Imeset’17 Bitlis Full Paper Proceedings · Prof. Dr. Yuriy Alyeksyeyenkov (Turkish Aeronautical Association University , Turkey) • Assoc. Prof. Dr. Yusuf Doğan (Mardin Artuklu

International Conference on Multidisciplinary, Science, Engineering and Technology (IMESET’17 Bitlis)

Oct 27-29, 2017, Bitlis

IMESET’17

International Conference on Multidisciplinary, Engineering, Science, Education and Technology (IMESET’17 Bitlis) Hosted by Bitlis Eren University October 27-29, 2017, Bitlis, Turkey

Imeset’17 Bitlis Full Paper Proceedings

e - ISBN: 978-605-82480-3-8

Bitlis, Turkey 2017

International Conference on Multidisciplinary, Science, Engineering and Technology (IMESET’17 Bitlis)

Oct 27-29, 2017, Bitlis

IMESET’17

International Conference on Multidisciplinary, Engineering, Science, Education and Technology (IMESET’17 Bitlis)

Hosted by Bitlis Eren University October 27-29, 2017, Bitlis, Turkey

FULL PAPER PROCEEDINGS

IMESET’17 BİTLİS

International Conference on Multidisciplinary, Science, Engineering and Technology (IMESET’17 Bitlis)

Oct 27-29, 2017, Bitlis

IMESET’17

II. INTERNATIONAL CONFERENCE ON MULTIDISCIPLINARY,

ENGINEERING, SCIENCE, EDUCATION AND TECHNOLOGY

(IMESET’17 BİTLİS)

Hosted by Bitlis Eren University

October 27 -29, 2017, Bitlis, Turkey

e - ISBN: 978-605-82480-3-8

EDITORS

Prof. Dr. Mehmet DEMİRTAŞ

Assoc. Prof. Dr. Koray KÖKSAL Assoc. Prof. Dr. Murat AYGÜN

Assist. Prof. Dr. İhsan ALACABEY Assist. Prof. Dr. Mehmet AKYÜZ

Assist. Prof. Dr. Nusret BOZKURT Assist. Prof. Dr. Ökkeş ÖZTÜRK Assist. Prof. Dr. Şahin KIZILTAŞ

PUBLISHING COORDINATOR

Şakir PARLAKYILDIZ

All papers have been peer reviewed.

International Conference on Multidisciplinary, Science, Engineering and Technology (IMESET’17 Bitlis)

Oct 27-29, 2017, Bitlis

IMESET’17

COMMITTEES Honorary PRESIDENT Prof. Dr. Erdal Necip Yardım (Rector, Bitlis Eren University) CONFERENCE CHAIR Prof. Dr. Mehmet Demirtaş (Vice Rector of Bitlis Eren University, Turkey) CONFERENCE TECHNICAL PROGRAM CHAIR Prof. Dr. Sabir Rüstemli (Vice Rector of Bitlis Eren University, Turkey) ADVISORY BOARD Prof. Dr. Ahmet Beyarslan (Bitlis Eren University, Turkey) Prof. Dr. Asem Nauşabayeva Hekimoğlu (Bitlis Eren University, Turkey) Prof. Dr. Aydın Büyüksaraç (Bitlis Eren University, Turkey) Prof. Dr. İsa Yüceer (Bitlis Eren University, Turkey) Prof. Dr. Sezai Yalçın (Bitlis Eren University, Turkey) ORGINIZING COMMITTEE Assoc. Prof. Dr. Koray Köksal (Bitlis Eren University, Turkey) Assoc. Prof. Dr. Murat Aygün (Bitlis Eren University, Turkey) Assist. Prof. Dr. İhsan Alacabey (Mardin Artuklu University, Turkey) Assist. Prof. Dr. Mehmet Akyüz (Bitlis Eren University, Turkey) Assist. Prof. Dr. Nusret Bozkurt (Bitlis Eren University, Turkey) Assist. Prof. Dr. Ökkeş Öztürk (Bitlis Eren University, Turkey) Assist. Prof. Dr. Şahin Kızıltaş (Bitlis Eren University, Turkey) Lect. Hatice Öntürk (Bitlis Eren University, Turkey) Lect. Şakir Parlakyıldız (Bitlis Eren University, Turkey) Lect. Yılmaz Yurci (Bitlis Eren University, Turkey) Lect. Zeki İlcihan (Bitlis Eren University, Turkey)

International Conference on Multidisciplinary, Science, Engineering and Technology (IMESET’17 Bitlis)

Oct 27-29, 2017, Bitlis

IMESET’17

KEYNOTE SPEAKERS Prof. Dr. İsmail EKMEKÇI Istanbul Ticaret University, Turkey Prof. Dr. Subhan NAMAZOV Azerbaijan Technical University, Azerbaijan Assoc. Prof. Dr. İslam İSLAMOV Azerbaijan Technical University, Azerbaijan Assoc. Prof. Dr. Mirvari AGAYEVA Baku State University, Azerbaijan Assist. Prof. Dr. İsmail EKMEKÇI Gazi University, Turkey Dr. Abdollah Esmaeili National Iran Oil Compnay, Iran

International Conference on Multidisciplinary, Science, Engineering and Technology (IMESET’17 Bitlis)

Oct 27-29, 2017, Bitlis

IMESET’17

SCIENTIFIC BOARD

• Assist. Prof. Dr. Abdullah Eren (Mardin Artuklu University , Turkey) • Assist. Prof. Dr. Abdülrezzak Bakış (Bitlis Eren University , Turkey) • Assist. Prof. Dr. Abdurrahman Dündar (Mardin Artuklu University , Turkey) • Assoc. Prof. Dr. Abdurrahman Ekinci (Mardin Artuklu University , Turkey) • Prof. Dr. Adam Flizikowski (UTP University of Technology, Poland) • Assoc. Prof. Dr. Ahmet Regaip Oğuz (Yüzüncü Yıl University, Turkey) • Assist. Prof. Dr. Ahmet Ufuk Kömüroğlu (Yüzüncü Yıl University , Turkey) • Assist. Prof. Dr. Akif Akto (Mardin Artuklu University , Turkey) • Prof. Dr. Ali Çoban (Turkish Aeronautical Association University , Turkey) • Assist. Prof. Dr. Ali Rıza Kul (Yüzüncü Yıl University , Turkey) • Prof. Dr. Arif Mammadov (Azerbaijan Technical State University, Azerbaijan) • Assist. Prof. Dr. Atilla Ergüzen (Kırıkkale University, Turkey) • Dr. Aydın Yıldız (Ministry of Food and Agriculture, Turkey) • Assoc. Ayşe Dilek Özşahin (Bitlis Eren University, Turkey) • Prof. Dr. Aytekin Afandiyeva (Baku State University, Azerbaijan) • Assoc. Prof. Dr. Bahar Burtan Doğan (Dicle University , Turkey) • Assist. Prof. Dr. Bahattin Bulduk (Yüzüncü Yıl University , Turkey) • Assist. Prof. Dr. Barış Sabuncuoğlu (Turkish Aeronautical Association University ,

Turkey) • Assist. Prof. Dr. Behçet Kocaman (Bitlis Eren University , Turkey) • Assoc. Prof. Dr. Cezmi Kayan (Dicle University , Turkey) • Dr. Chao Xu (University of Southampton, U.K) • Prof. Dr. Elchin Rzayev (Azerbaijan Technical State University, Azerbaijan) • Dr. Ercan Çınar (Batman University, Turkey) • Assist. Prof. Dr. Ercan Işık (Bitlis Eren University , Turkey) • Prof. Dr. Erkki Levanen (Tampere University of Technology, Finland) • Assoc. Prof. Dr. Ertuğrul Çam (Kırıkkale University, Turkey) • Assist. Prof. Dr. Fahreddin Özbey (Bitlis Eren University , Turkey) • Assoc. Prof. Dr. Farhad Mirzayev (Baku State University, Azerbaijan) • Assist. Prof. Dr. Fatih Ünal (Mardin Artuklu University , Turkey) • Assist. Prof. Dr. Faysal Özdaş (Mardin Artuklu University , Turkey) • Dr. Ferat Kaya (Dicle University , Turkey) • Assist. Prof. Dr. Gül Gün (Bitlis Eren University , Turkey) • Assoc. Prof. Dr. Günel Paşayeva (Sumgayıt State University) • Dr. Habib Ghanbarpourasl (Turkish Aeronautical Association University , Turkey) • Assist. Prof. Dr. Halil Murat Ünver (Kırıkkale University, Turkey) • Assist. Prof. Dr. Halil Yetgin (Bitlis Eren University , Turkey) • Prof. Dr. Hanim Aliyeva (Azerbaijan National Conservatory, Azerbaijan) • Assist. Prof. Dr. Hasan Taşkıran (Bitlis Eren University , Turkey) • Assist. Prof. Dr. Hasan Umut Akın (Turkish Aeronautical Association University ,

Turkey) • Assist. Prof. Dr. Hayri Yaman (Kırıkkale University, Turkey) • Dr. Hossein Khoshbaten (Sarab University , Iran) • Assist. Prof. Dr. Hüseyin Alkan (Dicle University , Turkey) • Assoc. Prof. Dr. Islam Islamov (Azerbaijan Technical State University, Azerbaijan) • Dr. İbrahim Dolak (Dicle University , Turkey) • Assist. Prof. Dr. Erhan AKın (Siirt University , Turkey)

International Conference on Multidisciplinary, Science, Engineering and Technology (IMESET’17 Bitlis)

Oct 27-29, 2017, Bitlis

IMESET’17

• Assist. Prof. Dr. İbrahim Mahariq (Turkish Aeronautical Association University , Turkey)

• Assoc. Prof. Dr. İbrahim Teğin (Siirt University , Turkey) • Assist. Prof. Dr. İhsan Alacabey (Mardin Artuklu University , Turkey) • Prof. Dr. Ilya Potapov (Tampere University of Technology, Finland) • Assoc. Prof. Dr. İsa Sıdır (Bitlis Eren University , Turkey) • Dr. İsmail Yener (Dicle University , Turkey) • Dr. Jari Mustajarvi (Hamk University of Applied Sciences, Finland) • Prof. Dr. Jarmo Harju (Tampere University of Technology, Finland) • Javad Rahebi (Turkish Aeronautical Association University , Turkey) • Prof. Dr. Joni Kamarainen (Tampere University of Technology, Finland) • Prof. Dr. Jukka Pekkanen (Tampere University of Technology, Finland) • Dr. Kazimierz Bieliński (UTP University of Technology, Poland) • Assist. Prof. Dr. Kerim Youde Han (Cankaya University , Turkey) • Prof. Dr. Lassi Paunonen (Tampere University of Technology, Finland) • Dr. Łukasz Zabłudowski (UTP University of Technology, Poland) • Dr. Łukasz Saganowski (UTP University of Technology, Poland) • Assist. Prof. Dr. M. Cevat Yıldırım (Mardin Artuklu University , Turkey) • Assist. Prof. Dr. M. Fırat Baran (Mardin Artuklu University , Turkey) • Assist. Prof. Dr. M. Şakir Ece (Mardin Artuklu University , Turkey) • Prof. Dr. Mats Berg (University of KTH, Sweeden) • Assist. Prof. Dr. Mehmet Ali Akın (Mardin Artuklu University , Turkey) • Assist. Prof. Dr. Mehmet Bakır Şengül (Bitlis Eren University , Turkey) • Assoc. Prof. Dr. Mehmet Cihan Aydın (Bitlis Eren University , Turkey) • Assist. Prof. Dr. Metin Işık (Bitlis Eren University , Turkey) • Prof. Dr. Minna Lanz (Tampere University of Technology, Finland) • Assoc. Prof. Dr. Mirvari Ağayeva (Baku State University, Azerbaijan) • Assoc. Prof. Dr. Mohammed El-Hajjar (University of Southampton, U.K) • Assist. Prof. Dr. Murat Lüy (Kırıkkale University, Turkey) • Assist. Prof. Dr. Musa Çibuk (Bitlis Eren University , Turkey) • Assist. Prof. Dr. Mürşet Çakmak (Mardin Artuklu University , Turkey) • Assoc. Prof. Dr. M. Cevat Yıldırım (Mardin Artuklu University) • Assist. Prof. Dr. M. Halil Sağlam (Siirt University , Turkey) • Assoc. Prof. Dr. Nazlı Hasanova (Baku State University, Azerbaijan) • Prof. Dr. Nihat Mert (Yüzüncü Yıl University , Turkey) • Assist. Prof. Dr. Nilgün Ferhatosmanoğlu (Turkish Aeronautical Association University ,

Turkey) • Prof. Dr. Pertti Jarventausto (Tampere University of Technology, Finland) • Assoc. Prof. Dr. Qurban Qasımov (Baku State University, Azerbaijan) • Assist. Prof. Dr. Piotr Kiedrowski (UTP University of Technology, Poland) • Dr. Piotr Boniewicz (UTP University of Technology, Poland) • Assoc. Prof. Dr. Rafik Kuliyev (Baku State University, Azerbaijan) • Assist. Prof. Dr. Rafael Hamidov (Baku State University, Azerbaijan) • Assist. Prof. Dr. Ramiz İskendertov (Azerbaijan Technical State University, Azerbaijan) • Assoc. Prof. Dr. Raziye Mert (Turkish Aeronautical Association University , Turkey) • Assist. Prof. Dr. Ryzsard Zamorski (UTP University of Technology, Poland) • Dr. Salih Çibuk (Yüzüncü Yıl University , Turkey) • Assist. Prof. Dr. Sema Kaptanoğlu (Yüzüncü Yıl University , Turkey) • Assist. Prof. Dr. Serhat Berat Efe (Bitlis Eren University , Turkey) • Assist. Prof. Dr. Shadi El Shehabi (Turkish Aeronautical Association, Turkey)

International Conference on Multidisciplinary, Science, Engineering and Technology (IMESET’17 Bitlis)

Oct 27-29, 2017, Bitlis

IMESET’17

• Prof. Dr. Sibel Derviş (Mardin Artuklu, Turkey) • Dr. Sławomir Bujnowski (UTP University of Technology, Poland) • Dr. Sławomir Cieślik (UTP University of Technology, Poland) • Assist. Prof. Dr. Sudantha Balage (University of Turkish Aeronautical Association,

Turkey) • Assist. Prof. Dr. Şehnaz Altunakar (Dicle University , Turkey) • Assoc. Prof. Dr. Tahirhan Aydın (Mardin Artuklu University , Turkey) • Prof. Dr. Tapio Niemi (Tampere University of Technology, Finland) • Dr. Tomasz Marciniak (UTP University of Technology, Poland) • Dr. Toni Laitinen (Hamk University of Applied Sciences, Finland) • Assoc. Prof. Dr. Valeh Hacıyev (Baku State University, Azerbaijan) • Prof. Dr. Ville Santala (Tampere University of Technology, Finland) • Assist. Prof. Dr. Yakup Şahin (Bitlis Eren University , Turkey) • Assoc. Prof. Dr. Yasin Rustamov (Azerbaijan Scientific-Research Institute of Hydraulic,

Azerbaijan) • Prof. Dr. Yeter Değer (Yüzüncü Yıl University , Turkey) • Assist. Prof. Dr. Yılmaz Akdemir (Siirt University , Turkey) • Assist. Prof. Dr. Yuriy Alyeksyeyenkov (Turkish Aeronautical Association University ,

Turkey) • Assoc. Prof. Dr. Yusuf Doğan (Mardin Artuklu University , Turkey) • Assoc. Prof. Dr. Zafar Cafarov (Azerbaijan Technical State University, Azerbaijan)

International Conference on Multidisciplinary, Science, Engineering and Technology (IMESET’17 Bitlis)

Oct 27-29, 2017, Bitlis

240

IMESET’17

FV Panel Açısının Panelin Verimliliğine Olan Etkisinin Modellenmesi

Ramazan Menak

Saadettin Aksoy

Hakan Kızmaz Siirt Üniversitesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği, Siirt, 56000

ÖZET

Dünyada artan nüfus yoğunluğuna bağlı olarak enerji tüketimi de aynı oranda artmaktadır. Gelecekte elektrik enerjisi elde etmede kullandığımız fosil yakıtların varlığının sona erecek olmasının bilincinde olan insanoğlu yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelmiştir. Bu kaynaklar temiz, çevreye herhangi bir zararı olmayan ve en önemlisi de tükenmez olduklarından dolayı araştırmacıları cezbetmiş ve bu alandaki çalışmalar gün geçtikçe yoğunluk kazanmıştır. En önemli yenilenebilir enerji kaynaklarından biri olan güneş enerjisi, elektrik enerjisi elde etmede kullanılan en yaygın kaynaktır. Güneşten elektrik enerjisi elde etmek için FV (fotovoltaik ) panellerden yararlanılır. FV panellerden en verimli şekilde enerji elde etmek için panel konumu ve panel açısı çok önem arz etmektedir. Bu çalışmada panel açısının panelin çıkış gücü üzerindeki etkisinin modellenmesi amaçlanmıştır. Modelleme için Matlab/Simulink yazılımı kullanılmıştır. Gerçekleştirilen benzetim programı ile herhangi bir ortamda bulunan bir FV panelin üzerine gelen ortam güneş radyasyon değerine, gelen güneş açısı değerine ve panel açısının değerine göre panel çıkışındaki güç eğrileri izlenebilmektedir. Gerçekleştirilen benzetim çalışması ile kurulacak olan güneş panellerinden en yüksek verimi elde edebilmek için gerekli optimal panel açısı belirlenebilecektir. Anahtar Kelimeler: FV paneller, FV Panel açısı, Güneş Enerjisi, Güneş Takip Sistemleri, Matlab/Simulink.

Modeling of the Effect of FV Panel Angle to the Efficiency of the Panel

ABSTRACT

Due to the increasing population density, the energy consumption is also increasing at the same rate. Mankind has turned to renewable energy sources because of the aware of the fact that the existence of fossil fuels that we use to obtain electrical energy will run out in the future. These sources attracted researchers and the work in this area have become increasingly intense because of they are clean, harmless and most importantly, they are inexhaustible. One of these renewable energy sources the Solar energy is the most common source to obtain electrical energy. In order to obtain electricity from the sun, we use PV (photovoltaic) panels. Panel position and panel angle is very important to get the most efficient energy from PV panels. In this study, a simulation is designed in the Matlab / Simulink to analyze the effect of the panel angle on the output power of pv panel. Thanks to simulation one can observe the output power curve of the PV panel according to the ambient solar radiation value, the values of the incoming sun angle and the value of the panel angle. This will allow determining the optimal panel angle to obtain the best efficiency from a fixed system to be installed. Keywords: PV panel, PV panel angle, Solar Energy, Solar Tracking Systems, Matlab/Simülink.

GİRİŞ

Sanayileşen ve küreselleşen dünyanın, enerji tüketimi gün geçtikçe artmaktadır. Dünya enerji ihtiyacını ilk başlarda fosil yakıtlar tarafında karşılamaktaydı. Ancak bu kaynaklar ilerde tükenecek olması, ihtiyacı karşılamayacağı endişesi, çevreye zararlı olması sebebiyle araştırmacılar alternatif enerji kaynaklarına yönelmiştir. Bu alternatif enerji kaynakları arasından yenilenebilir enerji kaynakları,

International Conference on Multidisciplinary, Science, Engineering and Technology (IMESET’17 Bitlis)

Oct 27-29, 2017, Bitlis

241

IMESET’17

temiz, çevre dostu ve sürekli olmasından dolayı insanoğlu bu kaynakları kullanmaya yönelmiştir. En önemli yenilenebilir enerji kaynakları olan güneş, rüzgar, biyokütle, jeotermal vb. gibi kaynaklar kullanılmaya başlanılmıştır. Güneş enerjisi son yıllarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Güneşten gelen ışınlardan elektrik enerjisi elde edebilmek için FV (fotovoltaik) paneller kullanılır. Güneş pilleri (solar cell) güneş ışınlarını elektrik enerjisine dönüştüren en küçük hücredir. Bu hücreler bir araya getirilerek modülleri, modüller bir araya getirilerek dizileri oluşturur. Bu diziler bir araya gelerek fotovoltaik panelleri oluşturur. Güneş pilleri, yüzeylerine gelen güneş ışığını doğrudan elektrik enerjisine dönüştüren yarıiletken maddelerdir. Yüzeyleri kare, dikdörtgen, daire seklinde olabilen güneş pillerinin alanları genellikle 100 cm² civarında, kalınlıkları ise 0,2-0,4 mm arasındadır. Güneş pilleri fotovoltaik prensibe dayalı olarak çalışırlar, yani üzerlerine ışık düştüğü zaman uçlarında gerilim oluşur. Pilin verdiği elektrik enerjisinin kaynağı, yüzeyine gelen güneş enerjisidir [1]. Güneş panellerinden maksimum verimde enerji elde edilmesi için çeşit yöntemler geliştirilmiştir. Panel açısı, panel konumu, güneş takip sistemleri, maksimum güç noktası izleyicileri vb. Buradaki temel amaç güneşten gelen güneş ışınlarının panelin üzerine dik düşmesini sağlamaktır. Güneş radyasyonunun güneş panelleri ve güneş kollektörlerinin performansı üzerinde önemli etkisi vardır. Güneş panelleri ve güneş kollektörlerine gelen güneş radyasyonu miktarı, bunların yönlendirilme ve eğim açılarından önemli ölçüde etkilenir [2-3]. Güneşi takip sistemleri (Sun Tracking Systems) ile panel üzerindeki radyasyon şiddetinin maksimum düzeyde olması sağlanır. Ancak güneş takip sistemleri sabit sistemlere göre daha daha maliyetli ve karmaşık olduğu için her zaman tercih edilmemektedir. Bu yüzden sabit sistemler için enerji verimliliği söz konusu olduğu zaman şüphesiz panel açısı (θ ) çok önem arz etmektedir. Optimum panel açısının hesaplanması, enlem, güneş radyasyonu özellikleri, kullanım süresi ve iklim koşullarına bağlıdır [4-5]. Bu çalışmada öncelikle güneşin, güneş panelinin, etkili radyasyon değerinin ve eğim açısı modelleri ayrı ayrı elde edilmiştir. Oluşturulan modeller, panel açısına bağlı olarak değişen değerler ile panel üzerine düşen etkili radyasyon değerine göre panel çıkışındaki elektriksel değişimlerin gözlenmesini sağlayacak biçimde birbirine entegre edilmiştir. Benzetim, Matlab/Simulink ortamında tasarlanmış olup istenilen veriler girildikten sonra panel çıkışındaki güç değerleri izlenilebilmektedir. Böylelikle girilen değerlere karşılık maksimum düzeyde güç çıkışı sağlayan en uygun panel açısı hesaplanıp, bu açı için elde edilecek olan verimlilik artışını gözlememize olanak sağlamıştır.

MATERYAL VE METOD

Bu bölümde FV panel modeli, güneş modeli, etkili radyasyon değeri modeli, panel açısı modeli tasarımları gerçekleştirilmiştir. Tüm bu modeller bir araya getirilip ortamdaki etkili radyasyon değerine, panel açısı değerine, panel üzerindeki sıcaklık değerlerine göre panel çıkışındaki güç değerleri izlenmiştir.

FV Panel Modeli

Fotovoltaik bir sistemin eşdeğer devresi Şekil 1.’de verilmiştir.

Şekil 1: Fotovoltaik bir sistemin eşdeğer devresi

İdeal bir fotovolatik hücresinin I V− karakteristiğine ilişkin matematiksel eşitlikler ise aşağıda verilmiştir.

Rs

Ipv RpDiode

G

T

IdIpvIrp

I

V

İdeal FV Hücresi

FV SİSTEM

International Conference on Multidisciplinary, Science, Engineering and Technology (IMESET’17 Bitlis)

Oct 27-29, 2017, Bitlis

242

IMESET’17

I I Ipv d= − (1)

[exp( ) 1]0qVI Id akT

= − (2)

[exp( ) 1]0qVI I Ipv akT

= − − (3)

İdeal bir PV hücresi, paralel diyot bağlı foton üretilen akım olarak gösterilebilir. Bununla birlikte, uygulamada, seri bağlı bir direnç ve bir paralel bağlı direnç eklenmelidir. Bu ifadelere göre çıkış akımı I, aşağıdaki gibi gösterilebilir.

I I I Ipv d Rp= + + (4)

I I I Ipv d Rp= − − (5)

exp 10V IRs V IRsI N I N Ip pv p V a Rt p

+ += − − −

(6)

Burada I , Fv panel çıkış akımı, IPV gelen ışınımdan oluşan akım değeri, V , Fv panel çıkış voltajı 0I diyot doyum akımı, Rs seri direnç, Rp paralel direnç, Vd diyot voltajı α diyot idealite faktörü, k Boltzman sabiti, T sıcaklık değeri, NP paralel bağlı hücre sayısı, NS seri bağlı hücre sayısıdır.

Yukarıdaki (1)-(6) arasındaki matematiksel denklemler kullanılarak aşağıda Şekil 2’de gösterildiği gibi bir Fv model tasarlanmıştır.

Şekil 2: Fotovoltaik bir sistemin Matlab/Simulink ortamında block modeli

Güneş Modeli

Bu bölümde güneş modelini oluşturabilmek için saat başı güneşten alınan radyasyon değerlerini ve güneş açısı değerleri için hazır data tablosu (Look-Up Table) kullanılarak bir model tasarımı gerçekleştirilmiştir. Güneş radyasyon değerleri tablosuna güneşin doğuşundan, batışına kadar saat başı ölçülen güneş radyasyon değerleri eklenmiştir. Güneş açısı değerleri tablosunu da güneşin doğuşu 0°

ile güneşin batışına kadar 180° bir yol çizdiği varsayılarak [6], 180° ’yi toplam gün uzunluğuna bölerek saat başı elde edilen açı değerleri tabloya eklenmiştir.

Şekil 3: Güneşin Matlab/Simulink ortamında modellenmesi

International Conference on Multidisciplinary, Science, Engineering and Technology (IMESET’17 Bitlis)

Oct 27-29, 2017, Bitlis

243

IMESET’17

Etkili Radyasyon Değeri ve Modeli

Farklı panel açılarında güneşten gelen ışınım şiddetini kullanmak için etkili radyasyon değeri kullanılır [6]. Panel üzerine düşen etkili radyasyon değerini hesaplamak için denklem (7) kullanılmıştır. Panel açısı (θ ) ve güneş geliş açısı (α ) şekil 4’te gösterilmiştir. Buradaki gelen güneş ışınımında maksimum şekilde faydalanmak için, ışınımın panel üzerine dik gelmesini sağlamaktır. Ancak bu sabit sistemler için günün her anında pekte mümkün bir durum değildir. Bu yüzden sabit panel optimal panel açısına ayarlanması gerekir.

_ _ *cos( )Etkili radyasyon Gelen RadyasyonG G α θ= − (7)

Şekil 4: Panel açısı ve güneş açısının gösterimi Şekil 5: Etkili radyasyon değeri blok

modeli

Şekil 6: Etkili radyasyon değerinin Matlab/Simulink ortamında modellenmesi

Panel Açısının Modellenmesi

Bu bölümde panel açısını belirleyebilmek için bir model tasarlanırmıştır. Güneş takibi yapan bir panelin her takip için yaptığı açısının modeli ile 30° , 45° , 90° ,135° ,150° açılarına sahip sabit panellerin açıları tasarlanmıştır.

Şekil 7:Panel açıları blok modeli

International Conference on Multidisciplinary, Science, Engineering and Technology (IMESET’17 Bitlis)

Oct 27-29, 2017, Bitlis

244

IMESET’17

Benzetim Modeli ve Benzetim Sonuçları

Bu bölümde oluşturulan tüm modeller birbirine entegre edilerek panel açılarına bağlı olarak ayrı ayrı FV panelin çıkışındaki güç eğrileri izlenilmiştir. Burada panel açıları modelinde, hareketli sistem için panel açısını sisteme bağlamak yada her hangi sabit bir panelin eğim açısını sisteme bağlamak için etkili radyasyon modelindeki panel açısı kısmına bağlantı yapmamız yeterli olacaktır. Sistem çalıştırıldıktan sonra panelin girişindeki etkili radyasyon değeri ile panel çıkışındaki güç değerleri izlenile bilinmektedir.

Şekil 8: Tüm modellerin birbirine entegre edilmesi ile oluşturulan benzetim modeli

Şekil 9. Her bir sabit panel açısı ve hareketli sistem için zamana göre değişen etkili radyasyon değerleri

International Conference on Multidisciplinary, Science, Engineering and Technology (IMESET’17 Bitlis)

Oct 27-29, 2017, Bitlis

245

IMESET’17

Şekil 10. Her bir panel açısı ve hareketli sistem için zamana göre değişen FV panel çıkış gücü değerleri

SONUÇ VE TARTIŞMA

Şekil 9’da görüldüğü gibi hareketli panel gelen radyasyon değerinin tümünü etkili olarak kullanabiliyorken sabit paneller sahip olduğu açılara göre gelen radyasyonun belli bir miktarını etkili radyasyon değeri olarak kullanabilmektedir. Panelin çıkış gücünü etkileyen en önemli parametrelerden biri olan radyasyon değeri ile orantılı olarak verim elde edilir. Dolayısıyla Şekil 10’da görüldüğü üzere üzerlerine gelen etkileyen radyasyon değerlerine bağlı olarak en verimli çalışan sistem şüphesiz hareketli sistem olduğu gözlenmiştir. Hareketli sisteme karşılık en verimli çalışan sistem 90° eğim açısına sahip sabit sistem olduğu gözlemlenmiştir. Benzetim sonucunda FV panellerden en yüksek derecede verim elde etmek için hareketli sistemlerin kullanılması gerektiği sonucuna varılmıştır. Sabit sistemler için yılın mevsimine ve güneş yörüngesine göre en uygun açının 30° ile 90° arasında olması gerektiği gözlemlenmiştir. Optimal panel açısı değerinin bulunması için panel açıları modelinde istenilen panel açısı girilerek hangi değerde, gelen güneş radyasyon değeri sonucuna yakın bir değer bulunur ise o değer optimal açı değeri olarak alınabilir.

REFERANSLAR

[1] S. Uzunok, “Fotovoltaik Modüllerin Elektrik Enerjisi Üretiminde Güneş Takip Sisteminin Etkisinin İncelenmesi,” 2007.

[2] El-Sebaii, A.A., Al-Hazmi, F.S., Al-Ghamdi, A.A., et al.: ‘Global, direct and diffuse solar

radiation on horizontal and tilted surfaces in Jeddah, Saudi Arabia’, Appl. Energy, 2010, 87, pp. 568–576

[3] Demain, C., Journée, M., Bertrand, C.: ‘Evaluation of different models to estimate the global solar

radiation on inclined surfaces’, Renew. Energy, 2013, 50, pp. 710–721 [4] Suthar, M., Singh, G.K., Saini, R.P.: ‘Performance evaluation of sun tracking photovoltaic systems:

a case study’. IET Communication and Computing (ARTCom 2013), Fifth Int. Conf. on Advances in Recent Technologies, 20 September 2013, pp. 328–335

[5] Khare, A., Rangnekar, S.: ‘Optimal sizing of a grid integrated solar photovoltaic system’, IET

Renew. Power Gener., 2014, 8, (1), pp. 67–75 [6] C. S. Chin, A. Babu, and W. McBride, “Design, modeling and testing of a standalone single axis

active solar tracker using MATLAB/Simulink,” Renew. Energy, vol. 36, no. 11, pp. 3075–3090, 2011.