Fotovoltaik Enerji Sistemleri

Temel Kavramlar ve Örnek Projelerle Fotovoltaik Güneş Enerjisi Sistemleri

Yazı Dizisi-15

2.7 PVGIS ile 1 kWp Gücündeki Bir Fotovoltaik Sistemin Enerji Üretim Değerlerinin Hesaplatılması

PVGIS de koordinatlar kullanılarak belirli bir bölgede hesaplatma yapılmak istediğinde http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps4/pvest.php# sayfasına gidilir. Burada ilk hesap sayfası
Şekil-2.28 de verildiği gibi görülmektedir.





Bu sayfada genel olarak belirlenen bir bölge veya koordinatlar için üç tip hesaplama yapılabilmektedir. Bunlardan birincisi PV kurulu güç üzerinden üretilebilecek elektrik enerjisihesabı, aylık radyasyon hesabı ve günlük radyasyon hesabıdır. Bu sayfada İstanbul’un belirlibir bölgesi için hesaplama yaparak çalışmaları daha detaylı açıklayabiliriz.

İlk gelen ekranda fare yardımı ile harita üzerinde belirli bir noktayı işaretleyebilir veya yakınlaştırma uzaklaştırma yapabiliriz. Bunun dışında arama çubuğuna İstanbul yazarak programın kendisinin İstanbul için belirlenen noktaya gitmesini sağlayabiliriz. Aynı şekilde eğer İstanbul da kurulumun yapılacağı bölgenin koordinatlarını biliyorsak yine arama çubuğunu kullanabiliriz.

Biz bu uygulamamızda fareyi kullanarak belirlediğimiz bir noktaya yaklaşmayı ve seçmeyi tercih ettiğimizi farz edelim. Bunun dışında PV kurulum değeri olarak 1 kWp kristal silikon, optimize edilmiş panel açısı ve 0° Azimut açısıyla tam güneye bakacak bir sistemin modellenmesi koşulunu hesaplamak istedik. Konstrüksiyon olarak yıl boyunca sabit açılı bir konumlandırma için hesaplamalar yapılarak pdf formatında veri oluşturmasını istedik.





Arama çubuğunun yanında seçtiğimiz koordinatlar görülmektedir. Bu uygulamada 41°3'22" Kuzey, 29°1'10" Doğu, Yükseklik: 56 m için hesaplatılarak yapılmıştır. Hesapla tuşuna bastığımızda belirlediğimiz verilere göre sistem bize pdf formatında sonuçları verecektir. Hesaplamalarda 1 kWp lik sistemin optimum açıda yerleştirildiğinde üreteceği değer için sonuçlar çıkacaktır.

Aynı nokta için iki farklı hesaplama yapılarak eski verilerle oluşturulmuş klasik PVGIS ile yeni verilerle oluşturulmuş PVGIS-CMSAF arasındaki farklar görülebilir. Tablo 2.2 de Klasik PVGIS verileri üzerinden yapılan hesaplamalarla üretilen veriler görülmektedir.
Tablo 2.2 de bazı kısaltmaları açıklayacak olursak:

Ed= Ortalama günlük elektrik üretimi (kWh/gün)
Em=Ortalama aylık elektrik üretimi (kWh/ay)
Hd=Modül tarafından alınan ortalama günlük global ışınımın metrekaredeki değerinin toplamı (kWh/m2/gün)
Hm= Modül tarafından alınan ortalama aylık global ışınımın metrekaredeki değerinin toplamı (kWh/m2/ay)





Tablo-2.2 de ilk sütun Ocaktan başlayarak ayları, sondan bir önceki yılı ve en sonuncusu yıllık toplamı ifade etmektedir. Tablo-2.2 den okunduğu gibi verilen koordinatlarda 1 kWp’lik bir fotovoltaik sistem 1090 kWh elektrik enerji üretmektedir. Aylık olarak incelediğimizde ise en fazla üretim yaz ayında olmaktadır. Aylık verilerin hesaplatılmasında karşımıza çıkan ekran                  Şekil-2.30 de verilmişti.



Aynı koordinatlar için aylık verilerin üretilmesi ile elde edilen sonuçlar Tablo 2.3 de verilmiştir.

Tablo 2.3 de bazı kısaltmaları açıklayacak olursak:

Hh=Yatay düzlemdeki ışınım değeri (Wh/m2/gün)
Hopt=Optimal eğimli düzlem üzerindeki ışınım değeri (Wh/m2/gün)
H(90)= 90 derece eğimli düzlemdeki ışınım değeri (Wh/m2/gün)
Iopt=Optimal eğim açısı (derece)
D/G= Yaygın ışınımın global ışınıma oranı



Tablo-2.3 de sol sütun Ocak ayından başlamak üzere ayları ve son satır yıllık değerleri göstermektedir. Bu tabloda yine yaz aylarında ışınım değerinin fazla olduğu açıkça görülmektedir.
Bununla birlikte yaz aylarında güneşin daha dik açıyla gelmesinden ötürü optimum eğim açısının azaldığı görülmektedir. Daha önceki bölümlerde açıkladığımız gibi fotovoltaik paneller direk ışınımda üretimlerini maksimize ettiklerinden olabildiğince yaygın ışınım değerinin düşük olması talep edilir. Ekvatordan yukarı çıkıldıkça güneş ışınlarının kırılımı daha fazla olduğundan yaygın ışınımın yüzdesi artmaktadır ve bu fotovoltaiksistemlerin üretim verimlerini olumsuz etkilemektedir. Tablonun son sütununda yaygın ışınımın global ışınıma oranı verilmektedir. Buradan görüldüğü gibi yine yazaylarında yaygın ışınımın yüzdesi düşmektedir buda daha önce açıklananlar ile uyumlu bir değişimdir.

Aynı tabloların yeni veri tabanı kullanılarak üretilen verilerini inceleyecek olursak üretimlerde gerçekleşen artışları göreceğiz. Bununla birlikte optimum açıların da birbirinden farklı olduğunu görmekteyiz.

Tablo-2.4 de 1 kWp sistemin PVGIS-CMSAF verileri ile oluşturulmuş hesapları verilmektedir.

Bu verileri Tablo 2.2 ile karşılaştıracak olursak; 1 kWp’lik bir fotovoltaik sistem 1090kWh yerine 1330 kWh elektrik enerjisi ürettiği görülmektedir. Bununla birlikte optimumaçı olarak 31 derecenin belirlenmiş olduğu da görülmektedir. Eski verilere göre üretilebilecek elektrik enerjisinde %22’lik bir artışın olduğu görülmektedir.



PVGIS-CMSAF verilerini kullanarak aynı koordinatlar için aylık üretim sonuçları Tablo- 2.4 de verilmiştir.

Tablo-2.4 de yine ışınım değerlerinin klasik PVGIS veri tabanından kullanılarak hesaplatılan  ışınım değerlerinden daha yüksek olduğu görülmektedir. Bununla birlikte yaygın ışınım değer ortalamasının 0.5 den 0.37 düştüğü görülmektedir. Bu durum fotovoltaik sistemlerin daha verimli çalıştığının bir göstergesidir.

PVGIS-CMSAF verilerine göre optimum açıda yüzeye gelen günlük toplam ışınım değeri 4830 Wh/m2/gün olarak hesaplatılmışken, klasik PVGIS verilerine göre bu değer 3980
Wh/m2/gün olarak hesaplatılmıştır.

Üretilecek enerji değerleri için klasik PVGIS veri bankası ile yeni PVGIS-CMSAF veri bankası arasında %21,35’nin üzerinde fark olması son derece dikkat çekicidir. Güneş enerjisi alanında uzun yıllardır ölçüm yapılmasına karşın bu kadar büyük bir hata oranının olduğu yeni tespit edilmiştir. Ölçüm istasyonlarının azlığı ve yapılan yanlış ölçümler sonucunda bu farkların doğması da muhtemeldir.





Burada görüldüğü gibi doğada olan olayları hesaplamakta ve doğru mühendislik çalışmalarıyapmakta bilim adamlarına ve mühendislere büyük görevler düşmektedir. Gelişen teknoloji ile uygulamaların kullanılmaya başlanması güneş enerjisi verilerinin analizinde daha doğru verilerin üretilmesine yol açmıştır. Küresel iklim değişikliğinin etkileri her geçen gün etkisini farklı alanlarda göstermeye başlamıştır. Aynı bölge için yapılan hesaplamalarda 1981-1990 verileri ile 1998-2010 ölçümleri arasında ışınım değerinin %20’nin üzerinde arttığı görülmektedir. Bu durum yanlış ölçümler ve ölçüm istasyonlarının eksikliğinden de kaynaklanmakla birlikte Avrupa da sıcaklıkların son 30 yılda arttığı yapılan ölçümlerle de doğrulanmıştır.



Bundan sonraki yazı dizimizde “ Elektromanyetik Radyasyon ve Fotovoltaik Enerji Dönüşümü    ” anlatılacaktır.

Bu kitabın yayını için izin veren  Sn. Haluk Özgün ve GÜNDER ‘e  ( Uluslararası Güneş Enerjisi Topluluğu Türkiye Bölümü)  Elektrik Tesisat Portalı olarak  içtenlikle teşekkür ederiz