Düzce şartlarında bir evin enerji ihtiyacını karşılayacak fotovoltaik sistemin kurulumu

Abstract

Yenilenebilir enerji kaynaklarının önem kazanmasıyla birlikte güneş enerjisinden elektrik enerjisi elde edilen fotovoltaik(FV) sistemler üzerindeki çalışmalar ve uygulamalar son yıllarda yaygınlaşmıştır. Ülkemizin güneş enerjisi potansiyelinin yüksek olması bu alandaki endüstriye yönelik çalışmaları hızlandırmıştır. FV sistemlerin, güneş enerjisini doğrudan elektrik enerjisine dönüştürebilmeleri, çevreyi kirletmemeleri, yapılarının basit ve uygulamalarının kolay olmaları en önemli tercih sebebidir. FV sistemler çıkış gerilimi açısından şebekeye bağlı (on grid) ve şebekeden bağımsız (off grid) olarak iki farklı şekilde uygulanabilmektedir. Güneş panelinin konumu olarak da sabit ve hareketli sistemler olarak tasarlanabilmektedir. Bu çalışmada Düzce şartlarında bir evin elektrik enerjisi ihtiyacını karşılayacak güce sahip bir FV sistem gerçekleştirilmiştir. Uygulama şebekeden bağımsız ve güneş takip eden (tracking) sistem olarak gerçeklenmiştir. Sistemin kurulu gücü yaklaşık 2.5 kW tır. Yapılan bu çalışma ile hem yenilenebilir enerji ile beslenen bir konut için elektriksel olarak projelendirme hem de matematiksel analiz ve fizibilite ortaya konulmuştur. Kurulacak sistem Düzce şartlarına göre projelendirildiğinden Düzce de kendi elektrik enerjisini güneş enerjisinden sağlamak isteyenler için bir model olmuştur. Ayrıca güneş enerjisinden elektrik enerjisi üretimi ile ilgili yapılacak kapsamlı bilimsel çalışmalar için de bir uygulama sahası olmuştur. Aynı zamanda Oransal- İntegral-Türev (PID) kontrol kullanılarak DA-DA dönüştürücü çıkış geriliminin sabit tutulması sağlanmıştır. Sistem önce kontrolsüz bir şekilde çalıştırılmış daha sonra klasik yöntem Ziegler Nicols (ZN) ile katsayıları bulunan PID kontrol ile çalıştırılmıştır. Son olarak ise bir optimizasyon yöntemi olan Parçacık Sürü Optimizasyonu (PSO) ile katsayıları bulunan PID kontrol yöntemi kullanılarak sistem çalıştırılmıştır. Elde edilen Sonuçlara göre, PSO ile katsayıları bulunan PID kontrol sisteminin gerilimi referans değerine daha kısa sürede getirdiği görülmüştür.

Along with the increasing importance of renewable energy sources, the studies and applications that are about the photovoltaic studies which provide electrical energy from solar energy has become widespread recently. Because our country has very high solar energy potantial has sped up the studies for industry in this field. The most important advantages of photovoltaic systems are the abilities such as directly converting solar energy to electrical energy, unharmfull to the environment, having simple structures and simple applications.Photovoltaic systems can be applied in two different ways such as on grid and off grid in terms of output voltage. The location of solar panel can be designed as a fixed and mobile systems. In this study, in the conditions of Düzce, a photovoltaic system which has the power that can provide electrical energy of a house will be implemented. Application will be implemented as a system which is off-grid and can track the sun. The installed power of the system will be 2.5 kW which can supply the energy demand of a house. In the situation of the sun is not present, it will take into account spare storing sections and energy converter parts that will be supplied energy from. By doing this study, both electrical planning of a house feeding with renewable energy and mathematical analysis and feasibility will be presented. It will also be a model for people who wish to supply electrical energy from solar energy because the system which is set up will be planned according to conditions of Duzce. it is provided to keep constant the output value of DC-DC converter by using Proportional-Integral-Derivative (PID) control. Firstly the system is operated in an uncontrolled manner and then is operated with PID controller which its coefficients are calculated by conventional method which is Ziegler Nicols (ZN). Finally, the system is operated by using PID control method which its coefficients are calculated by Particle Swarm Optimization (PSO) method which is an optimization method. According to results obtained, it is observed that the voltage of the PID system which the coefficients are calculated by using PSO converges to reference value in shorter time.