Meteorolojik verileri kullanan mppt kontrollü rüzgar-güneş hibrit enerji sistemi tasarımı ve uygulaması

Bu tezde özellikle akademik çalışmalara destek olabilecek, eğitim ve araştırma maksadıyla kullanılabilecek küçük ölçekte rüzgâr-güneş enerji kaynaklarını temel alan hibrit bir enerji sistemi üzerinde tasarım ve pratik çalışma yapılmıştır. Çalışma kapsamında; rüzgâr hızı, güneş ışıması ve ortam sıcaklığı gibi meteorolojik veriler üzerinden rüzgâr türbini ve güneş paneli gibi davranan iki bileşenden meydana gelen bir enerji sistemi önerilmiştir. Ayrıca tasarlanan hibrit enerji sistemi, rüzgâr ve güneş enerji sistemlerinin verimlerine etki eden, günümüzde üzerinde akademik pek çok çalışmanın yapıldığı ve popüler olarak kullanılan maksimum güç noktası takibi algoritmaları ile de desteklenmektedir. Bu çalışmanın önemli yönlerinden biri üç farklı maksimum güç noktası takibi algoritmasının aynı mikrodenetleyici üzerine yüklenmesi ve kullanıcı tarafından seçilen algoritmanın çalıştırılmasıdır. Tezde ilk olarak, rüzgâr enerji kaynağı gibi davranacak olan rüzgâr türbini emülatörü üzerinde çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Bu kapsamda bir asenkron motor ve bir doğru akım makinesi akuple edilerek motor-generatör çifti oluşturulmuştur. İkinci olarak, güneş simülatörü üzerinde çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Hem güneş dizi simülatörü hem de rüzgâr emülatörü çıkışına ayrı ayrı birer güç dönüştürme katı tasarlanmış ve iki güç dönüştürme katı da merkezi bir DA barası üzerinde birleştirilmiştir. Tasarlanan bu güç katları ile üretilen DA türündeki enerjinin bir gerilim seviyesinden başka bir seviyeye dönüştürülmesine ve maksimum güç noktası takibi algoritmalarının işletilmesine imkân sağlanmıştır. Tezde ayrıca hem rüzgâr türbini emülatörü hem de güneş simülatörünün ayrı ayrı veya birlikte kullanabileceği bir omik yük simülatörü ve mikro yapılı bir evirici tasarlanmıştır. Rüzgâr ve güneş enerji kaynakları ile alternatif akım yüklerinin beslenmesine imkân sağlayacak şekilde, çıkışlar evirici girişine bağlanmıştır. Sistemin hibrit çalıştırılması durumunda farklı yük değerleri için elde edilen sonuçlardan maksimum güç noktası takibi algoritmalarının verimlerinin ortalama %88 değerinde olduğu gözlenmiştir. Tasarım ve uygulaması gerçekleştirilen hibrit enerji sistemi, rüzgâr ve güneş ışığı erişimine ihtiyaç duymadan sadece ortam verilerini kullanarak laboratuvar ortamında rüzgâr ve güneş enerjisi üreteçleri gibi davranabilmektedir. Sistem sayesinde her istenildiğinde ulaşılması mümkün olmayan rüzgâr türbinleri ve güneş panellerinin akademik ve eğitim ortamında çalışmalarının gözlenebilmesi amacıyla kullanılabilmesi mümkün hale gelmiştir. Hibrit enerji sistemi, yapısı bakımından geliştirilmeye açık, yeni algoritma ve kontrol yöntemlerinin uygulamasına imkân sağlar niteliktedir.