Bağımsız bir fotovoltaik sistemin PVsyst yazılımı kullanılarak tasarımı ve simülasyonu

Abstract

Enerji tüketimi son yıllarda artmakta ve şehirlerde giderek yoğunlaşmaktadır. Bu nedenle, şehirler ve üniversiteler enerjilerini üretebilecek potansiyeldeki kaynakları bulmakta, enerji tasarrufu ve enerji verimi için çalışmaktadırlar. Çalışmada, Bilecik’te kamu hizmeti ölçeğinde şebekeye bağımlı ve şebekeden bağımsız bir fotovoltaik enerji sisteminin teknik ve ekonomik yönden değerlendirmesi yapılmaktadır. Analiz için PVsyst 7.2. yazılımı kullanılmaktadır. PVsyst; fotovoltaik sistemlerin verimini tahmin etmek ve sistem tasarımını optimize etmek için yaygın olarak kullanılan bir simülasyon yazılımıdır. Bu çalışmasında 550 Wp kurulu güç değerinde, şebekeden bağımsız fotovoltaik enerji sistemi için beş farklı güneş takip sisteminin maliyet ve performans analizi yapılmaktadır. Analizi yapılan güneş takip sistemleri; sabit, mevsimsel, yatay, dikey ve çift eksen takip sistemleridir. Analiz için kullanılan aylık ortalama güneş ışınımı ve ortam sıcaklık verileri PVsyst veri tabanından elde edilmektedir. Yapılan analizlerde beş farklı güneş takip sistemi için aylık kullanılabilir mevcut güneş enerjisi, sistem verimi, eksik enerji, panel, nihai ve referans verimi, performans oranı, panel ve sistem kayıpları karşılaştırılmaktadır. Beş farklı güneş takip sistemi içerisinden; en yüksek mevcut güneş enerjisi 1049.9 kWh ve en düşük kayıp enerji 57.03 kWh olarak çift eksen takip sisteminde, en düşük mevcut güneş enerjisi 764.77 kWh ve en yüksek kayıp enerji 93.36 kWh olarak sabit eksen sistemde elde edilmiştir. Sistem tarafından üretilen ve ihtiyaç fazlası olduğu için kullanılamayan enerji; en yüksek çift eksen takip sisteminde 297.23 kWh, en düşük ise sabit eksen sisteminde 51.84 kWh olduğu görülmüştür. Ayrıca çalışmada Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesin de tasarlanan 2 kWh kurulu güç değerine sahip şebekeye bağımlı fotovoltaik enerji sisteminin teknik ve ekonomik analizi yapılmıştır. Analiz sonucunda enerji sisteminin yıllık 3109.6 kWh enerji üretebileceği ve ortalama yıllık performans oranının 0.837 olduğu görülmüştür. Yapılan ekonomik analizde böyle bir enerji sisteminin kurulumu için gerekli olan yatırım maliyetinin 11560 TL olduğu ve sistemin geri ödeme süresinin 5 yıl olduğu görülmüştür. Bu çalışmanın sonuçları, şebekeden bağımsız ve şebekeye bağımlı enerji sisteminin güç üretim değerlerinin hem performans hem de ekonomik uygulanabilirliğini göstermekte ayrıca gerçek uygulama durumunda sistemin başarılı bir şekilde geliştirilmesine hizmet etmektedir.Energy consumption has been increasing in recent years and is increasingly concentrated in cities. For this reason, cities and universities find potential sources to produce their own energy and they also work for energy saving and efficiency. In this study, the technical and evaluation of an on-grid and off-grid photovoltaic energy system is made for public service in Bilecik. For analysis, PVsyst 7.2. is used. PVsyst software is a commonly used as a simulation software to estimate the efficiency of photovoltaic systems and to optimize system design. Firstly, in five different solar tracking system the performance analysis of stand-alone power plant, which exist installed 550 Wp, is performed. These analyzed systems are fixed axis system, seasonal axis system, horizontal axis system, vertical axis tracking system and dual axis tracking system. The monthly average solar radiation and ambient temperature data used for the analysis are obtained from the PVsyst databases. In these analyses, monthly available solar energy, system efficiency, missing energy, panel, final and reference efficiency, performance ratio, panel and system losses are compared for five different tracking systems. Among these five different solar tracking systems, highest available solar energy and lowest loss energy are seen in dual axis tracking system as 1049.9 kWh and 57.03kWh, respectively while lowest available solar energy and highest loss energy are observed as 764.77 kWh and 93.36 kWh, respectively. The energy, which is produced by that system and cannot be used because of being redundant, was seen as 297.23 kWh in the dual axis tracking system and as 51.84 kWh in the fixed axis system, respectively. In addition, technical and economic analysis of with 2 kWh power designed grid connected photovoltaic energy system has been executed for Bilecik Seyh Edebali University. As a result of this analysis, it was seen that the power plant can produce 3109.6 kWh of energy as annually and its average performance ratio is 0.837. In this economic analysis, it was observed that the investment cost to carry out for such this power plant is 11560 TL and its payback duration is 5 years. The results of these studies have shown both the performance and economic feasibility of stand-alone and grid-connected power plants, and also for real investment consequents of this work have served as such successful development of the system.