teknodan - Güneş Enerjisi,Fotovoltaik,Güneş Pili,Solar Energy
Transkript
teknodan - Güneş Enerjisi,Fotovoltaik,Güneş Pili,Solar Energy
TEKNODAN MADEN ENERJİ İNŞAAT Teknoloji Danışmanlığı ve Proje Üretimi GÜNEŞ ENERJİSİ SİSTEMLERİ Danışmanlık Hizmetleri Tel: 0312 440 16 11 Faks: 0312 440 16 31 Adres: Ahmet Rasim Sk. Yuvam Apt. No: 44/7 Y.Ayrancı/ANKARA e-mail: info@teknodan.com.tr omer.kuzu@teknodan.com.tr http://www.teknodan.com.tr 01 Mart 2010 Tel: 0216 465 37 20 Faks: 0216 465 37 22 Mobil: 0532 736 11 11 Adres: Göksuevleri Üstçamlık Cd. B112/B Villa A.Hisarı/Beykoz/İSTANBUL e-mail: cemal.tas@teknodan.com.tr Teknodan Enerji ve GIS Departmanı TEKNODAN Güneş Enerjisi Teknik Danışmanlık ve Fizibilite Hizmetleri İÇİNDEKİLER....................................................................................................................................................................................1-2 1. GİRİŞ.................................................................................................................................................................................................3 1.1 Güneş Radyasyonu ...................................................................................................................................................................3 1.2 Güneş Radyasyonu Hesaplama Yöntemleri ve Kullanılan Modeller...................................................................................4 1.2.1 Modellerin Kullandığı Girdi Parametreleri................................................................................................................4 1.2.2 Modellerin Kullandığı Radyasyon Hesaplama Yöntemleri........................................................................................8 1.2.2.1 Açık-Gökyüzü Hesaplama Yöntemleri.................................................................................................................8 1.2.2.2 Gerçek-Gökyüzü Hesaplama Yöntemleri..........................................................................................................11 1.2.3 Modellerin Kullandığı Çıktı Parametreleri...............................................................................................................12 1.2.3.1 Uluslararası Kullanılan Modeller.......................................................................................................................12 1.2.3.1.1 NASA Meteonorm..................................................................................................................................12 1.2.3.1.2 GRASS R.sun...........................................................................................................................................13 1.2.3.1.3 ESRI Solar Analyst...................................................................................................................................14 1.2.3.1.4 E.S.R.A ve Saatlik Radyasyon Tahmini....................................................................................................14 1.2.3.2 Model Sonuçlarının Ortalaması ve Standart Sapmaları.....................................................................................15 1.2.3.3 Modellere Ait Türkiye Güneş Radyasyon Haritaları...........................................................................................16 1.3 Türkiye Güneş Enerjisi Potansiyeli.................................................................................................................................16 1.3.1 Tesis Tipine Göre Güneş Radyasyonu Hesaplamaları.............................................................................................17 1.4 Güneş Enerjisinden Elektrik Üretiminde Kullanılan Teknolojiler..................................................................................20 1.4.1 Termik Sistemler........................................................................................................................................................20 1.4.1.1 Parabolik Açılı Aynalar (Parabolic Trough).........................................................................................................20 1.4.1.2 Güneş Kuleleri (Central Receiver)......................................................................................................................21 1.4.1.3 Parabolik Geniş Tabaklar (Parabolic Dish).....,...................................................................................................21 1.4.1.4 Yere Döşenmiş Aynalar (Fresnel)...................,...................................................................................................21 1.4.2 Fotovoltaik Güneş Pilleri (PV)...................................................................................................................................22 2. GÜNEŞ ENERJİSİ DANIŞMANLIK HİZMETLERİ...........................................................................................................24 2.1 ÖN-FİZİBİLİTE..................................................................................................................................................................24 2.1.1 Yer Seçimi..................................................................................................................................................................24 2.1.1.1 Enerji Potansiyeli.............................................................................................................................................24 2.1.1.2 Arazinin Niteliği...............................................................................................................................................24 2.1.1.3 Uzaklık Durumu...............................................................................................................................................24 2.1.1.4 İklim Durumu...................................................................................................................................................25 2.1.1.5 Tesis Alanı ve Kurulum Kapasitesi...................................................................................................................25 2.1.2 Elektrik Üretimi Potansiyeli ve CO2 Emisyon Hesapları.............................................................................................25 2.1.3 Ekonomik ve Finansal Ön Yatırım Analizleri..............................................................................................................25 2.1.4 Teknoloji Seçimi........................................................................................................................................................25 2.1.5 Arazi Saha ve Mülkiyet Kontrolü...............................................................................................................................25 2.2 EPDK ÖN-LİSANS BAŞVURU DOSYALARININ HAZIRLANMASI...............................................................................................26 2.2.1 Yatırım Termin Programı (5 nüsha) ........................................................................................................................26 2.2.2 Tek Hat Şeması (5 nüsha) ......................................................................................................................................26 2.2.3 Tesisinin Yerini Gösteren 1/25.000 Ölçekli Harita (5 nüsha) .................................................................................26 2.2.4 Tesisinin Yerleşim Yeri Projesi (2 nüsha) ...............................................................................................................26 2.2.5 Diğer Belgeler.........................................................................................................................................................26 2.3 EPDK ÜRETİM LİSANS BAŞVURU DOSYALARININ TAKİBİ.....................................................................................................26 2.3.1 Eksik Evrakların Tamamlanması.............................................................................................................................26 2.3.2 Bürokrasi İşlemleri.................................................................................................................................................26 2.4 TEKNİK FİZİBİLİTE...................................................................................................................................................................26 2.4.1 Saha Ölçümleri......................................................................................................................................................26 2.4.2 Kalibrasyon İşlemleri ve Hesaplamalar.................................................................................................................26 2.4.3 Ölçülü Tesis Yerleşim Planları...............................................................................................................................26 2.4.4 Gerçek Ekonomik ve Finansal Yatırım Raporları...................................................................................................27 2.5 TESİS KURULUMU VE İŞLETMEDE TEKNİK DANIŞMANLIK.....................................................................................................27 2.6 GÜNEŞ PANELİ ÜRETİM TESİSİ KURULUMUNDA TEKNİK DANIŞMANLIK..............................................................................27 3. DANIŞMANLIK HİZMETİ İÇERİĞİ...............................................................................................................................27 ® Bu dökümanın içeriğinin hazırlanması TEKNODAN’a aittir. İçeriğin izinsiz kullanılması veya kopyalanması yasaktır. © Sayfa 1 TEKNODAN Güneş Enerjisi Teknik Danışmanlık ve Fizibilite Hizmetleri 4. TEKNODAN ŞİRKET TANITIM BİLGİLERİ.....................................................................................................................28 4.1 Faaliyet Alanları..................................................................................................................................................................28 4.1.1 Maden (Altın, Krom, Bakır, Manganez, Kuvars-Silis)................................................................................................28 4.1.2 Enerji (Jeotermal, Hidroelektrik, Rüzgar, Güneş, Dalga, Biyokütle)..........................................................................28 4.1.3 İnşaat (Tesis Kurulumu)........................................................................................................................................... 28 4.1.4 Bor Uç Ürünleri (Ferrobor Üretim Patenti).............................................................................................................. 28 4.2 Bilim Kurulu.......................................................................................................................................................................28 4.2.1 Prof.Dr.İsmail Duman..............................................................................................................................................28 4.2.2 Ertan TAŞ.................................................................................................................................................................28 4.2.3 Cemal TAŞ................................................................................................................................................................28 4.2.4 Levent BAŞBUĞ........................................................................................................................................................28 4.2.5 Ömer KUZU..............................................................................................................................................................28 5. ŞEKİLLER Şekil-1 Güneş Radyasyon Tipleri Şekil-2 Şekil-3 Enlem(l), Saat Açısı(h),Güneş Deklinasyon Açısı(d) Şekil-4 Yüzey azimutu, yüzey eğimi ve yüzey-güneş azimut açılarının tanımı ve güneş ışını ile olan etkileşimi Şekil-5 NASA Meteonorm Modeli ve Çıktıları Şekil-6 GRASS-R.sun Modeli ve Çıktıları Şekil-7 ESRI Solar Analyst Modeli ve Çıktıları Şekil-8 E.S.R.A Map Modeli ve Çıktıları Şekil-9 Güneş Radyasyon Hesaplamalarında Kullanılan Modellerin Ortalaması Şekil-10 NASA Meteonorm, GRASS R.sun, ESRI Solar Analyst Modellerine Ait Standart Sapma Grafikleri Şekil-11 Modellerin Ortalamasından Elde Edilen Türkiye Haritaları Şekil-12 Türkiye Potansiyel Güneş Alanları ve Toplam Kullanılabilir Alanlar (1650-1800 kWh/m2-yıl arası) Şekil-13 Tesis Tipi ve Oryantasyonuna Göre Güneş Radyasyon Değerleri Şekil-14 Örnek Sahanın Uydu Görüntüsü ( 5 km2, 1 Derece Eğim) Şekil-15 Güneşin Doğuş Saati ve Konumu (Saat: 05:14 - 06:28) Şekil-16 Güneşin Batış Saati ve Konumu (Saat: 19:12- 20:01) Şekil-17 Güneş Hareketi ve İzlediği Yol Şekil-18 Örnek Tesis Noktasına ait Toplam, Direk ve Difüz Radyasyon Değerlerinin Saatlik Değişim Grafiği Şekil-19 Örnek Tesis Noktasına ait PV Panel Yerleşim ve Oriyantasyon Hesaplamaları ve Ön Yatırım Hesapları Şekil-20 Parobolic Trough Örnekleri Şekil-21 Güneş Kulesi Örnekleri Şekil-22 Parabolic Dish Örnekleri Şekil-23 Fresnel Örnekleri Şekil-24 Fotovoltaik Örnekleri Şekil-25 10MW Şebeke Bağlantılı PV Tesisi için Tek Hat Şeması ve Termin Planı Örneği Güneşe Ait Zenith (θH), Yükseklik (β), Azimuth(ø) Açıları 6. TABLOLAR Tablo-1 Güneş Radyasyonu Modellerine Ait Veri Girdileri Tablo-2 Güneş Radyasyonu Modellerine Ait Veri Çıktıları Tablo-3 Türkiye Güneş Enerjisi Potansiyeli Tablo-4 Türkiye’de Yatırım Yapılabilir Güneş Enerjisi Potansiyeline Sahip Başlıca İller Tablo-5 Güneş Pillerinin Elektrik Enerjisi Dönüşüm Oranları Tablo-6 CSP ve PV Sistemlerinin Genel Kıyaslaması Tablo-7 CSP ve PV Enerji ve Maliyet Kıyaslaması (2008) ® Bu dökümanın içeriğinin hazırlanması TEKNODAN’a aittir. İçeriğin izinsiz kullanılması veya kopyalanması yasaktır. © Sayfa 2 TEKNODAN Güneş Enerjisi Teknik Danışmanlık ve Fizibilite Hizmetleri 1. GİRİŞ 1.1 Güneş Radyasyonu Işınım veya radyasyon, bir kaynaktan çevreye enerji taşınımıdır. Radyasyon, elektromanyetik dalgalar veya parçacıklar biçimindeki enerji emisyonu (yayımı) ya da aktarımı şeklinde ifade edilir. Bilindiği gibi maddenin temel yapısını atomlar meydana getirmektedir. Atom ise, proton ve nötronlardan oluşan bir çekirdek ile bunun çevresinde dönmekte olan elektronlardan oluşmaktadır. Herhangi bir maddenin atom çekirdeğindeki nötronların sayısı, proton sayısına göre oldukça fazla ise; bu tür maddeler kararsız bir yapı göstermekte ve çekirdeğindeki nötronlar alfa, beta, gama gibi çeşitli ışınlar yaymak suretiyle parçalanmaktadırlar.Çevresine bu şekilde ışın saçarak parçalanan maddelere "radyoaktif madde (güneş)", çevreye yayılan alfa, beta ve gama gibi ışınlara ise "radyasyon" adı verilmektedir. Geniş çapta kabul görülmüş olan terminolojiye göre taşıdığı enerji büyüklüğüne bakıldığında güneş radyasyonunun çoğunlukla kısa dalga boyuna sahiptir ve bu radyasyon değerleri İrradyans ve İrradyasyon isimli iki kavram ile açıklanmaktadır. İrradyans: birim zamanda birim alana düşen güneş gücü (anlık enerji) *W/m2] İrradyasyon: belirli bir zaman aralığında birim alana düşen güneş enerjisi miktarıdır. *Wh/m2] Direkt Radyasyon: Saçılmadan, yansıtılmadan, direkt olarak açık gök yüzünden yer yüzeyine ulaşan radyasyona direkt radyasyon denilmektedir. Difüz Radyasyon: Difüz radyasyon İse saçılarak ve dağılmaya uğrayarak yer yüzüne ulaşabilen ulaşabilen radyasyondur.Güneş radyasyonu, bulut ve hava molekülleri, aerosoller gibi parçacıklar ve su damlacıkları nedeniyle atmosferde dağılır. Dağılarak yere ulaşabilen güneş radyasyonu ise yer yüzeyine çarparak tekrar dağılıma (emisyona) uğrarlar. Yansıtılan Radyasyon: Gelen güneş radyasyonunun bulutlar ve yeryüzeyi tarafından atmosfere geri gönderilen (radyasyonun az bır kısmı) radyasyona yansıtılan radyasyon denir. Albedo: Albedoyu kısaca tanımlarsak; yeryüzeyine ulaşan güneş ışınımının yerden yansımasının ölçüsüdür. Yani Yerden yansıtılan radyasyonun güneşten gelen toplam radyasyona oranı bize albedoyo verir. Yer yüzeyine bağlı olarak olarak değişir. Mesela yazın giydiğimiz giysinin renginin beyaz olması sonucunda gelen radyasyonu iyi yansıttığı için giydiğimiz siyah giysiye göre daha az sıcaklık hissederiz. Aynı şekilde kar örtüsü iyi bir yansıtıcı (albedosu yüksek), asfalt yolları ise kötü bir yansıtıcı yani düşük albedo değerlerine sahiptir. Yansıtabilirlik ya da Albedo (Latince albus =beyaz), yüzeylerin yansıtma gücü; veya bir yüzeyin üzerine düşen elektromanyetik enerjiyi yansıtma kapasitesi. Genel olarak güneş ışığını yansıtma kapasitesi için kullanılır. Albedo, cismin yüzey dokusuna, rengine ve alanına bağlı olarak değişir. Elektromanyetik tayfın tümünde veya belirli bir bölümünde hesaplanabilir.Uzaydan dünyamıza bakıldığında, bulutlar parlak, okyanus yüzeyi ise genelde koyu olarak gözükür. Beyaz bulutlar üzerlerine düşen ışığın büyük bölümünü yansıtırlar; yani albedoları yüksektir. Deniz yüzeyi ise üzerine düşen ışığın büyük bölümünü emer, ancak çok küçük bölümünü yansıtır; yani albedosu düşüktür. Gezegenimizin yüzeyinde en yüksek albedo oranına sahip olan cisimler arasında kar ve kum sayılabilir. En düşük albedo değerlerine ise yeni sürülmüş nemli topraklarda ve ormanlık alanlarda rastlanır.) Toplam (Global) Radyasyon: Direkt, Difüz ve Albedo bileşenlerinin toplamına toplam (global) radyasyon denilmektedir. Şekil-1. Güneş Radyasyon Tipleri ® Bu dökümanın içeriğinin hazırlanması TEKNODAN’a aittir. İçeriğin izinsiz kullanılması veya kopyalanması yasaktır. © Sayfa 3 TEKNODAN Güneş Enerjisi Teknik Danışmanlık ve Fizibilite Hizmetleri 1.2 Güneş Radyasyonu Hesaplama Yöntemleri ve Kullanılan Modeller Güneş enerjisi hesaplamalarında son 6 yıl öncesine kadar sadece güneş hareketlerine ve tesis noktasının enlem, boylam ve yükseklik gibi fazla detay içermeyen bilgilerine dayalı stokastik modeller kullanılmaktaydı. Ancak günümüzde ise, gerçek araziyi daha iyi karakterize edebilen konumsal coğrafi verilere dayalı deterministik modeller ile bu stokastik modellerin birleştirilmesi sonucu arazideki gerçek ölçüm sonuçlarına daha yakın değerler gösteren kompleks modeller geliştirilmiştir. Bu modellerin başlıca en çok kullanılanları ise, NASAMeteonorm, GRASS - R.Sun ve ESRI-Solar Analyst modelleridir. Bu modellerin de kendi içerilerinde artı ve eksileri yer almaktadır. Bu nedenle bu üç modele ait sonuçlarının karşılaştırılması ve ortalamalarının alınması daha gerçekçi ve hata payı daha düşük sonuçlar ortaya çıkarmaktadır. Bu modellere ait verilerin karşılaştırılması ve birleştirilmesi ile firmamıza ait yeni bir güneş enerjisi modeli geliştirilmiş olup bu model ile yurtiçi veya yurtdışında herhangi bir alana veya noktaya ait güneş radyasyonu değerleri kolaylıkla %2 (+,-) hata payı ile hesaplanabilmektedir. Arazi modelleri ve tesis yer seçim kriterleri ile de uygun tesis alanları kolaylıkla belirlenebilmektedir. 1.2.1 Modellerin Kullandığı Girdi Parametreleri VERİ GİRDİLERİ Veri Tipi Veri Tanımı Birimi Grid Haritası (NASA 90m Çözünürlük) Sayısal Yükseklik Modeli Metre 0 – 4000 Grid Haritası (NASA 90m Çözünürlük) Arazi Bakısı (Güneş Paneli Azimut Açısı) Ondalıklı Derece 0 – 360 Grid Haritası (NASA 90m Çözünürlük) Arazi Eğimi (Güneş Paneli Eğim Açısı) Ondalıklı Derece 0 – 90 Grid Haritası (NASA 1km Çözünürlük) Birimsiz (Katsayı) 0 - »7 Birimsiz (Katsayı) 0 - »7 Grid Haritası (NASA 1km Çözünürlük) Su buharı ve tozlardan Kaynaklanan Atmosferik Türbidite (Transmittivity) Su buharı ve tozlardan Kaynaklanan Atmosferik Türbidite (Transmittivity) Yüzey Zemin Albedosu Birimsiz (Katsayı) 0–1 Noktasal Değerler Yüzey Zemin Albedosu Birimsiz (Katsayı) 0–1 Grid Haritası (NASA 90m Çözünürlük) Enlem Ondalıklı Derece -90 – 90 Noktasal Değerler Enlem Ondalıklı Derece -90 – 90 Grid Haritası (NASA 1km Çözünürlük) Açık Gökyüzü İndeksi Global Radyasyon Bileşenleri için (Saçılma Oranı) Birimsiz (Katsayı) 0–1 Grid Haritası (NASA 1km Çözünürlük) Açık Gökyüzü İndeksi Difüz Radyasyon Bileşenleri için (Saçılma Oranı) Gün Sayısı Birimsiz (Katsayı) 0–1 Birimsiz (Katsayı) 0 – 366 Radyan Sayısal Değerler Güneş Açıları(Deklinasyon Açısı, Azimut Açısı, Zenith Açısı) Lokal Güneş Zamanı Ondalıklı Saat 0 – 24 Sayısal Değerler Model Çalıştırma Zaman Aralıkları Ondalıklı Saat 0.01 – 1.0 Sayısal Değerler Gölgelenme için Örnekleme Uzaklığı Katsayısı Ondalıklı Saat 0.1 – 2.0 Noktasal Değerler Sayısal Değerler Sayısal Değerler Değer Aralığı -0.40928 – 0.40928 Tablo-1. Güneş Radyasyonu Modellerine Ait Veri Girdileri Sayısal Yükseklik Modeli: NASA tarafından kullanılan uyduların çektiği görüntüler üzerinden üretilen tüm dünyaya ait 10m - 30m - 90m çözünürlükteki arazinin deniz seviyesine ve topoğrafyaya göre yüksekliklerini içeren dijital ortamdaki çoklu veri setidir. Arazi Bakısı (Güneş Paneli Azimut Açısı) : Sayısal Yükseklik Modelinden oluşturulan ve herhangi bir yöne bakan eğimli arazilerin ve güneş panellerinin kaç derece ile hangi yöne yönelmesi olduğunu hesaplanma metodudur. Bu yöntem ile herhangi bir noktadaki güneş panelinin güneşi görebileceği yön belirlemesi yapılmaktadır. Ör: 30:-SE ® Bu dökümanın içeriğinin hazırlanması TEKNODAN’a aittir. İçeriğin izinsiz kullanılması veya kopyalanması yasaktır. © Sayfa 4 TEKNODAN Güneş Enerjisi Teknik Danışmanlık ve Fizibilite Hizmetleri Arazi Eğimi (Güneş Paneli Eğim Açısı) : Sayısal Yükseklik Modelinden oluşturulan ve arazinin kaç derece eğimli ve güneş panellerinin kaç derece ile eğimli kurulması gerektiğini hesaplama metodudur. Arazi bakısı ve eğimi birlikte kullanılarak güneş panellerinin yönelimi ve optimum montaj açısı hesaplanmaktadır. (30:-SE-36:) Atmosferik Türbidite (Transmittivity): Açık gökyüzü koşullarında yeryüzüne gelen güneş ışınları atmosferdeki katı ve sıvı partiküller tarafından Rayleigh saçılmasına uğrayarak enerji zayıflamasına uğrarlar. Katı ve sıvı partiküllerden dolayı olan bu zayıflama ise Atmosferik Türbidite (Transmittivity) ile tanımlanır. Bu parametre kuru ve açık atmosferle ilgili olan puslu ve nemli atmosferin optik şiddetini (yoğunluğunu) gösterir. Türbidite faktörünün dinamik yapısından dolayı hesaplanması ve ortalamasının alınması zordur. Mevsimsel olarak değişim göstermekte olup kışın en düşük değeri, yazın ise en yüksek değeri alır. Ayrıca türbidite faktörü yersel olarak değişim gösterir, bu farklılıklar arazinin yüksekliği ile ilişkilendirilir. Endüstrileşme ve kentleşmede türbiditeye önemli etkilerde bulunur. Yüzey Zemin Albedosu: Yeryüzünden direkt veya açılı olarak yansıtılan radyasyon değerinin, toplam radyasyon değerine oranıdır. Enlem: Ekvatordan kutuplara doğru güneş hareketlerinin ve radyasyonun nasıl değiştiğini belirlemede kullanılan, çizgisel olarak birbirleri arasında aynı coğrafi mesafeyi içeren ve dünya üzerinde sanal olarak bölünlendirilmiş dairesel çizgilerdir. Açık Gökyüzü İndeksi (Diffuse Proportion) : Yeryüzüne gelen toplam radyasyonun, kapalı ve bulutlu havalardaki zamanlarda bulutlar içerisinden süzülerek yer yüzüne difüz radyasyon olarak geldiği durumlarda, gökyüzünün açık veya kapalı olduğu durumları karakterize etmek için difüz radyasyonun toplam radyasyona oranı ile ifade edilmektedir. (0.3 < Açık Gökyüzü, Kapalı Gökyüzü > 0.7) Gün Sayısı: Modellerin belirlenen yıl içerisindeki hangi günler için çalıştırılacağını belirtir. Böylece kış, sonbahar, ilkbahar ve yaz ayları için ayrı ayrı çalıştırma imkanı sunar ve tüm yıl hesaplamaları için 365 gün kullanılır. Güneş Deklinasyon Açısı: Enlem(l), Ekvatordan P noktasına olan açısal uzaklıktır. Şekilde de görüleceği gibi projeksiyonun |OP| çizgisi ile ekvator arasındaki açıdır. Açının alacağı işareti kuzey ve güney yarım küresi belirler, kuzey yarım kürede pozitif, güney yarım kürede ise negatifdir. Saat Açısı(h), dünyanın merkezi ile güneş merkezini birleştiren projeksiyondaki OP çizgisi ile dünya ekvator düzlemi arasında ölçülen açıdır. Öğlen zamanında saat açısı(h,T) sıfırı gösterir. Her bir saat 15 derecelik saat açısına eşittir. Saat açısı öğle öncesi negatif, öğlen sonrası ise pozitiftir. Şekil-2. Enlem(l), Saat Açısı(h),Güneş Deklinasyon Açısı(d) Deklinasyon: dünyanın güneş etrafında döndüğü düzleme ekliptik düzlem denir. Dünyanın kendi ekseni, ekliptik düzleminin normali ile yaklaşık olarak 23.50.lik açı yapar. Dünyanın kendi ekseni etrafında dönüşü güneş radyasyonun günlük değişimine, güneş etrafında dönüşü ise mevsimsel değişime neden olur.Dünyanın kendi ekseni ile ekliptik düzlemin normali arasındaki açı değişmez fakat güneş ve dünya merkezini birleştiren hattın ekvator düzlemi ile yaptığı açı günlük olarak değişir. Bu açıya Deklinasyon Açısı denir. Yıl içerisinde değişen deklinasyon açısının fonksiyonu ise: d(Derece) = 23.5sin[360/365(284+n)] ® Bu dökümanın içeriğinin hazırlanması TEKNODAN’a aittir. İçeriğin izinsiz kullanılması veya kopyalanması yasaktır. © Sayfa 5 TEKNODAN Güneş Enerjisi Teknik Danışmanlık ve Fizibilite Hizmetleri Güneş Açıları: Daha önceden enlem, saat açısı ve güneş deklinasyon açıları açıklanmış olup bunların yanında güneş radyasyonunun eğimli yer yüzeylerine ve güneş panellerine hangi açı ile geldiğini ifade etmek ve optimum açıları bulmak için güneşin zenit açısı, yükseklik açısı ve azimut açısının hesaplanması gerekmektedir. Zenit Açısı (θH), Verilen bir zamanda yeryüzeyindeki gözleyicinin (P noktasının güneş yörüngesine olan uzantısı) gök küredeki (güneş) uzantısı arasındakı açı zenit açısı olarak tanımlanır. 0 ile 90 derece arasında değişim gösterir. Yükseklik Açısı (β), Dikey düzlem ile güneş ışını arasında ve yatay düzlem üzerindeki güneş ışınlarının projeksiyon açısıdır. β + θH = π/2 Şekil-3. Güneşe Ait Zenith (θH), Yükseklik (β), Azimuth(ø) Açıları Azimut Açısı (ø): Güneş ışınının yatay projeksiyonun güneyinden ölçülen yatay düzlemdeki açıdır. Cosø =1/cosβ(cosdsinlcosh−sindcosl ) [0-360 derece arasında değişmektedir.) ø: Güneş Azimut Açısı : Güneyin doğusunda negatif, güneyin batısında ise pozitiftir. l: Enlem : Kuzeyde pozitif, güneyde negatiftir. d: Deklinasyon Açısı: Güneş ışınları ekvatorun kuzeyinde ise pozitif, güney yarım kürede ise negatifdir. h: Saat açısı : Öğle öncesi negatif, öğlen sonrası ise pozitiftir. β: Yükseklik Açısı : 0 ile 90 derece arasında değişim gösterir. Ayrıca yukarıda da bashettiğimiz güneşin belli bir yerde belli bir zaman diliminde eğimli yüzey ile güneş arasındaki açı, θ(rad) bağıl zenit açısı diyebileceğimiz eğimli bir yüzeyde yüzey normali ile güneş ışını arasındaki açıdır. Yatay yüzeylerde yüzey normali dikey olduğundan bu açı zenit açısına eşittir. Fakat burada yüzey eğimli olduğu için güneş ile yüzey normali arasındaki açı bize eğim açısını ∑ verir. Şekil 4’de de görüldüğü gibi eğimli yüzey normali ile ışının geldiği noktadaki düşey normali arasındaki açı bize eğim açısını ∑ verir. Şekil-4. Yüzey azimutu, yüzey eğimi ve yüzey-güneş azimut açılarının tanımı ve güneş ışını ile olan etkileşimi Yüzey Azimut Açısı (bakı, azimuth) (Ψ): Şekil 4’deki projeksiyona göre yüzey normalinin yatay projeksiyonundan doğu ile yaptığı ve güneye doğru taranan açıdır. Güney doğu bakısı negatif, güney batı bakısı ise pozitifdir. Buna göre açıyı saptamak yüzeyin ekvatora göre hangi yöne baktığını saptamak (Bakı) için önemlidir. Örneğin eğer yüzey güney-doğuya bakıyorsa, yüzey azımut açısı negatif, güney batıya bakıyorsa pozitifdir. ® Bu dökümanın içeriğinin hazırlanması TEKNODAN’a aittir. İçeriğin izinsiz kullanılması veya kopyalanması yasaktır. © Sayfa 6 TEKNODAN Güneş Enerjisi Teknik Danışmanlık ve Fizibilite Hizmetleri Yüzey - Güneş Azimut Açısı (γ): Şekil 4’e göre güneş ışının yatay projeksiyon ve yüzey normalinin yatay projeksiyonu arasındaki açıdır. Yüzey - güneş (bağıl azimut) azimut açısı, güneş azimut açısı ve yüzey azimut açısı arasındaki ilişki aşağıdaki gibidir. γ= |ø-Ψ | (Derece) Şekil 4’de eğimli yüzeyler için, cosθ=cosβcosγsinΣ + sinβcosΣ Eğer yüzey düşeyse ise (Σ = 90:), cosθ=cosβcosγ Eğer yüzey yatay ise (Σ = 0:), cosθ=sinβ=cosθH bu hesaplamalardan da anlaşılacağı gibi tanımlanan belli bi zamandaki yatay yüzeydeki güneş açısı, zenit açısına eşittir. Lokal Güneş Zamanı: Güneş radyasyonu hesaplarında güneşin hareketlerine bağlı güneş zamanı kullanılmalıdır. Zaman greenwich merideyenine göre düzeltilir. Lokal saat zamanı hassas meridyen gözlemlerinden yapılır. Her meridyen arasında 1saat/15 (4 dakikalık) bir zaman farkı vardır. Lokal güneş zamanı (LST local solar time) ile lokal yerel zamanı ( LCT local civil time) arasındaki fark aşağıdaki gibi hesaplanır. LST=CT+(1/15)(Lstd-Lloc)+E-DT (1.1) LST = Lokal Güneş Zamanı (Saat) CT = Saat (Saat) Lstd = Lokal zaman zonu için standart meridyen (Derece Batı ) Lloc = Gerçek Lokasyona Ait Enlem Değeri (Derece Batı) E = Zaman Denklemi (Saat) DT = Yaz Saati Düzeltmesi (DT = 0 veya DT= 1 Saat) Saat olarak gilen değerler ondalık olarak değerlendirilir. Zaman denklemi: E= 0.165sin2B-0.126cosB-0.025sinB (saat) B= 360(n-81)/364 (derece) n: gün Saat açısını aşağıdaki gibi hesaplayabiliriz. Yukarıda da bahsedildiği gibi saat açısının değişimi herbir saatte 15 derecedir ve güneş öğlesinde sıfır, öğle öncesi negatif ve öğle sonrası ise pozitif değer alır. h = 15(LST-12) [derece] (T=15(t-12) Model Çalıştırma Zaman Aralıkları (Lag Time): Bu modeller, güneşin hareket ettiği zaman aralıklarını ifade etmek için dakika ve saat periyodunda hesaplamalar yapmaktadır. Bu hesaplamların sonuçları toplanarak aylık ve yıllık değerlere ulaşılmaktadır. Varsayılan değeri 30 dakikadır. Gölgelenme için Zaman Aralıkları (Distance Coefficient for Shadow Sampling): Sayısal arazi yükseklik verisini içeren her bir 90m grid hücresini baz alarak etrafındaki diğer grid hücreleri ile olan yükseklik farkları, bakı ve eğim gibi ilişkili parametreleri ve bu grid üzerindeki güneş ışınlarının hareketlerini ve geliş açılarını da dikkate alarak o grid üzerinde gölgelenme oranları hesaplanmaktadır. Özetle, yükseklik, eğim ve bakı değerlerine sahip gridler üzerinde güneş hareklerinin zamana bağlı olarak simulasyonu yapılmaktadır. Dağlık arazilerde gölgelenme nedeni ile radyasyon değerlerinin aşırı derecede azaldığı görülmektedir. ® Bu dökümanın içeriğinin hazırlanması TEKNODAN’a aittir. İçeriğin izinsiz kullanılması veya kopyalanması yasaktır. © Sayfa 7 TEKNODAN Güneş Enerjisi Teknik Danışmanlık ve Fizibilite Hizmetleri 1.2.2 Modellerin Kullandığı Radyasyon Hesaplama Yöntemleri 1.2.2.1 Açık-Gökyüzü Hesaplama Yöntemleri Direk Radyasyon: 2 Güneşten atmosfere gelen anlık direk irradyansın sabit olarak (I0), 1367 W/m olduğu kabul edilmektedir. Dünyanın basık yüzeyi ve dünyanın güneş etrafında döndüğü yörünge içerisinde, dünyanın güneşe olan uzaklığının yıl içerisinde değişmesi nedeni ile dünya atmosferinin çeşitli yerlerinden gelen gerçek direk irradyansı bulmak için, sabit irradyans düzelteme katsayısı ile çarpılır. () G0 = I0 (W/m ) = 1 + 0.03344 cos (j’ - 0.048869) j’ = 2 j/365.25 (radyan) j = 1 Ocak ile 31 Aralık arasındaki gün sayısı (366) B0c = G0 exp {-0.8662 TLK m R(m)} 2 (1) (2) (3) (4) -0.8662 TLK, atmosferik turbidite faktörü (sabit sayı) Kasten (1996). m, bağıl optik hava kütlesi (-) (Kasten and Young 1989). ref ref -1.6364 m = (p/p0)/(sin h0 + 0.50572 (h0 + 6.07995) ) (5) ref h0 doğrulanmış güneş mesafesi h0 (güneş ve ufuz çizgisi arasındaki açı) (Derece) ref ışığın kırılma bileşeni h0 : h0 =0.061359 (0.1594+1.123 h0 + 0.065656 h0 )/(1 + 28.9344 h0 + 277.3971 h0 ) ref ref h0 = h0 + h0 (6) ref 2 2 Denklem 5’deki, p/p0 bileşeni, verilen yükseklik değerine göre z(m) hesaplanması: p/p0 = exp (-z/8434.5) (7) Denklem 4’deki R(m), hava kütlesinin (m) Rayleigh optik kalınlığıdır ve aşağıdaki formülle hesaplanır.Kasten (1996) m <= 20 için, 2 3 4 R(m) = 1/(6.6296 + 1.7513 m - 0.1202 m + 0.0065 m - 0.00013 m ) m > 20 için, R(m) = 1/(10.4 + 0.718 m) (9) (8) 2 Yatay düzleme gelen direk irradyans ise, Bhc (W/m ): Bhc = B0c sin h0 (10) h0, güneş ve ufuz çizgisi arasındaki açı ise, denklem 13’den hesaplanmaktadır. 2 Eğimli yüzeylere gelen direk irradyans ise, Bic (W/m ): Bic = B0c sin exp (11) veya Bic = Bhc sin exp/sin h0 (12) exp, Güneş ve eğimli yüzey arasında ölçülen güneş yaklaşma açısı ise, denklem 17’den hesaplanmaktadır. ® Bu dökümanın içeriğinin hazırlanması TEKNODAN’a aittir. İçeriğin izinsiz kullanılması veya kopyalanması yasaktır. © Sayfa 8 TEKNODAN Güneş Enerjisi Teknik Danışmanlık ve Fizibilite Hizmetleri Difüz Radyasyon: Açık gökyüzünün daha bulutlu olduğu zamanlarda , difüz irradyasın arttığı ve direkt irradyansın ise azaldığı 2 görülmektedir. Yatay yüzeyler üzerine gelen difüz bileşeninin hesaplanması Dhc (W/m ) ise, atmosferden gelen gerçek direk irradyansa (G0), amosferik türbiditeye bağlı olan (TLK) difüz iletim fonksiyonuna (Tn) ve güneş yükseklik açısına (h0) bağlı olan difüz güneş yükseklik açısı fonsiyonu (Fd) bağlı olarak hesaplanır. (Scharmer and Greif 2000) Dhc = G0 .Tn(TLK). Fd(h0) (22) Tn(TLK), yatay yüzeyler üzerine güneş ışınlarının bulutlardan geçtikten sonra dik olarak gelen teorik difüz irradyansını verir. 2 Tn(TLK) = -0.015843 + 0.030543 TLK + 0.0003797 TLK (23) Güneş yükseklik açısı fonsiyonu: 2 Fd(h0) = A1 + A2 sin h0 + A3 sin h0 (24) Atmosferik Türbiditeye (TLK) bağlı A1, A2 ve A3 katsayıları ise: 2 A1' = 0.26463 - 0.061581 TLK + 0.0031408 TLK (25) A1 = 0.0022/Tn(TLK) eğer A1' Tn(TLK) < 0.0022 A1 = A1’ eğer A1' Tn(TLK) >= 0.0022 2 A2 = 2.04020 + 0.018945 TLK - 0.011161 TLK 2 A3 = -1.3025 + 0.039231 TLK + 0.0085079 TLK 2 Eğimli yüzeydeki açık-gökyüzü difüz irradyansı,Dic (W/m ) güneşli ve gölgeli yerler için ayrı hesaplanır.(Muneer 1990) a) Güneş alan yüzeylerde ve bulutlu olmayan gökyüzünde (h0-radyan): Eğer h0 >= 0.1 ise, (ör. 5.7) Dic = Dhc {F(N) (1 - Kb) + Kb sin exp/sin h0} (26) Eğer h0 < 0.1 ise, Dic = Dhc {F(N) (1 - Kb) + Kb sin N cos ALN/(0.1 - 0.008 h0)} A*LN = A0 - AN ALN = A*LN eğer - <= A*LN <= ALN = A*LN - 2 eğer A*LN > ALN = A*LN + 2 eğer A*LN < - AN = Yüzey Azimut Açısı (radyan) A0 = Güneşin Azimut Açısı (radyan) (27) (28) b) Gölgelenme etkisinde olan yüzeylerde ve bulutlu olmayan gökyüzünde (exp < 0 ve h0 >= 0): Dic = Dhc F(N) (29) F(N), gölge etkisindeki alanlardaki difüz irradyansı hesaplama fonksiyonu (N- yüzey eğim açısı, radyan): F(N) = ri(N) + (sin N - N cos N - sin (N/2)) N 2 (30) ri(N), eğimli yüzey tarafından gökyüzü kubbesinin görünen kısmı (Katyasyı): ri(N) = (1 + cos N)/2 (31) N, gölgelenen yüzeyler için 0.25227 değeri kullanılırken, açık-gökyüzü ve güneşli yüzeyler için N: N = 0.00263 – 0.712 Kb – 0.6883 Kb 2 (32) Kb , direk irradyans miktarını karakterize eden bir ölçüdür. (yatay düzleme gelen direk irradyansın, atmosferden gelen güneş irradyansına oranıdır): Kb = Bhc/G0h (33) 2 G0h (W/m ) ise, aşağıdaki formül ile hesaplanır: G0h = G0 .sinh0 (34) ® Bu dökümanın içeriğinin hazırlanması TEKNODAN’a aittir. İçeriğin izinsiz kullanılması veya kopyalanması yasaktır. © Sayfa 9 TEKNODAN Güneş Enerjisi Teknik Danışmanlık ve Fizibilite Hizmetleri Yer Yüzeyinden Yansıtılan Radyasyon 2 Eğimli yüzeyden yansıtılan irradyans (Ri)(W/m ), izotropik bir varsayıma dayanmaktadır ve yatay düzlemdeki toplam irradyans değerine (Ghc), ortalama yüzey albedosuna (g) ve eğimli yüzeydeki yansıtan yüzey oranına rg(N) göre hesaplanmaktadır. (Muneer 1997): Ri = g Ghc rg(N) rg(N) = (1 - cos N)/2 (35) (36) 2 Ghc (W/m ), direk ve difüz toplamı: Ghc = Bhc + Dhc (g), genel olarak 0.2 ile 0.15 arasındaki değerler kullanılır. (37) Güneşin Konumu Yatay düzlemler için, Güneşin konumu, güneşin yükseklik açısı (h0 - güneşin hareket düzlemi ile yatay düzlem arasındaki açı) ve güneşin azimut açısı (A0-doğudan ölçülen, güneş ve meridyen arasındaki yatay açı) ile ikili bir koordinat şeklinde ifade edilir. (Krcho 1990, Jenčo 1992): sin h0 = C31 cos T + C33 (13) 2 2 1/2 cos A0 = (C11 cos T + C13)/((C22 sin T) + (C11 cos T + C13) ) C11 = sin cos (14) C13 = -cos sin C22 = cos C31 = cos cos C33 = sin sin Güneş deklinasyon açısı, (rad) aşağıdaki formül ile hesaplanır. = arcsin (0.3978 sin (j’ - 1.4 + 0.0355 sin (j’ - 0.0489))) (15) Gün Açıları (j’) (radyan), denklem 3’den hesaplanabilir. Saat açısı, T (rad), lokal güneş zamanı (t) ve 24 saat içindeki ondalıklı saatler ile hesaplanır. T = 0.261799 (t - 12) (16) Eğimli düzlemler için, Güneşin konumu, güneşin yaklaşma açısı ile tanımlanır(exp)(Krcho 1990, Jenčo 1992). Eğimli yüzeyler, yüzey eğim açısı (N) ve yüzey azimut açısı (bakı) AN ile ifade edilirse: sin exp = C’31 cos (T - ’) + C’33 (17) C’31 = cos ’ cos (18) C’33 = sin ’ sin sin ’ = - cos sin N cos AN+ sin cos N (19) tg ’ = - (sin N sin AN)/(sin sin N cos AN+ cos cos N). r,s Yatay bir yüzey üzerinde, güneşin doğuşu ve batışı süresince değişen saat açısı, (Th ): r,s cos Th = -C33/C31 (20) r,s Eğimli bir yüzey üzerinde, güneşin doğuşu ve batışı süresince değişen saat açısı, (Th ): cos (Ti - ’) = -C’33/C’31. r,s (21) ® Bu dökümanın içeriğinin hazırlanması TEKNODAN’a aittir. İçeriğin izinsiz kullanılması veya kopyalanması yasaktır. © Sayfa 10 TEKNODAN Güneş Enerjisi Teknik Danışmanlık ve Fizibilite Hizmetleri 1.2.2.2 Gerçek-Gökyüzü Hesaplama Yöntemleri Gerçek-gökyüzü irradyans veya irradyasyon değerleri, açık-gökyüzü için hazırlanan raster haritaların, bulutluluk indeksi de diyebileceğimiz kapanık gökyüzü durumunu ifade eden bir azaltma parametresi ile çarpımı sonucu elde edilir. Meteorolojik ölçüm istasyonlarındaki kapanıklılık ölçümleri, tüm sahanın fiziksel doğasını ve dinamik konumsal değişimini temsil edemeyeceğinden daha basit parametreler kullanılmaktadır. Yatay ve eğimli yüzeyler için hesaplanan kc, (Açık-gökyüzü indeksi) birbirinden çok az farklıdır. Bulutlu kapanıklılık koşulları altında, yatay yüzeylerdeki toplam irradyans/irradyasyon (G ho) hesaplama yaklaşımları, açık-gökyüzü toplam irradyans/irradyasyon (Ghc)’nın açık gökyüzü indeksi (kc) ile çarpılması ile elde edilir. (Beyer et al 1996, Hammer et al 1998, Rigollier et al. 2001) Gho = Ghc kc (38) kc indeksi, atmosferik iletimi gösterir ve yatay düzlem üzerindeki bulutlu ve açık gökyüzüne ait toplam radyasyonun oranını ifade eder. Yüzeyde kurulan meteorolojik ölçüm istasyonlarına ait veri setleri kullanılarak, k c değeri aşağıdaki şekilde heseplanabilmektedir. Ölçüm istasyonunda ölçülen toplam radyasyon (Ghs) değerlerinin, hesaplanan açıkgökyüzü toplam adyasyonuna oranı ile bulunur. kc = Ghs/Ghc (39) Bulutlu kapanıklılık koşulları altında, eğimli yüzeylerdeki toplam irradyans/irradyasyon (Gi) hesaplama yaklaşımları, bulutlu ortamlarda toplam radyasyonun bileşenleri olan Difüz (Dh) ve Direk(Bh) değeleri de kc indeksi kullanılarak iyileştirilebilir. Denklem 26,27,29,37 de formüller yer almaktadır. (Dhc), hesaplanan açık-gökyüzü difüz radyasyon değeri, (Bhc), hesaplanan açık-gökyüzü difüz radyasyon değeridir. Dho = Dhc k Bho = Bhc k d c (40) b c Dho/Gho oranı açık-gökyüzünden kapalı gökyüzüne olan değişimi gösterir. Dho/Gho değer aralığı 0.3-1.0 arasında değşir ve 0.3 açık, 1.0 kapalı gökyüzünü ifade eder.(Kasten and Czeplak 1980). Çeşitli, bölgelerdeki ölçüm istasyonlarında yapılan yatay düzlemdeki toplam (Ghs), ve difüz radyasyon (Dhs) ölçümlerinden elde edilen verilerin oranı ile (Dhs/Ghs) açık gökyüzü indeksi hesaplanabilir. Dho/Gho = Dhs/Ghs (41) Bho = Gho – Dho d k c = Dh/Dhc (42) b k c = Bho/Bhc ® Bu dökümanın içeriğinin hazırlanması TEKNODAN’a aittir. İçeriğin izinsiz kullanılması veya kopyalanması yasaktır. © Sayfa 11 TEKNODAN Güneş Enerjisi Teknik Danışmanlık ve Fizibilite Hizmetleri 1.2.3 Modellerin Kullandığı Çıktı Parametreleri Yukarıda bahsedilen tüm veri girdileri ve hesaplama yöntemleri, çeşitli modellerde farklı isimler altında kullanılarak aşağıdaki model çıktıları elde edilmektedir. Veri Veri Tipi 90m Çözünürlükte Grid Haritası Güneş Yaklaşma Açısı 90m Çözünürlükte Grid Haritası Direk İrradyans Birimi Ondalıklı Derece 2 W/m 2 90m Çözünürlükte Grid Haritası Difüz İrradyans 90m Çözünürlükte Grid Haritası Yüzeyden Yansıtılan İrradyans 90m Çözünürlükte Grid Haritası Direk İrradyans Süresi 90m Çözünürlükte Grid Haritası Direk İrradyasyon (Yatay,Dik,Açılı), Tek ve Çift Eksenli 90m Çözünürlükte Grid Haritası Difüz İrradyasyon (Yatay,Dik,Açılı),Tek ve Çift Eksenli 90m Çözünürlükte Grid Haritası Yüzeyden Yansıtılan İrradyasyon W/m 2 W/m Dakika - Saat 2 2 2 2 2 2 Wh/m -saat, Wh/m -gün Wh/m -saat, Wh/m -gün Wh/m -saat, Wh/m -gün Tablo-2. Güneş Radyasyonu Modellerine Ait Veri Çıktıları 1.2.3.1 Uluslararası Kullanılan Modeller 1.2.3.1.1 NASA Meteonorm NASA tarafından geliştirilen ve uydudan alınan atmosferik verilerin kullanıldığı küresel ve lokal bazda güneş radyasyon hesaplamalarında kullanılmaktadır. Kullandığı radyasyon ve iklim verilerin uzun dönemli ve güncel olması avantajı iken, sadece NASA’nın hazırladığı 90m yükselik modelinin kullanılması ile sınırlı olması nedeni ile daha hassas çözünürlüklere inilememesi dez avantajıdır. 90m çözünürlük ise güneş hesaplamalarında yeterli kabul edilmektedir. Ancak bina çatısı vs. gibi çok küçük lokasyonlar için elverişli değildir. Türkiye için 150 istasyon içermekte olup ve kalibrasyon düzeltme katsayısı, gökyüzü indeksinin (kc) NASA bulutluluk indekslerinden hesaplanmasından dolayı gerçek değerlere %3 (+) daha yakındır. Çok büyük ölçekli yerlerin güneş enerjisi potansiyellerinin belirlenmesinde de kullanılmaktadır. örneğin, Avrupa Kıtasının veya Türkiye gibi ülkelerin tüm alanlarını içine alacak şekilde modellenmesi çok rahatlıkla yapılabilmektedir. Şekil-5. NASA Meteonorm Modeli ve Çıktıları ® Bu dökümanın içeriğinin hazırlanması TEKNODAN’a aittir. İçeriğin izinsiz kullanılması veya kopyalanması yasaktır. © Sayfa 12 TEKNODAN Güneş Enerjisi Teknik Danışmanlık ve Fizibilite Hizmetleri 1.2.3.1.2 GRASS R.sun Avrupa Birliği Yenilenebilir Enerji Komisyonu tarafında geliştirlen ve yukarıda hesaplama formülleri ile birlikte verilen yöntemleri kapsayan ve WinGRASS GIS yazılımı içerisindeki coğrafi verileride analiz ederek çalıştırılacak bir kütüphanenin (r.sun) hazırlanması ile geliştirilmiş açık kaynak kodlu bir modeldir. Raster harita üzerinde alansal yayılıma sahip açık-gökyüzü indeksi (kc) değerlerini kullanarak gerçek gökyüzü koşullarını yansıtması açısından avantajı var iken, çeşitli ölçüm istasyonlarındaki radyasyon ölçümlerini jeo-istatiksel yöntemlerle enterpole ederek bu alansal yayılıma sahip harita verilerinin oluşturması esasında örnekleme yöntemine, sayısına ve alanına bağlı olarak % 6 bir hata payı içermektedir. Belirlenen bir nokta için hesaplanan model verileri ile test ölçüm verileri arasında, model verilerinde %4 (+), bir fazlalık görülmüştür. Daha küçük alanların modellenmesinde kullanılmaktadır. Örneğin Türkiye, İl, İlçe ve Tesis alanları için kullanılabilir. Model içerisinde yatay, dikey ve açısal yüzeyler için direk, difüz, yansıtılan radyasyon değerlerini ve bunların toplamı olan global radyasyon değerleri saatlik hesaplanırken bu değerlerin günlük, aylık ve yıllık değerleri ile elektrik üretimi hesaplanmakta olup ayrıca gölgelenme hesapları da yapılmaktadır. Lokal bazda tesis yer seçimi ve saha fizibilite çalışmalarında kullanılması daha uygundur. Şekil-6. GRASS-R.sun Modeli ve Çıktıları ® Bu dökümanın içeriğinin hazırlanması TEKNODAN’a aittir. İçeriğin izinsiz kullanılması veya kopyalanması yasaktır. © Sayfa 13 TEKNODAN Güneş Enerjisi Teknik Danışmanlık ve Fizibilite Hizmetleri 1.2.3.1.3 ESRI Solar Analyst ESRI firması tarafından geliştirilen ilk güneş radyasyonu modellerindendir. Zamanla bir çok ek parametreler eklenerek bugünkü halini almıştır. Tamamen GIS tabanlı bir modeldir. Geniş ölçekli alanlarda daha iyi sonuçlar vermektedir. Ancak lokal alanlarda (kC), tansmissivity ve diffuse proportion parametre değerleri ortalama değer olarak alındığı için gerçek ortamı, %10-15 (-) oranında hata payı ile yansıtmaktadır. EİE GEPA Güneş Enerjisi Potansiyel Atlası bu model kullanılarak hazırlanmıştır. Şekil-7. ESRI Solar Analyst Modeli ve Çıktıları 1.2.3.1.4 E.S.R.A ve Saatlik Radyasyon Tahmini E.S.R.A modeli, NASA’dan ve diğer meteorolojik servislerden alınan, saatlik meterolojik güneş verilerinin ve bu veriler ile üretilen harita model verilerinin ve 3 günlük saatlik tahminleme (forcasting) verilerinin sunulduğu ücretli bir servistir.(http://www.soda-is.com ). Bu servisten alınan saatlik veriler ile 3 gün sonrası için elektrik üretimi tahminlemesi yapılabilmektedir. Böylece yatırımcılar, üretilecek tahmini elektrik enerjisini bilerek, buna göre ileriye dönük elektrik pazarlama işlemlerini planlayabilmektedirler. Şekil-8. E.S.R.A Map Modeli ve Çıktıları ® Bu dökümanın içeriğinin hazırlanması TEKNODAN’a aittir. İçeriğin izinsiz kullanılması veya kopyalanması yasaktır. © Sayfa 14 TEKNODAN Güneş Enerjisi Teknik Danışmanlık ve Fizibilite Hizmetleri 1.2.3.2 Model Sonuçlarının Ortalaması ve Standart Sapmaları Çeşitli modellere ait sonuçların ortalamasının alınması daha doğru bir yaklaşım olmaktadır. Türkiye dahil Avrupa’daki 20 ile 70 yıl arasındaki uzun dönemli meteorolojik güneş ölçüm verilerinin kullanılması ile hazırlanan aşağıdaki 6 adet model çıktıları arasında %3 ile %6 oranında standart sapma değeri ortaya çıkmaktadır. Bu verilerin ortalaması alınarak hata payı %2’ye kadar indirilmektedir. Şekil-9. Güneş Radyasyon Hesaplamalarında Kullanılan Modellerin Ortalaması Şekil-10. NASA Meteonorm, GRASS R.sun, ESRI Solar Analyst Modellerine Ait Standart Sapma Grafikleri ® Bu dökümanın içeriğinin hazırlanması TEKNODAN’a aittir. İçeriğin izinsiz kullanılması veya kopyalanması yasaktır. © Sayfa 15 TEKNODAN Güneş Enerjisi Teknik Danışmanlık ve Fizibilite Hizmetleri 1.2.3.3 Modellere Ait Türkiye Güneş Radyasyon Haritaları Tarafımızından bu modellerden üretilen Türkiye geneli güneş radyasyon verilerinin ortalamasını içeren haritaları ve diğer arazi ve enerji ile ilgili katmanlar kullanılarak en uygun tesis kurulabilecek alanların çıkartılması ve bu alanlarda kurulacak herhangi bir kapasiteye sahip güneş enerjisi tesisine ait elektrik üretimi hesaplamaları ve panel/ayna açıları ve oriyastasyonu ile panel/ayna sayıları belirlenmektedir. Şekil-11. Modellerin Ortalamasından Elde Edilen Türkiye Haritaları 1.3 Türkiye Güneş Enerjisi Potansiyeli 2 Türkiye’nin Güneş Enerjisi Potansiyelini belirleme çalışmalarından elde edilen sonuçlara göre, 7644 km tesis kurulabileceği belirlenen alanlardan üretilebilecek toplam elektrik enerjisi yaklaşık 395 TWh/yıl olarak belirlenmiştir. Türkiye’nin son sene elektrik üretim toplamının 200 TWh/yıl olduğu düşünülürse, ülkemizdeki güneş enerjisinin değerlendirilmesi ve yatırıma açılması ülke ekonomisi açısından oldukça cazip görünmektedir. Bu çalışmalarda 1670 2 2 kWh/m ile 1800 kWh/m arasındaki radyasyon değerleri kullanılmış olup, bu alanlar üzerine kullanılamaz alanlar olarak; ormanlık ve tarım alanları, eğimi 2 dereceden büyük alanlar, yerleşim yeri alanları, özel çevre koruma sahaları, ana ve tali yollar, göl ve barajlar, akarsular, yerltı suları, askeri alanlar, hava ve deniz limanları, helikopter pistleri, özel tapulu alanlar, maden ruhsat sahaları ve diğer santral sahalarına ait alanlar çıkartılarak hesaplanmıştır. GRh (kWh/m2-yıl) TA-Toplam Alan (km2) KA-Kullanılabilir Alan (km2) 1650-1700 65960 4362 1700-1750 47490 2184 1750-1800 12950 1098 Toplam 126400 %20 Elektrik Enerjisi Dönüşümü Türkiye Yıllık Elektrik Enerjisi Tablo-3. Türkiye Güneş Enerjisi Potansiyeli 7644 E=GRho*KA*0.20 395 TWh/Yıl 2 Şekil-12. Türkiye Potansiyel Güneş Alanları ve Toplam Kullanılabilir Alanlar (1670-1800 kWh/m -yıl arası) ® Bu dökümanın içeriğinin hazırlanması TEKNODAN’a aittir. İçeriğin izinsiz kullanılması veya kopyalanması yasaktır. © Sayfa 16 TEKNODAN Güneş Enerjisi Teknik Danışmanlık ve Fizibilite Hizmetleri Tablo-4. Türkiye’de Yatırım Yapılabilir Güneş Enerjisi Potansiyeline Sahip Başlıca İller 1.3.1 Tesis Tipine Göre Güneş Radyasyonu Hesaplamaları 2 Örnek olarak, 1700 kWh/m -yıl (toplam radyasyon) ve üzeri yerleri kapsayan ve saha üzerinde diğer arazi yer seçimi kriterlerinin uyglandığı sarı alan içerisinde kurulabilecek herhangi bir oryantasyona sahip, 100 MW PV güneş enerjisi tesisi için, 20 yıllık ölçüm verilerini de içeren örnek model hesaplamaları ve diğer ön-fizibilite çalışmaları aşağıda verilmiştir. (Not: Bu örnek lokasyon ve radyasyon verileri birbiri ile ilişikili değildir.) Şekil-13. Tesis Tipi ve Oryantasyonuna Göre Güneş Radyasyon Değerleri ® Bu dökümanın içeriğinin hazırlanması TEKNODAN’a aittir. İçeriğin izinsiz kullanılması veya kopyalanması yasaktır. © Sayfa 17 TEKNODAN Güneş Enerjisi Teknik Danışmanlık ve Fizibilite Hizmetleri 2 o Şekil-14. Örnek Sahanın Uydu Görüntüsü ( 5 km , 1 Eğim) Şekil-15. Güneşin Doğuş Saati ve Konumu (Saat: 05:14 - 06:28) Şekil-16. Güneşin Batış Saati ve Konumu (Saat: 19:12- 20:01) Şekil-17. Güneş Hareketi ve İzlediği Yol ® Bu dökümanın içeriğinin hazırlanması TEKNODAN’a aittir. İçeriğin izinsiz kullanılması veya kopyalanması yasaktır. © Sayfa 18 TEKNODAN Güneş Enerjisi Teknik Danışmanlık ve Fizibilite Hizmetleri Şekil-18. Örnek Tesis Noktasına ait Toplam, Direk ve Difüz Radyasyon Değerlerinin Saatlik Değişim Grafiği Şekil-19. Örnek Tesis Noktasına ait PV Panel Yerleşim ve Oriyantasyon Hesaplamaları ve Ön Yatırım Hesapları (Bakı ve Eğimi 68oSE35o, 50 MW PV Kurulu Güç, 125 Milyon € yatırım maliyeti, 20-18 €-cent/ kWh üzerinden 7.6 Yıl Geri Ödemesi, 210.185 güneş paneli, 84 GWh/yıl Elektrik Üretimi... ) ® Bu dökümanın içeriğinin hazırlanması TEKNODAN’a aittir. İçeriğin izinsiz kullanılması veya kopyalanması yasaktır. © Sayfa 19 TEKNODAN Güneş Enerjisi Teknik Danışmanlık ve Fizibilite Hizmetleri 1.4 Güneş Enerjisinden Elektrik Üretiminde Kullanılan Teknolojiler 1.4.1 Termik Sistemler Güneş ışınlarını odaklayıcı büyük aynalar yardımı ile bir merkezde toplayarak ve o merkezdeki borular o o içinden geçirilen su veya sıvıların ısıtılması ile elde edilen borularda 100 C- 150 C ile buhar türbinlerinde o o 1500 C-2000 C sıcaklığa sahip subuharının buhar türbinlerinde elektrik enerjisine dönüştürülmesi prensibi ile çalışmaktadır. Buradaki buhar miktarı ve sıcaklığı tesis kapasitesi için önemlidir.Termik sistemlerde çoğunlukla su ile birlikte sıcaklığı koruması için erişim nitrat tuzu kullanılmaktadır. o o 1.4.1.1 Parabolik Açılı Aynalar (Parabolic Trough) : 30 ile 150 açı ile tek eksende güneşi izlemektedirler. En çok kullanılan termik sistemlerin birinci sırasında yer almaktadır. Şekil-20. Parobolic Trough Örnekleri ® Bu dökümanın içeriğinin hazırlanması TEKNODAN’a aittir. İçeriğin izinsiz kullanılması veya kopyalanması yasaktır. © Sayfa 20 TEKNODAN Güneş Enerjisi Teknik Danışmanlık ve Fizibilite Hizmetleri 1.4.1.2 Güneş Kuleleri (Central Receiver) : 5000 ile 10000 adet arasındaki küçük aynaların kulenin tepesindeki bir güneş ışını toplayıcısına gönderilerek ve bu toplayıcının içerisinden geçirilen suyun buhar haline getirilmesi prensibi ile çalışmaktadır. Kule yüksekliği (50-150 m arasında )güneşin geliş açısına ve tesisisin büyüklüğüne göre değişmektedir. Yansıtıcı paneller güneşi 2 eksende izleyebilmektedirler. En çok kullanılan termik sistemlerin ikinci sırasında yer almaktadır. Şekil-21. Güneş Kulesi Örnekleri 1.4.1.3 Parabolik Geniş Tabaklar (Parabolic Dish): Küçük alanlar için uygulanmakta olup, güneş ışınlarının tabak şeklindeki aynaların ortasındaki spotlara yansıtılması ve bu spotların içinden geçen suyun ısıtılması prensibi ile çalışmaktadır. Şekil-22. Parabolic Dish Örnekleri 1.4.1.4 Yere Döşenmiş Aynalar (Fresnel) : Parabolik Trough çalışma prensibine benzer bir şekilde çalışmakta olup, bu teknolojide aynalar yere yakın şekilde yatay olarak monte edilmektedir. Küçük alanlarda uygulanmakta olup, çok fazla örnek uygulaması yoktur. Şekil-23. Fresnel Örnekleri ® Bu dökümanın içeriğinin hazırlanması TEKNODAN’a aittir. İçeriğin izinsiz kullanılması veya kopyalanması yasaktır. © Sayfa 21 TEKNODAN Güneş Enerjisi Teknik Danışmanlık ve Fizibilite Hizmetleri 1.4.2 Fotovoltaik Güneş Pilleri (PV) Güneş radyasyonundan elde edilen enerjiyi, Direkt Akımlı (DC) Elektrik Enerjisinden, küçük çapta kullanmak veya şebekeye vermek için Alternatif Akımlı (AC) Elektrik Enerjisine çeşitli çeviriciler (inverter) yardımı ile çeviren sistemlerdir. Bahçe Uygulaması, Çatı Uygulaması, Aydınlatma, Su Isıtma, Sulama, Elektrik Depolamalı Çatı Kiremiti Uygulamaları ve Şebeke Bağlantı Uygulamalarında kullanılan ve ilerde nanoteknojinin gelişimine bağlı olarak bir çok elektronik eşyada kullanılacak olan bir teknolojidir. Elektrik Enerjisi Çevirim Oranı, termik sistemlere göre daha düşük olan bu teknoloji üzerine bilim insanları sürekli çalışmakta olup, elektrik enerjisi çevirim oranı daha yüksek yeni maddeler üzerinde çalışmaktadırlar. ABD’deki bir üniversitede yapılan bir labavatuvar çalışmasında, elektrik enerjisini %80 oranında elektrik enerjisine çevirecek bir madde bulunduğunu açıklanmış olup, üretimine 2012’den sonra başlanacağı haber kanallarından duyurulmuş ve uluslararası bilim dergilerinde yayınlanmıştır. Bu da bizlere gösteriyor ki, geleceğin güneş teknolojileri, güneş pilleri üzerine yoğunlaşacaktır. Bu güneş pillerinin ham maddesini ise, Silis İçerikli Tekli ve Çoklu Kristalli Silikon, İnce Film Şeritleri, Kadmiyum Tellurit oluşturmaktadır. Şekil-24. Fotovoltaik Örnekleri Pil Ham Maddesi Elektrik Çevirim Oranı (%) 1kWp için Gerekli Panel Alanı(m2) Monokristalin Silikon 15-18 7-9 Polikristalin Silikon 13-16 8-11 İnce Film Şerit, Bakır Indiyum Diselenit (CIS) 7.5-9.5 11-13 Kadmiyum Tellurit 6-9 14-18 Amorf Silikon 5-8 16-20 Tablo-5. Güneş Pillerinin Elektrik Enerjisi Dönüşüm Oranları Şekil-25. 10 MW Şebeke Bağlantılı PV Tesisi için Tek Hat Şeması ve Termin Planı Örneği ® Bu dökümanın içeriğinin hazırlanması TEKNODAN’a aittir. İçeriğin izinsiz kullanılması veya kopyalanması yasaktır. © Sayfa 22 TEKNODAN Güneş Enerjisi Teknik Danışmanlık ve Fizibilite Hizmetleri TERMİK ve FOTOVOLTAIK SİSTEMLERİN GENEL KARŞILAŞTIRMASI TERMİK SİSTEMLER Güneş Radyasyonu Bileşenlerinden Direk Radyasyonu kullanmakta olup parabolik aynalar 30-150 Derece arasında güneşi tek eksende takip etmektedir. 1 MW kurulu güç için , yaklaşık olarak 20.000-40.000 m2 alan gerekmektedir. Alanlar kullanılan teknolojiye ve araziye göre değişmektedir. Güneş Radyasyonu -Elektrik Enerjisi Çevirimi, %12-%20 arasındadır. PV SİSTEMLER Global Radyasyonu (Direk + Difüz) kullanmaktadır.Çoğunlukla 2 eksende veya optimum açıda monte edilmektedir. 1MW için 9.000-25.000 m2 kullanılan alanlar kullanılan teknolojiye ve arazi toğrafyasına göre değişmektedir. Güneş Radyasyonu -Elektrik Enerjisi Çevirimi, %5-%19 arasındadır. Kullanılan Teknolojiye göre değişmektedir. Kurulu güçleri genellikle 50 MW ve Üzerindedir. (ABD-İspanya) Kurulu güçleri genellikle 1-50 MW arasındadır. 1MW tesis yatırımı için, yaklaşık 1.5-2.0 milyon Euro gerekmektedir. 1MW tesis yatırımı için, yaklaşık 2-3.5 milyon Euro gerekmektedir. Kurulum Süresi 3-4 yıl arasındadır.Panel ömrü ise 25-30 yıldır. Kurulum Süresi 1-3 yıl arasındadır.Panel ömrü ise 25 yıldır. Geniş ve Düz Alanlara Kurulmalıdır. Parabolik Aynalar Açısından Tozlaşmanın Olmadığı, Rüzgar Hızının Düşük (<3 m/s) Olduğu ve Nem Oranın Düşük Olduğu Yerler Gerekir. Düz ve Açılı Her Yere Kurulabilir. Hava Sıcaklığın 40 Derecenin altında, kar ve yağmurun az olduğu, rüzgar hızının 2-4 m/s olduğu az rüzgarlı yerler gerekir. Yıllık Elektrik Üretimi Verimi, Yıllık Radyasyon Artışı ile Doğru orantılıdır. 40 Derecenin üzerinde %1-2 oranda verim düşüşü olabilmektedir. YEK Alım Garantisi,ilk 10 yıl (20 Euro cent/kWh), ikinci 10 Yıl, (18 Euro cent/kWh) YEK Alım Garantisi,ilk 10 yıl (15 Euro cent/kWh), ikinci 10 Yıl, (13 Euro cent/kWh) Çok fazla su ve sıvı yakıt kullanımı gerektirdiğinden bakımı zordur ve Kullanımı Gelişen Teknoloji ile hızla artacak ve fiyatları kullanımı, Gelişen Teknolojinin Gerisinde Kalacaktır. (After 2015) düşecektir.Ayrıca Direkt radyasyonun yüksek olduğu yerlerde verimi arttırmak için CPV(Yoğunlaştırılmış PV Teknolojisi de Kullanılmaya Başlanmıştır) Türkiye'de direkt radyasyonun yüksek olduğu Doğu ve Güney Doğu Türkiye'de Monokristal- Polykristal ve İnce Film sırası ile Anadolu’da Parabolik Trough ve Güneş Kulesi kurulabilir. kurulabilir. Elektrik Depolama veya Direk Şebeke Bağlantısı yapılabilir. Elektrik Depolama veya Direk Şebeke Bağlantısı yapılabilir. Güneş ışınlarını yansıttığından dolayı Hava ve Uçuş Güzergahlarına kurulmamalıdır. Güneş Işınlarını Topladığından her yere kurulabilir. Tablo-6. CSP ve PV Sistemlerinin Genel Karşılatırması Tablo-7. CSP ve PV Sistemlerinin Enerji ve Maliyet Karşılaştırması(2008) ® Bu dökümanın içeriğinin hazırlanması TEKNODAN’a aittir. İçeriğin izinsiz kullanılması veya kopyalanması yasaktır. © Sayfa 23 TEKNODAN Güneş Enerjisi Teknik Danışmanlık ve Fizibilite Hizmetleri 2. GÜNEŞ ENERJİSİ DANIŞMANLIK HİZMETLERİ 2.1 ÖN-FİZİBİLİTE Güneş enerjisi tesisi kurulabilecek yerler için ön-fizibilite çalışmalarında, bilgisayar ortamında varolan ve çeşitli yazılımlar ile hesaplanan bilgiler kullanılmaktadır. Enerji modellerinden elde edilen radyasyon değerleri, Coğrafi Bilgi Sistemi katmanlarından oluşan arazi, uzaklık ve iklim değerleri ile uydu görüntüleri kullanılmaktadır. 2.1.1 Yer Seçimi 2.1.1.1 Enerji Potansiyeli Sahanın enerji potansiyelinin belirlenmesinde, NASA-Meteonorm, ESRI-Solar Analyst, Grass-R.Sun güneş modellerine ait saatlik, günlük, aylık ve yıllık toplam ve direk radyasyon değerleri kullanılmaktadır. Ayrıca sahanın detaylı topoğrafik haritasına ve güneşin hareketi ile geliş açısına göre 2 ve 3 boyutlu gölgelenme hesapları yapılmaktada olup sahadaki optimum panel eğim açısı hesaplanmaktadır. Yatay Düzlemde, Toplam Radyasyonu 1670 kWh/m2-yıl ve üzeri yerler, Optimum Açılı Düzlemde, Toplam Radyasyonu 1850 kWh/m2-yıl ve üzeri yerler, Çift Eksenli Düzlemde, Toplam Radyasyonu 2450 kWh/m2-yıl ve üzeri yerler, Yatay Düzlemde, Direk Radyasyonu 1200 kWh/m2-yıl ve üzeri yerler, Tesis işletme aylarında günlük radyasyon, 6.5 kWh/m2-gün ve üzeri yerler Sahaya yakın en az 3 gözlem istasyonu verilerinden radyasyon değeri kontrolü, Ağaç, bina ve topoğrafyadan kaynaklanan gölgelenme etkisinde olmayan yerler 2.1.1.2 Arazinin Niteliği Sahanın coğrafik ve topoğrafik durumu, kullanılabilirlik durumu, güvenlik ve risk durumları kontrol edilmektedir. Coğrafik ve Topoğrafik Durumun Belirlenmesi, (arazi yüksekliği 700m-1400m arası, eğimi 0-3 derece arasında, bakısı güneye olan düz veya düze yakın yerler) Kullanılabilirlik Durumunun Belirlenmesi, (sık ormanlık alanlar , tarım alanları, yerleşim yeri alanları, özel çevre koruma sahaları, ana ve tali yollar, göl ve barajlar, akarsular, askeri alanlar, hava ve deniz limanları, helikopter pistleri, özel tapulu alanlar, maden ruhsat sahaları içerisinde bulunmayan yerler) Güvenlik ve Risk Durumunun Belirlenmesi, (terör bölgesi dışında olan, heyelan ve 1.derece deprem bölgesi dışında ve fay hatlarından uzak olan, deprem sıklığı az olan, yeraltı karstik boşlukları içermeyen, taşkın alanlarının dışında olan yerler) Türkiye uydu görüntülerinden yer kontrolü 2.1.1.2 Uzaklık Durumu Harita üzerindeki sahanın coğrafi konumunun, bazı özel lokasyonlara uzaklığı ve yakınlığı, sahanın yatırıma uygun olup olmadığının belirlenmesi açısından ayırt edici bir özelliktir. Mevcut ve Planlanan Trafo Merkezlerine ve ENH Uzaklık (380kV,154kV,66kV,33kV) Trafoların mevcut ve planlanan kapasiteleri ve Kısa Devre Yükleri (RES dahil kapasiteleri) Acil ihtiyaçların giderilmesi ve çevresel etki değerlendirme durumun uygunluğu (atık berterafı, su kullanımı vs.) açısından yerleşim merkezlerine uzaklıklar Güneş kollektörler ve panellerinin temizlenmesi ve buhar ile çalışan CSP gibi tesisler için su ihtiyacının karşılanması için su kütlelerine uzaklıklar (akarsular, göller ve barajlar, yeraltısuyu ve sondaj kuyuları, su kaynakları ) Tesis kurulumunda yer alan, nakliye (inşaat malzemesi, su ve yakıt taşıma) ve bakım-onarım çalışmalarında tesise kolay ulaşılabilirlik açısından yollara olan uzaklıklar (ana yollar, tali ve köy yolları ) ® Bu dökümanın içeriğinin hazırlanması TEKNODAN’a aittir. İçeriğin izinsiz kullanılması veya kopyalanması yasaktır. © Sayfa 24 TEKNODAN Güneş Enerjisi Teknik Danışmanlık ve Fizibilite Hizmetleri Ortak kullanım açısından, mevcut elektrik üretimi altyapısına sahip, güneş enerjisi tesisine yakın, diğer elektrik üretim santrallerine olan uzaklıklar (HES, RES vs.. ) Ortak hibrit sistem kurulumları için doğalgaz hatlarına olan uzaklıklar 2.1.1.3 İklim Durumu Tesis alanı üzerinde elektrik üretim verimini etkileyecek, güneş dışındaki diğer iklim koşulları belirlenmektedir. Bulutluluk haritaları ve bulutlu gün oranları Nem, sıcaklık ve basınç değerleri Rüzgar hızları ve yönleri Yağmur ve kar yağışı değerleri Tozlanma ve hava kirliliği 2.1.1.4 Tesis Alanı ve Kurulum Kapasitesi Kurulması düşünülen güneş enerjisi tesisinin, tesis tipine, MW kurulu gücüne ve yukarıdaki bahsedilen diğer kriterlere uygun olarak belirlenen tesis alanının büyüklüğü ve coğrafi yeri belirlenmektedir. Tesis tipi ve kurulu güce (MW başına) gerekli olan alanların, proje sonuçlarından elde edilen verilere göre belirlenmesi CSP-ParabolicTrough için PV için CPV için Tesis alanının köşelerine ait UTM koordinatları Tesis alanına ait 1/25.000 ve 1/5.000 pafta listesi Tesis alanının yerini gösteren harita 2.1.2 Elektrik Üretimi Potansiyeli ve CO2 Emisyon Hesapları Solar Termal ve PV tesis tiplerine ve kurulu güçlerine göre belirlenen uygun tesis sahasından aylık ve yıllık elektrik üretimi ve CO2 emisyonu değerleri hesaplanarak tablo şeklinde hazırlanmaktadır. Bu hasaplamalar sırasında, GetSolar, Homer, Polysun, PVSol, TSol, PVSYST yazılımları kullanılmaktadır. Günlük, aylık ve yıllık elektrik üretimi (kWh/yıl) Enerji ve eşdeğer CO2 emisyon karşılığı (ton/yıl) 2.1.3 Ekonomik ve Finansal Ön Yatırım Analizleri Tesis tipine ve kurulu gücüne göre tesise ait yatırım maliyeti ve YEK kapsamındaki alım garantisine göre de geri ödeme periyodunun hesaplaması yapılmaktadır. Bu hesaplamalarda yaygın olarak kullanılan modellerden faydalanılmakta olup sonuçlar tablo şeklinde hazırlanmaktadır. 2.1.4 Teknoloji Seçimi Yukarıda yapılan çalışmalardan sonra elde edilen verilerin değerlerdirilmesi ve yatırımcılar ile yapılan toplantı sonucu, tesis yeri ve tesise ait teknoloji seçimi birlikte yapılmaktadır. 49 yıl lisans başvurusunda bulunulacak yaklaşık X MWe güce sahip bir tesis için, diğer başvuru sahipleri ile olabilecek coğrafi çakışmalardan sakınılması açısından farklı lokasyonlarda bir yatırım ayırımı önerilmektedir. 2.1.5 Arazi Saha ve Mülkiyet Kontrolü Bilgisayar ortamındaki çalışmalar sonucunda belirlenen tesis yerinin ve tesis tipinin belirlenmesinden sonra, bu tesis kurulabilecek sahalara ait mülkiyet durumlarının belediye ve tapu müdürlüklerinden kontrol edilmesi, 1/5000.lik imar ve parsel planlarının alınması yoksa hazırlatılması ve sahadaki gerçek fiziki durumun enerji nakil ® Bu dökümanın içeriğinin hazırlanması TEKNODAN’a aittir. İçeriğin izinsiz kullanılması veya kopyalanması yasaktır. © Sayfa 25 TEKNODAN Güneş Enerjisi Teknik Danışmanlık ve Fizibilite Hizmetleri hattı, trafoların yerleri ve su kütlelerinin bilgisayar ortamından farklarının bizzat gözle görülerek kontrol edilmesi işlemlerini içermektedir. 2.2 EPDK LİSANS BAŞVURU DOSYALARININ HAZIRLANMASI Yeni YEK Kanun taslağının kabul edilmesine mütakip EIE tarafından hazırlanacak ve EPDK tarafından onaylanacak olan Güneş Enerjisi Ön-Lisans Başvuruları esnasında istenen kriterlerin ve belgelerin hazırlanması işlemlerini içermekte olup, şimdilik aşağıdaki maddeleri kapsamaktadır. 2.2.1 Yatırım Termin Programı (5 nüsha) İnşaat öncesi dönem, inşaat dönemi ve toplam süre olmak üzere; Lisans alma tarihinden tesis tamamlanma tarihine kadar geçen süreyi kapsayacak şekilde MS Project ortamında hazırlanacak ve çıktıları A3 boyutunda alınacaktır. 2.2.2 Tek Hat Şeması (5 nüsha) Üretim tesisinin bağlanacağı/bağlı olduğu bağlantı noktasını ve gerilim seviyesini gösteren tek hat şeması, ilgili dağıtım ve/veya iletim hatları ile dağıtım merkezi ve/veya trafo merkezini içerecek şekilde AutoCAD ortamında hazırlanacak ve çıktıları A0 boyutunda alınacaktır. 2.2.3 Tesisinin Yerini Gösteren 1/25.000 Ölçekli Harita (5 nüsha) Üretim tesisinin kurulacağı yer, harita üzerinde işaretlenerek belirtilecektir. Güneş enerjisine dayalı üretim tesisleri için panel yerleşimleri 1/25.000 ölçekli harita üzerine işlenerek AutoCAD ortamında hazırlanacak ve çıktıları A0 boyutunda alınacaktır, tesis alanı UTM köşe koordinatları Excel ortamında hazırlanacaktır. 2.2.4 Tesisinin Yerleşim Yeri Projesi (2 nüsha): Üretim tesisinin kurulacağı saha için kamulaştırma ve/veya arazi tahsisinin gerekli olduğu durumlarda verilecektir. Mülkiyet dağılımının gösterildiği 1/5.000 ölçekli kadastral pafta üzerinde, üretim tesisine ait yerleşim yeri ve sınırı çizilerek gösterilecektir. NetCAD ve AutoCAD ortamında hazırlanacak ve çıktıları A0 boyutunda alınacaktır. Tesis alanı köşe koordinatları excel ortamında hazırlanacaktır. 2.2.5 Diğer Belgeler: Diğer istenilen şirket belgeleri ile gerekli evrakların hazırlanarak EPDK’ya teslimi ile dosya takibinin yapılması 2.3 EPDK ÜRETİM LİSANS BAŞVURU DOSYALARININ TAKİBİ 2.3.1 Eksik Evrakların Tamamlanması EPDK tarafından yapılan 45 günlük inceleme ve değerlendirme sonucu lisans alması kurul kararı ile uygun bulunması halinde, kurulca istenilen belgelerin tamamlanmasını içeren işlerinin takibini içermektedir.Sermaye artırımı, teminat mektubu vs... 2.3.2 Bürokrasi İşlemleri Kamu yararı kararının alınması, kamulaştırma işlemlerinin takibi ve sonuçlandırılması, ÇED raporlarının hazırlanması ve tesis kurulumu uygunluk yazısının alınması, sistem bağlantı anlaşmasının yapılması, sistem kullanım anlaşmasının yapılması. Bu işlemlerin tamamlanması sonucunda, ETBK'lığından alınan onay ile EPDK'dan Üretim Lisansının Alınması işlemlerini kapsamaktadır. 2.4 TEKNİK FİZİBİLİTE Üretim lisansı alınan sahaların, stokastik ve deterministik modeller ile hesaplanan güneş radyasyonu değerlerinin ve güneşlenme sürelerinin, arazide ölçülen gerçek değerler ile kıyaslanması ile kontrol edilmesi ve tesis kurulumundan önceki gerçek enerji hesaplarının ve diğer gerekli analizlerinin hazırlanmasını içermektedir. Bu işlemler aşağıdaki süreçleri kapsamaktadır. 2.4.1 Saha Ölçümleri Tesis kurulacak arazilerde, Pyranometer CMP-22 cihazları ile en az 1 noktada 1 Yıllık Güneş Radyasyon Değerleri ölçümleri, Sunshine Duration Sensors CSD-3 ile en az 1 noktada 1 Yıllık Güneşlenme Süresi Ölçümleri, 1 Yıllık Yağış, Sıcaklık, Nem ve Rüzgar hızı ölçümleri 2.4.2 Kalibrasyon İşlemleri ve Hesaplamalar Araziden toplanan güneş ölçüm değerleri ve tesis yakınında bulunan uzun dönemli diğer ölçüm istasyonu verileri birlikte değerlendirilerek sahanın gerçek enerji hesaplamaları ve 25 yıllık tahmini üretim planı hazırlanarak tesisin üretebileceği gerçek elektrik miktarı hesaplanmaktadır. Diğer sahadan toplanan sıcaklık, nem ve rüzgar verileri ile tesis içerisindeki panel/ayna soğuma etkileşimi, panel/ayna dayanıklılığı ve panel/ayna yüzey nemi ve tozlaşma ® Bu dökümanın içeriğinin hazırlanması TEKNODAN’a aittir. İçeriğin izinsiz kullanılması veya kopyalanması yasaktır. © Sayfa 26 TEKNODAN Güneş Enerjisi Teknik Danışmanlık ve Fizibilite Hizmetleri miktarı, CSPler için üretimde ve temizlikte kullanıcak su miktarı için Su Bütçesi hesaplamaları ve tesise ait gerçek CO2 emisyon hesaplamaları yapılmaktadır. 2.4.3 Ölçülü Tesis Yerleşim Planları Arazide Total-Station ölçüm cihazları ile yapılan hassas ölçümler sonucu tesis içindeki panel veya aynaların, enerji kablolarının ve dönüştürücülerinin nerelere kaç adet ve nasıl konulacağı ve ana şebeke bağlantılarının nasıl olacağı saha içerisinde işaretlerek bu işaretlenen yerlerin ölçekli olarak bilgisayar ortamına AutoCAD çizimleri ile taşınmasını içermektedir. 2.4.4 Gerçek Ekonomik ve Finansal Yatırım Raporları Önceki saha çalışmalardan elde edilen veriler doğrultusunda sahada kurulacak tesisisin kurulumu esnasında gerçekleşecek nakliye işlemleri, kullanılacak inşaat malzemesi ve ekipmanları, panel/ayna, kablo, dönüştürücü, türbin, boru malzemeleri ile montaj işlemlerine ait masraflarının hesaplanarak ve yıllık elektrik üretimi ve alım garantileri göz önünde bulundurulup geri-ödeme planı hesapları yapılarak, tesisin gerçek finansal ve ekonomik fizibilite raporları hazırlanmaktadır. 2.5 TESİS KURULUMU VE İŞLETMEDE TEKNİK DANIŞMANLIK CSP ve PV Tesis kurulumları esnasında, aşağıdaki maddeleri içeren mühendislik kontrolörlük hizmetleri verilmekte olup her türlü ofis ve saha çalışmasında yatırımcılara ait personel ile birlikte çalışılmaktadır. Finansör ve tedarikçi firmalar ile gerekli anlaşmalarının yapılması, Sahanın tesis kurulumu öncesi hazırlıklarının yapılması, Tesis kurulumu işlemlerinin tamamlanması Test üretimlerinin yapılması Tesisi işletmeye alma Üretim verilerinin değerlerilmesi ve optimizasyonu Bakım ve onarım işlemleri Tesis güvenliğinin sağlanması Meteorolik verilere göre, saatlik, günlük, aylık ve yıllık bazda elektrik enerjisi üretimine ait tahminlerin yapılması PMUM işlemleri (Saatlik Üretim, Gün Öncesi ve Sonrası Fiyat Tahmini) 2.6 GÜNEŞ PANELİ ÜRETİM TESİSİ KURULUMUNDA TEKNİK DANIŞMANLIK Yeni YEK kanun taslağındaki yerli üretimlere verilecek olan Yerli Üretim Katkı Payı göz önene alındığında, PV veya CSP tesis kurulumlarında temel malzemeyi oluşturan silis içerikli camlar ve yansıtıcı aynaların ülkemizde üretilebilmesi için yüksek oranda %95 - %99 silis içerikli kuvars sahalarının belirlenmesi ve bu alanların yakınına PV panel üretimi tesislerinin kurulması konularında saha belirleme ve teknik danışmanlık hizmetleri sunulmaktadır. 3. DANIŞMANLIK HİZMETİ PROJE TESLİM FORMATI İşin tesliminde tüm belgeler müşterinin isteğine göre türkçe veya ingilizce olarak, yazılı çıktı ve manyetik ortamda 2 kopya olarak verilecektir. Manyetik ortamdaki formatlar ise; AA-(.pdf) , MS-Word (.doc), MS-Excel (.xls), MS-Project (.mpp), AutoCAD-Drawing (.dwg) formatında olacaktır. ® Bu dökümanın içeriğinin hazırlanması TEKNODAN’a aittir. İçeriğin izinsiz kullanılması veya kopyalanması yasaktır. © Sayfa 27 TEKNODAN Güneş Enerjisi Teknik Danışmanlık ve Fizibilite Hizmetleri 4. TEKNODAN ŞİRKET TANITIM BİLGİLERİ Firmamız 2005 yılından bu yana, maden, enerji, inşaat, bor üç ürünleri konularında danışmanlık hizmetleri ve proje üretimi çalışmalarında bizzat yer almaktadır. Bu alanlarda, 10 dan fazla büyük projelerde yer almıştır. Teknik ve danışman kadrosu ve güçlü donanım altyapısı ile her türlü enerji, maden ve bor projelerini “En kısa zamanda ve En ekonomik maliyet” prensibi bitirmeyi kendisine hedef olarak belirlemiştir. Bunun için bünyesinde, konusunda uzman mühendisleri, akademik danışmanları ve teknik çalışmalar için gerekli tüm ekipmanları bulundurmaktadır. Yapılan tüm projeler, uzman personellerimizden ve danışmanlarımızdan oluşturuduğumuz bilim kurulundan çıkan karara göre onaylı yapılmaktadır. 4.1 Faliyet Alanları 4.1.1 Maden Ekonomik Değerleri olan Au,Cr,Cu,Mg, SiO2 gibi madenlerin saha incelemesi, uzaktan algılaması, sondaj ve jeofizik işleri, ruhsat alma ve işletme hizmetlerini vermektedir. 4.1.2 Enerji Yenilenebilir enerji konusunda, Jeotermal, Hidroelektrik, Rüzgar, Güneş, Dalga ve Bioenerji konularında her türlü teknik danışmanlık ve fizibilite hizmetlerini vermektedir. 4.1.3 İnşaat İnşaat konusunda, Mühendislik, Mimarlık, Müteahhitlik, Müşavirlik ve Mümesillik konularında her türlü teknik danışmanlık ve projelendirme hizmetlerini vermektedir. 4.1.4 Bor Uç Ürünleri Bor madeninden elde edilebilecek ve çeşitli sanayilerde kullanılbilecek bor yan ürünlerinin üretilmesi konusunda her türlü hizmeti vermektedir. Ortağı olduğumuz, Genel Metallurji ve Bor Uçürünleri İç ve Dış Tic. A.Ş ile birlikte dünyada ilk kez doğru akımlı ark ocağında alemünotermik reaksiyonla düşük karbonlu ferrobor imalatı patentimiz mevcut olup, diğer bor uç ürünler ile ilgili proseslerimiz mevcuttur. 4.2 Bilim Kurulu Konusunda uzman mühendislerden ve akademisyenlerden oluşturulan bilim kurulunda, 4.2.1 Prof.Dr İsmail DUMAN - İTÜ Kimya Metalurji Fakültesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü - Maden, Metallurji, Enerji ve Silokon Güneş Panelleri Üretimi ve Termal Prosesler - Şirket Danışmanı 4.2.2 Ertan TAŞ - İTÜ Maden Yük. Mühendisi - Eski ETİ Bank Genel Müd. Yrd. - Maden Departmanı 4.2.3 Cemal TAŞ - İTÜ İnşaat Yük. Mühendisi - İnşaat Proje Kontrol Müşavirliği Belgesi, TMMOB İnşaat Mühendisliği Odası Serbest Müşavirlik-Mühendislik Bürosu Tescil Belgesi, TMMOB İnşaat Mühendisliği Odası Uzmanlık Belgesi, T.C Bayındırlık ve İskan Bakanlığı Müteahhitlik Belgesi - İnşaat Departmanı 4.2.4 Levent BAŞBUĞ - ODTÜ İşletme - Eski SümerBank Genel Müdürü - Dış Ticaret Koordinatörü 4.2.5 Ömer KUZU - Hacettepe Hidrojeoloji Müh. - Enerji, GIS ve Modelleme Uzmanı - Enerji ve GIS Departmanı ® Bu dökümanın içeriğinin hazırlanması TEKNODAN’a aittir. İçeriğin izinsiz kullanılması veya kopyalanması yasaktır. © Sayfa 28