Fotovoltaik sistemler
Bu konu başlığı altında 64 tez
Fotovoltaik panellerde farklı tasarımların verime etkisinin değerlendirilmesi
Mevcut enerji kaynakları içerisinde hem yenilenebilir hem de çevreci olduğundan dolayı güneş enerjisi tercih sebeplerindendir. Halihazırda kullanılan panellerde ise tek tip bağlantı uygulanmaktadır. Panellerde uygulanan bağlantı hücreler arası seri bağlantı şeklindedir. Panelin içerisinde hücrelerin arasındaki tüm bağlantının seri olması bazı olumsuz durumları da yanında getirmektedir. Bu tez çalışmasında her hücresi diğerlerinden bağımsız bir güneş paneli tasarlanmış ve imal edilmiştir. Her hücrenin birbirinden bağımsız olması hücreler arası bağlantının farklı şekillerde yapılabilmesi için kullanılacak bir opsiyondur. Panelde bulunan hücrelerle birbirinden farklı seri ve paralel hücre bağlantıları oluşturulmuştur. Oluşturulan bu bağlantılardan flaş test ile ölçümler yapılmıştır. Ölçümlerden elde edilen değerler karşılaştırıldığında % 10' a varan artış elde edilmiştir.
Organik rankine çevrimi ve buhar sıkıştırmalı soğutma çevrimi destekli fotovoltaik termal sistemin termodinamik analizi
Bu tez çalışmasında, Organik Rankine Çevrimi (ORÇ), buhar sıkıştırmalı soğutma çevrimi (BSSÇ) ve fotovoltaik termal (FVT) sistemin kombine çalıştırıldığı hibrit bir sistemin termodinamik analizi yapılmıştır. ORÇ-BSSÇ ünitelerinde sırasıyla R290, R1234yf ve R1233zd(E) iş akışkanları kullanılmıştır. ORÇ ünitesindeki ısıl enerji kaynağının jeotermal ısı kaynağı olduğu varsayılmıştır. Sistemde birçok çalışma ve tasarım parametresinin sistem performans indikatörlerine etkileri incelenmiştir. Akış debisindeki artış FVT yüzey sıcaklığını düşürerek elektrik üretimini arttırmıştır. Ancak akış debisinin artması soğutma yükünü ve buna bağlı olarak kompresör güç tüketimini arttırmıştır. Panel sayısının artması daha fazla soğutma kanalı kullanılmasına sebep olmakta ve bu da soğutma yüküne bağlı olarak kompresör güç tüketimini arttırmaktadır. Ancak daha yüksek panel sayısı daha çok elektrik üretimine sebep olmuştur. FVT kolektöre giren akışkanın sıcaklığının artması soğutma kapasitesini azaltırken, FVT ünitesinin elektrik üretimini arttırmıştır. Jeotermal ısı kaynağı sıcaklığının artması genel olarak performans indikatörlerini iyileştirmiştir. Güneş ışınımındaki artış daha çok elektrik üretimine sebep olurken, soğutmaya harcanan enerjinin de artmasına sebep olmuştur. Son olarak ORÇ debisinin etkisi incelenmiş ve 80 °C'deki ısı kaynağı için 10 kg/s'de çalıştırılacak bir ORÇ ünitesinin gerektiği teorik analizlerde ön görülmüştür. Günlük analizlerde FV panellere göre FVT kolektörler sayesinde %26,70 kadar daha fazla elektrik üretimi sağlanmıştır. Ayrıca sistemdeki toplam elektrik üretiminde en yüksek değerler R1233zd(E)'nin kullanıldığı durumlarda elde edilmiştir.
Nanopartikül katkılı faz değiştiren malzemenin fotovoltaik paneller üzerindeki etkisi
Bu çalışmada, Siirt iklim şartlarında altında fotovoltaik (PV) panellerin soğutularak çıkış parametrelerinin iyileştirilmesi araştırılmıştır. PV panel yüzey sıcaklığını azaltabilmek için Faz Değiştiren Malzeme (FDM) kullanılmış ve FDM'nin ısı iletim katsayısını artırmak için de farklı oranlarda nanopartikül (alüminyum oksit-Al2O3) ilave edilmiştir. FDM'li ve nanopartikül katkılı FDM'li soğutma sistemleri, PV panellerin çıkış parametrelerine pozitif etki ettiği gözlemlenmiştir. Deneylere başlamadan önce tüm PV paneller aynı güneş ışınımı ve çevre şartlarında test edilmiş ve birbirine çok yakın çıkış güçlerine sahip üç eş PV panel seçilmiştir. PV paneller arasındaki maksimum çıkış gücü farkı 0,05 W olarak ölçülmüştür. PV panelin dış çerçeve ölçülerinde alüminyum levha kesilerek PV panelin arka kısmı tamamen kapatılmıştır. Sızdırmazlık sağlamak için PV panel çerçevesi ile alüminyum levha, poliüretan mastik (çelik silikon) ile yapıştırılmıştır. Bu işlem sonunda PV panelin arkasında 1,5 cm derinliğinde FDM'nin eklenebileceği bir depo oluşturulmuştur. Eritilmiş FDM'nin içine ağırlık-hacimce (%w/v) % 0,05, % 0,1 ve % 0,15 oranlarında nanopartikül eklenmiştir. Nanopartikül katkılı FDM'lerin ısı iletim katsayıları ölçülmüş ve % 0,05 için 0,2 W∙m-1∙K-1, % 0,1 için 0,21 W∙m-1∙K-1, % 0,15 için ise 0,22 W∙m-1∙K-1 bulunmuştur. Deneylerde, referans PV panel, FDM'li PV panel, % 0,05 nanopartikül katkılı FDM'li PV panel, % 0,1 nanopartikül katkılı FDM'li PV panel ve %0,15 nanopartikül katkılı FDM'li PV panel olmak üzere 5 farklı sistem bulunmaktadır. Bu 5 farklı PV sistem kendi içinde 3'erli grup yapılarak en iyi soğutma sağlayan ve çıkış parametrelerini iyileştiren sistem araştırılmıştır. Deneyler sonucunda soğutma yapılan panellerin hücre sıcaklığının, soğutma yapılmayan referans PV panele göre daha düşük olduğu görülmüştür. Bu durum elektriksel verime pozitif etki yaparak verim artışını sağlamıştır. Soğutulan panellerden en verimli olanı %0,15 nanopartikül katkılı FDM'li PV panel olup, verimi %12,70 olarak hesaplanmıştır.
Polimer tabanlı R2R organik panellerde karakteristik analize dayalı flyback konvertör tasarımı ve MATLAB tabanlı maksimum güç noktası kontrolü
Organik solar hücrelerin, inorganik solar hücrelere göre daha kolay üretilebilmeleri, maliyetlerinin düşük olması, esnek yapıları sayesinde geniş kullanım alanlarına sahip olmaları son yıllarda bu hücre yapısı üzerindeki araştırmaların yoğunlaşmasına sebep olmuştur. Organik panellerin karakteristikleriyle ilgili yapılan çalışmalar değerlendirildiğinde, genel olarak hücre boyutundaki karakteristik özelliklerinin incelendiği gözlemlenmiştir. Buna karşılık literatürde organik solar hücrelerde, panel boyutlarında karakteristik özelliklerinin incelenmesindeki eksiklik göze çarpmaktadır. Bu kapsamda gerçekleştirilen tez çalışmasında, organik panellerin ışınım, sıcaklık ve neme bağlı olarak karakteristik eğrileri elde edilmiştir. Elde edilen karakteristik eğrileri ve deneysel ölçüm sonuçlarına bağlı olarak yüksek gerilim, düşük güç özelliğindeki organik paneller için flyback konvertör tasarımı gerçekleştirilmiştir. Bu sayede tasarlanan organik panel destekli flyback konvertör ile küçük güçlü, taşınabilir, cep telefonu, akıllı saat gibi kompakt cihazlara bulundukları ortamda enerji sağlanabilecektir. Bunların yanı sıra organik panel için MATLAB tabanlı Değiştir & Gözlemle ve Artan & İletkenlik algoritmaları kullanılarak maksimum güç noktası kontrolü çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Böylelikle organik panelden maksimum güç elde edilmiştir.
Binaya entegreli fotovoltaik uygulamaların tasarımına etki eden parametrelerin deneysel analizi
Günümüzde atmosfere salınımı yapılan toplam CO2 emisyonunun neredeyse %40'ının binalar tarafından tüketilen enerji yüzünden olduğu düşünüldüğünde küresel ısınmaya karşı binalar üzerinden alınabilecek tedbirlerin önemi açıktır. Bu yüzden neredeyse sıfır enerjili binalar (NSEB) kavramı ön plana çıkmaktadır. Binaların kendi enerjilerini üretebilmeleri için Bina Entegreli Fotovoltaik Termal (BIPV/T) sistemleri kullanılmaktadır. Fakat binaların BIPV/T sistemleri için gerekli olan cephe ve çatı alanları kısıtlıdır. Bu yüzden çalışmada Türkiye Şanlıurfa meteoroloji koşullarında BIPV/T sistemlerinin verimlerinin arttırılmasına yönelik olarak deneyler yapılmıştır. Bu tezde çalışmanın getirdiği yenilik olarak güney cephesine yerleştirilen aynı üretim potansiyeline sahip bifacial (çift yüzeyli) ve monofacial (tek yüzeyli) paneller farklı hava akımı hızları ve farklı hava boşluğu mesafeleri ile kış dönemi ve yaz döneminde denenmiştir. Ayrıca, yaz döneminde iç ortamın klimalı olduğu binalarda BIPV/T sisteminin uygulanması düşünülerek, aynı konfigürasyonlar iç ortamın soğutulmuş olduğu şekilde yapılmıştır. Çalışmanın getirdiği yeniliklerden bir diğeri, bifacial panelin arkasındaki duvar yüzeyine reflektif yüzey yerleştirilerek, bifacial panelin elektriksel enerji veriminin arttırılmasıdır. Bu durum PVsyst analizi ile ispatlanmıştır. Ayrıca, çatı ve doğu cephelerine BIPV sistemi olarak aynı potansiyele sahip monofacial paneller yerleştirilerek üç cephenin yıl boyunca karşılaştırılması sonucunda, Şanlıurfa şartlarında yıllık en iyi elektrik enerjisi üretiminin çatıda olduğu bulunmuştur. Güney cephesindeki her iki panel de yüksek hava akımında, en kısa hava boşluğu mesafesinde maksimum ısıl enerji verimi sağlamıştır. Ayrıca Şanlıurfa'da yaz dönemi şartlarında BIPV/T sistemleri kullanılarak iç ortam sıcaklığı 50 °C'ye çıkarılarak gıda kurutması için kabin tipi kurutucuların uygun olduğu görülmüştür. Kış dönemi şartlarında ise ortam ısıtması için binanın ısıl yüküne ciddi anlamda destek olabileceği ve iç ortam sıcaklığını, dış ortam sıcaklığına göre 12 °C ile 15 °C arasında yükselttiği bulunmuştur. Bulunan panel ve iç ortam sıcaklık sonuçları Comsol HAD (Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği) analizi ile doğrulanmıştır. Bifacial panelin duvar ile panel arasındaki hava boşluğu mesafesi arttıkça elektriksel enerji veriminin arttığı bulunmuştur. Kışın yapılan deneylerde elektriksel güç üretim fazlalığında en az %8.33, en fazla %12.73 oranında bifacial panelin monofacial panele göre tüm konfigürasyonlarda üstünlüğü bulunmuştur. Yaz döneminde yapılan deneyde, bifacial panelin aynı şartlar altında monofacial panele göre %18.19'a varan fazla elektriksel güç ürettiği bulunmuştur. Yaz döneminde iç ortamın klima ile soğutulması sonucunda panellerin sıcaklığının azaltılmasıyla daha yüksek elektriksel güç üretimi sağlanmıştır. Bunun yanında cam-cam yapılı bifacial panelin elektriksel verim açısından sıcaklığa daha dayanıklı olduğu görülmüştür. Her iki sezonda da, panellerin en hızlı hava akımında ve duvar ile panel arasındaki hava mesafesi en uzakken, elektriksel performanslarının en iyi olduğu bulunmuştur. Bifacial panel kullanılan BIPV/T sisteminde, ısıtma sezonunda en kısa hava boşluğu mesafesinde, diğer mevsimlerde ise en uzun hava boşluğu mesafesinde kullanılması, yıl boyunca bina için en yüksek enerji verimini sağlayabilir.
Arazi şartlarında periyodik gerilim ve akım ölçüm yapan sistem için fotovoltaik güç ünitesi geliştirilmesi
Bu çalışmada bir boru hattı üzerine kurulacak, çeşitli fiziksel akım ve gerilim gibi çeşitli parametreleri aktaracak olan sensör ağlarına enerji sağlayacak, dayanıklı, sürdürülebilir mikrodenetleyici tabanlı küçük güçlü fotovoltaik kontrol ünitesi tasarımı yapılmıştır. Erişimin zor olduğu bölgelerde kullanılacak olan sensör ağı sistemi için verimli, sürekli ve dayanıklı güç ünitesi geliştirilmiştir. Bu amaçla fotovoltaik enerji dönüşümü sistemleri araştırılmıştır. Sensör ağlarının devamlılığını sağlamak için en önemli parametre enerji kaynağının sürekliliğidir. Bu nedenle verimli maksimum güç noktası izleyicisi (MGNİ) algoritmaları ve doğrusal olmayan fotovoltaik enerjiyi sisteme uygun bir şekilde aktaracak olan küçük güçlü bir MGNİ kontrol ünitesi üzerine çalışmalar yapılmıştır. Sistemin gereksinimleri göz önüne alınarak kullanılacak fotovoltaik panel 10W değerinde ve depolama ünitesi olarak 12V 7Ah kurşun asit batarya seçilmiştir. 15V - 21V arasındaki fotovoltaik gerilimi, bataryayı besleyebilmek amacı ile 12V - 14V değerine düşürmek amacı ile indirici tipte bir dönüştürücü tasarlanmıştır. Sistem tasarımında verimli olması, karmaşık devreler içermemesi ve kolay adapte edilebilen bir yaklaşım olması nedeniyle değiştir ve gözle algoritması ile sistem tasarımı yapılmış ve sonuçları incelenmiştir. Darbe genişlik modülasyonu (DGM) ile kontrol yaklaşımı ile başka bir güç kontrol ünitesi de tasarlanmış, tasarlanan bu ünite MGNİ kontrol ünitesi ile karşılaştırılmıştır. Sensör ağ sistemini beslemek için kısıtlayıcı faktörlerin en aza indirgenmesi hedeflenmiştir. Sensör ağ sisteminin yeterli güneş ışığının alınamadığı hava şartlarında bile paneller elektrik üretmese dahi depolanan enerji ile sistem beslenmesi sağlanmıştır. MGNİ yaklaşımı ile mikrodenetleyici tabanlı bir güç ünitesi tasarımı yapılmıştır. Sistem, kablosuz sensör ağının çalışacağı 12V gerilimde 1A çeken bir yük ile test edilmiştir. Yük kontrol biriminin aktif olma süresi, sistemde bulunan gerçek zamanlı saat ile kontrol edilmiştir. Yük bloğu, 30 dakika aralıklar ile 1 ve 2 dakika süresi boyunca aktif edilerek, güç kontrol ünitesi test edilmiştir. Tasarlanan sistemlerin verimleri karşılaştırılmış ve sistemlerin eşdeğer koşullarda davranışları incelenmiştir. Panel, batarya ve kontrol ünitesi için özel bir yapı tasarlanmış, sistemin atmosferik ve zorlu çevre koşullarına karşı dayanıklılığı arttırılmıştır. Veri toplayıcı ünite sistem parametrelerini bir hafıza kartı içine kaydetmiştir. Bu veriler benzetim ortamına aktarılarak kontrol ünitesinin parametre davranışları incelenmiştir. Sistemde bulunan bir ekran ile giriş – çıkış parametreleri, tarih, saat, yükün anlık harcadığı güç ve sistem verimi anlık olarak takip edilmiştir. Yapılan testler sonucunda uygulanan MGNİ sisteminin %93 oranından daha yüksek bir genel verime sahip olduğu belirlenmiştir.
Parameter optimization and maximum power point tracking control of photo-voltaic system based on the hybrid reinforcement learning whale optimization algorithm
Meta-heuristic algorithms are a class of optimization algorithms that are commonly used to solve complex optimization problems, such as the optimization of the performance of MPPT (Maximum Power Point Tracking) control in Photovoltaic (PV) systems. Meta-heuristic algorithms are flexible and adaptable, and they can be applied to a wide range of optimization problems without the need for extensive knowledge of the specific characteristics of the problem. In the context of MPPT control, meta-heuristic algorithms can be used to optimize the performance of the MPPT algorithm by finding the optimal operating point of the PV cells that maximizes the power output of the PV array. This is typically a complex optimization problem, as the maximum power point depends on various factors, such as the intensity and temperature of the sunlight, and these factors can change over time. Meta-heuristic algorithms are well-suited for this type of optimization problem, as they can search for the optimal solution in a flexible and efficient manner. Overall, the use of meta-heuristic algorithms in optimizing the performance of MPPT control in PV systems can help to improve the efficiency and reliability of the PV system, and it can make the MPPT control algorithm more effective and adaptive to changing operating conditions. This can help to make PV systems more competitive and cost-effective as a source of renewable energy. Therefore in the current study, we propose to use a reinforcement learning based Whale optimization algorithm (RL-WOA) to parameter learning of PV systems first. Then we extend the idea to optimize the performance of the MPPT by modifying the duty cycle of a boost converter in the structure of a PV system model, to get the maximum available output energy.
Fotovoltaik sistemlerde iki yönlü DC/DC dönüştürücülü bir diferansiyel güç işleyicisi tasarımı ve gerçekleştirilmesi
Fotovoltaik sistem, güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren bir enerji üretim sistemidir. Yenilenebilir enerji türleri arasında en hızlı gelişen ve en büyük yatırımları alan enerji kaynağıdır. Fotovoltaik sistemler genellikle bir dizi modülün seri bağlanması ile kullanılır. Bu bağlantı yapısının en büyük dezavantajı uyumsuzluk durumlarıdır. Fotovoltaik modüller arasında kısmi gölgelenme, kirlenme, sıcaklık farkı gibi nedenler ile farklı güçler oluştuğunda çıkış gücünde büyük bir düşüş meydana gelir. Geleneksel bypass diyotları bu sorunu bir miktar çözer ancak tüm gücün çıkışa aktarılmasını sağlayamaz. Diferansiyel güç işleyicisi bu etkiyi azaltmak için yaygın olarak kullanılan bir çözüm olarak ortaya çıkmıştır. Ancak, diferansiyel güç işleyicisi mimarilerinin uygulanması sistem maliyeti, güvenilirlik, kontrol uygulaması ve modülerlik gibi zorlukları beraberinde getirmektedir. Bu tez çalışmasında, iki yönlü flyback dönüştürücüler kullanan düşük maliyetli ve modüler bir diferansiyel güç işleyicisi mimarisi üzerinde yürütülen basitleştirilmiş bir gerilim eşitleme algoritması önerilmektedir. Özellikle, hafif ve orta dereceli uyumsuzluk koşulları altında, fotovoltaik sisteminin çıkış gücü, bypass diyotlu geleneksel dizi konfigürasyonuna kıyasla önemli bir artış göstermektedir. Sistem performansını optimize etmek için gerilim eşitleme algoritmasına uyarlanmış bir metodoloji önerilmiş ve genel verimliliği artırırken işlenen gücü en aza indirmiştir. Önerilen çözümler simülasyonlar ve deneyler aracılığıyla kapsamlı testlerden geçirilmiştir. Sonuçlar, kısmi gölgeleme koşulları altında sistem verimliliğinin yaklaşık %90'a ulaştığını doğrulamaktadır.
Fotovoltaik piller kullanılarak güneş ışınım şiddetinin beş farklı doğrultuda ölçülmesi ve verilerin analiz edilmesi
Bu çalışmada, farklı yönlerden gelen güneş radyasyonunu ölçmek için bir tane yatay ("ÜST") ve dört tane farklı dikey ("DOĞU", "BATI", "GÜNEY" ve "KUZEY") yüzeye yerleştirilmiş bir fotovoltaik sistem kuruldu. Volt biriminde dakikalık olarak ölçülen tüm veriler bir yıl boyunca (Nisan 2020 - Mart 2021) toplanmıştır. Tüm veriler eş zamanlı olarak Eppley B&W piranometresinden (Model 8-48) ölçülen veriler kullanılarak W/m2 birimine dönüştürülmüş ve daha sonra saatlik, günlük, aylık ve yıllık olarak analiz edilmiştir. Günlük verilerden yıllık olarak beş farklı yöndeki ("ÜST", "DOĞU", "BATI", "GÜNEY" ve "KUZEY") toplam güneş radyasyon bileşenleri sırasıyla 122092.60 W/m2, 38886.30 W/m2, 80494.43 W/m2, 103446.57 W/m2 ve 34832.45 W/m2 olarak hesaplanmıştır. Ayrıca, aylık olarak ortalama toplam güneş radyasyonu sırasıyla 350.92 W/m2, 207.74 W/m2, 231.74 W/m2, 298.16 W/m2 ve 100.08 W/m2 olarak da elde edilmiştir. Elde edilen sonuçların daha güvenilir, kapsamlı bir güneş radyasyonu veri tabanı oluşturmaya yardımcı olabileceğine inanıyoruz.
Design and simulation of a rooftop photovoltaic system in Turkish Standards Institution
In this study, by using the PV*SOL software, an off-grid rooftop PV system was designed for the Turkish Standards Institution building and it was analyzed how much of the energy that the system would produce could meet the real annual electricity consumption of TSE. The location of the institute was marked on the map in the software, and the temperature and radiation values of the region were taken. 3D design of the institute building was made and determined the areas where the PV modules will be placed. Domestic PV modules certified according to TS EN IEC 61215-2, TS EN IEC 61730-1 and TS EN IEC 61730-2 standards were selected. After calculating the minimum distances required so that these selected PV modules do not shade each other, the modules are placed on the roof. Inverters and batteries are selected according to the configuration automatically created by the software. After completing the design, the maximum possible PV energy of the system was calculated by subtracting losses such as configuration, inverter and radiation losses from the total global PV radiation. Finally, it has been calculated how much of the electricity consumption can be met from this system. According to the simulation results, designed system can produce 70283 kWh of electrical energy annually. The performance ratio of the system was calculated as 73.1 percent and the specific annual efficiency was calculated as 1112 kWp/kWh. The electrical energy produced by the designed system can meet approximately 30 percent of the annual real electricity consumption of the institute.
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.