Sıcaklık ve Güneş Işınım Değişimlerinin Fotovoltaik Panel Gücü Üzerindeki Etkilerinin Simülasyon Analizi

Benzer belgeler
Sıcaklık ve Güneş Işınım Değişimlerinin Fotovoltaik Panel Gücü Üzerindeki Etkilerinin Simülasyon Analizi

FOTOVOLTAİK ENERJİ DÖNÜŞÜM SİSTEMLERİNDE PARÇALI GÖLGELENME DURUM ANALİZİ

FOTOVOLTAİK ENERJİ DÖNÜŞÜM SİSTEMLERİNDE PARÇALI GÖLGELENME DURUM ANALİZİ

FARKLI PANEL TİPLERİ İÇİN EŞDEĞER DEVRE MODELİNİN PARAMETRE DEĞERLERİNİN BULUNMASI

SOLAREX İSTANBUL Güneş Enerjisi & Teknolojileri Fuarı

GÜNEŞ ENERJİ SİSTEMLERİ

Fotovoltaik (PV) Güneş Pilinin İki Diyotlu Modellenmesi. Photovoltaic (PV) Solar Battery Modeling of Two-Diode

Simulink Ortamında Pv Modul Simülasyonu Araç Kutusunun Oluşturulması

Fotovoltaik Teknoloji

Küçük Rüzgar Türbini ve PV Güç Sistemi Modellemesi

3.6 kw gücündeki fotovoltaik generatörünmatlab simulink ile modellenmesi

BÖLÜM 2. FOTOVOLTAİK GÜNEŞ ENERJİ SİSTEMLERİ (PV)

FOTOVOLTAİK SİSTEMLERDE MAKSİMUM GÜÇ NOKTASI İZLEYİCİSİNİN VERİMLİLİĞE ETKİSİ

Güneş Enerji Sistemleri için Bir Eğitim Aracı

GÜNEŞ PİLİNİN MATEMATİKSEL MODELLENMESİ VE MATLAB İLE SİMÜLASYONU

PV PANELLERİN YAPISI VE PANELLERDEN ELEKTRİK ÜRETİMİNE SICAKLIĞIN ETKİSİ

A.Ü. GAMA MYO. Elektrik ve Enerji Bölümü GÜNEŞ ENERJİSİ İLE ELEKTRİK ÜRETİMİ 10. HAFTA

Fotovoltaik Panel Gücüne Etki Eden Çalışma Parametrelerinin Araştırılması

Güneş Pili Modülünün Matlab/Simulink ile Modellenmesi ve Simülasyonu Modeling and Simulation of Solar Cell Module in Matlab/Simulink

Çok Kristalli Silisyum (mc-si) Bir Fotovoltaik Modülün Kısmi Gölgelenme Altında Parametrelerinin İncelenmesi

GÜNEŞ PİLLERİ (FOTOVOLTAİK PİLLER) I. BÖLÜM

Fotovoltaj Güneş Pilleri : Eşdeğer Devre Modelleri ve Günışığı ile Sıcaklığın Etkileri

FOTOVOLTAİK GÜNEŞ PİLLERİ İÇİN GENEL AMAÇLI BİR MATLAB/SIMULINK GUI MODELİ

Güneş Enerjisinden Maksimum Enerji Sağlayarak Bir Binanın Aydınlatılması ve Isıtılması. Dr. Sinan Pravadalıoğlu

Fotovoltaik Teknoloji

FOTOVOLTAİK HÜCRENİN TEK DİYOT EŞDEĞER DEVRE PARAMETRELERİNİN ÇIKARILMASI VE MATLAB/SİMULİNK MODELİ

Upsolar Akıllı Modüller

Eğitim Amaçlı Güneş Pili Sisteminin Kurulması Ve Kayseri Şartlarında Performansının Ölçülmesi

Eleco 2014 Elektrik Elektronik Bilgisayar ve Biyomedikal Mühendisliği Sempozyumu, Kasım 2014, Bursa

Güneş Paneli Montaj Şekillerinin Karşılaştırılması

EES 487 YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARI DÖNEM PROJELERİ 2013 Doç.Dr.Mutlu BOZTEPE

ÖZEL EGE LİSESİ GÜNEBAKAN PANELLER

Solar Enerji Dönüşümünde, Maximum Güç Noktası İzleyicisinin Etkisi ve Kablosuz Enerji İletimine Uygulaması

ERCİYES ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ LABORATUARI

FV Panellerin modellenmesi için geliştirilen yeni bir FV simülatör yapısı

ZENER DİYOTLAR. Hedefler

ÜÇ FAZLI ALTI SEVİYELİ PWM İNVERTER İLE BESLENEN ASENKRON MOTORUN MATLAB/SİMULİNK UYGULAMASI. Hüseyin GÜZELCİK 1,

GÜNEŞ PİLLERİ VE ÖZELLİKLERİ Batur BEKİROĞLU Dr. Vatan TUĞAL Marmara Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi Elektrik Eğitimi Bölümü Göztepe, İstanbul

MİSYONUMUZ VİZYONUMUZ

FOTOVOLTAİK GÜÇ DESTEKLİ MİKRO SULAMA SİSTEMİ PROJESİ-2: SİMÜLASYON ÇALIŞMASI

UCK SOLAR PANEL. enerjimiz hiç tükenmeyecek... Solar Fotovoltaik Modül ÜRÜN KATALOĞU

GÜNEŞ PİLİ MODELLERİ EĞİTİM SETİ AN EDUCATION SET FOR SOLAR CELL MODELS

cademy FOTOVOLTAİK SİSTEM EĞİTİMİ İÇİN BİR SİMULİNK ARAÇ KUTUSU TASARIM VE UYGULAMASI

FOTOVOLTAIK HÜCRELERIN YAPıSı VE ÇALıŞMA PRENSIPLERI DOĞRUDAN ELEKTRIK ÜRETIMI

Maksimum Güç Noktasını Değiştir ve Gözle Algoritması ile Takip Edebilen Fotovoltaik Sistem Tasarımı

Hibrit Yenilenebilir Enerji Sistemlerinin Ekonomik Analizi

MATLAB SIMULINK & GUI ile PV Hücre Simülasyonu MATLAB SIMULINK & GUI with PV Cell Simulation

Optik Filtrelerde Performans Analizi Performance Analysis of the Optical Filters

FOTOVOLTAİK ENERJİ SİSTEMLERİNİN MODELLENMESİ, BENZETİMİ ve UYGULAMASI MODELING, SIMULATION AND APPLICATION OF PHOTOVOLTAIC ENERGY SYSTEMS

FOTOVOLTAİK SİSTEM DENEY FÖYÜ

Bir PV Modül ve Panel in Elde Edilmesi

Fotovoltaik Güç ve Harran Üniversitesi Temiz Enerjili Kampüs Entegre Projesi-2: Ön Çalışmalar ve Sonuçları

GÜNEŞ ENERJĐSĐYLE HĐDROJEN ÜRETĐMĐ Kim. Müh. Serdar ŞAHĐN / Serkan KESKĐN

AA ve DA Yüklerini Besleyen FV/Akü Grubunun MATLAB/SIMULINK Ortamında Modellenmesi ve Simülasyonu

4.1. Deneyin Amacı Zener diyotun I-V karakteristiğini çıkarmak, zener diyotun gerilim regülatörü olarak kullanılışını öğrenmek

Panasonic Solar. TM Fotovoltaik Modül

PV TABANLI SU POMPALAMA SİSTEMİNDE MAKSİMUM GÜÇ NOKTASI İZLEYİCİSİ UYGULAMASI

Genel Bakış. Dünyanın yalnızca 30 dakika boyunca aldığı güneş ışınımı, dünya üzerinde harcanan toplam yıllık enerjinin tamamını karşılayabilir.

Fotovoltaik Termal Sistemlerin Yararlı İş Potansiyeli

Konya Sanayi Odası. Ocak Enis Behar Form Temiz Enerji twitter/enisbehar

Güneş Pilinin Bir Diyotlu Eşdeğer Devre Yardımıyla Matematiksel Modelinin Çıkartılması ve Parametrelerinin İncelenmesi

TERMOELEKTRĐK JENERATÖR SĐSTEMLERĐ VE FOTOVOLTAĐK SĐSTEMLERĐN ENERJĐ ÜRETĐMĐNDE KARŞILAŞTIRILMASI

AMASYA ÜNİVERSİTESİ TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

6 Solrif. Polikristalin. PV modül60 hücre. Temel Özellikler. Güvenli Yatırım. Yüksek Kaliteli Malzemeler. Yapıya Entegre (BIPV) Uygulamalar

T.C. AMASYA ÜNİVERSİTESİ TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ EEM207/ GEEM207 ELEKTRONİK-I LABORATUVARI DENEY RAPORU

AA ve DA Yüklerini Besleyen FV/Akü Grubunun MATLAB/SIMULINK Ortamında Modellenmesi ve Simülasyonu

Elektrik Müh. Temelleri

BJT KARAKTERİSTİKLERİ VE DC ANALİZİ

Eleco 2014 Elektrik Elektronik Bilgisayar ve Biyomedikal Mühendisliği Sempozyumu, Kasım 2014, Bursa

Çukurova Üniversitesi Biyomedikal Mühendisliği

ELEKTRONİK LAB. I DİYOT KARAKTERİSTİĞİ

Çukurova Üniversitesi Biyomedikal Mühendisliği

TRANSİSTÖRLÜ KUVVETLENDİRİCİLER. ELEKTRONİK DEVRE TASARIM LABORATUARI-II Özhan Özkan / 2010

Endüstri Mühendisliği - 1. yarıyıl. Academic and Social Orientation Fizik I Physics I TR

FOTOVOLTAİK VE YAKIT HÜCRELİ KARMA TEMİZ ENERJİ SİSTEMİNİN MODELLENMESİ VE SİMÜLASYONU

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

Your partner for Photovoltaik.

Eleco 2014 Elektrik Elektronik Bilgisayar ve Biyomedikal Mühendisliği Sempozyumu, Kasım 2014, Bursa

Şekil 1: Zener diyot sembol ve görünüşleri. Zener akımı. Gerilim Regülasyonu. bölgesi. Şekil 2: Zener diyotun akım-gerilim karakteristiği

Güneş Paneli/Süperkapasitör Enerji Sistemlerinde Yük Üzerindeki Gerilimin Bulanık Mantık ile Kontrolü

Eğitim ve Öğretim Araştırmaları Dergisi Journal of Research in Education and Teaching Mayıs 2017 Cilt: 6 Sayı: 2 Makale No: 33 ISSN:

TEMEL FOTOVOLTAİK GÜÇ SİSTEMLERİ EĞİTİMİ

YAKIT PİLİ DENEY SETİ TEKNİK ŞARTNAMESİ

300W-325W 100W-110W CIGS Thinfilm Solar Panel

Araştırma Makalesi / Research Article. Photovoltaic Panels: Sun Tracking Systems and Cooling Systems

GÜÇ SİSTEMLERİ KONFERANSI Kasım 2018 Ankara

YENİLENEBİLİR ENERJİ SİSTEMLERİ DENEYİ

RETScreen International ve ALWIN Yazılımları Kullanılarak Rüzgar Enerji Santrali Proje Analizi

ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ

Belirsiz Katsayılar Metodu ile PWM Kontrollü Buck Tipi Dönüştürücü Devre Analizi

HACETTEPE ÜNİVERSİTESİ ANKARA SANAYİ ODASI 1.OSB MESLEK YÜKSEKOKULU FOTOVOLTAİK SİSTEMLER DENEY FÖYÜ

ELEKTRONİK-I DERSİ LABORATUVARI DENEY 2: Zener ve LED Diyot Deneyleri

TRANSİSTÖR KARAKTERİSTİKLERİ

Mobile Surveillance Vehicle

Değiştir ve Gözlemle Metodu ve Geliştirilmiş Bir Maksimum Güç Noktası Takibi Metodunun Karşılaştırılmalı Analizi

Akıllı Sistemlerde Yenilikler ve Uygulamaları Sempozyumu. 29 Eylül 1 Ekim 2016 DÜZCE BİLDİRİLER KİTABI. Editör:

Solar PV Paneller Genel Bilgi

1 - Güneş Enerjisi ile Elektrik üretimi

Çukurova Üniversitesi Biyomedikal Mühendisliği

Transkript:

Sıcaklık ve Güneş Işınım Değişimlerinin Fotovoltaik Panel Gücü Üzerindeki Etkilerinin Simülasyon Analizi Akif KARAFİL 1 Harun ÖZBAY 2 Metin KESLER 3 1 Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi, Meslek Yüksekokulu, Enerji Bölümü 2 Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi, Meslek Yüksekokulu, Elektrik Bölümü 3 Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi, Mühendislik Fak., Bilgisayar Müh. Bölümü 1 akif.karafil@bilecik.edu.tr 2 harun.ozbay@bilecik.edu.tr 3 metin.kesler@bilecik.edu.tr Özet Fotovoltaik (PV) panellerde kullanılan yarı iletken malzemeler ile güneş enerjisi doğrudan elektrik enerjisine dönüştürülür. Son dönemlerde yarı iletken malzeme teknolojisi gelişim kaydetse de PV panellerin verimliliği düşüktür. PV panel verimine etki eden birçok etken vardır. Bunlar; panel eğim açısı, gölgelenme, tozlanma, güneş ışınım şiddeti, sıcaklık ve kablolama kayıplarıdır. Güneş ışınım şiddeti ve panel sıcaklığı panel verimine etki eden en önemli parametrelerdir. PV panelin yüzeyine gelen güneş ışınım şiddeti, panelin kurulduğu yerleşim yerinin coğrafi konumu ile o güne ait gün içindeki zaman dilimlerine bağlı olarak değişim göstermektedir. Dolayısıyla güneş ışınım şiddeti panel gücünü doğrudan etkilemektedir. Güneş ışınım şiddetinin düşmesi panel gücünü de düşürmektedir. Panel sıcaklığı ile panel gücü arasındaki ilişki ise ters orantılıdır. Yani; ortam sıcaklığı arttıkça panelin gücü düşmektedir. Yapılan bu çalışmada PV panele ait katalog verilerinden yararlanılarak panelin eşdeğer devresi PSIM ve MATLAB programlarında modellenerek sıcaklık ve güneş ışınım değişimlerinin PV panel gücü üzerindeki etkileri incelenmiştir. 1. Giriş Günümüzde artan nüfus ve sanayileşme oranı ile birlikte elektrik enerjisine olan talep her geçen gün artmaktadır. Fakat elde edilen elektrik enerjisinin büyük bir kısmının petrol, doğal gaz ve kömür gibi fosil kökenli yakıtlardan sağlanıyor olması çevre sorunlarını beraberinde getirmektedir. Ayrıca bu yakıtların yakın zamanda tükenecek olması, çevreye zararı olmayan ve tükenmez enerji kaynakları olan yenilenebilir enerji kaynaklarına duyulan gereksinimi ortaya çıkarmıştır. Yenilenebilir enerji kaynakları arasında yer alan güneş enerjisi diğer enerji kaynaklarının oluşumuna dolaylı olarak katkıda bulunmaktadır. Aynı zamanda güneş enerjisinin temiz, tükenmez ve kullanımının kolay olması onu diğer yenilenebilir enerji kaynakları arasında daha cazip hale getirmektedir [1, 2]. Güneş hücresi, PV sistemlerde güneş ışığını doğrudan doğruya dc gerilime dönüştüren en küçük birimdir. Güneş hücreleri seri ve/veya paralel bağlanarak PV modülünü oluşturur. PV modüllerin seri-paralel birleştirilmesi ile de istenilen akım, gerilim ve güç değerlerinde PV paneli elde edilir [3, 4]. PV panel, panel yapısındaki yarı iletken malzemeye bağlı olarak güneş enerjisini %6-%20 verimle elektrik enerjisine dönüştürür. Düşük verimliliğe sahip PV panellerin verimine etki eden birçok etken yer almaktadır. Bunlar; panel eğim açısı, gölgelenme, tozlanma, güneş ışınım şiddeti, sıcaklık ve diğer kayıplardır [5, 6]. Bu etkenler arasında güneş ışınım şiddeti ve sıcaklık panel verimine etki eden en önemli iki parametredir. Gün boyunca güneş ışınım şiddeti ve sıcaklık gibi atmosferik şartların değişmesi panel verimini de önemli ölçüde etkilemektedir. Bu nedenle değişen atmosferik şartlara bağlı olarak güneş ışınım şiddeti ve sıcaklığın panel verimine olan etkisinin bilinmesi önemlidir. Fakat PV panel üretici firmaları kataloglarında laboratuvar ortamlarında gerçekleştirdikleri testler sonucu Standart Test Koşulları (STC) olarak adlandırılan 1000 W/m² güneş ışınım şiddeti, 25 ºC hücre sıcaklığı ve A.M. 1,5 hava kütle oranı şartlarındaki panelin elektriksel değerlerini vermektedirler. STC dışındaki değişimlerde PV panelin elektriksel değerleri bilinmemektedir. Değişen atmosferik şartlarda da PV panelin elektriksel değerlerinin bilinmesi gereklidir. Özellikle şebekeden bağımsız ve şebekeye bağlı sistemlerin tasarımında değişen atmosferik şartlar göz önünde bulundurularak hesaplamaların yapılması daha doğru sonuçlar verecektir [7, 8]. Yapılan bu çalışmada PV paneline ait katalog verilerinden yararlanılarak panelin eşdeğer devresi PSIM ve MATLAB programlarında modellenerek 0, 25, 50 ºC sıcaklıklarda ve 200, 400, 600, 800, 1000 W/m² güneş ışınım şiddetlerindeki değişimlerin panel akımı, gerilimi ve gücü üzerindeki etkileri incelenmiştir. Sonuç bölümünde ise yapılan simülasyon analizlerine göre PV paneller için en uygun sıcaklık ve güneş ışınım değerleri değerlendirilmiştir. 106

2. Fotovoltaik Hücrenin Matematiksel Modeli PV panellerden elde edilen elektrik enerjisinin incelenebilmesi için PV hücrenin eşdeğer devresinin çıkarılması gerekir. Güneş hücreleri yarıiletken malzemelerden yapıldığı için diyotla modellenmiştir. Güneş hücresi güneş ışınımı almadığında akım-gerilim karakteristiği diyota benzemektedir. Güneş hücresinin elektrik üretimi akım kaynağı ile sembolize edilirken, PV hücrelerde kayıplar ise seri ve paralel direnç ile gösterilmektedir. Bir PV hücrenin elektriksel eşdeğer devresi Şekil 1 de gösterilmiştir [7, 9]. G İdeal Hücre Iph ID D Ip Rp Rs Ipv Ryük + Vpv (2) ve (3) nolu denklemler (4) de yerine yazılacak olunursa; qvpv I pvrs A k T c Vpv I pv Rs I pv I ph e 1 (6) Rp matematiksel model elde edilir [10, 11]. 2.1. PV Panelin MATLAB Simülasyonu Perlight marka PLM-100P/12 100 W gücündeki polikristal yapıya sahip güneş paneli eşdeğer devre modeli kullanılarak Matlab programında modellenmiştir. PV paneline ait katalog değerleri Tablo 1 de verilmiştir. Tablo 1: PV paneline ait katalog değerleri PV Panelin Elektriksel ve Mekaniksel Özellikleri Sayısal Değerler Maksimum panel gücü (Pm) 100 W±%3 - Maksimum gerilimi (Vmp) Maksimum akımı (Imp) 17.7 V 5.65 A Şekil 1: PV hücrenin eşdeğer devre modeli PV hücrenin fotovoltaik akımı (I ph ), hücre üzerine düşen güneş ışınım miktarı ile doğru orantılıdır. G I ph I sc Ki Tc Tr Gr (1) Burada; I ph : PV hücrenin fotovoltaik akımı I sc : 25 ºC ve 1000 W/m² deki kısa devre akımı K i : Kısa devre akımının sıcaklık katsayısı (0,0017 A/ºC) T c : PV hücre sıcaklığı (Kelvin cinsinden sıcaklık) T r : Referans sıcaklık (25 ºC için 298,15 ºK) G: W/m² deki güneş ışınım miktarı G r : Referans güneş ışınım miktarı (1000 W/m²) Açık devre gerilimi (Voc) Kısa devre akımı (Isc) 22 V 6.21 A Panel verimliliği (%) 15.3 Hücre sayısı 36 (4x9) Adet Çalışma sıcaklığı -40 ºC +85 ºC PV panelin yüksüz durumu için 0, 25 ve 50 ºC sıcaklıklarda ve güneş ışınım şiddetinin 200, 400, 600, 800 ve 1000 W/m² lik değişimleri için güç-akım, güç-gerilim ve akım-gerilim karakteristikleri incelenmiştir. Diyot akımı (I D ), gerilime ve ters sızıntı akımına (I o ) bağlıdır. qv d AkT I c D Io e 1 Burada; q: Elektrik yükü (1,602x10-19 C) k: Boltzman sabiti (1,3806505x10-23 J/K) A: Diyotun kalite faktörü (2) Paralel dirençten geçen akımın denklemi; V V D pv I pv Rs I p Rp Rp (3) Şekil 2: 0 ºC sıcaklıktaki PV güç-akım karakteristiğinin güneş ışınım şiddetine göre değişimi PV hücrenin çıkış akımı ve gerilimi; I pv I ph ID I p (4) Vpv VD I pv Rs (5) 107

Şekil 3: 0 ºC sıcaklıktaki PV güç-gerilim karakteristiğinin Şekil 7: 25 ºC sıcaklıktaki PV akım-gerilim karakteristiğinin Şekil 4: 0 ºC sıcaklıktaki PV akım-gerilim karakteristiğinin Şekil 8: 50 ºC sıcaklıktaki PV güç-akım karakteristiğinin Şekil 5: 25 ºC sıcaklıktaki PV güç-akım karakteristiğinin Şekil 9: 50 ºC sıcaklıktaki PV güç-gerilim karakteristiğinin Şekil 6: 25 ºC sıcaklıktaki PV güç-gerilim karakteristiğinin Şekil 10: 50 ºC sıcaklıktaki PV akım-gerilim karakteristiğinin 108

Kullanılan matematiksel model ve bu modelin Matlab programında analiz edilmesiyle PV panelin kısa devre akımları, açık devre gerilimleri, maksimum akımları, maksimum gerilimleri ve maksimum güçlerdeki değerleri 0, 25 ve 50 ºC sıcaklıklarda ve güneş ışınım şiddetinin 200, 400, 600, 800 ve 1000 W/m² lik değişimleri için elde edilmiş ve tablo halinde gösterilmiştir. Tablo 2: PV panelin kısa devre akım değişimleri Kısadevre Akımı 200 400 600 800 1000 Sıcaklık Tablo 6: PV panelin maksimum güç değişimleri Maksimum Güç 200 400 600 800 1000 Sıcaklık Pmax (W) 20,49 42,64 65,46 88,84 112,2 0 ºC Pmax (W) 18,02 38,03 58,57 79,83 101,1 25 ºC Pmax (W) 15,59 33,29 51,54 70,6 89,66 50 ºC Isc (A) 1,23 2,46 3,69 4,92 6,15 0 ºC Isc (A) 1,25 2,5 3,75 5 6,25 25 ºC Isc (A) 1,27 2,54 3,81 5,08 6,35 50 ºC Tablo 3: PV panelin açık devre gerilim değişimleri Açıkdevre Gerilimi 200 400 600 800 1000 Sıcaklık Voc (V) 20,54 21,24 21,66 22,03 22,18 0 ºC Voc (V) 18,56 19,26 19,71 20,07 20,25 25 ºC Voc (V) 16,4 17,18 17,68 18,07 18,28 50 ºC Simülasyon sonuçlarına göre panel sıcaklığı 0 ºC iken güneş ışınım şiddetinin kademeli olarak arttırılmasıyla panelin kısa devre akımı ve maksimum akımı doğru orantılı olarak artarken panelin açık devre gerilimi ve maksimum gerilimi çok az miktarda artmaktadır. Buna bağlı olarak güneş ışınım miktarının 200 W/m² den 1000 W/m² ye çıkarılması panelin gücünü yaklaşık olarak 5,5 kat artmıştır. Panel sıcaklığı 25 ve 50 ºC iken güneş ışınım şiddetinin kademeli olarak arttırılmasıyla 0 ºC ye benzer şekilde panelin kısa devre akımları ve maksimum akımları doğru orantılı olarak artarken panelin açık devre gerilimleri ve maksimum gerilimleri ise çok az miktarda artmıştır. 0 ºC deki panel değerleri ile 25 ºC deki panel değerleri karşılaştırıldıklarında panel sıcaklığının arttırılmasına bağlı olarak panelin kısa devre akımlarının çok az miktarda arttığı, maksimum akım değerlerinin ise yaklaşık olarak aynı kaldığı görülmektedir. Açık devre ve maksimum gerilim değerleri ise orantılı olarak düşmektedir. Buna bağlı olarak panel gücünde de bir düşüş meydana gelmektedir. 50 ºC deki panel sıcaklığında da benzer sonuçlar elde edilmiştir. Tablo 4: PV panelin maksimum akım değişimleri Maksimum Akım 200 400 600 800 1000 Sıcaklık Imax (A) 1,13 2,36 3,44 4,67 5,9 0 ºC Imax (A) 1,12 2,37 3,44 4,69 5,94 25 ºC Imax (A) 1,19 2,37 3,41 4,7 5,99 50 ºC Tablo 5: PV panelin maksimum gerilim değişimleri 2.2. PV Panelin PSIM Simülasyonu PV panelinin fiziksel modeli Şekil 11 de gösterildiği gibi PSIM programının yenilenebilir enerji modülü menüsünde yer almaktadır. PV panelin fiziksel modelinde panele ait temel parametreler gereklidir. Bu parametreler, PV panel üretici firmalarının vermiş oldukları panel veri katalog değerleridir. Bu parametreler girildikten sonra panelin I-V ve P-V karakteristik eğrileri elde edilmektedir. Yapılan bu çalışmada Perlight marka PLM-100P/12 panelin parametreleri girilerek panelin fiziksel modeli oluşturulmuştur. Maksimum Gerilim 200 400 600 800 1000 Sıcaklık Vmax (V) 18 18 19 19 19 0 ºC Vmax (V) 16 16 17 17 17 25 ºC Vmax (V) 11 12 13 13 13 50 ºC 109

Şekil 14: 25 ºC deki PV panelin güç değişimi Şekil 11: PSIM deki güneş modülü simülatörü PV panelin fiziksel modeli oluşturulduktan sonra sıcaklık ve güneş ışınım şiddetinin kademeli olarak değişeceği devre Şekil 12 deki gibi oluşturulmuştur. Şekil 15: 50 ºC deki PV panelin güç değişimi Elde edilen kısa devre akımları ve maksimum güç değerleri tablo halinde gösterilmiştir. Tablo 7: PSIM de PV panelin kısa devre akım değişimi PSIM Simülasyon Sonuçları Kısadevre Akımı 200 400 600 800 1000 Sıcaklık Isc (A) 1,14 2,38 3,62 4,86 6,1 0 ºC Isc (A) 1,24 2,48 3,72 4,96 6,2 25 ºC Isc (A) 1,34 2,58 3,82 5,06 6,3 50 ºC Tablo 8: PSIM de PV panelin maksimum güç değişimi PSIM Simülasyon Sonuçları Şekil 12: PSIM de PV panelinin sıcaklık ve güneş ışınım değişimlerinin incelenmesi Şekil 12 de oluşturulan devre ile PV panelin yüksüz durumu için 0, 25 ve 50 ºC sıcaklıklarda ve güneş ışınım şiddetinin 200, 400, 600, 800 ve 1000 W/m² lik değişimleri için zamana bağlı güç değerleri incelenmiştir. Maksimum Güç 200 400 600 800 1000 Sıcaklık Pmax (W) 20,26 43,3 66,26 88,88 111,06 0 ºC Pmax (W) 19,54 40,14 60,69 80,95 100,8 25 ºC Pmax (W) 18,44 36,64 54,82 72,74 90,3 50 ºC Şekil 13: 0 ºC deki PV panelin güç değişimi 3. Sonuçlar Elde edilen simülasyon sonuçlarına göre güneş ışınım şiddetinin artmasına bağlı olarak panel akımı orantılı bir şekilde artarken, panel gerilimi ise çok az miktarda artmaktadır. Panelden elde edilen güç ise güneş ışınım şiddetindeki artış ile orantılı bir şekilde artmaktadır. Panel sıcaklığının artması ise panel akımını çok az miktarda arttırırken panel gerilimini orantılı bir şekilde düşürmektedir. Gerilimdeki düşme oranı, akımın artış oranına göre daha 110

fazla olduğu için panel gücü de düşmektedir. Bu sonuçlara göre PV panellerinden elde edilen güç değerleri için düşük sıcaklık ve yüksek güneş ışınım şiddeti koşullarının daha uygun olduğu görülmektedir. 4. Kaynaklar [1] Inamdar, S. S. ve Vaidya, A. P., "Performance analysis of solar photovoltaic module for multiple varying factors in MATLAB/Simulink", Smart Technologies and Management for Computing, Communication, Controls, Energy and Materials (ICSTM), 2015 International Conference on. IEEE, 2015, 562-567. [2] Rustemli, S. ve Dincer, F., "Modeling of photovoltaic panel and examining effects of temperature in Matlab/Simulink", Elektronika ir Elektrotechnika, 109(3), 35-40, 2011. [3] Almaktar, M., Rahman, H. A. ve Hassan, M. Y., "Effect of losses resistances, module temperature variation, and partial shading on PV output power", Power and Energy (PECon), 2012 IEEE International Conference on. IEEE, 2012, 360-365. [4] Turhan, S. ve Çetiner, İ., Fotovoltaik sistemlerde performans değerlendirmesi, 6.Ulusal Çatı & Cephe Sempozyumu, 2012. [5] Irwanto, M., Irwan, Y. M., Safwati, I., Leow, W. Z. ve Gomesh, N., Analysis simulation of the photovoltaic output performance, Power Engineering and Optimization Conference (PEOCO), 2014 IEEE 8th International. IEEE, 2014, 477-481. [6] Bhol, R., Pradhan, A., Dash, R. ve Ali, S. M., Environmental effect assessment on performance of solar PV panel, Circuit, Power and Computing Technologies (ICCPCT), 2015 International Conference on. IEEE, 2015, 1-5. [7] Islam, M., Rahman, M. Z. ve Mominuzzaman, S. M., The effect of irradiation on different parameters of monocrystalline photovoltaic solar cell, Developments in Renewable Energy Technology (ICDRET), 2014 3rd International Conference on the IEEE, 2014, 1-6. [8] Besli, N., Aktacir, M. A. ve Yesilata, B., Fotovoltaik panellerin gerçek arazi koşullarında test ve karakterizasyonu, Engineer & the Machinery Magazine, 51(601), 2010, 21-28. [9] Zhu, W., Yang, S., Wang, L. ve Luo, L., Modeling and analysis of output features of the solar cells based on MATLAB/Simulink, Materials for Renewable Energy & Environment (ICMREE), 2011 International Conference on the IEEE, 2011, 730-734. [10] Villalva, M. G. ve Gazoli, J. R., Comprehensive approach to modeling and simulation of photovoltaic arrays, Power Electronics, IEEE Transactions on, 24(5), 1198-1208, 2009. [11] Krishan, R., Sood, Y. R. ve Uday Kumar, B., The simulation and design for analysis of photovoltaic system based on MATLAB, Energy Efficient Technologies for Sustainability (ICEETS), 2013 International Conference on the IEEE, 2013, 647-651. 111