
of 1 014 550 kWh of energy reaches the entire roof. After reviewing the literature, 
multiple PV installation simulation software tools were analyzed, and the 30-day demo 
of PVsyst version 7.4.8 was selected. The designed system is a grid-connected selfconsumption system that does not exceed the 10 kWh limit for unlicensed production. 
This ensures that excess energy is first stored in a battery and used when needed, with 
energy drawn from the grid when both the panel and battery are depleted. The 
simulation confirmed the compatibility of panels, inverters, optimizers, and batteries, 
and sections such as orientation, system details, detailed losses, self-consumption, 
storage, horizon, near-shading, and module arrangement were completed.
As a result of the simulation, the energy management and economic evaluation 
sections were finalized. A 10 kW installed power limit was set for the grid-connected 
self-consumption hybrid system. The selected rooftop is located at a latitude of 
41.01°N, longitude of 28.93°E, and an altitude of 59 meters. The time zone is UTC+3. 
Based on synthetic weather and radiation data generated by the Meteonorm 8.1 
software, the collector plane tilt angle was set at 32°. The system components selected 
were the LG NeON® 2 300W solar panel, SolarEdge P401 optimizer, SolarEdge 
SE10000H-EU inverter, and LG Chem RESU 10H battery. The system has a fixed 
load capacity of 8.98 kW and a total nominal power of 10.00 kWp, with 25 panels. 
xxvii
An inverter with a capacity of 9.00 kW was used, and a grid power limit of 8.30 kW 
was set. Two battery packs with a capacity of 51V and 593Ah were installed, with a 
total energy storage capacity of 24.6 kWh. In this grid-connected system, excess 
energy is stored. 
The system is projected to produce 13 126.65 kWh annually, with 78 699.84 kWh of 
energy consumption. The system's efficiency was calculated as 1.313 kWh/kWp/year, 
with a performance ratio (PR) of 81.08%, and a solar fraction of 16.68%. The report 
on energy losses indicates that the system experiences a 3% energy loss due to panel 
surface soiling. Module temperature losses are calculated at 29.0 W/m²K based on 
irradiation. DC cabling losses are 1.5%, while other losses include 2% light-induced 
degradation, 0.8% quality losses, and 0% mismatch losses. The average module 
degradation was determined to be 0.4% per year. The system's performance ratio (PR) 
was calculated at 81%. The annual energy production values were 13 126.65 kWh for 
P50, 12 418.70 kWh for P90, and 12 219.51 kWh for P95. The amount of energy 
injected into the grid was recorded as 0 kWh. The total annual horizontal solar 
irradiation was calculated to be 1467.6 kWh/m², and the horizontal diffuse irradiation 
was 676.99 kWh/m². 
With the annual energy production of 13 126.65 kWh obtained from the report, the 
annual amount saved from the grid is 37 720.80 TL. The PV system has an installed 
power of 10 kW and is self-consumptive. If the PV system is charged with a 38% 
increase per month, the amortization period is close to 6 years. As a result of the 
calculations, the payback period of the PV system with an investment cost of 578 476 
TL without any increase is calculated as the beginning of the 16th year. As a result, a 
PV system with an investment cost of 578 476 TL was established, which was 
amortized in the 6th year with an increased production cost evaluation and in the 16th 
year in case of an evaluation without an increase. According to the findings obtained 
from the study, the main reason for this result is that the solar potential, which is also 
visible in the Solar Energy Potential Atlas (GEPA) analysis, is not high due to the 
locations of Istanbul and Fatih. Installation of PV in buildings is a positive 
transformation for the residents of the building. Especially thanks to this study, the 
installation in a way that does not cause any damage is valuable in terms of creating a 
wave of awareness for Fatih on a small scale and for Turkey on a large scale.