Fotovoltaik tasarımların teknik, ekonomik ve çevresel açılardan analizi: Tekirdağ bağcılık araştırma enstitüsü üzüm suyu işleme tesis çatısı örneği

Abstract

Çevreye verdiği zararlar ve tükenir olmalarından dolayı fosil enerji kaynaklarının tüketimi yerine yenilenebilir enerji kaynaklarının yaygınlaştırılması için kapsamlı bir şekilde eyleme geçilmesi gerekmektedir. Özellikle tarımsal üretim yapan tesislerde enerji yük talebinin fazla olması, atıl durumda kalan çatı alanları için FV panellerle elektrik üretimi için iyi bir seçenektir. Bu çalışmada; Tekirdağ Bağcılık Araştırma Enstitüsü Üzüm Ürünleri İşleme Tesisi çatı alanı için teorik, saha ve teknik güneş enerji potansiyeli belirlenmiş, yıllık elektrik tüketim veri seti oluşturularak FV panel kullanımı ile üretilebilecek elektrik enerjisi ve azaltılacak karbon emisyonu miktarları 2 farklı yazılım (PVsyst ve RETScreen) ve 6 farklı tasarım ile simüle edilmiştir. Tesisin elektrik talebinin FV modüllerle karşılanabilirliği değerlendirilmiştir. Tesiste, üzüm suyunun üretildiği Eylül, Ekim ve Kasım aylarında tüketilen enerji miktarı aylık ortalama 4059,822 kWh olarak bulunmuş, 1 litre üzüm suyu üretimi için özgül enerji tüketimi (SET) değeri 0,61 kWh olarak hesaplanmıştır. Sonuç olarak, panel açısı 20?, azimut açısının 0? kabul edildiğinde, teknik güneş enerjisi potansiyeli yıllık 1543 kWh/m2 bulunmuştur. Tek kristal silisyum (mono-si), çoklu kristal silisyum (poly-si) ve amorf silisyum (a-si) sistem tasarımları için sırasıyla performans oranları; %85,15-%84,39-%80,40 olarak, yıllık elektrik üretimi değerleri ise 1219-1280-1291 kWh/kWp/yıl olarak hesaplanmıştır. Yıllık 23,1 MWh elektrik üretiminin gerçekleşmesi durumunda (mono-si) 10,9 tCO2/yıl; 22,4 MWh elektrik üretimi ile (poly-si) 10,5 tCO2/yıl; 10,3 MWh elektrik üretimi ile (a-si) ise 4,9 tCO2/yıl sera gazı azaltımı sağlanabileceği görülmüştür. Özellikle üzüm suyu üretimi yapılan dönemlerde tesisin elektrik ihtiyacının bir bölümünün çatısına kurulacak FV modüllerle karşılanabileceği görülmüştür. İnce film amorf silisyum panel tipinin kullanıldığı sistem tasarımlarının kWp başına maliyeti düşük olmasına rağmen uygulama yapılan tesisin çatı alanının kısıtlı olması nedeniyle uygun olmadığı görülmüştür. Tek kristal silisyum ve çoklu kristal silisyum yapıdaki FV sistem tasarımları mali ve verim açısından yaklaşık çıktılar sunmuştur.

Extensive action is needed to disseminate renewable energy sources rather than consumption of fossil energy sources due to their environmental damage and exhaustion. The high demand for energy load, especially in agricultural production facilities, is a good option for electricity generation with PV panels for dormant roof areas. In this study; theoretical, field and technical solar energy potential determined, annual electricity consumption data set was created and the amount of electricity and carbon emission that can be produced by using PV panels was simulated in 6 different designes with 2 different software (PVsyst and RETScreen) for the roof area of Tekirdağ Vineyard Research Institute Grape Products Processing Plant. The affordability with PV modules of electricity demand of the facility is evaluated. The amount of energy consumed in the plant in September, October and November, when grape juice was produced, was found to be 4059,822 kWh per month and the specific energy consumption (SET) value for 1 liter of grape juice production was calculated as 0.61 kWh. Consequently; when the panel angle is accepted as 20? and the azimuth angle is accepted as 0?, the technical solar energy potential was found to be 1543 kWh / m2 annually. Performance ratios for mono-si, poli-si and a-si system designs are calculated as %85,15-%84,39-%80,40 respectively, annual electricity generation per kilowatt is calculated as 1219-1280-1291 kWh / kWp / year. 10.9 tCO2 / year greenhouse gas reduction can be supplied in case of 23.1 MWh of electricity production per year (mono-si); 10.5 tCO2 / year with 22.4 MWh of electricity production (poly-si); 10.3 MWh electricity generation (a-si) with 4.9 tCO2 / year. Particularly during the periods of grape juice production, it has been seen that a part of the plant's electricity needs can be met with PV modules to be installed on the roof. Thin film a-si type systems are used, although the cost per kWp is low, it is found to be unsuitable due to the limited roof area of the applied plant. PV system designs with mono-si and poli-si silicon structure provide approximate outputs in terms of financial and efficiency.