Samsun, Bayburt ve Mersin İllerine Kurulabilecek Güneş Enerjisi Santrallerinin Modellenmesi

(1)

T. C.

ORDU ÜNİVERSİTESİ

FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

SAMSUN, BAYBURT VE MERSİN İLLERİNE

KURULABİLECEK GÜNEŞ ENERJİSİ SANTRALLERİNİN

MODELLENMESİ

SEZAİ AKKAYA

YÜKSEK LİSANS TEZİ

(2)

T.C.

ORDU ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

YENİLENEBİLİR ENERJİ ANABİLİM DALI

SAMSUN, BAYBURT VE MERSİN İLLERİNE

KURULABİLECEK GÜNEŞ ENERJİSİ SANTRALLERİNİN

MODELLENMESİ

SEZAİ AKKAYA

YÜKSEK LİSANS TEZİ

(3)

(4)

(5)

II ÖZET

SAMSUN, BAYBURT VE MERSİN İLLERİNE KURULABİLECEK GÜNEŞ ENERJİSİ SANTRALLERİNİN MODELLENMESİ

Sezai AKKAYA

ORDU ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ YENİLENEBİLİR ENERJİ ANABİLİM DALI

YÜKSEK LİSANS TEZİ, 118 SAYFA

(TEZ DANIŞMANI: Dr. Öğr. Üyesi Sibel AKKAYA OY)

İnsanlık tarihi boyunca birçok dönüm noktası olmuştur. Bunlara örnek tekerin icadı, ateşin bulunması, yazının icadı, barutun bulunması ve sanayi devrimi verilebilir. Her bir dönüm noktası ile insanoğlunun enerjiye ihtiyacı artmıştır. Enerjinin temel kaynağı olan güneşi insanoğlu geçmişten günümüze doğrudan veya dolaylı olarak kullanmıştır. Sanayi devrimi ile birlikte insanoğlu bu enerji ihtiyacını yüzyıllar boyunca fosil kaynaklar ile gidermiştir. Ancak bu fosil kaynaklar çok büyük çevre problemlerine (küresel ısınma, buzulların erimesi, canlı türlerinin yok olması vs.) yol açmaktadır. Ayrıca fosil yakıtların kullanılması ile enerji yönünden devamlılığın sağlanması imkansızdır. Bütün bu sebepler yenilenebilir enerji kaynaklarından enerji elde etmeyi zorunlu kılmıştır.

Yenilenebilir enerji kaynakları arasında rüzgar ve güneş ön plana çıkmaktadır. Bu çalışmada Dünya’da ve Türkiye’de güneş enerjisinin durumu incelenmiştir. Dünya’da güneş enerjisi potansiyeli bakımından iyi bir konuma sahip olan Türkiye’nin bu potansiyelini tam olarak kullanamadığı görülmektedir.

Bu çalışmada; Farklı güneş radyasyon verilerine sahip olan Türkiye’nin İki farklı bölgesinde bulunan Samsun, Bayburt (Karadeniz Bölgesi) ve Mersin (Akdeniz Bölgesi) şehirlerine şebekeye bağlı 1 kW, 5 kW ve 10 kW kurulu güce sahip çatı tipi güneş enerji santrali modellemesi yapılmıştır. Ayrıca 7,224 kWh günlük enerji talebini karşılayacak şebekeden ayrık çatı tipi GES modellemesi de yapılmıştır. Bu modellemeler, PVGIS, PVsyst ve HOMER simülasyon programları ile yapılmıştır. Şebekeden ayrık çatı tipi GES için matematiksel hesaplamalar da yapılmıştır.

(6)

III

Bu çalışmada çatı tipi GES modellemelerinin üretim ve maliyet analizleri yapılarak yatırım yapılabilirlik seviyeleri incelenmiştir. Bu modelleme verileri ile güneş radyasyon verileri Türkiye ortalamasının altında olan Samsun şehri, güneş radyasyon verileri Türkiye ortalamasına yakın olan fakat güneş enerji potansiyelini yeterince kullanamayan Bayburt ve güneş radyasyon verileri Türkiye ortalamasının üzerinde olan Mersin gibi şehirlerdeki yatırım yapılabilirlik seviyeleri ortaya çıkarılmıştır. Simülasyon sonuçlarına göre; GES’den yıllık en fazla enerji üretimi elde edilen Mersin ile en az enerji elde edilen Samsun arasında yaklaşık 2,7 yıl geri ödeme süresi tespit edilmiştir. Ancak geri ödeme süreleri hem simülasyon programlarında hem de yapılan piyasa araştırmalarına göre yatırım yapılabilir seviye olarak kabul edilen 7-8 yılın üzerinde çıkmıştır. Bu sebeple 3 il için de çatı tipi GES yatırım yapılabilir olarak görülmemiştir. Bu çalışmada çatı tipi GES yatırımlarının artmasına katkıda bulunacağı düşünülen çeşitli öneriler sunulmuştur.

Çatı tipi GES ilk yatırım maliyetlerinin yüksek olması sebebiyle yatırım yapılabilir seviye olarak kabul edilen 7-8 yıllık geri dönüşüm sürelerine geri dönülebilmesi durumunda bu alanda yatırımların artacağı düşünülmektedir. Aksi takdirde çatı ve cephe tipi GES’ler kamu yatırımları dışında özel sektör ve meskenlerde bu alana yönelimde istenen seviyeler gerçekleşmeyeceği düşünülmektedir.

Yatırım yapılabilir seviye olarak kabul edilen 7-8 yıllık geri dönüşüm sürelerine geri dönülebilmesi durumunda Türkiye’nin tamamında güneş enerjisi yatırımı yapılabileceği sonucuna varılmıştır.

Anahtar Kelimeler: Enerji, Güneş, Dünya, Türkiye, Maliyet, PVGIS, PVsyst, HOMER, Çatı tipi GES, Modelleme.

(7)

IV ABSTRACT

MODELLING OF SOLAR POWER PLANTS THAT CAN BE INSTALLED IN SAMSUN, BAYBURT AND MERSIN PROVINCES OF TURKEY

Sezai AKKAYA

ORDU UNIVERSITY INSTITUTE OF NATURAL AND APPLIED SCIENCES

RENEWABLE ENERGY MASTER THESIS, 118 PAGES

(SUPERVISOR: Assist. Prof. Dr. Sibel AKKAYA OY)

There have been many milestones throughout the human history. These include; the invention of the wheel, the discovery of fire, the invention of writing, the discovery of gunpowder and the industrial revolution. With each turning point, mankind need for energy has increased. Mankind have used the sun as the main source of energy directly or indirectly from past to present. With the industrial revolution, mankind have met this energy need with fossil sources for centuries. However, these fossil sources cause enormous environmental problems (global warming, melting of glaciers, extinction of living species, etc.). In addition, it is impossible to achieve energy sustainability by using fossil fuels. All these reasons make it compulsory to obtain energy from renewable energy sources.

Among renewable energy sources, wind and sun is precedence. In this study, the status of solar energy in the World and Turkey were examined. Turkey, which has a good position in terms of the potential of solar energy in the world seems unable to make full use of this potential.

In this study; roof type solar power plant modeling is performed those installed capacity with 1 Kw, 5 kW and 10 kW and connected to the city electrical network in two different regions of Turkey, which have different solar radiation data as Samsun, Bayburt (Black Sea region) and Mersin (Mediterranean region).

In addition, off-grid roof type SPP (Solar Power Plant) modeling has been performed to meet the daily energy demand of 7,224 kWh. These models were made with PVGIS, PVsyst and HOMER simulation programs. Mathematical calculations were

(8)

V

also performed for the roof type SPP, which is not connected to city electrical network.

In this study, the investment feasibility levels of the roof type SPP models are examined by making production and cost analyzes. By this examinations and datas the investment feasibilitiy levels find out, for city of Samsun which has a solar radiation data below the average of Turkey, for city of Bayburt which has a solar radiation data close to the average of Turkey and inadequate use of solar energy potential sufficiently and for city of Mersin which has a solar radiation data above the average of Turkey.

According to simulation results; A payback period of approximately 2.7 years has been determined between Mersin, where the highest energy production is obtained from SPP and Samsun, where the least energy is obtained. However, repayment periods exceeded 7-8 years which are considered as investment grade according to both simulation programs and market researches. For this reason, the roof type SPP is not considered investmentable for all these 3 cities. In this study, various suggestions which are thought to contribute to the increase of roof type SPP investments are presented.

Due to the high initial investment costs of the roof-type SPP, it is considered that investments can be increased in this area if it is possible to return to the 7-8-year recycling periods can be considered as investment grade. Otherwise, it is considered that roof type SPP’s will not achieve the desired levels in the private sector and residential areas except public investments.

If it can be turn back to the entire recycling time of 7-8 years which is accepted as investment levels, all over the Turkey solar energy investment is possible to be done as a result.

Keywords: Energy, Solar, World, Turkey, Invesment, PVGIS, PVsyst, HOMER, Roof type SPP, Modelling

(9)

VI TEŞEKKÜR

Tez konumun belirlenmesi, çalışmanın yürütülmesi ve yazımı esnasında başta danışman hocam Sayın Dr. Öğr. Üyesi Sibel AKKAYA OY’ya ve tez yazım aşamasında maddi ve manevi desteklerini esirgemeyen Sayın Prof. Dr. Tahsin TONKAZ’a teşekkür ederim.

Aynı zamanda, manevi desteklerini her an üzerimde hissettiğim aileme teşekkürü bir borç bilirim.

(10)

VII İÇİNDEKİLER TEZ BİLDİRİMİ ... I ÖZET……….II ABSTRACT ... IV TEŞEKKÜR ... VI ŞEKİL LİSTESİ ... X ÇİZELGE LİSTESİ ... XII SİMGELER ve KISALTMALAR LİSTESİ ... XV EKLER LİSTESİ... XVII

1. GİRİŞ ... 1

1.1 Tezin Amacı ... 3

1.2 Literatür Özeti ... 4

2. DÜNYA’DA VE TÜRKİYE’DE GÜNEŞ ENERJİSİ ... 8

2.1 Türkiye’nin Güneş Enerjisi Potansiyeli ... 13

2.1.1 Samsun İlinin Güneş Enerjisi Potansiyeli ... 15

2.1.2 Bayburt İlinin Güneş Enerjisi Potansiyeli ... 16

2.1.3 Mersin İlinin Güneş Enerjisi Potansiyeli ... 16

3. GÜNEŞ ENERJİSİ SANTRALİ BİLEŞENLERİ ... 18

3.1 Fotovoltaik(FV) Modül ... 18

3.2 Evirici (İnverter) ... 19

3.3 Akü Grubu ... 20

3.4 Şarj Kontrol Ünitesi (Regülatör) ... 21

3.4.1 Maksimum Güç Noktası Takibi (MPPT) ... 22

3.5 Fotovoltaik Sistemin Diğer Elemanları ... 22

4. KULLANILAN YÖNTEM ... 24

4.1 Matematiksel Yöntem ... 24

4.1.1 Şebekeden Ayrık (Off-Grid) Sistemeler İçin Kapasite Hesapları ... 24

4.1.2 Optimum Panel Açısı ve Gölgelenme ... 26

4.2 PVGIS Programı ... 26

4.3 PVsyst Programı ... 27

4.4 HOMER Programı ... 28

5. GÜNEŞ ENERJİSİNDEN ELEKTRİK ÜRETİMİ YAPAN SİSTEM TASARIMI ... 30

5.1 Samsun İlinde Şebekeye Bağlı Santral Tasarımları ... 30

5.1.1 PVGIS ile Yapılan Tasarımlar... 30

5.1.1.1 1 kW Kurulu Güce Sahip Santral Tasarımı ... 30

5.1.1.2 1 kW Kurulu Güce Sahip Güneş Takipli Santral Tasarımı ... 31

5.1.2 PVsyst ile Yapılan Tasarımlar ... 36

5.1.3 HOMER ile Yapılan Tasarımlar ... 44

(11)

VIII

5.2 Samsun İlinde Şebekeden Bağımsız Santral Tasarımları ... 45

5.2.1 PVGIS İle Yapılan Tasarım... 45

5.2.2 PVsyst İle Yapılan Tasarım ... 47

5.2.3 HOMER İle Yapılan Tasarımlar ... 50

5.2.3.1 1,53 kW Kurulu Güce Sahip Santral Tasarımı ... 50

5.2.3.2 3,50 Kw Kurulu Güce Sahip Santral Tasarımı ... 52

5.2.4 Matematiksel Modelleme ... 53

5.3 Bayburt İlinde Şebekeye Bağlı Santral Tasarımları ... 54

5.4 Bayburt İlinde Şebekeden Bağımsız Santral Tasarımları ... 70

5.4.1 PVGIS İle Yapılan Tasarım... 70

5.4.4 Matematiksel Modelleme ... 77

5.5 Mersin İlinde Şebekeye Bağlı Santral Tasarımları ... 78

5.6 Mersin İlinde Şebekeden Bağımsız Santral Tasarımları ... 93

(12)

IX

5.6.4 Matematiksel Modelleme ... 100 6. TASARIMLARIN KARŞILAŞTIRILMASI ... 103 7. SONUÇ VE ÖNERİLER ... 109 8. KAYNAKLAR ... 112 EKLER………...116 ÖZGEÇMİŞ ... 118

(13)

X ŞEKİL LİSTESİ

Sayfa Şekil 2.1 Türkiye Güneş Enerjisi Potansiyeli Atlası(GEPA) (T.C. Enerji ve Tabii

Kaynaklar Bakanlığı, 2019) ... 14

Şekil 2.2 Türkiye Güneşlenme Verileri (T.C. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı, 2019) ... 14

Şekil 2.3 Samsun Güneşlenme Verileri (T.C. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı, 2019) ... 16

Şekil 2.4 Bayburt Güneşlenme Verileri (T.C. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı, 2019) ... 16

Şekil 2.5 Mersin Güneşlenme Verileri (T.C. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı, 2019) ... 17

Şekil 3.1 Fotovoltaik(FV) Modüller ... 18

Şekil 3.2 Şebeke Bağlantılı GES Tasarımı... 20

Şekil 3.3 Şebeke Bağlantısız GES Tasarımı ... 20

Şekil 4.1 PVGIS Programı Ara Yüzü... 27

Şekil 4.2 PVsyst Programı Ara Yüzü ... 28

Şekil 4.3 HOMER Programı Ara Yüzü ... 29

Şekil 5.1 Samsun 1 kW Sabit Açılı FV Sisteminden Aylık Enerji Üretimi ve Güneş Radyasyonu ... 30

Şekil 5.2 Samsun 1 kW Güneş Takipli FV Sistemde Aylık Enerji Üretimi ve Güneş Radyasyonu ... 32

Şekil 5.3 Samsun 5 kW Sabit Açılı FV Sisteminden Aylık Enerji Üretimi ... 33

Şekil 5.4 Güneş Takipli FV Sistemde Aylık Enerji Üretimi ... 34

Şekil 5.5 Samsun 10 kW Sabit Açılı FV Sisteminden Aylık Enerji Üretimi ... 35

Şekil 5.6 Samsun 10 kW Güneş Takipli Tasarımda Aylık Enerji Üretimi ... 36

Şekil 5.7 FV Modül Akım-Gerilim Karakteristiği ... 37

Şekil 5.8 PVsyst Samsun On-grid Bağlantı şeması... 37

Şekil 5.9 Samsun 1 kW Enerji Karakteristikleri ... 38

Şekil 5.10 Samsun 1 kW Bir Yıllık Kayıp Diyagramı ... 39

Şekil 5.15 Samsun Şebekeden Bağımsız Tasarım İçin Tahmini Enerji Üretimi ... 46

Şekil 5.16 Samsun Şebekeden Bağımsız Sistem İçin Akü Performansı ... 46

Şekil 5.17 PVsyst Samsun Off-grid Bağlantı Şeması ... 47

Şekil 5.18 PVsyst Samsun Off-grid Enerji Karakteristikleri ... 49

Şekil 5.19 PVsyst Samsun Off-grid Bir Yıllık Kayıp Diyagramı ... 50

Şekil 5.20 HOMER Samsun Off-grid Santral Tasarımı ... 50

Şekil 5.21 Samsun HOMER Şebekeden Bağımsız Aylık Ortalama Elektrik Üretimi . 51 Şekil 5.22 HOMER Samsun Şebekeden Bağımsız Aylık Ortalama Elektrik Üretimi . 52 Şekil 5.23 PVGIS Bayburt On-Grid 1 kW Sabit açılı FV Sisteminden Aylık Enerji Üretimi ve Güneş Radyasyonu ... 55

Şekil 5.24 PVGIS Bayburt On-Grid 1 kW Güneş Takipli FV Sistemde Aylık Enerji Üretimi ve Güneş Radyasyonu ... 56

(14)

XI

Şekil 5.25 PVGIS Bayburt On-Grid 5 kW Sabit açılı FV Sisteminden Aylık Enerji

Üretimi ... 57

Şekil 5.26 PVGIS Bayburt On-Grid 5 kW Güneş Takipli FV Sistemde Aylık Enerji Üretimi ... 59

Şekil 5.27 PVGIS Bayburt On-Grid 10 kW Sabit açılı FV Sisteminden Aylık Enerji Üretimi ... 60

Şekil 5.28 PVGIS Bayburt On-Grid 10 kW Güneş Takipli Tasarımda Aylık Enerji Üretimi ... 61

Şekil 5.29 PVsyst Bayburt On-Grid 1 kW Enerji Karakteristikleri ... 62

Şekil 5.30 PVsyst Bayburt On-Grid 1 kW Bir Yıllık Kayıp Diyagramı ... 64

Şekil 5.35 PVGIS Bayburt Off-Grid Tasarım İçin Tahmini Enerji Üretimi ... 70

Şekil 5.36 PVGIS Bayburt Off-Grid Sistem İçin Akü Performansı ... 71

Şekil 5.37 PVsyst Bayburt Off-Grid Enerji Karakteristikleri ... 73

Şekil 5.38 Bayburt Off-Grid Bir Yıllık Kayıp Diyagramı ... 74

Şekil 5.39 HOMER Bayburt Off-Grid Aylık Ortalama Elektrik Üretimi ... 75

Şekil 5.41 PVGIS Mersin On-Grid 1 kW Sabit açılı FV Sisteminden Aylık Enerji Üretimi ve Güneş Radyasyonu ... 79

Şekil 5.42 PVGIS Mersin On-Grid 1 kW Güneş Takipli FV Sistemde Aylık Enerji Üretimi ve Güneş Radyasyonu ... 80

Şekil 5.43 PVGIS Mersin On-Grid 5 kW Sabit açılı FV Sisteminden Aylık Enerji Üretimi ... 81

Şekil 5.44 PVGIS Mersin On-Grid 5 kW Güneş Takipli FV Sistemde Aylık Enerji Üretimi ... 83

Şekil 5.45 PVGIS Mersin On-Grid 10 kW Sabit açılı FV Sisteminden Aylık Enerji Üretimi ... 83

Şekil 5.46 PVGIS Mersin 10 kW Güneş Takipli Tasarımda Aylık Enerji Üretimi ... 85

Şekil 5.47 PVsyst Mersin On-Grid 1 kW Enerji Karakteristikleri ... 86

Şekil 5.48 PVsyst Mersin On-Grid 1 kW Bir Yıllık Kayıp Diyagramı ... 87

Şekil 5.53 PVGIS Mersin Off-Grid Tasarım İçin Tahmini Enerji Üretimi ... 94

Şekil 5.54 PVGIS Mersin Off-Grid Sistem İçin Akü Performansı ... 94

Şekil 5.55 PVsyst Mersin Off-Grid Enerji Karakteristikleri ... 96

Şekil 5.56 PVsyst Off-Grid Bir Yıllık Kayıp Diyagramı ... 97

Şekil 5.58 HOMER Mersin Off-Grid Aylık Ortalama Elektrik Üretimi ... 100

(15)

XII

ÇİZELGE LİSTESİ

Sayfa

Çizelge 2.1 Türkiye’nin Kurulu Gücü (Makine Mühendisleri Odası, 2019) ... 8

Çizelge 2.2 Elektrik Üretimi Kaynaklara Göre Dağılımı (Makine Mühendisleri Odası, 2019) ... 8

Çizelge 2.3 Kaynaklara Göre Enerji Üretimi (British Petroleum, 2018) ... 11

Çizelge 2.4 Bölgelerin Işınım Değerleri ve Güneşlenme Süreleri (Makine Mühendisleri Odası, 2018) ... 15

Çizelge 3.1 Fotovoltaik Sistemlerde Kullanılan Ekipmanlar (Yiğit ve Atmaca, 2018), (Öztürk ve Kaya, 2013), (Öztürk, 2012), (Ceylan ve Gürel, 2017) ... 18

Çizelge 5.1 Samsun 1 kW Aylık Ortalama Elektrik Üretimi ve Güneş Radyasyonu .. 30

Çizelge 5.2 Samsun 1 kW Güneş Takipli Simülasyon Çıktıları ... 31

Çizelge 5.3 Samsun 1kW Güneş Takipli FV Sistemde Aylık Enerji Üretimi ve Güneş Radyasyonu ... 32

Çizelge 5.4 Samsun 5 kW Aylık Ortalama Elektrik Üretimi ve Güneş Radyasyonu .. 33

Çizelge 5.5 Samsun 5 kW Güneş Takipli Simülasyon Çıktıları ... 34

Çizelge 5.6 Samsun 10 kW Aylık Ortalama Elektrik Üretimi ve Güneş Radyasyonu 35 Çizelge 5.7 Samsun 10 kW Güneş Takipli Tasarımda Simülasyon Çıktıları ... 36

Çizelge 5.8 Samsun 1 kW Enerji Karakteristikleri ... 38

Çizelge 5.9 Samsun 1 kW Yatırım Giderleri ... 39

Çizelge 5.14 Samsun Off-grid Aylık Ortalama Enerji Üretim ve Depolama Performansı ... 47

Çizelge 5.15 Samsun Şebekeden Bağımsız Yatırım Giderleri ... 48

Çizelge 5.16 PVsyst Samsun Off-grid Enerji Karakteristikleri ... 49

Çizelge 5.17 HOMER Samsun Şebekeden Bağımsız Yatırım Giderleri ... 51

Çizelge 5.18 HOMER Samsun Şebekeden Bağımsız Yatırım Giderleri ... 52

Çizelge 5.19 Samsun Off-Grid Matematiksel Modelleme Seçilen Cihazlar ... 54

Çizelge 5.20 PVGIS Bayburt On-Grid 1 kW Aylık Ortalama Elektrik Üretimi ve Güneş Radyasyonu ... 55

Çizelge 5.21 PVGIS Bayburt 1 kW Güneş Takipli Simülasyon Çıktıları ... 56

Çizelge 5.22 PVGIS Bayburt On-Grid 1kW Güneş Takipli FV Sistemde Aylık Enerji Üretimi ve Güneş Radyasyonu ... 57

Çizelge 5.24 PVGIS Bayburt 5 On-Grid kW Güneş Takipli Simülasyon Çıktıları ... 59

Çizelge 5.26 PVGIS Bayburt On-Grid 10 kW Güneş Takipli Tasarımda Simülasyon Çıktıları ... 61

Çizelge 5.27 PVsyst Bayburt On-Grid 1 kW Yatırım Giderleri ... 63

Çizelge 5.28 PVsyst Bayburt On-Grid 1 kW Enerji Karakteristikler ... 63

(16)

XIII

Çizelge 5.31 PVsyst On-Grid Bayburt 10 kW Enerji Karakteristikleri ... 68

Çizelge 5.33 PVGIS Off-Grid Aylık Ortalama Enerji Üretim ve Depolama Performansı ... 71

Çizelge 5.34 PVsyst Bayburt Off-Grid Enerji Karakteristikleri ... 73

Çizelge 5.35 PVsyst Off-Grid Yatırım Giderleri ... 74

Çizelge 5.36 HOMER Bayburt Off-Grid Yatırım Giderleri ... 76

Çizelge 5.37 HOMER Bayburt Off-Grid Yatırım Giderleri ... 77

Çizelge 5.38 Bayburt Off-Grid Matematiksel Modelleme Seçilen Cihazlar ... 78

Çizelge 5.39 PVGIS Mersin On-Grid 1 kW Aylık Ortalama Elektrik Üretimi ve Güneş Radyasyonu ... 79

Çizelge 5.40 PVGIS Mersin On-Grid 1 kW Güneş Takipli Simülasyon Çıktıları ... 80

Çizelge 5.41 Mersin On-Grid 1kW Güneş Takipli FV Sistemde Aylık Enerji Üretimi ve Güneş Radyasyonu ... 81

Çizelge 5.42 PVGIS Mersin On-Grid 5 kW Aylık Ortalama Elektrik Üretimi ve Güneş Radyasyonu ... 82

Çizelge 5.43 PVGIS Mersin On-Grid 5 kW Güneş Takipli Simülasyon Çıktıları ... 83

Çizelge 5.44 PVGIS Mersin On-Grid 10 kW Aylık Ortalama Elektrik Üretimi ve Güneş Radyasyonu ... 84

Çizelge 5.45 PVGIS Mersin 10 kW Güneş Takipli Tasarımda Simülasyon Çıktıları . 85 Çizelge 5.46 PVsyst Mersin On-Grid 1 kW Yatırım Giderleri ... 86

Çizelge 5.47 PVsyst Mersin On-Grid 1 kW Enerji Karakteristikleri ... 87

Çizelge 5.49 PVsyst Mersin On-Grid 5 kW Yatırım Giderleri ... 90

Çizelge 5.51 PVsyst Mersin On-Grid 10 kW Yatırım Giderleri ... 92

Çizelge 5.52 PVGIS Mersin Off-Grid Aylık Ortalama Enerji Üretim ve Depolama Performansı ... 95

Çizelge 5.53 PVsyst Off-Grid Enerji Karakteristikleri ... 97

Çizelge 5.54 PVsyst Off-Grid Yatırım Giderleri ... 98

Çizelge 5.55 HOMER Mersin Off-Grid Yatırım Giderleri ... 99

Çizelge 5.56 HOMER Mersin Off-grid Yatırım Giderleri ... 100

Çizelge 5.57 Mersin Off-Grid Matematiksel Modelleme Seçilen Cihazlar ... 101

Çizelge 6.1 İllerin Yıllık Güneş Radyasyonlarının Karşılaştırılması ... 103

Çizelge 6.2 İllerin Yıllık Güneş Enerjisi Üretimlerinin Karşılaştırılması (10 kW On-Grid) ... 103

Çizelge 6.3 İllerin Yıllık Güneş Enerjisi Üretimlerinin Karşılaştırılması (5 kW On-Grid) ... 104

Çizelge 6.4 İllere Tasarlanan Santrallerin Yaklaşık Maliyet ve Geri Ödeme Süreleri (10 kW On-Grid) ... 105

Çizelge 6.5 İllere Tasarlanan Santrallerin Yaklaşık Maliyet ve Geri Ödeme Süreleri (5 kW On-Grid) ... 105

Çizelge 6.6 İllere Tasarlanan On-Grid Santrallerin Yaklaşık Maliyet ve Geri Ödeme Süreleri (5 kW Matematiksel Modelleme) ... 106

Çizelge 6.7 İllere Tasarlanan On-Grid Santrallerin Yaklaşık Maliyet ve Geri Ödeme Süreleri(10 kW Matematiksel Modelleme) ... 107

(17)

XIV

Çizelge 6.8 İllere Tasarlanan Santrallerin Yaklaşık Maliyet ve Geri Ödeme Süreleri (Off-Grid) ... 108 Çizelge 6.9 İllere Tasarlanan Off-Grid Santrallerin Yaklaşık Maliyet ve Geri Ödeme Süreleri (Matematiksel Modelleme) ... 108

(18)

XV

SİMGELER ve KISALTMALAR LİSTESİ M.Ö. : Milattan Önce

FV : Fotovoltaik

AR-GE : Araştırma-Geliştirme

YEGM : Yenilenebilir Enerji Genel Müdürlüğü GES : Güneş Enerjisi Santrali

EPDK : T.C. Enerji Piyasası Düzenleme Kurumu T.C. : Türkiye Cumhuriyeti

Kw : Kilowatt

TEDAŞ : Türkiye Elektrik Dağıtım Anonim Şirketi PVGIS : Fotovoltaik Coğrafik Bilgi Sistemi PVsyst : FV Simülasyon Programı

HOMER : Yenilenebilir Hibrid Enerji Sistemleri Optimizasyon Modeli Off-Grid : Şebekeden Ayrık

On-Grid : Şebekeye Bağlı

GW : Gigawatt

TMMOB : Türk Mühendis ve Mimarlar Odaları Birliği

MW : Megawatt

MWh : Megawattsaat BP : British Petroleum

U.S. EİA : Birleşik Devletler Enerji Bilgi İdaresi OECD : Ekonomik İşbirliği ve Kalkınma Teşkilatı C𝑶𝟐 : Karbondioksit

ABD : Amerika Birleşik Devleti kWh : Kilowattsaat

TWh : Terawattsaat

TEİAŞ : Türkiye Elektrik İletim Anonim Şirketi UEA : Uluslararası Enerji Ajansı

TEP : Ton Eşdeğer Petrol

GEPA : Güneş Enerjisi Potansiyeli Atlası GWh : Gigawattsaat V : Volt cm : Santimetre c-Sİ : Kristal Silikon W : Watt m : Metre DC : Doğru Akım vb : Ve Benzeri AC : Alternatif Akım Hz : Hertz Ah : Ampersaat

PWM : Darbe Genişlik Modulasyonu MPPT : Maksimum Güç Noktası Takibi GPA : Güneş Paneli Adedi

(19)

XVI GS : Güneşlenme Süresi GPG : Güneş Pilinin Gücü TGG : Toplam Grekli Güç Wh : Wattsaat CG : Cihazların Gücü

CÇS : Cihazların Gün İçerisindeki Toplam Çalışma Süresi

h : Saat

ŞRamp : Şarj Regülatörü Amperi

Vmp : Güneş Paneli Maksimum Çıkış Voltajı TBG : Toplam Batarya/Akü Gücü

TBA : Toplam Batarya/Akü Adedi Vbat : Batarya/Akü Voltajı

Ibat : Tek Bir Batarya/Akü Amperi Bopt : Optimum Panel Açısı

q : Enlem

L : Paneller Arası Mesafe (m) a : Kullanılacak Panel Boyu (m) K : Kuzey

D : Doğu

Em : Aylık Ortalama Elektrik Üretimi [kWh]

Hm : Aylık Ortalama Güneş Radyasyonu [KWh/m2] DE : Dikey Eksen

EE : Eğimli Eksen İE : İki Eksen

Vmpp : Maksimum Güç Noktası Voltajı Impp : Maksimum Güç Noktası Akımı

Cs : Her Günün Sonunda Akülerin Şarj Durumu Cb : Bu Şarj Durumlarının Günlere Oranı Ed : Günlük Ortalama Enerji Üretimi

El : Günlük Ortalama Depolanamayan Enerji Ff : Dolu Akülü Günlerin Yüzdesi

L : Litre CO : Karbonmonooksit EUR : EURO kg : Kilogram $ : Dolar AG : Alçak Gerilim GWh : Gigawattsaat vs : Vesaire

(20)

XVII EKLER LİSTESİ

Sayfa EK 1: Epdk 1 Nisan 2019 Elektrik Fiyat Tarifesi ... 116 EK 2: TEDAŞ Çatı Ve Cephe Tipi GES 10 Kw Tek Hat Şeması ... 117

(21)

1 1. GİRİŞ

Enerji depolanmış iş gücü ya da iş yapma yeteneği olarak tanımlanır (Ceylan ve Gürel, 2017). Enerji doğada farklı şekillerde bulunur. Isı enerjisi, mekanik enerji, potansiyel enerji, nükleer enerji, manyetik enerji, elektrik enerjisi, vs. bu enerji türlerine örnek olarak verilebilir. Sürdürülebilirlik ise günümüzün ihtiyaçlarını, gelecek nesillerin ihtiyacını giderme potansiyelini yok etmeden gidermek olarak tanımlanır (Ceylan ve Gürel, 2017).

Günümüzde insan medeniyetinin ihtiyaç duyduğu enerjinin %80’inden fazlası fosil yakıtlardan karşılanmaktadır (İnternational Energy Agency, 2013). Fosil yakıtların bu denli yüksek oranda kullanılması ile enerji yönünden devamlılığın sağlanması mümkün değildir. Ayrıca bu fosil kaynaklar çok büyük çevre problemlerine (küresel ısınma, sera etkisi, buzulların erimesi, canlı türlerinin yok olması) yol açmaktadır. Ciddi çevresel sorunlara neden olmasına rağmen fosil yakıtların azalması enerji güvenliği açısından ciddi endişelere yol açmıştır (Renewables Global Status Report, 2017). Bütün bu sebepler yenilenebilir enerji kaynaklarından enerji elde etmeyi zorunlu kılmıştır. Yenilenebilir enerji kaynakları, doğal ortamdaki enerji döngüsünde, sürekli veya tekrarlanır akımdan elde edilen enerji veya kullanıldıkları hızda yeri doldurulan enerji akışları olarak tanımlanır (Öztürk ve Kaya, 2013). Yenilenebilir enerji kaynakları: Hidrolik, güneş, biyokütle, rüzgar, jeotermal, dalga (Gel-Git) ve hidrojendir. Güneş enerjisi, kurulum ve kullanım kolaylığı olmasının yanı sıra çevreyi kirletmemesi ve zararlı atık oluşturmaması gibi özelliklere sahip bir yenilenebilir enerji kaynağıdır. Güneş enerjisinin avantajlarından biri de küçük güçlerde santral tasarımına imkan vermesidir.

İnsanoğlu sanayi devrimiyle birlikte enerjiye olan ihtiyacı hızlı bir şekilde artarken, bu ihtiyacı fosil enerji kaynaklarını sorumsuzca tüketerek karşılamıştır. Bu durum da büyük çevre problemlerine (küresel ısınma, sera etkisi, buzulların erimesi, canlı türlerinin yok olması) yol açmıştır. 1973 yılında dünya petrol krizi ile hızlanan yenilenebilir enerji alanında çalışmalar, krizin sona ermesi ve azalan petrol fiyatları ile yavaşlamıştır (İbrahim, 2011; Yiğit ve Atmaca, 2018). Son yıllarda petrol fiyatlarında artış ve fosil yakıtların küresel ısınma üzerindeki etkilerinin insanlık tarafından anlaşılması ile tekrardan yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelimde bir

(22)

2

artış gözükmektedir (Öztürk, 2012; Öztürk ve Kaya, 2013; Yiğit ve Atmaca, 2018). Bu yönelim daha çok güneş ve rüzgar enerjisi üzerinde olmaktadır.

Yeryüzündeki bütün yenilenebilir enerji kaynakları, farklı teknolojiler kullanarak doğrudan veya dolaylı olarak enerjiye dönüştürülebilen güneş ışınımı etkisiyle oluşur (Öztürk, 2012; Öztürk ve Kaya, 2013; Ceylan ve Gürel, 2017). Rüzgar da kara ve denizlerin güneş etkisiyle ısınıp soğumasıyla oluşan basınç farkından dolayı havanın yüksek basınçtan alçak basınca taşınması olan doğa olayıdır. Rüzgar gücü 3000 yıldan daha çok geçmişe sahip enerji kaynağıdır. Yirminci yüzyılın başlarına kadar su pompalamak ya da tahıl öğütmek amacıyla mekanik güç sağlamak için kullanılmıştır. 1973 petrol krizi ile tekrardan rüzgar gücüne olan ilgi artmıştır. Ancak bu sefer ana odak rüzgardan elektrik üretmek olmuştur (Ackermann, 2009). Güneş enerjisinden faydalanma fikriyse 2000 yıldan daha çok geçmişe sahiptir. Socrates (M.Ö. 470 – 399) konutların ısıl dengesi ve ısınması için güneş enerjisinden yararlanma fikrini ilk öne süren bilim adamıdır (Yiğit ve Atmaca, 2018).

Güneş enerjisinden günümüzde çeşitli alanlarda yararlanılır. Bu alanlara; Güneş enerjili sıcak su sistemleri, güneş FV sistemleri, güneş enerjisiyle soğutma, güneş enerjisi ile su damıtma sistemleri, güneş enerjisiyle kurutma sistemleri, seraların ısıtılmasında, güneş fırınları ve pişiricileri, güneş enerjisiyle buhar üretimi, güneş enerjisiyle hacim ısıtma, güneş enerjili sulama sistemleri, deniz feneri ve şamandıraların enerjisinin sağlanmasında, uçak ikaz lambalarının enerjisinin sağlanması, hesap makineleri, kol saatleri, trafik ışıkları, yapay uydularda, acil telefon cihazları, cep telefonlarını şarj etmek için, bahçe ve sokak aydınlatması için, giysi ve çantalarda, AR-GE çalışmalarında araba ve uçaklarda güneş enerjisinden yararlanılması örnek verilebilir (Ceylan ve Gürel, 2017; Yiğit ve Atmaca, 2018). Petrol ve doğal gaz rezervleri bakımından fakir bir konumda bulunan ülkemiz, enerji ham maddeleri ithalatı maliyeti 2012 yılında 60 milyar Dolar, 2013 yılında 55.9 milyar Dolar, 2014 yılında 54.9 milyar Dolar, 2015 yılında 37.8 milyar dolar, 2016 yılında 27.2 milyar Dolar ve 2017 yılında ise 36.8 milyar Dolar seviyelerinde olmuştur (Yiğit ve Atmaca, 2018; Makine Mühendisleri Odası, 2018).

(23)

3 1.1 Tezin Amacı

Bu tez çalışmasında, güneş radyasyon verileri farklı olan Türkiye’nin İki farklı bölgesinde (Karadeniz ve Akdeniz Bölgesi) bulunan Samsun, Bayburt ve Mersin şehirlerinde şebekeye bağlı ve şebekeden bağımsız güneş enerji santralleri modellemesi yapılmıştır. Bu modellemeler çatı tipi GES olarak yapılmıştır. Yenilenebilir enerji alanında ülkemizde birçok kanun, yönetmelik ve tebliğ çıkarılmıştır. Bunlara; 6446 Elektrik Piyasası Kanunu, 5346 Yenilenebilir Enerji Kaynaklarının Elektrik Enerjisi Üretimi Amaçlı Kullanımına İlişkin Kanun, Elektrik Piyasası Lisans Yönetmeliği, Elektrik Piyasasında Lisanssız Elektrik Üretimine İlişkin Yönetmelik, Yenilenebilir Enerji Kaynaklarından Elektrik Enerjisi Üreten Tesislerde Kullanılan Yerli Aksamın Desteklenmesi Hakkında Yönetmelik (Yenilenebilir Enerji Genel Müdürlüğü, 2019) ve Elektrik Piyasasında Lisanssız Elektrik Üretimine İlişkin Yönetmelikte Değişiklik Yapılmasına Dair Yönetmelik (T.C. Enerji Piyasası Düzenleme Kurumu (EPDK), 2018) örnek verilebilir. 17 Ocak 2018 tarihinde çıkarılan Elektrik Piyasasında Lisanssız Elektrik Üretimine İlişkin Yönetmelikte Değişiklik Yapılmasına Dair Yönetmelik ile çatı ve cephe uygulamalı elektrik üretim tesisi kurulumunun ve ihtiyaç fazlası üretilen elektriğin Devlet’e satılması yasal dayanağa dayandırılmıştır. Meskenlerde bağlantı anlaşma gücü aşılmaması kaydı ile 10 kW’a kadar (10 kW dahil) GES kurulumunun önü açılmıştır. 10.05.2019 tarihli 30770 sayılı Resmi Gazete’de yayımlanan 1044 Sayılı Cumhurbaşkanı Kararı ile üretilen ihtiyaç fazlası elektrik enerjisi için EPDK tarafından ilan edilen kendi abone grubuna ait perakende tek zamanlı aktif enerji bedeli, tesisin işletmeye giriş tarihinden itibaren on yıl süreyle uygulanır maddesi ile ihtiyaç fazlası elektrik için uygulanacak fiyat tarifesi belirlenmiştir (1044 Sayılı Cumhurbaşkanı Kararı, 2019). Ayrıca TEDAŞ’da 10 kW ve altı çatı ve cephe tipi GES’ler için standartları içeren tip proje ve eklerini yayınlamıştır (Lisanssız Elektrik Üretim Yönetmeliği Kapsamında 10kw Ve Altı Çatı Ve Cephe Uygulamalı Güneş Elektrik Üretim Tesisleri İçin Tip Proje Ve Ekleri, 2018). Ek 2’de 10 Kw çatı tipi GES tek hat şeması verilmiştir. Bu sebeplerle bu tez çalışmasında çatı tipi GES modellemelerinin üretim ve maliyet analizleri yapılarak yatırım yapılabilirlik seviyeleri incelenmiştir. Bu modelleme verileri ile güneş radyasyon verileri Türkiye ortalamasının altında olan Samsun şehri, güneş radyasyon verileri Türkiye

(24)

4

ortalamasına yakın olan fakat güneş enerji potansiyelini yeterince kullanamayan Bayburt ve güneş radyasyon verileri Türkiye ortalamasının üzerinde olan Mersin gibi şehirlerdeki yatırım yapılabilirlik seviyeleri ortaya çıkarılmaya çalışılmıştır. Ayrıca bu modelleme verilerinden yararlanılarak Türkiye’ nin güneş radyasyon verileri açısından farklı olan üç (3) şehrine yapılacak bir yatırımın üretim ve maliyet analizleri incelenmiştir.

Bu tez çalışmasında, üç (3) farklı simülasyon programı (PVGIS, PVsyst ve HOMER) ve şebekeden bağımsız tasarımlarda matematiksel modelleme kullanarak elde edilen bulgular ve veriler hem karşılaştırılıp hem de birleştirilerek daha verimli bir sonuç elde edilmesi amaçlanmıştır.

Bu tez çalışmasında yapılması planlanan modellemelerin ve araştırmaların, Samsun, Bayburt ve Mersin şehirleri örneği ile güneş enerjisi yatırımlarının Türkiye’nin 7(yedi) bölgesine yayılması için yapılması gerekenler ortaya konulmuştur.

1.2 Literatür Özeti

Güneş enerjisi sistemlerinde modelleme, maliyet analizi gibi simülasyonları gerçekleştirebilmek için birçok yazılım bulunmaktadır. Bu yazılımları; SAM, PVSyst, PVSol, PVWatt, HOMER, RETScreen, PVDesign-Pro ve TRNSYS diye sıralayabiliriz (Geoffrey ve Joshua, 2009). HOMER yazılımı ile güneş radyasyon verileri yük profili, konum verisi, FV modül, akü, invertör, jeneratör gibi kullanılan ekipman özellikleri girilerek modelleme yapılacak santrallerin geri dönüşüm süresi, maliyet özetleri, enerji verileri, kullanılan ekipmanların çalışma verileri gibi birçok sonuç elde edilebilirken (Özcan, 2009; Lambet ve ark., 2010; Özkök, 2015), PVsyst ile ise farklı türlerdeki fotovoltaik güneş enerjisi sistemlerin tasarımı ve analizi yapılabilmektedir. Bu program ile on-grid (Şebeke bağlantılı), off-grid (Şebekeden bağımsız) güneş enerjisi sistemleri ve güneş enerjili sulama sistemleri tasarımı yapılabilmektedir. Ayrıca 3 boyutlu modellemeler hazırlayarak gölgelenme durumları analiz edilebilmektedir. Tasarlanan güneş enerji sisteminde, güneşin doğuşu ve batışında güneş panellerine düşen gölgeleri gerçek zamanlı görülebilir. Ayrıca çeşitli güçte, gerilimde ve markada invertör, panel bilgilerinin tümünü ara yüzünde barındırarak kurulacak sistemin bir yıllık ortalama sonuçlarını vermektedir

(25)

5

(Yadav ve ark., 2015; Haydaroğlu ve Gümüş, 2016). Modelleme programları ile kurulacak eşit kapasitede veya farklı kapasitede güneş enerji santrallerinin maliyet analizi karşılaştırması yapılabilir. PVGIS programı ile girilen koordinat verilerine göre aylık ve yıllık güneş enerjisi potansiyeli hesaplanmaktadır.

Çakmak ve Altaş (2016), “Türkiye’nin Doğu Karadeniz Bölgesi’nde Güneş Enerjisi Potansiyeli: Trabzon İli Örneği” isimli makalesinde Trabzon’un güneş enerjisinden elektrik üretimi potansiyelini PVGIS, GEPA ve 2 farklı veri tabanı kullanarak ele almış ve Almanya ile karşılaştırmışlardır.

Haydaroğlu ve Gümüş (2016), “Dicle Üniversitesi güneş enerjisi santralinin PVsyst ile simülasyonu ve performans parametrelerinin değerlendirilmesi” isimli makalesinde Dicle Üniversitesi bünyesinde kurulmuş olan 250 kWp’lik güneş enerji santralinin simülayonu ve performans analizini PVsyst programı ile yapmışlardır. Aynı zamanda santralin Aralık 2015 ile Nisan 2016 dönemi arasındaki üretim değerlerini simülasyon sonuçları ile karşılaştırmışlardır.

Nurunnabi ve Roy (2015), “HOMER Kullanarak Şebeke Bağlantılı Hibrit Güç Sistemi Tasarımı” isimli makalesinde Bangladeş’in güney kırsal bölgelerinde (Lobon, Chora, Khulna) şebekeye bağlı ve şebekeden bağımsız hibrit (FV ve Rüzgar türbini) santral tasarımlarının HOMER programı ile üretim ve ekonomik analizini yapmışlardır. Yapılan çalışmaya gore şebekeye bağlı hibrit santral tasarımı daha ekonomik bulunmuştur.

Rohani ve ark. (2010), “HOMER’de Modellenen Bir Hibrit Güç Sisteminin Ekonomik Analizi ve Çevresel Etkisi” isimli makalesinde elektrik şebekesinin ulaşamadığı yerler için FV ve Rüzgar türbini ana enerji kaynağı, jeneratör ve aküler yedek enerji kaynağı olacak şekilde HOMER programında şebekeden ayrık santral modellemesinin ekonomik ve çevresel etkilerini incelemişlerdir.

Yadav ve ark. (2015), “PVsyst Kullanarak 1 kW FV Sistemin Simülasyon Ve Performans Analizinin Yapılması” isimli makalesinde Hindistan’nın Hamirpur, Himachal ve Pradesh lokasyonlarında 1 kW kurulu güce sahip güneş enerjisi santrali

(26)

6

tasarımı PVsyst kullanarak simüle etmişlerdir. Hamirpur’un artan enerji ihtiyacını karşılamak için FV sistemlerinin iyi bir seçenek olduğunu belirtmişlerdir.

Kandasamy ve ark. (2013), “PVsyst Kullanarak Güneş Enerjisi Potansiyelinin Değerlendirmesi” isimli makalesinde Tamilnadu’nun güneyinde bazı yerlere 1 MW kurulu güce sahip güneş enerjisi santralinin kurulmasının uygulanabilirliğinin PVsyst kullanarak santralin enerji üretimi ve kurulum maliyetinin geri dönüşüm süreleri incelenmiştir.

Psomopoulos ve ark. (2015), “Fotovoltaik Elektrik Üretiminin Yazılım (PVGIS, PVWatts ve RetScreen) İle Değerlendirmesi” isimli makalesinde Yunanistan’da bulunan 9,6 kW çatı tipi GES, 105,6 kW GES ve 98,4 kW kurulu güce sahip 2 açılı güneş takip mekanizmalı santrallerin 24 aylık üretim verileri ile PVGIS, PVWatts ve RetScreen programlarından elde edilen verilerin karşılaştırmasını yapmışlardır. Ceylan ve Taşdelen (2018), “Isparta İli için Fotovoltaik Programlarının Simülasyon Sonuçlarının Doğruluğunun İncelenmesi” isimli makalesinde simülasyon ortamında PV*SOL, Helioscope, Polysun ve PVGIS PV simülasyon programları kullanılarak iklim verilerinin, yük taleplerinin ve temel sistem bileşenlerinin simülasyonu yapılıp, kurulu 1MW güneş enerjisi santralinin elektrik üretim verileri ile karşılaştırması yapılmıştır. Simülasyon verileri ile gerçek verilerin tutarlılığı analiz edilmiştir.

Dondariya ve ark. (2018), “Şebekeye Bağlı Çatı Üstü Güneş Enerjisi FV Sisteminin Küçük Haneler İçin Performans Analizi: Hindistan, Ujjain Örneği” isimli makalesinde Hindistan, Ujjain’de bir ev için şebekeye bağlı çatı tipi GES tasarımının, PV*SOL, PVGIS, SOLARGIS ve SISIFO FV simülasyon yazılımları ile üretim ve performans analizini yapmışlardır.

Türkiye enerji talebi yıllar içinde artarken yerli üretimin talebi karşılama oranı 2016 verilerine göre %25,97 seviyelerine gerilerken 2017 yılında 36.8 milyar dolar enerji hammaddesi ithalatı olmuştur(Yiğit ve Atmaca, 2018; Makine Mühendisleri Odası, 2018).

(27)

7

Türkiye son yıllarda güneş enerjisi yatırımlarına ivme kazandırmıştır. Daha çok çatı tipi GES (10 kW Altı ve 10 kW dahil) için çıkarıldığı anlaşılan yönetmelik ile Lisanssız üretim yapan bireysel müşterilerin kendi ihtiyacı olan elektriği üretip fazlasını Devlet’e satmasının önü açılmıştır (İbrahim, 2017; Akkaş, 2018). Çatı tipi GES kurulumunda bağlantı kurulu gücü (Meskenlerde 5 kW) aşmama (1044 Sayılı Cumhurbaşkanı Kararı, 2019) koşulu vardır. Aynı kararname ile günlük mahsuplaşmadan aylık mahsuplaşmaya geçilmiştir. Bu sayede gündüz ürettiği elektriği gece kullanılması sağlanarak verimlilik arttırılmış olacaktır. Dolayısıyla bir müşteri maksimum 5 kW kurulu güce sahip GES kurulumu yapabilir. Diğer bir değişle apartmanlarda 2 hane ortaklaşa 10 kW kurulu güce sahip tesis kurabilir. Ayrıca çatı tipi GES sahibi İhtiyaç fazlası elektriğin satışından elde edilen gelirden vergi alınmamakta yani ihtiyaç fazlası elektriğin satışına esnaf muaflığı getirilmiştir (Gelir Vergisi Genel Tebliği, 2018). Lisanssız üretime olan destek artarken Konya/Karapınar’a kurulacak 3 GW kurulu güce sahip olacak güneş enerjisi santrali ve yerli panel üretim fabrikası ile lisanslı üretimde de yatırım artmakta olduğu görülmektedir (Ölmez, 2017).

(28)

8

2. DÜNYA’DA VE TÜRKİYE’DE GÜNEŞ ENERJİSİ

Türkiye’de ise TMMOB Elektrik Mühendisleri Odası (28 Şubat 2019 Enerji İstatistikleri)’ nın verilerine göre;

 Fosil yakıtlar %51.69’unu

Yenilenebilir enerji %48.31’ini karşılamaktadır. Türkiye’nin elektrik enerjisi talebini karşılayan santrallerin kurulu gücü 28 Şubat 2019 tarihi itibariyle 89.046,90 MW, yenilenebilir enerji kaynaklarının kurulu gücü 43.021,5 MW olmuştur (Makine Mühendisleri Odası, 2019). Dünya’da olduğu gibi Türkiye’de de yenilenebilir enerji kaynakları arasında ilk sırayı hidrolik enerjinin aldığı görülmektedir (Çizelge 2.1). Çizelge 2.1 Türkiye’nin Kurulu Gücü (Makine Mühendisleri Odası, 2019)

KURULU GÜÇ

Birincil Kaynak Türü Kurulu Güç (MW)

Akarsu 7.839,10 Asfaltit Kömür 405 Atık Isı 323 Barajlı 20.538,00 Biyokütle 659 Doğalgaz 25.623,80 Fuel Oil 487,2 Güneş 5.238,80 İthal Kömür 8.938,90 Jeotermal 1.302,50 Linyit 9.842 LNG 2 Motorin 1 Nafta 4,7 Rüzgar 7.031,10 Taşkömür 810,8 TOPLAM 89.046,90

Dünya enerji ihtiyacının;

(29)

9  Nükleer enerji %5’ini,

 Yenilenebilir enerji kaynakları ise %15’ini karşılamaktadır. Yenilenebilir enerji kaynakları arasında da ilk sırayı hidrolik enerji almaktadır (Ceylan ve Gürel, 2017).

Çizelge 2.2 Elektrik Üretimi Kaynaklara Göre Dağılımı (Makine Mühendisleri Odası, 2019)

ÜRETİMİN KAYNAKLARA GÖRE DAĞILIMI 28 ŞUBAT 2019 VERİSİ 31 OCAK 2019 VERİSİ 31 ARALIK 2018 VERİSİ 31 OCAK 2018 VERİSİ Güneş 9.807,58 7.007,02 5.425,9 1.643,24 Rüzgar 1.868.266,63 2.188.996,53 1.662.118,57 1.803.266,5 Akarsu 2.135.045,16 2.186.761,82 1.833.281,52 1.440.038,64 Barajlı 5.030.812,94 5.457.724,04 3.989.790,46 3.081.555,01 TOPLAM MWh 22.776.199,93 25.478.142,59 25.415.598,38 26.018.648,41

Üretimin kaynaklara göre dağılımı incelendiğinde toplam elde edilen enerjide (MWh) azalma görülmektedir. 28 Şubat 2019 verileri incelendiğinde hidrolik enerji toplam arzın yaklaşık 3’te 1’ini oluşturduğu, rüzgardan elde edilen enerji yaklaşık %8,2 ve güneş enerjisinden ise yaklaşık %0,0431 elde edilmiştir (Çizelge 2.2). 25 Ocak 2017 tarihinde yayımlanan “BP Enerji Görünümü 2017” raporuna göre;

 Global enerji talebi 2035’e kadar yaklaşık %30 artacağı,

 Kömür, petrol ve doğal gazın ana enerji kaynağı olarak kalacağı,  Yenilenebilir enerji kaynaklarının önümüzdeki 20 yılda 4 kat

gelişeceği,

 Fosil dışı yakıtların enerji kaynaklarındaki artışın yarısı olacağı,  Yenilenebilir enerjilerin yılda ortalama yüzde 7,6 artışla dört kat

büyüyerek en hızlı gelişen yakıt kaynağı olacağı,

 Çin, önümüzdeki 20 yılın yenilenebilir enerji kaynaklarının en büyük büyüme kaynağı olacağı, yenilenebilir enerjiye AB ve ABD'nin toplamından daha fazla katkıda bulunacağı öngörülmektedir (British Petroleum, 2017).

(30)

10

 Yenilenebilir enerji kaynakları en hızlı büyüyen yakıt kaynağı olacağı ve beş kat artarak birincil enerjinin yaklaşık %14’ünü sağlayacağı,  2040 yılına kadar petrol, gaz, kömür ve fosil olmayan yakıtların her

biri dünya enerjisinin yaklaşık dörtte birini karşılayacağı,

 Enerji talebindeki artışın %40’ından fazlası yenilenebilir enerji ile karşılanacağı öngörülmektedir (British Petroleum, 2018).

6 Şubat 2018 tarihinde yayımlanan “U.S. EİA Enerji Görünümü 2018” raporuna göre;

 2050 yılına yaklaştıkça yenilenebilir enerji tüketiminin kömür tüketimini geride bırakacağı öngörülmektedir (Energy İnformation Administration, 2018).

Şubat 2018 tarihinde yayımlanan “Dünya Enerji Konseyi Türk Milli Komitesi ExxonMobil 2018 Enerji Görünümü 2040’a Bakış” raporuna göre;

 Küresel enerji ihtiyacı, OECD dışı ülkelerin etkisiyle, %25 artacağı,  Düşük karbonlu kaynakların ve özellikle yenilenebilirlerin enerjideki

payı tüm bölgelerde artacağı,

 Yenilenebilir kaynaklar ve nükleer enerji önümüzdeki dönemde büyük bir atak göstereceği, büyümeleri yalnızca bu kaynakların aralıklı üretim gerçekleştirebilmesi nedeniyle aksayacağı,

 Her ne kadar dünyanın pek çok yerinde önemini koruyacak olsa da kömür enerjideki payını yenilenebilir kaynaklara kaybedeceği,

 Özellikle güneş ve rüzgâr enerjisinde %400’a denk gelecek büyük bir artış gerçekleşeceği, küresel elektrik arzındaki payları 2040 yılına kadar üçe katlanacağı ve bu artış elektrik üretimi kaynaklı C𝑂₂ salınımını %30 azaltacağı,

 ABD ve Avrupa’nın kömürden uzaklaşması, doğal gaz, rüzgar ve güneş enerjisine yöneleceği öngörülmektedir (Dünya Enerji Konseyi Türk Milli Komitesi, 2018).

Haziran 2018’de yayımlanan “BP 2018 Dünya Enerji İstatistik Görünümü” raporuna göre;

(31)

11

 Çin‘de elektrik üretimi geçen yıla göre yüzde 6,2 artarak 6 bin 495 terawattsaate yükseldiği, böylece küresel elektrik tüketiminin yaklaşık yüzde 25‘i Çin‘de gerçekleştiği,

 Dünya genelinde yenilenebilir enerji kurulu gücünün geçen yıl bir önceki yıla kıyasla yüzde 17 arttığı ve bunun yıllık bazda rekor olduğu,

 Geçen yıl dünya genelinde yenilenebilir enerjideki artışın yarıdan fazlasının rüzgar kaynaklı olduğu, toplam artışın üçte birinden fazlasının da güneş kaynaklı olduğu belirtilmiştir (British Petroleum, 2018). Çizelge 2.3’de Türkiye ve güneş enerjisinde öncü ülkelerin 2016 ve 2017 yıllarını kapsayan kaynaklara göre enerji üretim değerleri verilmiştir.

Çizelge 2.3 Kaynaklara Göre Enerji Üretimi (British Petroleum, 2018) 2016 Yılı Kaynaklara Göre

Elektrik Üretimi Terawattsaat

2017 Yılı Kaynaklara Göre Elektrik Üretimi Terawattsaat Hidroelektrik Yenilenebilir Toplam Hidroelektrik Yenilenebilir Toplam

Türkiye 67,2 23,8 274,4 59,4 29,4 295,5 ABD 263,8 367,4 4.347,9 296,5 418,9 4.281,8 ÇİN 1.153,3 360,9 6.133,2 1.155,8 471,7 6.495,1 Almanya 20,5 169,1 649,1 19,7 198,1 654,2 Toplam Avrupa 645,7 637,4 3857,8 576,2 715,1 3.901,3 Toplam Dünya 4.036,1 1.844,6 24.930,2 4.059,9 2.151,5 25.551.3  Global olarak enerji tüketiminin geçen yıl bir önceki yıla göre yüzde 2,2 artış gösterdiği ve bunun 2013’ten bu yana yıllık bazda en yüksek artış oranı olduğu,

 Dünyada geçen yıl en fazla elektrik 9 bin 723 terawattsaatle yine kömürden üretildiği, (1. Çin, 2. ABD, 3. Hindistan)

 2017‘de toplam küresel elektrik üretimi 25 bin 551 terawattsaate ulaştığı,

(32)

12

 5 bin 915 terawattsaatle doğalgazdan, 4 bin 59 terawattsaatle hidroelektrik enerji kaynaklarından, Nükleer enerjiden 2 bin 635 terawattsaatle ve yenilenebilir enerji kaynaklarından da 2 bin 151 terawattsaat elektrik üretimi yapıldığı,

T.C. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı verilerine göre;

Türkiye elektrik enerjisi tüketimi 2018 yılında bir önceki yıla göre %2,2 artarak 303,3 milyar kWh, elektrik üretimi ise bir önceki yıla göre %2,2 oranında artarak 303,9 milyar kWh olmuştur.

Elektrik tüketiminin 2023 yılında baz senaryoya göre yıllık ortalama %4,8 artışla 385 TWh'e ulaşması beklenmektedir. 2018 yılında elektrik üretimimizin, %37,3'ü kömürden, %29,8'i doğal gazdan, %19,8'i hidrolik enerjiden, %6,6'sı rüzgârdan, %2,6’sı güneşten, %2,5'i jeotermal enerjiden, ve %1,4’ü diğer kaynaklardan olmuştur.2018 yılı sonu itibarıyla ülkemiz kurulu gücü 88.551 MW'a ulaşmıştır. 2018 yılı sonunda kurulu gücümüzün kaynaklara göre dağılımı; %31,9’u hidrolik enerji, %25,6’sı doğal gaz, %21,5’i kömür, %7,9’u rüzgâr, %5,7’si güneş, %1,4’ü jeotermal ve %5,9’u ise diğer kaynaklar şeklinde olmuştur. Ayrıca Ülkemizde elektrik enerjisi üretim santrali sayısı, 2018 yılı sonu itibarıyla 7.423’e (Lisanssız santraller dahil) yükselmiştir. Mevcut santrallerin 653 adedi hidroelektrik, 42 adedi kömür, 249 adedi rüzgâr, 48 adedi jeotermal, 320 adedi doğal gaz, 5.868 adedi güneş, 243 adedi ise diğer kaynaklı santrallerden oluşmaktadır (T.C. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı, 2019).

Ocak 2019 tarihinde yayımlanan “Dünya Enerji Konseyi Türk Milli Komitesi Quant Çalışma Grubu” raporuna göre;

 Yenilenebilir enerji kaynaklarından üretimin tüm elektrik üretimindeki oranı aylar bazında %19 ila %43 arasında değiştiği belirtilmiştir (Dünya Enerji Konseyi Türk Milli Komitesi Quant Çalışma Grubu, 2019).

TEİAŞ Türkiye Elektrik Enerjisi 5 Yıllık Üretim Kapasite Projeksiyonu (2018-2022)’na göre;

(33)

13

 Hidrolik enerji kaynaklarının üretimdeki payı 2006 yılında %32,2 iken, 2017 yılında %32,0 seviyesindedir, bu çalışma sonuçlarına göre 2022 yılında %30,7 olacağı,

 Rüzgar enerji kaynağının payı 2006 yılında %0,0 iken, 2017 yılında %7,6 seviyesindedir, bu çalışma sonuçlarına göre 2022 yılında %9,9 olacağı,

 Güneş enerji kaynağının payı 2006 yılında %0 iken, 2017 yılında %4,0 seviyesindedir. bu çalışma sonuçlarına göre 2022 yılında %8,5 olacağı beklenmektedir (TEİAŞ, 2018).

1 Ocak 2017 tarihinde yayımlanan T.C. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı Dünya ve Türkiye Enerji ve Tabii Kaynaklar Görünümü raporuna göre;

 Dünya’da mevcut rezervler göz önünde bulundurulduğunda kömür 114, doğal gaz 53 ve petrolün 51 yıllık kullanım ömrü kaldığı tahmin edilmektedir (T.C. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı, 2017).

İlgili raporda UEA(Uluslararası Enerji Ajansı) verilerine dayanarak enerji sektörüne 2016 ile 2040 yılları arasında küresel ölçekte toplam 66,5 trilyon dolar yatırım yapılacağı, bu yatırımların %11’i yenilenebilir enerji alanında olacağı belirtilmiştir (T.C. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı, 2017).

 Ülkemiz Dünya’da, 2015 yılı birincil enerji tüketiminde 126.9 Milyon TEP(%1) ile 19. sırada yer almakta olduğu,

 Ülkemiz dünyada, 2015 yılı elektrik üretiminde 261.8 TWh(%1.1) ile 17. sırada yer almakta olduğu belirtilmektedir (T.C. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı, 2017).

2.1 Türkiye’nin Güneş Enerjisi Potansiyeli

Türkiye’nin Güneş Enerjisi Potansiyeli Atlasına (GEPA) göre, yıllık toplam güneşlenme süresinin 2.741 saat (günlük toplam 7,5 saat), yıllık toplam gelen güneş enerjisinin 1.527 kWh/m² (günlük toplam 4,18 kWh/m²) olduğu tespit edilmiştir (Şekil 2.1). Güneş enerjisi potansiyeli 380 milyar kWh/yıl olarak hesaplanmıştır (T.C. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı, 2019), (Makine Mühendisleri Odası, 2018). Türkiye global radyasyon değerleri Mayıs, Haziran ve Temmuz aylarında en yüksek seviyede olurken, ortalama güneşlenme süreleri Haziran, Temmuz ve

(34)

14

Ağustos aylarında en yüksek seviyede olmaktadır (Şekil 2.2). Global radyasyon değerleri bölgelere göre incelendiğinde; İlk sırada Güneydoğu Anadolu Bölgesi ikinci sırada Akdeniz Bölgesi ve son sırada Karadeniz Bölgesi gelmektedir (Çizelge 2.4).

Şekil 2.1 Türkiye Güneş Enerjisi Potansiyeli Atlası(GEPA) (T.C. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı, 2019)

Şekil 2.2 Türkiye Güneşlenme Verileri (T.C. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı, 2019)

Güneş enerjisinde öncü ülkelerden olan Almanya’nın aldığı en fazla ışınım değeri olan yıllık 1200 kWh/𝑚2_{, Türkiye’nin en az ışınım alan bölgesi olan Karadeniz}

Bölgesi’nin ışınım değeriyle hemen hemen aynı olduğu Çizelge 2.4’de verilmiştir (Makine Mühendisleri Odası, 2018).

(35)

15

Çizelge 2.4 Bölgelerin Işınım Değerleri ve Güneşlenme Süreleri (Makine Mühendisleri Odası, 2018)

Bölge Toplam Güneş Enerjisi (kWh/𝒎𝟐_-yıl) Güneşlenme Süresi (Saat/yıl) Güneydoğu Anadolu 1.460 2.993 Akdeniz 1.390 2.956 Doğu Anadolu 1.365 2.664 İç Anadolu 1.314 2.628 Ege 1.304 2.738 Marmara 1.168 2.409 Karadeniz 1.120 1.971

T.C. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı’nın verilerine göre; 2018 yılında toplam güneş kolektör alanı yaklaşık 20.200.000 m2_{’ye ve ısı enerjisi üretimi 876.720 TEP}

(Ton Eşdeğer Petrol)’e ulaşmıştır.2018 yılında işletmedeki güneş enerjisi santral sayısı 5.868 adet, 4.981,2 MW’ı lisanssız, 81,8 MW da lisanslı olmak üzere toplamda güneş enerjisi kurulu gücümüz 5.063 MW’a ulaşmıştır. Ülkemizdeki toplam elektrik üretimi içerisindeki payı da 7.477,3 GWh ile %2,5’a yükseldiği belirtilmiştir (T.C. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı, 2019).

2.1.1 Samsun İlinin Güneş Enerjisi Potansiyeli

Samsun ili GEPA’ya göre 1400-1450 kWh/m²-yıl toplam güneş radyasyonu ile Türkiye ortalamasının altındadır. Samsun global radyasyon değerleri Mayıs, Haziran ve Temmuz aylarında en yüksek seviyede olurken, ortalama güneşlenme süreleri Haziran, Temmuz ve Ağustos aylarında en yüksek seviyede olmaktadır (Şekil 2.3).

(36)

16

Şekil 2.3 Samsun Güneşlenme Verileri (T.C. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı, 2019)

Samsun ilinde lisanssız üç (3) adet güneş enerjisi santrali bulunmakta olup (Anonim, 2018), ayrıca Türkiye’nin her bölgesinde yaygın olarak kullanılan güneş enerjili su ısıtma sistemleri bulunmaktadır.

2.1.2 Bayburt İlinin Güneş Enerjisi Potansiyeli

Bayburt ili GEPA’ya göre 1550-1600 kWh/m²-yıl toplam güneş radyasyonu ile Türkiye ortalamasına yakındır. Bayburt global radyasyon değerleri Mayıs, Haziran ve Temmuz aylarında en yüksek seviyede olurken, ortalama güneşlenme süreleri Haziran, Temmuz ve Ağustos aylarında en yüksek seviyede olmaktadır (Şekil 2.4).

Şekil 2.4 Bayburt Güneşlenme Verileri (T.C. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı, 2019)

Bayburt ilinde lisanssız bir(1) adet güneş enerjisi santrali bulunmakta ve 1 adet santralde yapım aşamasında (Anonim, 2018), ayrıca Türkiye’nin her bölgesinde yaygın olarak kullanılan güneş enerjili su ısıtma sistemleri bulunmaktadır.

2.1.3 Mersin İlinin Güneş Enerjisi Potansiyeli

Mersin ili GEPA’ya göre 1600-1750 kWh/m²-yıl toplam güneş radyasyonu ile Türkiye ortalamasının üzerindedir. Mersin global radyasyon değerleri Mayıs,

(37)

17

Haziran ve Temmuz aylarında en yüksek seviyede olurken, ortalama güneşlenme süreleri Haziran, Temmuz ve Ağustos aylarında en yüksek seviyede olmaktadır (Şekil 2.5).

Şekil 2.5 Mersin Güneşlenme Verileri (T.C. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı, 2019)

Mersin ilinde lisanssız on üç (13) adet güneş enerjisi santrali bulunmakta, üç (3) adet santralde yapım aşamasında ve bir (1) adet santral önlisans almış bulunmakta Anonim, 2018), ayrıca Türkiye’nin her bölgesinde yaygın olarak kullanılan güneş enerjili su ısıtma sistemleri bulunmaktadır.

(38)

18

3. GÜNEŞ ENERJİSİ SANTRALİ BİLEŞENLERİ

Çizelge 3.1 Fotovoltaik Sistemlerde Kullanılan Ekipmanlar (Öztürk, 2012; Öztürk ve Kaya, 2013; Ceylan ve Gürel, 2017; Yiğit ve Atmaca, 2018)

Temel Ekipmanlar Yardımcı Ekipmanlar

 Güneş paneli (Fotovoltaik modül)  Akü grubu

 Şarj kontrol ünitesi  Evirici (İnverter)  Akü dolabı  Sayaç  Güç izleyici (MPPT)  Sigorta  Diyot  Kablolar  Montaj Malzemeleri

Çizelge 3.1’de FV sistemlerde kullanılan ekipmanlar verilmiştir. 3.1 Fotovoltaik(FV) Modül

Fotovoltaik sistemlerde (FV), hücreler bir araya getirilerek modüller, modüller birleştirilerek ise diziler tasarımlanır. Bir FV hücre, laboratuvar koşullarında 0.5 V gerilim üretir (Öztürk, 2012; Öztürk ve Kaya, 2013). Güneş panellerinde kullanılan en yaygın hücreler 12.7*12.7 cm veya 15*15 cm boyutlarındadır ve 4-4.5 W arasında güç üretirler. Standart bir c-Si paneli 60-72 adet hücreden yapılır ve 120-350 W arası güç üretebilir. Tipik panel boyu 1.4-1.7 m arasında değişir. Paneller genellikle 25-30 yıl asgari garantiyle satılırlar. Modüller 12 V ya da 24 V DC sistemi besleyecek şekilde üretilirler. Kurulacak güneş FV sistem voltajı, çeşitli şekillerde ve güneş paneline göre seri/paralel bağlantılarla (12, 200 ya da 400 V vb.) ayarlanabilir (Yiğit ve Atmaca, 2018). Şekil 3.1’de örnek FV modül verilmiştir.

(39)

19

FV hücre üzerine gelen güneş ışınımı miktarı arttıkça akım artar. FV hücrenin sıcaklığının artması, akımı arttırmasına karşın sistemin gerilimini azaltır. Bu nedenle, PV hücre sıcaklığının artması güç üzerinde olumsuz etki yapar. Güneş panelleri, optimum açıda yerleştirilmekle birlikte, gün içerisinde güneş ışınımı panel üzerine farklı açılarda geleceğinden, FV sistemin verimi azalır. Güneş panellerinin gölgelenmesi ve kirlenmesi de üretilen enerjiyi düşüreceğinden panellerin verimi düşecektir (Öztürk, 2012; Öztürk ve Kaya, 2013).

FV modül üretiminde ham madde olarak yarı iletken silisyum kullanılır. Ticari olarak piyasada bulunan monokristal, polikristal ve amorphous silisyum modül olmak üzere üç çeşit silisyum FV modülü mevcuttur (Ceylan ve Gürel, 2017). Santral tasarımlarında maliyeti daha az olduğu için polikristal modüller kullanılmakta olduğundan simülasyon tasarımlarında da polikristal modüller tercih edilmiştir.

3.2 Evirici (İnverter)

Fotovoltaik modüllerde DC elektrik enerjisi üretilir. Türkiye’de elektrik iletim ve dağıtımında AC elektrik enerjisi kullanılır. Bütün elektriksel tüketicilerde de AC elektrik enerjisi kullanılır. Bu sebeplerle şebekeye bağlı ve şebekeden bağımsız tasarımlarda DC elektriği AC elektrik enerjisine çevrilmesi gerekmektedir. Şebeke uyumlu alternatif akım elektriğinin gerekli olduğu uygulamalar için evirici kullanılır. Böylece DC gerilim, 220 V 50 Hz’lik AC enerjiye çevrilmiş olur (Öztürk, 2012; Öztürk ve Kaya, 2013; Ceylan ve Gürel, 2017; Yiğit ve Atmaca, 2018).

Eviricilerin şebeke bağlantılı (Şekil 3.2), şebekeden ayrık (Şekil 3.3), tek faz ve üç (3) fazlı çeşitleri bulunmaktadır. Yüksek güçlü santrallerde invertör çıkışının sinüzoidal dalga olması gerekmektedir (Yiğit ve Atmaca, 2018). İnvertör gücünün aynı anda çalışan cihazların gücünden fazla olmasına dikkat edilmelidir.

Türkiye kış güneşlenme süresi ortalaması 5 saat, yaz güneşlenme süresi ortalaması 11 saat ve bütün bir yıl ortalaması 7 saattir (Ceylan ve Gürel, 2017). Dolayısıyla kış ortalaması alınarak tasarlanan şebekeden ayrık sistem yıl boyunca sorunsuz çalışabilecektir.

(40)

20

Şekil 3.2 Şebeke Bağlantılı GES Tasarımı

Şekil 3.3 Şebeke Bağlantısız GES Tasarımı 3.3 Akü Grubu

Şebekeden bağımsız kurulan güneş enerjisi santral tasarımlarda akü, üretilen elektriğin depolanmasını ve sonradan kullanılmasını sağlayan ünitedir. Aküler üretilen elektrik enerjisini kimyasal enerji olarak depolarlar (Öztürk, 2012; Öztürk ve Kaya, 2013; Yiğit ve Atmaca, 2018). Güneş panellerinde kullanılmak üzere üretilen derin deşarj jel aküler depoladıkları enerjinin %80’inin kullanıma izin vermektedir (Ceylan ve Gürel, 2017).

Aküler panellerden farklı olarak 12 V çıkışlı olarak üretilirler. Şarj regülatörünün çıkışına göre akü grupları birbirine seri bağlanarak uygun voltaj elde edilir. Paralel bağlayarak ise istenilen kapasite (Ah) elde edilir. Aküler soğuk hava şartlarından olumsuz etkilendiğinden jel akü grupları arazide soğuk hava şartlarına karşı da izole edilmelidir (Ceylan ve Gürel, 2017; Yiğit ve Atmaca, 2018).