Türkiye'de farklı güneş karakteristikleri için güneş takip sistemlerinin incelenmesi ve ekonomik analizi

Abstract

Enerjiye olan ihtiyacın küreselleşmeye paralel olarak her gün artış gösterdiği 21. yüzyıl dünyasında fosil yakıtların doğaya verdiği zararın yanısıra konvansiyonel bir yakıt türü olması, bu doğrultuda artan ihtiyaca karşın yakın gelecekte yetersiz kalma riski, yenilenebilir enerji kaynaklarına olan ihtiyacı arttırmaktadır. Bu bağlamda enerji arzının çeşitliliği ve sürekliliği, istikrarlı büyümeyi sürdürmek isteyen ülkeler için vazgeçilmez öncelik haline gelmiştir. Türkiye, büyümede istikrarı sağlamayı hedefleyen ülkelerden biri olarak yenilenebilir enerjiye yönelimi özellikle son 10 yıl içerisinde hızlandırmıştır. Bu kapsamda yalnızca enerjide vergi muafiyetleri ile kalmayıp, bunun yanısıra yenilenebilir enerji teknolojilerinin ülke içerisinde üretimine yönelik de çeşitli düzenlemeler ve destek paketleri açıklamıştır. Yapılan bu düzenlemeler ve teşvikler doğrultusunda, son yıllarda özelikle rüzgar ve güneş enerjisi yatırımlarında önemli artışlar yaşanmıştır. Yenilenebilir enerji kaynaklarından biri olan güneş enerji sistemlerine yönelik literatürde bir çok çalışma bulunmaktadır. Söz konusu çalışmalarda genellikle, belirli bir bölgeye yönelik olası güneş radyasyon miktarının hesaplanmasına, belirli bir alan içerisinde güneş paneline düşen radyasyon miktarını iyileştirmeye ya da aynı oranda düşen güneş radyasyon miktarından daha fazla enerji üretmeye yönelik çalışmalar bulunmaktadır. Güneş enerji sistemlerinde panel üzerine düşen ışınım miktarını arttırmak, bu sayede üretilen enerji miktarını da arttırmak amacıyla güneş takip sistemleri geliştirilmektedir. Güneş takip sistemleri, eksenlerine göre tek eksenli ve çift eksenli olmak üzere iki ana başlıkta incelenmektedir. Güneş enerjisine yönelik projelerde üretilmesi muhtemel enerji miktarı, sistemin maliyet analizi ve verimliliği gibi hususlar kurulacak sistem türü/büyüklüğü için oldukça önem arz etmektedir. Bu doğrultuda hazırlanan tez çalışmasında Türkiye'de İstanbul, İzmir ve Antalya gibi, ülkenin kuzeyinden güneyine üç farklı şehire yönelik güneş ışınım verileri incelenmiştir. Farklı güneş karakteristiklerine sahip söz konusu şehirlere ilişkin güneş radyasyon verileri TARBİL projesinden temin edilmiş olup, matematiksel hesaplamalar ve grafikler MATLAB programında gerçekleştirilmiştir. Temin edilen saatlik güneş radyasyon ve sıcaklık verileri kullanılarak, öncelikle her bölge için yıl içerisinde sabit eksenli güneş paneli üzerine düşen ışınım miktarları ve üretilmesi öngörülen enerji değerleri tespit edilmiştir. Daha sonra söz konusu hesaplamalar FV panelin manuel aylık, mevsimsel ve yarı yıllık periyotlarla optimum eğim açısına ayarlandığı sistemler ile yatay eksende günlük takip (YEGT), yatay eksende sürekli takip (YEST) ile gerçekleştiren tek eksenli takip sistemleri ve çift eksenli takip (ÇET) sistemleri için ayrı ayrı hesaplanmıştır. Hesaplamaların 28 sonuçları sabit panele göre ayrı ayrı kıyaslanmıştır. Diğer taraftan elde edilen tahmini enerji üretim değerleri baz alınarak her sistem için ayrı ayrı seviyelendirilmiş enerji maliyeti (LCoE), karlılık endeksi (PI) ve sistemlerin geri ödeme süreleri analiz edilmiştir. Çalışma neticesinde GTS'lerin sabit sistemlere göre elektrik üretiminde önemli avantajlar sağladığı görülmektedir. Fakat mevcut durumda ilk yatırım maliyetlerinin yüksek olması bu sistemlerin yatırım ihtimallerini azaltmaktadır. Diğer taraftan alan kısıtlamasının olduğu ya da maliyetlerinin yüksek olduğu yerlerde düşünülebilecek sistemlerdir. GTS'lerin olmadığı durumlarda ise elle ayarlanabilir sistemler sabit sistemlere alternatif olarak düşünülebilir.