Photovoltaic systems
55 theses under this subject heading
Telekomünikasyon güç sistemi: Enerji tasarrufu, yenilenebilir kaynaklar ve çevre izleme
This study presents an outline of the design, development, and validation of a monitoring system, specifically intended for tracking the efficiency of solar power generation in remote communication towers. Solar energy is often discredited due to its intermittent nature, low efficiency, and high costs. Nevertheless, it's a vital alternative for powering infrastructures located in isolated regions. In this study, a GPS-based remote solar energy monitoring system has been designed developed and subsequently tested to demonstrate full functionality. The monitoring process incorporates multiple techniques. The traditional offline data collection is restrictive due to the lack of real-time data capabilities. The reliance on cables with relatively high maintenance costs, also imposes technical constraints given the necessity for their proximity to the monitoring station. As a potential solution to these challenges, this study proposes an online monitoring system for grid photovoltaic (PV) systems. This system is integrated with an embedded GSM mechanism, which provides continuous, real-time data updates. Arduino IDE has been developed and utilized to process raw data in real-time, enabling the monitoring of critical variables such as PV output and grid inverter output, essential for the system's stability. The system transmits data to the cloud, so it allows remote monitoring. To enhance usability and accessibility, a supplementary smartphone application has been developed using Google's MIT App Inventor 2. This application allows users to access and monitor the same cloud data conveniently via their smartphones, thereby improving the system's real-time monitoring capabilities. The successful implementation and the potential of this robust monitoring system, especially in remote locations is presented.
Kısmi gölgelemenin fotovoltaik sistemlerin performansı üzerindeki etkisinin araştırılması ve azaltma yöntemleri
Günümüzde artan yenilenebilir enerji talebi, fotovoltaik (PV) sistemlerin yaygın olarak benimsenmesini teşvik etmiştir. Ancak, bu sistemler genellikle binalar, ağaçlar veya diğer engeller nedeniyle kısmi gölgelenmeye maruz kalmaktadır. Gölgelenme, panellerin üzerine düşen ışığın düzensiz dağılmasına yol açarak PV sistemlerinin verimliliğini önemli ölçüde azaltmaktadır. Bu çalışma, kısmi gölgelenmenin PV panellerinin ürettiği güç ve akım üzerindeki etkilerini incelemek amacıyla gerçekleştirilmiştir. Analizler, tek diyot modeli kullanılarak MATLAB/Simulink ortamında yapılan simülasyonlarla yürütülmüştür. Gölgelenme etkilerini en aza indirmek ve sistem performansını optimize etmek amacıyla Seri Bağlantı (S), Seri-Paralel Bağlantı (SP), Petek Bağlantı (PB), Tam Çapraz Bağlantı (TÇB) ve Köprü Bağlantı (KB) olmak üzere beş farklı PV dizi konfigürasyonu değerlendirilmiştir. Bu konfigürasyonlar, güç-gerilim (P-V) ve akım-gerilim (I-V) karakteristikleri üzerindeki etkilerini belirlemek amacıyla %0, %20, %40 ve %60 gölgelenme seviyelerinde test edilmiştir. Elde edilen sonuçlar, test edilen konfigürasyonlar arasında TÇB diziliminin üstün performans sergilediğini ortaya koymuştur. Özellikle yüksek gölgelenme koşullarında TÇB dizilimi, daha yüksek güç üretimi ve doldurma faktörü sağlamıştır. %40 ve %60 gölgelenme seviyelerinde, TÇB konfigürasyonu sırasıyla 2672 W ve 2524 W güç değerlerine ulaşarak, ciddi güç kayıpları yaşayan Seri konfigürasyonuna kıyasla daha verimli bir performans göstermiştir. Bu araştırma, gölgelenme etkilerini hafifletmek için optimal PV konfigürasyonlarının seçilmesinin önemini vurgulamaktadır. TÇB konfigürasyonu, gölgeli koşullarda enerji kayıplarını azaltmada en etkili yöntem olarak öne çıkarken, Seri konfigürasyonu gölgelenmenin olmadığı ortamlar için uygun bir seçenek olarak değerlendirilmiştir. Bu bulgular, daha sürdürülebilir enerji uygulamalarına yönelik olarak daha dayanıklı PV sistemlerinin geliştirilmesine katkıda bulunacaktır.
Güneş paneli parametrelerinin online ölçümü ve uzaktan izlenmesi
Enerji, yaşantımızın her alanında bulunmaktadır. Enerji birbirinden farklı kaynaklardan üretilmektedir. Bu kaynaklar; yenilebilir ve yenilemeyen enerji kaynaklarıdır. Enerjiye olan ihtiyacın sürekli yükselmesi ile yenilenemeyen enerji kaynakları azalmaktadır ve enerji ihtiyacını karşılayamayacak hale gelmiştir. Yenilenemeyen enerji kaynakları kullanımında, doğaya ciddi zararlar vermektedir. Bu sebeplerden dolayı yenilenebilir enerji kaynakları, enerji kaynakları arasında önemini gün geçtikçe arttırmaktadır. Çeşitli yenilenebilir enerji kaynakları mevcuttur. Bunlardan en kolay ulaşılabilir olanı ise güneş enerjisidir. Güneş enerjisi, potansiyeli, kullanılabilirliği ve verimliliğiyle enerji kaynakları arasında önemlidir. Yaptığımız çalışmanın amacı, enerji verimliliğinin arttırılmasıdır. Güneş enerji santrallerinde, enerji üretimi sırasında ki parametreler hayati öneme sahiptir. Sürekli bu parametrelerin takibinin yapılması gerekmektedir. Santralde sürekli bulunulamayan durumlarda ise uzaktan kontrol ihtiyacı ortaya çıkmaktadır. Gerekli olan ihtiyacın karşılanabilmesi için; ışık şiddeti, akım, gerilim ve güç verilerinin ölçülüp, internet aracılıyla aktarılması sağlanmıştır. E-tablo ve oluşturulan mobil uygulama aracılığıyla, ölçülen parametrelerin takibi istenilen yerden kolaylıkla yapılabilecektir. Böylece güneş enerjisinden maksimum verim elde edilecektir.
Şebeke bağlantılı bir fotovoltaik güç üretim santralinin tasarım aşamaları ve güç boyutlandırma faktörünün önemi
Bu tez çalışmasında, fotovoltaik güç üretim santrallerinin kurulum aşamaları ile ilgili bilgiler verilip, evirici güç boyutlandırma faktörünün üretime olan etkisi kurulu olan iki farklı santral üzerinden incelenmiştir. Evirici güç boyutlandırma faktörünün belirlenmesi için benzetim programı üzerinde çalışma yapılıp optimum evirici boyutlandırma faktörü belirlenerek bu faktörün üretime olan etkisi gerçek üretim verileri ile değerlendirilmiştir. Çalışmada öncelikle yenilenebilir enerji kaynakları ve Türkiye'deki durumu hakkında bilgiler verilmiştir. Güneşten enerji üretimi yapan sistemler kısaca açıklanarak fotovoltaik sistemlere ve kurulum aşamalarına ilişkin bilgiler verilmiştir. Yenilenebilir enerji mevzuatına dair kanunlar ve değişiklikler hakkında bilgiler verilmiştir. Evirici güç boyutlandırma faktörü değeri açıklanarak belirlenme sürecine ilişkin bir algoritma oluşturulmuştur. Çalışmada evirici güç boyutlandırma değerinin incelendiği aynı özelliklere sahip iki santralin özelliklerine ilişkin bilgiler verilip, yapılan hesaplamalar ve izlenilen adımlar anlatılmıştır. PV*SOL benzetim programı üzerinde farklı evirici güç boyutlandırma değerlerinde çalışmalar yapılıp bu değerlerin oluşturacağı sistem maliyetleri sunulmuştur. Sistem maliyetine ve enerji üretimine bakılarak yeni güç boyutlandırma faktör değeri belirlenmiştir. Sistemin ilk kurulumu yapıldığında güç boyutlandırma faktör değeri 1,166 iken yapılan benzetim sonucunda 1,40305 olarak belirlenmiştir. Sistem 1'e belirlenen bu değer doğrultusunda %20,33 değerinde güç artışı yapılmıştır. Sistem 1 ve Sistem 2'nin üretim değerleri karşılaştırılıp üretimde %13,83 değerinde artış olduğu gözlemlenmiştir.
Fotovoltaik sistemlerde maksimum güç noktası izleyicinin Xilinx Zedboard Zynq-7000 FPGA ile birlikte simülasyonu
Dünya üzerinde günden güne artan enerji ihtiyacını karşılamak için yenilenebilir enerji kaynaklarından biri olan güneş enerjisi oldukça fazla tercih edilmektedir. Güneş enerjisi fotovoltaik paneller aracılığıyla elektrik enerjisine dönüştürülmektedir. Ancak fotovoltaik panel çıkışında elde edilen akım ve gerilim değerleri sıcaklık ve ışınım miktarlarında meydana gelen değişiklikler sonucunda farklılık göstermektedir. Bunun sonucunda yük üzerine yeterli miktarda güç aktarılamamaktadır. Bu durumu önleyerek panellerden en yüksek verim ile enerji üretilmesini sağlamak amacıyla fotovoltaik enerji üretim sistemlerinde maksimum güç noktası izleyiciler (MPPT) kullanılmaktadır. MPPT'ler çeşitli kontrol yöntemleri ile panel çıkışından elde edilen akım ve gerilim değerlerinin maksimum güç noktasında çalışmasını ve yük üzerine en az kayıp ile güç aktarılmasını sağlamaktadır. Bu çalışmada bir fotovoltaik sistemde kullanılan MPPT Matlab/Simulink ortamında tasarlanmıştır. MPPT üzerinde değiştir&gözle (P&O) algoritması kullanılmıştır. P&O algoritması Xilinx tarafında Simulink için üretilmiş olan Xilinx System Generator (XSG) aracındaki bloklar ile, sistemin diğer kısımları ise Simulink blokları ile tasarlanmıştır. Oluşturulan sistemin Simulink ortamında simülasyonu gerçekleştirilmiştir. Ardından P&O algoritması Xilinx Zedboard ZYNQ-7000 FPGA kart üzerine yüklenmiştir. P&O algoritması FPGA üzerinde, sistemin diğer kısımları ise Simulink ortamında çalışarak birlikte simülasyon (eş benzetim, co-simulation) aşamasını gerçekleştirmiştir. Sonuçta simülasyon ve eş benzetim aşamalarından elde edilen değerlerin aynı olduğu görülmüştür.
Çankırı Karatekin Üniversitesi Uluyazı kampüs binaları için şebekeye bağlı güneş enerji sistemlerinin tasarımı ve benzetimi
İklim krizi insanları yenilenebilir enerji kaynaklarından enerji üretmenin yollarını aramaya yöneltirken, Covid19 sonrası hızla artan taleplerle artan enerji ihtiyacı v Ukrayna ile Rusya arasında gelişen gerilim enerji ihtiyacını arttırmıştır. Yenilenebilir enerji denilince akla ilk gelen şüphesiz güneş enerjisidir. Güneşten fotovoltaik hücreler kullanılarak direkt olarak elektrik enerjisi üretmek mümkündür. Bu sistemler, kurulmadan önce dikkatlice tasarlanmalı ve benzetimleri yapılmalıdır. Basit hatalar sistemlerin çalışmamasına ve hatta bazı bileşenlerin zarar görmesine neden olabilir. Bu çalışmada, PVsyst programı kullanılarak Çankırı Karatekin Üniversitesi Uluyazı Kampüsünde bulunan beş farklı binada yapılacak şebekeye bağlı GES kurulumlarıyla şebekeye transfer edilebilecek minimum enerji miktarının hesaplanması amaçlanmıştır. Bu yolda öncelikle Mühendislik Fakültesi çatısında yapılacak kurulumda panel dizileri arasındaki mesafe değiştirilerek yapılacak kurulum ile minimum yıllık 116.5 MWh enerji aktaracağı bulunmuştur. Son olarak, Çankırı Karatekin Üniversitesi Mühendislik Fakültesi, Fen Fakültesi, Diş Hekimliği Fakültesi, Edebiyat Fakültesi, İktisadi ve İdari Bilimler Fakültesi bina çatılarındaki kurulumlar birlikte ele alındığında kurulu gücü 481 kWp olan şebekeye bağlı bu sistemler sayesinde yıllık 737 MWh elektrik enerjisi aktarabileceği ortaya konulmuştur.
İki eksenli sensörsüz güneş takip sisteminin bulanık mantık tabanlı ve gerçek zamanlı olarak gerçekleştirilmesi
Güneş enerjisinden elektrik enerjisi üretimi, günümüzde hızlı bir şekilde artmaktadır. Fotovoltaik (FV) sistemlerde güneş panellerinin ve sistemi oluşturan inverterlerin verimleri gün geçtikçe artmasına rağmen, uygulamada elde edilen elektrik enerjisinin verimi geleneksel üretim sistemleriyle kıyaslandığında oldukça düşüktür. Bu nedenle, güneş takip sistemlerinin tasarımı ve geliştirilmesi, FV sistemlerin verimlerinin arttırılabilmesi açısından önemli bir konudur. Bu çalışmada, iki eksenli bir güneş takip sisteminin (GTS) mekaniksel ve elektriksel tasarımı gerçekleştirilerek, matematiksel modele dayanan bulanık mantık (Fuzzy Logic) tabanlı akıllı bir kontrol yöntemi önerilmiştir. Önerilen iki eksenli GTS'de güneşin yükselme ve eğilme açıları hesaplanarak, bulunan bölgenin enlem ve boylamına göre güneşin konumu tespit edilmektedir. FV sistem herhangi bir ışınım sensörü kullanmadan, hesaplanan pozisyona göre güneşi takip etmektedir. Böylece mevcut yöntemlerde çevresel faktörlerden kaynaklanan konum tespit hataları ortadan kaldırılmıştır. Güneş takibinde motorların hareketi için belirlenen adım süreleri, gerçek zamanlı olarak geliştirilen bulanık mantık tabanlı bir karar verici ile sisteme verilmektedir. Bu sayede iki eksenli GTS, hem FV panellerin konumunu, hem de adım sürelerini otomatik olarak belirlemektedir. Motorların ve tüm sistemin kontrolü LabVIEW ortamında geliştirilen gerçek zamanlı yazılım ile sağlanmıştır. Geliştirilen iki eksenli GTS, sabit ve tek eksenli GTS ile karşılaştırılmıştır. Buna göre, önerilen iki eksenli sensörsüz otomatik GTS yöntemi ile sabit FV sisteme göre %28,7 daha fazla elektrik enerjisi elde edilebilmiştir. Önerilen diğer bir sistem olan bulanık mantık tabanlı karar verici sensörsüz GTS yöntemi ile sabit FV sisteme göre %30,5 daha fazla elektrik enerjisi üretildiği gözlemlenmiştir. Önerilen iki farklı GTS yönteminin karşılaştırılması sonucunda, bulanık mantık tabanlı sistemin, sensörsüz otomatik sisteme oranla %6,64 daha verimli çalıştığı tespit edilmiştir. Ayrıca geliştirilen bulanık mantık tabanlı kontrolör ile adım süreleri %97,24 doğrulukla tespit edilebilmektedir. Elde edilen sonuçlar, önerilen iki eksenli GTS'nin mevcut yöntemlere göre geliştirilmesinin daha kolay olduğunu, FV sistemden elde edilen verimin oldukça arttığını, güneş takibinin daha kararlı ve doğru bir şekilde yapılabildiğini göstermektedir. Gerçek zamanlı olarak geliştirilen akıllı GTS'nin özellikle FV ve konsantre güneş enerjisi (CSP) temelli sistemlerde kolaylıkla uygulanabileceği de ön görülmüştür.
Fotovoltaik-yakıt hücreli bir hibrit elektrikli aracın modellenmesi ve simülasyonu
Azalan fosil kaynaklara karşın artan talep, çevre kirliliği ve iklim değişimi gibi sebepler büyük bir sorun teşkil etmekte ve bu duruma karşın önlem alınması gerekmektedir. Araştırmacılar yenilenebilir enerji kaynaklarını ulaşımda daha fazla kullanarak bu problemleri çözmek için çeşitli çalışmalar yapmaktadırlar. Elektrikli ve hibrit elektrikli araçların (HEA) kullanımı ve geliştirilmesi bu konuda önemli bir alternatiftir. HEA'lar birden fazla kaynak ile enerji ihtiyacının karşılanabildiği araçlardır. Bu araçların enerji ihtiyacının karşılanabilmesi için yenilenebilir kaynaklardan güneş enerjisi ve hidrojen enerjisi en uygun kaynaklardandır. Yakıt hücreleri (FC); hidrojen enerjisini elektrik enerjisine dönüştürebilen komponentlerdir. Yakıt hücreli enerji üretim sistemleri; yüksek verimlilikleri, geleneksel yakıtlara daha az bağımlılığı, iyileştirilmiş yakıt ekonomisi ve düşük emisyon sebebiyle çevreci olması sebebiyle geleneksel içten yanmalı motorlara karşı uygun bir alternatiftir. Özellikle proton değişim membranlı yakıt hücreleri (PEMFC); yüksek güç yoğunluğu ve düşük çalışma sıcaklığı gibi avantajlarıyla dikkat çekmektedir. Güneşten gelen radyasyon enerjisini elektrik enerjisine çevirebilen fotovoltaik (FV) panellerde çevreci bir enerji kaynağıdır. Günümüzde bu alanda çeşitli çalışmalar yapılsa da FV paneller şürüş için yeterli enerjiyi tek başına sağlayamadığından uzun sürüş koşullarında tek enerji kaynağı olarak kullanılması uygun değildir. Bu sebeple sürüş menzilinin ve enerji verimliliğinin arttırılması için yakıt hücresi ile birlikte kullanılabilir. Yakıt hücresi ile çalışan HEA'larda, uzun sürüş koşullarında gereken enerjinin sağlanabilmesi ve fazla enerjinin depolanabilmesi için batarya da kullanılmaktadır. Ancak birden fazla kaynağın kullanılması durumunda aracın verimli çalışabilmesi için enerji yönetimi ve optimizasyonu gerekmektedir. Bu sebeple enerji veriminin arttırılması için HEA'lar üzerine daha fazla çalışma yapılmalıdır. Bu tez çalışmasında, enerji kaynağı olarak PEMFC, FV panel ve batarya kullanan bir hibrit elektrikli araç modellenmiştir. Araçta tahrik sağlanabilmesi için kalıcı mıknatıslı senkron motor (KMSM) kullanılmıştır. Araç Matlab Simulink yazılımı ile modellenmiştir. Modellenen HEA'da kullanılan komponentlerin daha verimli çalışabilmesi amacıyla Oransal-İntegral (PI) kontrolcüler tasarlanmıştır. Birincisi sürücü modelinde çevrim hızının takip edilebilmesi için, diğeri KMSM modelinde hız takibi için ve sonuncusu ise yakıt hücresi için kullanılan doğru akım-doğru akım (DA-DA) yükselticide akım kontrolü için PI kontrolcüler tasarlanmıştır. HEA, karayolu yakıt ekonomisi testi (HWFET) sürüş çevriminde simule edilmiş ve çevrim hızının takip edilmesi amaçlanmıştır. HEA için gerekli enerjinin kesintisiz sağlanması, pil ömrünün iyileştirilmesi ve sürüş menzilinin arttırılması için enerji yönetimi geliştirilmiştir. Böylece farklı koşullarda araç komponentlerinin nasıl çalışacağı test edilmiş ve sonuçlar incelenmiştir.
Fotovoltaik bir santralin farklı çevresel koşullar altındaki güç tahmini için uygun makine öğrenmesi yöntemlerinin araştırılması
Yenilenebilir enerji kaynakları (YEK), fosil yakıt tüketiminin kısıtlılığı ve çevresel etkileri nedeniyle enerji sektöründe önemli bir yer edinmiştir. Fotovoltaik (FV) sistemler, güneş enerjisinden elektrik üretmek için çevre dostu bir seçenek sunarken, üretim miktarları hava koşullarından etkilenmektedir. Bu durum, enerji sistemlerindeki arz ve talep dengesini korumak için güneş enerjisi üretiminin doğru bir şekilde tahmin edilmesini kritik hale getirmektedir. Tez çalışması, bu gereklilikten hareketle, FV panellerin çıkış gücünün hava durumu verileri kullanılarak makine öğrenmesi teknikleriyle tahmin edilmesini amaçlamıştır. Bu tezde, özellik çıkarımı için Dalgacık Dönüşümü'nün (DD) iki farklı türü, Ayrık Dalgacık Dönüşümü (ADD) ve Örnek İndirgenmemiş Dalgacık Dönüşümü (ÖİDD), kullanılmıştır. Elde edilen özellikler regresyon ve ağaç tabanlı makine öğrenmesi modelleriyle analiz edilmiştir. ADD, Destek Vektör Regresyonu'nda (DVR), 0,0001 Ortalama Kare Hatası (MSE), 0,0025 Kök Ortalama Kare Hatası (RMSE) ve 0,9992 Determinasyon Katsayısı (R2) değerleriyle ile en düşük hataları ve en iyi performansı gösterirken, Ridge Regresyon (RR) ve Lasso Regresyon (LSR) ise en düşük tahmin sürelerini (0,0003 sn.) alarak regresyon tabanlı modellerle daha uyumlu bulunurken, ÖİDD ise Rastgele Orman (RO) ve Karar Ağacı (KA) gibi ağaç tabanlı yöntemlerde daha yüksek performans göstermiştir. Özellikle ÖİDD-KA modeli MSE=0,00004, RMSE=0,0058 ve R2=0,9997 değerleriyle en dengeli ve mükemmel sonucu vermiştir. Çalışma sonucunda, veri türüne ve problem yapısına uygun özellik çıkarımı ve model seçiminin, tahmin doğruluğu üzerinde belirleyici bir etkisi olduğu belirlenmiştir. Model performansı, MSE, RMSE, R2, tahmin ve eğitim süreleri gibi değerlendirme metrikleriyle karşılaştırılmış, ağaç tabanlı modellerin daha düşük hata oranlarıyla öne çıktığı (MSE=0,00004-0,00009) gözlemlenmiştir. Regresyon tabanlı modeller ise daha hızlı tahmin süresi (LR=0,0002) sunmasıyla dikkat çekmiştir. MATLAB ortamında gerçekleştirilen çalışmada, Bursa Teknik Üniversitesi (BTÜ) Mimar Sinan Kampüsü'nde yer alan 5 kW'lık Şebeke Bağlantılı FV Sistem ve 2 kW'lık akü grubu ile oluşturulan «Yenilenebilir Enerji Destekli Elektrikli Araç Şarj İstasyonu» prototip sisteminden alınan gerçek zamanlı modül sıcaklığı, ortam sıcaklığı, nem ve güneş ışınımı verileri kullanılmıştır. Bu veri seti çevresel faktörlerden meydana gelmekte olup, çeşitli hava koşulları altında FV panellerin çıkış gücünü detaylı bir şekilde modellemek üzere kullanılmıştır. Gerçek zamanlı ölçüm verilerinin kullanılması, tahmin modellerinin pratik uygulamalardaki etkinliğini artırmak için büyük bir avantaj sağlamaktadır. Bu tez, yenilenebilir enerji sistemlerinin tahmini ve yönetimi için optimize edilmiş özellik çıkarım yöntemleri ve makine öğrenmesi modellerinin uygulanabilirliğini ortaya koymuştur. Sonuçlar, ÖİDD ve ağaç tabanlı modellerin, karmaşık yapılarda üstün olduğunu, regresyon tabanlı modellerin ise zaman etkinliği sağladığını göstermiştir. Bu bağlamda, enerji sistemlerinin verimliliğini artırmak için tahmin süreçlerinde veri türüne uygun modellerin seçimi önem taşımaktadır. İlerleyen çalışmalarda, üretim tahminlerinin enerji depolama ve elektrikli araç şarj istasyonları için kullanılması önerilmektedir. Anahtar kelimeler: Fotovoltaik güç sistemi, Güç tahmini, Makine öğrenmesi, Dalgacık dönüşümü, Regresyon modelleri, Karar ağacı
Bir evin enerji ihtiyacını karşılamak için hidrojen depolamalı fotovoltaik sistem tasarımı ve simülasyonu
Nüfus artışı, sanayileşme ve teknolojik yenilikler küresel enerji talebinde sürekli bir artışa neden olmaktadır. Türkiye'de 2020 yılında 147,2 milyon tep olan birincil enerji tüketiminin 2035 yılında 205,3 milyon tep'e ulaşacağı tahmin edilmektedir. Fosil yakıtlara olan bu bağımlılık, küresel ısınmadan sorumlu olan sera gazlarının (GHG) salınımını arttırmaktadır. Küresel ısınmanın ilerlemesine karşı koymak için, toplumu zararlı sera gazı (GHG) emisyonlarını en aza indirecek temiz, yenilenebilir enerji üretim yöntemlerine yönlendirmek için girişimler uygulanmaktadır. Elektrik üretimi için alternatif enerji kaynakları arayışı, diğerler enerji kaynaklarının yanı sıra fotovoltaik (PV), rüzgar, hidro, biyokütle ve yakıt hücrelerinin kullanımına (FC'ler) yol açmıştır. Bununla birlikte, yenilenebilir enerjilerin kesintili doğası nedeniyle, enerji üretim fazlalığını yönetmek için enerji depolama sistemlerinin (ESS) yenilenebilir enerji sistemlerine entegre edilmesi gerekmektedir. Bu tezin amacı, bir evin enerji ihtiyacını karşılamak için hidrojen depolamalı fotovoltaik sistem tasarlamak ve analiz etmektir. Tasarım ve analiz çalışmaları için MATLAB yazılımı kullanılacaktır. Hidrojenin yüksek enerji yoğunluğu ve kimyasal bataryalara kıyasla uzun ömürlü olması, sistem performansını olumlu yönde etkileyecektir. Tez çalışması kapsamında, kimyasal batarya ve hidrojen bazlı depolama sistemlerinin performansını karşılaştırarak, sistemin genel verimliliğinin analiz edilmesi amaçlanmıştır.
Kampüs binası çatısına kurulabilecek fotovoltaik güneş enerjisi santrali tasarımı ve analizi: Turgutlu Yerleşkesi örneği
İnsanoğlu fosil yakıtları ulaşımdan sanayiye, tarımdan ısınmaya kadar birçok alanda kullanılarak çağımızın temellerini oluşturmuştur. Fakat bu kaynakların sınırlı olması ve çevreye verdiği zararlardan dolayı insanlık yeni arayışlara başlamıştır. Yenilenebilir enerji kaynakları bu arayışlar neticesinde kullanılmaya başlamıştır. Özellikle Dünya nüfusunun artmasıyla birlikte insanoğlunun enerji kaynaklarına olan ihtiyacı daha da fazla artmıştır. Yenilenebilir enerji kaynaklarının doğru kullanımı, ülkelerin bağımsızlığı için önemli bir etken haline gelmiştir. Bu çalışmada Turgutlu yerleşkesinde bulunan Fakülte binası çatı alanına güneş enerji santralinin (GES) PVsyst programı ile tasarımı ve analizi yapılmıştır. PVsyst programıyla yapılan analizlerde üç farklı ışınım verisi kullanılmıştır. Fakülte binası çatı alanı için PV panel eğim açısı 30° olacak şekilde 247 adet monokristal panel öz tüketim odaklı On-grid sistem olarak projelendirilmiştir. Kurulu gücü 147 kWp olan sistem için PVsyst programı kullanılarak çeşitli analizler yapılmıştır. Yıllık elektrik enerjisi üretimi; program ışınım verileri ile 238.450 kWh/yıl, MGM ışınım verileri ile 194.017 kWh/yıl ve Data Logger ışınım verileri ile de 149.201 kWh/yıl olarak hesaplanmıştır. Data Logger verileri referans alınır ise Fakülte'nin yıllık elektrik ihtiyacının yaklaşık %67'i tasarlanan GES sistemi ile karşılanabilmektedir.
Numerical investigation of using nanofluid coolant in PVT system
In this thesis, a numerical study of a photovoltaic thermal (PVT) system with nanofluid was conducted due to its increasing popularity as clean energy in recent years. The analyzed PVT collector consists of glass, top transparent ethylene vinyl acetate (EVA) layer, monocrystalline silicon solar cell, bottom transparent EVA layer, tedlar polyvinyl fluoride (tedlar) layer, thermal paste, copper absorber plate and copper tubes. The PVT collector was designed in 3D in order to investigate the effect of nanofluid use in the PVT system. Finite element method was used for numerical analysis. Studies in the literature were considered for the selection of the dimensions of the PV panel and the materials of the layers that consist of the PV panel. The layers that forms the photovoltaic panel were examined in detail in the analysis. Hexagonal Boron Nitride (hBN) material, which was not used as a part of the coolants in PVT systems before was used in this numerical study. First of all, the results obtained by the numerical analysis for hBN/water nanofluid and water were compared. Then, analyzes were performed for determining the effect of different hBN concentrations, flow rate and hBN nanoparticle diameter on the performance of the PVT system. Fluid outlet temperature, cell temperature, thermal, electrical and overall efficiency were determined for the PVT collector. The results show that the hBN/water nanofluid improves the performance of the PVT system.
Türkiyede FV sistemlerin maliyet analizi ve çevresel etkileri
Günümüzde Dünya nüfusunun ve üretiminin hızlı bir şekilde artmasından kaynaklı enerji ihtiyacı da hızla artmaktadır. Kömür, doğalgaz ve petrol gibi enerji kaynakları hızla tükenmektedir. Aynı zamanda bu kaynaklar çevreye de ciddi zararlar vermektedir. Bunlardan en önemlisi CO2 salınımıdır. Gelişen teknolojiyle beraber günümüzde güneş panellerinin fiyatları da oldukça düşmüştür ve aynı zamanda verim oranları da artmıştır. Türkiye'de 12 Mayıs 2019'da çıkan yasal mevzuat ile devletimiz 10 yıl enerji alım garantisiyle mahsuplaşmaya gitmiştir. Türkiye fotovoltaik (FV) sistemler için oldukça elverişli bir ülke konumundadır. Bu tezin en önemli amacı bu konuda yatırımcıları bilinçlendirmektir. Yatırımcıları evlerine, fabrikalarına, ticarethanelerine vb. yönetmelik dâhilinde olan yerleşim alanlarına FV sistemlerin kurulumuna teşvik etmektir. FV sistemlerin maliyet analizleri, geri dönüşüm süreleri ve karbon salınımının çevreye etkileri bu çalışmada işlenmiş konulardır. Güneşlenme süresi en düşük olan illerimizden Düzce'de gerçek ev, fabrika ve ticarethane abonelikleri için ayrı ayrı yatırım maliyetleri, amorti süreleri analiz edilmiştir. Ülkemizde ki 7 Bölge 7 İl için rastgele koordinatlarda üç abonelik türü için FV sistemler tasarlanıp maliyet hesaplamaları yapılarak, amorti süreleri hesaplanmış ve bu veriler karşılaştırılarak yatırımın elverişli olup olmadığı tartışılmıştır. Hesaplamalar FV sistem hesaplamaları için yazılan Matlab programı yardımıyla yapılmıştır.
Farklı tipteki fotovoltaik sistemlerin güç üretimlerinin analizi ve yapay zekaya dayalı tahmini
Modern dünyanın vazgeçilmezi haline gelen teknolojik gelişmeler, insanoğlunu tamamen enerjiye bağımlı hale getirmiştir. Artan bu enerji ihtiyacının büyük bir çoğunluğu günümüzde fosil yakıtlardan karşılanmaktadır. Fosil yakıt kaynaklarının sınırlı olması, çevreye olumsuz etkileri ve pahalı olmaları fosil yakıtlara alternatif olarak temiz enerji kaynaklarına yönelik kullanımı ve araştırmaları son yıllarda oldukça arttırmıştır. Bu noktada, yenilenebilir, çevre dostu ve temiz enerji kaynağı olan güneşten elektrik enerji üretmek başta ülkemiz olmak üzere tüm dünyada yatırımların arttırdığı bir konudur. Yenilenebilir enerji kaynakları ile ilgili çalışmalara katkı sağlamak ve aynı zamanda güneş enerjisinden elektrik üretiminde bölgede referans olacak çalışmalar yapmak amacıyla 2013 yılında Düzce Üniversitesi Bilimsel ve Teknolojik Araştırma ve Uygulama Merkezi (DÜBİT)'in çatısına toplam 7,5 kW kurulu güce sahip ve her biri 2,5 kW gücünde; amorf silisyum (a-Si), polikristal silisyum (poli-Si) ve mono kristal silisyum (mono-Si) fotovoltaik paneller kurulmuştur. Bu tez çalışmasında, DÜBİT'in çatısında bulunan üç farklı tipteki fotovoltaik panellerin, 2014-2019 yılları arası için mevsimlere ve yıllara göre verim ve performans analizleri yapılmıştır. Diğer yandan, 2014-2018 yılları arasındaki DÜBİT'in çatısında kurulu bulunan üç farklı tipteki fotovoltaik panel verileri ile birlikte meteorolojiden alınan bağıl nem, bulutluluk ve güneşlenme süresi gibi meteorolojik veriler de kullanılarak bir veri seti oluşturulmuştur. Oluşturulan veri seti, Düzce için güneş ışınım miktarının tahmin etmek amacıyla, yapay zekaya dayalı klasik yapay sinir ağı (YSA) ve Uzun-Kısa Süreli Bellek (LSTM) derin öğrenme modelleri geliştirilmiştir. Anahtar sözcükler: Fotovoltaik paneller, Verim, Performans analizi, YSA, LSTM.
Fotovoltaik-termal (FV/T) modül destekli buhar sıkıştırmalı soğutma sisteminin deneysel analizi
Enerji insan hayatında her geçen gün daha da önem kazanmaktadır. Dünyadaki enerji ihtiyacının büyük bir kısmı fosil yakıtlardan karşılanmaktadır. Fosil yakıtların fiyatlarındaki artış, artan talep, sonlu olması ve çevreye vermiş olduğu zararlardan dolayı araştırmacılar alternatif enerji kaynağı arayışına girmişlerdir. Çalışmalar sonucunda alternatif enerji olarak yenilenebilir enerji kaynaklarına doğru bir eğilim başlamıştır. Yenilenebilir enerji kaynakları arasında temiz ve sonsuz olmasından dolayı güneş enerjisine olan ilgi her geçen gün artmaktadır. Son yıllarda güneş enerjisi tek başına kullanıldığı gibi soğutma ve ısıtma sistemlerine entegre edilerek birleşik sistem olarak da kullanılmaktadır. Ayrıca, enerji tüketiminde soğutma sistemleri önemli bir yer tutmaktadır. Çünkü küresel enerji tüketiminde neredeyse üçte birine soğutma, ısıtma ve iklimlendirme sistemleri neden olmaktadır. Bu sebeple, soğutma sistemlerinin performansında yapılacak bir iyileştirme enerji tüketimini ciddi anlamda düşürecektir. Bu konu ile alakalı yapılan birçok çalışma bulunmaktadır. Ayrıca, son yıllarda sistemlerin tek olarak değil başka sistemlerle birleştirilerek performanstaki değişiminin analizi gün geçtikçe popüler hale gelmektedir. Günümüzde soğutma ve ısı pompası sistemlerinde güneş enerjisi desteği ile birleşik sistemler kullanılmaktadır. Bu çalışmada Fotovoltaik/Termal modül destekli buhar sıkıştırmalı soğutma sisteminin (FV/T-BSSS) performansı analiz edilmektedir. Deneyler sonucunda, FV, FV/T ve FV/T-BSSS (25 ℃, 30 ℃ ve 35 ℃)'nin modül yüzey sıcaklıkları sırasıyla 68,39 ℃, 42,43 ℃, 47,58 ℃, 49,8 ℃ ve 52 ℃ olarak tespit edilmiştir. FV, FV/T ve FV/T-BSSS (25 ℃, 30 ℃ ve 35 ℃)'nin elektrik verimleri sırasıyla %15,52, %16,32, %16,15, %16,05 ve %15,94 olarak hesaplanmıştır. BSSS ve FV/T-BSSS (25 ℃, 30 ℃ ve 35 ℃) için COP değeri sırasıyla 3,82, 3,66, 3,4 ve 3,17 olarak elde edilmiştir. BSSS ve FV/T-BSSS (25 ℃, 30 ℃ ve 35 ℃) için toplam ekserji kaybı sırasıyla 370 W, 387 W, 394 W ve 398 W olarak elde edilmiştir. BSSS ve FV/T-BSSS (25 ℃, 30 ℃ ve 35 ℃) için ekserji verimleri sırasıyla %34,33, %32,42, %30,06 ve %28,67 olarak hesaplamıştır. FV/T-BSSS (25 °C, 30 °C ve 35 °C)'nin enerji maliyeti sırasıyla 0,359 $/kWh, 0,443 $/kWh ve 0,508 $/kWh olarak hesaplanmıştır. Ayrıca, termoekonomik analiz sonucunda R_ex değeri FV/T-BSSS (25 °C, 30 °C ve 35 °C)'de sırasıyla 0,647 kWh/$, 0,686 kWh/$ ve 0,692 kWh/$ olarak hesaplanmıştır. Çevre-ekonomik analiz sonucunda FV/T-BSSS (25 ℃, 30 ℃ ve 35 ℃) için 15,17 ¢/h, 16,52 ¢/h ve 17,6 ¢/h olarak elde edilmiştir. FV/T-BSSS (25 ℃, 30 ℃ ve 35 ℃)'de elde edilen sıcak su miktarları sırasıyla 475 L, 300 L ve 210 L'dir.
Düzce şartlarında bir evin enerji ihtiyacını karşılayacak fotovoltaik sistemin kurulumu
Yenilenebilir enerji kaynaklarının önem kazanmasıyla birlikte güneş enerjisinden elektrik enerjisi elde edilen fotovoltaik(FV) sistemler üzerindeki çalışmalar ve uygulamalar son yıllarda yaygınlaşmıştır. Ülkemizin güneş enerjisi potansiyelinin yüksek olması bu alandaki endüstriye yönelik çalışmaları hızlandırmıştır. FV sistemlerin, güneş enerjisini doğrudan elektrik enerjisine dönüştürebilmeleri, çevreyi kirletmemeleri, yapılarının basit ve uygulamalarının kolay olmaları en önemli tercih sebebidir. FV sistemler çıkış gerilimi açısından şebekeye bağlı (on grid) ve şebekeden bağımsız (off grid) olarak iki farklı şekilde uygulanabilmektedir. Güneş panelinin konumu olarak da sabit ve hareketli sistemler olarak tasarlanabilmektedir. Bu çalışmada Düzce şartlarında bir evin elektrik enerjisi ihtiyacını karşılayacak güce sahip bir FV sistem gerçekleştirilmiştir. Uygulama şebekeden bağımsız ve güneş takip eden (tracking) sistem olarak gerçeklenmiştir. Sistemin kurulu gücü yaklaşık 2.5 kW tır. Yapılan bu çalışma ile hem yenilenebilir enerji ile beslenen bir konut için elektriksel olarak projelendirme hem de matematiksel analiz ve fizibilite ortaya konulmuştur. Kurulacak sistem Düzce şartlarına göre projelendirildiğinden Düzce de kendi elektrik enerjisini güneş enerjisinden sağlamak isteyenler için bir model olmuştur. Ayrıca güneş enerjisinden elektrik enerjisi üretimi ile ilgili yapılacak kapsamlı bilimsel çalışmalar için de bir uygulama sahası olmuştur. Aynı zamanda Oransal- İntegral-Türev (PID) kontrol kullanılarak DA-DA dönüştürücü çıkış geriliminin sabit tutulması sağlanmıştır. Sistem önce kontrolsüz bir şekilde çalıştırılmış daha sonra klasik yöntem Ziegler Nicols (ZN) ile katsayıları bulunan PID kontrol ile çalıştırılmıştır. Son olarak ise bir optimizasyon yöntemi olan Parçacık Sürü Optimizasyonu (PSO) ile katsayıları bulunan PID kontrol yöntemi kullanılarak sistem çalıştırılmıştır. Elde edilen Sonuçlara göre, PSO ile katsayıları bulunan PID kontrol sisteminin gerilimi referans değerine daha kısa sürede getirdiği görülmüştür.
Fotovoltaik bir sistem için aralıklı tip-2 bulanık mantık denetleyici tabanlı maksimum güç noktası takibi tasarımı
Fotovoltaik sistemlerin çevre dostu olmaları, gürültüsüz çalısmaları ve yakıt maliyetlerinin olmaması gibi üstünlüklerinin yanında yatırım maliyetlerinin yüksek olması, enerji dönüsümündeki verimliliklerinin düsük olması gibi dezavantajları da bulunmaktadır. Bu nedenle fotovoltaik sistemlerin verimini arttırmaya yönelik çalısmalar önem kazanmıstır. Bir fotovoltaik sistemi maksimum verimde çalıstırabilmek için, bir maksimum güç izleyici (MPPT) yönteminin kullanılması gerekir. MPPT yöntemi ile fotovoltaik panellerin daima maksimum güç noktasında ve daha verimli çalısması saglanabilir. Bu tez çalısmasında, fotovoltaik panelden beslenen bir DC-DC dönüstürücünün MPPT kontrolü için dayanıklı yapıya sahip Aralıklı Tip-2 Bulanık Mantık (IT2BM) tabanlı bir yöntem önerilmistir. Önerilen yöntem ile güçte meydana gelen salınımların ve güç hatasının azaltılması, hava sartlarında meydana gelen degismelerde MPPT yönteminin performansını en az etkilemesi amaçlanmıstır. Önerilen yöntemin performansını degerlendirmek için dört adet 1Soltech 1STH-215-P marka fotovoltaik panel, yükselten tip DC-DC dönüstürücü, yük ve MPPT yöntemini içeren bir Matlab/Simulink benzetim modeli olusturulmustur. Dönüstürücü için anahtarlama frekansı 5 kHz seçilmis ve kapı darbeleri darbe genislik modülasyon (PWM) yöntemi ile üretilmistir. Tasarlanan IT2BM iki girise ve bir çıkısa sahiptir. IT2BM'ye girisler hata (E) ve hatanın degisimi (!E), çıkıs ise doluluk oranındaki degisim (!d) olarak belirlenmistir. SÜrekli durum hatasını gidermek için IT2BM'nin çıkısı integre edilmistir. Benzetim modelinin dinamik performansı panel sıcaklıgı sabit tutulup ısınım zamana göre degistirilerek incelenmistir. Bu çalısma sartları altında önerilen MPPT yönteminden elde edilen yük akımını, yük gerilimi, panel akımını, panel gerilimini, panel gücünü, MPPT güç hatasını ve MPPT yönteminin verimini içeren benzetim sonuçları verilmistir. Ayrıca önerilen MPPT yöntemin etkinligini göstermek için benzetim sonuçları aynı çalısma sartları için P&Q MPPT yönteminin sonuçları ile karsılastırılmıstır. Elde edilen sonuçlar IT2BM tabanlı MPPT yönteminin P&Q MPPT yönteminden cevap hızı, güçte meydana gelen salınım ve güç hatası bakımından daha üstün bir performansa sahip oldugunu göstermektedir. Anahtar Kelimeler: Fotovoltaik Sistemler, Maksimum Güç Noktası Takibi, MPPT Yöntemi, Degistir & Gözle, Aralıklı Tip-2 Bulanık Mantık Denetleyici
Yapay sinir ağları kullanılarak fotovoltaik sistemin maksimum güç noktası takibi
Teknolojik gelişmeler ilerledikçe enerjiye olan ihtiyaç artmaktadır. Bunu karşılayabilmek amacıyla fosil yakıtlar yoğun bir şekilde tüketilmektedir. Bu durumda fosil yakıtların çevreye ve canlılara verdiği zarar giderek büyümektedir. Fosil kaynakların neden olduğu olumsuz çevresel etkenlerden ve bu kaynaklar bir gün tükeneceğinden dolayı, yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelme başlamıştır. Güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren fotovoltaik sistemlerin kullanımı hızla artmaktadır. Fotovoltaik sistemlerin çevre şartlarına bağımlı olmaları verimliliklerini düşürmektedir ve bu sistemler yüksek maliyetten muzdariptir. Bu dezavantajlarının üstesinden gelmek için, fotovoltaik sistemler maksimum güç noktası etrafında çalıştırılarak üretilen enerji maksimuma çıkarılmalıdır. Bu ise maksimum güç noktası izleme teknikleri ile mümkün olmaktadır. Fotovoltaik sistemler için birçok maksimum güç noktası izleme yöntemi mevcuttur. Bu çalışmada fotovoltaik sistem için maksimum güç noktası izleme yöntemi olarak yapay sinir ağları belirlenmiştir. MATLAB/Simulink ortamında fotovoltaik panel, bir DA/DA yükseltici konvertör, bir kontrol ünitesi ve bir rezistif yükten oluşan sistem tasarlanmıştır. Eğitilmiş yapay sinir ağı, her bir sıcaklık ve güneş ışınlaması için optimal yükseltici konvertör görev döngüsüne karşılık gelen maksimum güç noktasını belirlemektedir. Çalışmanın sonuçlarına bakıldığında maksimum güç noktası izleme kontrolüne dayalı yapay sinir ağının performansı, farklı sıcaklık ve ışınımlarda fotovoltaik sistemin maksimum güç noktasına ulaşmak için etkilidir.
Fotovoltaik panellerin üzerindeki toz yoğunluğunun görüntü işleme ile tespiti
Her geçen gün enerji talebindeki artış, alternatif enerji kaynaklarına yönelimi zorunlu kılmaktadır. Fotovoltaik (FV) alternatif enerji yöntemlerinin başında gelmektedir. FV sistemlerin verimliliği, sıcaklık ve panel kirliliği gibi çevresel faktörlerden önemli ölçüde etkilenmektedir. FV sistemlerin performansını arttırılmasında olumsuz etkenlerin tespiti önemlidir. Bu tez çalışmasında FV panellerdeki kirlik görüntü işleme teknikleri kullanılarak tespit edilmeye çalışılmıştır. Çalışma FV sistemin kurulması, elektriksel verilerin ve görüntülerin alınması, görüntü işleme yazılımın geliştirilmesi ve sonuçların değerlendirilmesi olarak dört aşamada gerçekleştirilmiştir. FV sistemde biri doğal kirlenmeye bırakılan, diğeri ise referans değerler için kullanılmak üzere sürekli temiz tutulan iki adet özdeş panel kullanılmıştır. Elde edilen elektriksel verilerden yapılan hesaplamalar ile görüntü işleme sonuçları tablo ve grafiklerle ayrı ayrı gösterilmiş ve aralarındaki ilişki değerlendirilmiştir.
Z-kaynak evirici temelli fotovoltaik güç üretim sistemi
Fosil enerji kaynaklarının tükenmesi ve çevreye zararlı etkileri yüzünden Yenilenebilir Enerji Kaynakları (YEK) popüler olmakta ve fazla dikkat çekmektedir. Diğer YEK'ler ile karşılaştırıldığında Fotovoltaik (FV) enerji üretim sistemleri doğaya ve hayvanlara zararsız olması, düşük bakım maliyeti ve düşük gürültü kirliliği gibi avantajlara sahiptir. Şebeke bağlantılı FV sistemleri, güneş enerji sistemlerinin yaygın kullanım alanlarından biridir. FV sistemlerde istenilen frekans ve genlikte çıkış elde etmek için ise eviricilere ihtiyaç vardır. Ayrıca şebeke bağlantılı FV sistemler, sabit güç sağlamak için yükseltme ve alçaltma yeteneğine sahip olmalıdır. Günümüzde geleneksel eviricilerin kısıtlamalarının üstesinden gelmek ve evirici yapısındaki anahtar sayısını azaltmak için Z-kaynak eviriciler yaygın bir şekilde çalışılmaktadır. Z-kaynak eviricinin bir aşamada alçaltma/yükseltme ve evirme yeteneğine sahiptir. Z-kaynak eviricnini anahtarlanması, sinüsoidal darbe genişlik modülasyon tekniği ile yapılmıştır. FV panel 100 paralel 8 seri FV hücre ile oluşturulmuştur. Benzetim sonuçları Z-kaynak eviricinin FV güç üretim sistemleri için uygun ve verimli olduğunu göstermektedir. Anahtar Kelimeler: Fotovoltaik güç üretim sistemleri, eviriciler, Z-kaynaklı eviriciler, sinüzoidal darbe genişlik modülasyonu.
Çatı tipi güneş enerji santralinin üretim ve simülasyon verilerinin karşılaştırılması: Antalya ili örneği
Fosil yakıtlar, özellikle kömür, petrol ve doğalgaz, uzun yıllardır dünya enerji ihtiyacının büyük bir kısmını karşılamaktadır. Ancak bu kaynaklar, sınırlıdır ve çevresel sorunlara neden olan emisyonlarla ilişkilidir. Bu nedenle, sürdürülebilir enerji kaynaklarına yönelme ihtiyacı gün geçtikçe daha da acil hale gelmektedir. Günümüzde, birçok ülke, enerji portföylerini çeşitlendirmek ve karbon ayak izlerini azaltmak amacıyla yenilenebilir enerjiye yatırım yapmaktadır. Bunlardan biri ise güneş enerjisidir. Güneş, diğer enerji kaynaklarına göre daha temiz ve daha az maliyetlidir. Ancak verimlilik anlamında geliştirmeler devam etmektedir. Bu tezde ise verimliliği arttırmak adına bir çalışma yapılması planlanmıştır. Bu çalışmada Antalya ilinde şebekeye bağlı bir çatı güneş enerji santralinin simülasyon programında tasarımı yapılıp, 1 yıllık gerçek üretim değerleri ve simülasyon verileri PV*SOL ve PVsyst programları ile elde edilen sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Gerçekleşen ve simülasyon çalışmaları sonucu elde edilen santral sistem performans oranları karşılaştırıldığında gerçek değerlere en yakın sonuçlar %4,95 hata payıyla PVsyst simülasyon programında Meteonorm veri tabanı kullanılarak yapılan simülasyon sonucunda elde edilmiştir.
Fotovoltaik sistemlerde oluşan arızalar ve çözüm önerileri
Bugüne kadar insanlık enerji ihtiyacının büyük bir kısmını fosil yakıtlardan karşılamıştır. Fosil kökenli kaynakların çevreye olan zararları nedeniyle yenilenebilir enerji, kaynaklarına olan ilgi artmıştır. Yenilenebilir enerji kaynakları doğada sürekli bir şekilde var olan başta güneş olmak üzere rüzgâr, jeotermal, hidrolik, gelgit, dalga, biokütle, biyoyakıt ve hidrojen enerjileridir. Türkiye coğrafi konumu itibariyle birçok dünya ülkesine göre yenilenebilir enerji kaynakları bakımından iyi bir potansiyele sahiptir. Güneş enerjisi birçok alanda kullanılmakla birlikte güneş enerjisinden elektrik üretimi son yıllarda yoğun bir şekilde önem kazanmıştır. Bu çalışmada güneş enerjisinde elektrik üretiminde kullanılan fotovoltaik paneller ve fotovoltaik sistemlerde oluşan arızalar ve bu arızaların giderilmesi için çözüm önerileri ile alınacak önlemler hakkında bilgiler verilmiştir. Sistemlerde oluşan arızalar ya da bozulmalar hücre, modül ve dizilerde görülmektedir. Fotovoltaik sistemlerde oluşan arızalar veya kayıplar; ışınım kayıpları, sistem kayıpları, dönüşüm kayıpları olarak sınıflandırılmıştır. Bu kayıpların en aza indirilmesi için sistem kurulum aşamasında yapılacak olan tasarımların optimizasyonu, sistem kurulum sonrası çalışmasının kontrolü ve bakımının düzenli yapılması önemlidir. Kurulum sonrasında sistemlerin çalışması ve enerji üretiminin kontrolü uzaktan takip sistemleriyle de yapılabilmesi ayrıca bir avantajdır.
Yenilenebilir enerji kaynaklarıyla beslenen anahtarlamalı relüktans motorun performans analizi
Son yıllarda yenilenebilir enerji kaynakları üzerine yapılan çalışmaların artış göstermesi; birçok alanda olduğu gibi endüstriyel ve makine sanayiinde de tercih edilmesine neden olmaktadır. Motor sürücüleri teknolojisindeki gelişmelerle birlikte, klasik elektrik makinelerine alternatif olarak düşünülen Anahtarlamalı Relüktans Motorlar (ARM), aynı güçteki klasik makinelerden daha ucuz ve basit yapılı olmasından dolayı daha avantajlı hale gelmiştir. Bu tez çalışmasında bir Fotovoltaik (FV) Sistem ve Rüzgâr Enerjisi Sistemi (RES) ile oluşturulan hibrit bir enerji üretim sistemi tarafından beslenen ARM'nin, depolama üniteli ve depolama ünitesi olmadan doğrudan beslenme durumundaki performans analizi yapılmıştır. Analiz sisteminin fiziksel olarak kurulumunun yapılmasının ardından motorun depolama ünitesinden beslenme durumundaki davranışı belirlenmiştir. Daha sonra, bu çalışmanın temel amacı kapsamında, motor, hibrit sistemden doğrudan beslenmiş ve çeşitli yük durumlarına göre ARM'nin çalışma performansı gözlenmiştir. Kurulan bu sistem, endüstriyel sanayide ve tarımsal sulamada tercih edilmesi durumunda alınacak verim ve motorun potansiyeli açısından incelenmiş, elde edilen sonuçlar sistem grafikleri üzerinden yorumlanarak planlama ve sistem mühendisleri için öneriler sunulmuştur.
Koordinat tabanlı güneş takip sistemi tasarımı
Yaşadığımız çağda insan nüfusunun sürekli artması ve teknolojinin hızlı bir gelişim göstermesi kullanılan enerji miktarının da devamlı olarak artmasına sebep olmaktadır. Dünyada fosil yakıtların rezervlerinin azalması ve çevreye verdiği olumsuz etkilerden dolayı, elektrik enerjisi üretiminde yenilenebilir enerji kaynaklarının (YEK) kullanımı gün geçtikçe artmaktadır. YEK kaynaklarından olan güneş enerjisinden elektrik enerjisi elde etme yöntemlerinin başında fotovoltaik (FV) paneller gelmektedir. FV panellerin verimlerinin arttırılmasına yönelik çalışmaların çoğu FV hücrenin kimyasal yapısı ile ilgili olmuştur. FV panelin üzerine düşen güneş ışınımın, FV panel tarafından ne kadar elektrik enerjisi ürettiğine etki eden diğer bir faktör ise güneş ışınlarının FV panel yüzeyi ile yaptığı açıdır. Bu açı değeri ne kadar dik olursa FV panelin ürettiği elektrik enerjisi o kadar yüksek olmaktadır. Bu tez çalışmasında, güneş takip sistemlerinin (GTS) FV panellerin kazançlarına etkisinden bahsedilmiş olup, GTS çeşitleri detaylı olarak anlatılmıştır. GTS'lerin birbirleri ile karşılaştırılması yapılmıştır. Koordinat tabanlı güneş takip sistemi (KTGTS) tasarlanabilmesi için gerekli olan güneş açıları ile ilgili bilgiler ve hesaplamalar verilmiştir. Bu bilgiler ışığında bir GPS modül, manyetik (pusula) ve ivme ölçer kullanılarak, gerekli olan açı bilgileri elde edilmiş olup, bu bilgiler geliştirilen bir yazılım ile Ardunio Mega2560 mikrodenetleyicisi kullanılarak çift eksenli KTGTS tasarlanmıştır. Tasarlanan sistem sabit açılı sistem ile karşılaştırılması yapılarak, %33-38 oranında kazancının daha fazla olduğu gözlemlenmiştir.