FOTOVOLTAİK SİSTEM İLE AKILLI TARIMSAL SULAMA UYGULAMASI

Transkript

1 T.C. DÜZCE ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ FOTOVOLTAİK SİSTEM İLE AKILLI TARIMSAL SULAMA UYGULAMASI BİTİRME ÖDEVİ Orhan ŞEN Barış Can ÇİÇEK DANIŞMAN Doç. Dr. Ali ÖZTÜRK Bu ödev.. /.. /20... tarihinde aşağıdaki jüri tarafından Oybirliği ile kabul edilmiştir.... Jüri Başkanı Üye Üye

2 TEŞEKKÜR Lisans eğitimimizin her safhasında yardımlarını eksik etmeyen ve bitirme proje konusunun belirlenmesinde olduğu gibi diğer aşamalarında da yardımını esirgemeyen değerli danışman hocamız Doç. Dr. Ali ÖZTÜRK e teşekkür ederiz. Ayrıca lisans eğitimimiz boyunca bize emek harcayan, ilgilenen, sorunlarımızla alakadar olan değerli bölüm hocalarımız Prof. Dr. Nedim TUTKUN, Doç. Dr. Mehmet Uçar, Yrd. Doç. Selman ALKAN ve asistan hocalarımıza teşekkür ederiz. ii

3 İÇİNDEKİLER TEŞEKKÜR... ii SİMGELER VE KISALTMALAR LİSTESİ... v ŞEKİLLER LİSTESİ... vi TABLOLAR LİSTESİ... vii ÖZET... 1 SUMMARY GİRİŞ TÜRKİYE NİN GÜNEŞ ENERJİSİ POTANSİYELİ Türkiye de Sulama Değerleri Tarımsal Sulamada Alternatif Enerji Kaynaklarının Kullanımı FOTOVOLTAİK SİSTEMLER Fotovoltaiklerin Elektriksel Karakteristikleri Güneş Pillerinin Yapısal ve Karakteristik Özellikleri Güneş Pillerinin Yapısı Fotovoltaik Sistem Türleri Şebekeden Bağımsız Sistemler Doğrudan (Direkt) Bağlı Sistemler Bataryalı (Akülü) Sistemler Şebeke Bağlantılı Sistemler Hibrit Sistemler SİSTEMDE KULLANILAN ARAÇ-GEREÇLER Arduino kontrol devresinde kullanılan elemanlar Arduino Uno Toprak Nem Sensörü Teknik Özellikler DHT11 Hava Sıcaklık ve Nem sensörü ACS712 Akım Sensörü HC-05 Bluetooth Modül /5V Röle Modül LCD Ekran (LM016L) Voltaj Regülatörü ve Devresi Sistem kontrol panosunda kullanılan elemanlar Zamanrölesi iii

4 4.2.2 Kontaktör Fotovoltaik Sistemde Kullanılan Cihazlar ve Elemanlar Fotovoltaik Panel Inverter Aküler Dalgıç Pompa SİSTEM KURULUMU ve ÇALIŞMASI Fotovoltaik Sistemin Kurulumu Kontrol panosunun tasarımı Sistemin Çalışması Enerji elde edilmesi Toprak Nem Sensörü ile Dalgıç Pompa Kontrol SİSTEM VERİLERİNİN İZLENMESİ ve ARIZA BİLDİRİMİ Verilerin İzlenmesi Arıza bildirimi WatchPower Programı ile Fotovoltaik Sistemin İzlenmesi SİSTEM YAZILIMLARI Arduino Yazılımı Android Uygulama Yazılımı SONUÇLAR VE ÖNERİLER KAYNAKÇA iv

5 SİMGELER VE KISALTMALAR LİSTESİ W Wh ɳ P Ah I V R P Q E F Cosφ A V Ω VAR Hz Watt Watt saat Verim ya da etkinlik Güç (Watt) Amper-saat Akım Şiddeti Gerilim Direnç Aktif Güç Reaktif Güç Elektrik Enerjisi Frekans Güç Faktörü Amper Volt Ohm VAR Hertz v

6 ŞEKİLLER LİSTESİ Şekil 1.1Türkiye de sulanan alanlar(dsi,2013).5 Şekil Türkiye nin alternatif enerji kaynakları potansiyeli...6 Şekil3.1 Paneller ile dizileri oluşturan modüller ve hücreler.7 Şekil3.3 Güneş pilinin yapısı..8 Şekil3.4 Fotovoltaik sistem türleri...9 Şekil3.4.1 Şebekeden bağımsız PV sistem şeması 10 Şekil Fotovoltaik destekli ve depolu su pompalama sistemi...10 Şekil3.4.4 Şebeke bağlantılı PV sistem şeması.11 Şekil entegresi..19 Şekil devre şeması.20 Şekil.. Zaman rölesi ve kontakları...20 Şekil.. Kontaktör bağlantısı...21 Şekil4.3.1 Fotovoltaik hücrenin elektriksel modeli...22 Şekil FV Paneller 22 Şekil4.3.2 Inverter (1600W)..23 Şekil V 100Ah kapasiteli akü...23 Şekil4.3.4 Dalgıç pompa...24 Şekil5.1 Inverter ve akü bağlantıları...25 Şekil5.2 Kontrol panosu 25 Şekil5.3.1 Inverter ekran göstergesi..26 Şekil5.3.2 Gerilim bölücü devre 26 Şekil6.1 MIT App Inventor Tasarım Ekranı [24]...27 Şekil6.1.1 Blok Şemalar ile Kodlama [24] 27 Şekil6.1.2 Tasarlanan Android uygulama..28 Şekil6.1.3 HC-05 bağlantı kurma ekranı...28 Şekil6.1.4 Verilerin uzaktan izlenmesi..28 Şekil6.2 SMS arıza bildirimleri.29 Şekil Şekil Şekil Şekil7.2 Tasarlanan uygulama ekranı 35 Şekil8.1 Kontrol Panosu 38 Şekil Şekil vi

7 TABLOLAR LİSTESİ Tablo 1 Türkiye güneş enerji potansiyeli ve güneşlenme süresi değerleri... 4 Tablo 2 Güneş enerjisi potansiyeli ve güneşlenme süresi değerlerinin bölgelere göre dağılımı... 5 Tablo 3 LCD pin ve fonksiyonları Tablo 4 Dalgıç pompa teknik özellikleri vii

8 ÖZET Bu çalışmada şebeke elektriğinin olmadığı tarımsal alanlarda güneş pilli bir su pompalama sisteminin tasarımı yapılmış ve gerçekleştirilmiştir. Verimi arttırmak için Arduino tabanlı kontrol sistemi ile nem sensörü kullanılmıştır. Belli bir değerin altında pompa çalışmakta, uygun su miktarı sağlanınca pompa durmaktadır. Yakın mesafede izleme yapılabilmesi için bluetooth haberleşmeli Android uygulama tasarlanmıştır. Ayrıca sistemde arıza kontrolü yapılmıştır. Herhangi bir arıza durumda kullanıcıya SMS ile bilgi verilecek şekilde tasarlanmıştır. Çalışmada 2 adet 220 watt PV panel, 2 adet 12 V 100Ah batarya, 1 adet 1600 watt inverter, 1 adet 1 HP dalgıç pompa kullanılmıştır. Sistem gerçekleştirilip çalıştırıldıktan sonra inverter in WatchPower programıyla güç akışı, yük akımı, gerilim, frekans gibi parametreler incelenmiştir. Anahtar kelimeler : Güneş Enerjisi, Fotovoltaik Sistemler, Tarımsal Sulama 1

9 SUMMARY In this Project it made the design of a solar-powered water pumping systems and implemented at agricultural areas where there is no grid power. Arduino-based control system with humidity sensor is used to increase the yield. pump stop when suitable amount of water is established. Bluetooth communicate Android application is designed in order to monitor at close range. In addition, the system fault check is made. If any fault is happened, it is designed to provide information to the user via SMS. In the Project, 2 x 220-watt PV panels, 2 12V 100Ah battery, 1 x 1600 watts inverter and 1 HP submersible pumps are used. After system run, power flow -, load current-, voltage,- frequency, such parameters were investigated. 2

10 1.GİRİŞ Bugün Türkiye de tarımsal sulama; elektrik, mazot veya petrol gibi konvansiyonel enerji kaynakları ile çalışan su pompaları kullanılarak yapılmaktadır. Elektrik olmayan veya elektrik götürülmesi güç ve pahalı olan tarımsal alanlarda, mazot ve petrol ile çalışan pompalar kullanılmaktadır.[1] Bu tip sistemlere sık bakım gerekmektedir. Güneş enerjisi ile çalışan su pompası sistemleri ise günlük bakım istemedikleri gibi arzu edilen herhangi bir yerde, bol güneş olması şartı ile kurulabilirler. Bu tip sistemlerin ilk kuruluş masrafları yüksek olmasına rağmen, yakıt ve bakım ihtiyaçları olmadığından kısa zamanda ekonomik duruma geçerler. Ülkemizde, güneş pilli enerji üretim sistemleri özellikle enerji nakil hatlarının ulaşamadığı veya ulaşmasının yüksek maliyet gerektirdiği yerlerde kullanılabilir. Bununla birlikte, bu tür sistemlerce üretilen elektrik enerjisinin izlenmesi ve kontrolü de önem arz etmektedir. Elektrik enerjisinin üretimi ve tüketimi esnasında oluşan akım ve gerilim gibi elektriksel verilerin izlenmesi, kaydedilmesi ve sistemin kontrolü Arduino tabanlı veri izleme ve kontrol sistemi ile gerçekleştirilebilir. Tarım sektöründe enerji kullanımına ilişkin son gelişmeler, yoğun enerji tüketilen sulama uygulamalarının enerji korunumun da önemli bir yeri olduğunu göstermiştir. Son yıllarda sulama uygulamalarında enerji tüketiminin azaltılmasına yönelik olarak yapılan araştırmalar; sulama amacıyla yeni ve yenilenebilir doğal enerji kaynaklarının kullanılmasına ve fosil yakıtların tüketildiği geleneksel sistemlerine alternatif olarak, düşük maliyetli ve etkinliği yüksek sulama sistemlerinin geliştirilmesine yönlendirilmiştir. En önemli yenilenebilir enerji kaynağı olan güneş enerjisinden tarımsal sulama amacıyla yararlanılması durumunda, toplam üretim giderleri içerisinde büyük yer tutan sulama giderleri azalacak ve buna bağlı olarak üretim maliyeti de azalacaktır. Alışılagelen enerji kaynaklarından elde edilen enerji bedellerinin yüksek olması nedeniyle, tarımsal sulama amacıyla yeni ve yenilenebilir enerji kaynaklarından yararlanmak büyük önem kazanmıştır. Sulama uygulamalarında, günümüz enerji varlığını korumak ve çevre kirlenmesini önlemek amacıyla fosil enerji kaynakları yerine, doğal enerji kaynaklarından yararlanılması öncelikli bir gereksinimdir. Uzun bir geçmişi olan sulama işlemi için en az güç kullanarak su pompalama amacıyla birçok yöntem geliştirilmiştir. Su pompalama için uygulanan bu yöntemlerde, insan enerjisi, hayvan gücü, rüzgar, güneş ve fosil yakıtlar gibi değişik güç kaynaklarından yararlanılmaktadır. Güneş enerjisiyle sulama sistemlerinin, içten yanmalı motorlar ile çalıştırılan sulama sistemlerine kıyasla başlıca üstünlükleri; pratik olarak bakım gereksinimlerinin olmaması, kullanım sürelerinin uzun olması, yakıt gerektirmemeleri ve dolayısıyla çevreyi kirletmemeleridir. Diğer önemli bir üstünlükleri de, enerji kaynağı olarak güneşten yararlanmalarıdır [2]. Sulama uygulamalarında, suya en fazla gereksinim duyulan zaman, güneş ışınımının en fazla olduğu zamandır. Bu durum, bu sistemler için bir üstünlük olarak değerlendirilebilir. Bu sistemlerin başlıca olumsuzlukları ise; başlangıç maliyetlerinin yüksek olması ve sistemlerinin verimlerinin geçerli hava koşullarına bağlı olarak değişmesidir. 3

11 Güneş in etrafına yaydığı enerji, çok derinlerinden (en merkezdeki iç bölgeden) gelmektedir. Burada yüksek basınç ve sıcaklığın etkisiyle çok büyük nükleer reaksiyonlar ortaya çıkar. Merkezdeki yüksek sıcaklık altında gerçekleşen (füzyon çekirdek kaynaşmasıyla) reaksiyonlarla hidrojenler birleşerek helyuma dönüşürler. Bu dönüşüm sonucunda açığa çıkan elektron, proton ve nötron artıkları uzay boşluğuna fırlarlar. Bu reaksiyonda mutlak kütle korunumu olmaz. Bir kısım parçacık enerjiye dönüşür. Nükleer füzyon isimli bu sentez reaksiyonu sırasında muazzam miktarda enerji açığa çıkarılır. Bu enerji uzay boşluğunda farklı yönlerde yayılır. Güneş in enerjisini salan dış yüzeyinin toplam kapasitesi 3.86x1026 W civarındadır. Bu miktarın 1370 W/m2 si (güneş sabiti) atmosfer dışına ulaşmaktadır. Yeryüzüne ulaşan miktar ise W/m2 arasındadır. Bu enerjinin Dünya ya gelen bu küçük bölümü bile, insanlığın mevcut enerji tüketiminden kat kat fazladır [3]. Güneşin önemini açıklayan diğer bir unsur bütün enerji kaynaklarının dolaylı veya doğrudan bu kaynaktan yayılan ışınların farklı şekillerde depo edilmesi sonucu oluştuğu gerçeğidir. Bitkiler fotosentez sırasında güneş ışığı kullanarak yaşam için gerekli maddeleri oluştururlar. Bu dönüşüm son derece temiz bir şekilde olmaktadır. Atık olarak çevreye sadece su verilmektedir. Günümüzde çevre bilincinin artmasıyla insanlar, bitkilerde olduğu gibi bu enerji kaynağını dolaylı olarak değil doğrudan kullanmak istemektedirler. Bunun için güneşten yayılan ve foton enerjisi şeklinde bize ulaşan bu ışınımın bir şekilde kullanılabilir hale getirilmesi şarttır. 2. TÜRKİYE NİN GÜNEŞ ENERJİSİ POTANSİYELİ Ülkemiz, coğrafi konumu nedeniyle sahip olduğu güneş enerjisi potansiyeli açısından birçok ülkeye göre şanslı durumdadır. Devlet Meteoroloji İşleri Genel Müdürlüğünde (DMİ) mevcut bulunan yıllarında ölçülen güneşlenme süresi ve ışınım şiddeti verilerinden yararlanarak Elektrik İşleri Etüt İdaresi Genel Müdürlüğü (EİE) tarafından yapılan çalışmaya göre Türkiye'nin ortalama yıllık toplam güneşlenme süresi 2640 saat (günlük toplam 7,2 saat), ortalama toplam ışınım şiddeti 1311 kwh/m²- yıl (günlük toplam 3,6 kwh/m²) olduğu tespit edilmiştir. Aylara göre Türkiye güneş enerji potansiyeli ve güneşlenme süresi değerleri ise Tablo 1 de verilmiştir [4]. Tablo 1 Türkiye güneş enerji potansiyeli ve güneşlenme süresi değerleri Aylar AYLIK TOPLAM GÜNEŞ ENERJİSİ GÜNEŞLENME SÜRESİ (kcal/cm2 -ay) (kwh/cm2 -ay) (Saat/Ay) Ocak 4,45 51, Şubat 5,44 63, Mart 8,31 96, Nisan 10,51 122, Mayıs 13,23 153, Haziran 14,51 168, Temmuz 15,08 175, Ağustos 13,62 158,4 343 Eylül 10,6 123, Ekim 7,73 89,

12 Türkiye'nin en fazla güneş enerjisi alan bölgesi Güney Doğu Anadolu Bölgesi olup, bunu Akdeniz Bölgesi izlemektedir. Güneş enerjisi potansiyeli ve güneşlenme süresi değerlerinin bölgelere göre dağılımı Tablo 2 de verilmiştir. Tablo 2 Güneş enerjisi potansiyeli ve güneşlenme süresi değerlerinin bölgelere göre dağılımı BÖLGE TOPLAM GÜNEŞ ENERJSİ GÜNEŞLENME SÜRESİ (kw/m2 - yıl) (Saat/yıl) G. DOĞU ANADOLU AKDENİZ DOĞU ANADOLU İÇ ANADOLU EGE MARMARA KARADENİZ Ancak bu değerlerin, Türkiye nin gerçek potansiyelinden daha az olduğu daha sonra yapılan çalışmalar ile anlaşılmıştır yılından bu yana EİE ve DMİ, güneş enerjisi değerlerinin daha sağlıklı olarak ölçülmesi amacıyla güneş enerjisi ölçümleri almaktadırlar. Devam etmekte olan ölçüm çalışmalarının sonucunda, Türkiye güneş enerjisi potansiyelinin eski değerlerden %20-25 daha fazla çıkması beklenmektedir. 2.1 Türkiye de Sulama Değerleri Türkiye nin yüzölçümü 78 milyon hektar ( km²) olup, tarım arazileri bu alanın yaklaşık üçte biri yani 28 milyon hektar mertebesindedir. Yapılan etütlere göre ekonomik olarak sulanabilecek 8,5 milyon hektar alanın 2011 yılı sonu itibari ile toplam 5,61 milyon hektarı Şekil 1.4 de verildiği gibi sulamaya açılmıştır. Bu miktarın 3,32 milyon hektarı Devlet Su İşleri (DSİ) tarafından inşa edilmiş modern sulama şebekesine sahiptir. 1,3 milyon hektarı Köy Hizmetleri Genel Müdürlüğü (KHGM) ve İl Özel İdareleri tarafından işletmeye açılmıştır. Ayrıca, yaklaşık 1 milyon hektar alanda halk sulaması yapılmaktadır [5]. Şekil 2.1Türkiye de sulanan alanlar(dsi,2013) 5

13 2.2 Tarımsal Sulamada Alternatif Enerji Kaynaklarının Kullanımı Türkiye nin alternatif enerji kaynakları potansiyeli Tablo 1.6 da verilmiştir. Günümüz Türkiye'sinde alternatif enerji kaynaklardan en çok klasik biyokütle enerji ve hidrolik enerji kullanılmaktadır. Jeotermal enerjiden yararlanma üçüncü sırada yer almakla birlikte, kullanımı sınırlıdır. Güneş enerjisi kullanımı düşük düzeyde iken, rüzgar enerjisi kullanımı giderek artış göstermektedir [7]. Şekil Türkiye nin alternatif enerji kaynakları potansiyeli Uygulama alanı ve teknolojilerine bağlı olarak tarımda alternatif enerji kaynaklarının kullanılması durumunda: İşletme giderleri azalır. Dış alım yapılan fosil enerjilere olan gereksinim azalır. Elektriksel güç için aşırı talep azalır. Çevre kirliliği azalır. Ekonomik gelişme sağlanır. Tarımsal üretim işlemlerinde yararlanılabilecek alternatif enerji teknolojisinin seçimi, gerekli enerjinin çeşidi, alternatif enerji kaynağı, tarımsal yapı ve işlemlerin tasarımına bağlıdır. Tarımsal üretim işlemleri arasında çok fazla miktarda enerji tüketilen başlıca işlemler: sulama, ürün kurutma, sera ve hayvan barınaklarının ısıtma ve soğutulmasıdır. Bu işlemler sırasında yaygın olarak; motorin, doğal gaz, elektrik, sıvılaştırılmış petrol gazı veya propan gibi yakıtlar kullanılmaktadır. Tarımda güneş enerjisi kullanımının planlı biçimde artırılması gereklidir. Tarımsal yapıların ısıtılmasında güneş enerjisiyle pasif ve/veya aktif olarak ısıtma uygulamalarından yararlanılmalıdır. Güneş enerjisi ile yüksek sıcaklıktaki uygulamalar, soğutma uygulamaları, ve fotovoltaik teknoloji ile üretilen elektrikten tarımsal üretimde yararlanılabilir. Tarımsal sulama işlemlerinde güneş pillerinden yararlanılması durumunda: gerekli su miktarı, sulama için gereken zaman, su kaynağının durumu, gerekli su miktarı, kuyu derinliği, suyun kimyasal yapısı ve su depolama tanklarının kapasitesi gibi özellikler dikkate alınmalıdır [8]. 6

14 3. FOTOVOLTAİK SİSTEMLER 3.1. Fotovoltaiklerin Elektriksel Karakteristikleri Güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren özel hazırlanmış malzemelere güneş pili denir. Güneş pili denmesinin sebebi bünyesinde meydana gelen elektron hareketlerinin mevcut pillere benzer olmasından kaynaklanmaktadır. Her ikisi de iki farklı yükle yüklenmiş katmanlar ve bu katmanlar arasında geçirgen nötr bölgeden oluşurlar. Katmanlara bağlanan bir kablo aracılığıyla elektron hareketi sağlanır. Farklı yanları ise elektrik akımının kaynağıdır. Pillerde elektrik akımını, kutuplar arasında kimyasal olaylarla oluşturulmuş gerilim ve akım oluştururken (mevcut bir yük varken), güneş pilleri yakaladıkları fotonlar miktarınca yüklenirler. PV sistemlerin en temel yapı taşı olan güneş pilleri farklı şekillerle bir araya gelerek modülleri oluştururken bu modüller de amaca göre değişik şekillerde bir araya getirilerek panelleri oluştururlar [9]. Şekil 3.1 de hücrelerin modülleri, panelleri ve dizileri oluşturması gösterilmiştir. Şekil3.1 Paneller ile dizileri oluşturan modüller ve hücreler 7

15 3.2 Güneş Pillerinin Yapısal ve Karakteristik Özellikleri Güneşten emdikleri foton ışınlarının enerjisiyle akım ve gerilim oluşturan sistemlerin yapısı bu ışınları daha fazla tutmak (soğurmak) ve elektrik akımı oluşturmak üzere özelleşmiştir. Gelişmiş modellerinde odaklayıcı aynalar bulunurken, teknolojinin ilerlemesiyle kullanılan malzemelerin çeşitliliği ve kalitesi artmakta, bu da verimde artış sağlamaktadır. Güneş pillerinin yapısının çok büyük bir bölümünü verimi düşük yarı iletkenler oluşturur. Yapıları karmaşık gibi görünse de temel çalışma prensipleri 1840 lı yıllarda ortaya konulmuştur.zamanla gelişen teknolojiyle verimler % 20 lere kadar çıkmış ve kullanım alanları çoğalmıştır. Şüphesiz burada en büyük pay üretim yöntemlerinin geliştirilmesine aittir. Petrol krizine kadar duraklamaya giren üretim bu dönemden sonra tarımsal sulama, evsel kullanım, su pompalama, gece aydınlatması, akü şarjı, elektrik şebekelerinin beslenmesi gibi çok geniş alanlarda kullanılmaya başlanmıştır.günümüzde laboratuvar ortamında verimleri % 40 a ulaşan hücreler üretilse de maliyetleri nedeniyle kullanılabilir durumdaki güneş pillerinin verimleri yaklaşık % arasında değişmektedir [9]. 3.3 Güneş Pillerinin Yapısı Yarı iletkenler olarak adlandırılan PV hücrelerde kullanılan maddeler bazen elektron alırken bazen de elektron vererek yörüngelerini tamamlarlar. Bu elementlere uygun elementler eklenerek elektron alıp-verme etkilerinin dışarıdan alınacak enerjiyle ortaya çıkması sağlanabilir. Böylece yarı iletken parçasının bir kısmı negatif elektron alan bir tarafı ise pozitif elektron veren (P ve N tipi) hale getirilerek elektrik akımı oluşturulabilir. Daha sonra bu P ve N parçalar birleştirilir. Birleştirilmeden önce her ikisinin de proton ve elektronları birbirine eşittir. P tipi malzemenin kristal yapısında boşluklar (hole), N tipinin etrafında ise valans elektronları vardır. Birleştirildiklerinde N tipi malzemedeki elektronlar P tipi malzemeye doğru harekete başlarken, P tipi malzemedeki delikler ise N tipi malzemeye doğru hareket ederler. Sonuç olarak ani bir dengesizlik oluşur. Birleşme bölgesinde, Fosfor eklenmiş olan N tipi (negatif yükleyici) malzeme bazı valans elektronlarını (kristal yapı etrafında bulunan) kaybeder ve pozitif yüke sahip olur. Bor eklenmiş P tipi (pozitif yükleyici) malzeme ise bazı ek elektronlar kazandığı için net bir negatif yüke sahip olur. N tipi malzemeden ayrılan elektronlar kendilerine yaklaşan delikleri doldururlar. Boşlukları doldurulan atomlar bir elektriksel alan oluşturarak daha fazla deliğin ve elektronun geçişini engeller. Her geçen elektron bu elektrik alanı büyüterek iki malzeme arasında bir bölge oluştururlar. Geçiş bölgesindeki bütün serbest elektron ve delikler bu bölgenin dışına itilirler. Bu olay her iki tarafta yük dengesi oluşana kadar devam eder. Güneş enerjisinden elektrik akımı elde edilmesini sağlayan çoğunluk taşıyıcılar değil azınlık taşıyıcılardır. Azınlık taşıyıcı miktarı doğrudan doğruya bu bölgeleri etkileyen ışık ve ısıya bağlıdır [10]. Şekil 3.2 de bir güneş pilinin yapısı gösterilmiştir. Şekil3.3 Güneş pilinin yapısı 8

16 3.4 Fotovoltaik Sistem Türleri Fotovoltaik sistemler, güneş enerjisinden doğrudan elektrik enerjisi üreten sistemlerdir ve bu sistemler genel olarak şebekeye bağlı ve şebekeden bağımsız olmak üzere iki gruba ayrılırlar. Şekil 3.3 de PV sistemlerin türlerine göre gruplandırılması görülmektedir Şebekeden Bağımsız Sistemler Şekil3.4 Fotovoltaik sistem türleri Şebekeden bağımsız PV sistemler genellikle yerleşim yerlerinden uzak olan bölgelerde enerji taleplerini karşılayan sistemlerdir. Bu sistemlerin güç aralıkları birkaç watt tan birkaç yüz kw lara kadar değişebilmektedir ve çok çeşitli türlerde yüklerin enerji talebini karşılayabilmektedirler. Bu sistemler, kullanılan depo elemanına (akü) ve yükün çeşidine göre birkaç farklı şekilde kurulabilmektedirler. Şekil 3.4 de şebekeden bağımsız sistemlerin şematik gösterimi verilmiştir [29]. Alternatif akımın gerekli olduğu uygulamalarda, sisteme bir inverter eklenerek akümülatördeki doğru gerilim alternatif şebeke gerilimine dönüştürülür. Değişen yük ihtiyacını karşılamak için bazen hibrit destekli olarak da kullanılırlar. Böylece daha güvenilir sistemler oluşturulur. Birçok ülkede bu şekilde kurulmuş PV sistemlerin, iletişim, denizcilik, gözetleme kuleleri, su pompaları, kara/deniz/hava yolları ile ilgili sinyaller, petrol ve gaz hatlarında korozyondan korunma vb. uygulamaları gün geçtikçe artmaktadır [12]. Şebekeden bağımsız sistemler kurulurken yük tüketimleri ile ekonomik kriterler dikkate alınmalıdır. Burada yük tüketimleri ihtiyaçları karşılayacak seviyede olmalı, fakat israftan kaçınılmalıdır. Özellikle ısınma amaçlı enerji ihtiyaçları mümkünse başka kaynaklardan sağlanmalıdır. Güneş enerjisi su ısıtmada kullanılabilir. Klimalar ve elektrikli sobalar sistemde çok fazla enerji tükettiğinden minimum düzeyde kullanılmalı, mümkünse kullanılmamalıdır. Enerji talebini karşılamak çoğunlukla teknik açıdan mümkün olmasına karşın, sistemin boyutlarının büyümesi maliyetleri arttırmaktadır. Sistemde akü maliyetlerinin artması ve akülerin de ömürlerinin kısa olması nedeniyle ekonomik olarak olumsuzluklar içermektedir [13]. 9

17 Şekil3.4.1 Şebekeden bağımsız PV sistem şeması Doğrudan (Direkt) Bağlı Sistemler Direkt bağlı sistemler bağımsız PV sistemlerin en basit çeşididir. Bu sistemde bir doğru akım yükü, PV panele veya dizisine eksi ve artı uçları karşılıklı gelecek şekilde direkt olarak bağlanır. Elektrik depolayıcı barındırmayan bu sistem, PV dizi tarafından üretilen gücün ve yükün aynı yerde olduğu durumlarda kullanılabilir. Bu sistemler Şekil3.4.2 de görüldüğü gibi en çok tarımsal sulama ihtiyacını karşılamak amacıyla kullanılmaktadır. Şekil Fotovoltaik destekli ve depolu su pompalama sistemi 10

18 3.4.3 Bataryalı (Akülü) Sistemler Bu tür sistemlerde yeterli sayıda PV modül, enerji kaynağı olarak kullanılır. Güneşin yetersiz olduğu zamanlarda ya da özellikle geceleri kullanılmak üzere genellikle sistemde akü bulundurulur. PV modüller gün boyunca elektrik enerjisi üretir, bunu aküler depolar, yüke gerekli olan enerji akülerden alınır. Şekil 3.4 de akülü bir PV sistemin blok diyagramı verilmiştir. Akülü sistemlerde akü ile modül arasındaki denetim birimi güneş ışınım şiddetindeki değişimleri direkt olarak sisteme yansıtmadan sabite yakın bir gerilim ile sistemi çalıştırır. Ancak sisteme ulaştırılan akım ve gerilim değerleri maksimum güce karşılık gelen akım ve gerilim değerlerinin altında seyreder. Söz konusu bu iki kombinasyona alternatif olarak ortaya çıkan MPPT li sistemlerin, PV modüllerin her zaman maksimum güç üretecek noktada çalışmasını temin etmesinden dolayı çalışma performansları daha yüksektir [12] Şebeke Bağlantılı Sistemler Ürettiği enerjiyi şebekeye aktaran ve tüketicinin hem şebekeden hem de ürettiğinden faydalanarak ihtiyacını karşıladığı sistemlerdir. Özellikle enerji ihtiyacının fazla olduğu saatlerde devreye sokularak enerji sistemi rahatlatılmakta ve aynı zamanda enerji üretilen yerden fazla uzaklarda kullanılmadığı için kayıpların asgari seviyede kalması sağlanmış olmaktadır. Bu sistemlerde örneğin bir konutun elektrik gereksinimi karşılanırken, üretilen fazla elektrik çift yönlü sayaç kullanılarak şebekeye satılır, yeterli enerjinin üretilmediği durumlarda ise şebekeden enerji alınır. Bu sistemlerin en önemli parçası eviricidir. PV paneller DA üretirler. PV panellerde üretilen doğru akımın alternatif akıma dönüştürülmesi ve şebekeye uyumlu olması gerekmektedir. Bunun için, DA/AA inverterler kullanılır [12]. Şekil3.4.4 te şebeke bağlantılı PV sistem diyagramı görülmektedir. Bu tip sistemlerde, eviricinin şebekeye aktardığı güç öncelikle yerel yükler tarafından tüketilmektedir. Artan güç ise elektrik şebekesine verilerek daha uzaklarda bulunan yükler tarafından tüketilmektedir. Genellikle 5 kw altındaki güçlerde tek fazlı şebeke bağlantılı inverterler, daha yüksek güçlerde ise 3 fazlı şebeke bağlantılı inverterler kullanılmaktadır [14]. Şekil3.4.4 Şebeke bağlantılı PV sistem şeması 11

19 Şebeke bağlantılı sistemler inverterlerin kontrolleri ile şebekenin karakteristiklerine uygun olarak çalışmaktadır. Ülkelerin şebekeleri için belirledikleri gerilim, frekans ve harmonik seviyeleri üretim santralinin karakteristiğinden bağımsız olarak uyulması gereken temel parametrelerdir. Bu parametreler özellikle inverter firmaları tarafından dikkate alınarak uygun konfigürasyonda çalışma sınırları belirlenir. Ülke ayarları denilen bu ayarlar elektrik enerjisinin iletimi ve dağıtımından sorumlu olup, limitler devletin yetkili kuruluşları tarafından belirlenir. Gerilim ve frekansın ülke için izin verilen limitlere uygun olarak çalışması inverter üzerinden ayarlanır. Bu sayede daha güvenli ve standartlaşmış bir elektrik üretim sistemi kurulmuş olur. İnverterler bu ayarları sayesinde şebeke gerilim ve frekans değerlerini çok kısa periyotlarla takip ederler. Bu limitlerin dışına çıkıldığında sistem kendisini otomatik olarak kapatır. Bu durumun en önemli nedeni enerji dağıtım sisteminde arıza veya bakım işlemleri sırasında görevli personelin zarar görmesini önlemektir. Mesela, güneşli bir günde şebeke arızasından veya bakım yapılması gerektiğinden bir bölgenin elektriğinin kesildiği varsayılırsa, PV sistemler elektrik üretmeye devam edecektir ve üretilen elektriği eğer tüketim yoksa şebekeye verme eğiliminde olacaktır. Bu durumda bakım ekiplerinin elektriğin kesildiğini düşünmelerine karşın, PV sistemin ürettiği gerilimden zarar göreceği düşünülmelidir. İnverterin çalışma prensibi açısından böyle bir duruma sebep vermesi mümkün değildir. Şebekenin olmadığını gören inverter mili saniyeler içinde çalışmayı durduracaktır. Şebekeye bağlı sistemlere sahip olan tüketiciler şebeke olmadığı zamanlarda da elektriksiz kalmayacaklardır. Şebeke gittiğinde elektriğin kullanılmaya devam edilmesi isteniyorsa; şebekeden kendini izole edip üretime devam eden veya depolanan enerjiyi kullanabilen yedekleme ünite sistemleri kurulması gereklidir. Yedekleme sistemleri akü gurupları ile depolama yapabilen, duruma göre dizel veya rüzgâr türbinleri ile takviye edilebilen sistemlerdir. Şebeke bağlantılı sistemler küçük evsel kurulumlardan santral tipi kurulumlara kadar çok geniş bir ölçekte değerlendirilmelidir [13] Hibrit Sistemler Hibrit sistemler enerji üretiminde farklı teknolojilerin bir arada kullanıldığı sistemlerdir. Hibrit sistemler tek bir enerji üretim kaynağına bağlı olmadığı için enerji güvenliği yönünden daha etkindir. Bu sistemler genelde güneş, rüzgar, dizel generatör, hidroelektrik ve hidrojen enerjisi teknolojilerinden birkaçını kullanarak oluşturulmaktadır. Şebeke bağlantılı veya şebekeden ayrık olarak hibrit sistemler kurulabilmektedir. Özellikle PV sistemlerde kış aylarında üretilen enerjinin azalmasına karşılık hibrit sistemlerle enerji üretimini takviye etmek, sistem kurulum maliyetlerini oldukça düşürmektedir. PV ve dizel generatörün birlikte kullanıldığı hibrit şebekeden bağımsız sistemlerde yakıt tüketimleri oldukça düşmektedir. Buna ek olarak, kış ayları için PV sistem kurulu gücü büyük tutulmak zorunda olmadan ilk yatırım maliyetleri düşürülebilir. Enerji depolama, güç elektroniği ve akü çözümleri ile rüzgar, güneş ve dizel generatör gibi farklı enerji üretim sistemlerinden üretilen enerjiyi depo edebilen ve yükleri kontrollü olarak besleyen ileri teknoloji bir hibrit enerji kontrol teknolojisi geliştirilmiştir. Modüler olarak üretilmekte olan bu üniteler şebeke bağlantılı sistemlerde, yenilenebilir enerjilerde oluşacak dengesiz üretimleri düzenlerken, şebekeden bağımsız sistemlerde tüm üretim kaynakları ve tüketim kaynaklarını kontrol eden merkez birimlerdir. Sistem modüler olduğundan, mesela 100 kva dan 20 MVA seviyesine kadar enerjinin depo edilmesi ve kontrolü sağlanabilmektedir [13]. 12

20 4.SİSTEMDE KULLANILAN ARAÇ-GEREÇLER 4.1 Arduino kontrol devresinde kullanılan elemanlar Arduino Uno Arduino Uno ATmega328 mikrodenetleyici içeren bir Arduino kartıdır. Arduino 'nun en yaygın kullanılan kartı olduğu söylenebilir. Arduino Uno 'nun 14 tane dijital giriş / çıkış pini vardır. Bunlardan 6 tanesi PWM çıkışı olarak kullanılabilir. Ayrıca 6 adet analog girişi, bir adet 16 MHz kristal osilatörü, USB bağlantısı, power jakı (2.1mm), ICSP başlığı ve reset butonu bulunmaktadır. Arduino Uno bir mikrodenetleyiciyi desteklemek için gerekli bileşenlerin hepsini içerir. Arduino Uno 'yu bir bilgisayara bağlayarak, bir adaptör ile ya da pil ile çalıştırabilirsiniz. Aşağıdaki resimde Arduino Uno R3 'ün kısımları gösterilmektedir.[23] 1. USB jakı 2. Power jakı (7-12 V DC) 3. Mikrodenetleyici ATmega Haberleşme çipi MHz kristal 6. Reset butonu 7. Power ledi 8. TX / NX ledleri 9. Led 10. Power pinleri 11. Analog girişler 12. TX / RX pinleri 13. Dijital giriş / çıkış pinleri (yanında ~ işareti olan pinler PWM çıkışı olarak) 14. Ground ve AREF pinleri 15. ATmega328 için ICSP 16. USB arayüzü için ICSP Arduino Uno Teknik Özellikleri Mikrodenetleyici : ATmega328 Çalışma gerilimi : +5 V DC Tavsiye edilen besleme gerilimi : 7-12 V DC Besleme gerilimi limitleri : 6-20 V Dijital giriş / çıkış pinleri : 14 tane (6 tanesi PWM çıkışını destekler) Analog giriş pinleri : 6 tane 3,3 V pini için akım : 50 ma Flash hafıza : 32 KB (0.5 KB bootloader için kullanılır) SRAM : 2 KB EEPROM : 1 KB Saat frekansı : 16 MHz 13

21 Güç Arduino Uno bir USB kablosu ile bilgisayar bağlanarak çalıştırılabilir ya da harici bir güç kaynağından beslenebilir. Harici güç kaynağı bir AC-DC adaptör ya da bir pil / batarya olabilir. Adaptörün 2.1 mm jaklı ucunun merkezi pozitif olmalıdır ve Arduino Uno 'nun power girişine takılmalıdır. Pil veya bataryanın uçları ise power konnektörünün GND ve Vin pinlerine bağlanmalıdır. VIN : Arduino Uno kartına harici bir güç kaynağı bağlandığında kullanılan voltaj girişidir. 5V : Bu pin Arduino kartındaki regülatörden 5 V çıkış sağlar. Kart DC power jakından (2 numaralı kısım) 7-12 V adaptör ile, USB jakından (1 numaralı kısım) 5 V ile ya da VIN pininden 7-12 V ile beslenebilir. 5V ve 3.3V pininden voltaj beslemesi regülatörü bertaraf eder ve karta zarar verir. 3.3V :Arduino kart üzerindeki regülatörden sağlanan 3,3V çıkışıdır. Maksimum 50 ma dir. GND : Toprak pinidir. IOREF : Arduino kartlar üzerindeki bu pin, mikrodenetleyicinin çalıştığı voltaj referansını sağlar. Uygun yapılandırılmış bir shield IOREF pin voltajını okuyabilir ve uygun güç kaynaklarını seçebilir ya da 3.3 V ve 5 V ile çalışmak için çıkışlarında gerilim dönüştürücülerini etkinleştirebilir. [23] Giriş ve Çıkışlar Arduino Uno 'da bulunan 14 tane dijital giriş / çıkış pininin tamamı, pinmode(), digitalwrite() ve digitalread() fonksiyonları ile giriş ya da çıkış olarak kullanılabilir. Bu pinler 5 V ile çalışır. Her pin maksimum 40 ma çekebilir ya da sağlayabilir ve KOhm dahili pull - up dirençleri vardır. Ayrıca bazı pinlerin özel fonksiyonları vardır: Serial 0 (RX) ve 1 (TX) : Bu pinler TTL seri data almak (receive - RX) ve yaymak (transmit - TX) içindir. Harici kesmeler (2 ve 3) : Bu pinler bir kesmeyi tetiklemek için kullanılabilir. PWM: 3, 5, 6, 9, 10, ve 11 : Bu pinler analogwrite () fonksiyonu ile 8-bit PWM sinyali sağlar. SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK) : Bu pinler SPI kütüphanesi ile SPI haberleşmeyi sağlar. LED 13 : Dijital pin 13 e bağlı bir leddir. Pinin değeri High olduğunda yanar, Low olduğunda söner. Arduino Uno 'nun A0 dan A5 e kadar etiketlenmiş 6 adet analog girişi bulnur, her biri 10 bitlik çözünürlük destekler. Varsayılan ayarlarda topraktan 5 V a kadar ölçerler. Ancak, AREF pini ve analogreference() fonksiyonu kullanılarak üst limit ayarlanabilir. 14

22 TWI : A4 ya da SDA pini ve A5 ya da SCL pini Wire kütüphanesini kullanarak TWI haberleşmesini destekler. AREF : Analog girişler için referans voltajıdır. analogreference() fonksiyonu ile kullanılır. RESET : Mikrodenetleyiciyi resetlemek içindir. Genellikle shield üzerine reset butonu eklemek için kullanılır. Haberleşme Arduino Uno bir bilgisayar ile, başka bir Arduino ile ya da diğer mikrodenetleyiciler ile haberleşme için çeşitli imkanlar sunar. ATmega328 mikrodenetleyici, RX ve TX pinlerinden erişilebilen UART TTL (5V) seri haberleşmeyi destekler. Kart üzerindeki bir ATmega16U2 seri haberleşmeyi USB üzerinden kanalize eder ve bilgisayardaki yazılıma sanal bir com portu olarak görünür. 16U2 standart USB com sürücülerini kullanır ve harici sürücü gerektirmez. Ancak, Windows 'ta bir.inf dosyası gereklidir. Kart üzerindeki RX ve TX ledleri USB den seri çipe ve USB den bilgisayara veri giderken yanıp söner. SoftwareSerial kütüphanesi Arduino Uno 'nun digital pinlerinden herhangi biri üzerinden seri haberleşmeye imkan sağlar. Ayrıca ATmega328 I2C (TWI) ve SPI haberleşmelerini de destekler.[23] 15

23 4.1.2 Toprak Nem Sensörü Sensör analog olarak arası çıkış verir. Toprak nemi arttıkça bu değerin 0(sıfır) a yaklaştığı görülür. Toprak Nemi Algılama Sensörü, toprağın içerisindeki nem miktarını veya ufak ölçekte bir sıvının seviyesini ölçmek için kullanabileceğiniz bir sensördür. Nem ölçer problar ölçüm yapılacak ortama batırılarak kullanılır. Toprağın veya içine batırılan sıvının meydana getirdiği dirençten dolayı, prob uçları arasında bir gerilim farkı oluşur. Bu gerilim farkının büyüklüğüne göre de nem miktarı ölçülebilir. Topraktaki nem oranı arttıkça iletkenliği de artmaktadır. Kart üzerinde yer alan trimpot sayesinde hassasiyet ayarı yapılabilmektedir.[15] Teknik Özellikler Çalışma Gerilimi: 3.3V-5V Çıkış Gerilimi: 0-4.2V Akım: 35 ma Çıkış Türü: Dijital ve analog Boyut: 30mm x 15mm Ağırlık: 10g Sistemde nem sensörünün değerlerine göre dalgıç pompa çalıştırılmaktadır.bu nedenle nem sensöründen gelen değerlerin doğruluğu oldukça önemlidir.bunun için nem sensöründen çok sayıda örnek alınarak çıkış verilmesi sağlanmıştır. Sistemde motorun sürekli devreye girip çıkmasını engellemek için analog değerler ile pencere oluşturularak çalışma düzeni sağlanmıştır. 16

24 4.1.3 DHT11 Hava Sıcaklık ve Nem sensörü DHT11 nem ve ısı sensör modülü ile %1 hassasiyetle ölçümler yapılabilir. Teknik Özellikler Nem ölçüm aralığı: %RH Nem ölçüm hata oranı : ±5%RH Sıcaklık Ölçüm Aralığı: 0-50 C Sıcaklık ölçüm hata oranı: ±2 C Çalışma Voltajı 3.3V-5V Kolay montaj için 3mm vida deliği Boyut: 30.5mm x 7.2mm x 12mm [16] ACS712 Akım Sensörü Manyetik lineer akım ölçer entegresi tabanlı bir karttır. %5 in altında hata payı ile çift yönlü 30A e kadar ölçebilir ve ölçümleri analog voltaj (66mV/A) olarak verir. Üzerinden akım geçmezken 2.5V çıkış verir.akım geçtiğinde gerilim değeri 2.5 V un üzerindeyse akım pozitif(+),altındaysa akım negatif(-) yöndedir. ACS712 30A Akım Sensörü akım ölçerken hall etkisinden faydalanır.böylece elektronik izolasyon gerektiren uygulamalarda rahatlıkla kullanılabilir. Kart üzerindeki filtre olarak tanımlı pinler üzerine bir kapasitör ekleyerek 80 khz bant genişliği isteğe bağlı olarak düşürülebilir. [17] Teknik Özellikler Çalışma Voltajı: 3V- 5.5V İç rezistans: 1.2mΩ Çalışma sıcaklığı: -40⁰C 85⁰C Ağırlık: 1g 17

25 4.1.5 HC-05 Bluetooth Modül HC-05 Bluetooth modülü, Bluetooth 2.0 protokolünün destekler.2.4 GHz frekansında haberleşme yapar. Haberleşme mesafesi yaklaşık metredir.ssp ( Standart Serial Port ) standartına sahiptir.[18] Modül Arduino kartı ile Android yazılımı arasındaki haberleşmeyi sağlar.sistemin sensörlerden okunan değerleri bu modül aracılığıyla iletilir. Teknik Özellikler Çalışma Gerilimi: 3.3V Bluetooth Protokolü: Bluetooth 2.0+EDR(Gelişmiş Veri Hızı) 2.4GHz haberleşme frekansı Hassasiyet: -80 dbm Çıkış Gücü: +4 dbm Asenkron Hız: 2.1 MBps/160 KBps Senkron Hız: 1 MBps/1 MBps Güvenlik: Kimlik Doğrulama ve Şifreleme Akım: 50 ma Boyutları: 43x16x7mm [18] /5V Röle Modül 5V ile kontakların kontrol edilebildiği, Arduino veya diğer başka mikrodenetleyeciler ile kullanılabilen bir röle kartıdır. Mikrodenetleyeciden tetik sinyali sırasında 20mA'lik bir akım çekmektedir. Çeşitli hobi, endüstriyel ve robotik projelerde sıklıkla kullanılır. 30VDC veya 220VAC gerilimde 10A'e kadar akımı anahtarlayabilmektedir. Her bir röle için kontrol ledleri bulunmaktadır.röleler lojik 0(0V) ile tetiklenir. Her bir röle için NC, NO ve COM bacakları dışarı alınmıştır. Böylece tetikleme durumunda kısa devre veya tetikleme durumunda açık devre olması istenilen durumlarda kullanılabilir. Nem sensöründen alınan verilere göre sulama yapılması veya sulama kesilmesi gerektiğinde 5V çıkış ile 220V anahtarlama yaparak dalgıç pompayı devreye alma veya durdurma görevi görür. 18

26 4.1.7 LCD Ekran (LM016L) Tablo 3 LCD pin ve fonksiyonları LCD Pinleri Fonksiyonları 1) Vss Toprak (Ground) 2) Vcc +5 V 3) VEE Kontrast 4) RS Register Select 5) RW Read / Write 6) E Enable 7-14) D0 - D7 Data girişleri 15) BL+ Arka panel ışığı pozitif ucu 16) BL - Arka panel ışığı negatif ucu LCD,Liquid Crystal Display (Sıvı Kristal Ekran) elektrikle kutuplanan sıvının ışığı tek fazlı geçirmesi ve önüne eklenen bir kutuplanma filtresi ile gözle görülebilmesi ilkesine dayanan bir görüntü teknolojisidir. VEE : Kontrast girişine bağlanan direnç ile LCD panelin kontrastı ayarlanabilir. Direnç değeri yükseldikçe kontrast düşer, azaldıkça ise kontrast yükselir. RS : Lcd ye komut mu yoksa data mı gönderileceğini belirler. RS girişi "0" (ground) durumundayken komut saklayıcısı, +5V oldugundaysa veri saklayıcısı seçilmiş olur. RW : Lcd den okuma mı yoksa lcd ye yazma yapılacağını belirler. RW girişi toprağa bağlandığında yani "0" durumundayken LCD yazma modundadır. E : Enable ucu LCD ve pinler arasındaki gerçek veri alışverişini sağlayan bacaktır. Bu girişi mikrodenetleyiciye program aracılığıyla tanıttıktan sonra PIC kendisi veri gönderileceği zaman bu bacaga enable pulsu gönderir. D0 - D7 : Data hattı olan bu pinler doğrudan mikrodenetleyicinin bir portuna bağlanır. Veri 4 ya da 8 bitlik veri yolu ile gönderilebilir. [21] Voltaj Regülatörü ve Devresi 7805 entegresi sabit 5 volt gerilim almamızı sağlayan bir devre elemanıdır.bu devre elemanımız şekilde görüldüğü gibi 3 bacaklıdır.1. bacağı yüksek volt girişi, 2. bacağı GND ve 3. bacağı 5 volt çıkışıdır. Şekil entegresi 19

27 Şekil devre şeması Kontrol devresine 5V DC gerilim sağlanması amacıyla, aküden alınan 12V gerilim 7805 devresi yardımıyla 5V sabit çıkışa düşürülmüştür. 4.2 Sistem kontrol panosunda kullanılan elemanlar Zamanrölesi Bir kumanda devresini ayarlanan süre sonunda çalıştıran veya durduran kumanda elemanlarıdır.genellikle kumanda devresindeki güç kontaktörlerini kontrol eder. Düz Zaman Rölesi Devreye ve zaman rölesine (a1 ve a2)enerji verildiğinde zaman rölesi çalışır ve Röle çalışma ledi yanar. Aynı anda zaman rölesinin normalde kapalı kontağına bağlı olan kontaktör de çalışır ve motor yol alır.zaman rölesinin ayarlanan gecikme süresi dolduğunda ise zaman rölesinin kontakları konum değiştirir. Normalde açık olan kapanır, kapalı olan kontak ise kapanır. Böylece normalde kapalı kontağa bağlı olan kontaktör enerjisiz kalır, kontaklarını açar ve motor durur.[20] Şekil.. Zaman rölesi ve kontakları 20

28 4.2.2 Kontaktör Normal devre şartlarında akımları kapamaya, taşımaya ve kesmeye yetenekli uzaktan kumanda edilebilen anahtarlama düzenekleridir.kullanım yerleri çok çeşitlidir.motorlara yol verilmesinde, kompanzasyon, ısıtma cihazlarının devreye girip çıkması gibi neredeyse bütün devrelerde ve sistemlerde kullanılırlar. Çalışma ve kullanma tarzı bakımından kontaktörü diğer anahtar türlerinden ayıran en önemli özeliği devreyi daha sık açıp kapamaya ve aynı zamanda uzaktan kumandaya elverişli olmalarıdır. Kontaktörleri uluslararası IEC standartlarına göre üretilirler ve test edilirler. Kontaktörler tek başlarına devre koruma elemanı olarak kullanılamazlar ancak bir Termik rölelerle birlikte kullanıldıklarında devreleri aşırı yük akımlarına karşı korurlar.[19] Şekil.. Kontaktör bağlantısı Çalışma prensibi Kontaktörün çektirme bobinine enerji verildiğinde, alt gövde silisli sacları üzerinde bir manyetik alan indüklenir.bu manyetik alan üst gövde silisli saclarını kendisine doğru çeker.üst gövde silisli sacları üzerinde bulunan hareketli kontak bloğuna monte edilmiş olan hareketli kontak baralarıyla birlikte aşağıya doğru çekilir. Bu çekilme işlemi sonunda, hareketli kontaklar sabit kontaklara temas eder, bu arada açtırma yayının mukavemetini de yenerek silisli saclar birbirleriyle yüzeysel temas sağlarlar.böylece devre tamamlanarak akım iletilmiş olur. Çektirme bobinin enerjisi kesildiğinde, açtırma yayı üst gövde silisli sacını ve dolayısıyla hareketli kontağı yukarıya doğru iterek, sabit kontakla temasını keser.böylece devreden akım geçişi engellenmiş olur.[19] 21

29 4.3 Fotovoltaik Sistemde Kullanılan Cihazlar ve Elemanlar FV sistemler güneş pilleri, akü grubu, inverter gibi temel bileşenlerden oluşmaktadır Fotovoltaik Panel Yapısındaki yarı iletken malzeme sayesinde güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren sistemdir. Güneş ışığının güneş pilinin üzerine düşmesiyle yarı iletken üzerindeki boşluklar pozitif terminale, elektronlar ise negatif terminale doğru hareket ederler. Böylelikle potansiyel fark oluşur ve güneş ışığı elektrik enerjisine dönüşmüş olur. Gerekli gücü elde etmek için çok sayıda FV hücre birbirine paralel veya seri olarak bağlanarak FV paneller elde edilir. FV hücrelerin verimleri %20 mertebesindedir. Şekil4.3.1 Fotovoltaik hücrenin elektriksel modeli FV hücreler kullanıldıkları teknolojiler göre farklılık gösterebilir. Bunlar: monokristal, polikristal, ince film ve organik güneş hücreleridir. FV hücrelerin üretiminde silisyum, galyum arsenide, cadmium tellureide gibi malzemeler kullanılabilir. Farklı yapıdaki güneş pillerinin verimlilik ve üretim noktasında birbirlerine göre üstünlükleri olabilir. Monokristal silisyum yapısında olan güneş pilleri yüksek verimli olmalarına karşın üretimlerinde çok fazla enerji kullanılmaktadır. Bundan dolayı polikristal güneş pilleri geliştirilmiştir. Polikristallerin verimi düşüktür. Ancak üretim için harcanan enerji de düşüktür. Geniş bant aralığına sahip amorf silisyum güneş pilleri ise güneş ışığını daha fazla absorbe etmektedir. İnce film güneş pilleri hem kararlı bir yapıya sahip hem de amorf silisyumdan daha verimlidir. Şekil FV Paneller 22

30 4.3.2 Inverter Inverter DA belirli bir genlikte ve frekanstaki alternatif akıma dönüştürme işlemini yapan cihazdır. FV paneller doğru akım üretir. Eğer sistemde alternatif akım ile çalışması gereken yük bulunuyorsa DA inverter yardımıyla alternatif akıma çevrilmesi gerekir. FV sistemlerde inverterin verimi yüke ve sistemin şebekeye bağlı olup olmamasına bağlıdır. Çıkış gücü, inverter verimi ve harmonik distorsiyonlar inverterin verimini etkileyen faktörlerdir. İnverterler yükü veya şebekeyi besleyebilirler. Yükü besleyen inverterler genellikle şebekeden bağımsız sistemlerde kullanırlar ve aküden aldıkları DC enerjiyi AC güce çevirerek yüke aktarılar. Şebekeyi besleyen inverterler ise doğrudan FV panelden aldıkları enerjiyi AC güce dönüştürerek şebekeye aktarırlar ve şebekeyi görmeden çalışmazlar. Şebekeye bağlı inverterlerin ürettiği gücün frekansı şebekenin frekansı ile aynı olmalıdır. Multifonksiyonel inverterler ise hem şebekeye bağlı hem de şebekeden bağımsız çalışabilirler.inverterin gücü aynı anda çalışacağı düşünülen cihazların anlık toplam gücüne göre seçilmelidir. Şekil4.3.2 Inverter (1600W) Aküler Aküler elektrik enerjisinin depolanması ve ihtiyaç halinde kullanılması amacıyla tasarlanmaktadır. FV sistemlerde gece veya üretilen gücün yetersiz kaldığı zamanlarda kullanılmak üzere üretilen enerji kimyasal enerji olarak akülerde depolanır. Bir akünün ne kadarlık bir akımı ne kadar süre üretebileceği amper-saat (Ah) ile ifade edilir. FV sistemlerde genellikle kuru tip kurşun asit, jel ve nikel kadmiyum tip aküler kullanılmaktadır. Kurşun asit akülerinin maliyetinin az olması ve bakımının kolay olması tercih sebebidir. Nikel Kadminyum aküler daha uzun ömürlü ancak masraflıdır. Jel akülerin içerisinde jöleye benzeyen elektrolitler bulunur. Jel aküler sıcaklığa dayanıklı olduklarından güneş enerji sistemlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Şekil V 100Ah kapasiteli akü Akülerin gerilim ve akım kapasiteleri bağlantı şekillerine göre değişir. Akü grupları oluşturulurken gerilim arttırılmak istenirse aküler seri, akım arttırılmak istenirse paralel bağlanır. 23

31 4.3.4 Dalgıç Pompa Tarımsal alanlarda sulama için yaygın olarak dalgıç pompalar kullanılmaktadır.su kuyularına yerleştirilen dalgıç pompalar ile gücüne göre minimum 50m. basma yüksekliğine kadar su çekilebilir.aşağıda, sistemde kullanılan 1 HP gücündeki dalgıç pompaya ait veriler verilmiştir. Genel Bilgiler Bu tip pompalar, sondaj ve kuyulardan basınçlı ve temiz su temininde villa ve yazlıklarda sulama amaçlı kullanılan dalgıçlardır. Pompa 40 metre derinliğe kadar kuyulara direkt montajlanabilir. Dar kuyularda kullanımında, sürekli çalışabilir özelliktedir. Marka : SUMAK Tip : 4 Periferik Pompalı Temiz Su Dalgıcı Model : 4SDM 100 Gövde Malzemesi : Paslanmaz çelik Çark Malzemesi : Pirinç Mil : Paslanmaz çelik - AISI 416 Motor Gücü : 1,0 HP Enerji : 220 V Termik Koruma : Mevcut (Cihazla birlikte verilen Koruma panosunda) Maksimum Basma Yüksekliği : 55 metre Maksimum Debi : 2.4 m3/h Basma Ağzı Ölçüsü : 1'' (Bir parmak) Sızdırmazlık : Mekanik salmastra Maksimum Akışkan Sıcaklığı : 40 C Maksimum Ortam Sıcaklığı : 40 C Maksimum Kuru Çalışma Süresi : 1 dakika Pompa Gövdesi : Pirinç İzolasyon Sınıfı : F. Motor Koruma Sınıfı : IP 68 Ağırlık : 13 kg Daldırma Derinliği Maksimum 20 metre : Tablo 4 Dalgıç pompa teknik özellikleri Şekil4.3.4 Dalgıç pompa 24

32 5. SİSTEM KURULUMU ve ÇALIŞMASI 5.1 Fotovoltaik Sistemin Kurulumu FV sistem paneller, inverter ve akü grubundan oluşmaktadır. Sistemde kullanılan 2 adet 220Wp gücündeki paneller seri bağlanarak inverter bağlantıları yapılmıştır. Şekil de kullanılan panellerin, akü grubunun ve yük çıkışı inverter bağlantıları görülmektedir. Şekil5.1 Inverter ve akü bağlantıları Sistemde kullanılan aküler 12V 100Ah kapasiteye sahiptir.aküler seri bağlanarak toplamda 24V 100Ah lik (2400W) bir sistem elde edilmiştir.inverter bağlantısında şebeke gerilimi, paneller, akü grubu ve yük çıkışı için ayrı ayrı sigortalarla koruma sağlanmıştır. 5.2 Kontrol panosunun tasarımı Kontrol panosunda Arduino ile sistematik olarak çalışan zamanlayıcı ve kontaktörler kullanılmıştır.bu panoda sistem sensörlerinin, haberleşme cihazının ve besleme geriliminin sağlandığı devrenin üzerinde bulunduğu kontrol kartı da yer almaktadır.tasarlanan pano Şekil de verilmiştir. Kontrol kartında sisteme sabit 5V besleme sağlayan 7805 devresi ile bluetooth modül, toprak nem sensörü ve hava sıcaklık-nem sensörü bulunmaktadır.panoda ayrıca sistem değerlerini görüntülemek amacıyla LCD ekran bulunmaktadır. Şekil5.2 Kontrol panosu 25

33 5.3 Sistemin Çalışması Enerji elde edilmesi FV paneller güneş ışığından aldığı enerji ile bir akım oluşturur.bu akım ile inverter içerisindeki MPPT (Maximum power point tracking) şarj devresi aracılığıyla aküleri şarj eder.dc gerilim AC gerilime çevirilerek inverterin AC çıkış ucundan yüke aktarılır.enerji elde edildikten sonra Arduino kontrol devresi ile sistem istenilen şekilde çalıştırılabilir. Şekil5.3.1 Inverter ekran göstergesi Şekil5.3.1 de panellerin,bataryanın ve çıkışa verilen gerilimlerin değerleri görülmektedir.ayrıca panel-akü-yük enerji akışı da bu ekrandan takip edilebilmektedir.inverter üzerindeki butonlar ile çeşitli ayarlar ve veri izlemeleri yapılabilmektedir Toprak Nem Sensörü ile Dalgıç Pompa Kontrol Toprak nem sensörü analog olarak arası çıkış vermektedir.toprak nemi arttığında analog değer 0(sıfır) a yaklaşmaktadır.sistemin güvenilirliği açısından toprak nem değerinden 30 adet örnekleme alınarak, belirlenen analog nem değerinin üzerine çıkıldığında dijital çıkış aktif olmaktadır.dijital çıkış ile 5/220V röle anahtarlaması yapılarak zamanlayıcı devreye alınır.zamanlayıcı ayarlanan sürenin sonunda motora ait kontaktörün bobinini enerjilendirerek motorun çalışmasını sağlamaktadır.sulama sonrası toprak neminin istenilen orana gelmesiyle işlemcide dijital çıkış kapatılarak dalgıç pompanın durdurulması sağlanır. Sistemde batarya gerilimi gerilim bölücü devre yardımıyla ölçülmektedir.100k ve 20k lık dirençlerle oluşturulan bölücü devre ile maksimum 30V ölçülebilmektedir.grilim bölücü devresi şekil5.3.2 de görülmektedir. Şarj akımı ise ACS712 hall-effect akım sensörü ile ölçülmektedir.inverter-dalgıç pompa arası enerji durumu ise arıza bildirimi içindir. Şekil5.3.2 Gerilim bölücü devre 26

34 6. SİSTEM VERİLERİNİN İZLENMESİ ve ARIZA BİLDİRİMİ 6.1 Verilerin İzlenmesi Sistemde çalışan sensörler ile elde edilen veriler şunlardır; 1. Toprak nem oranı 2. Hava sıcaklığı 3. Hava nem oranı 4. Batarya gerilimi 5. Panel şarj akımı 6. Inverter-pompa arası enerji durumu (VAR-YOK) Kontrol kartında bulunan bluetooth modül ile 10m mesafeye kadar akıllı telefon ile verilerin takibi yapılabilir.bunun için tasarlanan android uygulama ile sistem verilerini tek tek veya tümünü birden telefon ekranında görüntülenebilir. Android uygulama MIT App Inventor adlı program ile tasarlanmıştır.app Inventor, MIT tarafından geliştirilen ve Android programlama konusunda hiç bilgisi olmayan kullanıcıların bile, sürükle ve bırak yöntemiyle kolayca Android uygulamaları geliştirmesini mümkün kılan bir programdır. Bu program online olarak sunulmaktadır.yani web tarayıcı üzerinden bir Google hesabı ile giriş yapılıp sonrasında uygulama geliştirilebilmektedir.sisteme giriş yapıldığında ilk olarak karşımıza Şekil6.1 de görülen Designer ekranı çıkmaktadır.[24] Şekil6.1 MIT App Inventor Tasarım Ekranı [24] Bu ekran üzerinden görsel tasarım ve kullanılacak elemanlar seçilerek tasarım yapılır.uygulamanın programlanma aşaması için ise ekranın sağ üst kısmında bulunan Blocks butonuna tıklanarak blok şemalar kullanılır. Şekil6.1.1 Blok Şemalar ile Kodlama [24] 27

35 FV sistem ile akıllı tarımsal sulamada verilerin izlenmesi ve arıza bildirimi sağlanması amacıyla tasarlanan uygulamaya ait görseller aşağıda verilmiştir. Şekil6.1.2 Tasarlanan Android uygulama Ekranın en altında bulunan bluetooth ikonuna tıklanarak kontrol kartında bulunan modül ile haberleşme sağlanarak verilerin alınması gerçekleştirilir.şekil6.1.3 deki gibi öncelikle HC-05 ile bağlantı kurulması gerekmektedir. Şekil6.1.3 HC-05 bağlantı kurma ekranı Tüm sistem çalışırken akıllı telefon hazırlanan pano içerisinde yer alacaktır.bu uygulama ile verilerin sürekli takip edilmesi ve SMS ile arıza bildirimi sağlanmaktadır.uygulama tasarımında hedef gösterilen diğer akıllı telefon numarasına istendiği takdirde sistemin tüm verileri SMS olarak gönderilmektedir.sistemin sahibi uzak bir yerden takibi için pano içerisinde bulunan telefona bilgi kelimesini SMS olarak gönderdiğinde sistemin o anki tüm verileri kullanıcıya yine SMS olarak aktarılmaktadır.şekil6.1.4 de bu çalışmanın örneği görülmektedir. Şekil6.1.4 Verilerin uzaktan izlenmesi 28

36 6.2 Arıza bildirimi Sistemde herhangi bir arıza olduğunda kullanıcının bilgilendirilmesi amacıyla SMS ile arıza bildirimi tasarlanan uygulama ile sağlanmaktadır.sistemden elde edilen veriler ayarlanan veya istenilen şartları sağlamadığı takdirde arıza bildirimi yapılmaktadır. Sistemde uyarı verilecek arızalar şu şekildedir; 1. Panel-inverter arası düşük akım arızası (gündüz) 2. Batarya düşük gerilim arızası 3. Inverter-dalgıç pompa arası enerji çıkışı arızası(enerji:var-yok) Arıza mesajlarının güvenilirliği açısından arıza mesajı gönderilmeden önce Arduino ile sensörlerden gelen veriler 20 kez alınmaktadır.örneğin; panel-inverter arası akım değeri, ayarlanan akımın altına düştüğünde 20 defa alınan örnekler karşılaştırılır ve emin olunduktan sonra arıza SMS i gönderilir.şekil6.2 de uygulamadan gönderilen SMS örneği görülmektedir. Şekil6.2 SMS arıza bildirimleri 29

37 6.3 WatchPower Programı ile Fotovoltaik Sistemin İzlenmesi Inverter üzerinde bulunan RS232 çıkışı ile bilgisayar bağlantısı kurularak sistem verileri izlenebilmektedir.bu veriler inverterin nominal değerleri, batarya gerilimi, panellerden sağlanan akım değeri, enerji akışı gibi sistemin tüm verileridir.aşağıda sistem çalışmazken ve çalışırken izlenmesi görülmektedir. Şekil6.3.1 Şekil6.3.2 Program ile ayrıca geçmiş çalışmalara dair veriler izlenebilmektedir.(view-data) Şekil

38 7. SİSTEM YAZILIMLARI 7.1 Arduino Yazılımı Sistemde sensörlerin çalışması, verilerin alınması ve LCD ekrana yazdırılması ile ilgili yapılan kodlamalar aşağıda verilmiştir. //Akıllı Sulama Sistemi //toprak nem---- const int numreadings = 30; int readings[numreadings]; int readindex = 0; int total = 0; int ortalama = 0; int i;// the average int led1 = 2; int moisturesensor = 0;//A0 //Hava nem ve sicaklik---- #include <dht.h> #define dht_apin A1 // Analog Pin sensor is connected to dht DHT; //Akim sensor---- int analogin = A2; int mvperamp = 66; // use 100 for 20A Module and 66 for 30A Module int Value= 0; int ACSoffset = 2500; int D3 = 3; double Voltage = 0; double Akim = 0; //Batarya gerilim---- int analoginput = A3;//voltaj float vout = 0.0; float vin = 0.0; float R1 = ; // resistance of R1 (100K) -see text! float R2 = ; // resistance of R2 (20K) - see text! int value = 0; // enerji ariza int pushbutton = 5; // //LCD #include <LiquidCrystal.h> LiquidCrystal lcd(12, 11, 10, 9, 8, 7); 31

39 void setup() { // Serial Begin so we can see the data from the mosture sensor in our serial input window. Serial.begin(9600); lcd.begin(16, 2); // setting the led pins to outputs pinmode(led1, OUTPUT); pinmode(d3, OUTPUT); pinmode(pushbutton, INPUT); } void loop() { //Toprak nem for (int i = 0; i< numreadings; i++) { readings[i]= analogread(moisturesensor); total=total+readings[i]; } Serial.print("Nem = "); Serial.println(readings[29]); ortalama=total/numreadings; total=0; if (ortalama >= 900) { digitalwrite(led1, HIGH); } else if (ortalama < 150) { digitalwrite(led1, LOW); } //Hava nem sicaklik DHT.read11(dht_apin); Serial.print("Hava nem orani = "); Serial.print(DHT.humidity); Serial.println("% "); Serial.print("Sicaklik = "); Serial.print(DHT.temperature); Serial.println("C "); 32

40 //Akim sensor Value = analogread(analogin); Voltage = (Value / ) * 5000; // Gets you mv Akim = ((Voltage - ACSoffset) / mvperamp); Serial.print("Akim = "); // shows the voltage measured Serial.println(Akim,3); // the '3' after voltage allows you to display 3 digits after decimal point if (Akim < 2) { digitalwrite(d3, HIGH); } else { digitalwrite(d3, LOW); } //Batarya gerilim value = analogread(analoginput); vout=(value* ) ; vin = (vout/ R2)*(R1+R2); Serial.print("Batarya = "); Serial.print(vin); Serial.println(" V "); //Motor enerji durumu int buttonstate = digitalread(pushbutton); if (buttonstate==1) { Serial.print("Enerji ="); Serial.println(" VAR"); } else { Serial.print("Enerji ="); Serial.println(" YOK"); } lcd.clear(); lcd.print("toprak Nem="); lcd.setcursor(12, 0); lcd.print(readings[4]); lcd.setcursor(0, 1); lcd.print("sicaklik= C"); lcd.setcursor(10, 1); lcd.print(dht.temperature); delay(1000); lcd.clear(); lcd.print("akim= A"); 33

41 lcd.setcursor(6, 0); lcd.print(akim,3); // Display Light on second row lcd.setcursor(0, 1); // lcd.print("batarya= lcd.setcursor(9, 1); lcd.print(vin); V"); } delay(1000); lcd.clear(); lcd.print("hava nem= %"); lcd.setcursor(10, 0); lcd.print(dht.humidity); lcd.setcursor(0, 1); // lcd.print("enerji="); if (buttonstate==1) { lcd.setcursor(8, 1); lcd.print("var");} else { lcd.setcursor(8, 1); lcd.print("yok"); } delay(1000); //total delay 3s 34

42 7.2 Android Uygulama Yazılımı MIT App Inventor programı ile tasarlanan programın yazılımı da yine bu programda blok şemalar ile kodlanmıştır.tasarım ekranı ve blok şemalar ile kodlamalar aşağıda verilmiştir. Blok Şema Kodları Şekil7.2 Tasarlanan uygulama ekranı 35

43 36

44 8.SONUÇLAR VE ÖNERİLER Bu çalışmada tarımsal bir arazinin sulama için gerekli elektrik enerjisi ihtiyacını karşılayacak güce sahip bir FV sistem gerçekleştirilmiştir. Uygulama şebekeden bağımsız, toprağın nemini kontrol eden ve SMS ile arıza bildiren Arduino tabanlı kontrol sisteminden meydana gelmektedir. Sistem kurulu gücü yaklaşık 400 W dır.toprağın nemini ölçmek için toprak nem sensörü kullanılmıştır. Nem sensöründen alınan analog veri, Arduino da digital veriye çevrilmiştir.arazide yetiştirilecek olan ürüne göre toprağın nem miktarı belirlenmiştir.nem bu değerin altında olduğu zaman Arduino nun çıkış portu aktif olmaktadır.arduino nun çıkış portundan alınan 5V ile 5/220V röle tetiklenmektedir. Aktif olan röle zaman rölesini devreye almakta ve zaman rölesi ayarlanılan süre sonunda zaman rölesinin kontakları yer değiştirir ve açık olan kontağı kapanır. Zaman rölesinin açık kontağına bağlı olan kontaktör, enerjilenmesiyle kontakları yer değiştirir.böylece açık olan kontağına bağlanılan dalgıç pompa çalışmaya başlar ve arazi sulanır. Nem sensöründen alınan veri belirlediğimiz değerin altında olduğunda Arduino nun aktif olan çıkış portu pasif olur ve sistemin enerjisi kesilir. Böylece arazinin ihtiyaç olduğu nem miktarına göre tarla sulanmıştır. Sonuç olarak motor yeteri kadar çalışmıştır ve enerjiden tasarruf edildiği görülmüştür.motor gereğinden fazla çalışmadığı için sudan da tasarruf edilmiştir. Sistem verilerinin takibi bluetooth modül kullanılarak 10m mesafeye kadar akıllı telefon üzerinden tasarlanan uygulama ile yapılabilmektedir.uzak mesafeler için ise SMS ile izlenme sağlanmaktadır.kontrol panosunda bulunan akıllı telefona bilgi kelimesini içeren SMS gönderildiğinde sistemin o anki tüm verileri kullanıcıya yine SMS olarka gönderilmektedir. Arıza bildiriminde batarya gerilimi ve inverter-dalgıç pompa arası enerji varlığı ile ilgili bildirimler yapılmaktadır.arızanın güvenirliliği açısından çok sayıda veri örneklemesi alınarak emin olunduktan sonra bildirim SMS olarak kullanıcıya gönderilmektedir. Güneş enerjisi potansiyeli yüksek olan ülkemizde öncelikle elektrik enerjisi olmayan veya ulaştırılması zor ve pahalı olan yörelerde, küçük ölçekli zirai sulama amaçları için güneş pilleri ile beslenen su pompalama sistemleri kurulmalıdır. Türkiye ekonomisi büyük ölçüde tarıma dayalıdır ve sulama uygulamalarında ciddi anlamda elektrik enerjisi tüketilmektedir. Gelişmiş ülkelerde PV sistemlere hızlı bir geçiş söz konusudur. Bu sistemlerin ilk kurulum maliyetlerinin yüksek olmasına rağmen uzun yıllar bazında düşünüldüğünde PV sistemin daha ekonomik bir çözüm olarak karşımıza çıkmaktadır. Ülkemizde yapılması ön görülen büyük baraj ve sulama projeleri vasıtasıyla binlerce dönüm tarım arazisi sulamaya açılacaktır. Bu projeler kapsamında sulamaya açılacak tarım alanlarının büyük bir kısmında pompa yardımıyla sulama yapılacaktır. Bu tarım alanları için yapılacak olan elektrik hatları ülkemiz için ekonomik anlamda büyük yük demektir. Bir an önce PV sistemli tarımsal sulama sistemlerine geçilmesi bu noktada çiftçilerin bilinçlendirilmesi aynı zamanda teşvik edilmesi gerekmektedir. Tasarlanan sistemde her projede olduğu gibi geliştirilmesi ve eklenmesi gereken kısımlar bulunmaktadır.tarımsal arazilerde sulama işlemi genellikle havanın serin olduğu sabah ve akşam üzeri yapılmaktadır.bunun sağlanması için astronomik zaman rölesi eklenerek sistemin çalışması sabah ve akşam saatlerine ayarlanabilir.ayrıca panel arıza bildirimi akım ölçülerek sağlanmaktadır.ancak panellerde havanın durumuna göre akım çok değişken olmaktadır.bu sistemin de geliştirilmesi gerekmektedir. 37

45 Sistemin çalışmasına dair elde edilen sonuçlar aşağıdaki şekillerde görülmektedir. Şekil8.1 Kontrol Panosu Şekil8.1.1 Şekil