Fotovoltaik sistem güç karakteristiklerinin deneysel yöntemle belirlenmesi / Experimental evaluation of photovoltaic system's power characteristics

Abstract

EXPERIMENTAL EVALUATION OF PHOTOVOLTAIC SYSTEM'S POWER CHARACTERISTICS Metin AYDIN SUMMARY In the first phase of this experimental research, an experimental set-up along with a data acquisition system was designed to determine PV panels' performances under real atmospheric conditions. The electrical connections and arrangement of three devices, computer, multimeters and adjustable resistance aparat, were priorly met. The ergonomical PV racks with two-axis tracking and one-axis tracking systems were then construted in Machinery Factory of Harran University. These racks provide slope-adjustmens for PV panels respectively with 5 and 3 degree intervals. Second, the theoreticals models for characterization of PV panels were reviewed and an appropriate model for PV panel under investigation was selected. The theoretical characterization of the panel was made by writing our own codes in Fortran and C++ programming languages. In the next step of the thesis, optimal electrical load to produce maximum PV power was experimentally determined for a single panel. The monthly performances of the panel by using optimal electrical load were measured during a year under Sanliurfa meteorological conditions. Besides, the influence of panel slope on power output was determined by using two panels: one of which had optimal monthly slope angle, the other had constant yearly slope angle. Finally, the optimal electrical loads were determined for multiple panels having different electrical configurations. The configurations investigated were 2s*2p (2 series + 2 parallels), 1s*4p, and 4s*1p. FOTOVOLTAİK SİSTEM GÜÇ KARAKTERİSTİKLERİNİN DENEYSEL YÖNTEMLE BELİRLENMESİ Metin AYDIN ÖZET Bu deneysel tez çalışmasının ilk aşamasında fotovoltaik panellerin doğal atmosfer şartlarındaki performansının tespitine olanak sağlayan bilgisayar destekli bir ölçüm ve kayıt sistemi kurulmuştur. Güneşi 2 eksende (yatay-düşey) takip eden 2 adet ve tek eksende (düşey) takip eden basit ve ekonomik sistem sehpaları Harran Üniversitesi Makine Fabrikası?nda üretilmiştir. Bu sehpalar farklı eğim açılarında ölçüm yapılmasına olanak sağlamakta ve 3-5?er derece aralıklarla eğimi ayarlanabilmektedir. İkinci olarak ölçümlerde kullanılan fotovoltaik panellerin teorik modellemesi için literatürdeki matematiksel modeller incelenmiş ve panel katalog verilerinin modelleme için yeterli olduğu bir matematiksel model seçilmiştir. Bu matematiksel modelleme için Fortran ve C++ programlama dillerinde algoritmalar oluşturularak panel karakterizasyonu gerçekleştirilmiştir. Çalışmanın bir diğer aşamasında tek bir PV panelin maksimum gücü üretebileceği optimum yük değeri deneysel olarak tespit edilmiştir. Tek panel için tespit edilen bu optimum yük değeri kullanılarak, Şanlıurfa ili meteorolojik şartlarında PV panellerin performansı yılın tüm ayları için ölçülmüştür. Ayrıca, birisi optimum aylık eğim açısında, diğeri ise yıllık sabit eğim açısında yerleştirilen 2 adet PV panel kullanılarak, eğim açısının sistem güç çıktısı üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Bir sonraki aşamada sistemde mevcut bulunan toplam 4 adet PV panelin birbirine farklı kombinasyonlarda bağlandığı panel konfigürasyonları için optimal yük direncinin tespit edilmesi sağlanmıştır. Araştırılan panel konfigürasyonları 2s*2p (2 seri + 2 paralel), (1s*4p) ve (4s*1p) olmuştur. Elde edilen sonuçlar, fotovoltaik sistemler üzerinde gerçek atmosferik koşullarda elde edilen güç değerlerinin, teorik beklentilerden farklı olduğunu göstermektedir. Deneysel olarak elde edilen sistem güç çıktısı üzerinde; elektriksel yük değeri, eğim açısı ve elektriksel bağlantı konfigürasyonu gibi parametrelerin etkisinin oldukça önemli olduğu gözlemlenmiştir.