Fotovoltaik Güneş Enerji Sistemlerinin Güç Çıkışının Sürdürülebilirliği Üzerinde Kar Yağışının Etkisinin İncelenmesi

Abstract

Bu tez çalışması, kar yağışı ve buzlanma nedeniyle şebeke bağlantılı bir fotovoltaik tesisinin enerji üretim kayıplarının belirlenmesi ile ilgilidir. Kar yağışı ve buzlanmanın etkisi, taşıyıcı sistem üzerine yatay şekilde, 30° sabit eğim açısıyla güney yönünde montaj edilmiş, 36 mono kristal yapılı FV panelden ve iki ayrı dize girişine sahip hibrid inverterden oluşan bir FV sistem üzerinde incelenmiştir. Tesis alanı, büyük ölçekli FV tesis kurulumlarının gerçekleştirildiği öncelikli ve kar yağışlı bir bölgede (Türkiye, Konya) yer almaktadır. Kar yağışının etkisini değerlendirmek için şebeke ile bağlantıyı sağlayan hibrid inverterin dakikalık çözünürlükteki veri kayıtları kullanılmıştır. Tesisin iki dizesi tarafından üretilen gücün zaman içindeki değişimi, karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Karşılaştırma için, tesis alanındaki dizelerden biri sürekli temizlenmiştir. Kaydedilen veri, tesis alanındaki diğer kar kaplı dizenin beklenen enerji çıktısını belirlenmek için kullanılmıştır. Meteoroloji istasyonundan temin edilmiş bölgenin güneş ışınımı, hava sıcaklığı, bağıl nem ve rüzgar hızı verileri, tesis alanında kaydedilmiş görüntülerle birlikte kar yağışının etkilerini doğru şekilde tanımlamak ve değerlendirmek için kullanılmıştır. Sonuçlar, FV panellerin yüzey temizliğinin sistemin güç çıkışı üzerinde belirgin bir pozitif etkisinin olduğunu göstermiştir. Tümüyle kar örtüsü ile kaplanan panellerde günlük enerji kaybı %93'ü aşmaktadır. Yoğun kar yağışlı geçen aylarda, panellerin karla kaplı kalma süresine bağlı olarak, aylık üretim kaybı %18'i bulmaktadır. 2017 ve 2018 yılı üretim verileri değerlendirildiğinde tesisin toplam üretim kaybı, % 1 ila % 2 arasında değişmektedir.

The purpose of this thesis study is to determine the energy production losses of a grid-connected photovoltaic plant due to snowfall and icing. The effect of snowfall and icing has been examined on a photovoltaic system consisting of a hybrid inverter with two separate array inputs and 36 mono-crystalline modules which are mounted on the supporting system horizontally in the south direction and at a constant tilt angle of 30 degree. The plant area is located in a priority and snowy region (Konya, Turkey) where large-scale photovoltaic system installations are carried out. In order to evaluate the effect of snowfall, the minute resolution data of the hybrid inverter which provides connection to the grid is used. The change over time of the power generated by the two arrays of the plant was examined comparatively. For comparison, one of the arrays was continuously cleared. The recorded data was used to determine the expected energy output of the array covered with snow. Besides, the solar irradiance, ambient temperature, relative humidity and wind speed data obtained from the meteorological station were used to accurately identify and evaluate the effects of snowfall with digital images recorded in the site area. The results showed that surface clearing of modules had a significant positive effect on the power output of the system. In the array entirely covered with snow, the daily energy loss exceeds 93%. In the months of heavy snowfall, the monthly energy loss is 18% depending on time of being covered with snow of the modules. When the production data of 2017 and 2018 is evaluated, it is seen that the total energy loss of the plant varies between 1% and 2%.