DEÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ FEN ve MÜHENDİSLİK DERGİSİ Cil: 5 Sayı: 1 sh. 147 158 Oak 003 MAKSİMUM GÜÇ NOKTAS İZLEYİCİLİ FOTOVOLTAİK SİSTEMLERİN OPTİMUM DİZAYN VE ÇALŞMA KOŞULLARNN ARAŞTRLMAS (NVESTGATON OF OPTMUM DESGN AND OPERATON CONDTONS OF PHOTOVOLTAC SYSTEMS WTH MPPT) Z. Abidin FRATOĞLU*, Bülen YEŞİLATA* ÖZET/ ABSTRACT Bu çalışmada, maksimum güç nokası izleyiili (MPPT) PV kombinasyonlarının sabi güç emini için kullanımına yönelik opimum çalışma şarları araşırılmakadır. Çalışmanın emel amaı; gereksinim duyulan güü minimum sayıda PV panel kullanarak emin emekir. Çalışma üç emel aşamadan oluşmaka olup, sunulan analizler aylık oralama değerler bazında ve sabi enlem açısı şarlarında yapılmışır. İlk iki aşamada sırasıyla maksimum oplam radyasyon açı fakörünü ve maksimum kullanılabilirliği sağlayan dizayn koşulları espi edilmişir. Daha sonra bu dizayn koşullarında MPPT yardımıyla PV panellerden elde edilebileek maksimum vol ve akım değerleri espi edilmişir. Çalışmada sunulan yönem ve diyagramlar yardımıyla opimum panel konfigürasyonunun kolaylıkla belirlenmesi mümkündür. n his sudy, opimum design ondiions are invesigaed for a phoovolai (PV) onfiguraion ha uses a maximum power poin raker (MPPT). The onfiguraion is used for providing onsan power a he opimum oupu values of volage and urren. The main objeive here is o minimize he number of PV modules o be used for he speified power oupu. Theoreial analysis onsising of hree basi phases is made for onsan laiude angle by using monhly average values of meeorologial daa. n firs wo phases, respeively, design ondiions o mainain maximum values of radiaion and uilizabiliy are deermined. The opimum values of volage and urren for hese design ondiions of he PV array wih MPPT are hen evaluaed. The mehod and onsrued diagrams given here makes he seleion of opimal PV array onfiguraion relaively easier. ANAHTAR KELİMELERC/KEYWORDS Foovolaik, Maksimum Güç Nokası İzleyiisi, Kullanabilirlik Phoovolai, Maximum Power Poin Traker (MPPT), Uilizabiliy * Harran Üniversiesi Mühendislik Fakülesi Makine Mühendisliği Bölümü, ŞANLURFA
Sayfa No: 148 Z. A. FRATOĞLU, B. YEŞİLATA 1. GİRİŞ Foovolaik (PhooVolai, PV); yarı-ileken malzemelerden oluşmuş hürelerle güneş ışınımının direk olarak elekrik enerjisine (DC) çevirebilen eknolojiye verilen isimdir. Foovolaik olay 1839 yılından beri bilinmesine rağmen, ilk modern foovolaik hürenin yapımı anak 1954 e Amerika Birleşik Devleleri Bell Laborauarı nda gerçekleşirilebilmişir. Bu ilk foovolaik hüreler, maliyelerinin yüksekliği nedeniyle, sadee uzay araçlarının ihiyaı olan enerjiyi karşılamak amaıyla kullanılabilmiş, anak 1970 li yılların başında oraya çıkan enerji krizi sebebiyle, global enerji ihiyaına yönelik olarak a kullanılmaya başlanmışır (Munasser vd.,, 000). Son çeyrek asırda PV sisemlerin verim ve maliyelerinde sağlanan iddi seviyedeki iyileşmeler, bu sisemlerin elekrik üreimindeki kullanım sahasının ve oplam enerji üreimindeki payının hızla genişlemesine sebep olmuşur (Yeşilaa & Akair, 001). Kullanımdaki bu arışın geleek yıllarda daha hızlı bir seyir izleyeeği, 1995 yılında dünyada 375. MWp olan kurulu PV sisem güünün, 010 yılında 6300 MWp olarak planlanmasından çok açık bir şekilde görülmekedir (Munasser vd.,, 000). Praik uygulamalarda kullanılan PV sisemleri; sisemde kullanılan bileşenlerin ve konrol siseminin konumuna bağlı olarak üç farklı kombinasyonda inelemek mümkündür; sisem yükünün hiçbir ara düzenleyiisi olmadan direk PV panellere bağlandığı direk akupleli kombinasyonlar, sisem yükü ile PV paneller arasına baaryaların yerleşirildiği baaryalı kombinasyonlar ve maksimum çalışma nokası izleyiili (maximum power raking, MPPT) kombinasyonlar. Direk akupleli PV sisemlerde, panellerden ışınım şiddeiyle değişen değerlerde çıkan gerilim ve akım, siseme direk olarak verilir ve sisemin çalışması anak ihiyaç duyduğu güü (sisem yükü) sağlayan gerilim ve akım değerlerinin emini ile mümkün olur (Kou vd., 1998, Fıraoğlu ve Yeşilaa 001). Baaryalı sisemlerde, panel ile yük arasındaki baarya sisemi güneş ışınım şiddeindeki değişimleri direk olarak siseme yansımadan sabie yakın bir gerilim ile sisemi çalışırır (Al-Sahaban ve Mohmoud, 000), anak siseme ulaşırılan gerilim ve akım değerleri maksimum güe karşılık gelen akım ve gerilim değerlerinin alında seyreder. Söz konusu bu iki kombinasyona alernaif olarak oraya çıkan maksimum güç nokası izleyiili (MPPT) sisemlerin, PV panelin her zaman maksimum güç üreeek nokada çalışmasını emin emesinden dolayı çalışma performansları daha yüksekir (Zaki ve Eskandar, 1996). Sisemde; Şekil 1 de şemaik olarak göserildiği üzere, PV panelin üreiği maksimum güe karşılık gelen gerilim, bir düzenleyii yardımıyla, sisemin ihiyaç duyduğu gerilime dönüşürülür. Maksimum sisem verimliliği için önemli koşullardan biri, panel maksimum güç koşullarını sağlayan akım ve gerilim değerlerinin yük -V karakerisik eğrisi ile çakışması gerekmekedir. Bu nedenle MPPT içeren PV sisemlerin dizayn aşamasında en önemli unsurlardan biri uygulamadaki yük profilinin bilinmesidir. Bu çalışmada, MPPT içeren PV kombinasyonlarının sabi güç (yük) emini (profili) için kullanımına yönelik opimizasyon analizi yapılmışır. PV sisemlerin sabi yük uygulamalarında kullanımı oldukça yaygın olup, dizayn yapılırken güneş ışınımının lineer olmayan bir şekilde değişmesinden dolayı, panel sayısı seçiminde önemli zorluklar söz konusudur (Agha ve Sbia 000, Kou vd., 1998). PV uygulamalarında panel birim alanına düşen yükeki azalış, başka bir deyişle panel sayısındaki arış ile ışınım şiddeinin kullanılabilirliği arasında Şekil de göserildiği gibi bir ilişki mevuur. Şekil de görüleeği gibi panel birim alanına gelen ışınım şiddeindeki arışa karşı kullanılabilirlike belli bir yere kadar arış ve daha sonra azalış göserdiği bir kriik noka mevuur. Panel maliyeinin sisem içindeki payının yüzde amış olduğu düşünülürse (Bloos, 000), ekonomik açıdan bu kriik nokanın sapanması ekonomik açıdan oldukça önemli olaakır.
Fen ve Mühendislik Dergisi Cil : 5 Sayı : 1 Sayfa No: 149 Bu çalışmanın emel amaı; sabi güç çıkısına gereksinim duyulan bir uygulamada bu güü minimum sayıda PV panel ile karşılayaak bir sisem asarıma yönelik, kullanıılar arafından kolaya kullanılabileek grafiksel bir meo gelişirmekir. Panelden ışınım seviyesine bağlı olarak değişken olarak elde edilen güç değerinin maksimum olması (P mp ) ; yani sisemde MPPT kullanımı koşullardan sadee birisidir. Diğer ön koşullar ise; maksimum güneş ışınımını oplayan panel eğim açısının (α op ) ve maksimum kullanılabilirliği emin eden kriik ışınım şiddeinin ( r ) espiidir. Bu çalışma bu nedenle önerilen meo üç emel aşamadan oluşmaka olup, her aşamada kullanılan veriler ve elde edilen sonuçlar aylık oralamayı emsil emekedirler. Ayrıa; izlenen yönem genel olmakla birlike, sayısal hesaplamalar ve diyagramların oluşurulmasında sabi bir enlem açısı (λ=37 º ) göz önüne alınmışır. İlk aşamada α op değerleri espi edilmiş ve aynı enlem açısına sahip üm bölgeler için bulanıklık indisi (B i ) yardımıyla yılın her ayı için opimum oplam radyasyon açı fakörünün (R op ) bulunabileeği bir diyagram hazırlanmışır. İkini aşamada PV sisem dizaynı için seçilebileek aylık r değerleri espi edilmiş ve panel yüzeyine ulaşan oplam günlük ışınım değerleri ( Te ) yardımıyla aylık r değerinin kolaylıkla bulunabileeği bir diyagram oluşurulmuşur. Son aşamada ise bu espi edilen kriik ışınım seviyesi ve çevre sıaklığı verilerini kullanarak panelin maksimum çalışma nokalarındaki akım ( mp ) ve gerilimin (V mp ) espi edilebileeği diyagramlar sunulmuşur. Çalışma da hazırlanan diyagramlar yardımıyla 37º enlemi boyuna ve seçilen AP- 50 PV panel için yörenin yılın herhangi bir anındaki bulanıklık indisi ve yaaya günlük gelen oplam ışınım büyüklüklerinden yararlanarak PV sisemlerin MPPT kombinasyonlarının sabi yük uygulaması için gerekli minimum panel sayısı hesaplanabilir. Farklı enlemler ve paneller için benzer şekilde izleneek meola isenilen bölge için opimum koşullarda gerekli minimum panel sayısı ve kombinasyonu sapanabilir. Şekil 1. PV sisemlerin MPPT uygulamalarının şemaik göserimi. Şekil. MPPT sisemlerinin sabi yük uygulamalarında birim panel alanına gelen ışınım şiddei ile kullanılabilirlik (Φ) arasındaki ilişki.. TEORİK ANALİZ VE ELDE EDİLEN SONUÇLAR.1. Panel Opimum Toplam Radyasyon Açı Fakörünün Tespii Güneş ışınımının yeryüzüne geliş açısında yıl boyuna değişim görülmemesine rağmen, dünyanın deklinasyon açısındaki değişim güneş ışınımının yaayla yapığı açıda değişime sebep olur. Yeryüzünün fiziksel yapısından dolayı, yıl boyuna güneş ışınımının, yaay
Sayfa No: 150 Z. A. FRATOĞLU, B. YEŞİLATA yüzeyle yapığı açı, yalnıza deklinasyon açısına değil aynı zamanda yörenin enlemine bağlı olarak da değişmekedir. Dünya sabi kabul edilip güneşin dünya erafında hareke eiğini varsayılırsa gün boyuna güneşin harekei Şekil 3 eki ϕψ düzlemin de ψ ve ϕ eksenleri üzerindedir. Güneşin ψ eksenindeki harekei deklinasyon açısındaki değişmeden dolayı meydana gelip güneşin bu eksende gün boyuna yapığı hareke ihmal edilebileek düzeylerdedir. Güneşin ϕ eksenindeki harekei ise Şekil 3 e görülen eksen boyuna olup güneşin ϕ ekseninde çizdiği yörüngenin büyüklüğü, konrol yüzeyinin bulunduğu enlemin bağımlı birer değişkenidir. Bir düzlem üzerine gelen güneş ışınımının maksimum olabilmesi için düzlemin iki eksende de güneşi akip emesi gerekir. Praik uygulamalarda güneşi akip eden düzlemlerin yapımı zor ve pahalı olduğundan basiliği sebebiyle belli bir zaman aralığı için sabi eğim açısı ve sıfır yüzey azimu açısında güneye yönelmiş bir şekilde yerleşirilmeleri daha uygundur (Dinçer 1995). Opimum eğim açısı; Liu ve Jordon (Bknz: Duffıe & Bekman 1991) arafından eğimli yüzeylere gelen ışınım şiddeini hesaplayan aşağıdaki denklemden yararlanarak sapanabilir. α (1) dy yy Te ( ) = Ty R = (( 1 ) R d + R y ) Ty Ty Denklemde Teg eğimli yüzeye gelen aylık oralama ışınım mikarını (kj/m gün), Ty yaay yüzeye gelen oplam ışınımı (kj/m gün), dy yaay yüzeye gelen aylık oralama direk ışınım mikarını (kj/m gün), yy ise yaay yüzeye gelen aylık oralama yayılı ışınım mikarını (kj/m gün), R oplam ışınım açı fakörünü, R d direk ışınım açı fakörünü ve R y yayılı ışınım açı fakörünü gösermekedir. 37º enlemi boyuna yüzey azimu açısı sıfır, güneye yönlendirilmiş ve aylık oralama opimum eğim açısında yerleşirilmiş bir yüzeyin, R d ve R y değerlerinin hesabi ile ilgili deaylı bilgi Fıraoğlu ve Yeşilaa (001) arafından verilmekedir. Fıraoğlu ve Yeşilaa (001) arafından 37º enlemi için hesaplanan aylık oralama opimum R op, R dop, R yop ve α op değerleri Ek1 de verilmişir. Toplam-yayılı ve oplam-direk ışınım arasındaki ilişki, B i birer fonksiyonu olduğundan, Eşilik 1 Ty, ve B i olmak üzere iki yerel değişken içerir. Bu iki değişkenden yararlanılarak aylık opimum eğim açısı koşulunda yaay yüzeye gelen ışınım mikarının hesaplanabileeği Şekil 4 deki diyagram hazırlanmışır. Bu diyagramdan 37º enlemi boyuna herhangi bir yörenin ilk öne B i verisinden yararlanılarak opimum oplam açı fakörü (R op ) daha sonrada Ty verisinden yararlanarak da oralama aylık opimum eğim açısı koşullarında yerleşirilmiş bir yüzey üzerine gelen ışınım mikarı hesaplanabilir. Ty Şekil 3. Güneş ışınımının gün boyuna izlendiği yörünge
Fen ve Mühendislik Dergisi Cil : 5 Sayı : 1 Sayfa No: 151 Şekil 4. Aylık opimum sabi panel eğim açısı koşulunda Bulanıklık indisine (Bi) ile oplam radyasyon açı fakörü (Rop) arasındaki ilişki... Maksimum Kullanılabilirlik Koşularının Tespii şınım şiddeinde yıl ve gün boyuna bir değişim görülür. Bu değişim ivmesi, güneş enerjisi uygulamaları asarım aşamasındayken iddi zorlukların yaşanmasına neden olmakadır. Sisemin kullanılabilirlik espii de bu zorluklardan biridir. Lieraürde güneş enerjisi sisemler için bu amaçla gelişirilmiş f-char (Klein & Bekman 1979) yönemi bulunmakadır. f-char yönemi sabi güç emininde kullanılaak PV sisemlerin kullanılabilirlik sapamasında yeersiz kalmakadır (Agha & Sbia 000). Bu ür uygulamalarda anlık ışınım eğrisi alındaki faydalı işi göseren alan anımlaması, diğer uygulamalardan farklıdır. Bu fark Şekil 5 deki diyagramlarda şemaik olarak göserilmişir. Şekil 5. (a) Güneş uygulamalarında, (b) PV sisemlerin MPPT kombinasyonlarının sabi yük uygulamalarında, güneş ışınım şiddeinin gün boyuna ki değişimi.
Sayfa No: 15 Z. A. FRATOĞLU, B. YEŞİLATA Şekil 5 (a) da göserilen faydalı enerji bölgesinin ( a bölgesi), önemli bir kısmı ( bölgesi), Şekil 5 (b) de göserilen PV sisemde ()> r olmasına karşın kullanılamamakadır. Bu bölge sabi güç uygulamalarına özgü bir özellik olup PV sisemlerin sabi yük uygulamasında, sisemin arzuladığı ışınım seviyesinin üzerindeki ışınım seviyelerinin düzenleyii arafından siseme (yüke) ulaşırılmayan kısmıdır. Şekil 5 deki diyagramlardan yararlanılarak panel yüzeyine günlük ulaşan ışınım mikarı; mim gö = Tea ( ) d + Tea ( ) d = b a () Te + gd mim şeklinde olur. Herhangi bir güneş uygulamasının gün boyuna kullanılabilirliği de Şekil 5 (a) deki diyagramdan; Φ = gö mim ( ) d a = b + a Te şeklinde anımlanabilir. PV sisemlerin sabi yük uygulamaları için kullanılabilirlik ise Şekil 5 (b) deki diyagramdan; * ( ) a Φ = = * Te a + b + şeklindedir. Bu denklemlerde kullanılan min sisemin ihiyaç duyduğu minimum ışınım seviyesine ulaşılan anı, Tea () (W/m ), anlık ışınımı r (W/m ), sisemin ihiyaç duyduğu minimum ışınım seviyesini, gd güneş doğuş anını, gö güneş öğlesini, gb ise güneş baış anını gösermekedir. Yapılan inelemelerde panel sayısındaki lineer bir arışın belli bir aralık için Şekil 5 (b) deki eğrinin alındaki a* bölgesinin yani faydalı işin lehine olduğu faka kriik bir nokadan sonra ersine bir olayın gerçekleşiği görülmüşür. Bu kriik noka MPPT kombinasyonlarının sabi yük uygulamaları için maksimum kullanılabilirlik nokası olup, bu noka göz ardı edilerek yapılaak bir kombinasyon ermoekonomik açıdan isenmeyen sonuçların doğmasına sebebiye verebilir. Şekil 6 da hazırlanan diyagram yardımıyla, 37º enlem boyuna, panel yüzeyine gelen günlük oplam ışınım verisinden yararlanılarak, r değerleri sapanabilir. Bu diyagramın elde edilme sürei kısaa şu şekildedir: İlk eapa, Kılıç (Bknz: Kılıç 1983) arafından önerilen anlık ışınım denklemi baz alınarak sisemin kullanabilirliği uzayda bir eğri emsil eden zamana () bağımlı ek değişkenli aşağıdaki denklemle ifade edildi; 15 Φ ( ) = a[os( b) + 1.187(1 exp( 4(1 ) ))] (5) Denklemdeki a, b ve kasayıları bölgenin enlemine ve zamana bağlı kasayılardır. Kriik nokaları bulabilmek amaıyla, Denklem (5) in ikini ürevi alınarak eksremumlarının alabileekleri pozisyon inelenmişir. Denklem (5) in ikini ürevi her durumda, Denklem (7) deki eşisizliği sağlayaağından, Denklem (5) in eksremumları yani Denklem (6) daki eşiliği sağlayan üm değerlerinde kullanılabilirlik maksimumdur. Newon-Raphson yönemi yardımıyla Denklem (6) daki eşilik yılın her ayı için çözülerek sabi sisem yükünü maksimum kullanılabilirlik koşulunda sağlayan r değerlerine ulaşılmış ve Şekil 6 daki diyagram hazırlanmışır. (3) (4)
Fen ve Mühendislik Dergisi Cil : 5 Sayı : 1 Sayfa No: 153 d Φ = d d Φ d 30 450 a [ b sin( b ) 1.187 * ( + exp( 4 (1 15 + a [os( b ) + 1.187 (1 exp( 4 + ))] = 0 = a [ b + + ( 30 ( a ( b ( a ( b os( + sin( sin( b 450 b b ) ) ) ) 1. 187 exp( 1. 187 1. 187 15 ))] * 450 15 * ( exp( 4 (1 ) 4 (1 + 15 )] * 15 15 * exp( 4 (1 )) + 15 15 * exp( 4 + ))) < 0 (6) (7) Şekil 6. Panel yüzeyine günlük gelen oplam ışınım (Teg) mikarı ile kriik ışınım şiddei (r) arasındaki ilişki..3. PV Panellerin Maksimum Güç Nokasındaki Akım ve Volaj Değerlerinin Tespii Eşdeğer devresi Şekil 7 de göserilen PV paneller lineer olmayan güç kaynaklarıdır. Panellerin güç çıkısı ışınım şiddeine ve çevre sıaklığının birer fonksiyonudur. Panelin uzun dönem performansını hesaplayabilmek için çalışma karakerisikleri ile çevre koşulları arasında maemaiksel bir ilişkiye gereksinim vardır. Bu konuda farklı araşırmaılar arafından önerilen çeşili maemaiksel modeller bulunmakadır. Bu modellerden en yaygını Loferski (197) arafından önerilen; V + R = 1 L V + R s s 0 exp( ) (8) A Rsh
Sayfa No: 154 Z. A. FRATOĞLU, B. YEŞİLATA bağınıdır. Denklemdeki L yüzeye akım düşüğünde üreilen akımı, 0 karanlık akımı, R s seri direni, R sh paralel direni, A ermal volajı, ve V sırasıyla çalışma akımını ve gerilimini gösermekedir. Denklem (8) deki L, 0, R s, R sh ve A büyüklükleri ışınımın şiddeine ve çevre sıaklığına bağlı paramerelerdir. PV panellerle ilgili kaalog bilgileri beş paramereyi anımlama yeerliliğinde değildir. Bu olumsuzluğu oradan kaldırmak Townsend, Eksein ve Al-İbrahim (Bknz: Kou vd., 1998) arafından, devredeki R sh >>R s gerçeği dikkae alınarak R sh direni ihmal edilmiş; V + Rs = L 0 exp( ) 1 (9) A şeklinde dör paramereli bir model önerilmişir. Daha sonraları Duffie ve Bekman (1991) arafından bu bağınıdaki dör paramerenin kaalog bilgileriyle hesaplanabileeği bir maemaiksel model gelişirilmişir. Bu maemaiksel model kullanarak seçilen AP-50 PV panelin çalışma karakerisikleri ve daha sonra Newon-Rapson nümerik çözüm yönemi kullanılarak sapanan maksimum çalışma nokalarını göseren Şekil 8 deki diyagram hazırlanmışır. Ayrıa yine aynı maemaiksel model yardımıyla seçilen panelin maksimum çalışma nokasındaki gerilim ve akımın; değişik kriik ışınım şiddei ve çevre sıaklığı değerlerinde bulanabileeği Şekil 9 daki diyagramlar hazırlanmışır. Bu diyagramlardan yalnıza kriik ışınım şiddei için değil üm ışınım şiddeleri için seçilen panelin maksimum çalışma nokasındaki güç çıkısı sapanabilir. Seçilen AP-50 panelin eknik özellikleri Ek de verilmişir. 0 R s L R sh R load Şekil 7. Solar hürenin eşdeğer devresi Şekil 8. Seçilen PV panellerin 98 K çevre sıaklığında (Ta) akım ve gerilim karakerisikleri, MPP çalışma nokaları.
Fen ve Mühendislik Dergisi Cil : 5 Sayı : 1 Sayfa No: 155 3. BULGULAR VE TARTŞMA Bu çalışmada PV sisemlerin MPPT kombinasyonlarının sabi yük uygulamalarında, opimum koşullarda minimum panel sayısının araşırabilmesine yönelik grafiksel bir meo önerilmişir. Bu meo çerçevesinde 37º enlem ve seçilen PV panel referans alınarak çeşili diyagramlar aylık oralama değerler bazında hazırlanmışır. Hazırlanan diyagramlarla 37º enlemi boyuna seçilen panel için yörenin yılın herhangi bir anındaki bulanıklık indisi büyüklüğünden yararlanarak PV sisemlerin MPPT kombinasyonlarının sabi yük uygulaması için gerekli minimum panel sayısı hesaplanabilir. (a) 15.5 15 14.5 V (V) 14 13.5 (b) 13 1.5 300 400 500 600 r (W/m ) 78 K 88 K 98 K 308 K 318 K.5 (A) 1.5 1 0.5 78 K 88 K 98 K 308 K 318 K 300 400 500 600 r (W/m ) Şekil 9. Seçilen panelin kriik ışınım şiddeine ve çevre sıaklığına bağlı olarak maksimum çalışma nokasında gerilim (a) ve akım (b) değerleri.
Sayfa No: 156 Z. A. FRATOĞLU, B. YEŞİLATA Diyagramların hazırlanmasında; ilk eapa opimum panel eğim açıları espi edilmiş ve bulanıklık indisi ile azimu açısı sıfır güneye yönelmiş bir şekilde yaay yüzeye yelleşirilmiş bir panel için aylık oralama opimum oplam açı fakörü arasındaki ilişkiyi göseren diyagram hazırlanmışır. Hazırlanan bu diyagram vasıasıyla, bulanıklık indisi verisinden yola çıkarak aylık oralama opimum oplam açı fakörü ve dolayısıyla opimum koşullarda panel yüzeyine gelen ışınım mikarı hesaplanabilir. İkini eapa ise, MPPT uygulamalarında maksimum kullanılabilirlik koşulu araşırmışır. Bu çerçevede hazırlanan diyagramda; panel yüzeyine gelen günlük oplam radyasyon verisinden yola çıkılarak, sabi yüke çalışan MPPT uygulamalarında dizayn için seçileek kriik ışınım şiddei seviyesi espi edilebileekir. Son alarak da espi edilen dizayn ışınım seviyesi ve projelendirmenin yapıldığı çevre sıaklığı verilerini kullanarak, panelin maksimum çalışma nokalarındaki akım ve volajının espi edilebileeği diyagramlar sunulmuşur. Benzer şekilde farklı enlemler ve paneller için hazırlanaak diyagramlarla Şekil 10 da özelenen meodun akip edilmesiyle PV sisemlerin MPPT kombinasyonlarının sabi yük uygulamaları için opimum koşullarda gerekli minimum panel sayısı ve kombinasyonu sapanabilir. Şekil 10. Sunulan çalışmanın dizayna yönelik kullanım için akip eiği akış şeması. SEMBOLLER LİSTESİ F kullanabilirlik a po opimum eğim açısı ( 0 ) B i bulanıklık indisi r Kriik ışınım şiddei (W/m ) r sisemin ihiyaç duyduğu minimum ışınım seviyesi (W/m ) dy Te yaay yüzeye gelen aylık oralama direk radyasyon mikarını (kj/m gün) eğimli yüzeye gelen aylık oralama ışınım mikarını (kj/m gün) Tea () anlık ışınımı (W/m ) Ty yy R R d yaay yüzeye gelen oplam ışınımı (kj/m gün) yaay yüzeye gelen aylık oralama yayılı radyasyon mikarını (kj/m gün) oplam ışınım açı fakörünü direk ışınım açı fakörünü R dop opimum direk ışınım açı fakörünü
Fen ve Mühendislik Dergisi Cil : 5 Sayı : 1 Sayfa No: 157 R op R y R yop gb gd gö min L 0 R s R sh A V mp V mp opimum oplam ışınım açı fakörünü yayılı ışınım açı fakörünü opimum yayılı ışınım açı fakörünü güneş baış anını gösermekedir güneş doğuş anını (s) güneş öğlesini (s) sisemin ihiyaç duyduğu minimum ışınım seviyesine ulaşılan anı (s) panel yüzeyine akım düşüğünde üreilen akımı (A) Panel karanlık akımı (A) panel seri direni (Ω) panel paralel direni (Ω) panel ermal volajı panel çalışma akımı (A) panel çalışma gerilimi (V) maksimum çalışma nokasında panel çıkış akımı (A) maksimum çalışma nokasında panel çıkış gerilimi (V) KAYNAKLAR Al-brahim A.M., Bekman W.A., Klein S.A., Desing Proedure for Seleing an Opimum Phoovolai Pumping Sysem in a Solar Domesi Ho Waer Sysem, Solar Energy, Vol.64, pp. 7-39, 1998. Al-Karaghoulı, A., Al-Sabounhı., A. M., A PV Pumping Sysem, Applied Energy, Vol.65, pp. 145-151, 000. Agha K. R., Sbia M. N., On he Sizing Parameers for Sand-Alone Solar-Energy Sysems, Applied Energy, Vol.65, pp. 73-84, 000. Al-Shaban S., Mohmoud A., Self-Conrol in Sorage Uni of PV Plans, Applied Energy, Vol. 65, pp. 85-90, 000 Bekman W.A., Bekman S. A., Duffi J. A., A Dising proedure for Solar Heaing Sysems, Solar Energy, 1979;18:113. Bloos, H., Analyial and Exerimenal İnvesigaion of Phoovolai Pumping Sysems, Door Thesis, Universiy of Oldenburg, 000. Dinçer, B., Opimum Til angle for Solar Colleors Used in Cyprus, Solar Energy, Vol. 6, pp. 813-819, 1995. Duffıe, J., Bekman, W.A., Solar Engineering of Thermal Proesses, nd edn., Wiley nersiene, 1991. Fıraoğlu, Z., A., Yeşilaa, Bülen, Foovolaik Güç Desekli Dalgıç Pompa Sisemlerinde Opimum DizaynKoşullarının Araşırılması, Tesisa Mühendisliği Dergisi, Sayfa:59-66 Nisan-Mar 001. Hsieh S.J., Solar Energy Engineering, Prenie-Hall, n, Englewood Cliffs, New Jersey, 1986. Kılıç A., Özürk A., Güneş Enerjisi, Kipaş Yayınılık, 1983. Kou S.A., Kleın A., Bekman W., A Mehod for Esımaıng he Long-Term Performane of Dıre- Coupled PV Pumpıng Sysems, Solar Enery, Vol. 64, pp.33-40, 1998.
Sayfa No: 158 Z. A. FRATOĞLU, B. YEŞİLATA Munasser, M.A., Bara, M.F., Quadri, H.A., EL-Tarabelsi, R., La-azebi,.F., Phoovolai Markeing İn Developing Counries, Applied Energy, Vol. 65, pp 67-7, 000. Veerahary, M., Yadaıah, N., Ann Based Peak Power Traking for Supplied DC Moors, Solar Energy, Vo. 69, pp. 343-350, 00l. Yeşilaa, B., Akair, M.A., Foovolaik Güç Sisemli Su Pompalarının Dizayn Esaslarının Araşırılması, Mühendis ve Makine, il 4, sayı 493, sy 9-34, 000. Zaki A. M., Eskander M. N., Mahing of Phoovolai Moor-Pump Sysems for Maximum, Effiieny Operaion, Renewable Energ, Vol. 7, pp. 79-88, 1996. Ek 1. 37 enlemi için sıfır azımu açısı ve güneye yönlendirilmiş eğimli yüzey için aylık oralama opimum eğim açıları (a op ), direk ışınım açı fakörü (R dop ), yayılı ışınım açı fakörü (R yop ) ve oplam açı fakörü (R op ). Ek. Seçilen panelin sandar es koşularındaki eknik özellikleri Güç(STK) ks mp V av V mp A h 50 W 3.3 A 3 A 1.5 V 16.7 V 0.56 m 0.114