Güneş enerji tesisleri için bulanık mantık kontrollü maksimum güç noktası takip algoritmasının geliştirilmesi ve incelenmesi

Abstract

Dünyada artan nüfus miktarına bağlı olarak kentsel yaşam biçimlerinin gelişimi ile yaygınlaşması, enerji talebini arttıran önemli etkenlerden biridir. Günlük hayatta her alanda enerjiye ihtiyaç duyulması enerji tüketiminin yanı sıra enerji üretiminin de önemini arttırmıştır. Enerji talebindeki bu artışı karşılayabilmek amacıyla kullanılan fosil kaynaklı enerji kaynaklarının bugün ki kullanımıyla gelecek yüzyıl içerisinde tükenecek olması önemli bir sorun oluşturmaktadır. Bunun yanı sıra fosil kaynaklı enerji kaynaklarının kullanımının çevreye ve insan sağlığına verdiği zararda gün geçtikte açığa çıkmaktadır. Bu sebeplerle ülkeler, yeni enerji kaynaklarının bulunmasına ve bunların verimli kullanımlarının araştırmasına odaklanmıştır. Güneş, rüzgâr gibi doğal kaynaklardan elde edilen enerji, fosil yakıtlarına kıyasla çevreye verilebilecek zararı en aza indirmesi, sınırsız bir enerji imkânı sunması ve temiz bir enerji kaynağı olmasıyla önemli bir yere sahiptir. Yenilebilir enerji kaynaklarından güneş enerjisi herhangi bir yakıt gereksiniminde bulunmaması, kullanım esnasında atık madde üretmemesi, çevre dostu olması ve bol miktarda bulunmasından dolayı çok tercih edilen bir enerji kaynağıdır. Ülkemiz, coğrafi konumu itibariyle güneş kuşağında bulunmaktadır ve güneş ışınımı ve güneşlenme süresi açısından oldukça yüksek potansiyele sahiptir. Güneş enerjisinden elektrik üretmek için kullanılan en yaygın yöntem fotovoltaik panellerdir. Fotovoltaik panellerden yüksek verimin elde edilebilmesi, maksimum çıkış gücü sağlayarak çalıştığı maksimum güç noktasına, panel sıcaklığına ve güneş ışınlarının panel yüzeyine geliş açışına bağlıdır. Fotovoltaik paneller sabit veya hareketli konumda olabilmektedirler. Hareketli paneller, tek ve çift eksenli olarak kendi içinde ikiye ayrılmaktadır. Güneş enerjisinden elde edilecek verimi arttırabilmek için çift veya tek eksenli maksimum güç noktası takipçisi (MGNT) sistemleri kullanılmaktadır. Bu tez çalışmasında, ülkemizin ve Nevşehir ilinin sahip olduğu güneş enerji potansiyeli detaylı olarak ele alınmıştır. Ve bu çalışmada fotovoltaik panellerden elde edilecek verimi arttırmak amacıyla kullanılan MGNT yöntemlerinden gözle ve uygula (P&O) ve bulanık mantık algoritmaları kullanılarak fotovoltaik panelin kontrolü gerçekleştirilmiştir. Sistem tasarımı MATLAB/Simulink benzetim programında modellenerek karşılaştırmalı sonuçları verilmiştir.

Depending on the increasing amount of population in the world, the development and prevalence of urban lifestyles is one of the important factors that increase the energy demand. The need for energy in every field in daily life has increased the importance of energy production as well as energy consumption. The fact that fossil-based energy sources, which are used to meet this increase in energy demand, will be depleted in the next century with the current use, which constitutes an important problem. In addition, the damage caused by the use of fossil-based energy sources to the environment and human health is increasing day by day. For these reasons, countries have focused on finding new energy sources and researching their efficient use. The energy obtained from sources found in nature such as the sun, wind and water has a very important place as it minimizes the damage to the environment compared to fossil fuels, is free of charge, and offers an almost unlimited energy opportunity. Solar energy, which is one of the renewable energy sources, is an energy source that is highly emphasized because it does not require any fuel, does not produce pollution during use, is environmentally friendly and is accessible in almost every geography. Turkey is located in the sun belt due to its geographical location and has a very high potential in terms of solar radiation and sunshine duration. The most common method used to generate electricity from solar energy is photovoltaic panels. Achieving high efficiency from photovoltaic panels depends on the maximum power point at which it operates by providing maximum output power, the panel temperature and the angle of incidence of the sun rays on the panel surface. Photovoltaic panels can be positioned as fixed or to tracking the sun. Tracking panels are divided into two as single-axis and dual-axis. In order to increase the efficiency to be obtained from solar energy, double or single axis maximum power point tracker (MPPT) systems are used. In this thesis, the solar energy potential of Turkey and Nevşehir province is discussed in detail. And in this study, the control of the photovoltaic panel was carried out by using MPPT methods, see and apply (P&O) and fuzzy logic algorithms, which are used to increase the efficiency to be obtained from photovoltaic panels. The system is designed and modelled in the MATLAB/Simulink simulation program and comparative results are given.