Güneş ışınım verilerinin analitik yöntemler ile yatay düzlemden eğimli düzleme çevrilmesi, deneysel doğrulanması ve fotovoltaik uygulaması

Güneş enerjisi, alternatif enerji kaynakları arasında en verimli ve en kullanışlı olan enerji kaynağı olarak bilinmektedir. Güneş enerjisi fotovoltaik hücreler aracılığı ile elektrik enerjisine dönüştürülür. Bu çalışmada Bolu Abant İzzet Baysal Üniversitesi Makine Mühendisliğine ait 40°42'52.2"K, 31°31'29.8"D koordinatlarında hali hazırda kurulu bulunan 36 hücreli polikristal tür bir güneş paneli ve sisteminden elde edilen veriler kullanılmıştır. Piranometreler ve veri kaydedici kullanılarak, hazırlanan deney düzeneğinde eğik düzlemdeki ışınım, yatay düzlemdeki ışınım, akım, voltaj hücre sıcaklığı ve çevre sıcaklığı değerleri dakikalık olarak kaydedilmiştir. Bu çalışma ile yatay bir yüzeye gelen güneş ışınım verilerinin iki farklı analitik model kullanılarak eğimli yüzeye çevrilmesi ve analitik modellerden elde edilen sonuçların deneysel sistemden alınan ölçüm değerleri ile karşılaştırılması hedeflenmiştir. Buna ilaveten, eğimli ve yatay yüzeyler üzerine düşen ışınım şiddetlerinin farklı olmasının fotovoltaik panellerden elde edilen güç ve enerji üzerindeki etkisinin nicel olarak incelenmesi amaçlanmıştır. Eğik düzleme düşen güneş ışınımı izotropik ve anizotropik modeller kullanılarak hesaplanmış ve deney düzeneğinde eğimli yüzeyde ölçülmüş olan ışınım değerleri ile karşılaştırılmıştır. Modellerden hesaplanan ışınım değerleri ile ölçülen ışınım değerleri arasındaki fark R2, RMSE ve MBE olmak üzere üç farklı istatistiksel parametre kullanılarak karşılaştırılmıştır. Ayrıca 4 parametreli model kullanılarak yılın farklı günlerinde fotovoltaik panelin ürettiği akım-voltaj ve güç-voltaj karakteristikleri hesaplanmıştır. Bu yolla, eğimli yüzeydeki hesaplanan ve ölçülen ışınım verileri ile akım-voltaj ve güç-voltaj değerleri karşılaştırılmıştır. Ayrıca, eğimli ve yatay olarak konumlandırılmış fotovoltaik panellerden elde edilen güç ve enerjinin mevsimsel olarak değişimi de irdelenmiştir.