Sudan'da 1 GW kapasiteli fotovoltaik enerji santralinin tasarımı ve simülasyonu

Abstract

Gelişmekte olan ülkelerde elektrik arzını artırmak çok önemlidir. Sudan'ın özellikle kuzey bölgeleri güneş enerjisinden elektrik üretimi için büyük bir potansiyele sahiptir. Bu tez çalışmasında, kuzey Sudan'da kurulması öngörülen 1 GW gibi büyük kapasiteli bir fotovoltaik güneş enerjisi santralinin tasarımı ve simülasyonu gerçekleştirilmiştir. Güneş enerjisi santralinin yeri 14 kriter değerlendirilerek belirlenmiştir. Bu işlem çok yönlüdür ve başka herhangi bir ülkede kullanım için uygundur. Tasarımı yapılan güneş enerjisi santrali'nin performansı PVsyst simülasyon aracı kullanılarak analiz edilmiştir. Tez çalışmasında ayrıca tasarımı ve simülasyonu yapılan güneş enerji santralinin ekonomik analizi yapılmıştır. Tez çalışmasında Sudan'ın kuzey eyaletinin başkenti Dongola şehri, 2333,2 kWh/m2'lik yüksek ortalama toplam ışınım şiddetine sahip olması nedeniyle seçilmiştir. Tez çalışması kapsamında yapılan simülasyon çalışmasının sonuçları, fotovoltaik (PV) modüller için yıllık optimum eğim açısının 30°, elektrik enerjisi üretiminin 1,979,259 MWh/yıl ve yıllık ortalama performans oranının 0.810 olduğunu göstermektedir. Buna ek olarak, Sudan'da kişi başına düşen elektrik tüketiminin 269 kWh/yıl olduğu göz önüne alındığında, önerilen güneş enerjisi santralinden üretilecek 1,979,259 MWh/yıl elektrik enerjisi ile yılda 7.4 milyon kişinin elektrik ihtiyacının karşılanabileceği, ayrıca, yılda yaklaşık 18 milyon ton karbondioksit azaltımı sağlanabileceği hesaplanmıştır. Ekonomik hesaplamalar, santralden sağlanan elektrik enerjisinin maliyetinin 0.06 $/kWh olduğunu, indirimli geri ödeme süresinin yaklaşık 11 yıl olduğunu ve bugünkü net değerin 635,291,000 $ olduğunu göstermektedir. Sonuç olarak, önerilen şebekeye bağlı PV güneş enerjisi santralinin Sudan'da ekonomik, teknik ve çevresel olarak uygulanabilir nitelikte olduğu değerlendirilmiştir.

Increasing the electricity supply in developing countries is very important. Especially the northern regions of Sudan have a great potential for electricity generation from solar energy. In this thesis, the design and simulation of a photovoltaic solar power plant with a large capacity of 1 GW, which is planned to be established in northern Sudan, has been carried out. The location of the solar power plant was determined by evaluating 14 criteria. This process is versatile and suitable for use in any other country. The performance of the designed solar power plant was analyzed using the PVsyst simulation tool. In the thesis study, the economic analysis of the solar power plant, which was designed and simulated, was also made. The city of Dongola, the capital of the northern state, was selected because of its high annual irradiance on a horizontal surface at about 2333.2 kWh/m2 . The simulation results show that the annual optimum tilt angle of inclination for photovoltaic (PV) modules is 30°, the energy production is 1,979,259 MWh/yr, and the average annual performance rate is 0.810. In addition, by considering, that the electric power consumption per capita in Sudan is 269 kWh/yr, so the proposed solar power plant with 1,979,259 MWh/yr can provide energy to 7.4 million capita / year and reducing carbon emissions by about 18 million tons of carbon dioxide per year. Economic calculations show that levelized cost of electricity (LCOE) is 0.06 $/ kWh, the discounted payback period is about 11 years and the net present value (NPV) is 635,291,000$. As a result, the proposed grid-connected PV solar plant is considered economically, technically and environmentally feasible in Sudan.