Gaziantep bölgesinde çatı tipi güneş enerji santrali performans analizi ve verimlilik artırıcı yöntemler

Abstract

Günümüzün artan enerji ihtiyacı, fosil yakıtların sürdürülebilir olmadığını ortaya koymuş ve yenilenebilir enerji kaynaklarına geçişi zorunlu hale getirmiştir. Bu bağlamda, güneş enerjisi önemli bir seçenek olup, bu çalışmada organize sanayi bölgesindeki bir fotovoltaik PV santrali incelenmiştir. Büyük işletmelerin kullanılmayan çatı alanlarına yerleştirilen PV santralleri, enerji maliyetlerini düşürmede büyük avantaj sağlamaktadır. Çalışmada, santralin mevsimsel performans analizi ve güneş ışınım tahmin regresyon modeli için Meteoroloji Genel Müdürlüğü’nden 12 yıllık veriler olarak güneş ışınımı, güneşlenme süresi, nem miktarı, rüzgar hızı ve sıcaklık toplanmış ve analiz edilmiştir. Uygulama olarak bir endüstriyel işletmenin çatısındaki PV santralinin temizlik durumuna göre enerji üretimi karşılaştırılmış, bir ay temizlenmeyen ve düzenli temizlenen sistemlerin verimleri analiz edilerek %28,6 daha fazla enerji edilebildiği gözlemlenmiştir. Buna ek olarak, aynı bölgede rutin olarak temizliği yapılmayan farklı bir PV santrali ile kıyaslanması yapılarak yaklaşık olarak %18,5 daha fazla enerji üretiminde verim elde edildiği bulunmuştur. Ayrıca, bölgede kurulacak 1 MW'lık PV santralinin maliyet ve geri ödeme süresi hesaplamaları yapılmış, panellerin temizlik sıklığının optimizasyonu değerlendirilerek 7,6 gün ile periyodik temizleme döngüsünün ideal değeri bulunmuştur. PV panel veriminin %16 olarak kabul edildiğinde santral veriminin %93,7 olarak tespit edilmiştir. Sonuç olarak düzenli temizlenen panellerin daha yüksek enerji üretimi sağladığını göstermiştir. Gaziantep bölgesinin regresyon tahmin modeli H/H0 = 0,11 + 0,662(s/S0) ve (R = 0,904, R² = 0,817) korelasyon değeriyle bu bölge için bulunmuştur. Sanayi elektriği için kurulan sistemin düzenli bakım ve temizlikle yaklaşık 3,26 yıl gibi kısa bir sürede kendini amorti ettiği tespit edilmiştir.

The increasing energy demand of today's world has revealed that fossil fuels are not sustainable, necessitating a transition to renewable energy sources. In this context, solar energy stands out as a significant option, and this study examines a photovoltaic (PV) power plant located in an organized industrial zone. PV power plants installed on the unused roof spaces of large enterprises provide substantial advantages in reducing energy costs. In this study, a seasonal performance analysis of the plant was conducted, and a solar radiation forecast regression model was developed using 12 years of data from the Turkish State Meteorological Service, including solar radiation, sunshine duration, humidity, wind speed and temperature. As a practical application, the energy production of a PV power plant on the roof of an industrial enterprise was compared based on its cleaning condition. The efficiency of systems that were cleaned regularly and those that were not cleaned for one month was analysed, revealing that regular cleaning resulted in 28.6% more energy production. Additionally, a comparison was made with another PV power plant in the same area that was not routinely cleaned, and it was found that regular cleaning resulted in approximately 18.5% higher energy production efficiency. Furthermore, the cost and payback period calculations of a 1 MW PV power plant to be established in the region were performed, and the optimization of the cleaning frequency of the panels was evaluated, identifying an optimal periodic cleaning cycle of 7.6 days. Assuming the PV panel efficiency is 16%, the overall plant efficiency was determined to be 93.7%. The results demonstrated that regularly cleaned panels produce significantly more energy. The regression forecast model for the Gaziantep region was determined as H/H0 = 0.11 + 0.662(s/S0), with a correlation coefficient of R = 0.904 and R² = 0.817 for this region. It has been determined that the system installed for industrial electricity pays for itself in a short period of approximately 3.26 years with regular maintenance and cleaning.