ÖZEL EGE LİSESİ GÜNEBAKAN PANELLER HAZIRLAYAN ÖĞRENCİLER: Eren Ege AKAR Atlas Ferhat HACIMUSALAR DANIŞMAN ÖĞRETMEN: Nilüfer DEMİR İZMİR 2016
İÇİNDEKİLER 1.Projenin amacı...2 2. Giriş...2 3.Sonuçlar...5 4.Kaynaklar...5 1
GÜNEŞİ TAKİP EDEN PANELLER Projenin Amacı: Güneş enerjisi bakımından oldukça verimli olan ülkemizde güneş panellerinden en verimli şekilde yararlanabilmek için günebakan bitkisinin ışığı sürekli takip etmesine benzer şekilde güneş panelinin sürekli olarak dik açıyla ışık almasını sağlayacak sistem mikrokontroller ile tasarlanarak en verimli güneş enerjisi üretimi amaçlanmıştır. Giriş: Günümüzde yaygın olarak kullanılan enerji kaynaklarının yetersizliği, çevre kirliliğine olan olumsuz etkileriyle kişileri ve kurumları alternatif enerji kaynakları arama ihtiyacına yöneltmiştir. Ülkemizde rahatlıkla kullanılabilecek olan yenilenebilir enerji kaynağı güneş enerjisidir. Biz projemizde günebakan bitkisinin sürekli güneşi takip etmesinin prensibini güneş panellerinde de kullanmayı amaçladık. Ülkemizde yüksek güneş enerji potansiyeli şekil 1 de gözükmektedir. Şekil 1 Türkiye üzerindeki güneş enerjisi dağılımı Bölgeler arasında ise öncelikle Güneydoğu Anadolu veakdeniz sahilleri gelmektedir. Gerekli yatırımların yapılması halinde Türkiye yılda birim metrekaresinden ortalama olarak 1.100 kwh lik güneş enerjisi üretebilir[1]. Güneş pili teknolojisi, küçük ve yerleşim alanlarına uzak yerlerde güvenilir ve ekonomik bir elektrik kaynağı olarak kullanılmaktadır. Güneş pilleri ya da fotovoltaik piller, yüzeylerine gelen güneş ışığını doğrudan elektrik enerjisine dönüştüren yarıiletken maddelerdir. Yüzeyleri kare, dikdörtgen, daire seklinde biçimlendirilen güneş pillerinin alanları genellikle 100 cm2 civarında, kalınlıkları ise 0,2-0,4 mm arasında olmaktadır[8]. Güneş pillerinin genel çalışma prensibi Şekil 2 de gösterilmiştir. 2
Şekil 2 Güneş hücresinin yapısı Projede çift eksenli güneş takip sistemi tasarlandı. Mekanik sistemin altına birbirine tutturulmuş iki servo motor bağlanarak sistemin gerçekleştirilmesine çalışıldı. Tasarlanan sistem Şekil 4 te gösterilmektedir. Şekil 4 Mekanik sistem resim Sistemin hareket sağlayıcıları servo motorlardır. Servo, herhangi bir mekanizmanın işleyişini hatayı algılayarak yan bir geri besleme düzeneğinin yardımıyla denetleyen ve hatayı gideren otomatik aygıttır. Robot teknolojisinde en çok kullanılan motor çeşididir. Mikroişlemci olarak Arduino-Uno kartı kullanılmıştır. Bu kart, üzerinde Atmel işlemci barındırmakta ve 16MHz frekansında çalışmaktadır. Ayrıca Arduino nun yazılım programı sayesinde C diline yakın bir şekilde programlama yapılabilmektedir. Güneş gün boyu hareketli olduğu için, güneş paneli ışık kaynağına doğru yönelmiş olmayabilir. Bunu sağlamak için panelin eğimini gelen ışığı maksimum yapmak için ayarlamak gerekir. Güneş yaklaşık ekvator ekseninde bulunduğu için panel bu yöne yönlendirilmelidir. Güneş izleyiciler, güneş panelini güneşe otomatik olarak yönlendiren cihazlardır. Bir ve iki eksenli izleyiciler vardır.[15] 3
Yapılan yazılım ile hata sinyaline karşı hareket sinyali üretilmektedir. Sitemin geri besleme mekanizması LDR ile yapılmaktadır. Foto dirençler, üzerlerine düşen ışık şiddetiyle ters orantılı olarak dirençleri değişen elemanlardır. Foto direnç, üzerine düşen ışık arttıkça direnç değeri lineer olmayan bir şekilde azalır. LDR nin aydınlıkta direnci en az oranda, karanlıkta en fazla orandadır. LDR üzerine ışık düştüğünde valans elektronları ışık enerjisi ile yeterli hıza ulaşıp, koparak iletkenlik bandına geçerler. Yani LDR, devre akımını oluşturan serbest elektronlar yönünden zenginleşmiş olur. Bu da LDR direncinin düşmesi demektir. LDR nin en çok duyarlı olduğu ışık yeşil ışıktır. Üzerine düşen ışık hüzmesinin şiddetine bağlı olarak valans bandından iletkenlik bandına geçebilen elektron sayısı arttığı için LDR nin direnci de azalır. Ancak, ışık şiddetinin artışıyla iletkenlik bandına geçebilen elektron sayısı doğru yönde lineer orantıya sahip olmadığı için LDR nin direncindeki düşüş de lineer değildir. Bu sistemlerde fotovoltaik paneller ile üretilen elektrik enerjisi akülerde depolanır ve kullanıcı enerji ihtiyacını (gece-gündüz) bu akülerden sağlar. Sistemin kapasitesi, güneşten elektrik üretilemediği süreçte de elektrik ihtiyacını karşılayacak şekilde haberleşme istasyonları, kırsal radyo, telsiz ve telefon sistemleri, bina içi ya da dışı aydınlatma, dağ evleri ya da yerleşim yerlerinden uzaktaki evlerde TV, radyo, buzdolabı gibi elektrikli aygıtların çalıştırılması, tarımsal sulama ya da ev kullanımı amacıyla su pompajı, deniz fenerleri, reklam panolarının aydınlatılması gibi alanlarda kullanılabilir. 4
SONUÇLAR Güneş enerjisi bakımından şanslı olduğumuz ülkemizde bu potansiyeli en iyi verimle kullanabiliriz. Proje kapsamında güneş enerjisinin teorik olarak hesaplamaları kullanım alanları yerleri incelenmiştir. Deney yapım aşamalarında LDR niniç yapısı ve özellikleri incelenmiştir. Arduino yardımıyla servo motor kontrolü yapılmış program yazma becerileri geliştirilmiş ve ışığı en verimle kullanılması başarıya ulaşmıştır. Böylelikle klasik güneş enerjisi panellerinden daha etkin enerji eldesi yapılabilmiştir. KAYNAKÇA [1]«mmo,» [Çevrimiçi]. Available: http://www.mmo.org.tr/index.php. [%1 tarihinde erişilmiştir26 06 2014]. [2]A. H., «Fotovoltaik Güneş Pilleri: Yapısal Özellikleri ve Karakteristikleri, Enerji,,» Elektromekanik- 3e Dergisi, pp. 66-71, 1998. [3]Ö. A. Dönmez Ş., «Otomatik Güneş İzleme Sistemi». [4]M. B. M. T. I. v. R. J. Haouari -Merbih, «Extraction And Analysis Of Solar Cell Parameters From The _lluminated Current-Voltage Curve,» Solar Energy Materials And Solar Cell, 2005. 5