Geographical information system (GIS) based site selection for photovoltaic power plants in İzmir city

Günümüzde, elektrik elde etmek için kullanılan enerji kaynakları büyük bir oranda fosil bazlı kaynaklardır. Fosil bazlı kaynakların limitli olması gerçeğinin yanı sıra bu kaynakların dünya çapında eşit kullanım olanağının olmaması fiyat dengesizliği ve siyasal krizlere yol açmaktadır. Fosil kaynaklara alternatif olarak kullanılabilecek kaynaklar; sürdürebilir, çevre dostu ve temiz olan yenilenebilir enerji kaynaklarıdır. Yenilenebilir enerji kaynaklarından güneş ve rüzgar enerjisinin kullanımı son yıllarda artış göstermektedir. Türkiye yenilenebilir enerji kaynakları açısından çok verimli bir coğrafyadır. Özellikle, güneş enerjisi bakımından Türkiye oldukça yüksek potansiyele sahiptir. Güneş enerjisi; temiz, sürdürülebilir ve çevresel etkisi az olan enerjilerden biridir ve yerli kaynak olduğu için enerjide dışa bağımlılığı azaltmaktadır. Güneş enerjisinin santral bazında uygulamalarına bakıldığında, en yoğun kullanıma sahip olanlardan birisi Fotovoltaik Güç Santralleri (FVGS)’dir. FVGS için ilk yatırım maliyeti yüksek olduğundan doğru ve etkin yer seçimi çok önem kazanmaktadır. FVGS yer seçimi; arazi kalitesi, bölgenin hava koşulları, elektrik iletim hatlarına olan mesafe, tarım ve çevre koruma alanları gibi kriterlere bağlıdır. Bu nedenle, FVGS yer seçimi yatırımcılar için kritik bir konu olmaktadır. Çok kriterli değerlendirme yöntemleri genellikle farklı yer seçimi çalışmaları için kullanılmaktadır. Bu çalışmada, Coğrafi Bilgi Sistemi (CBS) ve Çok Kriterli Karar Analizi (ÇKKA) araçları ve Analitik Hiyerarşik Prosesi (AHP) yöntemi ile İzmir ilindeki FVGS arazileri yer uygunluğu değerlendirilmiştir. Çalışma bölgesi İzmir olarak belirlenen güneş enerjisi santrali yer seçiminin uygulanmasında ilk adım olarak 6 yer seçimi kriteri belirlenmiştir. Bunlar; güneş enerjisi potansiyeli (güneş ışınımı ve güneşlenme süresi), eğim, bakı, arazi kullanımı, enerji nakil hatlarına uzaklık ve yola olan uzaklıktır. Bu kriterler; topografik, ekonomik, arazi kullanımı, iklimsel ve çevresel olarak farklı alanlara aittir. İklimsel olan güneş enerji potansiyeli, belirli bir fotovoltaik alanın potansiyel elektrik üretimini tanımladığı için en önemli kriter olarak ortaya çıkmıştır. AHP yöntemi kullanılarak kriterlerin ağırlık yüzdeleri hesaplanmıştır. Ağırlıklar elde edildikten sonra ilgili veriler toplanmış ve CBS yazılımı ArcGIS yardımıyla gerekli analizler yapılmış ve İzmir ilinde FVGS için en uygun yerler bulunmuştur. Çalışmada elde edilen nihai sonuç haritası elverişsiz, kötü, orta, iyi, çok iyi, mükemmel olmak üzere 6 sınıfa ayrılmıştır. Her bir sınıf farklı yüzdeye sahiptir. Analiz sonucuna göre, sınıfların alan verileri sırasıyla; elverişsiz 1.046.539,03 ha, kötü 0,01 ha, orta 31.737,17 ha, iyi 40.561,14 ha, çok iyi 36.287,02 ha, mükemmel 14.499,51 ha’dır ve toplamda 1.169.623,88 ha alana sahip oldukları hesaplanmıştır. Sınıfların İzmir ilinin toplam yüz ölçümüne oranı ise sırasıyla; %89,48, %0,00, %2,71, %3,47, %3,10 ve %1,24 olmaktadır. Bu analiz sonucunda İzmir ili FVGS uygun yer seçimi için en yüksek orana sahip alanın (elverişsiz sınıfını değerlendirmeye katmayarak) “iyi” ve “çok iyi” sınıflarına ait alanlar olduğu belirlenmiştir.Today, the energy resources used to generate electricity are largely in fossil based. In addition to the fact that fossil-based resources are limited, the lack of equal use of these resources in worldwide leads to price imbalance and political crises. Resources that can be used as an alternative to fossil resources are renewable energy sources which are sustainable, environmentally friendly and clean. The use of solar and wind energy from renewable energy sources has been increasing in recent years. Turkey is located in a very fertile region in terms of renewable energy sources. In particular, Turkey has a very high potential of solar energy. Solar energy is one of the cleanest, sustainable and low environmental impact energies, and reduces dependency on energy as it is a domestic resource. Photovoltaic Power Plants (FVGS) is one of the most intensive solar energy applications. Since the initial investment cost is high for FVGS, choosing the right and effective place is very important. Site selection of solar power plants (SPP) depends on the criterions such as land quality, weather conditions of the region, distance to electricity transmission lines, agriculture and environmental protection areas. Therefore, SPP site selection is a critical issue for investors. Multi-criteria decision methods are often used for different site selection studies. In this study, the site suitability of the SPP lands in İzmir was evaluated by Geographic Information System (GIS) with Multi Criteria Decision Making (MCDM) tools and Analytical Hierarchical Process (AHP) method. In the study, for solar power plant location selection in the working region of İzmir, as the first step, 6 location selection criteria were determined. These are solar energy potential, slope, aspect, land use, distance to energy transmission lines and distance to roads. These criteria belong to different areas like orographic, economic, land use, climatic and environmental. The climatic solar energy potential has emerged as the most important criterion since it defines the potential photovoltaic electricity generation of a particular field. Weight percentages of the criteria were calculated using AHP method. After the weights were obtained, the relevant data were collected and the necessary analyzes were made with the help of GIS software ArcGIS and the most suitable places for FVGS were found in İzmir province. The final result map obtained in the study was divided into 6 classes as “unsuitable”, “low suitable”, “moderate”, “suitable”, “very suitable”, “best suitable”. Each class has a different percentage. According to the results of the analysis, the field data of the classes are as follows; unsuitable 1,046,539,03 ha, low suitable 0,01 ha, moderate 31,737,17 ha, suitable 40,561,14 ha, very suitable 36,287,02 ha, best suitable 14,499,51 ha and total area of 1,169,623,88 ha were calculated. The ratio of classes to the total surface area of İzmir province is as follows; 89.48%, 0.00%, 2.71%, 3.47%, 3.10%, 1.24%. As a result of this analysis, it has been determined that the area with the highest rate for the selection of suitable place in the FVGS of İzmir province (not including the unsuitable class) is “suitable” and “very suitable”