Fotovoltaik panel verimliliği ve maksimum güç noktası izleme

Abstract

Bu çalışmada, fotovoltaik enerjili bir sistemden en yüksek performansı elde edebilmek için hücre ve panel kısmında yapılabileceklerin geniş bir çerçevesi çizilmiş, özel olarak da maksimum güç noktası izleme konusu incelenmiştir. Fotovoltaik hücrenin enerji dönüşümü prensibi izah edilerek, bir fotovoltaik hücrenin elektrik enerjisi üretim karakteristiğine ve bir fotovoltaik panelin enerji dönüşüm verimliliğine etki eden faktörler ortaya konuldu. Bütün bu faktörlerin maksimum verimliliği elde edecek şekilde yönetilmesinin yanı sıra, fotovoltaik panelin potansiyelinin en üst düzeyde kullanılması için dikkat edilmesi gereken diğer bir konunun maksimum güç noktasının izlenme olduğu gösterilmiştir. Fotovoltaik hücre, yarı iletken bir malzemedir ve hem fotovoltaik hücre hem de fotovoltaik panel çıkış karakteristiği diğer yarı iletken malzemelerde olduğu gibi doğrusal olmayan yapıdadır. Fotovoltaik panelden elde edilecek olan güç, bağlı bulunan yüke, sıcaklık ve ışınım gibi parametrelere bağlı olarak değişiklik göstermektedir. Fotovoltaik panel çıkış karakteristiği boyunca en yüksek gücüne elde edildiği noktaya “maksimum güç noktası” denir. Bir fotovoltaik panelden en yüksek performansının elde edilmesinin yalnızca verimlilik parametrelerinin kontrol edilmesine değil, aynı zamanda sürekli olarak bu maksimum güç noktasında çalışılmasına bağlı olduğu gösterilmiştir. En yaygın kullanılan maksimum güç noktası izleme yöntemleri ve bunlara ait algoritmalar incelenip zayıf ve güçlü yönleri yorumlanmıştır.

Keywords

• Fotovoltaik Güneş Panelleri
• Fotovoltaik Enerji
• Maksimum Güç Noktası İzleme
• Fotovoltaik Panel Verimliliği
• MPPT

Photovoltaic panel efficiency and maximum power point tracking

Abstract

In this study, in order to obtain the highest performance from a photovoltaic energy system, a wide frame of what can be done in the cell and panel section has been drawn and especially the maximum power point tracking has been examined. The energy conversion principle of the photovoltaic cell is explained, and the factors that affect the electrical energy generation characteristics of a photovoltaic cell and the energy conversion efficiency of a photovoltaic panel are presented. In addition to managing all these factors to achieve maximum efficiency, it has been shown that the maximum power point is another issue to be considered in order to maximize the potential of the photovoltaic panel. The photovoltaic cell is a semiconductor material and the output characteristic of both the photovoltaic cell and the photovoltaic panel is nonlinear as in other semiconductor materials. The power to be obtained from the photovoltaic panel varies depending on the connected load, temperature and radiation parameters. The maximum power point along the output characteristic of the photovoltaic panel is called the “maximum power point”. It has been shown that obtaining the highest performance from a photovoltaic panel depends not only on controlling the efficiency parameters but also on continuously operating at this maximum power point. The most commonly used maximum power point tracking methods and their algorithms are examined and their weaknesses and strengths are interpreted.

Keywords

• Photovotaic Solar Panels
• Photovoltaic Energy
• Maximum Power Point Tracking
• Photovoltaic Panel Efficiency
• MPPT

References

1. Altaş, İ. H., (1998). Fotovoltaj güneş pilleri: yapısal özellikleri ve karakteristikleri, Enerji, Elektrik, Elektromekanik-3e, 47, pp.66-71.
2. Asim, M., Tariq, M., Mallick, M. A., Ashraf, I., Kumari, S., Bhoi, A. K., (2018). Critical evaluation of offline MPPT techniques of solar PV for stand-alone applications, in Advances in Smart Grid and Renewable Energy: Proceedings of ETAEERE-2016, (pp. 13-21), Springer Nature Singapore, Singapore.
3. Boztepe, M., (2017). Fotovoltaik Güç Sistemlerinde Verimliliği Etkileyen Parametreler, IV. İzmir Enerji Verimliliği Günleri, 19-20, İzmir
4. Chikate, B. V., Sadawarte, Y., Sewagram, B. D. C. O. E., (2015). The factors affecting the performance of solar cell. International journal of computer applications, 1(1), 0975-8887.
5. Çakır, M., Türkay, Y., (2023). Maksimum Güç Noktası Takibinde Kullanılan Değiştir Gözle ve Artan İletkenlik Algoritmalarının Karşılaştırmalı Analizi. In International Conference on Trends in Advanced Research (Vol. 1, pp. 193-198), Konya.
6. Deniz E., (2013). Güneş Enerjisi Santrallerinde Kayıplar, III. Elektrik Tesisat Ulusal Kongre ve Sergisi Bildirileri, İzmir
7. Duman, S., Yörükeren, N., Altaş, İ. H., (2014). Fotovoltaik Enerji Sistemlerinin Modellenmesi, Benzetimi ve Uygulaması. İleri Teknoloji Bilimleri Dergisi, 3(1), pp.9-23.
8. Duyan, F., Bayrakdarlar, K. P., (2022). Enerji Etkin Bina Tasarımında Yapı Elemanı olarak Fotovoltaik Sistemler. Mimarlık ve Yaşam, 7(3), 965- 980.

9. Ersöz, S., Onat, N., (2009). Fotovoltaik Sıstemlerde Maksimum Güç Noktası İzleyici Algoritmalarının Karşılaştırılması, V.Yenilenebilir Enerji Kaynaklar Sempozyumu, 50-57, Diyarbakır.
10. Hadaj, P. and Nowak, M., 2016. “Mppt Algorithms Used In Photovoltaics. Advances in IT and Electrical Engineering, 24(35-2), pp.5- 17.
11. Koç, A., Yağlı, H., Koç, Y., Uğurlu, İ., (2018). Dünyada ve Türkiye’de Enerji Görünümünün Genel Değerlendirilmesi. Mühendis ve Makina, 59(692), 86-114.
12. Keskin, Y. E., (2014). Fotovoltaik sistemlerde maksimum güç noktası izleme yöntemlerinin karşılaştırılması, Yüksek lisans tezi, Kocaeli Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Kocaeli.
13. Öztürk, H., (2017). Güneş Enerjisinden Fotovoltaik Yöntemle Elektrik Üretiminde Güç Dönüşüm Verimi ve Etkili Etmenler, TMMOB Elektrik Mühendisleri Odası V. Elektrik Tesisat Ulusal Kongre ve Sergisi, İzmir.
14. Peled, A., Appelbaum, J., (2016). Minimizing the current mismatch resulting from different locations of solar cells within a PV module by proposing new interconnections. Solar Energy, 135, 840-847.
15. Putri, R. I., Wibowo, S., Rifa’i, M., (2015). Maximum power point tracking for photovoltaic using incremental conductance method. Energy Procedia, 68, 22-30.
16. Ünlü, M., (2015). Fotovoltaik Sistemlerde Parçalı Gölgelenme Durumlarında Maksimum Güç Noktası İzleyebilen Şebeke Bağlantılı Yeni Bir Evirici Tasarımı ve Uygulaması, Doktora Tezi, Kocaeli Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Kocaeli.
17. URL 1 https://group.met.com/en/mind-the-fyouture/ mindthefyouture/when-will-fossil-fuels-run-out, (Erişim tarihi: 22.05.2023).
18. URL-2 https://www.gosolartexas.org/solar-equipment, (Erişim tarihi: 04.05.2023).
19. URL-3 https://www.pveducation.org/pvcdrom/properties-of-sunlight/ azimuth-angle (Erişim tarihi: 04. 05. 2023)