Fotovoltaik
Bu konu başlığı altında 66 tez
A research on determination of optimal fixed and adjustable tilt angle for solar panles to conditions in Turkey
While the world completes its daily rotation around its own axis, it completes its rotation around the sun. The earth completes this movement on an elliptical orbit in 365 days and 6 hours. Due to this orbit, which is monitored in the form of an ellipse, the sunrise and sunset times and the angle of falling of the sun's rays on the earth change during the year. When it is desired to utilize solar energy at the maximum level, the position angles of the panels used in energy production should be adjusted perpendicularly to the solar radiation. The sun is the main renewable energy source. In addition, it provides an inexhaustible and environmentally friendly energy to the world as the source of many energy types. One of the ways to utilize this unlimited energy is; is to use photovoltaic cells and panels that generate electricity thanks to the solar radiation falling on them. In these systems, fixed and tracer solar panel systems are used to obtain maximum efficiency from solar radiation. This slope varies according to the geographical location of the region and the seasons. In the region, depending on the seasons during the year, the optimum slope angle can be calculated to increase the amount of energy obtained from sunlight. In this study; Monthly correction for 13 provinces (Ankara, Bursa, Edirne, Erzurum, Gaziantep, Hatay, Istanbul, Izmir, Kayseri, Konya, Mugla, Sinop, Van) located in different geographical regions of our country, located within the latitudes of 36 ° - 42 ° north, optimum panel angles have been determined in order to maximize solar panel performance on a seasonal and annual basis. The results were compared with 5 different statistical methods; statistical comparison methods, coefficient of determination, relative error percentage, deviation error, mean square root error and t-statistics.
Investigation of the effects of cooling and dust accumulation on the power output andefficiency of photovoltaic panels
In this study, experimental and numerical tests were performed on the conventional photovoltaic (PV) panels to investigate the effects of pulsed water spray cooling systems on the efficiency of the PV panels. The average outside temperature and solar radiation levels during the study were 39°C and 920W/m2, respectively. Experimental results showed that the temperatures of the PV panel with dust and water-cooled system are 57.5°C, and 36.5°C, respectively. It is noted that the highest temperatures of the PV panel on which dust accumulated with different weights of 200 gr., 300 gr., 400 gr., and 500 gr., reached the levels of 57°C, 57°C, 60°C, and 63.4°C, respectively. It is investigated that the water-cooled PV system decreased the panel temperature to 34°C. The paired model developed analytically and numerically was solved using MATLAB software by using PV module equations, and the manufacturing data sheet to evaluate the overall performance of the panels. Simulation results indicate an increase in electrical efficiency from 19% for the dusty panel to 37% for the clean panel at 10:00 Am using the pulsed water spray system. In the case of the cooled and cleaned PV system with water, the open circuit voltage and short circuit current were increased by 8.5% and 6%, respectively. Experimentally, the overall efficiency of a cooling PV panel by pulsed spray system 13.7% while traditional PV panel efficiency was 13%.
Farklı PV teknolojilerinin gerçek ortam verileri kullanılarak modellenmesi ve İstanbul şartlarında optimum eğim açılarının belirlenmesi
Ülkemiz, Avrupa'da en yüksek güneş enerjisi potansiyeline sahip ikinci ülke konumundadır. Buna rağmen, ülkemiz bu potansiyelini kullanma konusunda diğer birçok Avrupa ülkesinden geride kalmıştır. Ancak son yıllarda yapılan düzenlemelerle ülkemizde de güneş enerjisinden elektrik üretimi yönüyle yararlanma yoluna gidilmektedir. Bunun için günümüzde Enerji Bakanlığı tarafından güneş santrallerinin kurulması teşvik edilmekte ve lisanssız olarak 500 kW'a kadar elektrik üretimine izin verilmektedir.Fotovoltaik(PV) güneş enerji santrallerinde kullanılan PV yapıların verimleri, her bir PV teknolojisi için farklılık arz etmektedir. Ancak kurulum ve işletme maliyetleri ve sistem uyumluluklarına göre güneş santralleri farklı teknolojilere sahip PV modüllerden oluşturulabilmektedir.PV `lerin enerji çıktısını etkileyen en önemli faktörler ışınım ve sıcaklıktır. Mevcut PV teknolojilerinin modellenmesinde laboratuar şartlarında (1000 W/m2 ışınım, 25oC sıcalık) alınan veriler kullanılmaktadır. Ancak kurulacak olan bir güneş santralinde dış ortam şartları oldukça değişkendir. Dolayısıyla bir santralin enerji çıktısının hesaplanabilmesi için her iki faktör ele alınmalıdır.Kurulacak güneş santrallerinde yıllık üretilebilecek elektrik enerjinin tahmin edilmesi gerekmektedir. Yıllık maksimum enerjinin tahmin edilebilmesi için PV, dış ortam şartları ve PV yapıların yatayla yaptığı eğim açısının bilinmesi gerekir. PV yapıların enerji çıktısı sadece ışınıma bağlı değildir. Ayrıca her bir PV teknolojisinin sıcaklık faktöründen etkilenme oranı farklıdır. Bu durumda bir güneş santrali çalışmasında uygun konumlandırma için her bir faktörün (PV teknolojisi, ışınım, sıcaklık ve rüzgar) dikkate alınarak panellerin optimum eğim açısının belirlenmesi gerekmektedir.Bu tez çalışmasıyla, farklı PV teknolojileriyle üretilmiş fotovoltaik panellerin (mono-kristal silikon, poli-kristal silikon ve ince film) gerçek ortam şartlarına göre Matlab/Simulink ortamında PV modeli oluşturulmuş ve oluşturulan modelde her bir panel teknolojisi için ışınım, sıcaklık vb. dikkate alınarak panellerin İstanbul için optimum eğim açısı belirlenmiştir.
Performance analysis of PV panel for different working conditions in Kirkuk region
In this study, we evaluated the effect that different factors of the environment have on the photovoltaic PV system performance. It is well knowledge that the weather conditions in a given area can have a significant impact on the amount of electricity produced by a photovoltaic (PV) system. The amount of solar energy that strikes the panels, the temperature and humidity of the surrounding air, and the velocity of the wind are the most readily apparent factors. The degree to which the panels get dirty or contaminated is impacted by the local weather conditions and the amount of precipitation that falls, which in turn has an effect on the amount of electricity produced. In this thesis, the sensitivity of monocrystalline solar modules to changes in environmental parameters like dust and high temperature buildup and cloud cover in the Kirkuk environment is studied from the start of March to the end of August 2022. Three identical solar photovoltaic (PV) modules were used in a controlled experiment to determine the impact of various environmental conditions on a PV module. Every morning throughout April and May, the modules are cleaned so that the impact of dust accumulations on the panel's surface may be tracked. The results show that the daily energy yield of the uncleaned module is drastically reduced due to the accumulation of dust. However, this effect last for a very long time. The effect on the sky's clouds is instantly noticeable. This limitation highlights the challenges associated with routinely cleaning the surface of the module and renders solar photovoltaics (PV) panel an unreliable power source for far-flung devices. The second contribution of this thesis is to compute the consumption of a regular house in Iraq for six months (March-August) to find the optimum design of a soalr system to be enough for this house without using the goverment electricity
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.
An asymmetric fuzzy logic controller based MPPT algorithm for PV system
Renewable solar energy systems with photovoltaic modules convert solar thermal energy into electricity, making sunlight a viable renewable energy source. Sunlight is available in surplus amounts and can be replenished naturally. Conventional solar systems with advanced maximum power point tracking (MPPT) features cannot utilize all power supplied by the photovoltaic system due to nonlinear properties of the PV cell. Optimized control algorithms and powerful MPPT controllers are essential for efficient and organized solar energy systems. It has the significant advantage of utilizing all the power with minimum energy loss. Another advantage of using an MPPT controller is that it is very cost-effective. The main objective of this study is to compare various powerful technology-based techniques to implement MPPT control and to obtain a regulated production with better results. MPPT control algorithm has been used to maintain the PV array's route of greatest power with an effective and optimum output response. In order to assure a quick and precise MPPT algorithm and to extract the most energy and power possible from the PV array, an effective DC-DC Boost converter has been used. Maximum power-delivering mechanism for solar power systems has been analyzed. In this study; PI controller, fuzzy logic and Adaptive-Network Based Fuzzy Inference System (ANFIS) has been used for MPPT. The results of three algorithms has been compared which each other.
Improving maximum power point tracking MPPT using different controller techniques
As it is known that, one of the obvious disadvantages of a photovoltaic system is the low power output of solar radiation because of the changes in the environmental conditions. An inexpensive and practical solution related to convert a solar energy is tracking the maximum power point of the solar panel. The project reviews the methods for finding the maximum power point based on the perturbation of the photovoltaic system. A comparative analysis of the methods is carried out, their advantages and disadvantages are revealed. The mathematical model of the system and the algorithms were reviewed and a complete model was built in the Matlab environment and the results were presented. An example of the construction of an analog control system for a DC voltage converter of a hysteresis type is shown. The work of a solar battery in conditions of partial shading, which leads to difficulties in tracking the global maximum power point, and ways of solving this problem are considered. The study focused on three common techniques in tracking MPPT, Perturb and Observe P&O, Incremental Conductance IC and Fuzzy Logic Control FLC. For fast charging and increasing the battery life cycle, PI controller was added and connected with the DC-DC converter.
Efficient design of island load management in microgrid systems based on fuzzy logic
Sun and wind are not always present during the day. For this reason, photovoltaic and wind energy varies and cannot be used at all hours of the day. However, it is possible to extract and use hot water from the ground. In this study, a simulation of microgrid application was performed using a photovoltaic power system and thermoelectric generator sources. Since the hot water from the spa areas is available at any time of the day, the microgrid system is designed in a way that no battery is needed and the cost is reduced when the battery is removed from the system. The priorities of the classified loads were controlled by a fuzzy logic controller based on the generated power of the utilized energy sources. Loads are divided into primary, secondary, and third-priority loads, and the system is designed in such a way that there is no interruption of the primary load in all power generation conditions. When the generation power increased, the control system switched on the second and third loads according to the applied rules. No instability was observed in the system during the transition of the loads to the active- passive state. The energy balance between supply and demand in the microgrid system was successfully implemented in the Matlab/Simulink environment.
Performance of study for hybrid renewable energy in different climate
One of the most promising sources for meeting the rising demand for electricity is renewable energy resources. Using diesel generators and battery energy storage systems can raise the dependability and quality of the entire system. This research analyzes the viability of a stand-alone hybrid energy system consisting of PV panels with MPPT boost converters., Wind turbine, battery bank with bidirectional converter, and diesel generator in areas of unstable climate. To meet out power quality requirements for 100kW liner and non-liner loads connected through close loop inverter. Operating priority for different sources is assigned by controller depends on state of charged SOC for the battery bank. Total harmonics distortion THD was 1.2% with liner load and 3.2% with non-liner load, voltage amplitude was bigger than 0.95PU.
Fotovoltaik hücrelerin ağsız radyal baz fonksiyonu kollokasyonu yöntemi ile sayısal modellemesi
Yarıiletken malzemelerin iletkenlik seviyelerini artırabilmek için katkılama işlemleri yapılmaktadır. Bu işlem sonucunda P ve N yarıiletken olmak üzere iki farklı bölge elde edilir. P bölgesi elektron ihtiyacından dolayı pozitif yüklenirken N bölgesi elektron fazlalığından dolayı negatif yüklenmektedir. Bu iki bölge tükenim bölgesi (TB) ve yarı nötral bölge (YNB) olmak üzere ikiye ayrılır. P tipi yarıiletkenlerde deliklerden daha az sayıda elektron bulunurken N tipi yarıiletkenlerde ise elektronlardan daha az sayıda delik bulunur. Az sayıda bulunan bu elektron ve deliklere azınlık taşıyıcıları adı verilir. Bu tez çalışmasında PV hücrelerinin YNB'deki azınlık taşıyıcılarına ait transport denklemleri radyal baz fonksiyonu (RBF) kollokasyonu yöntemi kullanılarak çözülmüştür. Çalışma kapsamında bir boyutlu ve iki boyutlu modelleme çalışmaları ele alınmıştır. Bir boyutlu modelleme çalışmasında S=0 ve S→∞ olmak üzere iki farklı yüzey rekombinasyon hızının, L_n=L_p=10 μm ve L_n=L_p→∞ olmak üzere iki farklı difüzyon uzunluğunun ve α=1/3 μm ve α=1 μm olmak üzere iki farklı absorbsiyon katsayısının modelleme üzerindeki etkileri analitik ve sayısal olarak hesaplanmış ve karşılaştırılmıştır. Ayrıca, RBF yöntemine de interpolasyon nokta sayısı ve şekil parametresi olmak üzere iki farklı etki eden parametre mevcuttur. N=100 sabit interpolasyon nokta sayısı ve 0.05≤c^2≤5 aralığında 100 farklı şekil parametresi kullanılarak karekök ortalama (rms) ve maksimum hata değerleri hesaplanmış ve karşılaştırılmıştır. c^2 değerinin artmasıyla hata değerlerinin belirli bir c^2 değerine kadar sürekli olarak azaldığı daha sonrasında salınımlar meydana geldiği görülmüştür. Benzer şekilde c^2=1 sabit şekil parametresi ve 20≤N≤500 aralığındaki 97 farklı interpolasyon nokta sayıları kullanılarak rms ve maksimum hata değerleri hesaplanmış ve karşılaştırılmıştır. c^2 durumunda olduğu gibi N'nin artmasıyla hata değerlerinin belirli bir N'ye kadar sürekli azaldığı ve sonrasında salınımlar meydana geldiği gözlemlenmiştir. Ayrıca RBF'ler arasında bir karşılaştırma yapıldığı zaman multikuadrik (MQ), ters multikuadrik (IMQ) ve genelleştirilmiş multikuadrik (GMQ) fonksiyonlarının β üs değerinin artmasıyla hata değerlerinin azaldığı sonucuna varılmıştır. Gauss (GA) ise 0.05≤c^2≤5 ve 20≤N≤500 aralığına göre küçük c^2 ve N değerlerinde analitik sonuçlara iyi bir şekilde yakınsamadığı görülürken büyük c^2 ve N değerlerinde bazı durumlarda en iyi yakınsayan fonksiyondur. 0.05≤c^2≤5 aralığında küçük c^2 değerleri için en iyi yakınsama en büyük β=2.5 üs değeri ile GMQ fonksiyonu kullanılarak elde edilirken, en kötü yakınsama en küçük β=-2.5 üs değeri ile GMQ fonksiyonu kullanılarak elde edilmiştir. Büyük c^2 değerleri için ise en iyi yakınsayan fonksiyon, kullanılan c^2 değerine ve RBF seçimine göre değişiklik göstermektedir. İki boyutlu modelleme çalışmasında ise RBF kollokasyon yöntemi ile elde edilen sonuçların karşılaştırılabilmesi için referans çözüm olarak ağ yapıları ile çözümler elde edilebilen yöntemlerden birisi olan sonlu elemanlar yöntemi (SEY) kullanılarak sonuçlar elde edilmiştir. Bu yöntemde maksimum ağ uzunluğu 〖10 〗^(-6) olan üçgen yapılar kullanılmıştır. RBF kollokasyon yöntemi ile kenar başına on beş adım kullanılarak 0.02≤c^2≤0.08 aralığında on üç farklı şekil parametresi ve yedi farklı fonksiyon kullanılarak rms ve maksimum hata değeri elde edilmiş ve karşılaştırılmıştır. Benzer şekilde dört farklı şekil parametresi ve 10≤N_a≤30 aralığında beş farklı kenar başı adım sayısı ve yedi farklı fonksiyon kullanılarak rms ve maksimum hata değerleri de elde edilmiş ve karşılaştırılmıştır. 0.02≤c^2≤0.08 ve 10≤N_a≤30 aralığında referans çözüme en iyi yakınsayan fonksiyonun GA fonksiyonu olduğu görülürken en kötü yakınsayanfonksiyon β=-2.5 en küçük üs değerine sahip GMQ fonksiyonu olduğu sonucuna varılmıştır. Kenar başı adım sayısının artması ile çözüm süresinin üstel bir şekilde arttığı da görülmektedir. Elde edilen rms hata ve çözüm süreleri ile 0.02≤c^2≤0.08 aralığında dört farklı şekil parametresi, yedi farklı fonksiyon ve dokuz farklı ağırlık seçimi için optimum nokta sayıları elde edilmiştir. Sayısal çözümün doğruluğuna verilen ağırlık w_1 ve β değerlerinin artmasıyla optimum değerler artarken c^2 değerinin optimum değerleri ihmal edilebilecek bir seviyede değiştirdiği gözlemlenmiştir. Kısacası bir boyutlu modellemede hem P hem de N bölgelerine ait YNB'deki azınlık taşıyıcı yoğunlukları, çeşitli parametreler kullanılarak hesaplanıp karşılaştırılmışken, iki boyutlu modellemede tek bir bölgeye ait azınlık taşıyıcı yoğunlukları sabit parametreler kullanılarak hesaplanmış ve çok amaçlı optimizasyona dayalı ütopya noktalar yöntemi kullanılarak optimum değerler elde edilmiştir. Her iki modellemenin çözümünde de MQ, IMQ, GA ve 4 farklı β üs değerine sahip GMQ fonksiyonları olmak üzere 7 farklı RBF kullanılmıştır.
Ground mounted on-grid solar power plant installation and performance analysis: A case study in Gaziantep
The danger of rapid depletion of fossil fuels, and the adverse effects on human health and the environment from these sources increase the importance of renewable energy sources day by day. For this reason, the installation of systems that obtain electrical energy from the sun, which is one of the renewable energy sources and is an endless energy source, is increasing rapidly. The study aims to compare the data of the photovoltaic-based solar power plant owned by Gaziantep Hasan Kalyoncu University and the simulation results by changing the module technology and the placement angle of the panels; According to these results, to propose the most suitable angle and module technology for Gaziantep region. This study used four-year production data of Hasan Kalyoncu University's grid-connected Solar Power Plant between 01.01.2017-31.12.2020. In addition, simulations were made with PVGIS and PVSOL programs, both with the same module and with different module technology and different slope configurations from the plant. By comparing the obtained data, the most suitable module technology and inclination angle for the Gaziantep region are shared. The study is a resource for investors and academic studies to evaluate the potential of the region.
Modelling and analysis of hybrid regenerative power system combining with grid and solar energy
In this thesis, the Hybrid Regenerative Power System (HRPS) was studied and operated at low powers with a designing a new Central Energy Management System (CEMS). It is suitable for the critical AC & DC loads and efficient thanks to the regenerative effect. Firstly, equipments in the power system were created and operated seperately and the results of these equipments were obtained in different cases. HRPS consists of a bidirectional inverter connected with LCL filter and grid, a bidirectional isolated DC-DC converter connected with batteries and an isolated unidirectional DC-DC converter connected to photovoltaic panels and combining AC & DC loads. After the HRGS topology emerged, an innovative, efficient, unique rule-based CEMS is created. It can automatically manage power flow scenarios in order to operate power system efficiently and accurately by evaluating load demands and power balances in the system. Power flow scenarios were first run alone according to different situations and then they were operated together with CEMS using real irradiance and temperature spectrums. Then, how efficient the power system is in itself was calculated according to the results obtained and when compared to the literature, it was emphasized in which cases it has advantageous than the other energy management systems.
Fotovoltaik güneş panellerinin elektrik üretim performansı üzerine sıcaklık, rüzgar hızı ve güneş enerjisinin etkisinin incelenmesi
Bu çalışmada sıcaklık, rüzgâr hızı ve güneş enerjisinin polikristal fotovoltaik panelde sistemin elektrik verimi üzerinde etkisi incelendi. Bu amaçla, Çukurova Üniversitesi kampüsünde Fen Edebiyat Fakültesi çatısına toplam kurulu gücü 825 W kapasiteli on-grid bir küçük ölçekli (825 W) güneş enerjisi santrali (GES) kuruldu. Santrali oluşturan panellerin modül sıcaklığı, ortam sıcaklığı, inverter iç sıcaklığı, rüzgâr hızı ve güneş radyasyonu ölçüldü. Ayrıca, inverter giriş gerilimi (DC) ve çıkış gerilimi (AC) ölçülerek elektrik üretim performansı üzerindeki etkisi belirlendi. Panel yüzeyine gelen güneş radyasyonun artışıyla, elektrik üretimi ve panel sıcaklığı artarken, panel sıcaklık yüzünden de sistemin elektrik üretim verimi kayda değer oranda azaldı. Panel sıcaklığı rüzgârlı zamanlarda düşerek sistemin elektrik üretim performansının arttığı belirlendi. Ancak, dönüştürücü kaybı yüzünden elektrik üretim performansının azaldığı görüldü. Sonuç olarak, güneş enerjisi santrallerinin güneş radyasyonundan ve rüzgâr akısından azami yararlanılacak şekilde planlanmalıdır. Böylece, panel sıcaklığının kayda değer oranlarda düşürülerek sistem verimi artırılabilir.
Antireflektif kaplamaların fotovoltaik uygulamalardaki performans ve dayanıklılığı
Güneş modüllerinin ön camından yansıma, modül verimliliğinde %4'ün üzerinde bir düşüşe yol açan optik kayba neden olur. Tek katmanlı solüsyon jelasyon (sol-jel) antireflektif (AR) kaplamalar, dar bir dalga boyu aralığında etkilidir, oysa çok katmanlı geniş bant AR kaplamalar uygulandığında daha geniş bir dalga boyunda yansıma kayıpları azaltılabilir. Bu çalışmada, magnetron püskürtme yöntemi kullanılarak 4 katmanlı silikon dioksit (SiO2)/zirkonyum dioksit (ZrO2), 4 katmanlı SiO2/ indiyum kalay oksit (ITO) ve 6 katmanlı SiO2/ZrO2 olmak üzere üç farklı çok katmanlı AR kaplama test edilmiştir. Aşınma direnci önemlidir, çünkü kaplamalar düzenli temizleme döngülerine tabi olacaktır. Farklı yükler altında keçe ped, CS-10 ve CS-8 gibi çeşitli aşındırıcılar kullanılmaktadır. Bu kaplamaların optik performansı ve dayanıklılığı Spektrofotometre, Optik Mikroskop, Taramalı Elektron Mikroskobu ve Taramalı Beyaz Işık İnterferometresi kullanılarak analiz edildi. Kaplamaların 1 N ve 2 N yükler altında keçe ped ile aşındırılmasından sonra herhangi bir hasar gözlenmemiştir. Ancak Ağırlıklı Ortalama Yansıma (WAR) değerinde hafif bir artış görülmüştür. Kaplamalar CS-10 ve CS-8 aşındırıcılarla test edildiğinde, ZrO2 ile yapılan kaplamalar, ITO ile yapılan kaplamaya kıyasla daha yüksek çizilme direnci ile sonuçlanmıştır. Daha sonra bu kaplamalar 5 ay boyunca dış ortam koşullarına maruz bırakılmıştır. Bu çalışmada optik performans ve dayanıklılık testleri yapılmış ve sonuçları verilmiştir.
Uydu görüntüleri kullanılarak çatı üstü fotovoltaik enerji potansiyelinin belirlenmesi
Günümüzde teknolojinin gelişmesiyle enerjiye olan talebin artması yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanım oranını artırma yönünde politikalar üretilmesini sağlamaktadır. Yenilenebilir enerji kaynaklarının sınırsız ve temiz olması, enerjide dışa bağımlılığı azaltması gibi faktörler bu kaynaklara olan talebin temelini oluşturmaktadır. Düşük kurulum maliyeti, bakım işlemlerinin kolaylığı ve kurulum alanı çeşitliliği gibi faktörler fotovoltaik sistemleri yenilenebilir enerji kaynakları arasında öne çıkarmaktadır. Bu kapsamda fotovoltaik sistem potansiyelinin belirlenmesi önem kazanmaktadır. Bu tez çalışmasında, uydu görüntüleri kullanılarak görüntü işleme yöntemi ile binaların üzerinde bulunan çatılar için FV enerji kapasitesi belirlenme işlemi gerçekleştirilmiştir. Coğrafi konum bilgisi olarak kullanılan enlem-boylam değerleri ile farklı yakınlaştırma seviyelerinde ve boyutlarda uydu görüntüleri elde edilmiştir. Çalışmada elde edilen görüntüler HSV renk modeli yöntemi ve K-Means algoritması filtreleme yöntemleri olmak üzere iki yöntem ile değerlendirilmiştir. Birinci yöntemde görüntülerin renk özü, doygunluk ve parlaklık değerleri optimum seviyelere getirilerek eşikleme (thresholding) ile ayrıştırma uygulanabilmesi için uygun görüntü elde edilmiştir. Eşikleme sonrası belirlenen konum merkez alınarak çatı kenarları belirlenmiş ve çizdirilmiştir. Belirlenen kenarlar içinde kalan alan üzerinden konumun FV kapasitesi belirlenmiştir İkinci yöntemde ise görüntülere K-Means filtreleme algoritması uygulandıktan sonra çatı alanı tespiti yapılmış ve FV kapasitesi belirlenmeye çalışılmıştır. Yöntemlerin uygulanabilirliğini değerlendirmek amacıyla 5 farklı konuma ait görüntüler elde edilerek filtreler uygulanmıştır. Filtreleme yöntemlerinin doğruluğu PV*SOL simülasyon programı ile elde edilen sonuçlar ile karşılaştırılmış ve yöntemlerin verimliliği test edilmiştir. Sonuç olarak, çalışmada uygulanan yöntemlerin kişisel kullanıcılara bulundukları konumların çatı üstü fotovoltaik kapasitesinin etkili bir şekilde belirlenmesi konusunda önemli fayda sağlayacağı beklenmektedir.
Farklı gölgelenme örüntüleri ve fotovoltaik bağlantı türleriyle pıl tabanlı maksimum güç noktası takip sisteminin incelenmesi
Fotovoltaik (FV) dizisi karakteristiğindeki Maksimum Güç Noktalarının (MGN) sayısının arttırılması, Maksimum Güç Noktası Takibi (MGNT) algoritmalarının MGN'yi bulmasını zorlaştırmaktadır. Ayrıca, FV panellerinin bağlantı türleri ve kısmi gölgeleme koşulu da MGN'lerin sayısını artırır ve FV dizisinin karakteristik eğrisini değiştirmektedir. Bu nedenle, FV dizisi kurulurken, FV panel bağlantı türü, kullanılacak MGNT algoritması ve kısmi gölgeleme örüntüleri çok önemlidir. Bu çalışmada, 5x5 FV panelden oluşan fotovoltaik sistemi Kısmi Gölgeleme Koşulu (KGK) altında TMS320F28335 DSP kiti kullanılarak Döngüdeki İşlemci (Processor-In-Loop, PIL) platformunda en sık kullanılan üç MPPT algoritmasının ve sekiz farklı bağlantı türünün testi gerçekleştirilmiştir. PIL sonuçları ve yapılan analizlere göre, verilen bağlantı türleri arasında Toplam Çapraz Bağlantı (Total-Cross-Tied, TCT), tüm KGK'lar altında en yüksek dizi çıkış gücünü sağlamaktadır. Bu bağlantı türünün çıkış gücü en yüksek değerine Çapraz (Diagonal, DG) gölgelenme örüntüsünde ulaşmıştır. Ayrıca, %65,73'lük bir maksimum Doluluk Faktörü (Fill Factor, FF) ve %10,40'lık bir minimum Uyumsuzluk Güç Kaybına (Mismatched Loss, ML) sahiptir. Ek olarak, neredeyse tüm test koşullarında (48 testten 35'ine), PSO algoritması Global Maksimum Noktasına (GMP) ulaşmıştır. Tüm bu sonuçlar, FV sistemin güç verimliliği için sadece MGNT algoritmalarının değil, aynı zamanda bağlantı türlerinin, kısmi gölgeleme modellerinin ve bunların hepsinin birlikte değerlendirilmesinin de büyük önem taşıdığını göstermektedir.
Fotovoltaik panellerin I-V eğrisini çıkaran cihaz tasarımı ve gerçekleştirilmesi
Dünya ölçeğindeki enerji tüketimi ve fosil yakıt kaynaklarının beklenen tükenmesi, temel olarak güneş enerjisi gibi alternatif enerji kaynaklarının araştırılması ve geliştirilmesine ilginin yönlenmesine sebep olmuştur. Fotovoltaik enerji alanındaki araştırmalar, modelleme, kontrol ve fiziksel ekstraksiyon parametreleri gibi çeşitli yönlere göre son otuz yılda hızla artmıştır. Bir fotovoltaik (PV) modülün elektriksel performansı, modül teknolojisine ek olarak güneş ışınımı, ortam sıcaklığı ve rüzgar hızı gibi gerçek çalışma koşullarına bağlıdır. Bu koşullar genellikle üreticiler tarafından neredeyse hiç karşılaşılmayan standart test koşullarının dışındadır. Bu koşullar altında bir PV modülünü karakterize etmek için, tüm akım-gerilim (I-V) eğrisinin kısa sürede ölçülmesi, uygun bir veri toplama cihazı gerektirir. I–V eğri izleyicileri esas olarak hataları tespit etmek ve PV kaynaklarının performansını değerlendirmek için haricen kullanılır. I–V izleme, açık devrelerden kısa devrelere kadar çok çeşitli çalışma noktalarını yakalarlar. Bu nedenle, I–V izleyicinin tasarımı ve uygulaması hem yazılım hem de donanım ayakları vardır. Bu ikisinin uyumlu bir şekilde tasarlanması ve gerçeklenmesi gereklidir. Tasarım elemanlarının yaygın kullanılan, erişimi problemsiz ve ucuz olanlarından seçilmesi ile ortaya çıkacak olan ürünün de daha ucuz olacağı açıktır. Böylelikle bu tür cihazların yaygınlaşmasına katkı sağlayacaktır. Tez kapsamında fotovoltaik panellerin I-V eğrisinin ölçülerek çıkarılması amaçlanmıştır. Bu kapsamda anlık olarak ölçümler yapılarak matematiksel modeller ile hesaplamalar yapılmıştır. Uygulaması yapılan tasarım piyasada benzer özellikteki akredite bir cihazla ölçümleri kıyaslanarak sonuçlandırılmıştır.
Silisyum güneş pillerinin fotovoltaik özelliklerine etkin eden çevresel etkilerin araştırılması
Günümüzde kullanılan enerji kaynaklarının büyük bir kısmını fosil yakıtlar oluşturmaktadır. Fosil kaynaklı bu yakıt türleri dünyamızda belirli miktarda rezervlere sahiptirler. Günlük yaşamımızdaki enerji ihtiyacı artışı nedeniyle, mevcut enerji kaynakları hızla tükenmektedir. Fosil yakıt kaynaklarının hızlı bir şekilde tükenmesi ve fosil yakıtlardan kaynaklanan çevre kirliliğine sebebiyet vermesinden dolayı yakın zamanda rüzgar, güneş, dalga, jeotermal, biokütle, hidrolik ve hidrojen gibi alternatif enerji kaynaklarının kullanımı büyük önem kazanmıştır. Güneş enerjisinin kullanılmasıyla enerji üretimi alternatif enerji kaynakları uygulamaları arasında en çok tercih edilenidir. Bu çalışmada, ülkemizde ve dünyada kullanılan alternatif enerji kaynaklarına değinilmiş ve Güneş enerjisinin gelişmiş ülkelerde ve Türkiye' deki mevcut durumu, Güneş enerji santrallerinin çeşitleri ve çalışma prensipleri değerlendirilmiştir. Bilindiği üzere Türkiye' de Güneş enerji sistemleri istenilen seviyeye ulaşamamıştır, Güneş enerjisi santrallerinin uygulama alanlarının ağırlıklı olarak, arazilere uygulanan güneş tarlaları ve çatılara uygulanan güneş enerji sistemleri olduğu bilinmektedir. Bu sistemler fotovoltaik yöntemle güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştürebilen sistemlerdir. Fotovoltaikler, güneş ışığından elektrik enerjisi üreten güneş pilleri olarak adlandırılmaktadırlar. Bu çalışmada Fotovoltaik güneş pilleri çeşitleri arasında en çok tercih edilen silisyum güneş pillerine değinilmiş ve silisyum güneş pillerinin enerji üretimi aşamalarında etkilenmekte olduğu sıcaklık, nem, toz, kirlilik gibi çevresel faktörler üzerinde durulmuştur. Uygulama alanı gün geçtikçe artan fotovoltaik güneş pillerini kullanarak elektrik enerjisi üreten sistemlerin enerji kayıplarının nasıl düşürülebileceği, enerji verimliliğinin nasıl arttırılabileceği, enerji üretimi aşamalarını etkileyen çevresel faktörlerin nasıl en aza indirilebileceği gibi konular üzerinde durulmuştur.
Güneş enerjisini elektrik enerjisine çeviren çevre dostu sistemin tasarlanması
İnsan nüfusundaki ve sanayileşmedeki artış, teknolojinin hızla gelişmesi, bunlara bağlı olarak fosil enerji kaynaklarının 50 yıl gibi kısa bir süre sonra tükenecek olması, yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelimi arttırmıştır. Dünyamızın en önemli yenilenebilir enerji kaynağı güneştir. Bu sebeple güneş enerjisi ile ilgili çalışmalar her geçen yıl artmaktadır. Bu tez çalışmasında, teknolojinin gelişmesiyle insanların taşınabilir elektronik cihazlara gereksinimlerinin artması göz önünde bulundurarak, güneş enerjisini elektrik enerjisine çeviren ve cep telefonu, mp3 çalar, taşınabilir radyo gibi elektronik aygıtları şebekeden bağımsız şarj eden, çevre dostu bir sistem tasarlanmıştır. Sistem güneş paneli, şarj denetim birimleri ve aküden oluşmaktadır. Güneş paneli güneş enerjisini DC olarak elektrik enerjisine çevirmektedir. Güneşin olmadığı ya da yetersiz olduğu zamanlarda da sistemden yararlanmak için akü yerleştirilmiştir. Şarj denetim birimleri ise, akünün aşırı dolup boşalmasını engellemektedir ve sistemin gerilim değerlerini sabit tutmaktadır. Sistem deneysel olarak incelenmiş ve fotoğraflanmıştır.
Otomatik kontrol sistemli seralarda fotovoltaik sistem kullanımı: gölhisar örneği
Bu tez çalışmasında tam otomasyonlu seralarda ürün kalitesini ve üretimi arttırmak için fotovoltaik sistemden faydalanılması incelenmiştir. Gelişen teknoloji ile birlikte tarımda da birçok yenilik ortaya çıkmıştır. Bu yeniliklerin getirisinin yanında enerji tüketimi de artarak devam etmektedir. Ortaya çıkan bu enerji ihtiyacını karşılamanın yollarından birisi de fotovoltaik sistemlerin seralara entegrasyonudur. Bu tez çalışmasında Burdur ili Gölhisar ilçesi şartlarında şebekeye bağlı ve şebekeden bağımsız olmak üzere iki farklı türde üretim yapan tam otomasyonlu sera sistemlerinin sistem tasarımı maliyet hesabı ve ortaya çıkan maliyetin amortisman süresi örneklenerek hesaplanacak ve tasarlanan sistemin olumlu ve olumsuz yanları ortaya çıkarılacaktır. Anahtar Kelimeler: fotovoltaik, güneş enerjisi, PV sistem, otomasyon, sera, GES
Burdur Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi istiklal yerleşkesinin enerji ihtiyacının güneş enerji santrali ile karşılanabilirliğinin incelenmesi
Türkiye'nin enerji üretiminde; yenilenebilir kaynaklara yatırım yapmanın önemi ve enerji kaynaklarının dışa bağımlılığının ülke ekonomisinin etkileri araştırılmaktadır. Çalışmanın yararı güneş enerjisinin kullanım alanlarını anlayabilmek ve bu alanlardan en önemlisi güneş enerjisinden elektrik üretiminin fayda ve ülke ekonomisine katkılarını değerlendirilmesi önemi vurgulanmıştır. Bu çalışmada örnek olarak seçilen Burdur Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi İstiklal Yerleşkesinin enerji ihtiyacının güneş enerjisi ile karşılanabilme potansiyeli incelenmiştir. Bu kapsamda söz konusu enerji ihtiyacı karşılanması durumunda ülke ekonomisine katkıları üzerinde durulmuştur.
284,7 kWp kurulu güce sahip şebekeye bağlı bir fotovoltaik güç sisteminin performans analizi
Enerji talebi dünya çapında hızla artmakta ve artan bu talep, küresel ısınma ve çevre kirliliği gibi zorlukları da beraberinde getirmektedir. Yeterli temiz, ekonomik ve güvenli enerji arzı; küresel istikrar, ekonomik büyüme ve toplumsal refah ile yakından bağlantılıdır. Bu yüzden temiz yenilenebilir enerji öncelikli bir konu haline gelmektedir. Fotovoltaik endüstrisindeki yenilikçi teknolojilerin gelişmesi ve fotovoltaik maliyetindeki azalma nedeniyle, güneş enerjisinin hem gelişmiş hem de gelişmekte olan ülkelerde gelecekteki küresel enerji karışımında önemli bir rol oynaması beklenmektedir. Bu tez çalışması, Afyonkarahisar ilinde (38,75° kuzey enlemi, 30,53° doğu boylamı) bulunan bir mermer fabrikasının çatısı için tasarlanan ve çatısına kurulan, şebekeye bağlı bir fotovoltaik sistemin Solarify platformu ile izlenmesinden elde edilen performans sonuçlarını sunmaktadır. Çalışma, Solarify platformunun 284,7 kWp'lik bir fotovoltaik çatı sisteminin performansını analiz etmek için bir araç olarak kullanımına odaklanmış ve aynı zamanda kuzey ve güney cephe performans oranına dayalı olarak farklı cephelerin performanslarını karşılaştırmıştır. Sistem, 14 Ocak 2021 ile 31 Aralık 2021 tarihleri arasında izlenmiştir. İncelenen fotovoltaik sistem 876 güneş paneli ve 4 inverterden oluşmaktadır. Kuzey cephe performans oranı ile güney cephe performans oranı karşılaştırıldığında güney cephede konumlandırılan fotovoltaik panellerin gözle görülür derecede fark ile daha fazla enerji ürettiği gözlenmiştir. Ayrıca bu tez, Solarify platformunun fotovoltaik sistemlerin izlenmesi için kolay, hızlı ve kullanıcı dostu bir araç olduğunu göstermiştir.
Güneş pillerinde maksimum güç noktası takip sistemleri
Alternatif enerji kaynaklarının en önemlilerinden birisi güneş enerjisidir.Son zamanlardaki bilimsel çalışmalarla, güneş enerjisinin verimli kullanımında büyük aşamalar kaydedilmiştir. Ancak her bilimsel konuda olduğu gibi bu konu ile ilgili de çözülmesi gereken bazı problemler vardır. Bu problemlerden birisi güneş pilinden elde edilen gücün kullanımının maksimize edilmesi boyutundadır.Bu çalışmada, güneş pilinde maksimum güç noktasını yakalamak için üç farklı yöntem kullanılmıştır. Bunlar sırasıyla, güneş pilini yüke direk bağlama, kaygılandır&gözetle ve oransal açık devre voltajı metotlarıdır.Farklı ışınım ve sıcaklık değerleri için yukarıdaki üç yöntem karşılaştırılmış ve maksimum güç noktası yakalama'da en iyi yöntemin kaygılandır&gözetle yöntemi olduğu görülmüştür.Simülasyonda, Java dilinde program kullanılmış ve Eclipse IDE yazılım geliştirme ortamı seçilmiştir.
Fotovoltaik sistem analizi ve Labview tabanlı mppt simülasyonu
Bu çalışmada; Değişim ve Gözlem (P&O) algoritması ile Artımlı Geçiş (IncCond) algoritması metotları ve bu metotların kombinasyonu, farklı sıcaklık ve ışık şiddetindeki fotovoltaik (FV) panel güç üretiminin verimini arttırmak için kullanılmıştır. Maksimum güç noktası optimizasyonunu sağlayan diğer metotlar çalışmanın kapsamı dışında tutulmuştur.P&O metodu, MPPT sistemleri için en çok kullanılan metotlardan biridir. Dizinin çıkış gücünü kontrol ederek kendi çalışma gerilimindeki artma veya azalma miktarını karşılaştırır. Bu metot maksimum güç noktasını belirlerken yavaştır ve ani değişen hava şartlarında doğru neticeler vermekte başarısızdır. IncCond metodu ise, her iterasyonda gerçekleşen değişimlerin oranını arttıran farklı bir durum girerek, P&O metodunda görülen söz konusu eksiklikleri giderir. Bu iki tekniğin teorik bilgileri tezde verilmiş ve simülasyonları gerçekleştirilmiştir. İki tekniğin birleştirilmesi daha iyi sonuçlar verebilmektedir. Simülasyonda elde edilen sonuçlar literatürle karşılaştırılmış ve doğruluğu ispatlanmıştır.Bu farklı metotları kullanarak, sıcaklık ve ışık şiddeti parametreleri ile RS değerleri simüle edilerek, FV dizinin tepkileri incelenmiştir. Buna göre; sıcaklık artışında akım ve geriliminin olumsuz yönde etkilendiği, ışık şiddeti artışında ise, sıcaklığın tersine, bu değerlerin olumlu etkilenerek arttığı görülmüştür. RS direncindeki artışın da maksimum güç noktasını aşağıya çektiği gözlenmiştir. Yapılan çalışmada, RSH değerinin etkileri göz ardı edilmiştir.Kullanılan uygulama yazılımı, Labview, bu çalışmada da büyük kolaylıklar sağlamış ve çalışmanın güvenilirliğini ve sonucunu olumlu yönde etkilemiştir. MPPT sistemlerinin analizi için gerekli bilgilerin toplanması, analizi ve uygulama ortamına aktarılması da büyük önem taşımaktadır. Bu nedenle veri toplama ve analiz (DAQ) sistemleri incelenmiştir. Elde edilen veriler doğrultusunda, gerçek zamanlı uygulamalar için uygun donanım olarak, NI FieldPoint endüstriyel kontrol sistemleri tavsiye edilmiştir.