MAKALELER 3 / Fotovoltaik Kaynaklı Elektrik Üretimi-Ekonomik Analizi-Konut






Fotovoltaik Kaynaklı Elektrik Üretimi-Ekonomik Analizi-Konut:

 

1—Yapılan Çalışmalar:

 

1—Yapılan bir bilimsel çalışmada Erzincan ili için 50 kW kurulu gücünde bir güneş enerji santralinin maliyet analizini yapmıştır. Sistem elektrik şebekesine

bağlı olacak şekilde tasarlanıp, sistemin analizinde bir programı kullanılmıştır.

 

1.1—Fotovoltaik santralin ilk yatırım maliyetini karşılama süresinin ise 9-10 yıl arası olduğu belirlenmiştir.

 

1.2-- Sonuçta,elektrik enerjisi üretiminde güneş enerjisinden yararlanmada Erzincan ilinin yatırım yapmak için çok elverişli bir bölge olduğunu ifade edilmiştir.

 

1.3—Kaynak çalışmada Erzurum ili için bir konutun elektrik ihtiyacının fotovoltaik panellerle karşılanmasının ekonomik analizi yapılmış ; fotovoltaik sistemden sağlanan elektrik enerjisinin, şebekeden çekilene göre daha ekonomik olduğunu anlaşılmıştır.

 

 

2-- Fotovoltaik Sistemler:

 

2.1-- Güneş Panelleri:

1-- Güneş panelleri, güneş enerjisini elektrik enerjisine çeviren elemanlar olup, verimleri panel tipine göre %15-25 arasında değişmektedir

 

2—Türkiye şartlarında yaklaşık olarak güneşlenme süresi kış,bahar ve yaz aylarında sırasıyla 5, 7 ve 11 saat civarındadır.

 

2.2- Akü Sistemi

 

1-- Kapalı günlerde veya güneşin yetersiz olduğu zamanlarda enerjisiz kalmamak için elektrik enerjisinin depolanması gerekir. Aküler, sistemin kullanılmadığı zamanlarda veya ihtiyaç fazlası elektrik

enerjisinin depolanmasında kullanılır.

 

2—Genellikle uygulamada bir gün güneşli iki gün güneşsiz olacak şekilde akü kapasitesi belirlenir.

 

3-- Fotovoltaik sistemler aküsüz (on-grid) ve akülü (off-grid) olmak üzere iki şekilde tasarlanabilir.

 

3.1--Aküsüz sistemler, elektrik enerjisi üretildiği anda hiçbir depolama olmadan çift yönlü sayaç aracılıyla şebekeye bağlandığı sistemlerdir.

 

3.1.1--Bu sistemlerde ihtiyacınız kadarını kullanıp fazla elektriğin satışına

devlet tarafından gerekli tarifeler ve kanunlar üzerinden izin verilmektedir.

 

3.1.2--Elektrik ihtiyacınızın artması durumda elektrik kesintisi yaşamadan

şebekeden beslenerek elektrik enerjisi alınır ve mahsuplaşma durumu söz konusu olur.

 

3.1.3-- Şebekenin bulunduğu yerlerde, yönetmelikler doğrultusunda şebeke bağlantılı sistemler yaptırmak daha avantajlıdır.

 

3.2—Akülü sistemler, şebekenin olmadığı yerlerde daha çok tercih edilen ve ihtiyaç fazlası üretilen elektriğin ihtiyaç duyulduğunda kullanılmak üzere akülerde depolandığı sistemlerdir.

 

3.2.1-- Elektrik iletim hatlarının olmadığı veya ulaşmadığı yerlerde akülü sistemleri kullanmak daha elverişlidir.

 

3.2.2--Akülü sistemlerde,akü ve bakım masraflarından dolayı sistemin ilk

yatırım maliyeti daha yüksek olmaktadır.

 

3.3--Akülü sistemlerde ayrıca akü şarj regülatörleri de kullanılır. Güneş panellerinden gelen akımı ayarlayarak akünün tam dolmasını veya tamamen

boşalmasını engelleyen cihazlardır.

 

3.3.1--Sistemden gelen elektrik akım değerlerine göre seçilir ve akü gerilimine uyumlu olması gerekir. Ayrıca şarj regülatöründen direkt doğru akım çıkışı da alınabilmektedir.

 

3.3.2--Panel gücüne göre kullanılması gereken regülatörler, üretici firmalar tarafından tespit edilip ilgili kataloglarda verilmektedir.

 

2.3—İnvertörler:

 

1--İnvertörler, güneş panellerinden sağlanan doğru akımı (DC) alternatif akıma (AC) çevirmeye yarayan bir elektriksel güç dönüştürme elemanlarıdır.

 

1.1--Bu şekilde AC enerji ihtiyacı olan tüm sistemlere besleme yapılabilir.

 

2--İnvertörler kullanım alanlarına,güçlerine ve çıkış dalga türlerine göre çeşitli

tiplerde imal edilmektedir.

 

3--Yenilenebilir enerji kaynaklarının artan kullanımı ile beraber invertörlerin de kullanımı artmaktadır.

 

3.1--Özellikle güneş ve rüzgâr gibi enerji kaynaklarından elde edilen enerjinin şebekeye beslenmesi için invertörler yaygın bir şekilde kullanılmaktadır.

 

4—İnvertör gücü, sistemde aynı anda çalışabilecek yüklere

ait güç değerleri toplanarak elde edilir.

 

2.4--Diğer Ekipmanlar:

 

1--Fotovoltaik sistemde kullanılabilecek diğer elemanlar kablolar, sigortalar ve sistemi izleyebilmek için çeşitli elektronik devrelerdir.

 

3--Konut İçin Fotovoltaik Panel Hesabı:

 

1-- Konut İçin Haftalık Güç ve Enerji İhtiyacı

 

Cihazlar………Güç(W)……....Zaman(h)….Çalış gün sayı………...Enerji(kWh/hafta)

 

5 adet lamba……… 75……………... 6 …………...7………………………… 3,15

 

LED TV……………50…………….. 5……………7………………………….1,75

 

Bilgisayar…………..50…………….. 2 …………...5………………………… 0,50

 

Fırın………………2400……………..1…………... 2 …………………………4,80

 

Buzdolabı………… 150……………..8……………7…………………………. 8,40

 

Ç. Makinesi………. 500……………. 1……………3…………………………..1,50

 

B. makinesi……….1020…………… 1…………….3…………………………..3,06

 

Ütü………………..2500……………. 2 …………...1…………………………..5,00

 

E. Süpürge……….. 1800…………… 1………….... 2 ………………………….3,60

 

Diğer………………150………..…… 5 …………...7 …………………………..5,25

 

Toplam ……….......6895………………………….. 42…………………..……. 33,41

 

 

2— Haftalık elektrik tüketimi 33.400 kWh/hafta olan bir konutun günlük enerji ihtiyacı 33.410 kWh/hafta/7 gün/hafta= 4.773 kWh/gün olarak hesaplanmıştır.

 

2.1--Güneş panellerindeki kirlilik vb. gibi durumlar da dikkate alındığında konutun günlük enerji ihtiyacının yaklaşık olarak 5,0 kWh/gün olduğu

kabul edilebilir.

 

2.2--konutun toplam enerji gereksinimi yaklaşık olarak 5 kWh/gün olmaktadır.

Bu enerji gereksinimi günde ortalama 5 h/gün güneşlenme süresiyle güneş panelleri tarafından karşılanacaktır.

 

3-- Tasarımda önemli olan diğer bir parametre ise güneş

panellerinin hangi açıyla yerleştirileceğidir.

3.1—Yıl boyunca sabit eğim açısı uygulandığı ve panellerin eğim açısının bölgenin (Erzurum ilinin) enlem açısına (φ=39,55°) göre ayarlandığı varsayılırsa, güneş panellerinin yaklaşık olarak 40°’lik bir eğimle yerleştirilmesi uygun olacaktır.

 

4--Sistemdeki güneş panellerinin boyutlandırılması:

 

4.1--İlk durumda, 1.000 W’lık fotovoltaik panele (kurulu güce) gereksinim olmaktadır. Bu enerjiyi karşılamak için 4 adet 270 W’lık panelin kullanılmasıyla 1.080 W kurulu güç elde edilmektedir.

 

4.1.1—Bu panellerin kış aylarında açık bir günde 5 h/günlük ortalama güneşleme süresiyle üretebildiği enerji,1080 × 5 × 10-3= 5,4 kWh/gün olacaktır. Güneş panellerini kullandığımız firmanın standart üretimi bir adet panel için yaklaşık olarak 1,64 m2 değerindedir.

 

4.1.2--Bu durumda panellerin toplam alanı 4×1,64 m2= 6,56 m2 olur. Tablo 1’den görüldüğü gibi konutun elektrik ihtiyacı (5,0 kWh/gün) fazlasıyla karşılamaktadır.

 

4.2-- Erzurum İli İçin Tahmini Güneşlenme Süresi ve Güneş Işınım Değerleri:

 

Aylar……… S [h/gün]……..HT (enlem açısı)[kWh/m2-gün]

 

1……………. 2,95…………………….  4,04

 

2……………. 3,82……………………. .4,93

 

3……………. 4,39…………………….. 5,29

 

4……………. 5,89…………………….. 4,70

 

5……………. 7,56…………………….. 4,90

 

6 ……………..9,92………………………5,41

 

7……………. 10,75……………………. 5,61

 

8……………. 10,54……………………. 5,55

 

9…………….. 8,31…………………….. 5,56

 

10…………… 6,28…………………….. 4,58

 

11…………… 4,26…………………….. 3,78

 

12……………. 2,31……………………. 3,26

 

Ortalama…….. 6,42……………………. 4,80

 

4.2.1-- Tablo ya görüldüğü gibi en düşük güneşlenme süresi 2,31 h ile Aralık ayında gerçekleşmiştir. Bu nedenle hesaplamalarda Aralık ayı dikkate alınmış ve bölgenin enlem açısına göre sabit olarak yerleştirilmiş güneş panelleri üzerine gelen aylık ortalama günlük toplam güneş ışınım şiddeti 3,26 kWh/m2-gün olarak hesaplanmıştır.

 

4.2.2—Eşitliğe göre A=5 (kwh/gün)/3.26kwh/m2günx0,20 =7,67 m2

 hesaplamalarda, güneş panellerinin veriminin %20 olması durumunda toplam panel alanının 7,67 m2, verimin %25 olması durumunda ise 6,13 m2 olduğu görülmektedir.

 

4.3--Sistemin Kurulum Maliyeti:

 

1--Sistemin kurulum maliyeti, akülü bir sistem için yapılmıştır. Aylık elektrik enerjisi tüketimi 150 kWh olan bir konutun, yıllık elektrik enerjisi tüketimi

de 12×150= 1.800 kWh/yıl olacaktır.

 

2-- Güneşlenme süresinin en düşük olduğu kış aylarında,günlük tüketim= 150 kWh/30= 5 kWh olarak hesaplanabilir. Açık güneşli bir günde kış aylarında

ortalama güneşlenme süresi 5 saat olarak kabul edilirse, anlık tüketim= 5 kWh/5h= 1 Kw olarak hesaplanır.

 

3--Fotovoltaik sistemlerin satış ve kurulumunu yapan firmaların web sayfalarından alınan fiyat bilgilerine göre, 1 kWh kapasiteli fotovoltaik sitemin maliyeti yaklaşık olarak 1.600 € değerindedir.

 

4—Sistem 4 adet 270 W polikristal güneş paneli, 1 adet 3.000 VA/2.400 W akıllı tam sinüs invertör, 4 adet 100 A jel akü, 20 m kırmızı kablo, 20 m siyah kablo, 3 set ikili paralelleme konnektörü ve 4 set tekli bağlantı

konnektöründen oluşmaktadır.

 

5-- Çalışmada, örnek bir konut için tasarlanan fotovoltaik sistemin özgül enerji üretim maliyeti hesaplanmıştır.

 

5.1--Yapılan ekonomik analizde, kurulu gücü 1 kW olan bir fotovoltaik sistemin özgül enerji üretim maliyeti, bakım masrafları da dâhil olmak üzere

0,045 €/kWh olarak bulunmuştur.

 

5.2--Hesaplanan bu değer, Mayıs 2019 tarihi itibariyle 0,081 €/kWh (0,5375 TL/kWh) olarak belirlenen mevcut elektrik enerjisi tüketim bedelinden daha

düşüktür.

 

5.3--Bu sonuç, fotovoltaik sistemden sağlanan elektrik enerjinin, şebekeden çekilene göre daha ekonomik olduğunu göstermektedir.

 

5.4—Ayrıca çalışmada, farklı kapasitedeki fotovoltaik sistemlerin özgül enerji üretim maliyetleri hesaplanmış ve sistem kapasitesi arttıkça birim elektrik enerjisi maliyetinin azaldığı saptanmıştır.

 

 

Kaynak: Tesisat Mühendisliği - Sayı 173 - Eylül/Ekim 2019--Elektrik Enerjisi Üretimi için Fotovoltaik Sistemler ve Ekonomik Analizi--Kadir BAKIRCI-Prof. Dr.-Atatürk Üniversitesi Mühendislik Fakültesi-Makine Mühendisliği-Erzurum,abakirci@atauni.edu.tr-orcid: 0000-0001-5447-4955-Sadık ERDOĞAN-Dr. Öğretim Üyesi-Atatürk Üniversitesi-Erzurum Meslek Yüksekokulu-Erzurum-serdoğan@atauni.edu.tr-orcid: 0000-0002-8340-7791

 




Makalenin İzlenme Sayısı : 72

Eklenme Tarihi : 02.05.2020

Önceki sayfaya geri dön.