Kampüs binalarında çatı üzeri fotovoltaik sistemlerin enerji ve ekonomik analizi

Abstract

Üniversite kampüslerinde artan elektrik tüketimi, enerji maliyetlerinin yükselmesi ve sürdürülebilir enerji hedefleri doğrultusunda yenilenebilir enerji kaynaklarının etkin kullanımına duyulan ihtiyaç, çatı üzeri fotovoltaik sistemlerin uygulanabilirliğinin değerlendirilmesini önemli hale getirmiştir. Bu çalışmada, Balıkesir Üniversitesi Çağış Yerleşkesinde bulunan Rektörlük Binası örnek uygulama alanı olarak seçilmiş ve çatı üzerine kurulması planlanan şebekeye bağlı fotovoltaik sistemin enerji ve ekonomik performansı incelenmiştir. Fotovoltaik sistemin bina enerji ihtiyacını karşılama düzeyinin belirlenebilmesi amacıyla binanın yıllık ısıtma ve soğutma enerji ihtiyaçları İZODER TS 825 Hesap Programı ile hesaplanmış, fotovoltaik sistem ise PVsyst 8.1.4 yazılımında modellenmiştir. Ayrıca ortak orta gerilim aboneliğine ait elektrik tüketim verileri analiz edilerek sistemin enerji katkısı ve ekonomik uygulanabilirliği değerlendirilmiştir. Simülasyon sonuçlarına göre sistemde 418 adet monokristal fotovoltaik modül ve iki adet string invertör kullanılmış, yaklaşık 245 kWp kurulu güç için yıllık 332.673 kWh elektrik üretimi ve %81,4 performans oranı elde edilmiştir. Yapılan değerlendirmeler sonucunda sistemin Rektörlük Binasının elektrik tüketiminin önemli bir bölümünü ve soğutma amaçlı elektrik tüketiminin büyük kısmını karşılayabileceği belirlenmiştir. Ekonomik analiz sonuçları, yatırımın yaklaşık 5,8 yıllık geri ödeme süresine sahip olduğunu ve uzun vadede ekonomik açıdan kârlı bir yatırım olduğunu ortaya koymuştur. Ayrıca sistemin işletme ömrü boyunca karbon emisyonlarının azaltılmasına katkı sağlayacağı belirlenmiştir. Elde edilen bulgular, çatı üzeri fotovoltaik sistemlerin üniversite kampüslerinde enerji maliyetlerinin azaltılması, çevresel sürdürülebilirliğin desteklenmesi ve yenilenebilir enerji kullanımının yaygınlaştırılması açısından uygulanabilir bir çözüm sunduğunu göstermektedir.

The increasing electricity demand on university campuses, rising energy costs, and the need to utilize renewable energy resources effectively in accordance with sustainable energy goals have emphasized the importance of assessing the feasibility of rooftop photovoltaic (PV) systems. In this study, the Rectorate Building at Balıkesir University’s Çağış Campus was selected as a case study, and the energy and economic performance of a proposed grid-connected rooftop PV system was investigated. To determine the extent to which the PV system could meet the building’s energy demand, the building’s annual heating and cooling energy requirements were calculated using the İZODER TS 825 Calculation Program, while the PV system was modeled using PVsyst 8.1.4. In addition, electricity consumption data from the shared medium-voltage subscription were analyzed to assess the proposed system’s contribution to meeting electricity demand and its economic feasibility. According to the simulation results, the proposed system consists of 418 monocrystalline PV modules and two string inverters, with a total installed capacity of approximately 245 kWp. The system is estimated to generate 332,673 kWh of electricity annually, with a performance ratio of 81.4%. The results indicate that the proposed system could meet a significant portion of the Rectorate Building’s electricity demand, including a substantial share of the electricity consumed for cooling. The economic analysis revealed an estimated payback period of approximately 5.8 years, demonstrating the long-term profitability of the investment. Furthermore, the system is expected to contribute to reducing carbon emissions over its operational lifetime. Overall, the findings demonstrate that rooftop PV systems offer a technically, economically, and environmentally viable solution for reducing energy costs, supporting sustainable campus development, and increasing the use of renewable energy on university campuses.