Güneş Takip Sistemlerinde Bulanık Mantık Kontrolü

Öz

Güneş takip sistemleri, fotovoltaik panellere gelen güneş ışınlarının dik açı ile panele gelmesini sağlayan ve elektrik enerji üretim verimini arttıran sistemlerdir. Bu çalışmada, bir güneş takip sistemi akıllı kontrol algoritmalarından bulanık mantık ile tasarlanıp, deney düzeneği üzerinde ugulaması yapılmıştır. Deney düzeneğinde kullanılan mikrodenetleyicinin analog girişlerine bağlı dört ışık algılayıcısından alınan veriler, oluşturulan bulanık mantık kurallarına göre yorumlanır. Elde edilen kontrol işaretleri ile servo motorlar tasarlanan mekanik yapının çift eksende hareket etmesini sağlayarak, fotovoltaik panelin güneş ışınlarını dik bir açı ile almasını sağlamıştır. Matlab/Simulink ortamında tasarlanan kontrolör gerçek sistemi kontrol etmiştir. Geliştirilen kontrol mekanizması sayesinde özellikle olumsuz hava koşullarında sistem bulunduğu konumu koruyabildiği için bu izleme yönteminin başarılı sonuçlar verdiği görülmektedir. Kullanılan bu akıllı kontrol ve güneş takip sistemi ile fotovoltaik sistemin elektrik üretme veriminde yaklaşık %9 oranında verim artışı sağlanabildiği gözlenmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Güneş Takip
• Gömülü Sistemler
• Bulanık Mantık

Fuzzy Logic Control of Sun Tracking Systems

Abstract

Sun tracking systems improve energy production efficiency and also provide direct solar radiation to the photovoltaic panels. In this study, a suntracking system has been controlled via fuzzy logic control as a smart control algorithm by using an experimental setup. In the setup, there is a microcontroller with four anolog input connected to light sensors and fuzzy algorithm. The resulted control signals drive the servo motors and tracks sun with two axes via Matlab/Simulink environment. In conclusion, the control system was able to keep the system very stabile position especially at bad weather conditions in a good success. As a result, the smart control and sun tracking system provide 9% improvement in photovoltaic energy production efficiency. 

Keywords

• Sun tracking
• Embedded systems
• Fuzzy logic

References

1. Alata, M., Al-Nimr, M. A., & Qaroush, Y. (2005). Developing a multipurpose sun tracking system using fuzzy control. Energy Conversion and Management, 46(7-8), 1229-1245.
2. Banerjee A., Majumder A., Banerjee A., Sarkar S., and Bosu D. (2015), “Harnessing non conventional solar energy through conventional thermal power systems,” International Conference and Workshop on Computing and Communication, pp. 1–7
3. de Paulo, A. F., & Porto, G. S. (2018). Evolution of collaborative networks of solar energy applied technologies. Journal of Cleaner Production, 204, 310-320.
4. Fuentes-Morales, R. F., Diaz-Ponce, A., Peña-Cruz, M. I., Rodrigo, P. M., Valentín-Coronado, L. M., Martell-Chavez, F., & Pineda-Arellano, C. A. (2020). Control algorithms applied to active solar tracking systems: A review. Solar Energy, 212, 203-219.
5. Fuzzy Logic Toolbox, “Fuzzy Logic Toolbox”, https://ww2.mathworks.cn/en/products/fuzzy-logic.html (Erişim Tarihi: 16 Şubat 2021)
6. Göl, G. ve Kıyak, E. (2015). Bulanık Mantık Tabanlı Tek Eksen Güneş Takip Sisteminin Tasarımı Ve Uygulaması, Atatürk Üniversitesi 2. Ulusal Yönetim Bilişim Sistemleri Kongresi, Erzurum,10s.
7. Hafez, A. Z., Yousef, A. M., & Harag, N. M. (2018). Solar tracking systems: Technologies and trackers drive types–A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 91, 754-782.
8. Mathworks, “Simulink Support Package for Arduino Hardware”, https://ww2.mathworks.cn/matlabcentral/fileexchange/40312-simulink-support-package-for-arduino-hardware (Erişim Tarihi: 16 Şubat 2021)

9. Muhammad, J. Y. U., Jimoh, M. T., Kyari, I. B., Gele, M. A., & Musa, I. (2019). A review on solar tracking system: A technique of solar power output enhancement. Engineering Science, 4(1), 1-11.
10. Nadia, A. R., Isa, N. A. M., & Desa, M. K. M. (2018). Advances in solar photovoltaic tracking systems: A review. Renewable and sustainable energy reviews, 82, 2548-2569.
11. Sendoya, D, Murcia, D.F. & García, S.O. (2017). Design and implementation of a photovoltaic solar tracker using fuzzy control for Surcolombiana University. ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. 12. 2271-2276.
12. Sinha, D. and Hui, N.B. (2016). Fuzzy Logic-based Dual Axis Solar Tracking System, International Journal of Computer Applications, 155(12):13-18p
13. Suganthi, L., Iniyan, S., & Samuel, A. A. (2015). Applications of fuzzy logic in renewable energy systems–a review. Renewable and sustainable energy reviews, 48, 585-607.
14. Şenol, A., 2021, Fotovoltaik Paneller İçin Çift Eksenli Güneş Takip Sisteminde Bulanık Mantık Kontrolü, Yüksek Lisans Tezi, Ege Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 91s.
15. Zakariah, A., Jamian, J. J., & Yunus, M. A. M. (2015). Dual-axis solar tracking system based on fuzzy logic control and Light Dependent Resistors as feedback path elements. In 2015 IEEE Student Conference on Research and Development (SCOReD) (pp. 139-144). IEEE.