Aralık'15 EMO BİLİMSEL DERGİ December'15

Elektrik, Elektronik, Bilgisayar, Biyomedikal Mühendisliği Bilimsel Dergisi

Sayı/Number: 10 Cilt/Volume: 5 Yıl/Year: 2015 ISSN: 1309-5501

The Journal of Electrical, Electronics, Computer and Biomedical Engineering

Yayın Sahibi TMMOB Elektrik Mühendisleri Odası adına Hüseyin YEŞİL Sorumlu Yazı İşleri Müdürü Hüseyin ÖNDER Yayın İdare Merkezi Ihlamur Sokok No: 10 Kat: 3 Kızılay/Ankara Tel: (0312) 425 32 72 Faks: (0312) 417 38 18 http://bilimseldergi.emo.org.tr [email protected] EMO üyelerine parasız dağıtılır Teknik Editör E. Orhan ÖRÜCÜ Teknik Sekreterya Oylum YILDIR Yayın Türü Yerel süreli yayın 6 ayda bir yayınlanır

YAYIN KURULU BAŞ EDİTÖR/EDITOR IN CHIEF Prof. Dr. A. Hamit SERBEST Çukurova Üniversitesi

EDİTÖRLER/EDITORIAL BOARD Prof. Dr. Tayfun AKGÜL İstanbul Teknik Üniversitesi

Prof. Dr. Murat EYÜBOĞLU Ortadoğu Teknik Üniversitesi Prof. Dr. H. Altay GÜVENİR Bilkent Üniversitesi Prof. Dr. Güven ÖNBİLGİN Ondokuz Mayıs Üniversitesi

Basım Adedi 5000 Basım Tarihi Aralık 2015 Sayfa Düzeni PLAR

Planlama Yayıncılık Reklamcılık Turizm İnşaat Tic. Ltd. Şti. Yüksel Cad. No: 35/12 Yenişehir-Ankara Tel: (0.312) 432 01 83-93 Faks: (0.312) 432 54 22 e-posta: [email protected]

Baskı Yeri

MATTEK MATBAACILIK Basım Yayın Tanıtım Tic. San. Ltd. Şti. Ağaç İşleri San. Sit. 1354 Cad. (21.Cad.) 1362 Sok. (601 Sok). No:35 İvedik/ANKARA Tel: (0312) 433 23 10 Pbx Faks: (0312) 434 03 56 e-posta: [email protected]

1 9 5 4

TMMOB Elektrik Mühendisleri Odası UCTEA/Chamber of Electrical Engineers

EMO BİLİMSEL DERGİ Elektrik, Elektronik, Bilgisayar, Biyomedikal Mühendisliği Bilimsel Dergisi The Journal of Electrical, Electronics, Computer and Biomedical Engineering

YAYIN KURULU BAŞ EDİTÖR/EDITOR IN CHIEF Prof. Dr. A. Hamit SERBEST Çukurova Üniversitesi

EDİTÖRLER/EDITORIAL BOARD Prof. Dr. Tayfun AKGÜL İstanbul Teknik Üniversitesi

Prof. Dr. Murat EYÜBOĞLU Ortadoğu Teknik Üniversitesi Prof. Dr. H. Altay GÜVENİR Bilkent Üniversitesi Prof. Dr. Güven ÖNBİLGİN Ondokuz Mayıs Üniversitesi

DANIŞMA KURULU Prof.Dr. Metin AKAY

Arizona State University

Prof.Dr. Oya KALIPSIZ

Yıldız Teknik Üniversitesi

Prof.Dr. Mehmet AKŞİT

Twente University



Netaş

Prof.Dr. İrfan KARAGÖZ

Gazi Üniversitesi

Prof.Dr. Aydın KÖKSAL

Bilişim A.Ş.



Tepa A.Ş.

Müjdat ALTAY

Prof.Dr. Ayhan ALTINTAŞ

Bilkent Üniversitesi

Prof.Dr. Volkan ATALAY

ODTÜ



SIEMENS

Serdar BOZKURT

Prof.Dr. Alinur BÜYÜKAKSOY

Okan Üniversitesi

Prof.Dr. Işık ÇADIRCI

Hacettepe Üniversitesi

Doç.Dr. Hakan ÇAĞLAR

Anel

Dr.

Fikret KÜÇÜKDEVECİ

Prof.Dr. Kemal LEBLEBİCİOĞLU ODTÜ

Turgay MALERİ

Gate ELektronik

Dr.

Ahmet MEREV

TÜBİTAK UME

Prof.Dr. Banu ONARAL

Drexel Üniversitesi

Cybersoft

Prof.Dr. Sermin ONAYGİL

İTÜ

Prof.Dr. İnci ÇİLESİZ

İTÜ

Prof.Dr. M. Bülent ÖRENCİK

İTÜ



Pelka

Prof.Dr. Aydoğan ÖZDEMİR

İTÜ

Prof.Dr. Oğuz DİKENELLİ

Ege Üniversitesi

Doç.Dr. Ali Hikmet DOĞRU

ODTÜ

Prof.Dr. Erdal PANAYIRCI

Kadir Has Üniversitesi

Prof.Dr. Bülent SANKUR

Boğaziçi Üniversitesi



Tarkan TEKCAN

Vestel

Dr.

Erkan TEKMAN

Dr.

Semih ÇETİN Bülent DAMAR

Hakan ERDOĞMUŞ

Prof.Dr. Muammer ERMİŞ

ODTÜ

Prof.Dr. Osman EROĞUL Prof.Dr. H. Bülent ERTAN

ODTÜ

Doç.Dr. H. Özcan GÜLÇÜR

Boğaziçi Üniversitesi

Prof.Dr. Yusuf Ziya İDER

Bilkent Üniversitesi

Prof.Dr. Yorgo İSTEFANAPULOS Işık Üniversitesi

Prof.Dr. Belgin TÜRKAY

Prof.Dr. Yekta ÜLGEN

İTÜ

Ahmet Tarık UZUNKAYA Entes A.Ş. Davut YURTTAŞ

Boğaziçi Üniversitesi

EMO Bilimsel Dergi, Cilt 5, Sayı 10, Aralık 2015

TMMOB Elektrik Mühendisleri Odası

İÇERİK/CONTENTS Önsöz A. Hamit Serbest Rüzgâr Enerjisi Santrallarının Enterkonnekte Sistemde PSS/E ile Modellenmesi......... 33 Wind Power Plants in Interconnected System Modelling with PSS/E Halil İbrahim Aydınöz, Orhan Ekren Binalardaki Fotovoltaik Uygulamasının Teknik, Çevresel ve Ekonomik İncelenmesi: Meram Tıp Fakültesi Hastanesi Örneği.............................................................................. 41 Technical, Environmental and Financial Review of Photovoltaic Applications for Buildings: Meram Medical Faculty Hospital Rıza Büyükzeren, Hasan Basri Altıntaş, Kerim Martin, Ali Kahraman Diyarbakır İli İçin Güneş Enerjisi Verilerinin Meteorolojik Standartlarda Ölçülmesi ve Analizi..................................................................................................................................... 47 The Measurement and Analysis of Solar Data as Meteorological Standard for Diyarbakır City Hibetullah Kılıç, Bilal Gümüş, Musa Yılmaz Güneş Bacası Sisteminden Elektrik Üretim Verimliliğinin İncelenmesi.......................... 53 Investigating Electrical Production Efficiency of Solar Chimney Yasin İçel, M. Salih Mamiş, Abdulcelil Buğutekin

EMO Bilimsel Dergi, Cilt 5, Sayı 10, Aralık 2015

TMMOB Elektrik Mühendisleri Odası

EMO Bilimsel Dergi, Cilt 5, Sayı 10, Aralık 2015

TMMOB Elektrik Mühendisleri Odası

ÖNSÖZ EMO Bilimsel Dergi, bu sayısı ile beraber beşinci yılını tamamlamaktadır. Geçtiğimiz beş yıl süresince EMO Bilimsel Dergi’nin çıkan on sayısından dört tanesi; Elektrik Makinaları, SAVTEK, ELECO ve YEKSEM başlıkları ile Özel Sayı olarak basılmıştır. Bu sayımız VIII. Yenilenebilir Enerji Kaynakları Sempozyumu (YEKSEM) Özel Sayısı olarak hazırlanmıştır. EMO tarafından Çukurova Üniversitesi ve Mustafa Kemal Üniversitesi’nin desteğiyle düzenlenen YEKSEM, 15-16 Ekim tarihlerinde Çukurova Üniversitesi Mithat Özsan Amfisi’nde gerçekleştirilmişti. Sempozyumda sunulan makaleler arasından, Sempozyum Düzenleme Kurulu Başkanı Prof. Dr. Belgin Emre Türkay tarafından seçilen, akademik özgünlüğü ve bilimsel yeterliliği yüksek olan bildirilerin sahiplerine çağrı yapılmış ve makalelerinin EMO Bilimsel Dergi’de değerlendirilmesi için başvuru yapmaları istenmiştir. Bildirilerin Sempozyum’da sunulan hallerinden daha genişletilmiş şekilde, EMO Bilimsel Dergi’nin yazım kurallarına göre hazırlanıp gönderilmesi istenmiştir. Makalelerin tamamı, Yayın Kurulu Üyemiz Prof. Dr. Güven Önbilgin’in editörlüğünde en az iki hakeme gönderilmiş ve bu hakemlerin görüşleri doğrultusunda karar verilerek yayına çıkarılmıştır. Bu özel sayımızın hazırlanmasında, başta Sayın Prof. Dr. Belgin Emre Türkay olmak üzere, katkısı olan tüm meslektaşlarımıza teşekkür ediyoruz. 2015 yılı sonu itibariyle sadece Elektrik, Elektronik, Bilgisayar ve Biyomedikal alanlarında çıkarılan ve Ulusal Akademik Ağ ve Bilgi Merkezi’nin (ULAKBİM) “Mühendislik ve Temel Bilimler Veri Tabanı”nda taranan yalnızca iki dergi bulunmaktadır. Biri İstanbul Üniversitesi tarafından çıkarılan “İstanbul University Journal of Electrical and Electronics Engineering” ve diğeri ise TÜBİTAK’ın çıkardığı “Turkish Journal of Electrical Engineering and Computer Sciences” dergileridir. Dolayısıyla, ULAKBİM tarafından taranan ve Türkçe yayın yapan ilk ve tek dergi “EMO Bilimsel Dergi”dir. Üniversitelerarası Kurul Başkanlığı’nın 31.12.2015 tarihinde yayımladığı ve 2016 Ekim Dönemi Doçentlik Sınavı Başvuruları’ndan itibaren geçerli olacak “Doçentlik Sınavı Başvuru Şartları” çerçevesinde artık TÜBİTAK ULAKBİM TR Dizin kapsamında yer alan dergiler de puanlamaya dahil edilmiştir. ULAKBİM tarafından taranan ulusal hakemli dergilerde yayımlanmış makaleler sekiz puan değerinde olacaktır. EMO Bilimsel Dergi ULAKBİM’in Online Dergi İzleme Sistemi’ne (ODİS) yüklenmekte ve takibi sağlanmaktadır. Yayın kalitesinden ödün vermeyen dergimizin kısa sürede ULAKBİM’in Mühendislik ve Temel Bilimler Veri Tabanı’nda taranmaya başlayacağına inanıyoruz. Geçirdiğimiz bu beş yıl boyunca EMO Bilimsel Dergi’nin ortaya çıkmasında, sürdürülmesinde pek çok akademisyen ve meslektaşımızın desteğini aldık. Tüm bu değerli katkılar için teşekkür ediyoruz. EMO Bilimsel Dergi, önümüzdeki yıllarda da akademide ve sanayide yapılan çalışmaları bir araya getirme, Türkçe’nin “bilim ve teknoloji dili” olarak gelişmesine katkı sağlama ve uluslararası saygın indekslerce taranma hedefiyle yoluna devam edecektir. Saygılarımızla, Prof. Dr. A. Hamit SERBEST Yayın Kurulu Adına

EMO Bilimsel Dergi, Cilt 5, Sayı 10, Aralık 2015

TMMOB Elektrik Mühendisleri Odası

Aydınöz H. İ., Ekren O., Rüzgar Enerjisi Santrallarının Enterkonnekte Sistemde PSS/E ile Modellenmesi, Cilt 5, Sayı 10, Syf 33-40, Aralık 2015 Gönderim Tarihi: 19.11.2015, Kabul Tarihi: 07.06.2016

Rüzgâr Enerjisi Santrallarının Enterkonnekte Sistemde PSS/E ile Modellenmesi Wind Power Plants in Interconnected System Modelling with PSS/E Halil İbrahim Aydınöz1, Orhan Ekren2 Batı Akdeniz Yük Tevzi İşletme Müdürlüğü Türkiye Elektrik İletim Anonim Şirketi (TEİAŞ) 1

[email protected]

Güneş Enerjisi Enstitüsü Enerji ABD Ege Üniversitesi

2

[email protected]

Özet Yenilenebilir enerji kaynaklarından rüzgâr enerjisinin, elektrik güç sistemindeki payı diğer kaynaklara göre daha hızlı artmaktadır. Bu durum rüzgâr enerjisi santrallarının şebekeye bağlantısında elektrik güç sistemine olan etkilerinin incelenmesini gerektirmektedir. Bilindiği üzere rüzgâr enerjisinin şebekeye bağlantı noktasında, enerji kalitesi ve şebeke etkileşimi konusunda bazı sorunlar ortaya çıkmaktadır. Bunun sebebi rüzgârın kesikli ve değişken güç üreten yapısı nedeniyle, rüzgâr enerjisi santrallarının şebeke bağlantı noktasında bozucu etkilere sebep olmasıdır. Bu bozucu etkiler özellikle sistemin zayıf olduğu yerlerde türbinlerin şebekeye bağlanmasında kısıtlayıcı etkilere neden olmaktadır. Çünkü iletim sisteminde kısa devre akımları, güçleri ve gerilim seviyelerinin belirli sınırlar içinde olması gerekmektedir. Bu çalışmada, Batı Akdeniz Bölgesinde yer alan Dinar Rüzgâr Enerjisi Santralının (RES) PSS/E programı ile modellemesi yapılarak kısa devre akımları analizi ve yük akış analizi gerçekleştirilmiştir. Yapılan analizler kısa devre akımları, güçleri ve gerilim seviyelerinin uluslararası standartlar, TEİAŞ ve EPDK açısından gereklilikleri ortaya konulmuştur. Anahtar Kelimeler: Rüzgâr enerjisi, kısa devre analizi, yük akış analizi, pss/e, enterkonnekte sistem

Abstract Electricity production from wind energy as a renewble source has been increasing more rapidly than the other sources. In this case effects on the electric power system of wind energy system connection to the electricity network should be investigated As it is known that, connection point of wind energy system to the electricity network has some problem s such as energy quality and electricity network interaction. This is due to the fluctuation on wind speed and variable wind power generation. These disturbance s restrict wind turbine connection to the electricity network espacially at the weak parts of the electricity network. Because short-circuit currents, powers and voltage levels in the transmission system must be within a certain limits. In this study, a case wind power plant (WPP) located in the Western Mediter-

ranean Region of Dinar has been modelled by using PSS/E software also analysis of short circuit currents and load flow analysis have been performed.The analysis showed requirements for the short circuit currents, powers and voltage levels acoording to the international standards, TEIAS and EPDK s. Keywords: Wind power, short circuit analysis, load flow analysis, pss/e, interconnected systems

1. Giriş Rüzgâr gücünden yararlanmanın tarihi beş bin yıl öncesine kadar dayanmaktadır. Rüzgârdan faydalanma insanlık tarihinin önemli bir bölümünde sadece mekanik güç elde etmek amaçlı olmuştur. Mezopotamya’da sulama amaçlı ilk uygulamaları MÖ 2800’lerde Babil’de yapılmıştır. Yel değirmenlerine ise ilk olarak İskenderiye’de rastlanılmıştır. Türklerin ve Perslerin 7.yy’da yel değirmeni kullandıkları tarih kitaplarında yer almıştır. Avrupa ülkelerinde ise 12.yy’da yel değirmenleri kullanılmaya başlanmıştır[1,2,3]. 20. yüzyılın başlarına kadar rüzgârdan, su pompalamak (su değirmenleri) veya tanecik öğütmek (yel değirmenleri) için gerekli mekanik gücü sağlamak amacıyla yararlanılıyordu. Sanayi devrimine bağlı olarak endüstriyel ilerlemenin başlangıcı ile fosil yakıt (petrol, kömür vb) tüketiminin ve elektrik üretiminin büyük oranlara ulaşması ve yüksek verimin elde edilmesi rüzgâr enerjisini bir kenara atmıştır. Günümüzde gerçekleşmekte olan teknolojik, ekonomik ve toplumsal gelişmelere paralel olarak, ihtiyaç duyulan elektrik enerjinin kesintisiz, kaliteli, güvenilir ve ekonomik koşullarda, çevresel etkileri dikkate alınarak üretilmesi zorunluluğu vardır. Fosil kaynaklı yakıtların sınırlı ömürleri ve çevre kirliliğine yol açmaları alternatif enerji kaynakları üzerinde yeni arayışları kaçınılmaz hale getirmektedir. Çevre kirliği açısından fosil yakıtlara en büyük alternatif, yenilenebilir enerji kaynaklarıdır. Son yıllarda rüzgâr, güneş, biyokütle, ve jeotermal gibi doğal kaynaklarla elektrik enerjisi üretiminde önemli adımlar atılmaktadır.

33

EMO Bilimsel Dergi, Cilt 5, Sayı 10, Aralık 2015

Üretim kapasitesi açısından dünyada en fazla büyüyen enerji kaynağı rüzgâr enerjisi olup, 2011 yılı sonunda 236.733 MW olan dünya rüzgâr enerjisi santrallarının kurulu gücü, 2014 yılı sonunda 2011 yılına göre 1,5 kat artarak 370.000 MW olmuştur. 2013 yılı ile 2014 yılı arasında bir yıllık süreçte dünya genelinde rüzgâr enerjisi santrallarına 17.613 MW daha yeni dünya genelinde rüzgar enerjisi santrallerine 17.613güç MW daha kapasite eklenmiştir Şekil 1’de yıllara göre kurulu miktarı dünya genelinde rüzgar enerjisi 17.613 MWgüç daha yeni kapasite eklenmiştir Şekil 1’desantrallerine yıllara göre kurulu gösterilmiştir[5]. yeni kapasite eklenmiştir Şekil 1’de yıllara göre kurulu güç miktarı gösterilmiştir[5]. dünya genelinde rüzgar enerjisi santrallerine 17.613 MW daha miktarı gösterilmiştir[5]. yeni kapasite eklenmiştir Şekil 1’de yıllara göre kurulu güç miktarı gösterilmiştir[5].

TMMOB Elektrik Mühendisleri Odası

Avrupa Birliği Komisyonu, 2007 yılında “Yenilenebilir Enerji Yol Haritası” adlı raporunda yenilenebilir enerjinin var olan toplam enerjideki payının 2020 yılında %20 olması hedefini ortaya koymuştur. Ayrıca, toplam elektrik tüketiminin yaklaşık %35’ini, ısı ihtiyacının %25’ini ve ulaşımın %10’unu yenilenebilir kaynaklardan sağlamayı ana hedef olarak belirlemiştir [6]. Türkiye, rüzgar potansiyeli bakımından oldukça avantajlı bir Türkiye, potansiyeli bakımından oldukça avantajlı bir Türkiye, rüzgâr rüzgar potansiyeli bakımından oldukça avantajlı bir ülkedir. Türkiye’de rüzgar enerjisinden elektrik üretimi ülkedir. Türkiye’de rüzgar enerjisinden elektrik üretimi ülkedir. Türkiye’de rüzgâr enerjisinden elektrik üretimi konukonusunda ilk sistem 1985 yılında Danimarka'dan ithal edilip Türkiye, potansiyeli bakımından oldukça avantajlı bir konusunda ilk sistem 1985 yılında Danimarka'dan ithal edilip sunda ilkrüzgar sistem 1985 yılında Danimarka’dan ithal edilip İzİzmir-Çeşme Altınyunus Turistik tesislerinde kurulan 55 kW ülkedir. Türkiye’de elektrik üretimi İzmir-Çeşme Altınyunusrüzgar Turistikenerjisinden tesislerinde kurulan 55 kW mir-Çeşme Altınyunus Turistik tesislerinde kurulan 55 kW gügücündeki rüzgar türbinidir. Üç kanatlı yatay eksenli bu gücündeki ilk rüzgar türbinidir. Üç kanatlı yatay eksenli konusunda sistem 1985 yılında Danimarka'dan ithalbu edilip cündeki rüzgâr türbinidir. Üç kanatlı yatay eksenli butesiste türbinden türbinden üretilen elektrik enerjisi adıgeçen geçen tesiste türbinden üretilen elektrik enerjisi adı İzmir-Çeşme Altınyunus Turistik tesislerinde kurulan 55 kW tüketilmektedir [7]. üretilen elektrik enerjisi adı geçen tüketilmektedir [7].bu tüketilmektedir [7]. gücündeki rüzgar türbinidir. Üçtesiste kanatlı yatay eksenli

türbinden üretilen elektrik enerjisi adı geçen tesiste Türkiye’de halen şebeke bağlantılı onbir (111) rüzgâr Türkiye’de halen şebeke şebekebağlantılı bağlantılıyüzyüz yüz onbir (111) rüzgar Türkiye’de halen onbir (111) rüzgar tüketilmektedir [7]. santralı Bu santralların toplam gücü 3424,24 MW’tır. santrali vardır. vardır. Bu gücü 3424,24 MW'tır. santrali vardır. Busantrallerin santrallerintoplam toplam gücü 3424,24 MW'tır. Türkiye’de kurulu gücü Şekil 3’de Türkiye’de 1998-2014 1998-2014 yılları arası kurulu gücü ŞekilŞekil 3’de gös1998-2014yılları yıllarıarası arası kurulu gücü 3’de Türkiye’de halen şebeke bağlantılı yüz onbir (111) rüzgar gösterilmiştir. Şekilden gösterildiği gibi Türkiye 1998 yılında terilmiştir. Şekilden gösterildiği gibi Türkiye 1998 yılında kugösterilmiştir. Şekilden gösterildiği gibi Türkiye 1998 yılında santrali vardır. Bu santrallerin toplam gücü 3424,24 MW'tır. kurulu güç olan 8,7 MW rüzgar gücü 2014 yılı yılı itibariyle 370 kurulu güç olan 8,7 MW rüzgar gücü 2014 itibariyle 370 rulu güç olan 8,7 MW rüzgâr gücü 2014 yılı itibariyle 370 kat Türkiye’de yılları arası kurulu gücü kat artarak 1998-2014 3424 MW seviyesine gelmiştir[8]. KasımŞekil 20153’de kat artarak 3424 MW seviyesine gelmiştir[8]. Kasım 2015 artarak 3424 MW seviyesine gelmiştir[8]. Kasım 2015 tarihi gösterilmiştir. gösterildiği gibi Türkiye 1998 yılında tarihi itibariyleŞekilden önceki yıla göre 800 MW kapasite artışı ile tarihi itibariyle önceki yıla800 göreMW 800 kapasite MW kapasite artışı ile itibariyle yılaMW göre ile TürkiTürkiye’deki kurulu güç kapasitesi seviyesine kurulu güçönceki olan 8,7 rüzgar gücü4280 2014MW yılıartışı itibariyle 370 Türkiye’deki kurulu güç kapasitesi 4280 MW seviyesine ye’deki kurulu güçMW kapasitesi 4280 MW seviyesineKasım gelmiştir. gelmiştir. kat artarak 3424 seviyesine gelmiştir[8]. 2015 gelmiştir. tarihi itibariyle önceki yıla göre 800 MW kapasite artışı ile Türkiye’deki kurulu güç kapasitesi 4280 MW seviyesine gelmiştir. Şekil 1: 2011-2014 yılları arası Dünya rüzgar enerjisi kurulu

Şekil 1: 2011-2014 yılları arasıgücü[5] Dünya rüzgar enerjisi kurulu Şekil 1:Rüzgar 2011-2014 Yıllarıbu Arası Dünya Rüzgâr devam Enerjisieder Kurulu enerjisi, hızla gelişmeye ve Gücü daha [5] fazla gücü[5] destek politikaları uygulanırsa, 2020 yılında dünya kurulu Rüzgar enerjisi, bu hızla gelişmeye devam eder ve daha fazla Şekil 1: 2011-2014 yıllarıMW’ı arası aşması Dünya mümkün rüzgar enerjisi kurulu[5]. gücünün 1.500.000 olabilecektir destek Bu politikaları uygulanırsa, 2020 yılında dünya kurulu kurulu gücün ülkelere göre dağılımı Şekil 2’de gücü[5] Rüzgâr enerjisi, bu hızla gelişmeye devam eder ve daha fazla gücünün 1.500.000 MW’ı aşması mümkün olabilecektir [5]. gösterilmiştir. Rüzgar enerjisi, bu hızla gelişmeye devam eder ve daha fazla destek politikaları 2020 yılında kurulu2’de güBu kurulu gücünuygulanırsa, ülkelere göre dağılımıdünya Şekil destek politikaları uygulanırsa, 2020 yılında dünya kurulu cünün 1.500.000 MW’ı aşması mümkün olabilecektir [5]. Bu gösterilmiştir. gücünün 1.500.000 MW’ı aşması mümkün olabilecektir [5]. kurulu gücün ülkelere göre dağılımı Şekil 2’de gösterilmiştir. Bu kurulu gücün ülkelere göre dağılımı Şekil 2’de gösterilmiştir.

Şekil 3: 1998-2014 yılları arası Türkiye rüzgar enerjisi Şekil 3: 1998-2014 Yılları Arası Türkiye Rüzgâr Enerjisi Kurulu Gücü [8]

kurulu gücü[8]

Şekil 2: Dünya rüzgar enerjisi kurulu gücünün ülkelere göre dağılımı[5] Avrupa Birliği Komisyonu, 2007 yılında “Yenilenebilir Enerji Yol Haritası” adlı raporunda yenilenebilir enerjinin var olan enerjideki payının kurulu 2020 yılında %20ülkelere olması hedefini Şekil toplam 2: Dünya rüzgar enerjisi gücünün göre ortaya koymuştur. Ayrıca, toplam elektrik tüketiminin yaklaşık dağılımı[5] 35’ ini, ısı ihtiyacının % yılında 25’ ini “Yenilenebilir ve ulaşımın % 10’ unu Avrupa%Birliği Komisyonu, 2007 Enerji Şekil 2: Dünya rüzgar enerjisi kurulu gücünün ülkelere göre yenilenebilir kaynaklardan sağlamayı ana hedef olarak Şekil 2: Dünya Rüzgâr Enerjisi Kurulu Gücünün Ülkelere Göre Yol Haritası” adlı raporunda yenilenebilir enerjinin var olan dağılımı[5] belirlemiştir [6]. Dağılımı [5]

toplam enerjideki payının 2020 yılında %20 olması hedefini Avrupa Birliği Komisyonu, 2007 yılında “Yenilenebilir Enerji ortaya koymuştur. Ayrıca, toplam elektrik tüketiminin yaklaşık Yol Haritası” adlı raporunda yenilenebilir enerjinin var olan % 35’ ini, ısı ihtiyacının % 25’ ini ve ulaşımın % 10’ unu toplam enerjideki payının 2020 yılında %20 olması hedefini yenilenebilir kaynaklardan sağlamayı ana hedef olarak ortaya koymuştur. Ayrıca, toplam elektrik tüketiminin yaklaşık 34 belirlemiştir [6]. % 35’ ini, ısı ihtiyacının % 25’ ini ve ulaşımın % 10’ unu yenilenebilir kaynaklardan sağlamayı ana hedef olarak belirlemiştir [6].

Şekil 3: 1998-2014 yılları arası Türkiye rüzgar enerjisi Dünya’da ve Türkiye’de Türkiye’de hızla artan güç miktarı kapasitesiyle Dünya’da ve hızla artan güç miktarı kapasitesiyle kurulu gücü[8] rüzgar enerjisi elektrik şebekesine entegre olmaktadır. rüzgâr enerjisi elektrik şebekesine entegre olmaktadır. ÜlkeÜlkemizde, iletim sisteminin güvenilir ve düşük maliyetli mizde, sisteminin güvenilir ve düşük maliyetli olarak Şekil 3:iletim 1998-2014 yılları arası Türkiye rüzgar enerjisi olarak işletilmesinde ve enerji kalitesi ile sistem kararlılığının Dünya’da ve Türkiye’de hızla artan güç miktarı kapasitesiyle işletilmesinde ve enerji kalitesi ile sistem kararlılığının sağkurulu gücü[8] sağlanmasında uygulanacak standartlara ilişkin usul ve esasları rüzgar enerjisi elektrikstandartlara şebekesine entegre olmaktadır. lanmasında uygulanacak ilişkin usul ve esasları belirlemek amacıyla Elektrik Piyasası Şebeke Yönetmeliği Ülkemizde, amacıyla iletim sisteminin güvenilir Şebeke ve düşük maliyetli belirlemek Elektrik Piyasası Yönetmeliği Dünya’da Türkiye’de hızla artan güç miktarı kapasitesiyle mevcuttur.ve Enerji Piyasası Düzenleme Kurulu (EPDK), rüzgar olarak işletilmesinde ve enerji kalitesi ile sistem kararlılığının santrallerinin, hidrolik ve Düzenleme termik santrallerden farklı bir mevcuttur. Enerji Piyasası Kurulu (EPDK), rüzgâr rüzgar enerjisi elektrik şebekesine entegre olmaktadır. sağlanmasında uygulanacak standartlara ilişkinsantrallerinin usul ve esasları karakteristiğeiletim sahip olması nedeniyle rüzgar Ülkemizde, sisteminin güvenilir ve düşük maliyetli santrallarının, hidrolik ve termik santrallardan farklı bir karakbelirlemek amacıyla Elektrik Piyasası Şebeke Yönetmeliği şebekeişletilmesinde bağlantısı sırasında uyması gereken kriterleri ayrıca olarak venedeniyle enerji kalitesi ilesantrallarının sistem kararlılığının teristiğe sahip olması rüzgâr şebeke mevcuttur. Enerji Piyasası Düzenleme KuruluBatı (EPDK), rüzgar belirtmektedir[9]. Bu amaçla bu çalışmada, sağlanmasında uygulanacak standartlara ilişkinayrıca usulAkdeniz ve esasları bağlantısı uyması kriterleri belirtmeksantrallerinin, hidrolik vegereken termik santrallerden farklı bir Bölgesindesırasında bulanan Dinar Res’i elektrik güç kalitesi yönünden belirlemek amacıyla Elektrik Piyasası Şebeke Yönetmeliği tedir[9]. amaçla çalışmada, Batı rüzgar Akdenizsantrallerinin Bölgesinde inceleme Bu amaçlı örnekbu santral olarak belirlenmiştir. Santralin karakteristiğe sahip olması nedeniyle mevcuttur. Enerji Piyasası Düzenleme Kurulu (EPDK), rüzgar bulanan Dinar Res’i elektrik güç kalitesi yönünden PSS/E programı ile modellenmesi yapılarak yük akış veinceleme kısa şebeke bağlantısı sırasında uyması gereken kriterleri ayrıca santrallerinin, hidrolik ve termik santrallerden farklı bir deve akım analizleri incelenmiştir. amaçlı örnek santral olarak PSS/E belirtmektedir[9]. Bu amaçlabelirlenmiştir. bu çalışmada,Santralın Batı Akdeniz karakteristiğe sahip olması nedeniyle rüzgar santrallerinin Bölgesindeilebulanan Dinar Res’i elektrikyük güç kalitesi yönünden programı modellenmesi ve kısa deve şebeke bağlantısı sırasında yapılarak uyması gerekenakış kriterleri ayrıca inceleme amaçlıincelenmiştir. örnek santral olarak belirlenmiştir. Santralin akım analizleri belirtmektedir[9]. Bu amaçla bu çalışmada, Batı Akdeniz PSS/E programı ile modellenmesi yapılarak yük akış ve kısa Bölgesinde bulanan Dinar Res’i elektrik güç kalitesi yönünden deve akım analizleri incelenmiştir. inceleme amaçlı örnek santral olarak belirlenmiştir. Santralin PSS/E programı ile modellenmesi yapılarak yük akış ve kısa deve akım analizleri incelenmiştir.

Aydınöz H. İ., Ekren O., Rüzgar Enerjisi Santrallarının Enterkonnekte Sistemde PSS/E ile Modellenmesi, Cilt 5, Sayı 10, Syf 33-40, Aralık 2015 Gönderim Tarihi: 19.11.2015, Kabul Tarihi: 07.06.2016

2. Rüzgar Enerjisi Santralleri Enerji Kalitesi 2. ve Rüzgâr Enerjisi Santralları EnerjiEsasları Kalitesi ve İletim Şebekesine Bağlantı İletim Şebekesine Bağlantı Esasları

Büyük güçlerdeki rüzgâr gücünün şebekeye entegrasyonu çeşitli zorlukları beraberinde getirmektedir. Güç sistemleri Büyük güçlerdeki rüzgâr gücünün şebekeye entegrasyonu çe-ve şitli zorlukları beraberinde Güç sistemleri ve onların işletilmeleri senkron getirmektedir. jeneratörlü konvansiyonel güç onların işletilmeleri jeneratörlü Rüzgâr konvansiyonel güç santrallerine göre senkron geliştirilmiştir. santralleri santrallarına göre geliştirilmiştir. RüzgârRüzgârın santrallarıgüç konvansikonvansiyonel santrallerden farklıdır. miktarı yonelolup santrallardan farklıdır. Rüzgârın miktarı önemli olupBu önemli şebeke performansını ve güç kararlılığını etkiler. şebekeiletim performansını ve kararlılığınırüzgâr etkiler.santrallerinin Bu nedenle iletim nedenle sistem operatörleri hatta sistem operatörleri rüzgâr santrallarının hattakurallar bağlanabilmesi bağlanabilmesi için uyulması gereken çeşitli koyarlar. için uyulması gereken çeşitli kurallar koyarlar.

Rüzgar santrallerinin sisteme yapması yapmasıgereken gereken Rüzgâr santrallarınınarıza arıza sonrası sonrası sisteme katkı, aktif güç kontrolü, reaktif güç kontrolü, frekans tepkisi katkı, aktif güç kontrolü, reaktif güç kontrolü, frekans tepkisi vs. vs. gibigibikriterler Elektrik Piyasa Şebeke Yönetmeliği kriterler olup, olup, Elektrik Piyasa Şebeke Yönetmeliği EKEK-18’18’ de detaylı bir şekilde yer almaktadır. kriterler, de detaylı bir şekilde yer almaktadır. Bu kriterler,Bu iletim sisiletim sistemine bağlıenerjisine rüzgar enerjisine dayalı üretim tesisleri temine bağlı rüzgâr dayalı üretim tesisleri ile kurulu ile kurulu 10üzerinde MW veolan üzerinde dağıtım gücü 10 gücü MW ve dağıtımolan sistemine bağlısistemine rüzgâr bağlı rüzgar enerjisine dayalı üretim tesislerine uygulanır. enerjisine dayalı üretim tesislerine uygulanır. İletim veya dağıtımsistemi sistemibağlantı bağlantı noktasındaki noktasındaki şebeke İletim veya dağıtım şebekefazfazfaz geriliminin Şekil 4’de verilen 1 numaralı ve 2 faz geriliminin Şekil 4’de verilen 1 numaralı ve 2numaralı numaralı bölgelerde kaldığısüre süreboyunca, boyunca, herhangi herhangi bir bölgelerde kaldığı birfazda fazdaveya veyatüm tüm fazlarda oluşan gerilim düşümlerinde rüzgâr türbinleri şebekefazlarda oluşan gerilim düşümlerinde rüzgar türbinleri ye bağlı kalması zorunludur. şebekeye bağlı kalması zorunludur.

değişimlerinin önlenmesi, mevcut şebeke elemanlarının kısa

devre rüzgâr akım santrallarının limitlerini kurulum ve ısılgüçlerini dayanım kapasitelerini EPDK’nın sınırlayan zorlamaması gerekir. Buna ek olarak, fliker ve harmoniğin bağlantı noktasının kısa devre gücünün %5’ini aşmaması kokabul edilebilir sınırlar içinde olması, anahtarlama şulu, her bağlantı noktasının karakteristiğine göre arttırılabilir. ve anlık devreye girmesantralının gibi geçici durumlarda Ayrıca, bir rüzgâr şebekeyle en uygunşebeke şekildekararlılığının ensınır değerler içindeiçin, kalması gereklidir [10]. terkonnekte olabilmesi istenmeyen gerilim değişimlerinin önlenmesi, mevcut şebeke elemanlarının kısa devre akım limitlerini ısıl dayanım kapasitelerini zorlamaması gerekir. Enerji ve kalite parametrelerinden biri olan rüzgar santrallerinin Buna ek olarak, ve harmoniğin kabul edilebilirtepkiler, sınırlar sistem kısa devre fliker arızası durumunda vereceği içinde olması, anahtarlama anlık devreye girmesantrallerinin gibi geçici sistem kararlılığı için oldukçaveönemlidir. Rüzgar durumlarda şebeke kararlılığının sınır değerler içinde kararlılığına gerekli desteği sağlayabilmeleri kalması için kısa devre gereklidir arızası[10]. durumunda, arıza giderilene kadar belirli bir süre

boyunca sistemden ayrılmaması gerekmektedir. Enerji kalite parametrelerinden biri olan rüzgâr santrallarının Rüzgar kurulu gücünün sürekli artması, konvansiyonel kısasantrali devre arızası durumunda vereceği tepkiler, sistem kararlısantraller ile oluşturulan yedek generatörlerin lığı için oldukça önemlidir. Rüzgâr santrallarının sistem karar- yetersiz kalmasına sebep sağlayabilmeleri olmaktadır. Bu sorunu için lılığına gerekli desteği için kısa devre gidermek arızası durumunda, arıza giderilene belirli bir süre arttırılmalı, boyunca sis- yedek generatörlerin teknikkadaryetenekleri temden ayrılmamasısantrallerin gerekmektedir. santralı konvansiyonel çokRüzgâr daha hızlı ve kurulu yüksekgükapasitede cünün sürekli santrallar ile oluşturulan (kısa tepkiartması, süreli konvansiyonel ve üretim düzeyi yüksek) devreye alınmaları yedek generatörlerinÜretim yetersiz dalgalanmalarını kalmasına sebep olmaktadır. Bu ve yük sağlanmalıdır. dengelemek sorunu gidermek için generatörlerin teknik yetenekleri arttırıleğrisini izlemek amacıyla yeterli yedek konvansiyonel santral malı, yedek konvansiyonel santralların çok daha hızlı ve yüksek bulundurulmalıdır [11]. kapasitede (kısa tepki süreli ve üretim düzeyi yüksek) devreye alınmaları sağlanmalıdır. Üretim dalgalanmalarını dengelemek Rüzgar enerjisi santrallerinin iletim şebekesine bağlanma ve yük eğrisini izlemek amacıyla yeterli yedek konvansiyonel şartları aşağıdaki gibi sıralanabilir: santral bulundurulmalıdır [11]. Rüzgâr enerjisi santrallarının iletimbağlanacak şebekesine bağlanma  İletim şebekesine bir rüzgarşartsantralı, ya ları aşağıdaki gibi sıralanabilir: en yakın TEİAŞ trafo merkezine çekilecek bir iletim

ile, ya da en yakın iletim hattına girdi çıktı • İletim hattı şebekesine bağlanacak bir rüzgâr santralı, ya en yaparak şebekeye bağlanabilir. yakın TEİAŞ trafo merkezine çekilecek bir iletim hattı ile, da en yakın iletim hattına girdi çıktı yaparak şe- 380 kV  ya İletim şebekesişn gerilim seviyesi 154 veya bekeyedur. bağlanabilir. Bu gerilimdeki trafo merkezlerinin minimum kısa devregerilim güçleriseviyesi 300 –154 400veya MVA’dan başlamakta, • İletim şebekesişn 380 kV’dır. 10.000 trafo MVA’e kadar çıkabilmektedir. Bu nedenle Bu gerilimdeki merkezlerinin minimum kısa devre güçleribüyük 300-400 güçteki MVA’dan rüzgar başlamakta, 10.000 MVA’e santralleri ancak iletim kadar çıkabilmektedir. Bu nedenle büyük güçteki rüzgâr şebekesine bağlanabilir. santralları ancak iletim şebekesine bağlanabilir.  Dağıtım sistemine bağlanacak bir rüzgar

Şekil 4: İletim veya dağıtım sistemi bağlantı noktasındaki Şekil 4: İletim veya Dağıtım Sistemi Bağlantı Noktasındaki şebeke faz-faz gerilimi Şebeke Faz-Faz Gerilimi

Arıza sırasında gerilim düşümünün 1 numaralı bölgede kaldığı durumlarda, rüzgar türbini aktif gücü, arıza bölgede temizlendikten Arıza sırasında gerilim düşümünün 1 numaralı kaldıhemen sonra saniyede aktif gücünün en az %20’si ğı durumlarda, rüzgâr nominal türbini aktif gücü, arıza temizlendikten oranında arttırılarak, üretilebilecek maksimum aktifora-güç hemen sonra saniyede nominal aktif gücünün en az %20’si değerine [17]. nında ulaşmalıdır arttırılarak, üretilebilecek maksimum aktif güç değerine

ulaşmalıdır Arıza sırasında[17]. gerilim düşümünün 2 numaralı bölgede kaldığı durumlarda ise, rüzgar aktif 2gücü, arızabölgede temizlendikten Arıza sırasında gerilimtürbini düşümünün numaralı kaldığı hemen sonra ise, saniyede nominal aktif en az %5’i durumlarda rüzgâr türbini aktif gücü,gücünün arıza temizlendikten oranında arttırılarak, maksimum aktifora-güç hemen sonra saniyede üretilebilecek nominal aktif gücünün en az %5’i değerine [17]. nında ulaşmalıdır arttırılarak, üretilebilecek maksimum aktif güç değerine

ulaşmalıdır [17]. Şebeke bağlantı noktasında meydana gelen ±%10’a kadar olan nominal gerilimi dalgalanmaları (0,9pukadar – 1,1pu) Şebekeişletme bağlantı noktasında meydana gelen ±%10’a olan normal işletme koşulları rüzgar enerjisine dayalı üretim nominal işletme gerilimiolup, dalgalanmaları (0,9pu-1,1pu) normal tesisleri belirtilen uymalıdır [17].dayalı üretim tesisleri işletme koşullarıesaslara olup, rüzgâr enerjisine belirtilen esaslara uymalıdır [17].

EPDK’nın rüzgar santrallerinin kurulum güçlerini sınırlayan bağlantı noktasının kısa devre gücünün %5’ini aşmaması koşulu, her bağlantı noktasının karakteristiğine göre arttırılabilir. Ayrıca, bir rüzgar santralinin şebekeyle en uygun şekilde enterkonnekte olabilmesi için, istenmeyen gerilim

• Dağıtım sistemine bağlanacak bir rüzgâr çiftliğindeki çiftliğindeki elektrik bağlantılarının gerilim seviyesi, elektriktercihen bağlantılarının gerilim seviyesi, bağ- gerilim bağlanacakları trafo tercihen merkezinin lanacakları trafo merkezinin gerilim seviyesinde seçil- santral seviyesinde seçilmektedir. Bu durumda mektedir. Bu durumda çıkışına ilave bir düşürücü) yükselçıkışına ilave santral bir yükseltici (veya trafo tici (veya düşürücü) trafo tesis maliyeti olmamaktadır. tesis maliyeti olmamaktadır.

• İletim şebekesine bağlanacak rüzgâr santrallarında  İletim şebekesine bağlanacak rüzgar santrallerinde ise gerilim seviyesi olarak en ekonomik geri- dağıtım ise gerilim seviyesi olarak endağıtım ekonomik lim seviyesi seçilebilir. Bu durumda, santral çıkışında gerilim seviyesi seçilebilir. Bu durumda, santral kullanılacak yükseltici trafonun, ülkemizdetrafonun, kullanılan çıkışında kullanılacak yükseltici ülkemizde standartlardan farklı olması durumunda, yedekleme sokullanılan standartlardan farklı olması durumunda, runu ortaya çıkabilir.

yedekleme sorunu ortaya çıkabilir.

• Rüzgâr santrallarınınsantrallerinin iletim şebekesine bağlanmasının  Rüzgar iletim şebekesine diğer bir şekli ise, kısa devre oldukçaise, yüksek bağlanmasının diğergücünün bir şekli kısa devre olduğu 380 kV merkeze bağlanmasıdır. Ülkemizdeki gücünün oldukça yüksek olduğu 380 kV merkeze 380 kV merkezlerin minimum kısa devre gücü genelde bağlanmasıdır. Ülkemizdeki 380 kV merkezlerin 5000 MVA’nın üzerinde olduğundan böyle bir merkeze minimum kısa devre gücü genelde 5000 MVA’ nın çok sayıda rüzgâr santralı, şebekede probleme sebep ololduğundan böyle bir merkeze çok sayıda madanüzerinde bağlanabilir [12].

rüzgar santralı, şebekede probleme sebep olmadan

Burada önemlibağlanabilir[12]. olan, çok sayıda trafo maliyetinden tasarruf etmek için, gerektiğinde sadece rüzgâr santrallarının bağlanacağı bir kirli bara tesis ederek en ekonomik çözümün bulunmasıdır.

Burada önemli olan, çok sayıda trafo maliyetinden tasarruf etmek için, gerektiğinde sadece rüzgar santrallerinin bağlanacağı bir kirli bara tesis ederek en ekonomik çözümün 35 bulunmasıdır.

EMO Bilimsel Dergi, Cilt 5, Sayı 10, Aralık 2015

3. Dinar 3. DinarRes’in Res’inDinamik DinamikOlarak OlarakPSS/E PSS/Eile ile Modellenmesi Modellenmesi Bu çalışmada PSS/E programı ile yük akış analizi ve kısa devre 3. Dinar Res’in Dinamik PSS/E Bu çalışmada PSS/E programı ile yükOlarak akış analizi ve ile kısa analizi yapılmıştır. PSS/E programı dünyadaki bir çok elektrik Modellenmesi devre analizi yapılmıştır.PSS/E programı dünyadaki bir çok

şirketi TEİAŞ tarafından da iletimdasisteminin planlaelektrikyanında şirketi yanında TEİAŞ tarafından iletim sisteminin Bu ve çalışmada PSS/E programıetüt ile çalışmalarında yük akış analizi ve kısa ması işletilmesi için yapılan kullanılplanlaması ve işletilmesi için yapılan etüt çalışmalarında devre analizi yapılmıştır.PSS/E programı dünyadaki bir çok maktadır. PSS/E programıyla iletim sisteminin ve üretim kullanılmaktadır.PSS/E programıyla iletim sisteminin perve elektrik şirketi yanında TEİAŞ tarafından da iletim sisteminin formansının etütleriyle etütleriyle ilgili olarak sürekli durum vedurum dinamik üretim performansının ilgili olarak sürekli ve planlaması ve işletilmesi için yapılan etüt çalışmalarında analizleri gerçekleştirmek mümkündür. Bunlar; dinamik analizleri gerçekleştirmek mümkündür. Bunlar; kullanılmaktadır.PSS/E programıyla iletim sisteminin ve • Yük akış analizi üretim performansının etütleriyle ilgili olarak sürekli durum ve Yük akışanalizi analizi dinamik analizleri gerçekleştirmek mümkündür. Bunlar; •  Kısa devre  Kısa devre analizi • N-1 kriteri analizi   N-1 kriteri Yük akış analizi analizi •  Dengeli ve ve dengesiz arıza analizi Dengeli dengesiz  Kısa devre analizi arıza analizi PV/QV analizleri •  PV/QV analizleri N-1 kriteri analizi Dinamik simülasyon •  Dinamik simülasyon Dengeli ve dengesiz arıza analizi

 PV/QV[13]. analizleri olarak sıralanabilir olarak sıralanabilir[13].  Dinamik simülasyon Kullanımda olan 4 tip rüzgâr türbini (RT) modeli: Kullanımda olan 4 tip rüzgar türbini (RT) modeli: olarak sıralanabilir[13]. • RT 1- Doğrudan bağlı (sabit hızlı) asenkron generatörler  RT1-Doğrudan bağlı (sabit hızlı) asenkron • RTgeneratörler 2- Kademeli değişen rüzgâr türbinleri (harici rotor Kullanımda olan 4 tip rüzgar türbini (RT) modeli: kontrollü)  direnç RT2-Kademeli değişen rüzgar türbinleri (harici rotor RT1-Doğrudan bağlı (sabit hızlı) asenkron • RTdirenç 3- Çiftkontrollü) beslemeli asenkron generatör generatörler 3-Çift beslemeli asenkron generatör •  RTRT 4Tam kapasiteli dönüştürücülü rüzgâr (harici generatör RT2-Kademeli değişen rüzgar türbinleri rotor  türbini RT4-Tam kapasiteli dönüştürücülü rüzgar generatör direnç kontrollü)  türbini RT 3-Çift beslemeli asenkron generatör Söz konusu sınıflama esas alınarak PSS/E programının gün RT4-Tam kapasiteli dönüştürücülü rüzgar generatör cel versiyonunda (ver.33), piyasada en yaygın kullanılan rotor Söz konusu sınıflama esas alınarak PSS/E programının güncel türbinibağlı güç dönüştürücü ile aktif gücün kontbağlantı uçlarına versiyonunda (ver.33), piyasada en yaygın kullanılan rotor rol edildiği çift beslemeli asenkron generatör kullanılarak bir bağlantı uçlarına bağlı güç dönüştürücü ile aktif gücün kontrol Söz konusu sınıflama esas alınarak güncel rüzgâr türbininin performansını simülePSS/E etmek programının ve iletim/dağıtım edildiği çift beslemeli asenkron generatör kullanılarak bir versiyonunda (ver.33), piyasada en yaygın kullanılan rotor sisteminde RES bağlantısının gerçekleştirilmesi için RT3 (çift rüzgar türbininin performansını simüle etmek ve bağlantıasenkron uçlarına bağlı güç dönüştürücü iletürbin aktif gücün beslemeli generatör) PSS/E rüzgâr modelikontrol geiletim/dağıtım sisteminde RES bağlantısının gerçekleştirilmesi edildiği çift beslemeli asenkron generatör kullanılarak liştirilmiştir. programında geliştirilen rüzgâr modeli ge-bir için RT3(çiftPSS/E beslemeli asenkron generatör) PSS/E rüzgar rüzgar türbininin performansını simüle etmek ve nel şeması Şekil 5’de görülmektedir. türbin modeli geliştirilmiştir. PSS/E programında geliştirilen iletim/dağıtım sisteminde RES bağlantısının gerçekleştirilmesi rüzgar modeli genel şeması Şekil 5’de görülmektedir. için RT3(çift beslemeli asenkron generatör) PSS/E rüzgar türbin modeli geliştirilmiştir. PSS/E programında geliştirilen rüzgar modeli genel şeması Şekil 5’de görülmektedir.

TMMOB Elektrik Mühendisleri Odası

Bu iletim ve dağıtım sisteminde RES’lerin bağBu model, model,elektrik elektrik iletim ve dağıtım sisteminde RES’lerin lantısıyla ilgili çalışmalarda kullanılmak için geliştirilmiş olup bağlantısıyla ilgili çalışmalarda kullanılmak için geliştirilmiş bu çalışmada yük akış kısavedevre kullaolup bu çalışmada yükveakış kısa akım devreanalizlerinde akım analizlerinde Bu model, elektrik iletim ve dağıtım sisteminde RES’lerin nılmıştır. kullanılmıştır. bağlantısıyla ilgili çalışmalarda kullanılmak için geliştirilmiş olup bu çalışmada yük akış ve kısa devre akım analizlerinde 3.1. Dinar Res’in Yük Akış Analizleri 3.1. Dinar RES’in Yük Akış Analizleri kullanılmıştır. Mevcut çalışmada esas alınan Dinar RES ve Türkiye’de Mevcut çalışmada esas alınan RES ve Türkiye’de kulla3.1. Dinar Res’in Yük AkışDinar Analizleri kullanılan tüm RES’ler (ilk kurulan birkaç tane hariç) çift nılan tüm RES’ler (ilk kurulan birkaç hariç) çiftanalizlerde beslemeli beslemeli asenkron generatör tipindetane olduğundan Mevcut çalışmadatipinde esas olduğundan alınan Dinar RES ve bu Türkiye’de asenkron analizlerde model bu model generatör kullanılmıştır. kullanılan tüm RES’ler (ilk kurulan birkaç tane hariç) çift kullanılmıştır. beslemeli asenkron generatör tipinde olduğundan analizlerde Dinar RES 50x2,3 olmak üzere toplamda 50 ünitenin olduğu bu model kullanılmıştır. Dinar RES 50x2,3 olmak üzere toplamda 50 ünitenin olduğu 115 MW kurulu güce sahip bir rüzgar enerjisi santralidir. 115 MW kurulu güce sahip bir rüzgâr enerjisi santralıdır. ÜretiÜretilen enerji 154 kV enterkonnekte sisteme verilmektedir. Dinar RES 50x2,3 olmak üzere toplamda 50 ünitenin olduğu len enerji14,8 154 km kV enterkonnekte sisteme Santral 795 MCM kesitli 154verilmektedir. kV tek hatlaSantral Dinar 115kmMW kurulukesitli güce 154 sahip bir rüzgar enerjisi santralidir. 14,8 795 MCM kV tek hatla Dinar TM’ye OSB TM’ye bağlıdır. Santralde iki adet 154/33,6OSB kV 50/62,5 Üretilen enerji 154 kV 154/33,6 enterkonnekte sisteme verilmektedir. bağlıdır. Santralda iki adet kV 50/62,5 MVA trafo buMVA trafo bulunmaktadır. Santral 14,8 km 795 MCM kesitli 154 kV tek hatla Dinar lunmaktadır. OSB TM’ye bağlıdır. Santralde iki adet 154/33,6 kV 50/62,5 Dinar RES’in 50 adet generatörden MVA trafo50 bulunmaktadır. Dinar RES’in adet 2,3 2,3 MWMW generatörden oluşanoluşan rüzgârrüzgar parkı parkı PSS/E’de modellenmiştir. Buna bağlı Dinar RES’in 115 PSS/E’de modellenmiştir. Buna bağlı Dinar RES’in 115 MW MW (anma gücü) ve 2,3 MW üretim yaptığı durumlara ilişkin Dinar RES’in adetüretim 2,3 MW generatörden oluşanolarak rüzgar (anma ve 2,350MW yaptığı durumlara ilişkin olarak gücü) Newton-Raphson yöntemine göre yük akış analizleri parkı PSS/E’de yöntemine modellenmiştir. Buna bağlı Dinar RES’in 115 Newton-Raphson göre yük akış analizleri yapılarak yapılarak sistem bağlantı noktasında siteme verilen aktif güç MW (anma gücü) ve 2,3 MW üretim yaptığı durumlara ilişkin sistem bağlantı verilen aktif güç ve ve reaktif güçnoktasında değerleri siteme belirlenmiştir. Yapılan yükreaktif akış olarak Newton-Raphson yöntemine yük akış Şekil analizleri güç değerleri belirlenmiştir. Yapılan yükgöre akış. analizleri 6 analizleri Şekil 6 ve Şekil 7’de gösterilmiştir yapılarak sistem bağlantı noktasında siteme verilen aktif güç ve Şekil 7’de gösterilmiştir. ve reaktif güç değerleri belirlenmiştir. Yapılan yük akış analizleri Şekil 6 ve Şekil 7’de gösterilmiştir.

Şekil 6: Dinar RES ‘in 115 MW üretim yaptığı durumu Şekil 6: Dinar RES’in 115 MW Üretim Yaptığı Durumu

Şekil 6: Dinar RES ‘in 115 MW üretim yaptığı durumu

Şekil 5:Rotor bağlantı uçlarına bağlı güç dönüştürücü ile aktif Şekil 5: Rotor Bağlantı Uçlarına Bağlı Güç Dönüştürücü ile Aktif gücün çift Beslemeli beslemeliAsenkron asenkronGeneratör generatör Gücünkontrol Kontrol edildiği Edildiği Çift Şekil 5:Rotor bağlantı uçlarına bağlı güç dönüştürücü ile aktif gücün kontrol edildiği çift beslemeli asenkron generatör

36

Yapılan yük akış analizlerinde Dinar RES tam yükte iken radyal bağlı olduğu Dinar OSB hattına tam yükte 113 MW aktif güç göndermekte 3,5 MVAr (endüktif) reaktif yük çekmektedir. Tek grup çalışma durumunda yapılan analizde 2,3 MW aktif güç ve 17,5 MVAr (kapasitif) reaktif yük göndermektedir.

empedans ile bara admitans matrislerinin oluşturulması gerekir. Bara empedans matrisi [Zbara] oluşturulması için ise iki ayrı yaklaşım bulunmaktadır. Birinci yaklaşımda tüm sisteme ilişkin bara admitans matrisi [Ybara] oluşturularak, bunun tersi [Zbara] elde edilmektedir. İkincisinde ise adım Aydınöz H. İ., Ekren O., Rüzgar Enerjisi Santrallarının Enterkonnekte Sistemde PSS/E[Z ilebara Modellenmesi, Cilt 5, Sayı 10,] Syfmatrisine 33-40, Aralıkgerek 2015 adım ] oluşturularak, [Ybara duyulmamaktadır [16]. Gönderim Tarihi: 19.11.2015, Kabul Tarihi: 07.06.2016 Dengeli hatalarda sisteme ilişkin empedansların doğru bileşen değeri kullanılırken, Şekil 8’de enerji sistemine ilişkin genel hata modeli gösterimi bulunmaktadır. Hata öncesi sistem dengeli için doğru, sıfır bileşen arasında devreler geli olduğu için doğru, tersmatrislerinin ve ters sıfır ve bileşen devreler empedans ile olduğu bara admitans oluşturulması arasında kuplaj bulunmamakta olup, dolayısıyla buise devrelere kuplaj bulunmamakta olup,[Z dolayısıyla bu devrelere ilişkin I1, gerekir. Bara empedans matrisi ] oluşturulması için bara ilişkin I1, I2 vebulunmaktadır. I0 akımları da sıfırdır [16]. iki Iayrı yaklaşım Birinci yaklaşımda tüm ve I akımları da sıfırdır [16]. 2 0 sisteme ilişkin bara admitans matrisi [Ybara] oluşturularak, bunun tersi [Zbara] elde edilmektedir. İkincisinde ise adım adım [Zbara] oluşturularak, [Ybara] matrisine gerek duyulmamaktadır [16].

Şekil 7: Dinar RES ‘in 2,3 MW üretim yaptığı durumu

Dengeli hatalarda sisteme ilişkin empedansların doğru bileşen değeri kullanılırken, Şekil 8’de enerji sistemine ilişkin genel hata modeli gösterimi bulunmaktadır. Hata öncesi sistem dengeli olduğu için doğru, ters ve sıfır bileşen devreler arasında kuplaj bulunmamakta olup, dolayısıyla bu devrelere ilişkin I1, I2 ve I0 akımları da sıfırdır [16].

Yapılan yük akış analizlerinde Dinar RES tam yükte iken radyal bağlı olduğu Dinar OSB hattına tam yükte 113 MW aktif güç göndermekte 3,5 MVAr (endüktif) reaktif yük çekmektedir. Tek grup çalışma durumunda yapılan analizde 2,3 MW aktif güç ve 17,5 MVAr(kapasitif) reaktif yük göndermektedir. 3.2. Dinar Res’in Kısa Devre Akım Analizi Şekil 7: Dinar RES ‘in 2,3 MW üretim yaptığı durumu Şekilsisteminde 7: Dinar RES’in 2,3 MW Üretim Yaptığı Durumu olayları, Enerji yıldırım düşmesi, açma kapama Yapılan yük hatalar, akış analizlerinde RES tam yükte iken kuş, mekanik buz yükü,Dinar toprak kayması, deprem, radyal bağlı nem, olduğu Dinar OSB hattına tam yükte 113gelen MW aşırı haşarat, kir ve benzer sebebi ile meydana 3.2. Dinar RES’in Kısa Devre Akım Analizi aktif güç göndermekte MVArbulunan (endüktif)sistem reaktifparçalarını yük gerilimler, üzerinde 3,5 gerilim çekmektedir. Tek grupzorlar. çalışma durumunda yapılan analizde Enerji sisteminde yıldırım düşmesi, açma kapama olayları, meelektriksel olarak Zorlama, gerilim yalıtım seviyesini 2,3aşarsa MW aktif güç ve 17,5 Kısa MVAr(kapasitif) reaktif yük hata kısa devre oluşur. devredeprem, akımının değeri, kanik hatalar, buz yükü, toprak kayması, kuş, haşarat, göndermektedir. noktasından sistemi kaynağa bakıldığında nem, kir ve benzer sebebibesleyen ile meydana gelendoğru aşırı gerilimler, görülen Thevenin eşdeğer tarafından belirlenerek, üzerinde gerilim bulunan sistemdevresi parçalarını elektriksel olarak hesaplanır [14]. zorlar. Zorlama, gerilim yalıtım seviyesini aşarsa kısa devre 3.2. Dinar Res’in Kısa Devre Akım Analizi oluşur. Kısa devre akımının değeri, hata noktasından sistemi Kısasisteminde devre olayları dengeli ve dengesiz kısaThevenin devre olarak Enerji yıldırım düşmesi, açma kapama olayları, besleyen kaynağa doğru bakıldığında görülen eşde-iki mekanik hatalar, buz yükü, toprak kayması, deprem, kuş, şekilde incelenir. Hata öncesi hat akımları birbirine eşit olan ğer devresi tarafından belirlenerek, hesaplanır [14]. haşarat, nem, kir hatadan ve benzersonra sebebi aşırıolarak bir sistemde, da ilehatmeydana akımlarıgelen genlik gerilimler, üzerinde gerilim sistem parçalarını Kısa devre olayları dengeli ve bulunan dengesiz kısa devre olarak birbirlerine eşit değer alıyorlarsa, oluşan hata türü dengeliiki kısa elektriksel olarakisimlendirilir zorlar. Zorlama, gerilim birbirine yalıtım seviyesini devre olarak [15]. şekilde incelenir. Hata öncesi hat akımları eşit olan bir aşarsa kısa devre sonra oluşur.daKısa devre akımının değeri, birbirlehata sistemde, hatadan hat akımları genlik olarak noktasından sistemi besleyen kaynağa doğru bakıldığında Hata esnasında sistemde dolaşan akımların fazlara göre rine eşit değer alıyorlarsa, oluşan hata türü dengeli kısa devre görülen Thevenindeğişmemesi eşdeğer devresi tarafından belirlenerek, genliklerinin nedeniyle simetrik hata olarak olarak isimlendirilir [15]. hesaplanır [14]. isimlendirilirken, hata akımlarının genliklerinin fazlara göre Hatadeğişenleri esnasında ise sistemde dolaşan akımların göre gensimetrik olmayan olarak fazlara adlandırılmaktadır. Kısa devre olayları dengeli ve dengesiz kısahata devre olarak iki akım liklerinin değişmemesi nedeniyle simetrik olarak isimlenSimetrik olmayan hatanın incelenmesinde ise dengesiz şekilde incelenir. Hata öncesi hat akımlarıfazlara birbirine eşitdeğişendirilirken, hata değerlerinden akımlarının genliklerinin göre ve gerilim dolayı, sisteme ilişkin tersolan ve sıfır bir ise sistemde, hatadan sonra da hat akımları genlik olarak leri simetrik olarak adlandırılmaktadır. Simetrik bileşen devre olmayan bara empedans ve admitans matrislerine ihtiyaç birbirlerine eşit değer alıyorlarsa, oluşan hata türü dengeli kısa duyulmaktadır [16]. olmayan hatanın incelenmesinde ise dengesiz akım ve gerilim devre olarak isimlendirilir [15]. değerlerinden dolayı, sisteme ilişkin ters ve sıfır bileşen devre Büyük boyutlu veya çok dolaşan devreli enerji sistemlerine ilişkin bara empedans vesistemde admitans matrislerine ihtiyaç duyulmaktadır Hata esnasında akımların fazlara göre kısa devre hesaplamalarında sistemin doğru, sıfır bara [16]. genliklerinin değişmemesi nedeniyle simetrikters hataveolarak isimlendirilirken, hata akımlarının genliklerinin fazlara göre Büyük boyutlu veya çok devreli enerji sistemlerine ilişkin kısa değişenleri ise simetrik olmayan olarak adlandırılmaktadır. devre hesaplamalarında sistemin doğru, ters sıfır baraakım empeSimetrik olmayan hatanın incelenmesinde isevedengesiz dans ile bara admitans matrislerinin oluşturulması gerekir. Bara ve gerilim değerlerinden dolayı, sisteme ilişkin ters ve sıfır empedans matrisi ] oluşturulması içinmatrislerine ise iki ayrıihtiyaç yaklaşım bileşen devre bara[Z empedans ve admitans bara bulunmaktadır. Birinci yaklaşımda tüm sisteme ilişkin bara adduyulmaktadır [16]. mitans matrisi [Ybara] oluşturularak, bunun tersi [Zbara] elde edilBüyük boyutlu veya çok enerji[Zsistemlerine ilişkin kısa mektedir. İkincisinde ise devreli adım adım ] oluşturularak, [Ybara] bara devre hesaplamalarında sistemin [16]. doğru, ters ve sıfır bara matrisine gerek duyulmamaktadır

Dengeli hatalarda sisteme ilişkin empedansların doğru bileşen değeri kullanılırken, Şekil 8’de enerji sistemine ilişkin genel hata modeli gösterimi bulunmaktadır. Hata öncesi sistem den-

Şekil sistemiHata hataModeli modeli gösterimi Şekil8:8:Enerji Enerji Sistemi Gösterimi

Söz santralda iki iki adetadet 154/33,6 kV 50/62,5 MVAMVA trafo Sözkonusu konusu santralde 154/33,6 kV 50/62,5 bulunmakta olup radyal olduğu trafoolduğu merkezinin trafo bulunmakta olupolarak radyalbağlı olarak bağlı trafo merkezinin 154kV kVbaralarının ve 31,5 kVkısa baralarının kısaanalizi devreyapılakım 154 kV ve 31,5 devre akım analizi yapılmıştır. mıştır. Dinar DinarRes ResveveDinar DinarOSB OSBiçin içinyapılan yapılan en en ağır ağır koşul koşul olan olan 33 faz faz kısa devre analizini Dinar RES anma gücü olan 115 MW ve serkısa devre analizini Dinar RES anma gücü olan 115 MW ve visi harici harici (üretim (üretim yapılmadığı zamanda) PSS/E programında servisi yapılmadığı zamanda) PSS/E sequence kullanılarak analizler Analiz sonuçEnerji sistemidata hata modeliyapılmıştır. gösterimi Şekil 8:data programında sequence kullanılarak analizler yapılmıştır. larının çıktıları Şekil 9çıktıları ve ŞekilŞekil 10’da9 gösterilmiştir. Analizprogram sonuçlarının program ve Şekil 10’da Söz konusu santralde iki adet 154/33,6 kV 50/62,5 MVA gösterilmiştir.

trafo bulunmakta olup radyal olarak bağlı olduğu trafo merkezinin 154 kV ve 31,5 kV baralarının kısa devre akım analizi yapılmıştır.

4

Bu çalışm yapılmıştır.

Dinar Res ve Dinar OSB için yapılan en ağır koşul olan 3 faz kısa devre analizini Dinar RES anma gücü olan 115 MW ve servisi harici (üretim yapılmadığı zamanda) PSS/E programında sequence data kullanılarak analizler yapılmıştır. Analiz sonuçlarının program çıktıları Şekil 9 ve Şekil 10’da gösterilmiştir.

Elde edilen santrallerin benzer şek akışından g

Dinar RES (Dinar RES 516021 ) ar güç 3,5 MV olmaktadır. yapıldığınd gerilim kab Bu durumd

Şekil DinarRES RES115 115 MW üretim yaptığı durumda Şekil9: 9: Dinar MW Üretim Yaptığı Durumda Dinar Dinar RES ve RES ve Dinsar DinsarOSB OSBTM TM3 3Faz fazKısa kısaDevre devreAkımları akımlarıSonuçları sonuçları

37

Rüzgar üret sahası arası duruma gel güç fak kompanzas bağlantı n olacaktır.

115 MW k güçteki bir oluşan etkiy yükte çalı

olmaktadır. Dinar RES rüzgar parkında 2,3 MW üretim yapıldığında, rüzgar ile 154 kV şalt sahası arasındaki orta gerilim kablosundan çekilen kapasitif güç 17,5' dır (Şekil 8). Bu durumda güç faktörü (cosφ) 0,18 (kapasitif) olmaktadır.

EMO Bilimsel Dergi, Cilt 5, Sayı 10, Aralık 2015 Şekil 9: Dinar RES 115 MW üretim yaptığı durumda Dinar RES ve Dinsar OSB TM 3 faz kısa devre akımları sonuçları

Şekil 10: Dinar Servis Harici Durumda Dinar Dinar RES veRES DinarveOSB Şekil DinarRES RES servis harici durumda 3 Faz Kısa Devre Akımları Sonuçları Dinar OSB TMTM 3 faz kısa devre akımları sonuçları

Yapılankısa kısadevre devreanalizlerde analizlerde154 154 merkezler Dinar Yapılan kVkV merkezler olanolan Dinar RES Dinar RES tamtam yükte RESveveDinar DinarOSB OSBtrafo trafomerkezlerinin merkezlerinin Dinar RES yükte ve veservis servisharici hariciolma olmadurumda durumda33faz fazkısa kısadevre devreakımları akımları 154 kV kV 31,5 bara için eldeedilmiştir. edilmiştir. ve ve 31,5 kVkV bara için elde Analiz sonuçlarının TEİAŞ Elektrik Yönetmeliği’ndeki Analiz sonuçlarının TEİAŞŞebeke Elektrik Şebeke sınır baz değerlerinesınır uygunbaz olduğu görülmektedir. Yönetmeliği’ndeki değerlerine uygun olduğu görülmektedir.

4. Bulguların Değerlendirmesi

Elektrik Mühendisleri Odası Rüzgar üretilen gücünTMMOB düşük olduğu durumlarda rüzgar ile şalt sahası arasındaki O.G. kablolarının kapasitif etkisinin baskın duruma geldiği analiz sonuçlarında görülmüştür. Bu nedenle, güç faktörünü düzeltmek amacıyla öngörülecek kompanzasyon tesisinin rüzgar parkının içine değil sistem bağlantı noktasında (SBN) tesis edilmesi daha uygun olacaktır. lu TM’ye aktığı için, tek grup (2,3 MW) yükte iken yine tam yükteki gücünü %80 oranında Dinar OSB üzerinden Keçiborlu 115 TM’ye MW kurulu Dinar RES'in sisteme bağlanması bu RES aktığıgüçteki görülmektedir. Burada görüldüğü gibi Dinar güçteki bir termik veya hidrolik santralin bağlanması sırasında radyal bağlı olduğu Dinar OSB TM’nin yük akışını değiştiroluşan etkiyi yaratmıştır. görüldüğü gibi tam olmamekte diğer TM’lerinYük yükdağılımında akışında büyük farklara sebep yükte çalışırken yükün önemli kısmı Dinar OSB TM maktadır. üzerinden Keçiborlu TM’ye aktığı için , tek grup(2,3 MW) yükte yine tam yükteki gücünü 80 oranında Dinar Buiken çalışma kapsamında yapılan%diğer bir analiz kısaOSB devre anaüzerinden Keçiborlu TM’ye aktığı (115 görülmektedir. Burada lizidir. Dinar RES’in tam yükte MW) ve servis harici (0 görüldüğü gibi durumunda Dinar RES Dinar radyal RES bağlıTM olduğu DinarOSB OSBTM’nin MW) olma ve Dinar TM’nin yük akışını değiştirmekte TM’lerin yük akışında TEİAŞ’ın belirlediği 154 kV diğer ve 31,5 kV baralardaki kısa devre büyük farklara sebep olmamaktadır. akım değerlerinin dışında olmadığı görülmektedir. Bu durumda böyle bir rüzgâr enerjisi santralı enterkonnekte sisteme dahil olBu çalışma kapsamında yapılan diğer bir analiz kısa devre duğunda herhangi bir kısa devre arıza durumda sorun çıkmadan analizidir. Dinar RES’in tam yükte (115 MW) ve servis harici arızanın sönümleşebileceği sonucuna ulaşılmıştır. (0 MW) olma durumunda Dinar RES TM ve Dinar Elde OSB edilen sonuçlar Tablo 1 ve Tablo 2’de verilmiştir. TM’nin TEİAŞ’ın belirlediği 154 kV ve 31,5 kV baralardaki kısa devre akım değerlerinin dışında olmadığı görülmektedir. Bu durumda böyleRES bir Tam rüzgar enerjisi santrali enterkonnekte Tablo 1: Dinar Yükte (115 MW) Çalışırken Dinar RES ve Dinar OSB TM 3 Faz sisteme dahil olduğunda herhangi bir Kısa kısa Devre devre Akımları arıza durumda sorun çıkmadan arızanın sönümleşebileceği sonucuna Sistem ulaşılmıştır. Elde edilen sonuçlar Tablo 1 ve Tablo 2‘de Hesaplanan Gerilim Kısa Devre verilmiştir. Kısa Devre Trafo Merkezi Seviyesi Sınır Akım Değeri (kV) Değeri (kA) (kA)

Dinar RES

154

31,5

Dinar RES1_OG

33,6

25

6,311

Dinar RES2_OG

33,6

25

6,281

Dinar OSB

154

31,5

4,171

Dinar OSB_OG

31,5

16

5,634

Tablo 2: Dinar RES Servis Harici (0 MW) Durumunda Dinar RES ve Dinar OSB TM 3 Faz Kısa Devre Akımları

Bu çalışmada, yük akış ve kısa devre akım analizleri yapılmıştır. Elde edilen yük akış analizleri incelendiğinde rüzgâr enerjisi santrallarının diğer (hidrolik, termik vb.) santral tiplerine benzer şekilde çalıştığı gerek aktif gerekse reaktif güç akışından görülmektedir. Dinar RES rüzgâr 115 MW üretim yapıldığında, rüzgâr parkı (Dinar RES OG, 516061) ile 154 kV şalt sahası (Dinar RES, 516021 ) arasındaki orta gerilim kablosundan çekilen kapasitif güç 3,5 MVar’dır (Şekil 7). Bu durumda güç faktörü (cosφ)=1 olmaktadır. Dinar RES rüzgâr parkında 2,3 MW üretim yapıldığında, rüzgâr ile 154 kV şalt sahası arasındaki orta gerilim kablosundan çekilen kapasitif güç 17,5’dır (Şekil 8). Bu durumda güç faktörü (cosφ) 0,18 (kapasitif) olmaktadır. Rüzgâr üretilen gücün düşük olduğu durumlarda rüzgâr ile şalt sahası arasındaki Orta Gerilim (OG) kablolarının kapasitif etkisinin baskın duruma geldiği analiz sonuçlarında görülmüştür. Bu nedenle, güç faktörünü düzeltmek amacıyla öngörülecek kompanzasyon tesisinin rüzgâr parkının içine değil Sistem Bağlantı Noktası’nda (SBN) tesis edilmesi daha uygun olacaktır. 115 MW kurulu güçteki Dinar RES’in sisteme bağlanması bu güçteki bir termik veya hidrolik santralın bağlanması sırasında oluşan etkiyi yaratmıştır. Yük dağılımında görüldüğü gibi tam yükte çalışırken yükün önemli kısmı Dinar Organize Sanayi Bölgesi (OSB) Trafo Merkezi (TM) üzerinden Keçibor-

38

3,452

Trafo Merkezi

Dinar RES

Gerilim Seviyesi (kV) 154

Sistem Hesaplanan Kısa Devre Kısa Devre Sınır Akım Değeri Değeri (kA) (kA) 31,5 3,007

Dinar RES1_OG 33,6

25

4,889

Dinar RES2_OG 33,6

25

4,889

Dinar OSB

154

31,5

3,743

Dinar OSB_OG

31,5

16

5,423

Tablo 1 ve Tablo 2’de değerler incelendiğinde Dinar RES aktif durumda iken her iki TM’nin 3 faz kısa devre değerleri servis harici olma durumuna göre daha yüksektir. olduğu bu değerler yönetmeliğin sınır değerleri olan 154 kV için 31,5 kA ve 31,5 kV için 16 kA olan sınır değerleridir. Dinar RES’in bağlı olduğu 33,6 kV bara sisteme bağlantı konusunda en önemli değeri teşkil etmekte bu değer 6,311 kA olup belirtilen sınır değerin çok altındadır.

5. Sonuçlar Rüzgâr, yenilebilir enerji kaynağı olması, genel olarak basit bir yapıda olması, elde edilen verimin yüksek olması, diğer santrallara göre çok kısa sürede kurulabilmesi gibi nedenlerle elekt-

Aydınöz H. İ., Ekren O., Rüzgar Enerjisi Santrallarının Enterkonnekte Sistemde PSS/E ile Modellenmesi, Cilt 5, Sayı 10, Syf 33-40, Aralık 2015 Gönderim Tarihi: 19.11.2015, Kabul Tarihi: 07.06.2016

rik enerjisi üretimindeki payı sürekli artmaktadır. Ancak, rüzgâr santrallarının diğer konvansiyonel santrallardan farklı yapıda olması nedeniyle bulundukları bölgelerde elektrik şebekesine bağlantıları sırasında güç kalitesi yönünden bazı sorunlar meydana gelmektedir. Bu sorunları giderebilmek amacıyla yapılan çalışmalar göstermektedir ki; doğruluk oranı yüksek rüzgâr tahminlerinin yapılması, uygun ve teknik kapasitesi yüksek generator seçimi, gerilim dalgalanmalarının en aza indirilmesi, harmonik ve flikerin belirlenen sınır değerler içinde tutulması, rüzgâr türbininin arıza ve arıza sonrası tepkilerinin ilgili kriterlere uyması, aktif ve reaktif gücün kontrolünün yapılması güç kalitesini artıran en önemli faktörlerdir. Rüzgâr enerjisi dönüşüm sistemlerinin enerji sistemi içinde yük olarak değil enerji santralları olarak kabul edilerek dinamik tepkilerin incelenmesi yeni şebeke bağlantı koşullarının temelini oluşturmakta ve modellemenin bu yaklaşımla oluşturulmasını da zorunlu kılmaktadır. Bu nedenle ele alınan örnek rüzgâr santralı Dinar RES PSS/E programında modellenmiş yük akış analizleri ve kısa devre analizleri yapılmıştır. Yapılan analizlerde sistem davranışları önceden kestirilebildiği ve buna göre planlama yapılabileceği görülmüştür. Dinar RES’in 115 MW anma gücünde ve 2,3MW gibi oldukça düşük güçte üretim yaptığı durumlara ilişkin yük akışı analizlerinden sisteme verilen aktif ve reaktif güç değerleri bulunmuştur. Buna göre; • 115 MW üretim yapıldığında rüzgâr ile 154 kV şalt sahası arasındaki OG kablosundan çekilen kapasitif güç 3,5 MVar, güç faktörü ise yaklaşık 1 olmaktadır. • 2,3 MW üretim yapılması durumunda ise çekilen güç 17,5 Mvar, güç faktörü 0,18 kapasitif olmuştur. Yani üretim çok düşük olduğunda, kablonun kapasitif etkisi baskın olmaktadır. • 115 MW güçteki Dinar RES’in sisteme bağlanması bu güçteki bir termik veya hidrolik santralın bağlanması sırasında oluşan yük akışı aynı olmuştur. • PSS/E ile modellenen sistemde 154 kV Dinar RES ve Dinar OSB baraları ile 34,5 kV Dinar RES ve Dinar OSB OG baralarında yapılan kısa devre analizlerinde bulunan kısa devre akım değerlerinin, sistem sınır değerlerinin altında olduğu görülmüştür. Sonuç olarak yapılan bu çalışmada, Türkiye elektrik iletim sistemine entegre olmuş büyük güçteki bir rüzgâr santralının PSS/E ile modellenmesi ile yük akış ve kısa devre simülasyonları yapılmıştır. Elde edilen sonuçlar örnek uygulamanın uygun bir modelleme olduğu ve gelecekte sisteme entegre edilecek rüzgâr enerjisi santralları için örnek bir çalışma olarak kullanılabileceği sonucuna ulaşılmıştır.

6. Kaynaklar [1] Ackermann, T., Söder, L., “Wind Energy Technology and Surrent Status: a Review” Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 4, pp. 315-374, 2000. [2] Ackerman, T., and Söder, L., An overview of wind energy status 2002, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol 6, pp 67-128, Pergamon Press, 2002. [3] Heier, S., translated Waddington, R., Grid integration of wind energy conversion systems, John Wiley&Sons, ABD, 1998. [4] Kocaman, M. 2010. Rüzgâr Enerjisi Santrallarının Türkiye Elektrik Sistemine Olan Etkilerinin Analizi, Doktora Tezi, Kocaeli Üniversitesi. Fen Bilimleri Enstitüsü, 2010. [5] World Wind Energy Report 2015, www.wwindea.org (World Wind EnergyAssociation). [6] Dundar, P. “Daha İyi Rüzgâr Türbinleri”, Tübitak Bilim ve Teknoloji Haberleri, www.biltek.tubitak.gov.tr [7] Özaktürk, M., “Ruzgar Enerjisinin Güc Kalitesi Açısından İncelenmesi”, Sakarya Universitesi, Yüksek Lisans Tezi, Sakarya, 2007. [8] Türkiye Rüzgâr Enerjisi İstaistik Raporu Temmuz 2014 www.tureb.com.tr s. 7. [9] Güç Kalitesi Milli Projesi, www.guckalitesi.gen.tr [10] Akdeniz E., “Yenilenebilir kaynaklardan enerji üretiminin şebekenin enerji kalitesi ve kararlılığı üzerine etkilerinin incelenmesi”, Yüksek lisans tezi, İ.T.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 2006. [11] Rajveer Mittal, “Low Voltage Ride-Through (LVRT) of Grid İnterfaced Wind Driven PMSG” ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, Vol. 4, No. 5, p.73-83, July 2009. [12] Arsan, F., 2001.Şebeke Bağlantı Yöntemleri, Rüzgâr Enerjisi Sempozyumu 2001 s. 143-147. [13] w3.siemens.com/smartgrid/global/en/products-systemssolutions/software-solutions/planning-data-management-software/planning-simulation/pages/pss-e.aspx [14] Saner, Y., Güç Dağıtımı Kısa Devre Hesapları, 4(1), 41-48, 2000. [15] Hewitson L.G., Brown M., Balakrishnan R., Simple calculation of short-circuit currents, Practical Power System Protection, 4, 11-25, 2005. [16] Kaşıkçı, İ., Elektrik Tesislerinde Kısa Devre Hesapları ve Uygulamaları IEC 60909, 27-39, Birsen Yayınevi, İstanbul, 2010. [17] http://www3.epdk.org.tr/index.php/elektrik mevzuat?id=1533/07.05.2015, Syf 173-175.

piyasasi/

39

EMO Bilimsel Dergi, Cilt 5, Sayı 10, Aralık 2015

TMMOB Elektrik Mühendisleri Odası

Halil İbrahim Aydınöz 1987 yılında Diyarbakır’da doğdu. 2009 yılında Dicle Üniversitesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü’nden lisans derecesi aldı. 2014 yılında Dicle Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Elektrik-Elektronik Ana Bilim Dalı’nda yüksek lisans derecesi aldı. 2014 yılında Ege Üniversitesi Güneş Enerjisi Enstitüsü Enerji Ana Bilim Dalı’nda doktora programına başladı ve halen devam etmektedir. 2010-2011 yılları arası Batman Üniversitesi’nde araştırma görevlisi olarak çalıştı. 2011 yılından bu yana TEİAŞ Batı Akdeniz Yük Tevzi İşletme Müdürlüğü’nde mühendis olarak çalışmaktadır. Araştırma alanları yenilenebilir enerji sistemleri, asenkron makineler, sürücü sistemleri, güç kalitesi ve optimizasyonu ve ekserji.

Orhan Ekren İzmir’de doğdu. 1999 yılında Dokuz Eylül Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümü’nden lisans derecesi aldı. 2003 yılında İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü Enerji Mühendisliği programından yüksek lisans derecesini aldı. 2009 yılında Dokuz Eylül Üniversitesi Termodinamik programından doktora derecesi aldı. 2000-2003 yılları arasında İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü’nde araştırma görevlisi olarak çalıştı. Dr. Ekren 2008-2011 yılları arasında Amerika’da misafir akademisyen olarak bulundu. 2014 yılından bu yana Ege Üniversitesi Güneş Enerjisi Enstitüsü’nde öğretim üyeliği görevinde bulunmaktadır. Çalışma alanları; yenilenebilir enerji kaynakları, hibrit enerji sistemlerinin boyutlandırılması ve optimizasyonu, soğutma sistemlerinde enerji verimliliği, ısı pompaları ve alternatif soğutma metotları.

40

Büyükzeren R., Altıntaş H. B., Martin K., Kahraman A., Binalardaki Fotovoltaik Uygulamasının Teknik, Çevresel ve Ekonomik İncelenmesi: Meram Tıp Fakültesi Hastanesi Örneği, Cilt 5, Sayı 10, Syf 41-46, Aralık 2015 Gönderim Tarihi: 20.11.2015, Kabul Tarihi: 06.06.2016

Binalardaki Fotovoltaik Uygulamasının Teknik, Çevresel ve Ekonomik İncelenmesi: Meram Tıp Fakültesi Hastanesi Örneği Technical, Environmental and Financial Review of Photovoltaic Applications for Buildings: Meram Medical Faculty Hospital Rıza Büyükzeren1, Hasan Basri Altıntaş1, Kerim Martin1, Ali Kahraman1 Mühendislik ve Mimarlık Fakültesi Necmettin Erbakan Üniversitesi

1

[email protected], [email protected], [email protected], [email protected]

Özet

1. Giriş

Bu çalışmada; Konya’nın mevsimsel güneşlenme verileri dikkate alınarak RETScreen programı ile enerji analizi ve mali analiz yapılarak, Konya Meram Tıp Fakültesi Hastanesi’nde uygulanabilecek bir güneş enerjisi santralının fizibilitesi iki farklı senaryo ile değerlendirilmiştir. Hastanenin mimari projesi doğrultusunda panel kurulumu için uygun alanlar belirlenmiş ve 900 kW kurulu güçlü PV sistemi tasarlanmıştır. Her iki senaryoda da elektrik alım birim fiyatının 13.3 $ Cent/ kWh olduğu dikkate alınmıştır. İlk senaryoda sera gazı emisyon azaltım desteğinin olmadığı durum değerlendirilmiş ve sistemin geri ödeme süresi 5.1 yıl olarak bulunmuştur. İkinci senaryoda ise sera gazı emisyon azaltım desteği 15$/ ton CO2 olarak kabul edilmiş ve sistemin geri ödeme süresi 4.8 yıl olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca bu sistem ile Meram Tıp Fakültesi Hastanesi’nin yıllık elektrik ihtiyacının ortalama %16’sı karşılayabileceği hesaplanmıştır.

Türkiye’nin enerji talebi her yıl yaklaşık %9 oranında artmaktadır. Bu enerjinin karşılanması için daha fazla fosil yakıta ihtiyaç duyulmaktadır. Fakat fosil yakıt kaynaklarının sınırlı ve yakın bir zamanda bitecek olmasından dolayı yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımı artmaktadır. Türkiye’de yenilenebilir enerjinin toplam üretimdeki payı ise 2006 yılından itibaren artış göstermektedir [1]. Türkiye sahip olduğu hidrolik, rüzgâr, güneş, jeotermal, biyokütle, dalga ve akıntı gibi yenilenebilir enerji kaynaklarının değerlendirilerek ekonomiye kazandırılması, kaynak çeşitliliğinin sağlanabilmesi açısından stratejik öneme sahiptir. Bu nedenle Stratejik Plan kapsamında yenilenebilir enerjinin elektrik enerjisi üretimindeki payının arttırılması ve ayrıca ısı enerjisi kaynağı olarak da kullanımının sağlanabilmesi hedeflenmiştir [2].

Anahtar Kelimeler: Enerji fizibilitesi, RETScreen, PV, Sera gazı emisyon azaltımı, Finansal Destek.

Abstract In this study, energy and financial analyses for solar power plant of Meram Medical Faculty Hospital was evaluated with two different scenarios taking account of seasonal weather data of Konya. Applicable areas for installation of solar panels were determined in accordance with architectural project of the hospital and 900 kW installed capacity power plant was designed. Unit purchase price of electricity is 13.3 $ Cent/kW for both scenarios. In the first scenario, payback period was calculated as 5.1 years without greenhouse gas emission reduction incentive and in the second scenario, payback period was calculated as 4.8 years with 15 $/tonne CO2 greenhouse gas emission reduction incentive. Furthermore, the solar power plant energy production capacity which can meet 16% of the hospital’s electricity annual consumption was calculated. Keywords: Energy Feasibility, RETScreen, PV, Greenhouse Gas Reduction, Financial Support.

Günümüzde ise yenilenebilir enerji dünya üzerindeki birincil enerjinin yalnızca %11’ni oluşturmaktadır ve 2070’e kadar bu oranın %60’a çıkarılması ön görülmektedir [3]. PV hücrelerle elektrik üretiminin gelecekte önemli bir rol oynayacağı açıkça görülmektedir. Türkiye’nin çevresel olarak karşılaştığı en büyük sorun hava kirliği ve karbon emisyonudur. 2013 yılında toplam sera gazı emisyonu CO2 eşdeğeri, 459.1 milyon ton (Mt) olarak hesaplanmıştır. 2013 yılı emisyonlarında CO2 eşdeğeri olarak en büyük payı % 67.8 ile enerji kaynaklı emisyonlar alırken, bunu sırasıyla % 15.7 ile endüstriyel işlemler ve ürün kullanımı, %10.8 ile tarımsal faaliyetler ve % 5.7 ile atık takip etmektedir. Bölgesel ve global çapta karbon emisyon oranın azaltılması büyük önem taşımaktadır [4]. Karbon salınım oranın azaltılması için, yenilenebilir enerji kaynakları kullanımının arttırılması gerekmektedir. Dünyada çeşitli ülkeler tarafından sera gazı emisyon azaltım desteği verilmektedir. Örneğin, İngiltere’de sera gazı emisyon azaltımı için 29.6 $/ ton CO2 destek verilmektedir. Türkiye’de ise böyle bir destek verilmemektedir [5]. Fotovoltaik enerji güç sistemleri yenilenebilir enerji sistemleri arasında en baskın kaynak olarak yer alacaktır. Bunun en büyük sebebi güneş enerjisinin sınırsız ve temiz enerjiye sahip olmasıdır [6]. Son yıllarda çevresel problemler dünya çapında önemsenmekte ve güneş enerjisi sistemleri bu problemleri

41

EMO Bilimsel Dergi, Cilt 5, Sayı 10, Aralık 2015

çözmek için beklenmendik bir şekilde talep görmektedir [7]. Güneş enerjisi diğer enerji kaynaklarına kıyasla çevre dostu olduğu için büyük avantaja sahiptir. Fotovoltaik sistemler diğer sürdürülebilir enerji kaynaklarına kıyasla sessizliği, sıfır karbon salınımlı olması, kurulum esnekliği, işletme ve bakım kolaylığı sayesinde elektrik üretimi için oldukça caziptir. Güneş enerjisi dönüştürme sistemlerinin tasarımı için bölgenin güneş radyasyon miktarına ve güneşlenme süresini ihtiyaç vardır [8]. Fotovoltaik hücrelerden üretilen elektrik enerjisi, küçük çaplı tüketicilerden büyük çaplı güç sağlayan şebekelere kadar geniş ölçekli uygulamalarda kullanılmaktadır. 2000’li yıllarda 0.3 GW olan yıllık kurulum oranı 2012 yılında 31 GW’a ulaşmıştır. Bu değerler göz önüne alındığında yıllık % 48’lik bir büyüme oranı ile son on yılda fotovoltaik enerji sektörü inanılmaz bir değişim yaşamıştır [9]. Türkiye’de güneş enerjisi sitemlerinin kurulumu; elektrik alım tarifesinin yüksek, PV panel maliyetinin düşük ve güneşlenme potansiyelinin yüksek olmasından dolayı avantajlıdır. Ancak evirici, bataryalar ve diğer kurulum ekipmanları ithal edildiği için maliyetler yükselmektedir. Genel olarak değerlendirildiğinde yatırım avantajları dezavantajlardan daha fazla olduğu için Türkiye’de güneş enerji santralı kurulumu her geçen gün daha cazip hale gelmektedir. Türkiye’de sera gazı emisyon azaltım desteği de verilmesiyle güneş enerjisi santralı kurulumu daha da cazip olacaktır. Bu çalışmadaki amacımız; gerçek bir kurulum işlemi yapılmadan önce PV sistemin farklı bileşenleri bir araya getirilerek, sistemin performansı ile uygunluğunu analiz etmek ve sera gazı emisyon azaltım desteği hakkında farkındalık oluşturmaktır. Bu çalışma Konya Meram Tıp Fakültesi Hastanesi’nde özel olarak uygulanarak şebeke bağlantılı PV sistemin teknik ve ekonomik simülasyonu yapılmıştır. Bu simülasyon sayesinde hastanede kurulacak olan PV sistemin avantajları ve dezavantajları net bir şekilde görülmüştür. Bu simülasyonlar iki farklı şekilde yapılmıştır. İlk simülasyonda sera gazı azaltım emüsyon desteği dahil edilmemiş, diğerinde ise bu destek dahil edilerek çeşitli çıkarımlar yapılmıştır. RETScreen temiz enerji proje analiz yazılımı dünyanın önde gelen temiz enerji simülasyon programlarındandır. Retscreen potansiyel enerji projelerini tanımlanması ve değerlendirilmesine bağlı olarak hem finansal hem de zamansal açıdan maliyetleri önemli ölçüde düşürür. Ön fizibilite, fizibilite, gelişme ve mühendislik aşamalarında ortaya çıkan bu maliyetler yenilenebilir enerji ve enerji verimliliği teknolojilerinin yayılmasında önemli engeller olabilir. RETScreen programı bu engellerin ortadan kaldırılmasına yardım ederek, projede meydana gelebilecek ekstra maliyetleri azaltır. RETScreen programı, önerilen yenilenebilir enerji projesinin yapılıp yapılamayacağı konusunda ve enerji verimliliğinin ya da finansal uygunluğunun belirlenmesinde karar vericilere yardımcı olmaktadır. Eğer proje uygun ya da değilse RETScreen programı karar vericinin hızlı, net bir şekilde ve minimum maliyette uygulanacak projeyi anlamalarına yardımcı olacaktır [10]. RETScreen programı NASA’dan alınan iklimsel veriler sayesinde bölgenin konumu dahil edilerek gerekli enerji ve mali analizlerin yapılmasında yardımcı olmaktadır. Bu çalışmanın aşamaları aşağıdaki gibi devam etmektedir; 2. Bölüm’de yapılan fizibilitenin yöntemleri açıklanmıştır, 3. Bölüm’de enerji, çevre ve mali analiz yapılarak fizibilite desteklenmiştir, 4. Bölüm’de ise elde edilen sonuçlar değerlendirilmiştir.

42

TMMOB Elektrik Mühendisleri Odası

2. Yöntem Meram Tıp Fakültesi Hastanesi’nin mimari projesi dikkate alınarak güneş panellerinin yerleştirilebileceği güney cepheli çatıların alanları hesaplanarak, kullanılacak olan panel adeti belirlenmiştir. Kullanılan panellerin bilgileri, eviricilerin bilgileri, eğim açısı, azimut açısı ve konum bilgileri RETScreen programına girilerek sistemin enerji analizi ve mali analiz yapılmış, tablo ve grafikler oluşturulmuştur. Bu tablo ve grafikler yorumlanarak projenin uygulanabilir olduğu belirlenmiştir.

2.1. Meram Tıp Fakültesi Hastanesi’nin GES Kapasitesinin Belirlenmesi Meram Tıp Fakültesi Hastanesi, 20 Temmuz 1982 yılında Selçuk Üniversitesi bünyesinde kurulmuş olup, 27 Aralık 2011 yılında Selçuk Üniversitesi’nden ayrılarak Necmettin Erbakan Üniversitesi bünyesinde hizmet vermeye başlamıştır. Konya’nın Meram ilçesinde yer alan fakülte kampüsü yaklaşık 85.415 m2’lik bir alanda faaliyet göstermektedir ve 14 bina ve yaklaşık 70.000 m2 kapalı alandan oluşmaktadır.

2.2.

2.2.

Şekil1: 1:Meram MeramTıp TıpFakültesi Fakültesi Hastanesi Krokisi Şekil Hastanesi Krokisi 1: PV Panel Özellikleri, RETScreen MeramTablo Tıp Fakültesi Hastanesi krokisiVerileri Şekil 1’de görülmektedir. Doğu-Batı doğrultusunda, Hücre Poly-Kristal 156x156mm 60 AdetGüney (6x10) cepheli çatılar PV Güç uygulaması için belirlenmiş ve270krokide Maksimum Wp Tolerans Güçalanlar m2 cinsinden belirtilmiştir. Wp 0Toplamda +6 kullanılabilir Nominal Güç Voltajı (VMP)ve PV montajı V 5965 m2’lik güney cepheli için uygun31.7 çatı alanı Nominal Güç Akımı ) 8.52 800’er MP bulunmaktadır ve bu (Ialanlar 1000’er m2A ’lik iki adet, Açık Devre Voltajı (VOC) 2 V 38.7 m2’lik iki adet ve 600 m ’lik bir adet başlıca uygulama çatı Kısa Devre Akımı (ISC) A 9.22 alanlarını içermektedir. Sistem için belirlenen ve16.6 ilerleyen Modül Verimliliği % bölümlerde teknik özellikleri verilecek olan 270 W’lık RETScrenn Verileri fotovoltaik panellerin yüzey boyutu 1.627 m2’dir ve Tip kullanılması düşünülen 3334 adet 900 kW’lık Poly-Si santrale ait Güç Kapasitesi kW 900.00 2 paneller için fakülte hastanesi çatılarında 5424 m ’lik alana Verimlilik % 16.6 0 ihtiyaç duyulmaktadır. Nominal Çalışma Hücresi Sıcaklığı C 45 Sıcaklık Katsayısı %/ 0C 0.40 GüneşTablo Kollektörü Alanı m2 5.422 1: PV Panel özellikleri, RETScreen verileri Çeşitli Kayıplar % 1

Poly-Kristal 156x156mm 60 Adet (6x10) Hücre Evirici Verimlilik Wp % 270 98.2 Maksimum Güç Kapasite WpkW 0 + 30x30 6 Tolerans Güç Çeşitli Kayıplar % 0.0 Nominal Güç Voltajı (VMP)

Özet Nominal Güç Akımı (IMP) Kapasite Faktörü Açık Devre Voltajı (VOC)

Kısa Devre Akımı (ISC) Şebekeye Verilen Elektrik Modül Verimliliği

RETScrenn Verileri Tip Güç Kapasitesi Verimlilik

kapa yapı beli kull güç karş sunm Tab

2.2.

alter kull bağl aras kW’ özel

Ev No M G No M Ve

V A V % A MWh %

31.7 8.52 38.719.6 9.22 1.547,45 16.6

3.1.

kW %

Poly-Si 900.00 16.6

yapı üret aylı ayın

Büyükzeren R., Altıntaş H. B., Martin K., Kahraman A., Binalardaki Fotovoltaik Uygulamasının Teknik, Çevresel ve Ekonomik İncelenmesi: Meram Tıp Fakültesi Hastanesi Örneği, Cilt 5, Sayı 10, Syf 41-46, Aralık 2015 Gönderim Tarihi: 20.11.2015, Kabul Tarihi: 06.06.2016

Günümüzde her alanda kullanılan eviriciler doğru akımı alternatif akıma çeviren elektronik cihazlardır. PV sistemlerde kullanılan eviriciler genellikle şebeke bağlantılı ve şebeke bağlantısız olmak üzere iki çeşittir. Ve verimleri %70-96 arasında değişmektedir [11]. Yapılan fizibilitede 30 adet 30 kW’lık güce sahip eviriciler kullanılmıştır. Kullanılan evirici özellikleri Tablo 2’de verilmiştir. Tablo 2: Evirici Özellikleri

Evirici

 

Nominal Giriş Gücü

28600W

Mutlak Maksimum DC Giriş Gerilimi

1000V

Nominal Çıkış Gücü

27600W

Maksimum Çıkış Gücü

30000W

Verim

%98.2

3. Analiz 3.1. Enerji Analizi Retscreen programında meteorolojik bilgiler kullanılarak yapılan analiz neticesinde aylık ve yıllık toplam enerji üretimleri elde edilmiştir. Tablo 3’te elde edilen verilere göre aylık bazdaki en az enerji üretimi 76.46 MWh ile Aralık ayında, en yüksek enerji üretimi ise 172.93 MWh ile Temmuz ayında gerçekleşmiştir. Tablo 3’te verilen RETScreen analizi sonucu yıllık toplam 1547.45 MWh’lik enerji üretimi elde edilmiştir. Yıllık üretime göre günlük ortalama 4.239 MWh’lik enerji üretimi söz konusudur. PV sistem tarafından üretilen aylık enerji miktarı meteorolojik değişimlerden dolayı yıl boyunca değişiklik göstermektedir.

Ocak Şubat Mart Nisan Mayıs Haziran Temmuz Ağustos Eylül Ekim Kasım Aralık Yıllık

2.28 3.09 4.26 5.16 6.12 7.13 7.39 6.59 5.51 3.77 2.52 1.90 4.65

3.25 3.92 4.85 5.3 5.89 6.64 6.98 6.66 6.13 4.62 3.49 2.74 5.05

Şebekeye Verilen Elektrik MWh

2.2.2. Eviriciler

Tablo 3: Aylık ve Yıllık Enerji Üretim Miktarları

Elektrik İhracat Fiyatı $/MWh

Meram Tıp Fakültesi Hastanesi GES için seçilen santral kapasitesi 900kW’tır. Bu değer, önceki bölümde fizibilitesi yapılan güney cepheli çatı alanları temel alınarak belirlenmiştir. Santralda 1.627 m2 alana sahip 3334 adet panel kullanılmıştır. Çalışmada kullanılan panellerin her biri 270 W güç kapasitesine sahiptir. Bu değer piyasadaki muadil paneller karşısında küçük alanda yüksek güç üretimi avantajını sunmaktadır. Panel ve elde edilen RETScreen verilerine Tablo 1’de yer verilmiştir.

Fosil yakıtla enerji üreten santralların yerine yenilenebilir enerji santrallarının görev alması çevrede pozitif bir etki oluşturacaktır. Fosil yakıt kullanımı ile çalışan enerji santralları çevreye nitrojen oksit (NOX), Sülfür dioksit (SO2), Karbondioksit (CO2) gibi sera gazlarının yanı sıra büyük miktarda kül de yaymaktadır [12]. Tablo 4’te görüldüğü gibi 900 kW’lık güneş enerjisi santralı sayesinde 711.2 ton sera gazı azaltımı sağlanmıştır.

Günlük Güneş Radyasyonu Yatay kWh/m2/g Günlük Güneş Radyasyonu Eğimli kWh/m2/g

2.2. Sistem Dizaynı 2.2.1.Fotovoltaik Panel

3.2.Çevresel Analiz

Ay

Meram Tıp Fakültesi Hastanesi krokisi Şekil 1’de görülmektedir. Doğu-Batı doğrultusunda, Güney cepheli çatılar PV uygulaması için belirlenmiş ve krokide kullanılabilir alanlar m2 cinsinden belirtilmiştir. Toplamda 5965 m2’lik güney cepheli ve PV montajı için uygun çatı alanı bulunmaktadır ve bu alanlar 1000’er m2’lik iki adet, 800’er m2’lik iki adet ve 600 m2’lik bir adet başlıca uygulama çatı alanlarını içermektedir. Sistem için belirlenen ve ilerleyen bölümlerde teknik özellikleri verilecek olan 270 W’lık fotovoltaik panellerin yüzey boyutu 1.627 m2’dir ve kullanılması düşünülen 3334 adet 900 kW’lık santrala ait paneller için fakülte hastanesi çatılarında 5424 m2’lik alana ihtiyaç duyulmaktadır.

133 133 133 133 133 133 133 133 133 133 133 133 133

90.98 98.04 131.23 135.57 152.54 162.19 172.93 164.91 149.73 120.92 91.94 76.46 1547.45

Tablo 4: Yıllık Sera Gazı Azaltım Miktarı

Baz Durum Elektrik Sistemi (Temel) Ülke-Bölge

Yakıt Türü

Türkiye

Tüm Tipler

Sera Gazı Emisyonu Baz Durum Önerilen Durum Brüt Yıllık Sera Gazı Emisyon Emisyonu Azaltımı Net Yıllık Seragazı Emisyonu Azalması Sera Gazı Azaltma Kredi Oranı

Sera Gazı Emisyon Faktörü tCO2/MWh 0,460

Birim tCO2 tCO2

Miktar 711.2 0.0

tCO2

711.2

tCO2

711.2

$/tCO2

15

3.3. Mali Analiz Konya bölgesinde yapılan fiyat araştırmaları neticesinde kullanılacak sistem bileşenlerinin maliyeti Tablo 6’da gösterilmiştir. Sistem malzemelerinin fiyat oranları farklı markalara ve tedarikçilere göre değişmektedir. Türkiye’de devlet on yıl boyunca 0.133 $/kWh’ten enerji alım garantisi vermektedir. Sistemin üreteceği bir yıllık elektrik enerjisi miktarı göz önünde bulundurulduğunda santraldan yıllık 1547.45 MWh x 133 $/MWh = 205810 $ gelir elde edilecektir. Bu gelire sera gazı emisyon

43

desteği de ilave edildiğinde yıllık 216478 $ gelir elde edilmiştir. Böylece iki farklı mali analiz yapılmıştır. ilk analizde sera gazı emisyon azaltım desteği ilave edilmemiş ve basit geri ödeme süresi 5.1 yıl, diğerinde ise 15$/tCO2 ile yıllık 10668$ destek ilave edilmiş ve basit geri ödeme süresi 4.8 yıl olarak hesaplanmıştır. Sistemin her iki senaryo için mali akış grafiği Şekil 2 ve Şekil 3’te verilmiştir. Finansal analiz parametreleri ise Tablo Şekil 2 ve Şekil 3’te verilmiştir. Finansal analiz parametreleri 5’te verilmiştir. ise Tablo verilmiştir. Şekil 2 ve5’te Şekil 3’te verilmiştir. Finansal analiz parametreleri ise Tablo 5’te verilmiştir.

0.98 0.98 8.04 8.04 31.23 31.23 35.57 35.57 52.54 52.54 62.19 62.19 72.93 72.93 64.91 64.91 49.73 49.73 20.92 20.92 1.94 1.94 6.46 6.46 47.45 47.45

h h

neticesinde ablo 6’da neticesinde ları farklı ablo 6’da Türkiye’de ları farklı m garantisi Türkiye’de ik garantisi enerjisi m denenerjisi yıllık ik gelir yıllık elde den de ilave gelir elde Böylece iki de ilave zı emisyon Böylece iki 5.1 zısüresi emisyon stek süresiilave 5.1 yıl stekolarak ilave kış grafiği yıl olarak

TMMOB Elektrik Mühendisleri Odası

Tablo 6: PV Sistem Maliyet Bileşenleri PV Sistem Maliyet Bileşenleri

Birim

Miktar

PV

$/W

1

Evirici, Kablo, Konstrüksiyon

$/W

0.1

Diğer

$/W

0.011

Toplam

$/W

1.1

Sistem Toplam Maliyeti:900kW x 1.111$/W = 1000000 $ Yıllık Bakım Maliyeti = 10000 $

4. Sonuç ve Değerlendirme

Elektrik Elektrik MWh MWh

arı arı

EMO Bilimsel Dergi, Cilt 5, Sayı 10, Aralık 2015

Şekil gazıEmisyon emisyon destekli PV sistemin mali akış Şekil2:2: Sera Sera Gazı Destekli PV Sistemin Mali Akış grafiği2:(Öz sermaye ödeme 4.0 yıl)PV Şekil Sera gazı emisyon destekli mali akış Grafiği (Özgeri Sermaye Geri Ödeme 4.0sistemin Yıl) grafiği (Öz sermaye geri ödeme 4.0 yıl)

Tablo 6: PV sistem maliyet bileşenleri Tablo 6: PV sistem maliyet bileşenleri PV Sistem Maliyet Bileşenleri Birim Miktar PV Sistem Bileşenleri Birim Miktar Şekil 3:Maliyet Sera gazı emisyon desteksiz PV sistemin $/W 1 mali akış PV grafiği (Öz sermaye geri$/W ödeme 4.21Mali yıl) mali Şekil3:3:Sera Sera gazı emisyon desteksiz PV sistemin PV Şekil Gazı Emisyon Desteksiz PV Sistemin Akışakış $/W 0.1 Evirici, Kablo, Konstrüksiyon grafiği (Öz sermaye geri ödeme yıl) Grafiği (Öz Sermaye Geri Ödeme 4.2 4.2 Yıl) $/W 0.1 Evirici, Kablo, Konstrüksiyon $/W 0.011 Diğer $/W 0.011 Diğer Tablo 5: Finansal Analiz Tablosu Tablo 5: Finansal analiz tablosu $/W 1.1 Toplam $/W 1.1 Toplam Tablo 5: Finansal analiz tablosu Finansal Parametreler Sistem Toplam Maliyeti:900kW x 1.111$/W = 1000000$ Enflasyon Oranı % 7.7 Finansal Parametreler Sistem Toplam Maliyeti:900kW x 1.111$/W = 1000000$ Proje Ömrü yıl Yıllık Bakım Maliyeti Finansal Parametreler % = 10000 7.7 20 $ Enflasyon Oranı Yıllık Bakım Maliyeti Borç Oranı %= 10000 - $ % 7.7 Enflasyon Oranı yıl 20 Proje Ömrü 4. Sonuç ve Değerlendirme yıl 20 Proje Ömrü % Borç Oranı İlk Maliyetler 4. Sonuç ve Değerlendirme % - 990000 Borç Oranı Elektrik Sitemi $ Elde edilen sonuçlar ışığında, güneş enerjisi santralinden Diğer $ 10000 Elde edilen sonuçlar ışığında, güneş enerjisi santralinden İlk Maliyetler yıllık toplam 1547.45 MWh enerji elde edilmiştir. Temmuz Toplam İlk Maliyetler $ 1000000 yıllık toplam 1547.45süresi MWhveenerji elderadyasyon edilmiştir. Temmuz İlk Maliyetler $ 990000 Elektrik Sitemi ayının güneşlenme güneş miktarının ayının güneşlenme süresi172.93 ve güneş radyasyon miktarının $$ 990000 Elektrik 10000 Diğerolmasından Teşvikler veSitemi Hibeler dolayı yüksek MWh’lik enerji üretilmiştir. yüksek olmasından dolayı 172.93 enerji üretilmiştir. $ 10000 Diğer 1000000 Toplam İlksıra Maliyetler Bunun yanı Aralık ayında MWh’lik ise güneşlenme süresi ve Yıllık Maliyet ve Borç Ödemeleri Bunun yanı Aralık ayında ise güneşlenme süresi ve $ 1000000 Toplam İlksıra Maliyetler radyasyon miktarının en düşük olmasından dolayı 76.46 MWh İşletme ve miktarının Bakım Maliyetleri $ 10000 radyasyon en düşük olmasından dolayı 76.46 MWh $ Teşvikler ve Hibeler enerji üretilmiştir. Yakıt üretilmiştir. Maliyeti-Önerilen Durum $ 0 enerji $$ - hastanenin Teşvikler veMaliyetler Hibeler ŞekilYıllık 4’te görüldüğü gibi Temmuz ayında Toplam 10000 ŞekilMaliyet 4’te görüldüğü gibi düzeydedir. Temmuz ayında Yıllık vemaksimum Borç Ödemeleri elektrik ihtiyacı Aynı hastanenin zamanda elektrik ihtiyacısantralin maksimum düzeydedir. Aynı maksimum zamanda Yıllık Tasarruflar ve Gelir Yıllık Maliyet ve Borç Ödemeleri Temmuz ayında ürettiği enerji miktarı $ da10000 İşletme ve Bakım Maliyetleri Yakıt Maliyeti-Baz Durum ürettiği enerji miktarı $ da maksimum 0 Temmuz ayında santralin düzeydedir. en fazla tüketimin$ olduğu ayda en 10000 İşletme veDolayısıyla Bakım Maliyetleri 0 205810 Yakıt Maliyeti – Önerilen Durum Elektrik İhracat Geliri $olduğu düzeydedir. Dolayısıyla en fazla tüketimin ayda en büyük karMaliyeti elde edilmiştir. Bunun yanı sıra Şekil grafiğe $ 5’teki 010000 Yakıt – Önerilen Durum Toplam Yıllık Maliyetler 0 büyük kar Azaltma eldefaturalarında edilmiştir. yanı sıra Şekil grafiğe Sera elektrik Gazı Geliri Bunun $ 5’teki TL göre aylık ortalama 42.682,72 kar $ 10000 Toplam Yıllık Maliyetleraylık ortalama 42.682,72 10688* göre elektrik faturalarında TL kar elde edilmiştir. 205810 Yıllık Tasarruflar ve Gelir Toplam Yıllık Tasarruflar ve Gelir $ eldeMali edilmiştir. 216478* analiz bölümünde değerlendirilen iki Yıllık Tasarruflar ve Durum Gelir $ farklı 0 senaryoya Yakıt Maliyeti – Baz Mali analizsera bölümünde değerlendirilen iki farklı senaryoya göre; sisteme gazı azaltım desteği ilave edildiği zaman $ 0205810 Yakıt Maliyeti – Baz Durum Elektrik İhracat Geliri Finansal Sürdürülebilirlik göre; sisteme sera gazı azaltım desteği ilave edildiği zaman yıllık 10668$ ek kar elde edilmiştir ve sistemin basit geri $ 205810 Elektrik Geliri 0 basit Sera10668$ Gazıİhracat Azaltma Geliri 28.2 geri yıllık ek kar elde edilmiştir ve sistemin Vergi Öncesi İGO-Varlıklar % ödeme süresi 5.1 yıldan 4.8 yıla düşürülmüştür. Bu 29.1%* senaryoda $ Bu010688* Sera süresi Gazı Azaltma ödeme 5.1üzere yıldanGeliri 4.8 yıla senaryoda da görüldüğü sera gazı düşürülmüştür. azaltım desteğinin yatırım 5.1 10688* $yıl 205810 Toplam Yıllıküzere Tasarruflar ve Gelir da görüldüğü sera gazı azaltım desteğinin yatırım Basit Geri Ödeme maliyetlerini düşürdüğü ve sistem geri ödeme 4.8* süresini 205810 216478* Toplam Yıllık Tasarruflar vesistem Gelir geri $ ödeme maliyetlerini düşürdüğü ve süresini 4.2 kısalttığı gözlemlenmiştir. Bu destek sayesinde hem devlet Öz Sermaye Geri Ödeme yıl 216478* kısalttığı Bufarkındalığı destek sayesinde hem 4.0*devlet tarafındangözlemlenmiştir. sera gazı azaltımı oluşturulacak, hem tarafından sera gazıyenilenebilir azaltımı oluşturulacak, hem Finansal Sürdürülebilirlik *Sera Gazı Azaltma Geliri dâhil edilmişfarkındalığı finansal verileri de yatırımcılar için enerjianaliz santrali kurulumu daha de yatırımcılar için yenilenebilir Finansal Sürdürülebilirlik % kurulumu 28.2 daha Vergi İGO – varlıklarenerji santrali cazip haleÖncesi getirilecektir. cazip haleÖncesi getirilecektir. % 28.2 29.1%* Vergi İGO – varlıklar 29.1%* yıl 5.1 Basit Geri Ödeme 44 yıl ŞEBEKE 5.1 4.8* Basit Geri Ödeme ERBAKAN NECMETTİN NECMETTİN ERBAKAN ŞEBEKE 4.8* yılELEKTRİK 4.2 Öz Sermaye Geri Ödeme ÜNİVERSİTESİ MERAM TIP ÜNİVERSİTESİ MERAM TIP ELEKTRİK yıl 4.2 4.0* (KWh) Öz Sermaye Geri Ödeme FAKÜLTESİ HASTANESİ GES TÜKETİMİ

Elde edilen sonuçlar ışığında, güneş enerjisi santralından yıllık toplam 1547.45 MWh enerji elde edilmiştir. Temmuz ayının güneşlenme süresi ve güneş radyasyon miktarının yüksek olmasından dolayı 172.93 MWh’lik enerji üretilmiştir. Bunun yanı sıra Aralık ayında ise güneşlenme süresi ve radyasyon miktarının en düşük olmasından dolayı 76.46 MWh enerji üretilmiştir. Şekil 4’te görüldüğü gibi Temmuz ayında hastanenin elektrik ihtiyacı maksimum düzeydedir. Aynı zamanda Temmuz ayında santralın ürettiği enerji miktarı da maksimum düzeydedir. Dolayısıyla en fazla tüketimin olduğu ayda en büyük kar elde edilmiştir. Bunun yanı sıra Şekil 5’teki grafiğe göre elektrik faturalarında aylık ortalama 42.682,72 TL kar elde edilmiştir.

Şekil 4: 4: GES GES Öncesi öncesi ve GES sonrası Şekil Sonrası Şebeke ŞebekeAylık Aylık Elektrik Elektrik Şekil 4: GES öncesi ve GES sonrası Şebeke Aylık Elektrik Tüketimi Grafiği (KWh) Tüketimi Grafiği (KWh)

Şekil ve GES GES sonrası Sonrası Aylık Aylık Elektrik Elektrik Giderleri Giderleri Şekil 5: 5: GES GES Öncesi öncesi ve Şekil 5: GES öncesi ve GES sonrası Grafiği (TL) Grafiği (TL) Aylık Elektrik Giderleri Grafiği (TL)

ŞEBEKE ŞEBEKE ELEKTRİK ELEKTRİK TÜKETİMİ (KWh)

ELEKTRİK ELEKTRİK(TL) GİDERLERİ GİDERLERİ GES'ten önce(TL)

BEKLENEN BEKLENEN ELEKTRİK ELEKTRİK GİDERLERİ (TL)

Büyükzeren R., Altıntaş H. B., Martin K., Kahraman A., Binalardaki Fotovoltaik Uygulamasının Teknik, Çevresel ve Ekonomik İncelenmesi: Meram Tıp Fakültesi Hastanesi Örneği, Cilt 5, Sayı 10, Syf 41-46, Aralık 2015 Gönderim Tarihi: 20.11.2015, Kabul Tarihi: 06.06.2016

Mali analiz bölümünde değerlendirilen iki farklı senaryoya göre; sisteme sera gazı azaltım desteği ilave edildiği zaman yıllık 10668$ ek kar elde edilmiştir ve sistemin basit geri ödeme süresi 5.1 yıldan 4.8 yıla düşürülmüştür. Bu senaryoda da görüldüğü üzere sera gazı azaltım desteğinin yatırım maliyet-

lerini düşürdüğü ve sistem geri ödeme süresini kısalttığı gözlemlenmiştir. Bu destek sayesinde hem devlet tarafından sera gazı azaltımı farkındalığı oluşturulacak, hem de yatırımcılar için yenilenebilir enerji santralı kurulumu daha cazip hale getirilecektir.

Tablo 7: GES Öncesi ve GES Sonrası Aylık Elektrik Tüketimi ve Giderleri

NECMETTİN ERBAKAN ÜNİVERSİTESİ MERAM TIP FAKÜLTESİ HASTANESİ GES ELEKTRİK ÜRETİMİ (KWh) RETScreen Verilerine göre OCAK 90980

ŞEBEKE ŞEBEKE ELEKTRİK ELEKTRİK TÜKETİMİ (KWh) TÜKETİMİ (KWh) GES’ten önce GES’ten sonra

ELEKTRİK GİDERLERİ (TL) GES’ten önce

BEKLENEN ELEKTRİK GİDERLERİ (TL) GES’ten sonra

863213

772233

280960,55

254064,657

ŞUBAT

98040

729898,5

631858,5

237141,25

207881,4465

MART

131230

786870

655640

255217,5

215705,56

NİSAN

135570

734064

598494

239242,55

196904,526

MAYIS

152540

796024

643484

245575,9

211706,236

HAZİRAN

162190

755861

593671

247094,45

195317,759

TEMMUZ

172930

926648,5

753718,5

302663

247973,3865

AĞUSTOS

164910

903665,5

738755,5

306429,2

243050,5595

EYLÜL

149730

822339,5

672609,5

268335,65

221288,5255

EKİM

120920

692729

571809

236600,95

188125,161

KASIM

91940

769425,5

677485,5

262420,65

222892,7295

ARALIK

76460

865468,5

789008,5

295005,3

259583,7965

5. Kaynaklar [1] TÜİK, “Enerji İstatistikleri”, http://www.tuik.gov.tr/PreTablo.do?alt_id=1029, Son erişim: 15.09.2015. [2] Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı, “2015-2019 Stratejik planı”, 35-39, 2014. [3] Hossain, A.K., Badr, O. “Prospects of renewable energy utilization for electricity generation in Bangladesh.” Renewable and Sustainable Energy Reviews, 11:1617-49, 2007. [4] TÜİK, “Sera gazı Emisyon Envanteri”, http://www.tuik. gov.tr/PreHaberBultenleri.do?id=18744, 2013, Son erişim: 15.09.2015. [5] The World Bank, “Pricing Carbon”, http://www.worldbank. org/en/programs/pricing-carbon, Son erişim: 15.09.2015.

[8] Ho, D.T., Frunt, J., Myrzik, J.M.A., “Photovoltaic energy in power market”, 6th international conference on the European, 1-5, 2009. [9] Winneker, C., “Global Market Outlookfor Photovoltaics 2013-2017”, European Photovoltaic Industry Association Brussels, http://www.epia.org/ news/publications/globalmarket-outlook-for-photovoltaics-2013-2017/S, Son erişim: 15.09.2015. [10] Natural Resources Canada, “RETScreen nedir?”, http:// www.retscreen.net/ang/what_is_retscreen.php, Son erişim: 15.09.2015.

[6] Dinçer F., “The analysis on photovoltaic electricity generation status, potential and policies of the leading countries in solar energy”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 713- 720, 2011.

[11] Mirzahosseini, A. H., Taheri, T., “Environmental, technical and financial feasibility study of solar power plants by RETScreen, according to the targeting of energy subsidies in Iran”,  Renewable and Sustainable Energy Reviews  16 (5), 2806-2811., 2012.

[7] Yamashita, K., Miyazawa, A., Sannomiya, H., “Research and development on recycling and reuse treatment technologies for crystalline silicon photovoltaic modules”, Proceedings of 3rd World Conference on ( Volume 2 ), 1996-1999, 2003.

[12] Agai F., Caka, N., Komoni, V., “Design optimization and simulation of the photovoltaic systems on buildings in southeast Europe”, International Journal of Advances in Engineering & Technology ,58-68, 2011.

45

EMO Bilimsel Dergi, Cilt 5, Sayı 10, Aralık 2015

TMMOB Elektrik Mühendisleri Odası

Rıza Büyükzeren Lisans derecesini, 2011 yılında Selçuk Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümü’nde, yüksek lisans derecesini 2014 yılında Brunel Üniversitesi, Yenilenebilir Enerji Mühendisliği dalında yapmıştır. Doktorasına, Necmettin Erbakan Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümü’nde devam etmektedir. Halen Necmettin Erbakan Üniversitesi, Enerji Sistemleri Mühendisliği Bölümü’nde görev yapmaktadır.

Hasan Basri Altıntaş 1991 yılında Konya’da doğdu. İlk, orta ve lise eğitimini Sivas’ta tamamladı. 2009 yılında girdiği Kocaeli Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Elektrik Mühendisliği Bölümü’nden 2013 yılında Elektrik Mühendisi olarak mezun oldu. Yüksek lisansına Necmettin Erbakan Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği Bölümü’nde devam etmektedir. Akademik ilgi alanları elektrik makinaları ve yenilenebilir enerji kaynakları çalışmalarıdır. 2014 yılından beri Necmettin Erbakan Üniversitesi Mühendislik ve Mimarlık Fakültesi’nde Araştırma Görevlisi olarak görev yapmaktadır.

Kerim Martin 1989 yılında Mersin’de doğdu. İlk, orta ve lise eğitimini Mersin’de tamamladıktan sonra 2008 yılında Selçuk Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümü’nü kazandı. 2012 Haziran ayında Makine Mühendisliği’nden mezun olup Ağustos ayında askerlik hizmetini yerine getirmek üzere orduya katıldı. 2013 Ocak ayında tezkeresini aldıktan sonra Konya’da güneş kolektörü imal eden bir firmada 6 ay çalıştı. 2014 ocak ayında Öğretim Üyesi Yetiştirme Programı (ÖYP) kapsamında Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Elbistan Teknoloji Fakültesi Enerji Sistemleri Mühendisliği’ne araştırma görevlisi olarak atandı. Daha sonra dil eğitimi için İTÜ’ye 6 aylık süre ile görevlendirildi. Dil eğitiminden sonra 2014 Eylül ayında Necmettin Erbakan Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Enerji Sistemleri Mühendisliği Anabilim Dalına yüksek lisans eğitimi için görevlendirmesi yapıldı. Şu anda Necmettin Erbakan Üniversitesi’nde Araştırma Görevlisi olarak biokütle üzerine yüksek lisans tez çalışmalarını sürdürmektedir.

Ali Kahraman 1972 yılında Konya’da doğdu. 1993 yılında Selçuk Üniversitesi, Makine Mühendisliği’nden mezun oldu. Yüksek lisans ve doktora derecelerini Çukurova Üniversitesi, Makine Mühendisliği Bölümü’nden sırasıyla; 1997 ve 2002 yıllarında aldı. Doktora çalışmalarının bir bölümünü yapmak üzere Amerika Birleşik Devletleri’nde bulunan Lehigh Üniversitesi, Makine Mühendisliği Bölümü, Akışkanlar Mekaniği Laboratuvarı’nda çalıştı. Ali Kahraman Dumlupınar Üniversitesi ve Çukurova Üniversitesi’nde Araştırma Görevlisi, Selçuk Üniversitesi’nde Yardımçı Doçent ve Doçent olarak görev yaptı. Ali Kahraman halen Necmettin Erbakan Üniversitesi, Enerji Sistemleri Mühendisliği Bölümü’nde Doçent olarak çalışmaktadır. Çalışma alanları boru ve kanallardaki akışlar, daimi olmayan akışlar, akış görüntüleme teknikleri, akış ölçüm teknikleri, yenilenebilir enerji teknolojileri ve ekserjidir.

46

Kılıç H., Gümüş B., Yılmaz M., Diyarbakır İli İçin Güneş Enerjisi Verilerinin Meteorolojik Standartlarda Ölçülmesi ve Analizi, Cilt 5, Sayı 10, Syf 47-52, Aralık 2015 Gönderim Tarihi: 25.01.2016, Kabul Tarihi: 07.06.2016

Diyarbakır İli İçin Güneş Enerjisi Verilerinin Meteorolojik Standartlarda Ölçülmesi ve Analizi The Measurement and Analysis of Solar Data as Meteorological Standard for Diyarbakır City Hibetullah Kılıç1, Bilal Gümüş2, Musa Yılmaz3 Diyarbakır Teknik Bilimler MYO, Elektrik-Enerji Bölümü Dicle Üniversitesi

1

[email protected]

2

Mühendislik Mimarlık Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü Dicle Üniversitesi [email protected]

Smart Grid Energy Research Centre (SMERC) University of California Los Angeles (UCLA)

3

[email protected]

Özet Güneş enerjisinden yararlanabilmek için, bu enerjinin kullanılması düşünülen yerdeki potansiyelinin en az hata ile belirlenmesi oldukça önemlidir. Elde edilen veriler, benzetim modellerinde ve tasarım kriterlerinde kullanılabilmektedir. Bu çalışma, Nisan 2013 ve Mayıs 2015 tarihleri arasında Diyarbakır’da (Enlem: 37o55’ D, Boylam: 40o 14’ K) Dicle Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Uygulama ve Araştırma Merkezi (DÜPTAM) binası çatısına kurulan meteorolojik standartlara uygun güneş ölçüm istasyonundan elde edilen veriler kullanılarak yapılmıştır. Böylece bu veriler Diyarbakır ili için güneş enerji sistemlerinin benzetiminde ve tahmin modellerinin geliştirilmesinde kullanılabilecektir. İki yıllık ölçüm sonuçlarının analizi ile aylara göre ortalama sıcaklık değerleri, ortalama güneşlenme süresi, ortalama küresel ışınım değerleri tespit edilmiştir. Bununla birlikte yanında, yıl içerisindeki maksimum, minimum ve ortalama küresel ışınım değerleri de belirlenmiştir. Sonuçların analizinden Diyarbakır ilinin güneş enerjisi açısından değerlendirilebilir bir potansiyele sahip olduğunu ve burada ölçülen güneş enerjisi gösterge değerlerinin Türkiye ortalamasından büyük olduğu görülmüştür. Anahtar Kelimeler: Küresel Işınım, Güneşlenme Süresi, Güneş Enerjisi

Abstract To benefit from solar energy that is used in a specific area, it is important to determine potential of that area with a minimal error. The obtained data is used for simulation and design criteria. In this paper the measurement data is obtained by a solar measurement station that is established in meteorological standards on the roof of Dicle University DÜPTAM building between

the date of April 2013 and May 2015. Thus the obtained data can be used in simulation and modelling of solar parameters for Diyarbakır city. The data of two years consist of average temperature, average sunshine duration and average küresel solar radiation. Furthermore the value of minimum, maximum and average küresel solar radiation is determined and the whole results is shown in paper. The results show that Diyarbakır city has high potential of solar energy and the measurement parameters of solar energy are above average of Turkey. Keywords: Küresel solar radiation, sunshine duration, solar energy

1. Giriş Günümüzde uygarlığın ve bilgi toplumunun her alanda ihtiyaç duyduğu enerjinin önemi giderek artmaktadır. Enerji, uygarlığımızın temel girdisi olup, üretim ve tüketimi, kalkınma ve gelişmişlik düzeylerini ölçmede kullanılan en geçerli göstergelerdendir. Sürekli artan enerji ihtiyacını karşılamada mevcut kaynakların yetersiz kalması ve fosil yakıt kaynaklı enerji üretim ve tüketiminin zararlarından ötürü alternatif enerji kaynaklarını bulma ve geliştirme çalışmaları hız kazanmıştır [1]. Dünyadaki yaşanabilir ortamın korunması, iklim değişikliğinin sebep olduğu zararlı etkilerin yanı sıra, enerji üretim ve tüketiminden kaynaklanan çevre tahribatının azaltılması gibi konular tüm insanlığa sorumluluk yüklemektedir. Bu sorumluluğun gereği olarak ulusal ve uluslararası hukuki düzenlemelerin yapılması, enerji üretimi teknolojilerinde ve kaynak seçiminde çevresel etkilerin öncelikle dikkate alınması, enerji kullanımında verimliliğe azami özenin gösterilmesi gibi husus-

47

etmektedir. Avrupa Birliği tarafından aday ülkelerin güneş enerjisi ve PV potansiyelinin tespit edildiği çalışmada Türkiye ortalamasının yaklaşık 1500 kWh/m2-yıl olduğu, uydu verileri EMO Bilimsel Cilt 5, Sayı 10, Aralık 2015 ve Türkiye’nin coğrafikDergi, durumu itibariyle belirlenmiştir (Şekil 1). Türkiye’nin tüm yüzeyine bir yılda düşen güneş enerjisi miktarı 977.000 TWh’dir. Dolayısıyla Türkiye 80 milyar Ton Eşdeğer Petrol (TEP) teorik güneş enerjisi potansiyeline içinde giderek öncelik ve yararlanmak ağırlık kazanmaktadır [2]. sahiptir. larBuzaman enerjinin tamamından mümkün Türkiye hâlihazırda Güneş kuşağında olmasına rağmen sahip olmamakla beraber, var olan teorik potansiyelin büyüklüğünü olduğu potansiyeli yeterli derecede etkin ve yaygın bir şekilde göstermektedir. Güneş enerjisi, güneşteki hidrojen gazının kullanılmamaktadır. helyumaÖzellikle dönüşmesi şeklindeki füzyon sürecinden çıkan bu durum Türkiye’nin en çok güneşlenenaçığa bölgesi olan Güneydoğu Anadolu Bölgesi için daha büyük önem arz etmekışıma enerjisidir. Termonükleer bir reaktör olan güneşten tedir. Avrupa Birliği tarafından aday ülkelerin güneş enerjisi 2 çeşitli dalga MW/m enerji yayılmakta ve ve PV boylarında potansiyelinin(62 tespit edildiği) çalışmada Türkiye ortala1500 kWh/m2-yıl olduğu, uydu verileri iki ve güneşin masının bütün yaklaşık yüzeyinden yayılan enerjinin sadece Türkiye’nin coğrafik durumu itibariyle belirlenmiştir (Şekil 1). milyardaTürkiye’nin biri yeryüzüne gelmektedir[3]. tüm yüzeyine bir yılda düşen güneş enerjisi miktarı 977.000 TWh’dir. Dolayısıyla Türkiye 80 milyar Ton Eşdeğer Petrol (TEP) teorik yer güneş enerjisi potansiyeline Bu Güneş ışınımının tamamı yüzeyine ulaşmaz, % sahiptir. 30 kadarı enerjinin tamamından yararlanmak mümkün olmamakla beradünya atmosferi tarafından geriye yansıtılır, % 50’si atmosferi ber, var olan teorik potansiyelin büyüklüğünü göstermektedir. güneşteki hidrojen gazının gelen helyumaışınımının dönüşmegeçerek Güneş dünyaenerjisi, yüzeyine ulaşır. Güneşten si şeklindeki füzyon sürecinden açığa çıkan ışıma enerjisidir. %20’si Termonükleer ise, atmosferbir ve bulutlarda tutulur. ile reaktör olan güneşten çeşitli Bu dalgaenerji boylarında 2 (62 sıcaklığı MW/m ) enerji yayılmakta ve güneşin yaşam bütün yüzeyinden Dünya’nın yükselir ve yeryüzünde mümkün yayılan enerjinin sadece iki milyarda biri yeryüzüne gelmekolur. Rüzgâr hareketlerine ve okyanus dalgalanmalarına da bu tedir [3].

ısınma neden olur. Yer yüzeyine gelen güneş ışınımının Güneş ışınımının tamamı yer yüzeyine ulaşmaz, %30 kadarı %1’den dünya azı bitkiler tarafından olayında atmosferi tarafındanfotosentez geriye yansıtılır, %50’sikullanılır. atmosferi geçerek dünya yüzeyine ulaşır. Güneşten gelen ışınımının %20 Bitkiler, fotosentez sırasında güneş ışığıyla birlikte ’si ise, atmosfer ve bulutlarda tutulur. Bu enerji ile Dünya’nın karbondioksit su kullanarak, oksijen şekerolur. üretirler. sıcaklığıveyükselir ve yeryüzünde yaşam ve mümkün Rüzgâr hareketlerine ve okyanus da bu ısınma neden Fotosentez, yeryüzünde bitkiseldalgalanmalarına yaşamın kaynağıdır. Dünya’ya olur. Yer yüzeyine gelen güneş ışınımının %1’den azı bitkiler gelen bütün güneş ışınımı, sonunda ısıya dönüşür ve uzaya tarafından fotosentez olayında kullanılır. Bitkiler, fotosentez geri verilir. Güneş enerjisinden yararlanma vekonusundaki sırasında güneş ışığıyla birlikte karbondioksit su kullanarak, oksijen ve şeker üretirler. Fotosentez, yeryüzünde bitkiselgüneş yaşaçalışmalar özellikle 1970’lerden sonra hız kazanmış, mın kaynağıdır. Dünya’ya gelen bütün güneş ışınımı, sonunda enerjisi ısıya sistemleri, teknolojik ilerleme ve maliyet dönüşür ve uzaya geri olarak verilir. Güneş enerjisinden yararlanmadüşme konusundaki çalışmalar sonra hız bakımından göstermiş veözellikle güneş 1970’lerden enerjisi çevresel kazanmış, güneş enerjisi sistemleri, teknolojik olarak ilerleme bakımdanve maliyet temiz bakımından bir enerjidüşme kaynağı olarak kendini kabul göstermiş ve güneş enerjisi çevresel bakımdan temiz bir enerji kaynağı olarak kendini kabul ettirmiştir[4]. ettirmiştir [4].

Ülkemizde güneş ışınım verilerinin ölçümü meteoroloji genel müdürlüğü tarafından yapılmaktadır. Ölçüm için meteoroloji TMMOB tarafından Elektrik Mühendisleri Odası ölçüm genel müdürlüğü illerde kurulan istasyonlarında güneş verilerinin ölçümünün yanında nem, toprak sıcaklığı, rüzgâr şiddeti gibi diğer meteorolojik verilerin de ölçümü yapılmaktadır. Son yıllarda meteoroloji Güneş yararlanmak için kullanılan sistemlerin genelışınımından müdürlüğü, güneş enerjisi ile ilgili, küreselilk ışıma ve yatırım maliyetleri göreceli olarak fazladır ve bu durum yatıgüneşlenme süresi gibi bazı verilerin ölçümünü rımcı açısından ekonomik görülmemektedir. Bu nedenle, güneş yapmamaktadır. Diyarbakır ili önce, içinbölgenin küresel enerjisi ile ilgili yatırımlar yapılmadan güneşışıma ve enerjisi potansiyelinin araştırılması o bölgeye yapılacak güneşlenme süresine ait ölçüm verileri 2009 yatıyılına kadar rımlar açısından çok önemlidir. Böylece, her hangi bir bölgeyapılmıştır. Bu tarihten sonra Diyarbakır ili içingenel bu verilerin deki güneş enerjisinin karakteristikleri hakkında edinilen bilgiler güneş enerjisigenel uygulamalarının çalışılması,tarafından ölçümüo bölgede meteoroloji müdürlüğü planlanması ve tasarımında oldukça önemli rol oynayabilecekBu nedenle bu çalışmada verileri sunulan tiryapılmamaktadır. [5]. ölçüm istasyonu, Diyarbakır ilinin güneş enerjisi ile ilgili Ülkemizde güneş ışınım verilerinin ölçümü meteoroloji genel meteorolojik verilerinin elde Ölçüm edilmesi açısından şu an müdürlüğü tarafından yapılmaktadır. için meteoroloji genel müdürlüğü tarafından illerde kurulan ölçüm istasyonlaitibariyle tek kaynak durumuna gelmiştir. Diyarbakır ilini ve rında güneş verilerinin ölçümünün yanında nem, toprak sıcakyakın çevresinin güneş verilerinin edilmesinde ve lığı, rüzgâr şiddeti gibi diğerenerjisi meteorolojik verilerinelde de ölçümü yapılmaktadır. Son yıllarda meteoroloji genel müdürlüğü, gübu verilerin kullanılması ile oluşturulacak tahmin modellerinin neş enerjisi ile ilgili, küresel ışıma ve güneşlenme süresi gibi geliştirilmesinde kurulan ölçüm istasyonu ve ili bu için istasyondan bazı verilerin ölçümünü yapmamaktadır. Diyarbakır küresel ışıma ve veriler güneşlenme ait ölçüm verileri 2009 elde edilecek dahasüresine da önemli hale gelmiştir. yılına kadar yapılmıştır. Bu tarihten sonra Diyarbakır ili için bu verilerin ölçümü meteoroloji genel müdürlüğü tarafından yapılBu çalışmada, Türkiye’de, güneş enerjisi son mamaktadır. Bu nedenle bu çalışmada verileri sunulankonusunda ölçüm istasyonu, Diyarbakır ilinin güneş enerjisi ile ilgili meteorolojik derece elverişli bir konumda olan, Diyarbakır iline ait güneş verilerinin elde edilmesi açısından şu an itibariyle tek kaynak enerjisi verileri analiz edilmiş ve, ilingüneş güneşlenme durumuna gelmiştir. ölçülmüş, Diyarbakır ilini ve yakın çevresinin enerjisi verilerinin elde edilmesinde ve bu verilerin kullanılmasüreleri ve ışınım değerlerinin güneş enerjisinden enerji sı ile oluşturulacak tahmin modellerinin geliştirilmesinde kuüretimi uygun olmadığı incelenmiştir. Bu rulan ölçümiçin istasyonu ve buolup istasyondan elde edilecek veriler daha da önemli hale çalışmanın diğergelmiştir. bir amacı hem yapılacak akademik

çalışmalara hem de güneş güneş enerji santralleri gibi ticari Bu çalışmada, Türkiye’de, enerjisi konusunda son derece elverişli bir konumda olan, Diyarbakır iline ait güneş enerjisi çalışmalarda Diyarbakır ili için güncel küresel ışıma ve verileri ölçülmüş, analiz edilmiş ve, ilin güneşlenme süreleri ve güneşlenme verileri enerji sağlayarak, literatüre katkı ışınım değerlerininsüresi güneş enerjisinden üretimi için uygun olup olmadığı incelenmiştir. Bu çalışmanın diğer bir amacı hem sunmaktır. yapılacak akademik çalışmalara hem de güneş enerji santralları gibi ticari çalışmalarda Diyarbakır ili için güncel küresel ışıma ve güneşlenme süresi verileri sağlayarak, literatüre katkı sunmaktır.

Şekil 1: Türkiye Güneş Işınım Haritası

Şekil 1: Türkiye güneş ışınım haritası 48

Kılıç H., Gümüş B., Yılmaz M., Diyarbakır İli İçin Güneş Enerjisi Verilerinin Meteorolojik Standartlarda Ölçülmesi ve Analizi, Cilt 5, Sayı 10, Syf 47-52, Aralık 2015 Gönderim Tarihi: 25.01.2016, Kabul Tarihi: 07.06.2016

2.2. Materyal Materyalve veMetot Metot 2. Materyal ve Metot Bu çalışmada kullanılan ölçüm düzeneği, Şekil 2 ve Şekil 3’te

Bu çalışmada kullanılan ölçüm düzeneği, şekil 2 ve şekil 3’te o D, Boylam: 40o14’ o K) gösterilen, Diyarbakır’da (Enlem: 37 Bu çalışmada kullanılan ölçüm düzeneği, 2 ve şekil gösterilen, (Enlem: 37o55’ 55’ şekil D, Boylam: 403’te 14’ o o gösterilen, Diyarbakır’da (Enlem: 37 güneş 55’ D,ölçüm Boylam: 40 14’ DÜBTAM çatısına yerleştirilen K) Dicle binası Üniversitesi DÜBTAM (Bilim ve istasyonunTeknoloji K) oluşmaktadır. Dicle veÜniversitesi DÜBTAM (Bilim ve yerleştirilen Teknoloji Uygulama Araştırma binası çatısına dan GüneşMerkezi) ölçüm istasyonu küresel ışınım, güUygulama ve Araştırma binası yerleştirilen güneş ölçüm istasyonundan oluşmaktadır. ölçüm neşlenme süresi, sıcaklık,Merkezi) nem, rüzgâr hızı,çatısına rüzgârGüneş yönü, maksigüneşrüzgâr ölçüm oluşmaktadır. ölçüm istasyonu küresel ışınım, güneşlenme süresi, sıcaklık, nem, mum hızıistasyonundan ve yönü olarak sekiz farklı veriyiGüneş ölçebilmekte istasyonu küresel ışınım, güneşlenme süresi, sıcaklık, nem, rüzgar hızı, rüzgar yönü, maksimum rüzgar hızı ve yönü ve kaydedebilmektedir. Şekil 1 ve Şekil 2’de ölçüm istasyonun rüzgar sekiz hızı, farklı rüzgar yönü, maksimum rüzgar hızı ve yönü olarak veriyi kaydedebilmektedir. fotoğrafları verilmiştr. Bu ölçebilmekte amaçla güneşve ölçüm istasyonunda bir olarak1 sekiz farklı veriyi ölçebilmekte vefotoğrafları kaydedebilmektedir. Şekil ve Şekil 2’de ölçüm istasyonun verilmiştr. adet piranometre, rüzgâr ve sıcaklık ölçümleri için ilgili duyarŞekil 1 ve Şekil ölçüm istasyonun fotoğrafları verilmiştr. Bu amaçla güneş2’de ölçüm istasyonunda bir adet piranometre, gaç ve veri kaydedici kullanılmaktadır. Anlık olarak ölçülen veBu amaçla güneş ölçüm istasyonunda bir duyargaç adet piranometre, rüzgar ve sıcaklık ölçümleri için ilgili ve veri rilerin onar dakikalık periyotlarlaiçin ortalamaları veri kaydediciye rüzgar ve sıcaklık ölçümleri ilgili duyargaç ve veri kaydedici kullanılmaktadır. Anlık olarak ölçülen verilerin onar kaydedilmektedir. Piranometreler doğrusal kaydedici kullanılmaktadır. Anlık yatay olarakyüzeye ölçülen verilerin onar dakikalık periyotlarla ortalamaları veri gelen kaydediciye ve yansıyan ışınımın tamamını ölçmek için tasarlanmışlardır. dakikalık periyotlarla ortalamaları veri kaydediciye kaydedilmektedir. Piranometreler yatay yüzeye gelen doğrusal On dakikalıkışınımın aralıklarla toplamölçmek ışınım verileri W/m2doğrusal , güneşkaydedilmektedir. Piranometreler yatay yüzeye gelen ve yansıyan tamamını için tasarlanmışlardır. ve yansıyan tamamını içinderece tasarlanmışlardır. lenme süresi ışınımın dakika, sıcaklık iseölçmek santigrat (Co) cinsinOn dakikalık aralıklarla toplam ışınım verileri W/m22, o, On dakikalık aralıklarla toplam ışınım verileri W/m den ölçülmüştür. Budakika, veriler 12 bit analog dijital (A/D) çevirici güneşlenme süresi sıcaklık ise santigrat derece(C ) o güneşlenme süresi dakika, sıcaklık ise santigrat derece(C kullanılarak bir veri kaydediciye (dataloger) kaydedilmiştir. Bu) cinsinden ölçülmüştür. Bu veriler 12 bit analog dijital (A/D) cinsinden kullanılarak ölçülmüştür. Bu bit analog dijital (A/D) çevirici bir veriler veri 12ve kaydediciye (dataloger) ölçümlerin bilgisayara kaydedilmesi analiz edilmesi amacıyçevirici kullanılarak bir veribilgisayara kaydediciye (dataloger) kaydedilmiştir. Bu ölçümlerin ve la LoggerNet programı kullanılmıştır. W/m2 kaydedilmesi cinsinden alınan kaydedilmiştir. Bu ölçümlerin bilgisayara ve 2kaydedilmesi analiz edilmesi amacıyla LoggerNet programı kullanılmıştır. toplam küresel ışınımlar daha sonra kWh/m birimine dönüş2 edilmesi amacıyla LoggerNet programı kullanılmıştır. analiz W/m cinsinden alınan ışınımlar daha sonra türülmüştür. Her gün için,toplam küreselküresel ışınım, ışınımlar güneşlenme süresi ve 2 2 W/m cinsinden alınan toplam küresel daha sonra kWh/m birimine dönüştürülmüştür. Her gün için, küresel 2 verilerinin ayrı ayrı ortalaması alınarak, Nisan/2013sıcaklık kWh/m güneşlenme birimine dönüştürülmüştür. gün için,ayrı küresel ışınım, süresi ve sıcaklıkHerverilerinin ayrı Mayıs/2015 tarihleri arasında ortalama değerler hesapışınım, güneşlenme süresi vegünlük sıcaklık verilerinin ayrı ortalaması alınarak, Nisan/2013-Mayıs/2015 tarihleriayrı arasında lanmıştır. Daha sonra günlük ortalama değerlerden yine aynı ortalaması alınarak, Nisan/2013-Mayıs/2015 tarihleri günlük ortalama değerler hesaplanmıştır. Daha sonraarasında günlük tarih aralığı için aylık ortalama değerler hesaplanmış bu vegünlük ortalama değerler hesaplanmıştır. Daha sonrave günlük ortalama değerlerden yine aynı tarih aralığı için aylık ortalama ortalama değerlerden yine aynı tarih aralığı için aylık ortalama riler grafikler ile gösterilmiştir. değerler hesaplanmış ve bu veriler grafikler ile gösterilmiştir. değerler hesaplanmış ve bu veriler grafikler ile gösterilmiştir.

Şekil 2: Güneş istasyonun öndenÖnden görünümü Şekil 3: ölçüm Güneş Ölçüm İstasyonun Görünümü Şekil 2: Güneş ölçüm istasyonun önden görünümü

3. Tartışma ve Sonuçlar 3.3. Tartışma Tartışma ve ve Sonuçlar Sonuçlar

Diyarbakır’da Nisan/2013-Mayıs2015 tarihleri arasında Diyarbakır’da Nisan/2013-Mayıs2015 tarihleri arasında ölçümü yapılan, güneş enerjisi verilerinin Diyarbakır’da Nisan/2013-Mayıs2015 tarihleri arasında ölçüölçümü yapılan, güneşışıma,değerlendirilmesinde, enerjisi değerlendirilmesinde, küresel güneşlenmeverilerinin süresi küve mü yapılan, güneş enerjisi verilerinin değerlendirilmesinde, küresel ışıma, güneşlenme süresi ve sıcaklık içingüneşlenme günlük 144 adetve veri olmak üzere toplam 791 resel ışıma, süresi sıcaklık için günlük 144 adet sıcaklık için kullanılmıştır. günlük 144 adet veri yapılan olmak üzere toplam 791ait günlük veri aralıkta aylara veri olmak üzere toplam 791Ölçüm günlük veri kullanılmıştır. Ölçüm günlük kullanılmıştır. Ölçüm yapılan aralıktaortalamaları aylara ait sıcaklık,veri küresel ışımaait vesıcaklık, güneşlenme sürelerinin yapılan aralıkta aylara küresel ışıma ve güneşlenme sıcaklık, küresel ışıma ve güneşlenme sürelerinin ortalamaları Tablo 1’de verilmiştir. sürelerinin ortalamaları Tablo 1’de verilmiştir. Tablo 1’de verilmiştir. Tablo1: Nisan/2013-Mayıs/2015 Aylık Ortalama Sıcaklık Toplam

Tablo1: Nisan/2013-Mayıs/2015 aylık ortalama sıcaklık Güneşlenme Süresi Ve Ortalama Küresel Değerleri Tablo1: Nisan/2013-Mayıs/2015 aylık Işınım ortalama sıcaklık toplam güneşlenme süresi ve ortalama küresel ışınım değerleri toplam güneşlenme süresi ve ortalama küresel ışınım değerleri Toplam Tarih

Şekil görünümü Şekil 2: 2: Güneş Güneş ölçüm ölçüm istasyonun istasyonun yandan yandan görünümü

Şekil 2: Güneş Ölçüm İstasyonun Yandan Görünümü

Tarih 04/13 Tarih 04/13 05/13 04/13 05/13 06/13 05/13 06/13 07/13 06/13 07/13 08/13 07/13 08/13 09/13 08/13 09/13 10/13 09/13 10/13 11/13 10/13 11/13 11/13 12/13 12/13 12/13 01/14 01/14 01/14 02/14 02/14 02/14 03/14 03/14 03/14 04/14 04/14 04/14 05/14 05/14 05/14 06/14 06/14 06/14 07/14 07/14 07/14 08/14 08/14 08/14 09/14 09/14 09/14 10/14 10/14 10/14 11/14 11/14 11/14 12/14 12/14 12/14 01/15 01/15 01/15 02/15 02/15 02/15 03/15 03/15 03/15 04/15 04/15 04/15 05/15 05/15 05/15

Ortalama sıcaklık (C) Ortalama Ortalama sıcaklık(C) 14,92 sıcaklık(C) 14,92 20,03 14,92 20,03 27,39 20,03 27,39 31,41 27,39 31,41 30,82 31,41 30,82 25,06 30,82 25,06 17,91 25,06 17,91 12,24 17,91 12,24 12,24 -2,51 -2,51 -2,51 4,40 4,40 4,40 7,02 7,02 7,02 11,43 11,43 11,43 15,42 15,42 15,42 20,61 20,61 20,61 26,97 26,97 26,97 31,81 31,81 31,81 31,80 31,80 31,80 25,16 25,16 25,16 18,35 18,35 18,35 9,41 9,41 9,41 7,02 7,02 7,02 3,13 3,13 3,13 6,03 6,03 6,03 8,95 8,95 8,95 13,36 13,36 13,36 19,39 19,39 19,39

Küresel Işınım Toplam güneşlenme (KWh/m2-gün) Toplam güneşlenme süresi Küresel Işınım süresi (saat) güneşlenme süresi Küresel Işınım 2 (saat) (KWh/m -gün) 4,702-gün) (saat) 293 (KWh/m 293 288 4,70 4,44 293 4,70 288 4,44 288 401 4,447,53 401 424 7,53 401 7,537,63 424 7,63 424 392 7,636,64 392 334 6,64 392 6,645,24 334 287 5,24 334 5,243,47 287 3,47 287 155 3,471,39 155 1,39 155 121 1,391,01 121 1,01 121 136 1,011,15 136 1,15 136 228 1,15 2,88 228 2,88 228 2,88 201 2,72 201 2,72 201 2,72 263 3,99 263 3,99 263 3,99 286 4,49 286 4,49 286 4,49 369 6,62 369 6,62 369 387 6,626,99 387 6,99 387 6,99 5,80 371 371 5,80 371 5,80 308 4,62 308 4,62 308 4,62 208 2,36 208 2,36 208 2,36 167 1,60 167 1,60 167 1,60 83 0,64 83 0,64 83 0,64 151 1,36 151 1,36 151 1,36 119 1,34 119 1,34 119 1,34 2,26 176 176 2,26 176 2,26 3,36 225 225 3,36 225 3,36 4,47 279 279 4,47 279 4,47

49

EMO Bilimsel Dergi, Cilt 5, Sayı 10, Aralık 2015

Diyarbakır süreçte, sıcaklığın sıcaklığın en en Diyarbakır için için ölçüm ölçüm yapılan yapılan iki iki yıllık yıllık süreçte, 0 0düşük yüksek olduğu ay Temmuz 2014 (ortalama: 31,81 C ), en yüksek olduğu ay Temmuz 2014 (ortalama: 31,81 C ), en düşük ay olduğu ay ise Aralık 2013 -2,51 (ortalama : -2,51(Şekil C 0) olduğu ise Aralık 2013 (ortalama: C0) aylarıdır aylarıdır (Şekil 4). İki yıllık süreçte, aylık toplam güneşlenme 4). İki yıllık süreçte, aylık toplam süresinin en yükDiyarbakır için ölçüm yapılan ikigüneşlenme yıllık süreçte, sıcaklığın en süresinin enayyüksek olduğu Temmuz 2013 (424 saat) en ), en yüksek olduğu ay Temmuz 2014 (ortalama: 31,81 C0ve sek olduğu Temmuz 2013ay(424 saat) ve en düşük olduğu ay 0 düşük olduğu ay Aralık 2014 (83 saat) olarak saptanmıştır düşük olduğu ay ise Aralık 2013 (ortalama : -2,51 C ) Aralık 2014 (83 saat) olarak saptanmıştır (Şekil 5). (Şekil 5). aylarıdır (Şekil 4). İki yıllık süreçte, aylık toplam güneşlenme süresinin en yüksek olduğu ay Temmuz 2013 (424 saat) ve en düşük olduğu ay Aralık 2014 (83 saat) olarak saptanmıştır (Şekil 5).

Şekil 4: Aylık ortalama sıcaklık grafiği

Şekil 4: Aylık Ortalama Sıcaklık Grafiği

Küresel ışınım değerleri ise güneşlenme süresine paralel 2 olarak4:en yüksek Temmuz ayında süresine (7.63KWh/m )-gün, Şekil Aylık ortalama sıcaklık grafiği Küresel ışınım değerleri ise 2014 güneşlenme paralel 2 olaen düşük ise Aralık 2014 ayında (0.64KWh/m -gün) 2 rak en yüksek Temmuz 2014 ayında (7.63KWh/m )-gün, en ölçülmüştür (Şekil6). Küresel ışınım değerleri ise güneşlenme2 süresine paralel düşük ise ayında (0.64KWh/m -gün) ölçülmüştür 2 Diyarbakır için 2014 ölçüm yapılan ikiayında yıllık süreçte, sıcaklığın en olarak enAralık yüksek Temmuz 2014 (7.63KWh/m )-gün, 0 2C ), en yüksek olduğu ay Temmuz 2014 (ortalama: 31,81 (Şekil 6). en düşük ise Aralık 2014 ayında (0.64KWh/m -gün)0 düşük olduğu ay ise Aralık 2013 (ortalama : -2,51 C ) ölçülmüştür (Şekil6). aylarıdır (Şekil 4). İki yıllık süreçte, aylık toplam güneşlenme süresinin en yüksek olduğu ay Temmuz 2013 (424 saat) ve en düşük olduğu ay Aralık 2014 (83 saat) olarak saptanmıştır (Şekil 5).

Şekil 5: Aylık ortalama güneşlenme süresi İki yıllık güneş ortalama enerjisi verilerinin analizinden ölçüm periyodu Şekil 4: Aylık sıcaklık grafiği Şekil 5: Aylık ortalama güneşlenme süresi için Diyarbakır ilinin güneşlenme süresinin 243 saat olduğu Şekil 5:Bu Aylık Ortalama Süresi tespit edilmiştir. değer Türkiye ortalaması olan aylıkparalel 220 Küresel ışınım değerleri ise Güneşlenme güneşlenme süresine 2 İki yıllık güneş enerjisi verilerinin analizinden ölçüm periyodu saatten 23 saat daha büyüktür. Bu durum Diyarbakır ilinde olarak en yüksek Temmuz 2014 ayında (7.63KWh/m )-gün, 2 için Diyarbakır güneşlenme süresinin 243saat saat olduğu Türkiye ortalamasına göre, ayda ortalama 23 güneşten enyıllık düşük iseilinin Aralık 2014 ayında (0.64KWh/m -gün) İki güneş enerjisi verilerinin analizinden ölçüm peritespit edilmiştir. Bu değer Türkiye ortalaması olan aylık daha fazla yararlanma imkanının olduğunu göstermektedir. ölçülmüştür (Şekil6). ilinin güneşlenme süresinin 243 220 yodu için Diyarbakır saat saatten 23 saat dahaDiyarbakır büyüktür.ilinin Bu durum Diyarbakır ilinde Bunun diğer olduğu tespitanlamı edilmiştir. Bu değer Türkiye ortalaması olan Türkiye ortalamasına göre, ayda ortalama 23 saat güneşten aylık 220 saatten 23 saat daha büyüktür. Bu durum Diyarbadaha fazla yararlanma imkanının olduğunu göstermektedir. kır ilinde Türkiye göre, ayda ortalama 23 saat Bunun diğer anlamıortalamasına Diyarbakır ilinin

50

TMMOB Elektrik Mühendisleri Odası

güneşten daha fazla yararlanma imkanının olduğunu göstermektedir. Bunun diğer anlamı Diyarbakır ilinin Türkiye ortalamasına göre ayda yaklaşık 3 güne tekabül eden süre kadar, daha fazla güneşten yararlanabileceği ve enerji üretebileceği sonucudur. Güneş enerjisinden yararlanma konusunda en önemli parametre olan küresel ışınım değerleri ele alındığında, Diyarbakır ilinin ölçüm periyodundaki ortalama küresel ışınım değerinin günde 3,8 kWh/m2 olduğu tespit edilmiştir. Bu değer Türkiye’nin günlük ortalama küresel ışınım değerinden 0,2 kWh/m2 fazladır. Bu sonuç Diyarbakır ilinde Türkiye ortalamasına göre yılda m2 başına 73 kWh fazla güneş enerjisi düştüğünü göstermektedir. Kullanılan sistemin güneş enerjisinden faydalanma değerine bağlı olarak bu değer elektrik veya başka tür bir enerjiye dönüştürülebilecektir. Türkiye Güneş Enerji Atlası (GEPA)’da Türkiye’nin maksimum aylık küresel ışıma değeri 6,57 kWh/m2-gün olarak belirtilmiştir [8]. Yapılan ölçüm aralığında Diyarbakır’ın maksimum küresel ışıma değeri 7,63 kWh/m2-gün olarak ölçülmüştür. Bu sonuçta Türkiye’nin maksimum küresel ışıma değerinin daha yüksek olabileceğini göstermektedir. Ölçüme dayalı verilerin Şekil 6: Aylık ortalama küresel ışıma analiziyle oluşturulacak bir güneş enerjisi atlası ile daha doğru sonuçlara ulaşılabileceği görülmektedir. Eldetekabül edilen veriler Türkiye ortalamasına göre ayda yaklaşık 3 güne eden ve bu verilerin değerlendirilmesi ışığında, Diyarbakır ilinin süre kadar, daha fazlaküresel güneşten ve enerji Şekil 6: Aylık ortalama ışımayararlanabileceği güneş enerjisi sonucudur. potansiyelinin ısı ve enerjisinden ışınım bakımından olduküretebileceği Güneş yararlanma konusunda en önemli parametre olan küresel ışınım değerleri ça yüksek olduğu söylenebilmektedir. Türkiye ortalamasına göre ayda yaklaşık 3 güne tekabül eden ele kadar, alındığında, Diyarbakır ölçüm periyodundaki süre daha fazla güneştenilinin yararlanabileceği ve enerji 2 ortalama küresel ışınım değerinin 3,8 kWh/m olduğu üretebileceği sonucudur. Güneş günde enerjisinden yararlanma tespit edilmiştir. Buparametre değer Türkiye’nin ortalama konusunda en önemli olan küreselgünlük ışınım değerleri 2 küresel ışınım değerinden kWh/m fazladır. Bu sonuç ele alındığında, Diyarbakır0,2ilinin ölçüm periyodundaki Diyarbakır ilindeışınım Türkiye ortalamasına yılda m2 2olduğu başına ortalama küresel değerinin günde göre 3,8 kWh/m 73 kWh fazla güneş enerjisi düştüğünügünlük göstermektedir. tespit edilmiştir. Bu değer Türkiye’nin ortalama Kullanılan sistemin güneş enerjisinden küresel ışınım değerinden 0,2 kWh/m2 faydalanma fazladır. Budeğerine sonuç bağlı olarakilinde bu değer veya başka tür bir Diyarbakır Türkiyeelektrik ortalamasına göre yılda m2enerjiye başına dönüştürülebilecektir. Güneş Enerji Atlası (GEPA)’da 73 kWh fazla güneşTürkiye enerjisi düştüğünü göstermektedir. Türkiye’ninsistemin maksimum küresel faydalanma ışıma değeri 6,57 Kullanılan güneş aylık enerjisinden değerine 2 kWh/m -gün bu olarak belirtilmiştir[8]. bağlı olarak değer elektrik veyaYapılan başka ölçüm tür biraralığında enerjiye Diyarbakır’ın maksimum küresel ışıma değeri 7,63 kWh/m2dönüştürülebilecektir. Türkiye Güneş Enerji Atlası (GEPA)’da gün olarak ölçülmüştür. Türkiye’nin maksimum Türkiye’nin maksimum Bu aylıksonuçta küresel ışıma değeri 6,57 küresel2-gün ışıma daha Yapılan yüksek olabileceğini kWh/m olarakdeğerinin belirtilmiştir[8]. ölçüm aralığında 2 Diyarbakır’ın maksimum ışıma değeri 7,63 kWh/m göstermektedir. Ölçümeküresel dayalı verilerin analiziyle gün olarak ölçülmüştür. Bu sonuçta Türkiye’nin maksimum oluşturulacak bir güneş enerjisi atlası ile daha doğru sonuçlara küresel ışıma görülmektedir. değerinin daha olabileceğini ulaşılabileceği Elde yüksek edilen veriler ve bu göstermektedir. Ölçüme ışığında, dayalı Diyarbakır verilerin ilinin analiziyle verilerin değerlendirilmesi güneş oluşturulacak bir güneş enerjisi ile daha doğru sonuçlara enerjisi potansiyelinin ısı veatlası ışınım bakımından oldukça ulaşılabileceği görülmektedir. Elde edilen veriler ve bu yüksek olduğu söylenebilmektedir. verilerin değerlendirilmesi ışığında, Diyarbakır ilinin güneş enerjisi potansiyelinin ısı veistasyonun ışınım bakımından oldukça Bölgelerde veya illerde ölçüm yokluğu, bazı ölçüm yüksek olduğu söylenebilmektedir. verilerinin eksikliği, ulusal meteoroloji ajansları tarafından sağlanan verilerin güncel olmaması gibi nedenlerden dolayı bu Şekil 6: Aylık ortalama küresel ışıma Bölgelerde veya illerdegibi ölçüm istasyonun yokluğu, bazı ölçüm çalışmada olduğu güneş enerjisi parametrelerinin Şekil 6:ulusal Aylık Ortalama Küresel Işıma tarafından verilerinin eksikliği, ajansları ölçümüne yönelik çalışmalarmeteoroloji literatür açısından büyük önem Türkiye ortalamasına aydaistasyonu yaklaşık 3 güne eden sağlanan verilerin güncelgöre olmaması gibi nedenlerden dolayı bu arz etmektedir. Kurulan ölçüm ile güneştekabül enerjisine süre kadar,olduğu daha fazla güneşten yararlanabileceği veanalizi enerji çalışmada gibi güneş enerjisi parametrelerinin ait meteorolojik verilerin elde edilmesi ve bu verilerin Bölgelerde veya illerde ölçüm istasyonun yokluğu, bazı ölçüm sonucudur. Güneş yararlanma ölçümüne yönelik çalışmalar literatür enerjisinden açısından büyük önem ileüretebileceği Diyarbakır iline ait büyüklüklerin mümkün verilerinin eksikliği, ulusal meteoroloji belirlenmesi ajansları tarafından sağkonusunda en Kurulan önemli parametre olan küresel ışınım değerleri arz etmektedir. ölçüm istasyonu ile güneş enerjisine olmuştur. lanan verilerin güncel olmaması gibi nedenlerden dolayı bu alındığında, Diyarbakır ilinin veölçüm periyodundaki aitele meteorolojik verilerin elde edilmesi bu verilerin analiziça2 lışmada olduğu gibi güneş enerjisi parametrelerinin ölçümüne küresel değerinin günde 3,8 kWh/m olduğu ileortalama Diyarbakır ilineışınım ait büyüklüklerin belirlenmesi mümkün yönelik çalışmalar literatür açısından büyük önem arz ortalama etmektetespit edilmiştir. Bu değer Türkiye’nin günlük olmuştur. 2 dir. Kurulan ölçüm istasyonu 0,2 ile güneş enerjisine ait meteoroloküresel ışınım değerinden kWh/m fazladır. Bu sonuç Diyarbakır Türkiyeveortalamasına yılda m2 başına jik verilerin ilinde elde edilmesi bu verilerin göre analizi ile Diyarbakır 73 kWh fazla güneşbelirlenmesi enerjisi düştüğünü göstermektedir. iline ait büyüklüklerin mümkün olmuştur. Kullanılan sistemin güneş enerjisinden faydalanma değerine bağlı olarak bu değer elektrik veya başka tür bir enerjiye dönüştürülebilecektir. Türkiye Güneş Enerji Atlası (GEPA)’da Türkiye’nin maksimum aylık küresel ışıma değeri 6,57 kWh/m2-gün olarak belirtilmiştir[8]. Yapılan ölçüm aralığında Diyarbakır’ın maksimum küresel ışıma değeri 7,63 kWh/m2gün olarak ölçülmüştür. Bu sonuçta Türkiye’nin maksimum

Kılıç H., Gümüş B., Yılmaz M., Diyarbakır İli İçin Güneş Enerjisi Verilerinin Meteorolojik Standartlarda Ölçülmesi ve Analizi, Cilt 5, Sayı 10, Syf 47-52, Aralık 2015 Gönderim Tarihi: 25.01.2016, Kabul Tarihi: 07.06.2016

4. Kaynaklar [1] Duffieand J, Beckman W. Solar Engineering of Thermal Processing, John Wiley & Sons, Madison, Wis, USA, 1991.

ne Mühendisleri Odası 3. GAP ve Sanayi Kongresi, Şanlıurfa, Türkiye.

[2] Yılmaz M. Güneş Takip Sistemi ile Güneş Enerjisinden Elektrik Enerjisi Elde Etme Yöntemleri ve Optimum Verim Belirlenmesi, Doktora tezi, 2013.

[6] Varınca K, “Türkiye’de Güneş Enerjisi Potansiyeli ve Bu Potansiyelin Kullanım Derecesi, Yöntemi ve Yaygınlığı Üzerine Bir Araştırma”, I. Ulusal, Güneş ve Hidrojen Enerjisi Kongresi, Eskişehir, Türkiye, 2013.

[3] Photovoltaic Geographical Information System (PVGIS). [4] Şahan M, “Yıllık toplam ve Ultraviyole (UV) Güneş Enerjisi Verilerinin Ölçülmesi”, SDÜ Fen Bilimleri Dergisi. [5] Bulut H, “Diyarbakır ili için Güneş verilerinin analizi ve Tipik Güneş Işınım Değerlerinin Türetilmesi”, TMMOB Maki-

[7] Özdemir Y, “MSG Uydu Verilerini Kullanarak Türkiye için Küresel Güneş Radyasyonu Dağılımının Belirlenmesi”, Meteoroloji Genel müdürlüğü Ankara, Türkiye. [8] http://www.eie.gov.tr

51

EMO Bilimsel Dergi, Cilt 5, Sayı 10, Aralık 2015

TMMOB Elektrik Mühendisleri Odası

Hibetullah Kılıç Dicle Üniversitesi, Diyarbakır Teknik Bilimler Meslek Yüksek Okulu’nda Elektrik-Enerji Bölümü’nde öğretim görevlisi olarak çalışmaktadır. Gaziantep Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü’nden Lisans Diploması ile 2009 mezun olmuştur. Dicle Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Elektrik-Elektronik Anabilim Dalı’nda Yüksek Lisans yapmaktadır. 2009-2014 yılları arasında çeşitli ulusal ve uluslararası şirketlerde ve projelerde elektrik-elektronik mühendisi olarak çalışmıştır. Çalışma alanları yenilenebilir enerji kaynakları, akıllı şebekeler, güç elektroniği.

Bilal Gümüş Lisans derecesini İstanbul Teknik Üniversitesi, Elektrik Elektronik Fakültesi, Elektrik Mühendisliği Bölümü’nden 1992 yılında almıştır. Yüksek lisans ve doktora eğitimini Fırat Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Elektrik Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı’nda sırasıyla; 1997 ve 2004 yıllarında tamamlamıştır. Halen Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Elektrik Elektronik Mühendisliği Bölümü’nde öğretim üyesi olarak görev yapmaktadır. Uzmanlık ve araştırma alanları elektrik makinaları, güç elektroniği ve yenilenebilir enerji kaynaklarıdır.

Musa Yılmaz Batman Üniversitesi, Teknoloji Fakültesi, Elektronik-Haberleşme Mühendisliği Bölümü’nde Öğretim Üyesi olarak görev yapmaktadır. 2013 yılında Marmara Üniversitesinden Doktora derecesi ile mezun olmuştur. 2015-2016 yılları arasında post-doktora için University of California Los Angales’da araştırmacı olarak görev yapmıştır. 2004-2013 yılları arasında Dicle Üniversitesi, Teknik Bilimler Meslek Yüksek Okulu’nda öğretim görevlisi olarak görev yapmıştır. Çalışma alanları; yenilenebilir enerji kaynakları, güneş enerjisi, güneş takip sistemleri, akıllı şebekeler.

52

İçel Y., Mamiş M. S., Buğutekin A., Güneş Bacası Sisteminden Elektrik Üretim Verimliliğinin İncelenmesi, Cilt 5, Sayı 10, Syf 53-57, Aralık 2015 Gönderim Tarihi: 01.12.2015, Kabul Tarihi: 08.06.2016

Güneş Bacası Sisteminden Elektrik Üretim Verimliliğinin İncelenmesi Investigating Electrical Production Efficiency of Solar Chimney Yasin İçel1, M. Salih Mamiş2, Abdulcelil Buğutekin3 1

Teknik Bilimler Meslek Yüksekokulu, Elektrik ve Enerji Bölümü Adıyaman Üniversitesi [email protected]

Elektrik Elektronik Mühendisliği Bölümü İnönü Üniversitesi

2

[email protected]

3

Makine Mühendisliği Bölümü Adıyaman Üniversitesi [email protected]

Özet Güneş Bacası Enerji Santralı üç temel bileşenden oluşur: güneş kolektörü, baca ve türbin. Kolektörün altındaki hava sera etkisi ile ısınır, ısınan havanın yoğunluğu azalır ve kolektörün merkezindeki bacaya doğru yükselir. Böylece baca girişine konulan türbinden elektrik üretilir. Bu çalışmada, Adıyaman Üniversitesi yerleşke alanı içine kurulan “Güneş Bacası Enerji Santral Sistemi”nden alınan ölçüm sonuçları değerlendirilmiştir. Bu amaçla günün belirli saatlerinde baca içindeki hava akış hızı ve sıcaklığı, ortam sıcaklığı, ortam rüzgâr hızı, kollektörün sera etkisi ile ısınan zemin sıcaklığı, kollektör altındaki sıcaklık ve hava hızı, farklı çaplarda türbinlerin devir sayısı ve Adıyaman güneş ışınım değerleri ölçülerek değerlendirilmiştir. Yapılan bu çalışmada güneş ışınımı, çevre sıcaklığı, baca yüksekliği ve çapının, kolektörün altındaki zeminin güneş ışınım emilim oranının sistem verimlilik performansını etkileyen parametreler olduğu belirlenmiştir. Türbin montajının yapılacağı noktada sıcaklık ve hava hızının en yüksek olduğu görülmüş, ayrıca 0.8 m çaplı 3 kanatlı türbin modelinin sistem için en verimli model olduğu belirlenmiştir. Çalışma sonucunda Güneş Bacası Enerji Santralının Adıyaman için bir alternatif enerji kaynağı olabileceği neticesine varılmıştır. Anahtar Kelimeler: Güneş enerjisi, Güneş Bacası Enerji Santralı, kanat modelleri, verimlilik.

Abstract Solar Chimney Power Plant consists of three basic components; solar collector, chimney and turbine. The air under the collector warms due to greenhouse effect, air density decreases

and air rises to the chimney mounted in the center of the collector. Thereby electricity is produced from turbines placed to the chimney entrance. In this study, measurement results obtained from the Solar Chimney Power Plant built in Adıyaman University campus area are evaluated. For this purpose, the measured air flow velocity and temperature in the chimney, ambient temperature, ambient wind speed, floor temperature due to greenhouse effect of the collector, temperature and air flow at the bottom of collector, revolution of turbines with different diameters and solar radiation in Adıyaman during particular hours of day are examined. In the study performed it was specified that the ambient temperature, the stack height and the diameter, the solar radiation absorption rate of the collector floor were parameters significantly affecting the system efficiency. It was determined that the temperature and air velocity were highest at the point that turbine installed and 3-blade turbine model with 0.8 m in diameter was the most efficient model for the system. The results has indicated that the solar chimney power plant is an alternative energy source for Adıyaman region. Key Words: Solar power, solar chimney power plant, turbine blade models, efficiency.

1. Giriş Enerjinin bugün sahip olduğumuz medeniyetin temel taşlarından ve ekonomik, sosyal kalkınmanın önemli bileşenlerinden biri olduğu ve gelişmişliğin bir göstergesi olarak yaşam standartlarının yükseltilmesinde hayati bir rol oynadığı bilinmekte-

53

EMO Bilimsel Dergi, Cilt 5, Sayı 10, Aralık 2015

W elektrik üretilmiştir [9]. Çinin kuzeybatı bölgesinde Dai ve arkadaşları, 200 m yükseklik ve 10 m çaplı baca ve 196.270 m2lik kolektör alanına sahip güneş bacası enerji santralinden, aylık 110-190 kW elektrik enerjisi üretilmektedir [10].

2

A Güne enlem 669 r alanı alan Üniv deste santr aşam alınm A bacas açılan yünü geçm yünü m (1 döşen

TMMOB Elektrik Mühendisleri Odası

2. Güneş Bacası Elektrik Santrali Tasarımı 2.1. Güneş Bacası Elektrik Santral Yapıları dir. Sürdürülebilir bir kalkınmanın sürekli ve kaliteli bir enerji arzıyla mümkün olacağı da bilinen bir diğer husustur. Dünya nüfusunun hızla artması, sanayileşmenin ve globalleşmenin de buna paralel olarak hızlanması, dünya enerji ihtiyacını da giderek arttırmaktadır. Günümüz modern bilgi toplumunun; teknoloji, sanayi, ulaşım, iletişim gibi hayatın vazgeçilmez parçaları haline gelmiş her faaliyet için ihtiyaç duyduğu enerji, bugün en kıymetli ve en önemli bir kaynak haline gelmiştir [1, 2]. Enerji tüketiminin tam olarak karşılanamaması, enerji üretimi ve tüketimi arasındaki açığın hızla artmasına neden olmaktadır. Bu durumda da öncelikle ülkemizde artan enerji ihtiyacını karşılamak için yenilenebilir enerji kaynaklarından daha etkin ve rasyonel bir biçimde faydalanılması gerekir [3]. Ayrıca, geleneksel enerji üretim yöntemleri günümüzde çevre kirliliğinin başlıca nedenidir. Yenilenebilir enerji kaynaklarının diğer bir avantajı da enerji üretimi esnasında çevreye çok az zarar vermesidir. Başta kömür ve petrol olmak üzere kullanılan yakıtların yanması sonucu oluşan ve atmosfere verilen SOx, NOx ve toz gibi kirletici emisyonlarla beraber sera etkisi yaratarak küresel ısınma ve iklim değişikliklerine neden olan CO2 emisyonları çevreyi olumsuz yönde etkilemektedir. Özellikle ısıl değerleri düşük, kül ve kükürt içerikleri yüksek olan kalitesiz yerli linyit kömürlerin kullanılması, hava kirliliğini daha da artırmaktadır [4].

Güneş bacası sistemi için yapılan ilk tanımlamalardan biri 1931bacası yılında Alman yazar Hanns Gunther’e aittir. [4]. BunGüneş sisteminde üç temel prensip bulunmaktadır. sisteminde üç temel prensip lar; seraGüneş etkisi,bacası yoğunluk ve sıcaklık farkıyla oluşanbulunmaktadır. baca çekişi Bunlar;enerjidir. sera etkisi, yoğunluk ve ya sıcaklık farkıyla oluşan baca ve kinetik Sistem dairesel da dairesel kesite yakın çekişi ve kinetik enerjidir. Sistem dairesel ya da dairesel kesite bir kesitte oluşmuş sera alanından ve bu alanın merkezine koyakın bir kesitte sera alanından ve bu alanın numlandırılmış bacadanoluşmuş oluşmaktadır. merkezine konumlandırılmış bacadan oluşmaktadır. Dairesel cam kollektör altında bulunan kollektör Dairesel cam kollektör altında hava, bulunan hava,yüzeyikollektör ne gelen güneş ışınımı sayesinde ısınır. Isınan hava, dış ortamyüzeyine gelen güneş ışınımı sayesinde ısınır. Isınan hava, dış dakiortamdaki soğuk hava ile arasında yoğunluk soğuk hava ileoluşan arasında oluşan farkından yoğunluk dolayı, farkından dolayı, kolektörün merkezine doğru eder. Kollektör kolektörün merkezine doğru hareket eder.hareket Kollektör merkezinbulunan dikey bacahavanın yardımıyla de merkezinde bulunan dikey baca yardımıyla çekişihavanın hızlanır çekişi ve hızlanır veaçık havaolan üst ucu olan baca dış Hızı ortama hava üst ucu bacaaçık tarafından dış tarafından ortama atılır. atılır.bacaya Hızı yönelen artarak hava, bacayabacanın yönelen bacanın giriş artarak girişhava, bölgesinde bulubulunan türbini bağlı döndürür ve türbine bağlı olan nanbölgesinde türbini döndürür ve türbine olan jeneratör yardımıyla jeneratör yardımıyla elektrik elektrik enerjisi elde edilmiş olur.enerjisi elde edilmiş olur.

Güneş bacası fikri ilk olarak 1931 yılında Alman araştırmacı Hanns Günther tarafından ortaya atılmıştır [5,6,7]. Daha sonra Güneş bacası 1970’li yılların sonralarına doğru Prof. Dr. Jörg Schlaich tarafından tasarlanmış ve 1978 yılında ise konsept bir güneş bacası modellemesi Prof. Dr. Jörg Schlaich tarafından dizayn edilmiştir [5]. Daha sonraki yıllarda dünya çapında birçok araştırmacı güneş bacası sistemi üzerinde inceleme yapmaya başlamıştır. 1997 yılında Florida Üniversitesi kampüs alanında inşa edilen güneş bacası elektrik santralında enerji üretim uygulama modelinde teorik ve deneysel incelemeler başarıyla gerçekleştirilmiştir [6].

Şekil 1: Güneş Bacası Sisteminin Çalışma Prensibi [7]

Pasumarthi ve Sherif 1998’de, güneş bacasının hem teorik hem de deneysel olarak performans karakteristiklerini incelemiştir [4,8]. Gannon 2000’de, sistem kayıpları ve kollektör performansı düşünülerek güneş bacası çevrim analizi yapmıştır [5]. Sistem kayıpları olarak sürtünme kayıpları, sistem, türbin ve kinetik enerji kayıpları düşünülmüştür.

Şekilgüneş 1 Güneş bacası sisteminin çalışma Bu çevrim ışınımı ne kadar büyükse o kadarprensibi hızlı bir[7] şekilde gerçekleşir. Baca aynı zamanda kollektör altındaki havayı emdiği için, açık bulunan kollektör yanlarından sisteme tekrar hava girer. Böylece sürekli bir çalışma sağlanmış olmaktadır [4, 5, 11].

Güneş bacası enerji üretimi ile ilgili olarak çeşitli yerlerde uygulama prototipleri kurulmuştur. Kulunk tarafından İzmit’te inşa edilen sistem, baca yüksekliği 2 m baca çapı 0.07 m kolektör alanı 9 m2 olup 0.14 W elektrik üretilmiştir [9]. Çinin kuzeybatı bölgesinde Dai ve arkadaşları, 200 m yükseklik ve 10 m çaplı baca ve 196.270 m2lik kolektör alanına sahip güneş bacası enerji santralından, aylık 110-190 kW elektrik enerjisi üretilmektedir [10].

2. Güneş Bacası Elektrik Santralı Tasarımı 2.1. Güneş Bacası Elektrik Santral Yapıları Güneş bacası sistemi için yapılan ilk tanımlamalardan biri 1931 yılında Alman yazar Hanns Gunther’e aittir [4].

54

Ş

Güneş bacasından elde edilen güç, gelen güneş miktarıyla, baca yüksekliğiyle ve kollektör alanı ile doğru orantılıdır. Aynı güç; yüksek baca ve nispeten küçük kollektör alanı veya daha kısa baca ve daha büyük bir kollektör alanı ile de elde edilebilir.

2.2. Sistemin Kurulumu Araştırmanın yapılabilmesi için Mart 2009’da Türkiye’nin Güneydoğu Anadolu Bölgesi’nde 38° 11°-37° 25° kuzey enlemi ile 39° 14°-37° 31° doğu boylamı üzerinde yer alan, 669 rakımlı Adıyaman ilinde, Adıyaman Üniversitesi yerleşke alanı içinde günün tüm saatlerinde güneş gören ve çevresi açık alan seçilerek kurulmaya başlanan sistem, Adıyaman Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi tarafından desteklenen proje ile Haziran 2010’da güneş bacası enerji santral prototipi kurulmuştur. Ayrıca prototip imalatı aşamasında TPAO Adıyaman Bölge Müdürlüğü’nden destek alınmıştır.

S şidde x 0.0 Zemi tarafı yalıtı açısın Kole 0.004 kısım yükse kapat

2

Şekil 3 Güneş bacası sistemi kollektör imalatı [15] Güneydoğu Anadolu bölgesinde 38° 11° – 37° 25° kuzey enlemi ile 39° 14° – 37° 31° doğu boylamı üzerinde yer alan, 669 rakımlı Adıyaman ilinde, Adıyaman Üniversitesi yerleşke Güneş bacası sisteminin en önemli kısımlarından olan alanı içinde günün tüm saatlerinde güneş gören ve çevresi açık İçel Y., Mamiş M. S., Buğutekin A., Güneş Bacası Sisteminden Elektrik Üretim İncelenmesi, baca imalatında öncelikle türbinVerimliliğinin ve jeneratörün monte alan seçilerek kurulmaya başlanan sistem, Adıyaman Cilt 5, Sayı 10, Syf 53-57, Aralık 2015 edileceği ve kollektör altından bacaya doğru yönlendirilen Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi tarafından havanın Gönderim türbinden Tarihi: düzgün bir dağılımla geçip bacaya 01.12.2015, Kabul Tarihi: 08.06.2016 desteklenen proje ile Haziran 2010’da güneş bacası enerji girmesini sağlamak için 0.07 m kalınlığında metal sac’ dan santral prototipi kurulmuştur. Ayrıca prototip imalatı ana huni ve iç huni üretilmiştir. Daha sonra ana huninin aşamasında TPAO Adıyaman Bölge Müdürlüğünden destek taşıyıcı ayaklarla ve baca ile bağlantısını sağlamak için ana alınmıştır. huninin alt ve üst kısımlarına 0.2 m kalınlığında flanşlar Adıyaman Üniversitesi kampüs alanına kurulan güneş Adıyaman Üniversitesi kampüs alanına kurulan bacası bağlantısını sağlamak için 0.07 ana huninin alt ve üst kısımlarına monte edildi. En son olarak m kalınlığında metal sac’ dan bacası sisteminde, öncelikle 27 m çapında 0,5 mgüneş derinliğinde sisteminde, öncelikle 27 m çapında 0,5 m derinliğinde açılan 0.2 m kalınlığında flanşlar monte edildi. En son olarak m açılan çukura 0,05 m kalınlığında alüminyum folyolu cam yapılmış 15 m yüksekliğinde 0.8 m çapında baca imal0.07 edilip çukura 0,05 m kalınlığında alüminyum folyolu cam yünütoprağa döşemetal sac’ dan yapılmış 15 m yüksekliğinde m yünü döşenerek, gündüz zemine depolanacak ısının anakalınlığında huni üzerine yerleştirildi. Bacanın iç kısmını 0.8 düşük nerek, gündüz zemine depolanacak toprağa geçmesi ençapında baca imal edilip ana huni üzerine0.05 yerleştirildi. Bacanın geçmesi engellenmiştir. Daha sonraısının alüminyum folyolu cam sıcaklıkta tutmak için baca çevresi m kalınlığında gellenmiştir. alüminyum folyolu yünü üzerine iç kısmını folyolu düşük sıcaklıkta için baca çevresi 0.05 m kayünü üzerineDaha 0.10 sonra m kalınlığında çakıl, 0.05cam m ince kum, 0.05 alüminyum cam yünütutmak ile kaplandı. 0.10 m ton) kalınlığında çakıl, 0.05 kum,ise 0.05 m (15 ton) lınlığında alüminyum folyolu cam yünü ile kaplandı. m (15 cam parçaları, en m üstince yüzeye 0.25 m asfalt cam parçaları, üst yüzeye ise 0.25 m asfalt döşenerek özel döşenerek özel en zemin hazırlanmıştır. zemin hazırlanmıştır.

rımı

ıları

dan biri

maktadır. an baca el kesite alanın

ollektör ava, dış arkından ollektör n çekişi ortama ın giriş ğlı olan

0.8-3

0.8- 4

0.8- 5 1.2-1 1.2-2 1.2-3

1.2- 4

1.2- 5

Çizelg türbin

Çiz sayılar olduğu türbin değişm baca gi

Tü içindek hızının hızında

Şekil 2: Güneş Bacası Sistemi Zemin İmalatı [15]

Şekil 2 Güneş bacası sistemi zemin imalatı [15] Sistemin kollektör taşıyıcı kısımları çevredeki rüzgâr Sistemin kollektör taşıyıcı kısımları çevredeki rüzgâr şiddetine şiddetine dayanıklı olması için 0.04 x 0.04, 0.04 x 0.08 ve 0.02 dayanıklı olması için 0.04 x 0.04, 0.04 x 0.08 ve 0.02 x 0.02 x 0.02 metal kare ve dikdörtgen profillerden imal edilmiştir. metal ve dikdörtgen profillerden imal edilmiştir. Zemin Zeminkare sıcaklığının kolektörü oluşturan metal profiller sıcaklığının kolektörü oluşturan için metalmetal profiller tarafından abtarafından absorbe edilmemesi profiller zeminden sorbe edilmemesi için metal profiller zeminden yalıtılmıştır. yalıtıldı. Güneş kollektörü, Adıyaman ilinin güneş eğim Güneş kollektörü, Adıyaman eğim açısına göre eğimliilinin ve 27güneş m çapında imal edildi. açısına göre 60 derece 0 6Kolektörün derece eğimli ve 27oluşturulan m çapındamodellere imal edilmiştir. Kolektörün üst kısmı göre dört aşamada üst kısmı modellere görekaplandı. dört aşamada 0.004 m ka0.004 moluşturulan kalınlıktaki cam ile Kollektörün uç lınlıktaki cam ile kaplanmıştır. Kollektörün uç kısımları kısımları hava girişini sağlamak için 0.05-0.35hava m girişini sağlamak 0.05-0.35 m kanatçıklı yüksekliklere ayarlanayüksekliklere göreiçin ayarlanabilen bir göre mekanizma ile bilen kanatçıklı bir mekanizma ile kapatılmıştır. kapatıldı

i [7]

Ölç Adıyam arasınd tipleri için en modeli

Şekil 4: Güneş Bacası Enerji Santral Prototipinin Bitmiş Hali [15]

Şekil 4 Güneş bacası enerji santral prototipinin bitmiş Araştırmamızda türbin olmadan yapılan ölçümler sonucunda hali [15] baca girişine farklı çap ve kanat sayılarına sahip düşey eksenli özel olarak imal edilmiş rüzgâr türbini ve DC jeneratör kullanılmasının uygun olacağına karar verilmiştir [12, 13, 14, 15]. Araştırmamızda türbin olmadan yapılan ölçümler sonucunda baca girişine farklı çap ve kanat sayılarına sahip 3. Araştırma Tartışma düşey eksenli özel olarak Bulguları imal edilmişverüzgar türbini ve DC jeneratör kullanılmasının uygun olacağına karar verilmiştir Güneş bacası sisteminde türbin montajı yapıldıktan sonra ger[12,13,14,15]. çekleştirilen ölçümler 27-29-31 Temmuz 2011 tarihlerinde günlük olarak yapılmış elde edilen veriler paralellik gösterdiğinden 27 Temmuz 2011 tarihinde elde edilen veriler kullanılmıştır 3. Araştırma Bulguları ve Tartışma [15].

Güneş bacası sisteminde türbin montajı yapıldıktan sonra

gerçekleştirilen ölçümler 27 –Kanat 29 Modelli – 31 Türbinler Temmuz 2011 Çizelge 1: Güneş Bacası Sistemi İçin Değişik İçin Saatlikolarak Devir Sayısı tarihlerinde günlük yapılmış elde edilen veriler

3

paralellik gösterdiğinden 27 Temmuz 2011 tarihinde Kanat Türbin Devir Sayısı (rpm) edilen veriler kullanılmıştır [15]. Modeli 08:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 (çap)

2

0.8-1 Kanat

112,5

291

0.8-2 Kanat

255,5

349,5

435 435 (rpm) 205,9 Türbin466,5 Devir Sayısı

0.8-3 Kanat Kanat 294,6

437,4

525

465

Modeli 188,8 08:00 0.8- 4 Kanat 254,5 10:00 364,5 (çap)

0.8- 5 Kanat

249

0.8-1 Kanat0 1.2-1 Kanat Şekil 3: Güneş Bacası Sistemi Kollektör İmalatı [15]

Şekil 3 Güneş bacası sistemi kollektör imalatı [15]

Güneş bacası sisteminin en önemli kısımlarından olan baca imalatında öncelikle türbin ve jeneratörün monte edileceği ve kollektör doğru yönlendirilen havanın türbin- olan Güneşaltından bacasıbacaya sisteminin en önemli kısımlarından den bir dağılımla geçip bacaya sağlamak için bacadüzgün imalatında öncelikle türbingirmesini ve jeneratörün monte 0.07 m kalınlığında ‘metalaltından sac’dan ana huni doğru ve iç huni üretiledileceği ve kollektör bacaya yönlendirilen miştir. sonra ana düzgün huninin taşıyıcı ayaklarla ve baca bacaya ile havanınDaha türbinden bir dağılımla geçip

girmesini sağlamak için 0.07 m kalınlığında metal sac’ dan ana huni ve iç huni üretilmiştir. Daha sonra ana huninin taşıyıcı ayaklarla ve baca ile bağlantısını sağlamak için ana huninin alt ve üst kısımlarına 0.2 m kalınlığında flanşlar monte edildi. En son olarak 0.07 m kalınlığında metal sac’ dan yapılmış 15 m yüksekliğinde 0.8 m çapında baca imal edilip

1.2-2 Kanat

10

1.2-3 Kanat

55

0.8-2 Kanat

290

112,50 15

388 586

12:00 405

424,9

342

2910

465 0

10

10

255,5

349,5

435

1.2- 4 Kanat

0.8-3 Kanat30 294,6 35

437,4 40

525 60

1.2- 5 kanat 30 0.8- 4 Kanat35 188,8

35 254,5

110 364,5

19

45

85

295,2 488,5

80,8 289,8

14:00 204,8 16:00 287,8 369

295,2 0

55

0

73,3

35

25

20

586

55,5 405

18:00

244,3

388 0 466,5

elde

80,8

435

205,9

488,5

289,8

30 287,8

204,8

Çizelge0.81’de 0.8 m çaplı modellerinin sayılarının 249türbin 290 424,9 devir 342 369 5 Kanat 1.2 m çaplı türbin modellerinden oldukça yüksek olduğu görül0 0 0 0 0 1.2-1 Kanat

244,3 0

1.2-2 Kanat

10

15

10

10

55 55

0

1.2-3 Kanat

55

19

45

85

73,3

35

EMO Bilimsel Dergi, Cilt 5, Sayı 10, Aralık 2015

TMMOB Elektrik Mühendisleri Odası

mektedir. Rüzgâr türbinlerinde devir sayısı ile türbin girişindeki hava hızı doğru orantılı olarak değişmektedir. Hava hızı, hunin alt çapının büyük olması ve baca girişinde ani daralmadan dolayı hızla yükselmektedir.

[2] K.Kavak, Dünyada ve Türkiye’de Enerji Verimliliği ve Türk Sanayiinde Enerji Verimliliğinin İncelenmesi, İktisadi Sektörler Ve Koordinasyon Genel Müdürlüğü, Yayın No:2689, Ankara, 2005.

Türbin montajından sonra yapılan ölçümlerde de ana huni içindeki 0.8 m çaplı türbinlerin konulduğu noktadaki hava hızının, 1.2 m çaplı türbinlerin konulduğu noktadaki hava hızından yüksek olduğu tespit edilmiştir.

[3] Oda Raporu, Türkiye’nin enerji görünümü, TMMOB Makina Mühendisleri Odası, MMO/588, 2012.

Ölçüm yapılan gün için güneş ışınım değerlerinin Adıyaman ili için en yüksek olduğu 12:00 ile 13:00 saatleri arasında 0.8 m çaplı türbin modeli için farklı kanat sayılı tipleri Çizelge 2’de birbirleri ile kıyaslayacak olursak, sistem için en verimli türbin modelinin 0.8 m çaplı 3 kanatlı türbin modeli olduğu görülecektir. Çizelge 2: Güneş Bacası Sistemi İçin Kullanılan Türbin Modellerinin Kıyaslanması Kanat Modeli (çap)

Zaman

Türbin Hızı (dev/d)

Türbin Giriş Hızı (m/sn)

Türbin Çıkış Gücü (W)

0.8-1 Kanat

12:00

465

2,91

5,3572

0.8-2 Kanat

12:10

435

2,79

4,756

0.8-3 Kanat

12:20

525

2,95

5,6894

0.8- 4 Kanat

12:30

364,5

2,62

3,984

0.8- 5 Kanat

12:40

424,9

2,57

3,774

4. Sonuç ve Öneriler Adıyaman Üniversitesi yerleşke alanı içine kurulan güneş bacası siteminde yapılan ölçümlerde güneş ışınım şiddetinin çevre sıcaklığını belirleyici bir parametre olduğu ve dolayısıyla güneş bacası siteminin performansını etkileyen önemli bir faktör olduğu, kollektörün altındaki ısının bacaya doğru gittikçe yükseldiği ve bacadan yukarı doğru yükseldikçe azaldığı belirlenmiştir. Ayrıca küçük çaplı güneş bacası sistemlerinde enerji üretirken en iyi performansı elde etmek için baca girişine düşey eksenli bir türbin yerleştirilmesinin uygun olacağı, bu tür güneş bacası sistemlerinde en yüksek gücün 3 kanatlı türbin modelinden elde edildiği tespit edilmiştir. Sonuç olarak, güneş bacası sisteminin Adıyaman şartlarında enerji üretimi için alternatif bir sistem olduğu ve kurulan prototipin geliştirilerek bölgede güneş bacası elektrik santralı kurulabileceği söylenebilir.

[4] A.Koyun, “Güneş bacası ile enerji üretiminin incelenmesi”, Doktora Tezi, Süleyman Demirel Üniversitesi, Isparta, 2006. [5] Z.R. Yabuz, “Güneş bacasında konstrüktif iyileştirme çalışmaları ve performans artırıcı yöntemlerin araştırılması”, Yüksek Lisans Tezi, Süleyman Demirel Üniversitesi, Isparta, 2009. [6] Z.Xinping, J.Yang, B.Xiao, G. Hou, Experimental study of temperature field in a solar chimney powersetup, Applied Thermal Engineering, 27 (2007) 2044-2050. [7] J.Schlaich, R.Bergermann, W.Schiel, G.Weinrebe, Design of Commercial Solar Updraft Tower Systems - Utilization of Solar Induced Convective Flows for Power Generation. 2004. [8] N.Pasumarthi, S.A.Sherif, Experimental And Theoretical Performance Of A Demonstration Solar Chimney Model Part 2: Experimental And Theoretical Results And Economic Analysis. International Journal Energy Research, 22 (1998) 443-461. [9] H.Kulunk, A prototype solar convection chimney operated under Izmit conditions. In: Veziroglu TN, editors. In:Proceedings of seventh MICAES, 1985. p. 162. [10] Y.J. Dai, H.B. Huang, R.Z. Wang, Case study of solar chimney power plants in North-western regions of China, Renewable Energy, 28 (2003) 1295-304. [11] K.Delikanlı, Z.R.Yabuz, Güneş bacası prototipinde verimliliği artırıcı yöntemlerin araştırılması, C.B.ü. Soma Meslek Yüksekokulu Teknik Bilimler Dergisi, 1:15 (2011) 36-54. [12] A.Bugutekin, Effect of the collector diameter on solar chimney powerplants, Energy Education Science and Technology Part A: Energy Science and Research, 27(1) (2011) 155168. [13] A.Bugutekin, An Experimental Investigation Of The Effect Of Periphery Height And Ground Temperature Changes On The Solar Chimney System, Journal of Thermal Science and Technology, 32:1 (2012) 51-58.

5. Kaynaklar

[14] A.Bugutekin, Experimental study of temperature field in a solar chimney plant in ADIYAMAN, Journal of Thermal Science and Technology, in pres, October 2012.

[1] K.Varınca, G.Varank, Güneş Kaynaklı Farklı Enerji Üretim Sistemlerinde Çevresel Etkilerin Kıyaslanması ve Çözüm Önerileri, Yıldız Teknik Üniversitesi Çevre Mühendisliği Bölümü.

[15] Y.İçel, “Farklı çaplarda kanat modelleri ile güneş bacası enerji sisteminden elektrik üretim verimliliğinin incelenmesi”, Yüksek Lisans Tezi, İnönü Üniversitesi, Malatya, 2012.

56

İçel Y., Mamiş M. S., Buğutekin A., Güneş Bacası Sisteminden Elektrik Üretim Verimliliğinin İncelenmesi, Cilt 5, Sayı 10, Syf 53-57, Aralık 2015 Gönderim Tarihi: 01.12.2015, Kabul Tarihi: 08.06.2016

Yasin İçel 1975 yılında Malatya’da doğmuştur. 1996 yılında Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü’nden mezun olmuştur. Yüksek lisans derecesini İnönü Üniversitesi’nden 2012 yılında almış ve halen İnönü Üniversitesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği’nde Doktora eğitimine devam etmektedir. 1999 yılında İnönü Üniversitesi Adıyaman Meslek Yüksekokulunda Bilgisayar Okutmanı olarak göreve başlamış ve 2006 yılında Adıyaman Üniversitesi’nin kurulması ile Adıyaman Üniversitesi Teknik Bilimler Meslek Yüksekokulu Elektrik ve Enerji Bölümü’nde Okutman olarak çalışmaya devam etmektedir. Enerji üretimi, iletimi ve dağıtımı ve yenilenebilir enerji sistemleri temel çalışma konularıdır. Evli ve iki çocuk babasıdır.

Mehmet Salih Mamiş 1964 yılında doğmuştur. 1989 yılında Orta Doğu Teknik Üniversitesi Gaziantep Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü’nden mezun olmuştur. Yüksek lisans ve doktora derecesini Gaziantep Üniversitesi’nden 1992 ve 1997 yıllarında almıştır. 1997 yılında Yardımcı Doçent, 1992 yılında Doçent ve 2006 yılında Profesör unvanını almıştır. Halen İnönü Üniversitesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü’nde görev yapmaktadır. Enerji iletimi ve dağıtımı, güç sistemleri geçici rejim analizleri ve yenilenebilir enerji sistemleri temel çalışma konularıdır.

Abdulcelil Buğutekin 1975’ da Şirvan (Siirt)’de doğan Abdulcelil Buğutekin ilk ve orta öğrenimini Van’da tamamladı. 1993 yılında devlet parasız yatılı olarak Hakkâri Endüstri Meslek Lisesi’nin Tesisat Teknolojisi Bölümü’nü bitirdi. Üç yılık iş deneyiminden sonra 1996 yılında Marmara Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi Makine Bölümü’nün Enerji Anabilim Dalını kazandı. 2000 yılında mezun olarak aynı dönemde Marmara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü’nde Makine Eğitimi Bölümü’nde yüksek lisansa başladı. 2002 yılında Marmara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü’nde Araştırma Görevlisi olarak göreve başladı. 2003 yılında yüksek lisansı bitirdikten sonra aynı dönemde Marmara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Makine Eğitimi Bölümü’nde doktora programına başladı. 2007 yılında Adıyaman Üniversitesine Yrd. Doç. Dr. olarak atandı, 2014 yılında Doç. Dr. ünvanını aldı. Halen Adıyaman Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölüm Başkanı olarak görevine devam etmektedir. Evli ve iki çocuk babasıdır.

57

TMMOB Elektrik Mühendisleri Odası EMO BİLİMSEL HAKEMLİ DERGİ YAZIM KURALLARI YÖNERGESİ “EMO Bilimsel Hakemli Dergi”, özgün bilimsel araştırmalar ile ilginç uygulama çalışmalarına yer veren ve bu niteliği ile hem araştırmacılara hem de uygulamadaki mühendislere seslenmeyi amaçlayan hakemli bir dergidir. İlgi alanı Elektrik Mühendisleri Odası’na kayıtlı tüm mühendislik disiplinleridir. Yayın dili Türkçe olup, dergide yayınlanacak makaleler ve kısa bildiriler ile ilgili yazım kuralları aşağıda verilmektedir. Makalelerin basıma hazır tam metni, pdf dosyası olarak http://edergiportal.emomerkez.net/sayilar adresindeki derginin Makale Yönetim Sistemi üzerinden iletilmelidir. Makale dosyaları, ilk yazarın soyadına göre adlandırılmalı, aynı yazara ilişkin birden fazla bildiri iletilmesi durumunda verilen ada ek olarak numaralandırma da yapılmalıdır. Bilgisayar ortamında iletilmeyen makalelerin hakemlere gönderilmesi ve değerlendirilmesi olanağı bulunmamaktadır. Makale yazım kuralları: • Makale sayfaları, A4 (210 mm x 297 mm) kağıt boyutunda hazırlanmalıdır. • Sayfa kenar boşlukları: İlk sayfa için üst = 3 cm, alt = 3,7 cm, sol = 2 cm, sağ = 2 cm diğer sayfalar için üst = 2,5 cm, alt = 3,7 cm, sol = 2 cm, sağ = 2 cm. • Makale herbiri 80 mm genişliğinde iki sütun halinde yazılmalıdır. Sütunlar arasında 10 mm aralık bırakılmalıdır. • Makale, Times New Roman yazı tipi ile tek satır aralıklı, iki yana dayalı hizalı olarak yazılmalıdır. • Makale başlığında, bildiri adı, yazar adları, yazarların çalıştıkları kurumların adları ve e-posta adresleri yer almalıdır. • Başlıktan sonra dört satır boşluk bırakılarak yazılacak Türkçe özet ve İngilizce özet (abstract) kısımları en az 100, en çok 150 kelimeden oluşmalıdır. • Bölüm başlıkları, numaralandırılmalı, yalnızca baş harfleri büyük harflerle yazılmalı ve sütuna ortalanmalıdır. • Makalede kullanılacak yazı tipi boyut ve biçimleri: Başlık

14 Kalın Yalnızca baş harfleri büyük

Yazar adları

12 İtalik

Kurum adları

12

Özetler

9 İtalik

Alt ve üst simgeler

7

Başlıklar

11 Kalın

Metin

9

• Makale değerlendirme sonuçları, sisteme yüklendikten en geç 2 ay sonra e-posta ile yazarlara bildirilecektir. Aksi belirtilmedikçe yazışmalarda birinci yazarın adresi kullanılacaktır. Tüm yazışmalar ve ilişkiler http://bilimseldergi.emo.org.tr web sayfasında açılacak olan alanda elektronik ortamda yapılacaktır. Bu yazım kuralları, TMMOB Elektrik Mühendisleri Odası Yönetim Kurulu ile EMO Bilimsel Hakemli Dergi’nin yayın kurulunca yürütülür.