Raspberry Pi ile fotovoltaik panellerin elektriksel verilerinin gerçek zamanlı izlenmesi

Abstract

Son zamanlarda artan dünya nüfusu ve teknoloji beraberinde, enerjiye olangereksinimleri artırmaktadır. Fosil kökenli enerji kaynaklarının maliyetlerinin artması,rezervlerinin kısıtlı olması ve çevreye olan zararlı etkileri ele alındığında alternatif enerjikaynaklarına eğilim hız kazanmaktadır. Bu konuda alternatif enerji kaynaklarıyla ilgilibilimsel çalışmalar hızlandırılmış ve dünyada enerji ihtiyacının karşılanmasında fosilyakıtların gerekliliğinin azaltılması hedeflenmektedir. Güneş enerjisi, rüzgâr enerjisi,hidroelektrik ve jeotermal enerji başlıca alternatif enerji kaynaklarındandır. Elektriküretilirken, nükleer ve jeotermal enerji kaynakları hariç, diğer kaynakların çoğunluğundagüneş yer almaktadır. Bundan dolayı son zamanlardaki desteklerle birlikte verim vemaliyetlerde düzenlemeler yapılarak güneşten elektrik enerjisi elde edilmesi cazip halegelmektedir. Fotovoltaik paneller (FV) kullanılarak güneş enerjisinden elektrik enerjisielde edilmektedir. FV panellerden elde edilecek enerji, panellerin konumlandırıldığıcoğrafi konuma, mevsimsel değişimlere ve çevre şartlarına göre değişmektedir. Güneşışınlarının panellere dik olarak gelmesi durumunda FV panellerden elde edilecek verimazami olmaktadır. Atmosfer dışında 1 m²'lik alana gelen güneş enerjisi sabit olmasınarağmen yeryüzüne ulaşabilen güneş enerjisinin bir kısmı atmosfer ve bulutlar aracılığıylageri yansıtılmaktadır. Bu nedenle güneş enerjisinden yararlanırken verimim artırılmasıiçin panellerin bir veya iki eksenli güneş izleme sistemi ile gün boyunca güneşin takipedilmesi sağlanabilir. Fakat güneş izleme sistemlerinde yer alan motor, sürücü vb.elemanların sürekli enerji tüketmeleri büyük bir dezavantaj oluşturmaktadır. Bununyerine FV panellerin optimum sabit eğim açısıyla yerleştirilerek güneş ışığındanmaksimum seviyede yararlanabilmektedir. Panellerin yüzeyine gelen güneş ışınımşiddeti, panellerin konumlandırıldığı yerin coğrafik konumu ile o güne ait gün içindekizaman dilimlerine bağlı olarak değişiklik göstermektedir. Bu yüzden, panellerin eğimaçısı bölgeden bölgeye değişmenin yanı sıra aylık, mevsimsel ve yıllık olarakdeğişmektedir. Bu amaç çerçevesinde 10°, 20°, 30°, 40°, 50° ve 60°'lik açılarlayerleştirilen FV paneller ile Bilecik ilinde güneş enerjisinden elde edilebilecekmaksimum gücün aylık, mevsimsel ve yıllık olarak optimum sabit eğim açısıbelirlenmektedir.Anahtar sözcükler: Raspberry Pi, Fotovoltaik panel, Sabit eğim açısı, Veri toplama.

In recent years energy demand has increased dramatically due to increasingpopulating and technological advancements. Alternative energy sources have gainedimportance since fossil fuels are costly, have limited reserves and give harm to theenvironment. Many scientific researches have been conducted on alternative energysources and it is aimed to decrease the use of fossil fuels. Solar, wind, hydroelectric andgeothermal energies are among the main alternative energy sources. Solar energy is usedin many energy sources to generate electricity except nuclear and geothermal energysources. Therefore, to generate electricity from solar has been more attractive with therecent investments and cost regulations. Photovoltaic (PV) panels are used to generateelectric energy from solar energy. The energy efficiency varies depending on the locationof the panels, seasonal and environmental changes. On the other hand, the efficiency ofthe panels will be maximum when sun rays fall on the panels with direct angle.Although the solar energy reaching a per square meter in the outer atmosphere isconstant, some of the solar energy falling on the earth are absorbed and reflected back bythe atmosphere and the clouds. Therefore, the panels should be tracked throughout theday by single or two axis solar tracking systems in order to increase the efficiency whilebenefiting from solar energy. However, some components of solar tracking systems suchas engine and driver consume energy continuously and this is the main drawback of thesystem. Therefore, PV panels should be placed with an optimum fixed tilt angle to extractmaximum power from PV panels. Solar radiation level falling on the panels variesdepending on the location of the panels and the time durations in a day. As a result, thetilt angle of the panels varies in different regions and they differ monthly, seasonally andannually. Within this scope, PV panels are placed at 10°, 20°, 30°, 40°, 50° and 60° andmonthly, seasonal and annual optimum tilt angles for Bilecik city are determined toextract maximum power from solar.Keywords: Raspberry Pi, Photovoltaic panel, Fixed tilt angle, Data acquisition.