A study on new Turkish ground snow load map and snow damage prevention recommendations for solar power plants

Abstract

Yenilenebilir enerji kaynakları, fosil yakıtlara çevre dostu bir alternatif haline gelmiştir. Yenilebilir bir enerji kaynağı olan güneş enerjisi, düşen fotovoltaik panel maliyetleri sayesinde dünya genelinde yaygın olarak kullanılmaya başlanmıştır. Dünyadaki eğilime paralel olarak, Türkiye'deki güneş enerjisi santrallerinin (GES) üretim kapasitesi 5 GW'a ulaşmıştır. Tipik bir GES'de, PV paneller sahaya özgü bir eğime sahip çelik taşıyıcı yapılara monte edilmektedir. Geçtiğimiz yıllarda panel taşıyıcı yapılarda meydana gelen kar yükü hasarları, tasarım yükü kodu olan TS 498'in GES'ler için uygun olmadığı ve önerilen kar yüklerinin, bölgesel farklılıkları yeterince temsil edemediğini göstermiştir. Bu çalışmada, 50 yıl ortalama tekerrür periyoduna sahip kar yükü değerleri ECMWF'in ERA 5 küresel iklim veri seti kar verileri kullanılarak hesaplanmış ve Türkiye için yeni bir zemin kar yükü haritası önerilmiştir. Önerilen harita, meteorolojik ölçümlerle kıyaslanarak doğrulması yapılmış ve TS 498'de önerilen zemin kar yükü değerleri ile karşılaştırılmıştır. GES'lerde kullanılan PV panel taşıyıcı yapılarda sıklıkla görülen kar hasarlarına ilişkin tavsiyelerde bulunulmuştur.

Renewable energy sources have become an environment friendly alternative to fossil fuels. As a renewable source, solar energy becomes widespread under favor of decreasing costs in Photovoltaic (PV) cell production. Similar to the growth trend in the world, total production capacity of installed Solar Power Plants (SPP) have recently reached over 5 GW in Turkey. In a typical SPP, PV modules are mounted on steel supporting structures with a site-specific inclination angle. In the last years, damage of many PV mounting structures due to snow load has shown that characteristic ground snow load proposed in design load code TS 498 is not suitable for SPP and does not sufficiently represent regional variance of snow climate. In the present study, snow load values with 50-year mean return interval are obtained using ECMWF- ERA 5 global climate model snow data and a new ground snow load map for Turkey is proposed. Proposed map is validated by meteorological observations and compared with TS 498 snow load values on ground. Some design recommendations are made for PV supporting structures at SPP based on commonly observed snow damage patterns.