Sudan'daki farklı bölgeler için güneş panellerinin eğim açılarının matematiksel modeller kullanılarak belirlenmesi ve performanslarının incelenmesi
Determination of the tilt angles of solar panels for different regions in sudan using mathematical models and investigation of their performance
- Tez No: 1008233
- Danışmanlar: PROF. DR. SEZAYİ YILMAZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Karabük Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışmasında, Sudan'ın farklı iklim ve enlem koşullarını temsil eden Kadugli, Hartum, Port Sudan ve Wadi Halfa bölgeleri için sabit fotovoltaik (FV) sistemlerde optimum eğim açılarının belirlenmesi ve performanslarının incelenmesi amaçlanmıştır. Bu kapsamda, izotropik ve anizotropik olmak üzere sekiz farklı difüz güneş ışınımı transpozisyon modeli kullanılarak yıllık, mevsimsel ve aylık optimum eğim açıları hesaplanmıştır. Optimum eğim açısı, belirli bir zaman ölçeğinde düzlem üzeri güneş ışınımı (POA) maksimize eden açı olarak tanımlanmıştır. Çalışmada, 2005–2023 dönemine ait PVGIS ERA5 tabanlı meteorolojik ve ışınım verileri kullanılmış; tüm hesaplamalar MATLAB ortamında gerçekleştirilmiştir. Enlem açısına göre yerleştirilen paneller ile optimum eğim açılarında elde edilen POA değerleri karşılaştırılarak mutlak ve oransal enerji kazançları nicel olarak analiz edilmiştir. Elde edilen sonuçlar, yıllık optimum eğim açılarının genel olarak enlem derecesine yakın değerler aldığını ve incelenen bölgeler için yaklaşık 15°–20° aralığında değiştiğini göstermiştir. Mevsimsel ve aylık analizler, optimum eğim açılarının yıl boyunca belirgin bir değişim sergilediğini; kış aylarında yüksek, yaz aylarında ise sıfıra yakın değerler aldığını ortaya koymuştur. Mevsimsel optimum eğim açıları kullanılması durumunda yıllık toplam enerji üretiminde %3,99–%4,68 aralığında artış sağlanırken, aylık optimum eğim açıları ile bu artış %4,33–%5,55 seviyelerine ulaşmıştır. İncelenen bölgeler arasında Wadi Halfa, en yüksek enerji kazançlarının elde edildiği bölge olmuştur. Difüz ışınım modellerinin performanslarının istatistiksel olarak değerlendirilmesi sonucunda, anizotropik modellerin izotropik modellere kıyasla daha yüksek doğruluk sunduğu belirlenmiştir. Özellikle Reindl modelinin düşük hata değerleri ve yüksek belirleme katsayısı ile öne çıktığı görülmüştür. Sonuç olarak, bu çalışma, Sudan'da güneş enerjisi sistemlerinin tasarımında eğim açısı optimizasyonunun önemli bir rol oynadığını ve bölgesel koşullara bağlı olarak model ve zaman ölçeği seçiminin sistem performansını doğrudan etkilediğini ortaya koymaktadır. Elde edilen bulguların, mühendislik tasarımı, fizibilite çalışmaları ve enerji planlaması açısından bilimsel bir referans niteliği taşıdığı değerlendirilmektedir.
Özet (Çeviri)
This thesis aims to determine the optimum tilt angles of fixed photovoltaic (PV) systems and to evaluate their performance for four regions in Sudan—Kadugli, Khartoum, Port Sudan, and Wadi Halfa—representing different climatic and latitudinal conditions. In this context, annual, seasonal, and monthly optimum tilt angles were calculated using eight diffuse solar radiation transposition models, including both isotropic and anisotropic approaches. The optimum tilt angle was defined as the angle that maximizes plane-of-array (POA) solar radiation over a specified time scale. Meteorological and solar radiation data covering the period 2005–2023 were obtained from the PVGIS ERA5 database, and all calculations were performed in the MATLAB program. POA values obtained at the optimum tilt angles were compared with those calculated at the latitude tilt angle, and the resulting absolute and relative energy gains were quantitatively analyzed. The results indicate that annual optimum tilt angles are generally close to the latitude of the location, varying approximately between 15° and 20° for the studied regions. Seasonal and monthly analyses reveal significant temporal variability in optimum tilt angles, with higher values observed during winter months and values approaching 0° during summer. The application of seasonal optimum tilt angles resulted in annual energy production increases ranging from 3.99% to 4.68%, while monthly optimum tilt angles yielded higher gains between 4.33% and 5.55%. Among the studied regions, Wadi Halfa exhibited the highest energy gains across all time scales. The statistical evaluation of diffuse radiation models demonstrated that anisotropic models provide higher accuracy than isotropic models. In particular, the Reindl model showed superior performance with lower error metrics and a higher coefficient of determination. In conclusion, this study highlights the importance of tilt angle optimization in improving the performance of photovoltaic systems in Sudan. The findings emphasize that the selection of appropriate tilt angles, time scales, and diffuse radiation models should be based on regional climatic characteristics. The results provide a valuable scientific reference for PV system design, feasibility studies, and energy planning applications.
Benzer Tezler
- Yeni Cami'nin akustik açıdan performans değerlendirmesi
Evaluation of the acoustical performance of the New Mosque
EVREN YILDIRIM
Yüksek Lisans
Türkçe
2003
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEVTAP YILMAZ DEMİRKALE
- Erken Hristiyan ve ilk Bizans resim ve kabartma sanatında kaynak ve okullar (2 cilt)
Sources and school of painting and sculpture during the early Christian and first Byzantine period
AHMET MEHMET KİPMEN
- Educational reforms in Ethiopia: From the imperial era to the present
Etiyopya'da eğitim reformları: Emperyal dönemden günümüze
SALİH AHMED MAHAMMODA
Doktora
İngilizce
2022
Eğitim ve ÖğretimNecmettin Erbakan ÜniversitesiEğitim Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSA KORKMAZ
- Derin öğrenme ve büyük veri analitiği yöntemleriKullanarak Covid-19 yayılımının ileriye dönük tahmini
Forecasting the spread of covid-19 using deep learning and big data analytics methods
CYLAS KIGANDA
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolGazi ÜniversitesiBilgisayar Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUHAMMET ALİ AKCAYOL
- Assessment of urbanization history of Addis Ababa city, Ethiopia
Addıs Ababa cıty, Ethıopıa'nın kentleşme tarihinin değerlendirilmesi
ABDURAHMAN HUSSEN YIMER
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Şehircilik ve Bölge PlanlamaMersin ÜniversitesiŞehir ve Bölge Planlama Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ CENAP YOLOĞLU