Integration of Vertical-Axis Tracking Floating Photovoltaics Into Hydroelectric Power Plants: A Case Study for Sarıyar Dam
8th International Conference on Engineering, Natural and Social Sciences ICENSOS 2026, Konya, Türkiye, 6 - 07 Eylül 2026, ss.248-255, (Tam Metin Bildiri)
- Yayın Türü: Bildiri / Tam Metin Bildiri
- Basıldığı Şehir: Konya
- Basıldığı Ülke: Türkiye
- Sayfa Sayıları: ss.248-255
- Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
- Ankara Yıldırım Beyazıt Üniversitesi Adresli: Evet
Özet
Yüzer fotovoltaik (FPV) sistemler, arazi kullanımının istenmediği veya arazi kullanılabilirliğinin kısıtlı olduğu durumlarda su yüzeyleri üzerinde güneş enerjisinden elektrik üretimine olanak sağlamaktadır. Özellikle rezervuar uygulamaları, FPV sistemlerinin mevcut hidroelektrik santral altyapısıyla entegre edilebilmesi, buharlaşma kayıplarını potansiyel olarak azaltabilmesi ve yerel termal koşullardan faydalanabilmesi nedeniyle önemli bir potansiyel taşımaktadır. Bu çalışmada, Sarıyar Barajı Hidroelektrik Santrali ile entegre edilmesi öngörülen 649 kWp kurulu güce sahip, dikey eksenli güneş takip sistemli bir FPV sisteminin tasarımı ve performansı değerlendirilmiştir. Önerilen sistem konfigürasyonu; yüksek yoğunluklu polietilen (HDPE) yüzer elemanlar tarafından desteklenen N-tipi bifacial fotovoltaik modüllerden ve tüm platformun azimut takibi amacıyla dikey bir eksen etrafında dönmesine olanak sağlayan döner yatak mekanizmasına sahip merkezi bir döner yapıdan oluşmaktadır. Sistemin elektriksel performansı, 10° ile 15° arasındaki panel eğim açıları için PVsyst yazılımı kullanılarak değerlendirilmiş ve nihai konfigürasyon hem sabit bir FPV sistemiyle hem de 35° sabit eğim açısına sahip kara tabanlı bir fotovoltaik (PV) referans sistemiyle karşılaştırılmıştır. İncelenen eğim açısı aralığında, 15° eğime sahip konfigürasyon yaklaşık 1194 MWh/yıl ile en yüksek simüle edilmiş yıllık enerji üretimini sağlamış ve %91,0 performans oranına ulaşmıştır. Dikey eksenli güneş takip sistemi, sabit FPV konfigürasyonuna kıyasla yıllık elektrik üretimini %13,61 artırmıştır. Takip sistemine sahip FPV sistemi, kara tabanlı referans sisteme göre %22,81 daha fazla elektrik üretmiştir. Bununla birlikte, söz konusu fark yalnızca yüzer kurulumun etkisini temsil etmemekte; güneş takip sistemi, termal koşullar, optik kabuller ve sistem konfigürasyonuna ilişkin etkileri birlikte içeren sistem düzeyinde bir karşılaştırmayı ifade etmektedir. Analizde esas alınan 5600 m² su yüzeyi kaplama alanına göre, yıllık buharlaşma azalması yaklaşık 5376 m³ olarak tahmin edilmiş ve bu azalmanın yaklaşık 996 kWh/yıl ek hidroelektrik enerji üretimine karşılık geldiği hesaplanmıştır. Bununla birlikte, elde edilen sonuçlar, sistemin uygulamaya geçirilmesinden önce ilave yapısal doğrulama çalışmalarının, saha verilerine dayalı hidrodinamik karakterizasyonun ve tekno-ekonomik değerlendirmenin gerçekleştirilmesi gerektiğini de ortaya koymaktadır.
Floating photovoltaic (FPV) systems enable solar generation on water surfaces where land occupation is undesirable or constrained. Reservoir applications are particularly attractive because FPV generation can be integrated with existing hydropower infrastructure while potentially reducing evaporation and benefiting from the local thermal environment. This study evaluates the design and performance of a 649 kWp vertical-axis tracking FPV system integrated with the Sarıyar Dam hydroelectric power plant. The proposed configuration consists of N-type bifacial photovoltaic modules supported by high-density polyethylene (HDPE) floating elements and a central turret with a slewing-bearing mechanism that allows the entire platform to rotate about a vertical axis for azimuth tracking. Electrical performance was evaluated in PVsyst for panel tilt angles between 10° and 15°, and the final configuration was compared with both a fixed FPV system and a 35° fixed-tilt land-based photovoltaic (PV) reference. Within the investigated tilt range, the 15° configuration produced the highest simulated annual output, approximately 1194 MWh/year, with a performance ratio of 91.0%. Vertical-axis tracking increased annual generation by 13.61% relative to the fixed FPV configuration. The tracking FPV system also generated 22.81% more electricity than the land-based reference; however, this difference represents a system-level comparison that includes tracking, thermal conditions, optical assumptions, and configuration effects rather than the isolated effect of floating installation. Based on the 5600 m2 water-coverage area adopted in the analysis, annual evaporation reduction was estimated at approximately 5376 m3 , corresponding to about 996 kWh/year of additional hydroelectric generation, while the results also indicate that further structural verification, field-based hydrodynamic characterization, and techno-economic assessment are required before implementation.