Bölgesel iklim modeli ile İstanbul'da solar radyasyon simülasyonu ve pilot ölçekli güneş paneli çalışması
Solar radiation simulation and pilot scale solar panel study in Istanbul with regional climate model
- Tez No: 892891
- Danışmanlar: PROF. DR. SADULLAH LEVENT KUZU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Mühendislik Bilimleri, Çevre Mühendisliği, Energy, Engineering Sciences, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 150
Özet
Dünya genelinde kullanılan enerjinin büyük bölümü, petrol, doğal gaz, kömür ve uranyum gibi yenilenemeyen kaynaklardan oluşmaktadır. Teknoloji ve sanayinin gelişmesi, nüfus artışı, çevresel kirlilik, iklim değişikliği, buzulların erimesine ve deniz seviyesinin yükselmesine yol açmaktadır. Fosil yakıtların neden olduğu bu sorunlara rağmen, fiyat avantajı ve yaygın teknoloji uyumluluğu nedeniyle kullanımı devam etmektedir. Bu durum, çevreye duyarlı ve devlet destekli yenilenebilir enerji kaynaklarına (hidro, rüzgâr, güneş, gelgit, jeotermal, biyokütle) yönelmeyi gerektirmektedir. Bu tez çalışmasında, Yıldız Teknik Üniversitesi İnşaat Fakültesi'nde bulunan geçici atık depolama alanı çatısı üzerine toplam kurulu gücü 6,6 kWp olan 20 adet 330 Wp gücünde güneş panelli şebeke bağlantısız sistemi kurulumu yapılmıştır. Kurulan sistemin kompostlama ünitesi ve tesis içerisinde bulunan aydınlatma ekipmanlarının enerji tüketimlerini karşılaması planlanmıştır. Güneş enerji sistemi (GES) üzerinden yapılan ölçümler ve RegCM modeli kullanılarak gerçekleştirilen analizler doğrultusunda, küresel iklim değişikliğinin gelecekte güneş enerji santrallerinin üretim potansiyeli üzerindeki etkileri değerlendirilmiştir. Bulgular, İstanbul'un yenilenebilir enerji potansiyelini ortaya koyarken, iklim değişikliğinin bu potansiyel üzerindeki etkilerini anlamamıza yardımcı olmaktadır. Bölgesel iklim modeli RegCMv5'in yüzey güneş radyasyonunu ve sıcaklık modellerini doğru bir şekilde temsil etme performansı, ölçülen monokristal güneş paneli çıkış verileriyle karşılaştırılarak değerlendirilmiştir. Farklı kümülüs konveksiyon şemalarının RegCM modelinin duyarlılığı üzerindeki etkisi, bir yıl boyunca yüzey güneş radyasyonu verileri analiz edilerek incelenmiştir. Uzun vadeli simülasyonlar, 2023-2050 döneminde 2.6, 4.5 ve 8.5 RCP senaryolarıyla gerçekleştirilmiştir. Gelecek üç dönemde (2023-2030, 2031-2040, 2041-2050) ortalama güneş radyasyonu değerlerinin arttığı gözlenmiştir; RCP 2.6 için sırasıyla 214,4, 214,2, 213,1 W/m², RCP 4.5 için 225,0, 225,0, 223,9 W/m², RCP 8.5 için ise 229,1, 229,3, 228,5 W/m². Tüm senaryolarda yüzeye gelen radyasyonda hafif azalma öngörülmektedir. Küresel eğilim artış öngörse de, bazı bölgelerde azalma yaşanabilir; bu nedenle bölgesel iklim analizleri önemlidir. Bu çalışma, ülkemizde fotovoltaik panele gelen radyasyonun bölgesel iklim modeli ile simülasyonu ile ilgili RegCM modeli kullanılarak ileriye dönük projeksiyon yapılan ilk çalışma olma özelliği taşımaktadır.
Özet (Çeviri)
A substantial portion of the energy consumed globally comes from non-renewable sources such as petroleum, natural gas, coal, and uranium. The advancement of technology and industry, along with population growth and environmental pollution, leads to climate change, melting glaciers, and rising sea levels. Despite the issues caused by fossil fuels, their cost advantage and widespread technological compatibility continue to drive their use. This situation necessitates a shift towards environmentally friendly and government-supported renewable energy sources (hydro, wind, solar, tidal, geothermal, biomass). In this thesis study, a 20-panel offgrid solar system with a total installed capacity of 6.6 kWp was installed on the roof of the waste temporary storage area at the Faculty of Environmental Engineering, Yıldız Technical University, Davutpaşa Campus. The system was designed to meet the energy consumption of the composting unit and the lighting equipment within the facility. An integrated radiation sensor monitored solar radiation data, allowing for the determination of irradiance and subsequent energy production values. Additionally, the study evaluated potential changes in radiation values at a solar energy plant facility in Istanbul using the RegCM model. The analysis aimed to estimate the magnitude of solar radiation variations and assess Istanbul's future solar energy production capacity. Meteorological parameters (such as temperature) and system outputs were monitored to evaluate the relationship between energy production and these parameters. The performance of the regional climate model RegCMv5 in accurately representing surface solar radiation and temperature models was assessed by comparing them with measured monocrystalline solar panel output data. The impact of different cumulus convection schemes on the sensitivity of the RegCM model was investigated by analyzing surface solar radiation data over one year. Long-term simulations were performed for the period 2023-2050 with RCP scenarios of 2.6, 4.5 and 8.5. Average solar radiation values are observed to increase in the next three periods (2023-2030, 2031-2040, 2041- 2050); 214.4, 214.2, 213.1 W/m² for RCP 2.6, 225.0, 225.0, 223.9 W/m² for RCP 4.5, and 229.1, 229.3, 228.5 W/m² for RCP 8.5, respectively. In all scenarios, a slight decrease in surface radiation is projected. Although the global trend predicts an increase, some regions may experience a decrease; therefore, regional climate analyses are important. This study is the first study in our country to make a forward projection using the RegCM model regarding the simulation of the radiation coming to the photovoltaic panel with the regional climate model.
Benzer Tezler
- Trakya'da su ayak izinin tarımsal ekosistemde belirlenmesi ve modellenmesi
Determination and modelling water footprint in agricultural ecosystem in thrace region
SERHAN YEŞİLKÖY
Doktora
Türkçe
2020
Meteorolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMeteoroloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LEVENT ŞAYLAN
- DSSAT bitki simülasyon modeli ve uzaktan algılama verilerinden elde edilen indisler kullanılarak buğday verim tahmini: İslahiye ve Nurdağı örneği
Wheat yield estimation using DSSAT crop simulation model and indices obtained from remote sensing: Islahiye and Nurdagi case
ÖMER VANLI
Doktora
Türkçe
2019
Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik ÜniversitesiBilişim Uygulamaları Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BURAK BERK ÜSTÜNDAĞ
- Aiding agricultural practices with the exploration of earth observation data via machine learning
Yer gözlem uydu verilerinin tarımsal uygulamalara yardımcı olmak amacıya makine öğrenme algoritmaları ile incelenmesi
MEHMET FURKAN ÇELİK
Doktora
İngilizce
2023
Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik ÜniversitesiGeomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ESRA ERTEN
- Yüzer güneş enerjisi santrallerinin (YGES) konuşlandırılmasında bulanık örtüştürmeye dayalı bir optimizasyon metodolojisi: YGES elverişli rezervuar yüzeyi
An optimization methodology to deployment of floating photovoltaics (FPV) based on fuzzy overlay: FPV convenient reservoir surface
MEHMET SEREN KORKMAZ
Doktora
Türkçe
2023
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiMeteoroloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET DURAN ŞAHİN
- Antarktika'da yenilenebilir enerji potansiyeli ve Türk araştırma üssü özelinde bir inceleme
A review on the renewable energy potential in Antarctica and the Turkish research base
ŞEHRİBAN YİĞİT
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiGeomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MAHMUT OĞUZ SELBESOĞLU