FOTOVOLTAİK SİSTEM DENEY FÖYÜ

Transkript

1 T.C. KARADENĠZ TEKNĠK ÜNĠVERSĠTESĠ TEKNOLOJĠ FAKÜLTESĠ ENERJĠ SĠSTEMLERĠ MÜHENDĠSLĠĞĠ BÖLÜMÜ FOTOVOLTAİK SİSTEM DENEY FÖYÜ Ders: Yenilenebilir Enerji Kaynakları Ders Sorumlusu: Doç. Dr. İsmail Polat Eylül 2016

2 Deney Seti Tanıtımı Deney Seti Elemanları ġekil 1:Fotovoltaik Sistem Deney Seti 1) Fotovoltaik panel (PV panel): Güneş ışınlarını doğrudan elektrik enerjisine dönüştüren kristal Si hücrelerinden oluşan yapıdır. 2) Destekleyici: Pv panellerini taşıyan yapıdır. 3) ġarj regülatörü: Pv panel ve aküdeki akımı düzenleyip invertere aktaran devre elemanıdır. 4) Akü: Pv panellerde üretilen fazlalık elektrik enerjisini depolayarak güneş pillerinin çalışmadığı veya yeterince ışınımın olmadığı zamanlarda sistemi destekler. 5) Ġnverter: DC gerilimi AC gerilime veya DC akımı AC akıma dönüştüren cihazdır. 6) Voltmetre: Voltaj ölçer. 7) Ampermetre: Akım ölçer. 8) AC Güç analizörü: Üretilen AC gerilim, akım ve güç değerlerini gösteren bilgi ekranıdır. 9) Sistem bağlantı Ģeması: PV panel sisteminin bağlantı şemasıdır. Solar radyasyon metre: Panel üzerine düşen ışınım şiddetini ölçen cihazdır.

3 Kontrol Paneli Bağlantı Noktaları ġekil 2. Kontrol panelini sağ tarafı. 2 nolu bağlantı: PV panellerin bağlantı kombinasyon uçları. 3 nolu bağlantı: Pv paneli kontrol paneline bağlayan fiş. ġekil 3. Kontrol paneli sol tarafı 1 Sistem açma-kapama düğmesi 2 Akü bağlantı kabloları DENEY 1: Amaç: Birim yüzeye birim zamanda düşen ışık enerjisini W/m 2 ölçülmesi. cinsinden Güneşten gelen ışınımın ölçümü, rüzgâr hızından etkilenir. Toplam güneş ışınımını ölçmek için en uygun zaman havanın açık, bulutsuz ve rüzgâr hızının 3 m/s den daha düşük olduğu bir zamandır.

4 Güneş ışını ölçer ile farklı ışık kaynaklarının şiddetini ölçün 1. Ölçüm :..W/m 2 2. Ölçüm :..W/m 2 3. Ölçüm :..W/m 2 4. Ölçüm :..W/m 2 DENEY 2: Amaç: Pv panellerin farklı kombinasyonlarda bağlanmasının, akım-voltaj (I V), güç-voltaj (P-V) eğrileri üzerine etkilerinin incelenmesi. GüneĢ Panellerinin Farklı Bağlantı Biçimleri Pv deney setinde, bir birinden bağımsız olarak çalışabilen iki adet Pv panel vardır. Bu Pv paneller, Şekil 4 te gösterilen bağlantılar yardımıyla tek tek kullanılabildiği gibi birbiri ile seri veya birbiri ile paralel olarak da kullanılabilir. Farklı kombinasyonlara ait bağlantı biçimleri Tablo 1 ve Şekil 5 de verilmiştir. ġekil 4. Pv panellerin kablo bağlantı uçları. Tablo 1. Pv panellerin bağlantı biçimleri. Bağlantı biçimi Elektrik Kabloları Panel Bağlantısı Kırmızı Kırmızı Sadece alt panel 2 Siyah Siyah Sadece üst panel 3 Siyah Siyah Seri 4 Kırmızı Siyah Kırmızı Siyah Paralel

5 ġekil 5: Pv panellerin bağlantı şekilleri. NOT: İyi bir karşılaştırma için tüm deneyler aynı ışınım altında yapılmalıdır. Deneyin yapılıģı, 1. Pv panelden gelen kablo uçlarını şarj kontrolüne bağlayan köprüleri, deney setinden çıkartın. 2. Pv panelden gelen uçları, sürgülü reostaya (ayarlı direnç) Şekil 6 da gösterildiği gibi bağlayın. ġekil 6. Pv panelin elektriksel güç ölçüm düzeneği. 3. Pv panellerin uçlarına takılan sürgülü reostayı 0-50 arasında 5 luk adımlarla ayarlayarak voltaj ve akım değerlerini sırasıyla V1 voltmetresi ve A1 ampermetresinden okuyun ve aşağıdaki tabloları 1, 3 ve 4 nolu bağlantı (Sadece alt panel, seri ve paralel bağlantılar) biçimleri için doldurun. P= V.I bağıntısı yardımıyla güç değerlerini hesaplayın. a) Sadece alt Pv panelinin çalıştırılması: Şekil 5 deki 1 nolu bağlantıyı kullanın. Tablo değerleri yardımıyla I-V ve P-V grafiklerini milimetrik kâğıda çizin.

6 Tablo 2. Sadece alt Pv paneli için deneysel değerler R (Ω) Voltaj (V) Akım (A) P (W) b) Pv panellerin seri bağlanması: Şekil 5 teki 3 nolu bağlantıyı kullanın Tablo değerleri yardımıyla I-V grafiğini milimetrik kâğıda çizin. Tablo 3. Pv panellerin seri bağlanması için deneysel değerler R (Ω) Voltaj (V) Akım (A) c) Pv panellerin paralel bağlanması: Şekil 5 deki 4 nolu bağlantıyı kullanın Tablo değerleri yardımıyla I-V grafiğini milimetrik kâğıda çizin. Tablo 4. Pv panellerin paralel bağlanması için deneysel değerler R (Ω) Voltaj (V) Akım (A) Çizmiş Olduğunuz grafiklerden kısa devre akımı I sc (short-circuit current) ve açık devre gerilim V oc (no-load voltage) gösterin. Sadece alt panel baglantısı için maksimum güç noktası değerlerini (Pmp, Vmp ve Imp) bulun. 5. Sonuçları yorumlayın.

7 DENEY 3: Amaç: Artan elektriksel yük altında sistemin elektrik parametrelerinin incelenmesi. Deneyin yapılıģı: 1) Pv panelleri paralel bağlı konumda çalıştırın. 2) Sistemdeki tüm köprüleri bağlayın. 3) İnverterin güç düğmesinin aktif olduğundan emin olun. 4) Aktif edilen lamba sayısına göre Tablo 3 ü doldurun. 5) Sonuçları yorumlayın. Tablo 5. Pv panel sisteminin elektriksel parametreleri Devredeki Lamba sayısı DENEY 4: DC V1(V) V2 (V) V3 (V) A1 (A) A2 (A) A3 (A) V (V) I (A) P (W) AC Amaç: Şarj regülatörünün davranışının incelenmesi. Şarj regülatörü, Pv panel, akü ve inverterdeki güç akışını düzenleyen ekipmandır. Deney düzeneği bu devre elemanlarının her birinden geçen akımı ve uçlarındaki voltajı göstermektedir. Deneyin YapılıĢı 1) Pv panellerini, bağlantı köprüleri yardımıyla sistemden ayırın. Diğer köprülerin bağlı olduğuna dikkat edin. 2) Sistemde bulunan tüm lambaları aktif hale getirerek bataryanın tamamen boşalmasını sağlayın. 3) Akünün şarjı tamamen bittiğinde lambaların anahtarlarını kapatın ve akü ile invertere arasındaki köprüleri çıkarın. 4) Pv panelleri devreye sokun. A2-V2 çiftleri için zamana bağlı grafik çizin.

8 Akü, Pv paneller yardımıyla dolmaktadır. Akünün şarj seviyesi maksimum değere yaklaştığında, şarj regülatöründen geçen akım giderek azalır. Tam dolduğunda ise şarj regülatörü akımı tamamen keser. DENEY 5: Amaç: Akünün teknik özellikleri ve parametrelerinin incelenmesi Nominal Gerilim: Aküde olması beklenen gerilim değeridir. Akü 6 hücreden oluşmaktadır. Her bir hücre 2V luk bir gerilim üretir. Akü 12V nominal gerilime sahip olduğundan akü 12/2 = 6 hücreden oluşur. Aküden ölçülen etkin gerilim, akünün şarj durumuna bağlı olarak daha yüksek veya daha düşük çıkabilir. Akünün şarj durumunu ölçmek için; 1) Pv panel ve inverter köprü bağlantılarını kesin. 2) Akünün şarj seviyesini gözleyin. 3) Akü bağlantısını kesin V2 voltmetresindeki etkin gerilim değerini okuyun. DENEY 6: Amaç: Pv panel veya harici akü şarj cihazı yardımıyla akünün şarj edilmesi Pv sisteme bağlı akü, Pv panel aracılığıyla sürekli şarj edilmektedir. Ancak düşük ışınım altında panel gerilimi bazen 10,5 V un altına kadar düşebilmektedir. Böyle bir durumda akü Pv paneller aracılığıyla tam olarak şarj edilemez ve aküdeki enerjinin tamamı sisteme bağlı cihazlar tarafından tamamen tüketilebilir. Bu durumda akü, harici şarj cihazı ile doldurulabilir. Akü voltajı 14,2 V değerine ulaştığında batarya dolmuş olur. Bataryanın voltaj değeri harici bir voltmetre ile takip edilebilir (Şekil 7). Şekil 7: Manuel akü şarj ölçüm cihazı