Bir Süt Çiftliği İçin Şebekeye Bağlı Çatı Tipi Fotovoltaik Sistemin Teknik ve Ekonomik Analizi
Özet
Bu çalışmada, Antalya ilinin Elmalı ilçesinde yer alan ve 127 büyükbaş hayvana sahip bir süt çiftliğinin yıllık 45.327 kWh olan elektrik ihtiyacını karşılamak amacıyla tasarlanan 216 kWp gücündeki şebekeye bağlı çatı tipi fotovoltaik (PV) sistemin teknik, ekonomik ve çevresel analizleri PVsyst yazılımı ile gerçekleştirilmiştir. Günlük toplam elektrik tüketiminin %43’ünü süt soğutma ve depolama işlemlerinin oluşturduğu işletmede, 1.019 m² çatı alanına yerleştirilen 360 adet 600 Wp monokristal panel ve 4 adet 49,5 kW invertörden oluşan sistemin yıllık ortalama 327.226 kWh elektrik üreteceği tespit edilmiştir. Elde edilen enerjinin 295.235 kWh’lik kısmı şebekeye aktarılırken, yetersiz üretim zamanlarında şebekeden yıllık 25.013 kWh enerji çekilmektedir. Performans oranı %80,9 olarak belirlenen sistemin toplam kurulum maliyeti 145.400 $ olarak hesaplanmış, net bugünkü değeri (NBD) 36.463,39 $, seviyelendirilmiş elektrik maliyeti (LCOE) ise 0,065 $/kWh olarak bulunmuştur. Öz kaynak ile finanse edilen yatırımın geri ödeme süresi 8,2 yıl olarak öngörülmekte olup, 10 yıllık alım garantisi süresince şebekeye satılan ihtiyaç fazlası elektrikten yıllık ortalama 29.819 $ gelir sağlanması beklenmektedir. Çevresel açıdan değerlendirildiğinde ise sistem sayesinde yıllık 127,419 ton CO2 emisyonunun önüne geçilerek, 25 yıllık ekonomik ömrü boyunca toplam 3.185,48 ton CO2 salınımı engellenmiş olacaktır.
In this study, technical, economic, and environmental analyses of a 216 kWp grid-connected rooftop photovoltaic (PV) system designed to meet the annual electricity requirement of 45,327 kWh for a dairy farm with 127 cattle in Elmalı district of Antalya province were conducted using PVsyst software. At the facility, where milk cooling and storage account for 43% of total daily electricity consumption, it was determined that the system—comprising 360 monocrystalline panels of 600 Wp installed on a 1,019 m² roof area and 4 inverters of 49.5 kW—will generate an annual average of 327,226 kWh of electricity. While 295,235 kWh of the generated energy is supplied to the grid, 25,013 kWh of energy per year is drawn from the grid during periods of insufficient generation. The system's performance ratio was determined to be 80.9%, with a total installation cost calculated at $145,400, a net present value (NPV) of $36,463.39, and a levelized cost of energy (LCOE) of $0.065/kWh. The payback period of the equity-financed investment is projected to be 8.2 years, with an expected annual average revenue of $29,819 from surplus electricity sold to the grid during the 10-year feed-in tariff guarantee period. From an environmental perspective, the system prevents 127.419 tons of CO2 emissions annually, avoiding a total of 3,185.48 tons of CO2 emissions over its 25-year economic lifespan.
Referanslar
TEPGE. Durum ve Tahmin. Süt ve Süt Ürünleri [Online] https://arastirma.tarimorman.gov.tr/tepge/ [Erişim tarihi: 15.06.2022].
Ulusal Süt Konseyi. Ulusal Süt Konseyi Süt Raporu. [Online] https://ulusalsutkonseyi.org.tr/ulusal-sut-konseyi-sut-raporu-2020-3639/ [Erişim tarihi: 15.06.2022].
Ulusal Süt Konseyi. 2025 Dünya Süt ve Süt Ürünleri Piyasasına İlişkin IFCN Tahminleri. [Online] https://ulusalsutkonseyi.org.tr/wp-content/uploads/2025-IFCN-Tahminleri.pdf [Erişim tarihi: 15.06.2022].
Ulusal Süt Konseyi. Dünyada Süt Üretimi. [Online] https://ulusalsutkonseyi.org.tr/wp-content/uploads/S%C3%BCt-Sekt%C3%B6r-%C3%96zeti-ve-Temel-Bilgiler-FAO.pdf [Erişim tarihi: 15.06.2022].
TEPGE. Tarım Ürünleri Piyasaları. [Online] https://arastirma.tarimorman.gov.tr/tepge/ [Erişim tarihi: 15.06.2022].
TÜİK. Çiğ Süt Üretim İstatistikleri. [Online] https://data.tuik.gov.tr/Bulten/Index?p=Cig-Sut-Uretim-Istatistikleri-2020-2021-45861 [Erişim tarihi: 17.06.2022].
OECD. OECD-FAO Agricultural Outlook 2019-2028. [Online] https://stats.oecd.org/Index.aspx?DataSetCode=HIGH_AGLINK_2019# [Erişim tarihi: 17.06.2022].
Fırat Kalkınma Ajansı. Bingöl İli 500 Baş Kapasiteli Büyükbaş Süt Hayvancılığı Yatırımı Ön Fizibilite Raporu. [Online] https://www.yatirimadestek.gov.tr/pdf/assets/upload/fizibiliteler/bingol-ili-500-bas-kapasiteli-buyukbas-sut-hayvanciligi-yatirimi2020.pdf [Erişim tarihi: 19.06.2022].
Gül SE, İzgi E. Rüzgâr ve güneş enerji üretim sistemlerine bağlı akıllı veya konvansiyonel panolu bir sanayi tesisinin analizi. Güç Sistemleri Konferansı, 15-16 Kasım 2018, s. 59-63, Ankara.
Coşgun AE. Türkiye’de 50MW üstü GES üretimi gerçekleştiren şehirlerimizde agrivoltaic sistem kullanılabilirliğinin incelenmesi. Uluslararası Mühendislik Araştırma ve Geliştirme Dergisi 2021; 13(2): 711-718.
Gümüş Z, Demirtaş M. Fotovoltaik sistemlerde maksimum güç noktası takibinde kullanılan algoritmaların kısmi gölgeleme koşulları altında karşılaştırılması. Politeknik Dergisi 2021; 24(3): 853-865.
Anonim. Ülkelere göre güneş enerjisi. [Online] https://www.enerjiatlasi.com/ulkelere-gore-gunes-enerjisi.html [Erişim Tarihi: 10.06.2021].
Kılıç MY. Adalı S. Elektrik İhtiyacının Karşılanmasında Hibrit Yenilenebilir Enerji Sistemi-Süpermarket Örneği. Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 2022; 5(1):224-235.
TEAŞ. Santral Kurulu Güç Raporları. [Online] https://www.teias.gov.tr/kurulu-guc-raporlari [Erişim Tarihi: 10.06.2021].
ELDER. 2022 Yılı Cumhurbaşkanlığı Yıllık Programı Enerji Sektörü Özet Raporu. [Online] https://www.elder.org.tr/ [Erişim Tarihi: 10.07.2022].
T.C. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı. Yenilenebilir Enerji, Güneş. [Online] https://enerji.gov.tr/eigm-yenilenebilir-enerji-kaynaklar-gunes [Erişim Tarihi: 17.06.2021].
Öztürk H. Bir güneş enerji santralinin üretim ile simülasyon değerlerinin karşılaştırılması ve kayıp analizi Beştepe enerji örneği. Hasan Kalyoncu Üniversitesi Çevre Bilimleri ve Enerji Yönetimi Yüksek Lisans Tezi. s. 1-103. Fen Bilimleri Enstitüsü Hasan Kalyoncu Üniversitesi. 2021
Bouzguenda M, Al Omair A, Al Naeem A, Al-Muthaffar M, Wazir OB. Design of an off-grid 2 kW solar PV system. In Ecological Vehicles and Renewable Energies (EVER), Ninth International Conference, 1-6. 2014
Sarı V, Özyı̇ğı̇t F. Sivas İlinin Farklı İlçelerinde Şebeke Bağlantılı Güneş Enerji Santrallerinin Tasarımı ve Analizi. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, (20), 425-437. 2020. DOI: 10.31590/ejosat.797434
Çağlayan N. Technical and Financial Optimization of An Autonomous Renewable Power System For A Medium-Sized Dairy Farm Fresenius Environmental Bulletin, cilt.29, sa.3, ss.1600-1611, 2020.
Karaağaç MO, Oğul H, Bardak S. Kanatlı hayvan çiftliği için güneş enerji sisteminin tasarımı ve maliyet hesabı. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, c.8, s.1, ss.711-722, 2020.
Aldudak M. Economic analysis and efficiency evaluation of pv systems in different cities of Turkey. Yuksek Lisans Tezi. Bahceşehir Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul. 2018
Türkdoğan S, Dilber S, Çam B. Hibrit Enerji Sistemlerinin Şebekeden Bağımsız Bir Çiftlik Evinde Uygulanabilirliğinin Ekonomik ve Teknik Açıdan İncelenmesi. Sinop Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi 3(2): 52-65. 2018
Çaglayan N, Ertekin C, Evrendilek F. Spatial viability analysis of grid connected photovoltaic power systems for Turkey. International Journal of Electrical Power Energy Systems, 56, 270-278. 2014. Doi: 10.1016/j.ijepes.2013.11.019.
GEPA. Güneş Enerjisi Potansiyel Atlası. [Online] https://gepa.enerji.gov.tr/MyCalculator/ [Erişim Tarihi: 17.06.2021].
ABB. Güneş Enerjisi Santralleri. Teknik Uygulama Föyleri. [Online] https://search.abb.com/library/Download.aspx?DocumentID=9AKK107492A7644&LanguageCode=tr&DocumentPartId=&Action=Launch [Erişim Tarihi: 10.06.2021].
Adak S. Cangi H. Yılmaz AS. Fotovoltaik sistemin çıkış gücünün sıcaklık ve ışımaya bağlı matematiksel modellemesi ve simülasyonu. Uluslararası Mühendislik Araştırma ve Geliştirme Dergisi,11(1), s. 316-327. 2019
Bilhan AK, Çalışkan A. Ünal S. Simulation of a photovoltaic panels by using Matlab/Simulink, 8th In: International Conference on Electronics, Computers and Artificial Intelligence (ECAI), 2016, pp. 1-6, doi: 10.1109/ECAI.2016.7861124.
Marion B, Adelstein J, Boyle K, et al. Performance Parameters for Grid-Connected PV Systems. In: 31st IEEE Photovoltaics Specialists Conference and Exhibition 3-7 January 2005, Lake Buena Vista, Florida (pp:1-6).
Aste N, Del Pero C, Leonforte F. The first installation under the Italian PV Rooftop Programme: A performance analysis referred to 11 years of operation. In: 4th International Conference on Clean Electrical Power: Renewable Energy Resources Impact, ICCEP 2013, 11-13 June 2013 Alghero, Italy (pp.628–633).
Milosavljević DD, Pavlović TM, Piršl DS. Performance analysis of A gridconnected solar PV plant in Niš, republic of Serbia. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2015; (44): 423–435. https://doi.org/10.1016/j.rser.2014.12.031.
Öztürk HH, Küçükerdem K, Gökalp Y. Tarımsal Sulamada Güneş Enerjisi Kullanımı Üzerine Bir Araştırma. In: International Multidisciplinary Congress of Eurasia, 11-12 Eylül 2016, Odessa, Ukrayna, (pp. 415-421).
Gedik T, Akyüz KC, Akyüz İ. Yatırım Projelerinin Hazırlanması ve Değerlendirilmesi (İç Karlılık Oranı ve Net Bugünkü Değer Yöntemlerinin İncelenmesi. ZKÜ Bartın Orman Fakültesi Dergisi, 7 (7): 51-61. 2005.
Yalılı M. Lisanslı Fotovoltaik Güneş Enerji Santrali Yatırımının Finansal Analizi: Van İli Örneği. Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, c. 10, sayı. 3, ss. 1055-1074, Eyl. 2021, doi:10.17798/bitlisfen.901218.
Bilgili ME. Akyüz A. Çukurova Koşullarında Tarımsal İşletme Çatılarında Fotovoltaik Sistemlerin Tekno-Ekonomik Yönden Tasarımı. Toprak Su Dergisi. 2019; 61-69.
Sarıaslan H. Yatırım Projelerinin Hazırlanması ve Değerlendirilmesi, Planlama-Analiz-Fizibilite, Turhan Kitapevi, Ankara, s. 240. 1990.
Short WP, Short W, Pachey DJ, Holt A. Manual for the Economic Evaluation of Energy Efficiency and the Renewable Energy Tecnologies. Colorada. 1995.
Weather Spark. Elmalı Bölgesinde Yıl Boyu İklim ve Hava Durumu. [Online] https://tr.weatherspark.com/y/95928/Elmal%C4%B1-T%C3%BCrkiye-Ortalama-Hava-Durumu-Y%C4%B1l-Boyunca [Erişim Tarihi: 05.05.2022].
CW Enerji. CW Enerji 600Wp 120PM M12 HC-MB Güneş Paneli. [Online] https://www.cw-enerji.com/tr/urun/cw-enerji-600wp-120pm-m12-hc-mb-gunes-paneli-764.html [Erişim Tarihi: 05.05.2021].
Sungrow Power. Sungrow 49.5 kW SG49K5J invertör teknik dökümanı. [Online] https://pdf.directindustry.com/pdf/sungrow/sg49k5j/182915-683761.html [Erişim Tarihi: 05.05.2021].
PVsyst. Tutorial PVsyst SA. [Online] https://www.pvsyst.com/pdf-tutorials/ [Erişim Tarihi: 05.05.2021].
Ondraczek J. Are we there yet? Improving solar PV economics and power planning in developing countries: The case of Kenya, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2014; 30: 604-615. https://doi.org/10.1016/j.rser.2013.10.010
Taktak F, Ilı M. Güneş Enerji Santrali (GES) Geliştirme: Uşak Örneği. Geomatik Dergisi, c. 3 s. 1, ss.1-21, 2018.
EPDK. Elektrik Faturalarına Esas Tarife Tabloları. [Online] https://www.epdk.gov.tr/Detay/Icerik/3-1327/elektrik-faturalarina-esas-tarife-tablolari [Erişim Tarihi: 05.02.2022].
Kahraman MÜ. Kütahya Bölgesi Güneş ve Rüzgâr Enerji Potansiyellerinin Tekno-Ekonomik Analizi. Yüksek Lisans Tezi, Dumlupınar Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Kütahya, 1-135.]. 2018.
TCMB. Merkez Bankası Kurları. [Online] https://www.tcmb.gov.tr/kurlar/kurlar_tr.html [Erişim Tarihi: 05.02.2022].
Kumruoğlu LC, Ateş SB. Türkiye’nin Güneş Enerjisi Potansiyeli ve İskenderun için Örnek Üretim Projeksiyonu. Çukurova Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi Dergisi, 37(1), 293-305. 2022.
Atakul Ş, Kalender M, Gezici M, Eliçin AK. Güneş Tarlası Kurulumu. Tarım Makinaları Bilimi Dergisi, 11 (1) , 55-60. 2015
Eremkere M, Aktaş T. Tekirdağ Bağcılık Araştırma Enstitüsü Üzüm Suyu İşleme Tesis Çatısına Uygulanabilecek Fotovoltaik Tasarımların Teknik, Ekonomik ve Çevresel Açılardan Analizi. El-Cezerî Fen ve Mühendislik Dergisi Cilt: 7, No: 1, 2020 (275-294). DOI : 10.31202/ecjse.636966
T.C. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı. Lisanssız Elektrik Üretimi. [Online] https://enerji.gov.tr/eigm-yenilenebilir-enerji-uretim-faaliyetleri-lisassiz-elektrik-uretimi [Erişim Tarihi: 05.02.2022].
IEA. Electricity Market Report. [Online] https://iea.blob.core.windows.net/assets/d75d928b-9448-4c9b-b13d 6a92145af5a3/ElectricityMarketReport_January2022.pdf [Erişim Tarihi: 17.02.2022].
TÜİK. Sera Gazı Emisyon İstatistikleri. [Online] https://data.tuik.gov.tr/Bulten/Index?p=Sera-Gazi-Emisyon-Istatistikleri-1990-2019-37196 [Erişim Tarihi: 21.06.2022].
