Research Article
BibTex RIS Cite

FARKLI EĞİM VE AZİMUT AÇISI SENARYOLARI ALTINDA GÜNEŞ ENERJİSİ SANTRALİNİN ÜRETİM PERFORMANSLARININ ANALİZİ

Year 2025, Volume: 28 Issue: 2, 644 - 659, 03.06.2025

Furkan Dinçer , Emre Özer

https://doi.org/10.17780/ksujes.1595056

Abstract

Bu çalışmada, 14,82 kWp / 10 kWe gücündeki bir güneş enerji santralinin farklı eğim ve azimut açısı senaryoları altında üretim performansı detaylı olarak analiz edilmiştir. Santralin yıllık elektrik enerjisi üretimi bilgisayar destekli analiz programı kullanılarak hesaplanmıştır. İlgili mevzuatlar gereği; günün belirli saatlerinde üretilen güç, sözleşme gücünü aştığında şebekeye enerji verilmesi sınırlandırılmakta ve güç çıkışı kısıtlanmaktadır. Yapılan simülasyon çalışmasında santralin panel kapasitesi elektrik bağlantı gücünden %48,2 daha yüksek olacak şekilde tasarlanmış ve farklı yüklenme senaryoları değerlendirilmiştir. Çalışmada, farklı eğim ve yönlendirme kombinasyonlarını içeren dokuz panel yerleşim senaryosu analiz edilmiştir. En uygun konfigürasyon, panellerin %10 doğu (10°), %10 batı (10°) ve %80 güney (20°) yönlü yerleştirilmesi olarak belirlenmiş ve yıllık net 23.831 kWh elektrik enerjisi üretimi sağlanmıştır. Ayrıca, enerji üretiminin çevresel etkileri değerlendirilmiş ve en iyi senaryoda yılda 15,12 ton CO₂ salınımının önlendiği hesaplanmıştır. Bu çalışma, fotovoltaik santrallerde panel yerleşim optimizasyonunun enerji üretim verimini artırmada ve güç kısıtlamalarını en aza indirmede kritik bir rol oynadığını ortaya koymaktadır.

Keywords

Fotovoltaik panel yerleşimi azimut eğim enerji üretim performansı

References

  • Arslan, M., & Çunkaş, M. (2024). An experimental study on determination of optimal tilt and orientation angles in photovoltaic systems. Journal of Engineering Research.(Article in Press) https://doi.org/10.1016/j.jer.2024.07.015 .
  • Atlım, F., Esen, B., & Demirtaş, M. (2019). Balıkesir ilinde farklı iki GES tesisinin panel yerleşimi açısından verimliliklerinin karşılaştırılması. Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 21(2), 679-696. DOI: 10.25092/baunfbed.636967.
  • Bakirci, K. (2012). Correlations for optimum tilt angles of solar collectors: a case study in Erzurum, Turkey. Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects, 34(11), 983-993. DOI: 10.1080/15567031003735279.
  • Barbón, A., Bayón-Cueli, C., Bayón, L., & Rodríguez-Suanzes, C. (2022). Analysis of the tilt and azimuth angles of photovoltaic systems in non-ideal positions for urban applications. Applied Energy, 305, 117802. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2021.117802
  • Boztepe, M. (2017). Fotovoltaik güç sistemlerinde verimliliği etkileyen parametreler. EMO İzmir Şubesi Aylık Bülteni, 321, 13-17.
  • Dincer, F. , & Ozer, E. (2023). Assessing the potential of a rooftop grid-connected photovoltaic system for Gaziantep Islamic Science and Technology University/Turkey. Jordan Journal of Electrical Engineering, 9(2), 149-165. http://doi.org/10.5455/jjee.204-1670146602 .
  • EPDK (Enerji Piyasası Düzenleme Kurumu) . Elektrik Piyasası Aylık Sektör Raporu Listesi-2024 Yılı Elektrik Piyasası Eylül Ayı Sektör Raporu. (2024). https://www.epdk.gov.tr/Detay/Icerik/3-0-23/aylik-sektor-raporu Erişim tarihi: 28.11.2024
  • ETKB (Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı). Bilgi Merkezi- Güneş. (2024a). https://enerji.gov.tr/bilgi-merkezi-enerji-gunes Erişim tarihi: 05.11.2024
  • ETKB (Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı). Çevre ve iklim, Türkiye Ulusal Elektrik Şebekesi Emisyon Faktörü. (2024b). https://enerji.gov.tr/evced-cevre-ve-iklim-turkiye-ulusal-elektrik-sebekesi-emisyon-faktoru Erişim tarihi: 22.11.2024
  • Fusionsolar. Web sayfası. (2025). https://eu5.smartdesign.huawei.com/ Erişim tarihi: 29.01.2025
  • Geliş, K., Akyürek, E. F., & Yoladı, M. (2020). Panel konumu ve açısının fotovoltaik panel karakteristiği üzerine etkisi. Journal of the Institute of Science and Technology, 10(3), 1899-1908. DOI: 10.21597/jist.686478.
  • GEPA. (2024). Enerji İşleri Genel Müdürlüğü, Güneş Enerjisi Potansiyel Atlası-Kahramanmaraş. https://gepa.enerji.gov.tr/pages/46.aspx Erişim tarihi: 22.11.2024
  • Hafez, A. Z., Soliman, A., El-Metwally, K. A., & Ismail, I. M. (2017). Tilt and azimuth angles in solar energy applications–A review. Renewable and sustainable energy reviews, 77, 147-168. http://dx.doi.org/10.1016/j.rser.2017.03.131.
  • Hussein, H. M. S., Ahmad, G. E., & El-Ghetany, H. H. (2004). Performance evaluation of photovoltaic modules at different tilt angles and orientations. Energy conversion and management, 45(15-16), 2441-2452. doi:10.1016/j.enconman.2003.11.013.
  • Kaçan, E., & Ülgen, K. (2012). Güneş Enerjisi Toplayıcılarında Eğim Ve Yönlendirmenin Yararlanabilirliğe Etkisi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 27(4) , 837-846.
  • Koçer, A., Şevik, S., & Güngör, A. (2016). Ankara ve İlçeleri için Güneş Kolektörü Optimum Eğim Açisinin Belirlenmesi. Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, 21(1), 63-78. DOI: 10.17482/uujfe.80088.
  • Lu, N., & Qin, J. (2024). Optimization of tilt angle for PV in China with long-term hourly surface solar radiation. Renewable Energy, 229, 120741. https://doi.org/10.1016/j.renene.2024.120741
  • Memme, S., & Fossa, M. (2022). Maximum energy yield of PV surfaces in France and Italy from climate based equations for optimum tilt at different azimuth angles. Renewable Energy, 200, 845-866. https://doi.org/10.1016/j.renene.2022.10.019
  • MGM (Meteoroloji Genel Müdürlüğü) . Resmi İklim İstatistikleri. (2024). https://www.mgm.gov.tr/veridegerlendirme/il-ve-ilceler-istatistik.aspx?k=A&m=KAHRAMANMARAS Erişim tarihi: 05.11.2024
  • Mukisa, N., & Zamora, R. (2022). Optimal tilt angle for solar photovoltaic modules on pitched rooftops: A case of low latitude equatorial region. Sustainable Energy Technologies and Assessments, 50, 101821. https://doi.org/10.1016/j.seta.2021.101821
  • Ogundimu, E. O., Akinlabi, E. T., & Mgbemene, C. A. (2019, December). Maximizing the output power harvest of a Pv panel: a critical review. In Journal of Physics: Conference Series (Vol. 1378, No. 3, p. 032054). IOP Publishing. doi:10.1088/1742-6596/1378/3/032054.
  • Rowlands, I. H., Kemery, B. P., & Beausoleil-Morrison, I. (2011). Optimal solar-PV tilt angle and azimuth: An Ontario (Canada) case-study. Energy Policy, 39(3), 1397-1409. doi:10.1016/j.enpol.2010.12.012.
  • Yağlı, H., & Koç, Y. (2020). Gaziantep Bölgesi İçin Güneş Enerjisinden Elektrik Üretiminde Kurulacak Panellerin Optimum Eğim Açılarının Belirlenmesi. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, (19), 475-483. DOI: 10.31590/ejosat.733530.
  • Yilmaz, S., Ozcalik, H. R., Kesler, S., Dincer, F., & Yelmen, B. (2015). The analysis of different PV power systems for the determination of optimal PV panels and system installation—A case study in Kahramanmaras, Turkey. Renewable and sustainable energy reviews, 52, 1015-1024. http://dx.doi.org/10.1016/j.rser.2015.07.146.

ANALYSING THE GENERATION PERFORMANCE OF A SOLAR POWER PLANT UNDER DIFFERENT TILT AND AZIMUTH ANGLE SCENARIOS

Year 2025, Volume: 28 Issue: 2, 644 - 659, 03.06.2025

Furkan Dinçer , Emre Özer

https://doi.org/10.17780/ksujes.1595056

Abstract

In this study, the production performance of a 14.82 kWp / 10 kWe solar power plant was analyzed in detail under different tilt and azimuth angle scenarios. The plant's annual electricity generation was calculated using a computer-aided analysis program. As per relevant regulations, when the generated power exceeds the contract power during certain hours of the day, energy injection into the grid is restricted, and the power output is limited. In the simulation study, the panel capacity of the plant was designed to be 48.2% higher than the electrical connection capacity, and different loading scenarios were evaluated. The study analyzed nine panel layout scenarios, considering various tilt and orientation combinations. The optimal configuration was determined as 10% of the panels facing east (10°), 10% facing west (10°), and 80% facing south (20°), resulting in an annual net electricity generation of 23,831 kWh. Additionally, the environmental impacts of energy production were assessed, and it was calculated that the best scenario prevents 15.12 tons of CO₂ emissions per year. This study highlights the critical role of panel placement optimization in photovoltaic power plants to enhance energy production efficiency and minimize power limitations.

Keywords

Photovoltaic panel placement azimuth tilt energy generation performance

References

  • Arslan, M., & Çunkaş, M. (2024). An experimental study on determination of optimal tilt and orientation angles in photovoltaic systems. Journal of Engineering Research.(Article in Press) https://doi.org/10.1016/j.jer.2024.07.015 .
  • Atlım, F., Esen, B., & Demirtaş, M. (2019). Balıkesir ilinde farklı iki GES tesisinin panel yerleşimi açısından verimliliklerinin karşılaştırılması. Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 21(2), 679-696. DOI: 10.25092/baunfbed.636967.
  • Bakirci, K. (2012). Correlations for optimum tilt angles of solar collectors: a case study in Erzurum, Turkey. Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects, 34(11), 983-993. DOI: 10.1080/15567031003735279.
  • Barbón, A., Bayón-Cueli, C., Bayón, L., & Rodríguez-Suanzes, C. (2022). Analysis of the tilt and azimuth angles of photovoltaic systems in non-ideal positions for urban applications. Applied Energy, 305, 117802. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2021.117802
  • Boztepe, M. (2017). Fotovoltaik güç sistemlerinde verimliliği etkileyen parametreler. EMO İzmir Şubesi Aylık Bülteni, 321, 13-17.
  • Dincer, F. , & Ozer, E. (2023). Assessing the potential of a rooftop grid-connected photovoltaic system for Gaziantep Islamic Science and Technology University/Turkey. Jordan Journal of Electrical Engineering, 9(2), 149-165. http://doi.org/10.5455/jjee.204-1670146602 .
  • EPDK (Enerji Piyasası Düzenleme Kurumu) . Elektrik Piyasası Aylık Sektör Raporu Listesi-2024 Yılı Elektrik Piyasası Eylül Ayı Sektör Raporu. (2024). https://www.epdk.gov.tr/Detay/Icerik/3-0-23/aylik-sektor-raporu Erişim tarihi: 28.11.2024
  • ETKB (Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı). Bilgi Merkezi- Güneş. (2024a). https://enerji.gov.tr/bilgi-merkezi-enerji-gunes Erişim tarihi: 05.11.2024
  • ETKB (Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı). Çevre ve iklim, Türkiye Ulusal Elektrik Şebekesi Emisyon Faktörü. (2024b). https://enerji.gov.tr/evced-cevre-ve-iklim-turkiye-ulusal-elektrik-sebekesi-emisyon-faktoru Erişim tarihi: 22.11.2024
  • Fusionsolar. Web sayfası. (2025). https://eu5.smartdesign.huawei.com/ Erişim tarihi: 29.01.2025
  • Geliş, K., Akyürek, E. F., & Yoladı, M. (2020). Panel konumu ve açısının fotovoltaik panel karakteristiği üzerine etkisi. Journal of the Institute of Science and Technology, 10(3), 1899-1908. DOI: 10.21597/jist.686478.
  • GEPA. (2024). Enerji İşleri Genel Müdürlüğü, Güneş Enerjisi Potansiyel Atlası-Kahramanmaraş. https://gepa.enerji.gov.tr/pages/46.aspx Erişim tarihi: 22.11.2024
  • Hafez, A. Z., Soliman, A., El-Metwally, K. A., & Ismail, I. M. (2017). Tilt and azimuth angles in solar energy applications–A review. Renewable and sustainable energy reviews, 77, 147-168. http://dx.doi.org/10.1016/j.rser.2017.03.131.
  • Hussein, H. M. S., Ahmad, G. E., & El-Ghetany, H. H. (2004). Performance evaluation of photovoltaic modules at different tilt angles and orientations. Energy conversion and management, 45(15-16), 2441-2452. doi:10.1016/j.enconman.2003.11.013.
  • Kaçan, E., & Ülgen, K. (2012). Güneş Enerjisi Toplayıcılarında Eğim Ve Yönlendirmenin Yararlanabilirliğe Etkisi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 27(4) , 837-846.
  • Koçer, A., Şevik, S., & Güngör, A. (2016). Ankara ve İlçeleri için Güneş Kolektörü Optimum Eğim Açisinin Belirlenmesi. Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, 21(1), 63-78. DOI: 10.17482/uujfe.80088.
  • Lu, N., & Qin, J. (2024). Optimization of tilt angle for PV in China with long-term hourly surface solar radiation. Renewable Energy, 229, 120741. https://doi.org/10.1016/j.renene.2024.120741
  • Memme, S., & Fossa, M. (2022). Maximum energy yield of PV surfaces in France and Italy from climate based equations for optimum tilt at different azimuth angles. Renewable Energy, 200, 845-866. https://doi.org/10.1016/j.renene.2022.10.019
  • MGM (Meteoroloji Genel Müdürlüğü) . Resmi İklim İstatistikleri. (2024). https://www.mgm.gov.tr/veridegerlendirme/il-ve-ilceler-istatistik.aspx?k=A&m=KAHRAMANMARAS Erişim tarihi: 05.11.2024
  • Mukisa, N., & Zamora, R. (2022). Optimal tilt angle for solar photovoltaic modules on pitched rooftops: A case of low latitude equatorial region. Sustainable Energy Technologies and Assessments, 50, 101821. https://doi.org/10.1016/j.seta.2021.101821
  • Ogundimu, E. O., Akinlabi, E. T., & Mgbemene, C. A. (2019, December). Maximizing the output power harvest of a Pv panel: a critical review. In Journal of Physics: Conference Series (Vol. 1378, No. 3, p. 032054). IOP Publishing. doi:10.1088/1742-6596/1378/3/032054.
  • Rowlands, I. H., Kemery, B. P., & Beausoleil-Morrison, I. (2011). Optimal solar-PV tilt angle and azimuth: An Ontario (Canada) case-study. Energy Policy, 39(3), 1397-1409. doi:10.1016/j.enpol.2010.12.012.
  • Yağlı, H., & Koç, Y. (2020). Gaziantep Bölgesi İçin Güneş Enerjisinden Elektrik Üretiminde Kurulacak Panellerin Optimum Eğim Açılarının Belirlenmesi. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, (19), 475-483. DOI: 10.31590/ejosat.733530.
  • Yilmaz, S., Ozcalik, H. R., Kesler, S., Dincer, F., & Yelmen, B. (2015). The analysis of different PV power systems for the determination of optimal PV panels and system installation—A case study in Kahramanmaras, Turkey. Renewable and sustainable energy reviews, 52, 1015-1024. http://dx.doi.org/10.1016/j.rser.2015.07.146.
There are 24 citations in total.

Details

Primary Language Turkish
Subjects Photovoltaic Power Systems
Journal Section Electrical and Electronics Engineering
Authors

Furkan Dinçer 0000-0001-6787-0850

Emre Özer 0000-0001-5881-2253

Publication Date June 3, 2025
Submission Date December 2, 2024
Acceptance Date February 14, 2025
Published in Issue Year 2025Volume: 28 Issue: 2

Cite

APA Dinçer, F., & Özer, E. (2025). FARKLI EĞİM VE AZİMUT AÇISI SENARYOLARI ALTINDA GÜNEŞ ENERJİSİ SANTRALİNİN ÜRETİM PERFORMANSLARININ ANALİZİ. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 28(2), 644-659. https://doi.org/10.17780/ksujes.1595056
 Download Cover Image