Fotovoltaik Enerji Sistemleri

Temel Kavramlar ve Örnek Projelerle Fotovoltaik Güneş Enerjisi Sistemleri

Yazı Dizisi-13

Haluk Özgün

2.6 PVGIS Verilerinden Işınım Değerlerinin Tespiti

Fotovoltaik sistemleri tasarlarken öncelikle yapmamız gereken belirli bir koordinattaki ışınım değerlerine ulaşmaktır. Işınım değerlerine belirli internet sitelerinden veya paket programlardan ulaşabilmekteyiz. Burada en çok başvurulan ücretsiz PVGIS internet sayfasının ürettiği veriler üzerinde değerlendirme yaparak daha önce anlatılan başlıkları pekiştirmeye çalışacağız. Bu başlık altında açıklanacak olan bütün kısımlar PVGIS web sitesi ve [12] referansına dayanılarak verilmektedir.

PVGIS (Photovoltaic Geographical Information System) Fotovoltaik Coğrafi Bilgi Sistemi olarak kısaltılmış olup Avrupa Birliği tarafından desteklenen bir programdır.

İnternetsayfası http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/index.htm olan bu sayfada fotovoltaik sistemleri için ışınım değerlerinin alınabileceği Avrupa güneş enerjisi veritabanı olarak tanıtılabilir. PVGIS
r.sun modeli kullanarak hesaplamalar yapar ve bazı verilere ihtiyaç duyar. Enlem, boylam, yükseklik, güneş panelinin eğim açısı ve güneş paneli azimut açısı bilinmelidir.

Hesaplatılan güneş enerjisi radyasyonu direkt, yaygın ve yansımış ışınların açık gökyüzü ve gerçek gökyüzü koşulları için yatayda ve açılı yüzeylerdeki değerini vermektedir. Toplam radyasyon Wh/m2.gün olarak verilmekte ve radyasyon W/m2 değerini günün farklı zamanlarında hesaplatmaktadır. Günün belirli zamanlarında hesaplatılan bu değerler için dijital yükseklik modellemesi yapılarak güneş ışınlarının yüzey üzerindeki değişimleri bulunmaktadır. [12]

Hesaplama Adımları
1. Yatay düzlemdeki açık gökyüzü global ışınımın hesaplanması.
2. Yatay düzlemdeki açık gökyüzü global ışınım indeksinin enterpolasyon ve rastel haritaları (piksel bazında dijital haritalar) hesaplamaları.
3. Eğimli yüzeyde global ışınımın bileşenleri olan yaygın ve hüzme ışınımın rastel haritalarının hesaplanması.
4. ESRA haritaları üzerinden interpolasyon yapılarak doğruluk değerlendirmelerinin yapılması.

1. Yatay düzlemde açık gökyüzü global ışınım değeri

Bütün rastel haritaları (4500x5000 hücre) ile hücre çözünürlüğü 1x1 km olacak şekilde GIS veri bankasına işlendi. Dijital yükseklik modeli 30 arc’lık çözünürlükte olması belirlendi.

Yataydaki ışınım değerlerinin hesaplatılması aşamaları Şekil-2.15 de verilmiştir.



Linke bulanıklık faktörü TLK aylık ortalamaları global veri bankasına kaydı yapılmaktadır. Bu kaynaktan elde edilen verilerin doğruluğu 0.7 TLK olarak bulunmuştur ve 12 aylık
rastel haritaları TLKn verileri kullanılarak oluşturulur.

Aylık ortalama Linke bulanıklık faktörü katsayıları Şekil-2.16 de gösterilmektedir.



Bu çalışmayı takiben 12 aylık ortalama günlük toplam açık gökyüzü global ışınım [Wh/m2.gün] değeri hesaplatılır. Entegraldeki zaman aralıkları 0.25 saat olarak alınmış olup sapmaya bağlı
değişim aylık olarak ESRA dan veriler ile hesaplatılmıştır. Bu aşamada en kritik konu Linke bulanıklık faktörünün tahmininde halen belirsizliklerin olmasıdır.



2. Yatay düzlemdeki global ışınım

Gerçek gökyüzü koşulları için global ışınım değerleri hesaplatılırken açık gökyüzü ışınım değeri Ghc değeri ve açık gökyüzü indeksi kc kullanılmıştır. Avrupa kıtasındaki 566 ölçüm
istasyonundan alınan verilerde yataydaki aylık ortalama global Ghs, direk Bhs, ve yaygın Dhs ışınım değerlerine ulaşılabilir. Bütün meteoroloji istasyonları için global ışınım değeri
gerçek gökyüzünün açık gökyüzüne oranı olan kc değeri hesaplatılmış ve haritalara enterpolasyonu yapılmıştır. [12]



3. Eğimli yüzeydeki global ışınım

Cisimler üzerindeki parlaklık/ışınım değeri bulutluluk ve arazi özelliklerinin yarattığı gölgelenmelere veya yatayla yapılan açılara bağlı olarak değişimler gösterir. Bu parametrelerden
birinin değişmesi bile direk ve yaygın ışınım oranını değiştirmektedir.





Eğimli yüzeylerdeki global ışınımı Gi gerçek atmosferik koşullarda hesaplamak için meteorolojik verilerden Dhs/Ghs hesaplatılır.



Rastel haritalarında bulutlu günler ve açık gökyüzü günleri için global ışınımın bileşenleri olan direk ve yaygın ışınımlar hesaplatılmıştır. Son olarak güneye bakan panellerin aylık ortalamalarının günlük toplam global ışınım değerlerinin 0,15,25,40 ve 90 derecedeki değerleri hesaplatılmıştır. Yerin albedo değeri 0.15 olarak alınmıştır. [12]



Bundan sonraki yazı dizimizde “ PVGS  ve ESRA Haritalarında Doğruluk Değerlendirmesi ” 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.