Karabük ve civarı için güneş enerjisi ölçümleri ve spektrum analizleri için sistem ve yöntem tasarımı

Abstract

Bu çalışmada, LED ve fotodiyot tabanlı radyometrenin tasarımı gerçekleştirilerek yeryüzüne düşen solar radyasyonun tüm spektrumda, temel spektrum (morötesi, görünür ve kızılötesi) bölgelerinde ve mavi, yeşil, kırmızı renkleri kapsayan spektrum bölgelerinde bulunan radyasyon miktarları, tüm spektruma olan oranları ve bunların hava kütlesi değerlerine göre değişimleri araştırılmıştır. Bu amaçla spektral olarak seçici olan LED'leri ve fotodiyotları dedektör olarak kullanan ve bu dedektörlerin çıkışlarını değerlendiren bir mikrodenetleyici ve ilgili gömülü yazılımı içeren radyometre tasarlanmıştır. Bu dedektörlerin çıkış değerleri, spektrumu güneş spektrumuna benzeyen ve çıkış değeri bilinen standart bir ?güneş simülatörüne? göre kalibre edilmiştir. Kalibrasyon işlemi ile dedektör çıkışları W/m2 cinsinden ifade edilebilir hale gelmiştir. Tasarlanan radyometre ile günlük ölçümler alınmaya başlanmış ve bu ölçümlerin sonuçları çizelge ve grafiklerle gösterilerek yorumlanmıştır. Karabük Üniversitesi Yenilenebilir Enerji Mühendisliği Araştırma ve Uygulama Merkezi'nde bulunan 1 kW'lık fotovoltaik sistemin veri edinim cihazının vermiş olduğu günlük toplam amper-saat bilgisinden metrekareye düşen solar radyasyon yoğunluğunu hesap etmek için bir yaklaşım uygulanmıştır.

In this study, the irradiation rates present in the entire spectrum, in the main spectral (ultraviolet, visible and infrared) regions and in the spectral regions covering the blue, green and red colors of the solar radiation falling on to earth?s surface, and the percentages of these irradiations to the entire spectrum, and the variation of these irradiations against the air mass were investigated for the Karabuk areas implementing the design of the LED and photodiode based radiometer. For this aim, a radiometer that uses the spectrally selective LEDs and photodiodes as sensors and that includes a microcontroller and embedded software evaluating the outputs of the sensors was designed. The output values of the sensors were calibrated using a standard ?sun simulator? whose spectrum matches the solar spectrum and whose output values are known. By the calibration process the outputs of the sensors were made capable of be determined in terms of W/m2. Daily measurements were taken using the designed radiometer and the measurement results were interpreted and displayed by tables and graphics. An approach is applied to calculate solar irradiation values from the daily total ampere-hours knowledge given by data logger device of the photovoltaic system of 1 kW in the Karabuk University Renewable Energy Engineering Research and Application Center.