Energy, Exergy and Exergoeconomi Analysis of a Photovoltaic System

Bu çalışmada, Türkiye‟de Konya ili iklim koşullarında 1166 MWp nominal güçte güneş enerjisi sisteminin polikristal, perc monokristal-half cut ve perc monokristal panel tipleri için enerji, ekserji ve eksergoekonomik analizleri yapılmıştır. Öncelikle analizlerde kullanılan hesap yöntemi, sahada polikristal panel kullanılan sistemin dört yıllık saha değerleri ve PVsyst yazılım sonuçları ile karşılaştırılarak doğrulanmıştır. Sonra sistemin enerji ve ekserji değerleri hesaplanmış ve üç farklı panel tipi için sistemin aylık ve yıllık enerji ve ekserji verimleri elde edilmiştir. Tüm panel tipleri için enerji ve ekserji verimleri en az temmuz ayında, en fazla aralık ayında belirlenmiştir. Panel tipleri arasında en yüksek yıllık enerji verimi 20,1% ile perc monokristal-half cut hücre tipi ile elde edilirken onu 19,5% ile perc monokristal ve 16,00% ile polikristal hücre izlemiştir. Yıllık ekserji verimleri ise perc monokristal-half cut için 17,0%, perc monokristal için 16,4% ve polikristal için 11,6% olarak belirlenmiştir. Eksergoekonomik analiz için SPECO yöntemini kullanılmıştır. Bu yöntemle her panel tipi için elektriğin yıllık maliyet oranları, sistem elemanlarının ekserji yıkım maliyetleri, sistemin yıllık kârı ve geri ödeme süreleri belirlenmiştir. Analiz sonuçlarına göre yıllık elektrik üretim maliyeti polikristal, perc monokristal-half cut ve perc monokristal için sırasıyla 35 $/MWh, 41$/ MWh ve 37 $/ MWh olarak belirlenmiştir. Sistem kurulum maliyetlerine bağlı olarak geri ödeme süreleri polikristal, perc monokristal-half cut ve perc monokristal için sırasıyla 48 ay, 63 ay ve 53 ay olarak hesaplanmıştır.In this study, energy, exergy and exergoeconomic analyzes of 1166 MWp nominal power solar energy system for polycrystalline, perc monocrystalline-half cut and perc monocrystalline panel types were carried out in the climatic conditions of Konya province in Turkey. First, the calculation method used in analyzes was verified by comparing the four-year field values of the system using the polycrystalline panel in the field and the PVsyst software results. Then, the energy and exergy values of the system were calculated and the monthly and annual energy and exergy efficiencies of the system were obtained for three different panel types. The energy and exergy efficiencies for all panel types were determined at least in july and at most in december. Among the panel types, the highest annual energy efficiency was obtained with the perc monocrystalline-half cut cell type with 20.1%, followed by perc monocrystalline with 19.5% and polycrystalline polycrystalline cells with 16.0%. Annual exergy efficiencies were determined as 17.0% for perc monocrystalline-half cut, 16.4% for perc monocrystalline and 11.6% for polycrystalline. The SPECO method was used for exergoeconomic analysis. With this method, annual cost rates of electricity, exergy destruction costs of system elements, annual profits and payback periods of the system were determined for each panel type. According to the results of the analysis, the annual electricity generation cost for polycrystalline, perc monocrystalline-half cut and perc monocrystalline was determined as 35 $/MWh, 41 $/MWh and 37 $/MWh, respectively. Depending on the system setup costs, payback periods are calculated as 48 months, 63 months and 53 months for polycrystalline, perc monocrystalline-half cut and perc monocrystalline, respectively