Fotovoltaik Sistem Deney Seti

T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü Fotovoltaik Sistem Deney Seti 228453 Ayhan BAŞARAN 243418 Mustafa Emre EREN 228423 Mehdin ÇAPAN Prof. Dr. İsmail H. ALTAŞ Mayıs, 2014 Trabzon II

T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü Fotovoltaik Sistem Deney Seti 228453 Ayhan BAŞARAN 243418 Mustafa Emre EREN 228423 Mehdin ÇAPAN Prof. Dr. İsmail H. ALTAŞ Mayıs, 2014 Trabzon Bu proje Trabzon Teknik ve Endüstri Meslek Lisesi, Denizcilik Anadolu Meslek Lisesi tarafından desteklenmiştir. I

LİSANS BİTİRME PROJESİ ONAY FORMU Mehdin ÇAPAN, M. Emre EREN ve Ayhan BAŞARAN tarafından Prof. Dr. İ.Hakkı ALTAŞ yönetiminde hazırlanan Fotovoltaik Sistem Deney Seti başlıklı lisans bitirme projesi tarafımızdan incelenmiş, kapsamı ve niteliği açısından bir Lisans Bitirme Projesi olarak kabul edilmiştir. Danışman : Prof. Dr. İ.Hakkı ALTAŞ Jüri Üyesi 1 : Jüri Üyesi 2 : Bölüm Başkanı : Prof. Dr. İ.Hakkı ALTAŞ II

ÖNSÖZ Bu bitirme tezinin ilk taslaklarının hazırlanmasından tezin son halini almasına dek yol gösterici olan kıymetli hocamız Sayın Prof. Dr. İ. Hakkı ALTAŞ a şükranlarımızı sunarız. Ayrıca bu çalışmayı destekleyen Karadeniz Teknik Üniversitesi Rektörlüğü ne, Mühendislik Fakültesi Dekanlığına, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölüm Başkanlığına, Trabzon Teknik ve Endüstri Meslek Lisesi, Denizcilik Anadolu Meslek Lisesi Müdürlüğüne ve Suat ÇELİK e içten teşekkürlerimizi sunarız. Her şeyden öte, eğitimimiz süresince bize her konuda tam destek veren ailelerimize ve tüm hocalarımmıza saygı ve sevgilerimizi sunarız. Mayıs, 2014 228453 Ayhan BAŞARAN 228423 Mehdin ÇAPAN 243418 M. Emre EREN III

İÇİNDEKİLER Sayfa No TASARIM PROJESİ ONAY FORMU.... II ÖNSÖZ... III İÇİNDEKİLER... IV ÖZET... VI 1. Giriş... 1 1.2. Çalışma Takvimi... 3 2. Teorik Alt Yapı... 5 2.1. Fotovoltaik Panel 2.1.1. Fotovoltaik Panelde Elektrik Oluşumu... 9 2.1.2 Panel Yapısı... 10 2.1.3 Deney Setinde Kullanılan Fotovoltaik Panel... 12 2.2. Şarj Kontrol Cihazı 2.2.1. Genel Yapısı... 13 2.2.1.1. Pwm Şarj Kontrol Cihazı... 13 2.2.1.2. Mppt Şarj Kontrol Cihazı... 14 2.2.2 Deney Setinde Kullanılacak Şarj Kontrol Cihazı... 14 2.3. Akü 2.3.1 Genel Yapısı... 15 2.3.2 Deney Setinde Kullanılacak Akü... 16 2.4. Evirici 2.4.1 Genel Yapısı... 17 2.4.1.1. Bir Fazlı Eviriciler... 17 2.4.1.2.Üç Fazlı Eviriciler... 17 2.4.1.3. Çok Seviyeli Evirici... 18 2.4.1.4. Ada Modu Evirici... 18 2.4.1.5. Şebeke Etkileşimli Çalışan Eviriciler... 18 2.4.2 Deney Setinde Kullanılan Evirici... 18 2.5. Çevirici... 19 2.5.1 Deney Setinde Kullanılan Çevirici... 19 2.6. Bara ve İzolasyon Trafosu... 19 2.7. AA Yük ve DA Yük... 20 2.8. Ölçüm ve Koruma Cihazları... 21 2.9. Mali Analiz... 21 3. Tasarım ve Matlab Modelleme 3.1. Matemetiksel Modelleme... 23 3.2. Matlab Modelleme... 25 4. Deneyler ve Deneysel Sonuçlar 4.1. Deney Setinin Çalışma Şekli... 28 4.2. Deneyler... 28 4.3. Sonuçlar 4.3.1. Fotovoltaik Panelin Şarj Kontrol Cihazı Çıkış Gerilimi... 29 4.3.2. Rüzgâr Tribünü Şarj Kontrol Cihazı Çıkış Gerilimi... 30 4.3.3. DA Bara Çıkış Gerilimi... 30 4.3.4. DA/AA Evirici Çıkış Gerilimi... 31 4.3.5. Trafo Çıkış Gerilimi... 32 4.3.6. AA/DA Çevirici Çıkış Gerilimi... 32 IV

4.4. Matlab Simulink Modelleme ve Sonuçlar 4.4.1. Matlab Simulink Modelleme... 33 4.4.2.Matlab Simulink Sonuçlar 4.4.2.1.Trafolu ve Trafosuz Çıkış Gerilimleri... 34 4.4.2.2. DA Bara ve DA Doğrultucunun Çıkış Gerilimi... 34 4.4.2.3. Rüzgâr Tribünün Çıkışındaki AA Gerilim ve Doğrultulmuş DA Gerilim... 35 4.4.2.4 Fotovoltaik Panelin Akım ve Gerilim Değerleri... 36 5. DEĞERLENDİRME... 37 KAYNAKÇA... 38 EKLER... 41 EK-1. IEEE Etik Kuralları... 41 EK-2. DİSİPLİNLER ARASI ÇALIŞMA... 44 EK-3. STANDARTLAR VE KISITLAR FORMU... 47 EK 4. YENİLENEBİLİR ENERJİ FÖYÜ... 50 EK 5. PANEL MASASI TEKNİK ÇİZİM... 65 V

ÖZET Fotovoltaik güneş sistemlerinden enerji üretimi, gittikçe yaygınlaşan ve gelecek yıllarda adını daha çok duyacağımız yenilenebilir enerji sistemlerinin başında gelmektedir. Fotovoltaik sistemlerin geliştirilmesiyle yeni iş sahaları ortaya çıkmaktadır. Tasarım projemiz, fotovoltaik sistem deney seti ile yenilenebilir enerji alanında donanımlı bireyler yetiştirmeyi hedeflemektedir. Yapılan bu çalışmada, sistemi oluşturan ekipmanların iç yapısına fazla girilmeden, bu ekipmanların setimizde kullanım yerleri ile görevlerinin neler olduğu ve hibrit sistemin değişken yükler altında deney seti elemanlarının çalışma karakteristikleri üzerine bir deney düzeneği oluşturulmuştur. Bu düzenek, Matlab Simulink ortamında modellenmiştir. Modellemeden elde edilen sonuçlar, ortam şartlarının hibrit sistem üzerindeki etkisini açıklamıştır. Bu hibrit çalışma güneş ve rüzgar enerjilerinin birleşimi olup, rüzgar enerjisi ile ilgili çalışmayı başka bir grup yapmıştır. Trabzon Teknik ve Endüstri Meslek Lisesi, Denizcilik Anadolu Meslek Lisesi tarafından desteklenen bu hibrit deney seti, adı geçen lisede açılacak olan Yenilenebilir Enerji Bölümü öğrencileri için tasarlanmıştır. Anahtar Kelimeler: Fotovoltaik (FV) deney seti, Güneş enerjisi deneyleri VI

1. GİRİŞ 21. yy da teknolojinin gelişmesi ve yaşam standartlarının yükselmesi ile enerji tüketimine olan ihtiyaç artmıştır. Bu gereksinimi karşılamak için uygulanan geleneksel enerji üretim yöntemleri olan fosil yakıtları, gözle görülür boyutta çevremize olumsuz etkiler meydana getirmektedir [1]. Geçen yüzyılın son beş yılındaki istatistiğe bakıldığında enerji üretiminin neredeyse %90 ını fosil yakıtları oluşturmaktaydı. Bu süre zarfında görüldü ki fosil yakıtlarından enerji üretimi sırasında, etrafımıza yayılan CO 2, SO 2, NO, toz ve benzerleri, içinde bulunduğumuz evreni ve canlıların sağlığını olumsuz etkilerken, diğer yandan da sera gazları etkisiyle küresel ısınmaya yol açmaktadır. Fosil yakıtlarından enerji üretmenin olumsuz etkileri ve tükenebilir kaynağa sahip olması alternatif enerji arayışının başlamasına zemin hazırlamıştır [2-3]. Fosil yakıtlarıyla enerji üretiminden dolayı içinde bulunduğumuz çevrenin olumsuz etkilenmesi sonucunda, ülkelerin sahip oldukları imkanlara göre rüzgar, güneş, biokütle ve jeotermalden enerji üretimi araştırmaları başlamıştır. Bunlardan güneş enerjisi; enerjisinin bağımsızlığına ; bu bağımsızlığın da sürdürülebilirlik, çevre koruma, enerjide arz güvenirliği gibi önemli konuları içinde bulundurmaktadır [4]. Bağımsızlık ilkesi gibi önemli bir konu ortaya çıkınca, güneş enerjisi pahalı olmasına rağmen bu sektöre yatırımlar arttı. Bu yatırımlar da güneş enerjisinin fiyatını her on yılda %50 oranında düşürdü (örneğin; ABD de 1979 da 5MW, 2006 da 2000MW a kadar üretim artarken; fiyatıda 32 ABD dolarından 3 ABD dolarına düşmüştür [5]). Ayrıca ABD, Japonya ve Almanya gibi büyük devletler teşvik yasası çıkartmışlar ve 2000 yılında toplam üretim 300MW iken 2005 te 1500MW, 2007 de 3000MW gibi büyük rakamlara ulaşılmıştır [5]. Türkiye de; güneş kuşağında bulunup güneşlenme potansiyeli oldukça yüksek bir ülkedir [6-7]. Yıllık ortalama güneşlenme süresi 2640 saat/yıl, günlük ise 7.2 saat/gün gibi yüksek bir rakama denk gelmektedir. Bu potansiyel de bulutluluk, bağıl nem, minimum maksimum sıcaklık gibi güneşten enerji üretmede olumsuz etkilere bağlı olarak [8-9] yaklaşık 1311 kwh/m 2 güneş ışınımı gerçekleşmektedir [7]. Bu potansiyel 36 bin ton 1

kömürden enerji üretmek ile aynı verime sahiptir [10]. Bu veriler ışığında yenilenebilir enerji kaynakları, Türkiye de gelir yönünde büyük katkılar sağlayacaktır [11]. FV panelin uçlarında, güneşten gelen fotonlar ile gerilim endüklenir. Böylece, yüke doğru akım akmaya başlar. Sistemin panelden sonraki bölümü, sistemin kullanılacağı yere göre değişiklik gösterir. Şebekeye bağımlı sistemlerde akü grubu ve şarj kontrol cihazı olmazken, şebekeden bağımsız sistemlerde geceleride sistemin beslenebilmesi için akü ve şarj kontrol cihazı bulundurulur. Bu projede ise gelişen ve gittikçe yaygınlaşan güneş enerjisinden elektrik üretiminin nasıl geçekleştirileceğini, sistem tasarımını yaparken nelere dikkat edileceğini, panellerin kurulumu esnasında nelere dikkat edileceğini bilen, ileride bu konuyu önceden görüp, anlayan bireylerin yetişmesi için bir güneş enerjisi deney seti yapılacaktır. 2

1.1. ÇALIŞMA TAKVİMİ Bu proje oluşturulurken çizelge 1 deki planlama takip edilmiştir. Çizelge 1. Çalışma takvimi YAPILMASI PLANLANAN İŞ PLANI EYLÜL EKİM KASIM ARALIK OCAK ŞUBAT MART NİSAN MAYIS 1. İş Paketi 2. İş Paketi 3. İş Paketi 4. İş Paketi 5. İş Paketi 6. İş Paketi 7. İş Paketi 8. İş Paketi 9. İş Paketi 10. İş Paketi 11. İş Paketi 12. İş Paketi 13. İş Paketi 14. İş Paketi 15. İş Paketi 16. İş Paketi Yapılacak olan iş paketlerinin ayrıntılı açıklanması: 1. İş Paketi: Proje konusunun belirlenmesi ve ne yapılacağına karar verilmesi 2. İş Paketi: Litaratür çalışması 3

3. İş Paketi: Deney seti yöntemi hakkında bilgi toplanması ve genel şemanın çizilmesi 4. İş Paketi: Deney setinde kullanılacak ekipmanlar hakkında bilgi toplanması 5. İş Paketi: Kullanılacak ekipmanların tesbiti ve fiyat araştırması 6. İş Paketi: Deney uygulamaları hakkında bilgi toplanması 7. İş Paketi: Simülasyon çalışmalarının yapılması 8. İş Paketi: Tasarım raporu yazılması ve teslimi 9. İş Paketi: Raporun destek alınacak bir proje önerisi gibi sunulması 10. İş Paketi: Gerekli malzeme ve teçhizatın temini 11. İş Paketi: Deney setinin gerçekleştirilmesi 12. İş Paketi: Deney föylerinin hazırlanması 13. İş Paketi: Deney setinin test edilmesi ve daha önce hazırlanan deneylerin testi 14. İş Paketi: Test edilen deney setinin ve deneylerin değerlendirilip yorumlanması 15. İş kısmı: Bitirme kitabının yazılması 16. İş kısmı: Projenin teslimi ve savunması 4

2. TEORİK ALT YAPI Bu projede hedeflenen; güneş enerjisinin elektrik enerjisine dönüşüm aşamalarını anlamak, elektrik enerjisinin güneşten alınan ısı ve ışık enerjisiyle nasıl değişkenlik gösterdiğini kavramak, gelişen teknoloji ve insanların enerjiye olan ihtiyaçlarından dolayı son zamanlarda önemi artan yenilenebilir enerji kaynaklarından faydalanma yollarının daha iyi bir şekilde anlaşılabilmesi ve her biri küçük de olsa kurulduğu yerden şebekeye yük akışında bulunan fotovoltaik güneş panellerinin insan hayatındaki önemini kavramaktır. Tasarlanan bu güneş paneli deney seti, fotovoltaik güneş panelleri ile enerji üretilmesinin yanında, üretilen enerji ile deney yapma imkanı sunmaktadır. Bu şekilde aynı deney ortamında elektrik enerjisinin üretimi, AA ve DA gerilim de çalışan yüklerin incelenmesi ve gün içerisinde değişkenlik gösteren güneş ışın miktarıyla orantılı olarak değişen FV panelin çıkış gücünü incelemektir. Bu deney setindeki ekipmanlar IEEE 929-2000 standartına uygun olan olarak hazırlanmıştır. Bu deney setinde güneş ve rüzgar enerjisi şekil 1 de görüldüğü gibi hibrit bir sistem oluşturmaktadır. Bu çalışmada güneş panelinden elektrik üretimi incelenecektir. Şekil 2 de ayrıntılı çiziminde görüldüğü üzere DA barasından itibaren ki kısımlar her iki grupta ortak olup, rüzgar türbininden elektrik üretimi rüzgar grubu tarafından yapılacaktır. Güneş panelinden elektrik üretimi ayrıntılı gösterimi şekil 3 de gösterilmiştir. 5

Şekil 1. Deney seti genel şeması KTÜ LİSANS BİTİRME PROJESİ FOTOVOLTAİK SİSTEM DENEY SETİ TAM MODELİ 22.05.2014 228453 Ayhan BAŞARAN ŞEKİL NO:1 228423 Mehdin ÇAPAN 243418 M. Emre EREN 6

Şekil 2. Deney seti ayrıntılı çizimi KTÜ LİSANS BİTİRME PROJESİ FOTOVOLTAİK SİSTEM DENEY SETİ TAM MODELİ 22.05.2014 228453 Ayhan BAŞARAN ŞEKİL NO:1 228423 Mehdin ÇAPAN 243418 M. Emre EREN 7

Şekil 3. Güneş panelinden elektrik üretimi ayrıntılı gösterim KTÜ LİSANS BİTİRME PROJESİ FOTOVOLTAİK SİSTEM DENEY SETİ TAM MODELİ 22.05.2014 228453 Ayhan BAŞARAN ŞEKİL NO:3 228423 Mehdin ÇAPAN 243418 M. Emre EREN 8

Deney setinde kullanılan ekipman listesi; 1. Fotovoltaik panel 2. Şarj kontrol cihazı 3. Akü 4. Evirici 5. Çevirici 6. Bara ve izolasyon trafosu 7. AA yük ve DA yük 8. Ölçüm ve koruma cihazları 2.1. Fotovoltaik Panel 2.1.1. Fotovoltaik Panelde Elektrik Oluşumu Bulunduğumuz zaman içinde kullanılan güneş panellerinin yapısı tristör, diyot ve transistör gibi yarı-iletken maddelerden yapılmaktadır. Güneş paneli yapımında yarıiletken madde olarak galyum arsenit, kadmidyum tellür ve günümüzde en çok tercih edilen silisyum kullanılmaktadır. Genel olarak incelersek, yarı-iletkenlerde fotovoltaik dönüşümü gerçekleştirebilmek için eklem bölgesine foton (güneş ışını) düşürmek gereklidir. Yarı-iletkenlerin eklem bölgesine foton düşürüldüğü zaman yarı-iletkenin içinde elektron-hol çifti oluşur. Oluşan elektron-hol çifti ortamda oluşan manyetik alanının etkisi ile birbirinden ayrılırlar. Bu şekilde ışık yarı iletkenlerde elektrik enerjisine dönüştürülmüş olur [12]. Güneş pillerinde ise bu olayın oluştuğu bölge 3 e ayrılır; 1. iletken bandı, 2. yasak enerji bandı, 3. valans bandı. Bunlardan iletken ve valans bandı enerji bandıdır. Gelen fotonun enerjisi, yasak enerji bandına eşit yada büyük ise valans bandından bir elektron kopartarak foton kendi enerjisini harcar [13]. Böylece koparılan elekrotonun iletkenlik bandına ulaşması sağlanır ve elektron-hol çifti oluşur. Bu çift, p-n eklem bölgesindeki elektrik alanın etkisi ile birbirinden ayrılır, yani elektronları n bölgesine, holleri de p bölgesine iten bir pompa gibi çalışır. Böylece güneş pillerinin uçları arasında güç akışı meyda gelir. Bu olaya fotovoltaik olay denir. 9

Güneş pilini diğer yarı-iletkenlerden ayıran en önemli özelliği de içinde pompa etkisi oluşturan manyetik alanın meydana gelmesidir. Yani diğer yarı-iletkenlerde fotonun gelmesi ile elektronlar p-n bölgesinde ayrılır fakat manyetik alan olmadığı için fotonun etkisi geçtiği an tekrar birleşirler [12]. 2.1.2. Panel Yapısı Fotovoltaik paneller ışık enrejisini; hareketli parçaya ihtiyaç duymadan, yakıt maddesinin tükenme sıkıntısı olmadan ve atık maddesi oluşturmadan doğrudan doğruya elektrik enerjisine çevirir. Fotovoltaik panel çıkış voltajı yaklaşık 0,5 V değerine sahip hücrelerden oluşur. Bu hücreler istenilen çıkış voltajına ulaşmak için seri veya paralel bağlanarak solar modülleri oluştururlar. Solar modüller seri veya paralel bağlanarak paneli oluştururlar, panellerde birleşerek solar diziyi oluştururlar [12]. Fotovoltaik paneller farklı türlerde üretilmektedir [14-15]. Bunlar; 1. Yarı geçirgen, 2. Hibrid (PVT), 3. Opak olmak üzere üç çeşittir. Yarı geçirgen paneller adındanda anlaşılacağı üzere; hem ışığı arkasına geçirebilen, hem de elektrik üretebilen panllerdir. Bu tip panellerde aydınlatma ve elektirik enerjisi üretimi aynı anda sağlanmaktadır [16]. Hibrid panelinin yapısı, aşağıda ayrıntılı bir şekilde anlatılan opak modelle neredeyse aynı olup sadece içerisinde oluşan ısıyı dışarıya vererek o ısıdan yararlanabilme olanağı sağlamaktadır. Opak panellerin yapısını en üsten alta doğru inceleyecek olursak [17]; 1. Cam, 2. Eva (ethylene vinyl acetate), 3. Göze dizisi, 4. Fiber cam (eva), 5. Arka örtü (tedlar) oluşur. Opak panelin yapısını oluşturan kısımlar, bir çerçevenin içine monte edilerek dış etkilerden korunması sağlanır. Göze dizisi, opak panellerde, panelin gelişmesine etkisi olan en önemli kısımdır. Göze dizisi farklı meteryallerden oluşur. Bunlar [18]; 10

1. Kristal silisyum, 2. Galyum Arsenit (GaAs), 3. İnce film(cdte A-Si), 4. Odaklamalı fotovoltaik (OPV), 5. Yeni gelişen FV hücreler ( boya duyarlaştırıcılı vb.) teknolojileridir. GaAs nin verimi %39,3 gibi yüksek rakama sahiptir. Özel laborutuarlarda üretimi gerçekleştirilip, uzay araçlarında daha çok kullanılır [19]. Üretim maliyeti çok yüksektir. Kristal silisyum ve ince film (CdTe), GaAs e göre verimliliği ile maliyeti daha optimumdur. İnce film teknolojisi, yeni gelişen çok az bir üretim maliyetine sahip olan panellerdir. Fakat verimliliği şuan için çok azdır. Bunun için daha az tercih edilirler. Kristal silisyum verimlilik maliyet ilişkisinde en optimum olan panel çeşididir. Bu panel, güneş enerjisi pazarının %90 ına sahiptir. Kristal silisyum paneler, yaklaşık 20-25 yılına kadar verimi %80 nin altına düşmüyeceği garantisi verilmektedir. -40 ile +85 0 C de sorunsuzca çalışabilmektedirler. Verimlilikleri %12 - %17 arasındadır [20]. Kristal silisyumda üç çeşittir [16]; 1. Tek kristal silisyum (c Si), 2. Çoklu kristal silisyum (mc Si). Tek kristal silisyum (c Si), çoklu kristal silisyum (mc Si), ince film teknolojisi (CdTe A-Si) nin 1kW enerji için kapladıkları alan şekil 4 de gösterilmiştir [18]. Şekil 4. 1 kw lık üretimde panellerin kapladığı alan 11

2.1.3. Deney Setinde Kullanılan Fotovoltaik Panel Enerji kaynağı olarak bir adet 130 W gücündeki fotovoltaik panel tercih edilmiştir. Sistem deney seti olduğundan fotovoltaik panelin besleyeceği yük sabittir ve yüke göre panel seçimi yapılmıştır. 130 W dan daha yüksek güçte fotovoltaik panel seçilmesi durumunda panelin, panele bağlı olan şarj kontrol cihazının ve DA/AA eviricinin güçleri ve fiyatları artacaktır. Deney setinde kullanılan panel olan Sr-p636130 un kataloğundaki değişken ışınım şiddetine göre gerilim ve akım değerleri çizelge 2 de gösterilmiştir. Çizelge 2. Değişen güneş ışınım değerine göre panelin gerilim ve akım değerleri Güneş Işınımı 1000 W/m 2 800 W/m 2 600 W/m 2 400 W/m 2 200 W/m 2 100 W/m 2 Vm pp 18,00 17,91 17,73 17,28 16,7 16,18 Im pp 7,23 5,78 4,23 1,41 1,39 0,67 Güneş ışınımın değeri çok düşük bile olsa fotovoltaik panel gerilimi, şarj kontrol cihazına gereken değer olan 12 V un altına düşmediğinden bir adet kullanılmıştır. Bu deney setinde kullanılan FV panel EN 61215 ve EN61730 standartlarına uygundur. FV panel parametrelerin belirlenirken aranacak koşullar [18]; 1. Verimlilik, 2. Son hasat (kwh / kw anma ), 3. Kararlılık, 4. Ömür (Ekonomik ve teknik), 5. Maliyet. Fotovoltaik panelin taşınabilmesi için ve daha performasyonlu çalışması için istenildiği zaman çıkartılabilir masa tasarlanmıştır. Sistemimiz deney seti olduğu için istenildiği zaman enerji üretebilmesi için panel 60cm üzerine, 250W lık halojen lambalar yerleştirilmiştir. Kayıpları azaltmak için lambaların arkasına alüminyum föyle ile sarılarak parlak bir yüzey oluşturulmaya çalışılmıştır. Ek 5 te teknik çizimi verilen panelin eğim açısı yaklaşık 20 o dir. Yukarıdaki maddeler dikkate alınarak alınan panelin özellikleri çizelge 3 de verilmiştir. 12

Çizelge 3. Kullanılan fotovoltaik panelin özellikleri Markası Sunrise Model numarası SR-p636130 Yarı iletken çeşidi Çok-kristal silisyum Gücü 130 W Max güçteki çıkış gerilimi 18,00 V (Q = 1000 w/m 2 ) Max güçteki çıkış akımı 7,23 A (Q = 1000 w/m 2 ) Açık devre gerilimi 22,32 V Kısa devre akımı 7.8 A Modülün verimi %13.2 Max güç toleransı ±3% Nominal çalışma sıcaklığı 45 0 C±2 Max sistem gerilimi 1000 V Boyutları 1481 x 666 x 35 mm Ağırlığı 11,8 kg 2.2. Şarj Kontrol Cihazı 2.2.1. Genel Yapısı Şarj kontrol cihazı, fotovoltaik panelde üretilen gün içerisinde değişkenlik gösteren gerilim değerini düzenleyerek akünün kontrollü şarj edilmesini sağlar. Şarj kontrol cihazı, güneşten alınan enerjiyi, akünün şarj durumunu ve yük durumlarını karşılaştırarak sistem için uygun olan çalışma şeklini belirler. Böylece akünün aşırı şarj ve deşarj olması engellenerek akünün uzun ömürlü olması sağlanır. Aküden beslenen yüke sabit akım ve gerilim verilerek, yükün değişken akım ve gerilim değerleriyle zarar görmesi engellenir. Ayrıca DA voltaj çıkışına sahip olan şarj kontrol cihazı, doğru akımla çalışan cihazlara doğrudan regüle edilmiş gerilim verilir. Şarj kontrol cihazı seçiminde fotovoltaik panelden üretilen maksimum akıma dayanabilecek nitelikte olmasına ve kullanılacak olan akü gerilim değeri ile uygun olmasına dikkat edilir. Kurulacak sisteme, büyüklüğüne göre, 12V/24V/48V ve 10A/20A/40A/60A özelliğinde bulunan Şarj kontrol cihazlarından uygun olanı seçilir [21]. Şarj kontrol cihazı iki grupta incelenmektedir. 2.2.1.1. PWM Şarj Kontrol Cihazı: Darbe genişlik modülasyonu ile aküyü şarj eden bu kontrol cihazı ile akü ömrü uzatılmış olunur. MPPT ye göre daha basit yapılı ve verimi 13

düşüktür. Buna karşın daha ucuzdur. Şarj kontrol cihazının üzerinde bulunan LCD ekran ve LED ler sayesinde akünün şarj durumu hakkında görsel bilgi vermektedir. 2.2.1.2. MPPT Şarj Kontrol Cihazı: Belirli zaman aralıklarında, fotovoltaik panellerde üretilen gücün tepe değerini takip ederek kontrollü bir şekilde yüke enerji akışını sağlar. Burada amaç elde edilen enerjiden en üst seviyede yararlanmaktır. MPPT şarj kontrol cihazına sahip olan sistemlerde, fotovoltaik panelden %20-30 fazla enerji elde edilirken [22], MPPT şarj kontrol cihazı %98 lere varan verimle çalışmaktadırlar [23]. MPPT şarj kontrol cihazı sistemin düzenli bir şekilde çalışmasını sağlayan ve arıza anında sistemi kapatan bir mikrodenetleyiciye sahiptir. Bu mikrodenetleyici ile herhangi bir hata/arıza anında sistemin koruması yapılmış olunur. Ayrıca aküyü özelliğine paralel olarak kontrollü şarj ettiği için akü ömürlerini %50 uzatmaktadır. 2.2.2. Deney Setinde Kullanılan Şarj Kontrol Cihazı Bu uygulamada, çizelge 4 de özellikleri verilen, yüksek verimle çalışan PWM şarj kontrol cihazlarından Steca marka PR 1010 tipi şarj kontrol cihazı kullanılmıştır. Bu kontrol cihazının ters kutuplanmaya, kısa devreye, aşırı akım, aşırı gerilim ve aşırı sıcaklığa karşı koruması bulunmaktadır. Fotoğraf 1 de görülen bu şarj kontrol cihazı EN 62109-1 ve EN 62509 standartlarına uygundur. Sistemimiz 130W güç üreten ve 12V nominal gerilim değerine sahip olduğundan dolayı 12V 10A değerlerine sahip şarj kontrol cihazı seçilmiştir. Fotoğraf 1. Deney setinde kullanılan şarj kontrol cihazı 14

Çizelge 4. Kullanılan şarj kontrol cihazının özellikleri Model PR 1010 Nominal Sistem Voltajı 12V (DC) / 24V (DC) Anma Pil Akımı 10 A Maksimum Pil Gerilimi 47 V Çalışma sıcaklığı -10 / +50 Boyut 187 x 96 x 44 mm Terminal 16 mm 2 / 25 mm 2 Ağırlık 0.35 kg 2.3. Akü 2.3.1. Genel Yapısı Aküler, elektrik enerjisini kimyasal enerjiye çevirerek depolayan, ihtiyaç anında depoladığı kimyasal enerjiyi tekrar elektrik enerjisine çeviren elektro-kimyasal yapılardır. Fotovoltaik sistemlerde şebekeye bağlı ve şebekeden bağımsız olmak üzere iki tip bağlantı çeşidi vardır. Şebekeye bağlı olmayan fotovoltaik sistemlerde, güneşten alınan enerjinin bulut veya mevsimsel farklılıktan dolayı yetersiz olması ya da yükün gece boyunca enerjiye ihtiyaç duymasından dolayı, gün içerisinde üretilen fazla enerjinin depolandığı akülerin bulundurulması gerekmektedir. Derin deşarjlı kurşun-asit aküler fiyat performans oranının uygun olması ve çevresel geri dönüşüm açısından en optimum sonuçlar vermesi sebebiyle fotovoltaik sistemlerde yaygın olarak kullanılmaktadır [24]. Kullanılan akülerin ömürlerini uzun tutmak için akünün kapasitesi %50 nin altına indiği zaman şarj edilmelidir [25]. Ayrıca kapasitelerinin %70 den fazlasını kullanmak, kısa bir zamanda akünün yapısında bozulmalara sebep olmaktadır [26]. Fotovoltaik sistemlerde kullanılan kurşun asit aküler OPzS, VRLA Jel ve VRLA AGM olmak üzere üç tiptirler. Bunlardan hangisinin kullanılacağı belirlenirken aküye bakım yapılma sıklığı, çalıştığı ortamın alt ve üst sıcaklık değerleri, yük profili, kullanım ömrü ve maliyet gibi etmenler göz önüne alınır. OPzS tipi aküler sürekli takip ve bakım istemeleri, akünün çalıştığı yerin iyi bir havalandırma sistemine sahip olması zorunluluğu gibi sebeplerden dolayı fotovoltaik sistemlerde çok tercih edilmezler. 15

VRLA tipi aküler (VRLA AGM ve VRLA Jel) derin deşarja uygun olarak tasarlanmaları, birim hacimlerini sulu akülere oranla daha az yer kaplaması ve tam bakımsız olmaları ile fotovoltaik sistemlerde yaygın olarak kullanılmaktadır. VRLA akü tiplerinden VRLA AGM aküler, yüksek çevrim sayısına sahip olması istenilen yerlerde ve kısa sürede yüksek akım çeken yüklerde kullanışlıdırlar. VRLA Jel aküler ise hızlı şarj ya da yüksek akım çekildiği anda jel yapısının bozulması gibi olumsuz özelliğinin yanında, kullanıldığı ortam sıcaklığının yüksek olması ömürlerini fazla etkilememesi ve akülerde meydana gelen plaka sülfatlaşmasına karşı dayanıklığının yüksek oluşu bu akü tipinin yaygın olarak tercih edilmesinin sağlamaktadır [26]. Aküler seri bağlanarak istenilen gerilim seviyesi, paralel bağlanarak istenilen akım seviyesi elde edilir. Fotovoltaik sistemlerde akülerle enerji depolamanın 1 MW ın üstünde fazla uygulaması yoktur. Kalifornia-Chino da ki 40 MWh lık sistem bu alanda gösterilebilecek en büyük uygulamalardan biridir [27]. 2.3.2. Deney Setinde Kullanılan Akü Bu çalışmada hibrit sistemin toplam gücü yaklaşık olarak 260 W tır. Bu enerjiden yükte harcanmayan kısmı, çizelge 5 de özellikleri verilen fotoğraf 2 te ki 12/24 V 150 Ah lik bir adet VRLA jel aküye depo edilecektir. Bu akü EN 50272-1 standardına uygundur. Akülerde depo edilen enerjinin %70 inden fazlasını kullanmak aküye zarar vereceği göz önünde bulundurularak; sistemdeki akünün kapasitesi, sistemde ki kullanılabilir akü kapasitesi olarak hesaplanır. Fotoğraf 2. Deney setinde kullanılan akü 16

Çizelge 5. Kullanılacak akünün özellikleri Model Akü Ömrü Kapasite (25 o C) Sıcaklık-Kapasite Değişimi Şarj Voltaj (25 o C) Boyut Ağırlık EG12150 12 Yıl veya > 750 Cycles %50 D.O.D 20 HR 10 HR 5 HR 1 HR 7.6 A, 1.75 V 15 A, 1.75 V 25 A, 1.75 V 94 A, 1.75 V 152 Ah 150 Ah 125 Ah 94 Ah 40 o C 25 o C 0 o C -15 o C %102 %100 %85 %65 Döngülü Kullanım Beklemeli Kullanım 14.4-15V (-30mV/ o C), maks.akım: 37.5 A 13.6-13.8V (-20mV/ o C) 483 x 172 x 241 mm 45 kg 2.4. Evirici 2.4.1. Genel Yapısı Eviriciler DA bir kaynaktan AA bir yüke yada bir şebekeye yük aktarımında bulunan devrelerdir. Güneş enerjisinden elektrik enerjisi üretilmesi sonucu DA gerilim elde edilir. Elde edilen enerjinin şebekeye paralel bağlanması veya AA bir yükte harcanması için eviricilere ihtiyaç vardır [28]. 2.4.1.1. Bir Fazlı Eviriciler Bir fazlı eviriciler düzeneklerdir. 1. Yarım dalga köprüler 2. Tam dalga köprüler kaynaktan alınan DA gerilimi bir fazlı AA gerilime çeviren 2.4.1.2.Üç Fazlı Eviriciler Üç fazlı eviriciler kaynaktan alınan DA gerilimi aralarında 120 faz farkıyla üç fazlı 50 Hz AA gerilime çeviren düzeneklerdir. Yenilenebilir enerji kaynaklarının şebekeye paralel bağlanabilmesi ve verimli bir çalışma gösterebilmesi için üç fazlı eviricilere ihtiyaç vardır. 17

2.4.1.3. Çok Seviyeli Evirici Güç elektroniği devrelerinde geniş bir kullanım alanına sahip olan eviricilerdir. Yüksek gücün yanında düşük harmonik distorsiyonu sağlayan çok seviyeli eviricilerdir. 1. Diyot kenetli eviriciler 2. Kondansatörlü eviriciler 3. Kaskad eviriciler 2.4.1.4. Ada Modu Evirici Ada modu eviriciler şebekeden bağımsız olarak çalışan sistemlerdir. Fotovoltaik panelden alınan DA gerilim ada modu eviriciler yardımıyla AA gerilime evirilerek AA yüklerin kullanımına sunulur. Bu tür sistemlerde üretilen enerjinin fazlasını akülerde depo etmek içim büyük kapasiteli akü gruplarına ihtiyaç vardır, buda maliyetin artmasına sebep olur [29]. 2.4.1.5. Şebeke Etkileşimli Çalışan Eviriciler: Şebeke etkileşimli eviricilerde fotovoltaik panellerde üretilen DA gerilim hem şebekeye aktarılacak AA gerilime çevrilir, hemde AA gerilimle beslenen yüklerin çalışmasına güç akışında bulunur. Şebeke etkileşimli eviricilerde üretilen enerjinin fazlası şebekeye aktarıldığından dolayı daha az akü grubuna ihtiyaç duyulur buda maliyeti ada modu eviricilere göre azaltır. 2.4.2. Deney Setinde Kullanılan Evirici Bu projede Linetech marka, A301-150 model evirici kullanılmıştır. Fotoğraf 3 te resmi görülen eviriciyi seçmemizdeki amaç hem daha düşük maliyetli olması hem de sistemimizin güç ve gerilim değerlerine uygun aralıkta olmasıdır. Bu evirici EN-50530 ve EN-62116 standartlarına uygun olup ayrıntılı özellikleri çizelge 6 te verilmiştir. Fotoğraf 3. Deney setinde kullanılan evirici 18

Çizelge 6. Kullanılacak eviricinin özellikleri Model LİNETECH A301-150 Max çıkış gücü 150-300Watt DA giriş gerilim 12-24V AA çıkış gerilimi 230V AA frekans aralığı 50Hz ± 1 Toplam harmonik distirsiyonu THD<3% Çalışma sıcaklık aralığı -25 / -60 C Ağırlık 0.8 kg Kararlı dönüşüm verimliliği %78-82 Çıkış dalga şekli Modifiye sinüs dalga 2.5. Çevirici Çeviriciler alternatif akımı doğru akıma çeviren aygıtlardır. Farklı açılardan sınıflandırılan çeviriciler, faz sayısı açısından sınıflandırılırsa; a. Tek fazlı çeviriciler b. Çok fazlı çeviriciler 2.5.1 Deney Setinde Kullanılan Çevirici Bu projede Omron marka S8JX-G tipi çevirici kullanılmıştır. Çizelge 7 da ayrıntılı özellikleri verilmiştir. Çizelge 7. Kullanılacak çeviricinin özellikleri Model S8JX - G60024C Maksimum çıkış gücü 600 W Doğru akım çıkış gerilimi 24 V Alternatif akım giriş gerilimi 230 V Çalışma sıcaklık aralığı -25 / 75 C Ağırlık 1,6 kg 2.6. Bara ve İzolasyon Trafosu Bara; birden fazla aynı gerilim değerlerinin toplandığı ve yüklere dağıtıldığı iletkendir. Fotoğraf 4 te görülen baralardan sistemimizde iki adet bulunmaktadır. Bunlar; DA ve AA baraları olmak üzere yerleştirilmiştir. DA barasına, rüzgâr enerjisinden, güneş enerjisinden ve aküden enerji gelmektedir; gelen enerji direk DA/AA eviriciye iletilmektedir. AA 19

barasına; eviricinin doğru akımdan alternatif akıma çevirdiği akım girmektedir; sonrasında AA yüklere, AA/DA çeviriciye iletilmektir. Fotoğraf 4. Deney setinde kullanılan bara Baramıza giren ve çıkan her kola kesicinin modellemesi için, ihtiyaca göre daha rahat bir çalışma ortamı ve can güvenliği için sigortalar konulmuştur. Sistemde 650 W lık birebir izolasyon trafosu kullanılmıştır. Fotoğraf 5 te görülen trafoyu kullanış amacımız, bir güç elektroniği devresi elemanı olan eviricinin oluşturduğu harmoniği azaltmak ve daha net bir sinüs dalga şekli elde etmektir. Fotoğraf 5. Deney setinde kullanılan izolasyon trafo 2.7. AA Yük ve DA Yük Deney setimizde yük olarak üç adet 14W 230V AA da çalışan fan ve 30W, 60W gücünde hem DA hem de AA da çalışan ampuller kullanılmıştır. Bu yükleri seçmemizdeki amaç; yüklerin enerji harcaması anında gözle görülebilen değişiklikler göstermesidir. 20

2.8. Ölçüm ve Koruma Cihazları Sitemimizde bulunan ölçüm cihazları; DA ampermetre, DA voltmetre, AA voltmetre, multimetre ve osiloskoptan oluşmaktadır. Türkçe ismi salınımölçer olan osiloskop, gerilim veya akım değerlerinin genliğinde ki zamansal değişimi grafik şeklinde gösteren ölçü aracıdır. Osiloskobun ekranında ki grafiklerden, ölçülen sinyalin, genliği, frekansı ve periyodu belirlenir. Tasarlanan bu deney setinde AA TECH marka, ADS-1022B model osiloskop kullanılmıştır. Sistemimizin koruması sigortalar ve topraklamadan oluşmaktadır. Sigortalar DA ve AA baralarına giren her girişe ve çıkışa konulmuştur. Sistemimizde 5 adet sigorta bulunmaktadır. Bunlar üzerinden geçecek maksimum akıma göre sigorta tipi belirlenmiştir. Topraklama ise bütün sistemimizin toprak ucu bir noktada toplanıp, prizin toprak noktasına bağlantı yapılıp binanın topraklaması kullanılmıştır. 2.9. Mali Analiz Yapılan yenilenebilir enerji deney setinin malzemeleri Trabzon Teknik ve Endüstri Meslek Lisesi, Denizcilik Anadolu Meslek Lisesi tarafından temin edilmiştir. Tamamlanan bu projenin toplam maliyeti 4410 olup ayrıntılı malzeme fiyatları çizelge 8 de verilmiştir. Çizelge 8. Projenin toplam maliyeti Kullanılan Malzeme Adı Adet Adet Fiyatı ( ) Toplam ( ) Panel 1 385 385 Şarj Kontrol Cihazı 2 350 700 Akü 1 935 935 Sigorta Kutusu 1 15 15 Sigorta 5 5 25 Ölçü Aletleri 3 50 150 Osiloskop 1 600 600 Kablo ve prob - - 50 Evirici 1 100 100 Çevirici 1 250 250 Trafo 1 100 100 Yükler(Fan,Ampül) - - 100 Generatör 1 250 250 21

Çizelge 8 in devamı. Projenin toplam maliyeti Motor 1 150 150 Sürücü Devre 1 200 200 Doğrultucu 1 100 100 Kırtasiye - - 100 Diğer(Ahşap, demir) - - 200 Toplam 4410 22

3. TASARIM VE MATLAB MODELLEME 3.1. Matematiksel Modelleme Matlab simulink ortamında panellin ve ortam şartlarını formülüze ederek gerçekleştirme yapılmıştır. Sistemi oluştururken kullanılan ve elde edilen değerler, deney setinde kullandığımız panelin kataloğundan alınmıştır. Çevrenin panel üzerindeki ısı ve ışık etkisi olan bloktaki iç tasarımı aşağıdaki formüllerden [30] elde edilerek şekil 5 te tasarlanmıştır. [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] Şekil 5. Isı ve ışınımın panele etkisinin Matlab Simulink model diyagramı 23

Panel kataloğundan, fotovoltaik hücre çalışma sıcaklığı Tc = 25 0 C, fotovoltaik hücre çalışma ışıması Sc = 1000 W/m 2 olarak alınmıştır. Buradan bulunmuştur. Sıcaklık katsayıları olan alınır. ise, bulunur. 0,8 ise, bulunur. Şekil 6 de verilen fotovoltaik panel modeli şekil 7 de görüldüğü üzere Matlab Simulink ortamına aktarılmıştır. Fotovoltaik panel modeli olan blokta aşağıdaki formül 8 gerçeklenmiştir. [8] [9] [10] Boltzman sabiti J/K, elektron yükü, panelin kısa devre akımı A, formül 10 dan [31] diyot faktörü Df =1108,63 ise, formül 9 dan [31] I o = 0,053 A ve Rs =0,002 Ω dur. Formül 8 den de eğri uydurma katsayısı A =1557,034653 bulunmuştur. Şekil 6. Fotovoltaik panel basitleştirilmiş eşdeğer devre Şekil 7 deki sistemde, panelde sadece seri direnç değeri ele alınarak modellemesi yapılmıştır. 24

Şekil 7. Panelin Matlab Simulink model diyagramı 3.2. Matlab Modelleme Bir çok sistemin değişen ortam koşullarındaki karaktersiliklerini incelemek için bu tür bilgisayar ortamında modelleme yöntemlerine başvurulur. Şekil 8 de ki model Matlab Simulink ortamında hazırlanmış olup fotovoltaik panellerin karaktersitiği incelenmiştir. Şekil 8. Fotovoltaik panel Matlab Simulink model diyagramı Şekil 10 da ki sistemde; Ns: Seri panel sayısı 25

Np: Paralel panel sayısı Tx: Ortam sıcaklığı Sx: Oratamdaki güneş radyasyon seviyesi Vpv_Sinyal: Tek panelin gerilim değerlerini Ipv_Sinyal: Tek panelin akım değerlerini Vpv: Sistemin çıkışıdır. Vpv_sinyal ve Ipv_sinyal den sistemde birden fazla panel varsa eğer, sadece bir tek panellin akım gerilim (I V) karakteristiğini ölçmek için kullanılır. Vpv ise yükü besleyen, modeldeki sistemin çıkışıdır. Şekil 8 da ki blok-1 in iç tasarımı ise şekil 9 de gösterilmiştir. Şekil 9. Fotovoltaik panel Matlab Simulink blok diyagramının iç tasarımı Yukarıda şekil 9 teki sistemde; Isc (Ipv): Fv panel kısa devre akımı Tc: Bir panelin referans sıcaklığı Sc: Bir panelin referans ışık şiddeti Vcell: Bir panelin çıkış gerilimi Icell: Bir panelin çıkış akımı Vcell, tek bir panellin gerilim değerini verdikten sonra, Ns ile çarpılarak sistemin toplam gerilim değeri elde edilmiş olur. Sitemin toplam gerilim değeri elde edildikten sonra, buradan sistemin toplam akım değeri elde edilir ve tek bir panellin akım değerini bulmak için Np ye bölünerek Ipv_sinyal e gönderilir. 26

Şekil 9 da ki fotovoltaik model iç tasarımı ise şekil 10 te gösterilmiştir. Şekil 10. Ortam koşullarının panel akım ve gerilimine etkisi Yukarıda şekil 10 deki sistemde; Cv: Ortam koşullarının panel gerilimine olan etkisi Cı: Ortam koşullarının panel akımına olan etkisi Ipv: Ortam şartlarından etkilenen fotoakım Vc: Fv panellin ortam koşullarından etkilenmemiş gerilim değeri Isc, fotoakımı çevrenin panel üzerindeki ısı ve ışık etkisi ile çarpılarak Iph elde edilir. Iph Vc yi oluşturan bloğa girer. Vc ise ortam şartları ile çarpılarak Vcell elde edilir. 27

4. DENEYLER VE DENEYSEL SONUÇLAR 4.1. Deney Setinin Çalışma Şekli Gerçeklemesi bitirilen yenilenebilir enerji deney setinde enerji kaynağı olarak fotovoltaik panel, rüzgâr tribünü ve akü kullanılmıştır. Şarj kontrol cihazı, yükün ihtiyacından fazla enerjiyle aküyü şarj; yükün çektiği enerji fv panel ve rüzgâr tribünün ürettiğinden fazla ise, akünün deşarj olmasını sağlamaktadır. Fotovoltaik panelden ve rüzgâr tribüni çıkışında doğrultulan DA enerji, şarj kontrol cihazından gerilimi sabit 12V olarak DA baraya aktarılmaktadır. Evirici, DA baradan aldığı enerjiyi, alternatif akıma evirip izolasyon trafo üzerinden AA baraya aktarmaktadır. Sistemde AA yükler ve DA yükler bulunmaktadır. DA yükler, DA barasından doğrudan değil, AA/DA çeviriciden beslenmektedir. AA yükler ise AA baradan doğrudan beslenmektedir. 4.2. Deneyler Deneylerin amacı, kullanılan cihazların sisteme etkilerini, kullanış amaçlarını ve çalışma şekillerini osiloskop sonuçlarıyla destekleyip açıklamaktır. Şekil 11 de gösterildiği üzere, fotovoltaik panelin şarj kontrol cihaz çıkış gerilimini osiloskobu 1 nolu, rüzgâr tribününün şarj kontrol cihaz çıkış gerilimini osiloskobu 2 nolu, DA bara çıkış gerilimini osiloskobu 3 nolu, DA/AA evirici çıkış gerilimini osiloskobu 4 nolu, trafo çıkış gerilimini osiloskobu 5 nolu, AA/DA çevirici çıkış gerilimini osiloskobu 6 nolu gösterime osiloskobu ayrı ayrı bağlayarak sonuçlar elde edilmiştir. 28

Şekil 11. Deney seti bağlantı şeması 4.3. Sonuçlar 4.3.1. Fotovoltaik Panelin Şarj Kontrol Cihazı Çıkış Gerilimi Osiloskobu şekil 11 de gösterilen 1 nolu bağlantı noktasına bağlayarak fotovoltaik panelin şarj kontrol cihaz çıkış gerilim yaklaşık 12V (DA) olarak ölçülmüş. Şekil 12 de görüldüğü gibi dalgalı bir DA gerilim elde edilmiştir. Bu dalgalanmanın sebebi panelin bulunduğu ortam şartlarının (sıcaklık, ışık miktarı) sabit kalmamasıdır. Şekil 12. Fotovoltaik panelin şarj kontrol cihaz çıkış gerilimi 29

4.3.2. Rüzgâr Tribünü Şarj Kontrol Cihazı Çıkış Gerilimi Rüzgâr tribünü şarj kontrol cihazı çıkış gerilimini şekil 11 de gösterilen 2 nolu bağlantıya osiloskobu bağlayarak şekil 13 de görüldüğü üzere yaklaşık 12V (DA) elde edilmiştir. Şekil 13. Rüzgâr tribünü şarj kontrol cihazı çıkış gerilimi 4.3.3. DA Bara Çıkış Gerilimi DA barada, rüzgar tribün çıkışında ki çeviriciden ve fotovoltaik panelden gelen 12V (DA) gerilim şekil 11 de gösterilen 3 nolu bağlantıya osiloskobu bağlayarak şekil 14 de görüldüğü üzere harmonikli 12V (DA) gerilimi elde edilmiştir. Kullanılan şarj kontrol cihazının devresinde kullanılan süzgecin yetersiz olmasından dolayı, baraya aktardığı DA gerilimi harmoniklidir. Şekil 14. DA bara çıkış gerilimi 30

4.3.4. DA/AA Evirici Çıkış Gerilimi DA/AA evirici çıkışından, DA baradan gelen DA gerilimini AA ya evirdikten sonra şekil 11 de gösterilen 4 nolu bağlantıya osiloskobu bağlayarak şekil 15 te görüldüğü üzere yaklaşık 220V (AA) gerilim elde edilmiştir. Bu gerilim aynı zamanda izolasyon trafonun giriş gerilim şeklini oluşturmaktadır. Şekil 15. DA/AA evirici çıkış gerilimi Şekil 15 deki 220V AA geriliminin daha yakından gösterimiyle harmonikler şekil 16 da görüldüğü üzere daha net saptanmaktadır. Kullanılan evirici modifiye sinüs dalga özellikli olduğundan dolayı tam sinüs dalga şeklinde evirememiştir. Şekil 16. DA/AA evirici çıkış gerilimi 2 31

4.3.5. Trafo Çıkış Gerilimi İzolasyon trafosu, DA/AA eviriciden gelen harmonikli 220V (AA) gerilimi, genliğini değiştirmeden şekil 15 de ki harmonikleri süzerek, 220V (AA) gerilim şekil 11 de gösterilen 5 nolu bağlantıya osiloskobu bağlayarak şekil 17 elde edilmiştir. Şekil 17. Trafo çıkış gerilimi İzolasyon trafodaki, şekil 17 de 220V AA geriliminin daha yakından gösterimiyle harmoniklerin temizlenmiş olduğu şekil 18 de daha net saptanmaktadır. Şekil 18. Trafo çıkış gerilimi 32

4.3.6. AA/DA Çevirici Çıkış Gerilimi İzolatör trafo tarafından harmonikleri azaltılan AA gerilim şekil 11 de gösterilen 6 nolu bağlantıya osiloskobun bağlantısı yapıldıktan sonra, AA/DA çeviriciden şekil 19 da görüldüğü üzere net 24V (DA) olarak ölçülmüştür. DA yükler, DA baradan değil de, çevirici çıkışından beslememizin sebebi; çeviricinin çıkışından şekil 19 da görüldüğü gibi sabit ve az harmonikli bir gerilim elde edilmesidir. Şekil 19. AA/DA Çevirici Çıkış Gerilimi 4.4. Matlab Simulink Modelleme ve Sonuçlar 4.4.1. Matlab Simulink Modelleme Fv panel ve rüzgâr generatörü sistemlerinin Matlab Simulink modellemeleri bir araya getirilerek, deney setinin modellemesi şekil 20 de görüldüğü gibi gerçeklenmiştir. Şekil 20. Hibrit sistem matlab simulink model 33