Fotovoltaik GüneĢ Paneli Destekli Batarya ġarj ve Led Aydınlatma Sistemi Uygulaması

Fotovoltaik GüneĢ Paneli Destekli Batarya ġarj ve Led Aydınlatma Sistemi Uygulaması Serkan ĠġÇAN Öğr. Gör. Sinop Üniversitesi, Türkiye siscan@sinop.edu.tr C. Cüneyt ERSANLI Doç. Dr. Sinop Üniversitesi, Türkiye ccersanli@sinop.edu.tr Özet Yenilenebilir enerji kaynakları kullanımı her geçen gün artmaktadır. Yenilenebilir enerji kaynaklarının en baģında güneģ enerjisi gelmektedir. GüneĢ enerjisini doğrudan elektrik enerjisine dönüģtüren fotovoltaik güneģ pilleri enerji üretiminde önemli bir yere sahiptir. Bu çalıģmada; Ģebeke bağımsız fotovoltaik güneģ pili, batarya grupları, Ģarj kontrol ünitesi ve led aydınlatma ekipmanları ile prototip bir sistem uygulaması gerçekleģtirilerek sistemin günlük elektrik enerjisi üretim ve tüketim verileri üzerine bir değerlendirme yapılmıģtır. Değerlendirmede fotovoltaik panel ve bataryanın üretim bilgileri ile çalıģma esnasında enerji analizörü yardımıyla alınan doğru akım verileri karģılaģtırılmıģtır. Prototip sistemde ayrıca kurulum maaliyeti ve enerji üretim miktarı karģılaģtırılarak ortalama amortisman süresi hesaplanmıģtır. Anahtar Kelimeler: Fotovoltaik güneģ pili, batarya, Ģarj, LED aydınlatma Application of Battery Charge and Led Lighting System Supported Photovoltaic Solar Cells Abstract The use of renewable energy sources is increasing day by day. Solar energy comes at the beginning of renewable energy sources. Photovoltaic solar cells that convert solar energy directly into electrical energy has an important role in energy production. In this study; it is conducted on an assessment of daily and weekly electricity production and consumption data of prototype system by performing a system application with the network independent photovoltaic solar cell, battery packs, charging control unit and LED lighting equipment. It was compared data received with the help of direct current power analyser production details of photovoltaic panels and batteries during operation (work) in the assessment. The average amortization time was calculated in prototype system also comparing the cost of installation and the amount of energy production. Keywords: Photovoltaic panel, battery, charge, LED lighting 108

GĠRĠġ Yeryüzünde canlılar için temel enerji kaynağı güneģ olup, bitkiler enerjilerini güneģten temin ederken diğer canlılar da ekosistem içinde yaģamlarını devam ettirebilmek için ihtiyaçları olan enerjiyi birbirlerinin üzerinden sağlarlar. Fakat insanlar, diğer canlılardan farklı olarak yaģamlarını sürdürebilmek için, gıda dıģında da birçok enerji çeģidini kullanmak zorundadır (Yıldız, 2006:4). Dünyamızda yararlandığımız enerji kaynaklarının bir kısmı tükenir ve yeniden kullanılamaz olup, bu grubun kaynağını fosil yakıtlar oluģturmaktadır. Fosil yakıtlar olarak nitelenen yenilenemez enerji kaynaklarının rezervlerinde azalmayla birlikte birçok ülke yeni enerji kaynakları arayıģına girmiģ, enerjinin elde ediliģi ve sürekliliği bakımından alternatif sayılabilecek yenilenebilir enerji sistemleri kurmaya yönelmiģlerdir (AkkuĢ, 2010:3). Dünyamızda var olan enerji kaynakları ve potansiyelleri incelendiğinde alıģılagelmiģ enerji kaynaklarına kıyasla yenilenebilir enerji kaynaklarının çok büyük bir potansiyele sahip olduğu görülmektedir. Yenilenebilir enerji kaynağı olarak adlandırılan güneģ, rüzgâr, jeotermal, hidroelektrik ve biyokütle gibi enerji kaynakları üzerinde çalıģmalar ve araģtırmalar yaparak, uygulamalar gerçekleģtirerek bu kaynaklardan maksimum oranda yararlanma yoluna gitmek gerekmektedir (Karadağ, 2009:10). Dünyamızın en önemli enerji kaynağı ise güneģtir. Doğal enerji çeģitlerinden pek çoğunun kökeni olan güneģ enerjisinden, ısıtma ve elektrik elde etme gibi amaçlarla doğrudan yararlanılmaktadır (Varınca ve Gönüllü, 2006:270). GüneĢ enerjisi; potansiyeli, kullanım kolaylığı, temizliği, yenilenebilirliği ve çevre dostu olması gibi nedenler ile diğer yenilenebilir enerji kaynaklarına göre daha kolay bir Ģekilde yaygınlaģabilecek durumdadır. Diğer enerji kaynaklarına göre kurulum maliyetlerinin yüksekliği, düģük verim, düģük kapasite faktörü ve benzeri bazı teknolojik ve ekonomik zorlukların aģılması, güneģ enerjisini gelecekte daha da cazip hale getirecektir (DEKTMK, 2009:19). GüneĢ enerjisinden elektrik enerjisi fotovoltaik sistemler, güneģ kuleli sistemler ve sıcak hava sirkülâsyonlu sistemler olmak üzere baģlıca üç Ģekilde elde edilmektedir. Gün elektrik, güneģ elektriği, fotovoltaik ve FV birbirlerinin yerine ve diğerlerine gönderme yapılmaksızın kullanılabilmektedir. Fotovoltaik Yunanca ıģık veya ıģın anlamına gelen photo ve gerilimin birimi olan volt kelimelerinden türetilmiģtir (Yalçın, 2010:34). GüneĢ ıģınlarını elektrik akımına dönüģtüren çalıģmamızda kullanılan fotovoltaik (FV) pil, önemi her geçen gün artan bir enerji teknolojisidir. Yenilenebilir enerji kaynakları arasında önemli bir yeri bulunan fotovoltaik hücreler, laboratuvar ortamında üretime ilk baģlanıldığı yıllardan itibaren enerji üretim maliyetlerinin düģmesi ve üretim teknolojilerinin geliģmesiyle birlikte kullanıma daha da uygun hale getirilmeye çalıģılmıģtır (Kıyançicek, 2013:6). GüneĢ hücreleri (fotovoltaik hücreler), yüzeylerine gelen güneģ ıģığını doğrudan elektrik enerjisine dönüģtüren yarı iletken maddelerdir. Çoğunluk yük taģıyıcıları elektronlardan oluģan N tipi ve çoğunluk yük taģıyıcıları oyuklardan oluģan P tipi yarı iletken yan yana getirilir. IĢık enerjisi bu birleģme noktasına düģtüğünde dıģ devreden akım geçer. GüneĢ pili modeli P-N yarı iletken birleģiminde, elektronlar P tipi bölgeye geçerek birleģme yüzeyine yakın bölgelerde boģluk yük taģıyıcıdaki elektron eksikliğini tamamlayıp negatif iyonlar oluģtururken N tipi bölgede de pozitif iyon duvarı oluģacaktır. DıĢ tesir olmazsa bu enerji duvarı akımın geçmesini önleyecektir. IĢın demeti bu bölgeye düģerse, yük taģıyıcı elektronlar çok az oranlarda olduğundan, muhtemelen bir valans elektrona enerjisini bırakacak ve onu P tipi bölgeye doğru itecektir. DıĢ devre akımı ise P den N ye doğru olacaktır. Bu Ģekilde güneģ pilleri, belli güneģlenme Ģartlarında, birim alan baģına belirli bir akım ve gerilim üretirler. Ġstenen enerji için birçok pili seri ve paralel olarak bağlamak gerekir. Böylece güneģ panelleri oluģturulur (Günkaya, 2001:11). Alanları genellikle 100 cm² civarında, kalınlıkları ise 0.2-0.4 mm arasında olan güneģ hücrelerinin yüzeyleri kare, dikdörtgen ve daire Ģeklinde biçimlendirilir. GüneĢ enerjisi, güneģ hücresinin yapısına bağlı olarak %5 ile %20 arasında bir verimle elektrik enerjisine çevrilebilir. Çok sayıda güneģ hücresi birbirine paralel ya da seri bağlanarak bir yüzey üzerine monte edilmesi ile güneģ hücresi modülü ya da fotovoltaik modül elde edilir ve böylelikle güç çıkıģı artırılır. GüneĢ pilleri ince film ve kristal silikon olmak üzere genel olarak iki gruba ayrılabilir. Bu pillerin yapımında günümüzde en çok Kristal Silisyum, Galyum Arsenit (GaAs), Amorf Silisyum, Kadmiyum Tellürid (CdTe), Bakır Ġndiyum Diselenid (CuInSe 2 ) kullanılmaktadır (ETKB, 2016). FV sistemlerinin çekici birçok özelliği vardır. En önemli özelliği modüler oluģudur. Yani ihtiyaç ne kadar küçük ya da büyük olursa olsun, sistemler spesifik bir uygulamanın güç ihtiyacına göre optimize edilebilir ve bir kaç watt tan yüzlerce watt a kadar elektriksel güç üretim kapasitesi sağlanabilir. 109

Sistem modüler olduğu için, fazlar ve segmentler Ģeklinde kurulabilir, böylece kuruluģ süresi minimuma indirgenir. Yeni sistemlerin tasarımı, kuruluģu ve çalıģtırılması veya var olan sistemlere ek yapılmasında geçen süre, hidro, nükleer veya fosil yakıt gibi diğer konvansiyonel güç üretim tekniklerinde gereken sürenin küçük bir kısmıdır. FV sistemleri, çabuk kurulabilen ve yakıt ihtiyacı olmayan güç kaynaklarıdır (DEKTMK, 2009:70). GüneĢ pillerinin en önemli üstünlükleri; hiç bir hareketli parçaya sahip olmamaları, sorunsuz olarak az bakımla 25-30 yıl kullanılabilmeleri ve çalıģma süreleri boyunca doğaya hiç bir kirletici atık bırakmamaları sayılabilir (Noroozian vd., 2009:1; Sungur, 2009:1). Bu doğrultuda yapılan çalıģmada yenilenebilir enerji kaynakları arasında potansiyel ve üretim teknolojileri bakımından farklı ve önemli bir yeri olan güneģ enerjisinden elektrik elde etmek için prototip olarak tasarlanan; fotovoltaik güneģ pili, batarya grupları, Ģarj kontrol ünitesi ve led aydınlatma ekipmanlarından oluģan sistemin günlük ve haftalık elektrik üretim ve tüketim verileri toplanarak enerji analizörü ile alınan doğru akım verilerinin, ayrıca kurulum ile elektrik üretim maliyetinin karģılaģtırılması yapılarak ortalama amortisman süresinin hesaplanması hedeflenmiģtir. 1. FOTOVOLTAĠK GÜNEġ PANELLERĠ VE DEPOLAMA SĠSTEMLERĠ Fotovoltaik güneģ panelleri doğrudan Ģebeke bağlantılı ve Ģebeke bağlantısız olarak görev almaktadır. ġebeke bağlantılı tiplerde üretilen enerji DA-AA güç dönüģümü gerçekleģtirilerek doğrudan tüketim Ģebekesine aktarılmakta iken Ģebeke bağlantısız tiplerde depolama sistemi aktif olarak görev almaktadır. Depolama sistemi ihtiyaç duyulduğunda kritik yükleri beslemek için kullanılmaktadır. Fotovoltaik enerji üretimi ve depolama sistemlerinin seçiminde maliyet, ebatlar, enerji yoğunluğu, enerji depolama kapasitesi, dayanım ömrü, çevreye olan etkileri, güvenilirlik ve etkinlik ön plana çıkmaktadır. 1.1. Fotovoltaik GüneĢ Pilleri GüneĢ pilleri fotovoltaik ilkeye dayalı olarak çalıģırlar, yani üzerlerine ıģık düģtüğü zaman yarıiletken yapı üzerinde elektronlar hareketlilik kazanır ve bu elektron hareketi sonucu hücre uçlarında bir potansiyel fark oluģur. Hücrenin verdiği elektrik enerjisinin kaynağı, yüzeyine gelen güneģ enerjisidir. Fotovoltaik hücreler pek çok farklı maddeden yararlanarak üretilebilmektedir. Günümüzde en çok kullanılan maddeler kristal silisyum, galyum arsenit, amorf silisyum, kadmiyum tellürid bakır indiyum, ve diseleniddir. Önce büyütülerek sonrasında mikron düzeyinde ince levhalar halinde Ģekillendirilen yukarıda belirtilen malzeme bloklarından üretilen güneģ pillerinde laboratuvar Ģartlarında verim %35 seviyelerinde elde edilmektedir. GüneĢ pilinin yapısı ġekil 1 de gösterilmektedir (Ġnternet: www.eie.gov.tr). ġekil 1: GüneĢ pilinin yapısı GüneĢ pilleri seri olarak birbirine bağlanarak hücreleri, hücrelerde biraraya gelerek güneģ panellerini oluģturmaktadır. GüneĢ panellerinde akım, gerilim ve güç karakteristikleri sonucu ġekil 2 de gösterilen parametreler ile hesaplanabilmektedir. 110

ġekil 2: GüneĢ paneli akım ve gerilim karakteristiği Akım, gerilim ve güç karakteristiklerinde; Vad açık devre gerilimini, Ikd kısa devre akımını, Imgn maksimum güç noktası akımını, Pmgn maksimum güç noktası gücünü ve Vmgn maksimum güç noktası gerilimini ifade etmektedir. ġekil 3 te gerçekleģtirilen sistemde kullanılan fotovoltaik panele ait karakteristik bilgiler yer almaktadır. ġekil 3: GüneĢ paneli akım ve gerilim bilgileri Kullanılan güneģ panelinde: Vad : 20.76 V, Ikd : 3.88 A, Imgn : 3.47 A, Pmgn : 60 W, Vmgn : 17.3 V olarak verilmektedir. 1.2. Bataryalar Küçük ve orta ölçekli güneģ paneli kullanılan santrallerde çeģitli enerji depolama sistemleri kullanılmaktadır. Bunlar; kurģun-asit aküler, nikel-kadmiyum aküler, lityum-iyon aküler ve kapasitörler olup, mekanik, manyetik ve kimyasal olarak elektrik enerjisi değiģik yöntemlerle üretilmektedir. Bunlardan en yaygın olanları ise, elektrik enerjisini kimyasal olarak depo eden kapasitörler ve bataryalardır (Doughty, 2010:2). Kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine dönüģtürerek bünyesinde depolayan cihazlara pil veya batarya denir. Kimyasal-elektrik enerji dönüģümü tek yönlü ise batarya primer (tek kullanımlık) yapıdadır. DönüĢüm her iki yönde, yani elektrik enerjisi tekrar kimyasal enerjiye çevrilebiliyor ve bu suretle uzun sürelerle enerji kullanımı sağlanabiliyorsa batarya sekonder yapıda veya diğer bir tabirle Ģarj edilebilir özelliklere sahip bir sistem olarak tanımlanır. 111

Bataryaya yük bağlantısı yapıldığında, kimyasal enerji, elektrik enerjisine dönüģür. Bütün aküler yapısal olarak birbirine benzer ve bir grup elektrokimyasal hücreden oluģur. Her hücre bir pozitif, bir negatif elektrot ve bir ayıraçtan (seperatörden) oluģur. Tasarlanan sistemde kullanılan VRLA (Valf Regulated Lead Acid-Sübap Ayarlı KurĢun Asit Akü) aküyü oluģturan parçalar ġekil 4 te gösterilmektedir. ġekil 4: Sübap ayarlı kurģun asit akü yapısı Çoğunlukla aynı kimyasal yapıya, farklı ölçülere ve elektrik kapasitelerine sahip bataryalar, tek tek bir araya getirilerek batarya grupları oluģturulabilir. Pillerin bir araya getirilmesi sonucu oluģan bataryalar aydınlatma sistemleri, cep telefonu, bilgisayar, elektrikli araçlar ve depolamalı enerji üretim sistemleri vb. yerlerde kullanmaktadır. Büyük güçlü elektrik depo sistemlerinde ise batarya bloğu kullanılmaktadır. Bu yolla batarya grubunun bakımı daha kolay olmakla birlikte, kullanıcılar ihtiyaçlarına uygun Ģekilde batarya bakımı ve değiģimi yapabilmektedir. ġekil 5 te sistemde kullanılan sübap ayarlı kurģun asit aküye ait fotoğraf yer almaktadır. ġekil 5: Kullanılan sübap ayarlı kurģun asit akü 1.3. ġarj Kontrol Ünitesi Bataryalarda Ģarj kontrolü; kontrollü DA-DA çeviriciler tarafından gerçekleģtirilmektedir. DA-DA çeviriciler geniģ bir alanda gerilim, akım kontrol amaçlı kullanılmaktadırlar. DA-DA çeviriciler akım yönüne göre ġekil 6 da gösterildiği gibi tek yönlü ya da çift yönlü güç akıģı yapabilecek Ģekilde tasarlanırlar. ġekil 6: DA-DA çeviricilerin çalıģma prensibi 112

ġekil 7 de sistemde kullanılan darbe geniģlik modülasyonlu (DGM) Ģarj kontrol ünitesine ait fotoğraf gösterilmektedir. ġekil 7: DGM kontrollü DA-DA çevirici GüneĢ panelinin ürettiği elektrik enerjisine ait akım ve gerilim bilgileri gün içerisinde değiģmektedir. ġarj kontrolörü ve regülatörü ile gerilim değiģikliğini bataryalara yansıtmamak için DGM kontrol tekniği ile sınırlama getirilmektedir. Ayrıca batarya Ģarjının %30 un altına düģmesi sonucu bataryayı korumaya almakta ve yüke giden elektrik enerjisini kesme özelliği göstermektedir. ġarj kontrolörü 12/24 V DA gerilimde çalıģabilmektedir. Anlık çektiği akım ise 12.0 ma civarındadır. Maksimum 10 A yük akımına dayanabilecek Ģekilde üretilen bu Ģarj regülatörü tek baģına maksimum 300 W gücündeki panel ile uygun çalıģabilecek özellikte tasarlanmıģtır. Bataryaya ait Ģarj oranları kırmızı LED ile %30, sarı LED ile %70 ve yeģil LED ile %100 oranında olduğu görülmüģtür. 2. TASARLANAN SĠSTEM Bu çalıģmada; gündüz 60 W gücünde bir fotovoltaik güneģ paneli ile 06: 00-17: 00 saatleri arasında 2 adet paralel bağlı 12 V 28 Ah VRLA akü Ģarj kontrol ünitesi üzerinden Ģarj edilerek hava karardığı andan itibaren astronomik zaman rölesi yardımıyla 18: 00-06: 00 saatleri arasında 2 adet 12 Volt 10 W lık LED projektör ile çevre aydınlatması gerçekleģtirilmiģtir. Sistemde kullanılan bütün cihazlar 12 V DA gerilime uygun çalıģabilecek Ģekilde seçilerek sistem kurulumu sağlanmıģtır. Tasarlanan sisteme ait blok Ģema ġekil 8 de gösterilmektedir. Fotovoltaik Panel ġarj Kontrol Ünitesi VRLA Batarya 2 x Led Projektör ġekil 8: Tasarlanan sistemin blok Ģeması 113

Günün farklı saatlerinde fotovoltaik güneģ panelinin üzerine düģen güneģ ıģığı sonucu üretilen elektrik enerjisi Ģarj kontrol ünitesine aktarılmıģtır. ġarj kontrol ünitesi batarya grubunun Ģarjı için gerekli olan gerilim seviyesini artıran ya da azaltan DA-DA mikrodenetleyici kontrollü dönüģtürücü kullanılarak sağlanmaktadır. Batarya Ģarjının %30 un altına inmesi durumunda sistemde bulunan bataryaları koruma amaçlı system otomatik olarak yükü devre dıģı bırakmaktadır. ġekil 9: Tasarlanan sistemin dıģ görüntüsü DıĢ ortama montaj edilen güneģ paneli ve LED aydınlatma ekipmanlarının enerji kontrolü kapalı ortamda bulunan bir pano üzerinden gerçekleģtirilmiģtir. Pano üzerinde koruma amaçlı 10 A değerinde sigorta batarya kutup baģına montaj edilerek bataryaların kısa devre durumlarının önlenmesi sağlanmıģtır. Ayrıca panoda enlem ve boylam bilgileri ile anahtarlama yapabilen bir astronomik zaman saati ve röle birlikte çalıģmaktadır. Zaman saati ile gereksiz enerji tüketiminin önlenmesi amaçlanmıģtır. ġekil 10: Tasarlanan sisteme ait pano görüntüsü SONUÇ Prototip olarak 60 W lık fotovoltaik güneģ panelinden beslenen Ģarj kontrol ünitesi, ayrıca batarya Ģarjı ve yük iliģkisini gerçekleģtirmiģtir. Gün içerisinde ıģık Ģiddetine göre 12-17 V arasında değiģken olarak üretim yapan güneģ paneli, bataryaların Ģarjını Ģarj regülatörü yardımıyla farklı akım ve gerilimlerde gün içerisinde gerçekleģtirmiģtir. Yapılan çalıģmada DA-AA güç dönüģümünün olmayıģı ile ekstra güç kayıplarının önüne geçilmesi amaçlanmıģtır. Tasarlanan prototip sistemin kurulumu Sinop ilinde gerçekleģtirilmiģtir. Veriler ilkbahar mevsiminde Mart (2016) ayı içerisinde alınarak grafikler oluģturulmuģtur. Ortalama güneģli bir günde 17.03.2016 tarihinde saat 06: 00 da batarya gerilimi 11.84 V ve 0.6 A değerleri ile Ģarj edilmeye baģlanarak gün sonunda batarya gerilimi 13.20 V seviyelerine ulaģmıģ olup, toplamda 271 Wh lik bir enerji üretimi 114

gerçekleģtirilmiģtir. Aynı günü akģamı 18: 00 da LED aydınlatma sistemi devreye alınarak 06: 00 a kadar toplamda 245 Wh lik bir enerji tüketimi gerçekleģtirilmiģtir. ġekil 11 de gün içerisinde alınan akım, gerilim ve güç bilgileri verilmektedir. Gün içerisinde maksimum güç çıkıģının 11: 00-14: 00 saatleri arasında 30-39 W aralığında olduğu belirlenmiģtir. 4 4 3 3 2 2 1 1 6.00 7.00 8.00 9.00 1 11.00 12.00 13.00 14.00 1 16.00 17.00 Akü Gerilimi (V) 11.84 11.87 11.90 11.94 11.99 12.05 12.28 12.55 12.77 12.95 13.10 13.20 Akü Akımı(A) 0.60 0.80 1.10 1.90 2.10 2.60 3.00 3.10 3.05 2.05 0.90 0.70 Güç (W) 7.104 9.496 13.09 22.686 25.179 31.33 36.84 38.905 38.9485 26.5475 11.79 9.24 2 2 1 1 Şarj Grafiği 17.03.2016 Tüketim Grafiği 17.03.2016 18.00 19.00 2 21.00 22.00 23.00 24.00 1.00 2.00 3.00 4.00 Akü Gerilimi (V) 13.20 13.10 13.00 12.90 12.80 12.70 12.60 12.50 12.40 12.30 12.20 12.10 Akü Akımı(A) 1.58 1.59 1.60 1.61 1.62 1.63 1.63 1.62 1.63 1.63 1.64 1.64 Güç (W) 20.89 20.88 20.86 20.83 20.75 20.65 20.5 20.3 20.25 20.11 20.01 19.88 ġekil 11: 17.03.2016 Tarihli üretim ve tüketim grafiği 18.03.2016 tarihinde saat 06: 00 da batarya gerilimi 12.10 V ve 0.62 A değerleri ile Ģarj edilmeye baģlanarak gün sonunda batarya gerilimi 13.25 V seviyelerine ulaģmıģ olup, toplamda 275 Wh lik bir enerji üretimi gerçekleģtirilmiģtir. Aynı gün 18: 00 da LED aydınlatma sistemi devreye alınmıģ ve 06: 00 a kadar toplamda 247 Wh lik bir enerji tüketimi gerçekleģtirilmiģtir. ġekil 12 de gün içerisinde alınan akım, gerilim ve güç bilgileri verilmektedir. Gün içerisinde maksimum güç çıkıģının yine 11: 00-14: 00 saatleri arasında 30-39 W aralığında olduğu belirlenmiģtir. 4 4 3 3 2 2 1 1 6.00 7.00 8.00 9.00 1 11.00 12.00 13.00 14.00 1 16.00 17.00 Akü Gerilimi (V) 12.10 12.13 12.17 12.21 12.26 12.31 12.44 12.81 12.99 13.05 13.15 13.25 Akü Akımı(A) 0.62 0.81 1.12 1.95 2.13 2.60 2.95 3.02 2.99 1.98 0.88 0.80 Güç (W) 7.502 9.8253 13.6304 23.8095 26.1138 32.006 36.698 38.6862 38.8401 25.839 11.572 10.6 2 2 1 1 Şarj Grafiği 18.03.2016 Tüketim Grafiği 18.03.2016 18.00 19.00 2 21.00 22.00 23.00 24.00 1.00 2.00 3.00 4.00 Akü Gerilimi (V) 13.25 13.14 13.02 12.97 12.79 12.68 12.59 12.48 12.37 12.32 12.23 12.12 Akü Akımı(A) 1.59 1.60 1.61 1.61 1.63 1.63 1.63 1.64 1.64 1.65 1.66 1.67 Güç (W) 21.0675 21.024 20.9622 20.8817 20.8477 20.65 20.5 20.4672 20.2868 20.328 20.3018 20.2404 ġekil 12: 18.03.2016 Tarihli üretim ve tüketim grafiği 115

19.03.2016 tarihinde saat 06: 00 da batarya gerilimi 12.12 V ve 0.59 A değerleri ile Ģarj edilmeye baģlanarak gün sonunda batarya gerilimi 13.10 V seviyelerine ulaģmıģ olup, toplamda 247 Wh lik bir enerji üretimi gerçekleģtirilmiģtir. Gün içerisinde hava koģulları nedeniyle önceki günlere oranla daha az gün ıģığı alınması nedeniyle üretilen enerji miktarı da düģmüģtür. Aynı gün akģam 18: 00 da LED aydınlatma sistemi devreye alınarak sabah 06: 00 a kadar toplamda 247 Wh lik bir enerji tüketimi gerçekleģtirilmiģtir. ġekil 12 de gün içerisinde alınan akım, gerilim ve güç bilgileri verilmektedir. 4 4 3 3 2 2 1 1 6.00 7.00 8.00 9.00 1 11.00 12.00 13.00 14.00 1 16.00 17.00 Akü Gerilimi (V) 12.12 12.15 12.18 12.22 12.30 12.33 12.40 12.75 12.98 13.00 13.05 13.10 Akü Akımı(A) 0.59 0.79 1.10 1.35 1.55 2.35 2.65 3.02 2.75 2.10 0.70 0.68 Güç (W) 7.1508 9.5985 13.398 16.497 19.065 28.9755 32.86 38.505 35.695 27.3 9.135 8.908 2 2 1 1 Şarj Grafiği 19.03.2016 Tüketim Grafiği 19.03.2016 18.00 19.00 2 21.00 22.00 23.00 24.00 1.00 2.00 3.00 4.00 Akü Gerilimi (V) 13.10 13.00 12.92 12.81 12.67 12.56 12.48 12.39 12.27 12.24 12.11 12.02 Akü Akımı(A) 1.60 1.61 1.62 1.62 1.63 1.64 1.65 1.66 1.67 1.67 1.68 1.69 Güç (W) 20.96 20.93 20.9304 20.7522 20.6521 20.5984 20.592 20.5674 20.4909 20.4408 20.3448 20.3138 ġekil 13: 19.03.2016 Tarihli üretim ve tüketim grafiği Ölçümler sonucunda elde edilen grafikler incelendiğinde gerek Sinop ilinin güneģlenme bakımından Türkiye de en alt kuģak olan 4. kuģakta yer alması, gerekse içinde bulunulan ilkbahar mevsimi nedeniyle oldukça düģük güçte çalıģtığı belirlenmiģtir. Nominal gücü 60 W olarak verilen polikristal fotovoltaik güneģ panelinden güneģ ıģığını en iyi değerlerde aldığı öğlen saatlerinde maksimum 39 W güç çıkıģı olduğu tespit edilmiģtir. Prototip olarak tasarlanan bu sistemde yük olarak temsili 20 W lık LED aydınlatma ekipmanları seçilmiģtir. Sistemde kullanılan bütün ekipmanların yaklaģık maliyeti 400,00 TL. olarak belirlenmiģtir. 60 W güçte üretilen bir güneģ panelinin bahar aylarında günlük 270 Wh lik enerji üretimi gerçekleģtirdiği belirlenmiģtir. Günlük maksimum güçte 4.5-5 saat üretim yapabileceği, bununda ortalama günlük 270-300 W aralığında olduğu belirlenmiģtir. Bahar ayları kıģ ve yaz aylarının güneģlenme bakımından ortalaması olarak kabul edildiğinde yıllık yaklaģık 100 kwh lik bir üretim beklenebilir. Bu da maliyet bakımından küçük ölçekli üretim sistemlerin en az 10 yıl gibi bir sürede kendi maliyetini karģılayabileceği sonucuna ulaģılmıģtır. REFERANSLAR AkkuĢ, M. S. (2010). Türkiye nin Enerji Kaynakları ve Alternatif Bir Kaynak Olarak Rüzgâr ve GüneĢ Enerjisinin Değerlendirilmesi. Selçuk Üniversitesi, Sosyal Bilimler Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, Konya. Akova, Ġ. (2008). Yenilenebilir Enerji Kaynakları. Ankara: Nobel Yayın Dağıtım. Doughty, D. H., Butler, P. C., Akhil, A. A., Clark, N. H., ve Boyes, J. D. (2010). Batteries for large-scale stationary electrical energy storage, http://www.electricitystorage.org/images/uploads/static_content/technology/resources/ ESA_TR_5_11_EPRIStorageReport_Rastler.pdf adresinden 21 Mart 2016 tarihinde alınmıģtır. Dünya Enerji Konseyi Türk Milli Komitesi (DEKTMK). (2009). Dünya da ve Türkiye de GüneĢ Enerjisi. http://www.dektmk.org.tr/upresimler/gunes.pdf adresinden 29 ġubat 2016 tarihinde alınmıģtır. 116

Elektrik ĠĢleri Etüt Ġdaresi Genel Müdürlüğü (EĠE). (2016). http://www.eie.gov.tr, Elektrik ĠĢleri Etüt Ġdaresi Genel Müdürlüğü adresinden 21 Mart 2016 tarihinde alınmıģtır. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı (ETKB). (2016). Yenilenebilir Enerji Genel Müdürlüğü (YEGM). http://www.eie.gov.tr/yenilenebilir/g_enj_tekno.aspx adresinden 29 ġubat 2016 tarihinde alınmıģtır. Günkaya, E. (2001). GüneĢ Enerjisinden Yararlanarak Elektrik Üretimi. Süleyman Demirel Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık Fakültesi, Makine Mühendisliği Bölümü, Bitirme Ödevi, Isparta. Karadağ, H. Ġ. (2009). Yenilenebilir Enerji Kaynakları Arasında Rüzgâr Enerjisinin Önemi ve Rüzgâr Türbini Tasarımı. Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, Ġstanbul. Kıyançicek, E. (2013). Fotovoltaik Sistemlerin Boyutlandirilmasi Ġçin PVS 2 Paket Programının GerçekleĢtirilmesi. Selçuk Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, Konya. Noroozian, R., Abedi, M., Babamalek G. G., Hosseini, S. H. (2009). Combined operation of DC isolated distribution and PV systems for supplying unbalanced AC loads, Renewable Energy, Vol. 34, 899-908. Sungur, C. (2009). Multi-axes sun-tracking system with PLC control for photovoltaic panels in Turkey. Renewable Energy, Vol. 34, 1119-1125. Varınca, K. B., ve Gönüllü, M. T. (2006). Türkiye de GüneĢ Enerjisi Potansiyeli ve Bu potansiyelin Kullanım Derecesi, Yöntemi ve Yaygınlığı Üzerine Bir AraĢtırma, I. Ulusal GüneĢ ve Hidrojen Enerjisi Kongresine sunulmuģ bildiri. Yalçın, L. (2010). Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Haymana AraĢtırma ve Uygulama Çiftliği nin GüneĢ Enerjisi Potansiyelinin Belirlenmesi ve GüneĢ Enerjisinden Yararlanabilme Olanakları. Ankara Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, Ankara. Yıldız, M. (2006). Dünyada ve Türkiye de Alternatif ve Fosil Enerji Kaynaklarının Geleceğe Yönelik Etüdü. Karadeniz Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, Trabzon. 117