THE EFFECT OF GEOTECHNICAL PARAMETERS AND LOADING CONDITIONS ON DISPLACEMENT OF SOLAR PANEL SYSTEMS

Year 2023, , 985 - 1000, 28.09.2023

Elif Büşra Çıkılı , Mustafa Kubilay Keleşoğlu

https://doi.org/10.21923/jesd.1030509

Abstract

Since the solar energy is renewable and does not cause environmental pollution, it is among the energy sources that have been used in our country in recent years. The structural system of solar panels and the behavior of panel foundations installed with steel columns are critical and requires further investigation. In this study, the interaction of the solar panel foundations with the soil and the factors affecting the geotechnical design were examined. The superstructure of the solar panel and the soil profile were modeled with FLAC 3D finite differences software and analyses were performed for eight different load combinations using the reference geotechnical case. Serial analyses were carried out in which soil parameters (elasticity modulus, angle of shearing resistance) were varied with the influence of pile socket length, snow and wind loads. Within these analyses, the displacements of the pile elements of the panel system were examined. The findings obtained from the numerical results show that the snow and wind loads are dominant in terms of the displacements of the system, in addition, the socket length and strength parameters of the soil also greatly influence the mobilized displacements.

Keywords

Solar Panels, Foundation Systems, Displacements, FLAC 3D, Numerical Modelling

GEOTEKNİK PARAMETRELERİN VE YÜKLEME ŞARTLARININ GÜNEŞ PANEL SİSTEMLERİNİN DEPLASMANLARI ÜZERİNDEKİ ETKİSİ

Abstract

Güneş enerjisi yenilenebilir olması ve çevre kirliliğine neden olmamasından dolayı son yıllarda ülkemizde kullanım yüzdesi giderek artan enerji kaynakları arasında yer almaktadır. Güneş panellerinin taşıyıcı sistemi ve çelik kolonlarla tesis edilen panel temellerin davranışı incelenmeye değer konulardır. Bu çalışmada güneş panel temellerinin zemin ile etkileşimi ve geoteknik tasarımını etkileyen faktörler irdelenmiştir. FLAC 3D üç boyutlu sonlu farklar yazılımıyla güneş paneli üst yapısı ve zemin profili modellenmiş, referans geoteknik parametreler kullanılarak 8 farklı yük kombinasyonu için analizler gerçekleştirilmiştir. Zemin parametrelerinin (elastisite modülü, kayma mukavemeti açısı) değiştiği, kazık soket boyu, kar ve rüzgâr yükü etkisinin incelendiği seri analizler yürütülmüştür. Bu analizler dahilinde panel sisteminin kazık elemanlarının deplasmanları incelenmiştir. Analiz sonuçlarından elde edilen bulgular kar ve rüzgâr yükünün sistemin deplasmanları bakımından belirleyici olduğu, ilaveten soket boyu ve zeminin mukavemet parametrelerinin de mobilize olan deplasmanları etkilediği sonucuna ulaşılmıştır.

Keywords

Güneş Panelleri, Temel Sistemleri, Deplasmanlar, FLAC 3D, Sayısal Model

References

• Akdağ O. ve Yeroğlu C., 2019, Malatya Yöresi İçin Örnek Bir Güneş Santrali Modelinin Benzetimi Ve Şebekeye Etkilerinin İncelenmesi, Mühendislik Bilimleri ve Tasarımı Dergisi, 7(3),552-560.
• Çıkılı, E.B., 2017, Güneş Panellerinin Temel Tasarımında Mevcut Yöntemlerin Değerlendirilmesi, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü.
• Minimum Design Loads For Buildings And Other Structures, American Society Of Civil Engineers, [ASCE/SEI 7-10],2010.
• International Building Code 2012. Country Club Hills, Ill.: International Code Council, Inc., [IBC 2012],2011
• Davisson, M. T., 1960, Behavior of Flexible Vertical Piles Subjected to Moment, Shear, and Axial Load, University of Illinois at Urbana-Champaign.
• Duncan, J., Evans, L. ve Ooi, P. 1994, Lateral Load Analysis of Single Piles and Drilled Shafts. Journal of Geotechnical Engineering, 120(6), Sf. 1018-1033.
• Girgin, M.H., 2011, Bir Fotovoltaik Güneş Enerji Santralinin Fizibilitesi, Karaman Bölgesinde 5 MW’lık Güneş Enerjisi Santrali İçin Enerji Üretim Değerlendirmesi Ve Ekonomik Analizi, Yüksek Lisans Tezi, İTÜ Enerji Enstitüsü.
• Güner S. ve Yazıcı S., 2022,Bir Güneş Enerji Sisteminin Dağıtım Sistemi Güvenilirliğine Etkilerinin İncelenmesi, Mühendislik Bilimleri ve Tasarım Dergisi,10(2),538-549.
• Gürgüç, S.B., 2013, İki Doğrultuda Yatay Yüklü Kazık Grupları İle İlgili Bir İnceleme, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü.
• Itasca, 2002, Flac3D Fast Lagrangian Analysis of Continua in 3 Dimensions User’s Guide.
• Kalogirou, S.A., 2013, Solar energy engineering: processes and systems, Academic P.ed.
• Keçel, S., 2007, Türkiye’nin Değişik Bölgelerinde Evsel Elektrik İhtiyacının Güneş Panelleriyle Karşılanmasına Yönelik Model Geliştirilmesi, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü.
• Lutenegger, A.J., 2016, Foundation Alternatives for Ground Mount Solar Panel Installations, Geotechnical and Structural Engineering Congress 2016 1873–1885.
• Özbaşaran, B.,2018, Güneş Panellerinde Kullanılan Helisel Kazıkların Tasarımında Sayısal Yaklaşımların Etkisi, Yüksek Lisans Tezi,İstanbul Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü.
• TS 498, 1997, Yapı Elemanlarının Boyutlandırılmasında Alınacak Yüklerin Hesap Değerleri.
• TS 648, 1980, Çelik Yapıların Hesap ve Yapım Kuralları.
• Varınca, K.B., Gönüllü, M.T., 2006, Türkiye’de Güneş Enerjisi Potansiyeli ve Bu Potansiyelin Kullanım Derecesi, Yöntemi ve Yaygınlığı Üzerine Bir Araştırma, I. Ulusal Güneş ve Hidrojen Enerjisi Kongresi 270–275.