Dünya yüzeyine gelen güneş enerjisinin modellenmesi

Abstract

Güneş enerjisi yaşam için ana enerji kaynağıdır. Güneş enerjisi mühendislik uygulamalarında, enerji sektöründe ve mimari tasarımlarda önemli rol oynamaktadır. Bu değerin bilinmesi ölçüm ile mümkündür. Özellikle, gelişmekte olan ülkelerde kurulum, bakım, onarım ve kalibrasyon gerekliliklerinden dolayı güneşlenme ölçümlerinin yapılmadığı durumlara rastlanmıştır. Bazı meteoroloji istasyonlarında ana parametrelerin ölçümleri yapılırken güneşlenme rasadı ölçümlerinin alınmadığı görülmektedir. Belirli büyük meteoroloji istasyonlarında güneşlenme rasadı ölçümleri yapılırken, daha küçük yerleşim yerlerinde yer alan istasyonlarda bu verilerin olmadığı durumlara rastlanmıştır. Güneşlenme ölçümlerinin yapılmadığı bölgelerde veya veri setinde eksikliklerin olduğu durumlarda yer yüzeyine düşen güneş ışınımı değerini elde etmek için tahmin modelleri kullanılmaktadır. Bu modeller, ölçümü yapılan diğer meteorolojik parametreler yardımıyla tahmine imkân sağlamaktadır. Literatürde yer alan tahmin modelleri genellikle belirli coğrafi bölgeler için üzerinde çalışılmış matematiksel ifadelerdir. Literatürdeki çoğu çalışmanın uygulanması belli bölgelerle sınırlı kalmış ve modeller bu bölgeler dışında uygulanıp doğrulanmamıştır. Çoğu durumda, kullanıcı bir tahmin modelini kullanırken kendi deneysel katsayılarını çıkartarak modelleri önceden işlemesi ve kalibre etmesi gerekmektedir. Literatürde Türkiye için uygulanabilir ve kullanıma hazır tahmin modelleri konusunda eksiklikler bulunmaktadır. Tez kapsamında, farklı meteorolojik parametreler kullanılarak güneş enerjisi hesaplamaları için tahmin modelleri geliştirilmiştir. Bu modeller kullanıma hazır bir şekilde verilmiş ve Türkiye coğrafyasının büyük bir bölümü için kullanılabilir hale getirilmiştir. Tez kapsamında geliştirilen yedi adet model, literatürdeki modellerle kıyaslanmıştır. Ayrıca bu modeller dünyadaki başka bölgeler için de uygulanmış ve modellerin performansları farklı coğrafyalar için de görülmüştür.

Solar energy is the main energy source for the life. Solar energy plays an important role in engineering applications, energy sector and architectural designs. It is possible to know solar radiation value by measurements. Especially in developing countries, sometimes solar radiation cannot be measured due to installation, maintenance, repair and calibration requirements of the measuring devices.At some meteorological stations, main parameters have been measured, but solar radiation measurements may not be available. There are some cases like; measurements of solar radiation are recorded at certain large meteorological stations, but these measurements are not available in small settlements. Estimation models are used to obtain solar radiation values where there are deficiencies in data sets and where solar measurements are not performed. Experimental models allow to estimate solar radiation with the aid of other measured meteorological parameters.Existing estimation models are mathematical expressions that have been studied for a specific geographical region. The application of most models in the literature are limited to certain areas, and the models have not been generally verified outside these regions. In most cases, when the user wishes to use an estimation model, it is necessary to calibrate the models by deriving their coefficients for a region. There are lack of studies in the literature on solar radiation prediction models that are applicable and ready-to-use for Turkey. Within the scope of this thesis, seven solar radiation estimation models were developed by using different meteorological parameters. These models are ready-to-use for Turkey's geography and were compared with the existing models. Proposed models have been applied to the other regions of the world and the performances of the models have been seen for different geographies.