Akademik Veri Yönetim Sistemi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2019
Öğrenci: Genco Kavas
Danışman: Onur Taylan
Özet:Sera gazı salınımı, küresel ısınmanın başlıca sebeplerinden birisi ve bu salınımı azaltma yollarından birisi de güneş enerjisi gibi temiz enerji kaynaklarının kullanımının arttırılmasıdır. Güneş enerjisi ile üretim yapmanın bazı olası problemleri var ve bunların başında enerji üretim miktarının gün içindeki dalgalanmaları geliyor. Bunlar göz önünde bulundurularak enerji üretimi daha önceden tahmin edilerek enerji tüketim ihtiyacının karşılanıp karşılanamayacağının bilinmesi önemlidir. Tüm bunları sağlamanın başında fotovoltaik (PV) modüllerinin üzerine düşen toplan enerji miktarının bilinmesi geliyor. Eğimli modül üzerine ulaşacak olan toplam güneş enerji miktarını hesaplamaya yardımcı olan birçok modeller literatürde mevcut fakat bunların hepsi her lokasyon için doğru sonuçları veremiyor. Bu tez kapsamında literatürdeki modeller incelenip Kıbrıs için uygun olabilecek modeller belirlendi ve bu modeller ODTÜ KKK güneş istasyonundan toplanan verilerle karşılaştırıldı. Ayrıca güneşten gelen toplam ışınımın 2 şeklinden biri olan yayılı gelen ışığın (DHI) doğru tahmini bu tezin amaçlarından birisidir. Güneş ışığı doğrudan ve yayılı ile gelen olmak üzere ikiye ayrılır ve yayılı gelen güneş enerjisinin ölçümü, ölçüm işleminin zor ve çok pahalı cihazlar gerektirmesi nedeni ile Dünya’nın birçok yeri için mevcut değildir. DHI değerinin doğru tahmini için de birçok model mevcuttur ve bu tezde ayrıca mevcut modelleri incelenip Kıbrıs için uygun olabilecek modeller belirlendikten sonra bu modeller toplanmış olan DHI ölçümleri ile karşılaştırılmıştır. Bu karşılaştırma sonuçlarına göre Kıbrıs için en uygun DHI tahmin modeli, Bailek’in 23. Modeli olarak belirlenmiştir. Eğimli yüzey üzerindeki toplam güneş enerjisi miktarını tahmin etmek için Liu-Jordan, Perez, Munner, Skartveit-Olseth, Hay and Davies, Reindl, HDKR ve Badescu modelleri kullanıldı. Bu modellerin vermiş olduğu değer ODTÜ KKK’den toplanan 30°’lik eğime sahip piranometre yardımı ile toplanan verilerle karşılaştırıldı. Eğimli yüzey üzerindeki toplam güneş enerjisi 3 farklı şekilde hesaplandı; (i) ölçülmüş DHI ile, (ii) Bailek’in 23. modeli ile hesaplanan DHI ile ve (iii) ODTÜ KKK’de toplanan DHI ölçümleri yardımıyla çıkarılan 2 denklemi kullanarak. Sırasıyla bu yöntemlerin vermiş olduğu %RMSE değerleri %18, 70% ve %74 civarlarındadır. Bu değerler 8 farklı model için dörder kez hesaplandı ve bu sonuçlara göre Liu-Jordan ve Badescu modelleri izotopik ve basit modeller olmalarına rağmen, anizotrop olan gelişmiş modellerden gerçeğe daha yakın tahmin sonuçları verdiler. Bu sonuçlara göre, Kıbrıs şartları için, izotropic modeller kullanarak eğimli yüzey üzerine düşen toplam güneş enerjisi tahmini yapmak en iyisi olacaktır. Ayrıca tüm bu modeller ve sonuçlar kullanılarak enerji üretim tahmini üzerinde karşılaştırmalar yapıldı. Tahmini üretim değerleri ODTÜ KKK da bulunan 1 MW kurulu gücündeki güneş enerji santralinin gerçek üretimiyle kıyaslandı ve her bir yöntemde çıkan %RMSE değerinin enerji üretimindeki %RMSE değerlerinden düşük çıktığı görüldü. Tüm bunlar yorumlandığında sonuç olarak Bailek’in 23. modellinin DHI tahmini için en iyi model olduğu, Badescu modelinin eğimli yüzeyde ki toplam güneş enerjisi tahmini için en iyi model olduğu söylenebilir. Ayrıca, bu değerler kullanarak enerji üretimi kontrol edildiğinde güneş enerjisi tahmininde ki farkların enerji üretiminde daha da azaldı görülmekte. Belirtilen 2 model kullanarak DHI ölçümü olmayan lokasyonlar için sadece GHI ölçümü kullanarak enerji üretim tahmini başarılı bir şekilde yapılabilir.