Fotovoltaik Sistemlerin Maksimum Güç Noktasında Çalıştırılması

Yıl 2018, Cilt: 2018 Sayı: 1, 8 - 27, 21.06.2018

Ercan Köse

Öz

Fotovoltaik (PV) panellerin maksimum güç (Maximum Power Point Tracking-MPPT) izleme noktasında çalıştırılması, enerji verimliliği açısından son derece önemlidir. MPPT'yi gerçekleştirmek için; bir yandan güneş takibi yapılırken, diğer yandan da fotovoltaik (PV) panellerin ürettiği elektriksel güç yüke maksimum oranda aktarılmalıdır. Bu noktayı yakalamak için öncelikle, PV panellerinin güneşi ışınları en iyi performans sağlayacak şekilde adaptif olarak takip edip yüksek miktarda enerji üretmesini sağlamak gerekir.
Söz konusu takip için güçlü kontrol yöntemleri ve çok sayıda optimizasyon algoritma tekniği kullanılmaktadır. Girdi olarak PV modülün açık devre gerilimi, kısa devre akımı, ışınım şiddeti, rüzgar hızı, hava kirliliği ve modül sıcaklığı gibi bir çok faktör kullanılabilir. MPTT’nin amacı, fotovoltaik panellerden elde edilen gücün, maksimum olarak bataryalara veya elektrik şebekesine aktarılmasını sağlamaktır.
Bu çalışmada, literatürde yer alan maksimum güç izleme noktası için yapılan çalışmalarda öne çıkan kritik noktalar tespit edilmiştir. Bu noktaların enerji üretim verimliliğine olan etkileri tartışılmıştır. Ayrıca, maksimum güç noktasında elektrik üretimi ile ilgili örnek bir hesaplama yapılarak enerji üretim verimliliği açısından değerlendirilmesi yapılmıştır.

Anahtar Kelimeler

Maksimum güç izleme noktasında (MPPT), fotovoltaik (PV) paneller, elektrik üretimi, enerji verimliliği, optimizasyon algoritmaları

Kaynakça

• Alexander, C.K. and Sadiku, M.N. O. (2009). Fundamentals of Electric Circuits, 4th’ed., Published by McGraw-Hill, 149–150.
• Altın, N. ve Yıldırımoğlu, T. (2011). Labview/Matlab Tabanlı Maksimum Güç Noktasını Takip Edebilen Fotovoltaik Sistem Simülatörü, Politeknik Dergisi, 14–4, 271–280.
• Atlam, Ö. ve Kuyumcu, F.E. (2003).Fotovoltaik Pompa Sisteminde maksimum güç noktası izlenmesi, Elektrik-Elektronik ve Bilgisayar Mühendisliği 10. Ulusal Kongresi, 107–109, İstanbul 2003.
• Bradai, R., Boukenoui, R., Kheldoun, A., Salhi, H., Ghanes, M., Barbot, J-P., Mellit, A. (2017). Experimental assessment of new fast MPPT algorithm for PV systems under non-uniform irradiance conditions, Applied Energy, 199–1, 416–429.
• Chafle, S.R. and Vaidya, U.B. (2013). Incremental Conductance MPPT Technique FOR PV System, International Journal of Advanced Research in Electrical, Electronics and Instrumentation Engineering, 2–6, 2719–2726.
• Duman, S., Altaş, İ.H., Yörükeren, N., Alboyacı, B. (2014). Fotovoltaik Enerji Sistemleri için Maksimum Güç Noktası Takip Algoritmalarının Karşılaştırılması, June 2014, 2nd International Symposium On Innovative Technologies in Engineering and Science (ISITES 2014), Karabük 2014.
• Fıratoğlu, Z.A. ve Bülent Yeşilata, B. (2003). Maksimum Güç Noktası İzleyicili Fotovoltaik Sistemlerin Optimum Dizayn ve Çalışma Koşullarının Araştırılması, DEÜ Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi, 5–1, 147–158.
• Hussaini, M. and Güngör, O. (2017). Uyarlamalı Ağ Tabanlı Bulanık Çıkarım Sistemi ve Bulanık Mantık Tabanlı MPPT Tasarımı ve Kıyaslanması, EMO Bilimsel Dergi, 7–14, 13–20.
• Ighneiwa, I. and Yousuf, A.A. (2018). Using Intelligent Control to Improve PV Systems Efficiency, Applied Physics, 1–10, https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1802/1802.03463.pdf.
• Islam, H., Mekhilef, S., Shad, N.B.M., Soon, T.K., Seyedmahmousian, M., Horan, B., Stojcevski, A. (2018). Performance Evaluation of Maximum Power Point Tracking Approaches and Photovoltaic Systems, Energies, 11–365, 1–24.
• Kamarzamana, N.A. and Tan, C.W. (2014). A comprehensive review of maximum power point tracking algorithms, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 37, 585–598.
• Kulaksız, A.A. and Aydoğdu, Ö. (2012). ANN-Based MPPT of PV Systems Using Fuzzy Controller, International Symposium on Innovations in Intelligent Systems and Applications, Trabzon, Turkey.
• Mano Raj, J.S.C. and Jeyakumar, A.E. (2014). A Novel Maximum Power Point Tracking Technique for Photovoltaic Module Based on Power Plane Analysis of – Characteristics, IEEE Transactions on Industrial Electronics, 61–9, 4734–4745.
• Onat, N. ve Ersöz, S. (2009). Fotovoltaik Sistemlerde Maksimum Güç Noktası İzleyici Algoritmalarının Karşılaştırılması, V. Yenilenebilir Enerji Kaynaklar Sempozyumu, 50–57. 19–20 Haziran 2009, Diyarbakır, Türkiye.
• Rai, A.K., Kaushika, N.D., Singh, B., Agarwal, N. (2011). Simulation Model of ANN Based Maximum Power Point Tracking Controller for Solar PV System, Solar Energy Materials&Solar Cells, 95, 773–778.
• Ramli, M.A.M., Twaha, S., Ishaque, K., Al-Turki, Y.A. (2017). A review on maximum power point tracking for photovoltaic systems with and without shading conditions, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 67, 144–159.
• Salas, V., Olías, E., Barrado, A., Lázaro, A. (2006). Review of the maximum power point tracking algorithms for stand-alone photovoltaic systems, Solar Energy Materials & Solar Cells, 90, 1555–1578.
• Sedaghati, F., Nahavandi, A., Badamchizadeh, M.A., Ghaemi, S., Fallah, M.A. (2012). PV Maximum Power-Point Tracking by Using Artificial Neural Network, Mathematical Problems in Engineering, Article ID 506709, 10 pages.
• Selman, N.H. and Mahmood, J.R. (2016). Comparison Between Perturb & Observe, Incremental Conductance and Fuzzy Logic MPPT Techniques at Different Weather Conditions, International Journal of Innovative Research in Science, Engineering and Technology, 5–7, 12556–12569.
• Şahin, M. E. ve Okumuş, H. İ. (2013). Güneş Pili Modülünün Matlab/Simulink ile Modellenmesi ve Simülasyonu, EMO Bilimsel Dergi, 3–5, 17–25.
• https://www.morningstarcorp.com/whitepapers/traditional-pwm-vs-morningstars-trakstar-mppt-technology/
• https://en.wikipedia.org/wiki/Maximum_power_transfer_theorem
• http://www.myelectrical2015.com/2017/03/methods-of-chopper-output-voltage_11.html
• https://www.ht-instruments.com/en/products/solar-i-ve/download/manual/