Uzay Kafes Çatı Sistemlerinde PV Panel yerleşim optimizasyonu ile Maksimum Elektrik Enerjisi Elde Edilmesi

Year 2021, , 568 - 580, 25.04.2021

Okan Bingöl , Berkay Kiriş Onur Mahmut Pişirir

https://doi.org/10.29130/dubited.832198

Abstract

Güneş paneli uygulaması genellikle çalışmalarda teras çatı, eğik çatı, cephe üzerine yapılmıştır. Eğimli uzay kafes sistemlerinde güneş ışınım açısının farklı olması, güneş panelleri üzerinde oluşan gerilim ve akım miktarını, toplam sistem verimini daha fazla etkilemektedir. Bu çalışmada; Isparta ilinin meteorolojik bilgileri, çeşitli güneş panellerinin teknik verileri, yıl içi rastlantısal gölge etkisi hesapları kullanılarak en uygun güneş paneli diziliminin bulunabilmesi için genetik algoritma tekniği uygulanmış bilgisayar ortamında simülasyon işlemi gerçekleştirilmiştir. Bu sonuçlara bağlı olarak, eğimli uzay kafes çatı sistemlerine PV panel uygulaması yapılırsa en yüksek verim elde edilebileceği sonucuna ulaşılmıştır.

Keywords

Fotovoltaik Paneller(PV), Solar dizi, Uzay Kafes Sistemleri, Genetik Algoritma

Obtaining Maximum Electrical Energy with PV Panel Layout Optimization in Space Truss Roof Systems

Abstract

Solar panel is mostly applied in many roof types on buildings. That the angle of solar radiation is different in curved space truss system affects the amount of voltage and current of the solar panels and overall system efficiency. In this study, meteorological information of Isparta city, technical data of various solar panels, intra-year random shadow effect calculations are analyzed. The technic of genetic algorithm is applied, and the process of computerized simulation is performed in order to find the optimal solar panel combination. Based on the simulation results, the highest efficiency will be obtained from the PV panels if PV panels application is made on the curved space truss roof system.

Keywords

Photovoltaic panels (PV), Solar array, Space truss roof, Genetic Algorithm

References

• [1] O. M. Pisirir and O. Bingol, “Industrial PC based heliostat control for solar power towers,” Acta Physica Polonica A, vol. 130, no. 1, pp. 36–40, 2016.
• [2] O. Bingol and B. Ozkaya, “Analysis and comparison of different PV array configurations under partial shading conditions,” Solar Energy, vol. 160, no. 15, pp. 336–343, 2018.
• [3] S. K. Sahoo, “Renewable and sustainable energy reviews solar photovoltaic energy progress in India: A review,” Renew. Sustain. Energy Rev., vol. 59, pp. 927–939, 2016.
• [4] V. Khare, S. Nema, and P. Baredar, “Solar-wind hybrid renewable energy system: A review,” Renew. Sustain. Energy Rev., vol. 58, pp. 23–33, 2016.
• [5] L. Tripathi, A. K. Mishra, A. K. Dubey, C. B. Tripathi, and P. Baredar, “Renewable energy: An overview on its contribution in current energy scenario of India,” Renew. Sustain. Energy Rev., vol. 60, pp. 226–233, 2016.
• [6] O. Ellabban, H. Abu-Rub, and F. Blaabjerg, “Renewable energy resources: Current status, future prospects and their enabling technology,” Renew. Sustain. Energy Rev., vol. 39, pp. 748–764, 2014.
• [7] N. Kannan and D. Vakeesan, “Solar energy for future world: - A review,” Renew. Sustain. Energy Rev., vol. 62, pp. 1092–1105, 2016.
• [8] Y. Wu and Y. Xiao, “Steel and glubam hybrid space truss,” Eng. Struct., vol. 171, no. February, pp. 140–153, 2018.
• [9] B. Gül, G. Uzunboz, Z. Duran, Ş. Kaya, M. F. Çelik ve U. Aydar, “Çatı kafes si̇stemlerini̇n lazer tarayıcı yardımı i̇le modellenmesi̇,” 5.Uzaktan Algılama ve Coğrafi Bilgi Sistemleri Sempozyumu, İstanbul, Türkiye, 2014. [Çevrimiçi]. Erişim: http://uzalcbs.org/wp-content/uploads/2016/11/2014_015.pdf
• [10] A. Firatoglu and B. Yesilata, “Investigation of optimum design and operation conditions of photovoltaic systems with MPPT,” DEU Journal of Science and Engineering, vol. 5, no. 1, pp. 147–158, 2003.
• [11] E. Karatepe, M. Boztepe, and M. Colak, “Development of a suitable model for characterizing photovoltaic arrays with shaded solar cells,” Solar Energy, vol. 81, no. 8, pp. 977–992, 2007.
• [12] A. Mutlu, “Fotovoltaik çatı sistemlerinin tasarımı için bir model önerisi,” Yüksek Lisans tezi, Mimarlık Bölümü, İstanbul Teknik Üniversitesi, İstanbul, Türkiye, 2010.
• [13] Y. J. Wang and P. C. Hsu, “Analytical modelling of partial shading and different orientation of photovoltaic modules,” IET Renew. Power Gener., vol. 4, no. 3, pp. 272–282, 2010.
• [14] C. Deline, A. Dobos, S. Janzou, J. Meydbray, and M. Donovan, “A simplified model of uniform shading in large photovoltaic arrays,” Solar Energy, vol. 96, pp. 274–282, 2013.
• [15] M. Balato, L. Costanzo, and M. Vitelli, “Series-Parallel PV array re-configuration: Maximization of the extraction of energy and much more,” Appl. Energy, vol. 159, pp. 145–160, 2015.
• [16] M. Seyedmahmoudian, S. Mekhilef, R. Rahmani, R. Yusof, and E. T. Renani, “Analytical modeling of partially shaded photovoltaic systems,” Energies, vol. 6, no. 1, pp. 128–144, 2013.
• [17] A. M. Eltamaly, “Performance of smart maximum power point tracker under partial shading conditions of photovoltaic systems,” J. Renew. Sustain. Energy, vol. 7, no. 4, 2015.
• [18] O. Bingol, B. Ozkaya, and S. Pacaci, “Comparison of fuzzy logic and perturb&observe control in maximum power point tracing for photovoltaic system using buck converter,” Mugla J. Sci. Technol., vol. 3, no. 1, pp. 51–51, 2017.
• [19] R. Rajesh and M. Carolin Mabel, “A comprehensive review of photovoltaic systems,” Renew. Sustain. Energy Rev., vol. 51, pp. 231–248, 2015.
• [20] U. Yilmaz, A. Kircay, and S. Borekci, “PV system fuzzy logic MPPT method and PI control as a charge controller,” Renew. Sustain. Energy Rev., vol. 81, no. April 2016, pp. 994–1001, 2018.
• [21] A. Orbay and K. Savasir, “A search for the effectiveness comparison-by various criteria-of vault shaped double layered space trusses,” DEU Journal of Science and Engineering, vol. 6, no. 1, pp. 39–49, 2015.
• [22] B. Kiriş, “Uzay kafes çatı sistemlerinde fotovoltaik panellerden genetik algoritma ile maksimum elektrik enerjisi elde edilmesi,” Yüksek Lisans tezi, Elektronik-Bilgisayar Eğitimi Bölümü, Süleyman Demirel Üniversitesi, Isparta, Türkiye, 2016.
• [23] D. Thomas and B. C. Kovoor, “A genetic algorithm approach to autonomous smart vehicle parking system,” Procedia Comput. Sci., vol. 125, pp. 68–76, 2018.
• [24] U. Erkut, “Genetik algoritmalar ile portföy performans eniyilemesi için teknik analiz göstergesi seçimi,” Yüksek Lisans tezi, Bilgisayar Mühendisliği Bölümü, TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi, Ankara, Türkiye, 2010.
• [25] J. F. Gonçalves, J. J. De Magalhães Mendes, and M. G. C. Resende, “A hybrid genetic algorithm for the job shop scheduling problem,” Eur. J. Oper. Res., vol. 167, no. 1, pp. 77–95, 2005.
• [26] V. Bapuji, R. Naveen Kumar, A. Govardhan, S. S. V. N. Sarma, “Soft computing and artificial intelligence techniques for intrusion detection system,” Netw. Complex Syst., vol. 2, no. 4, pp. 24–32, 2012.