Yenilenebilir Sistemlerde Maksimum Güç Noktası Takibi ve Enerji Yönetimiyle Enerji Verimliliği

Öz

Günümüzde enerji talepleri gitgide artmaktadır. Günlük hayatta hem enerji gereksiniminin karşılanması hem de çevreye zarar vermeden kaynakların kullanılması adına yenilenebilir enerji kaynaklı sistemler tercih edilmektedir. Yenilenebilir enerji kaynaklarından güneş, günümüzde enerji üretimi için kullanılan kaynakların başında gelmektedir. Fotovoltaik (PV) panellerin çevresel kirlilik oluşturmaması, ses kirliliğine neden olmaması, yakıt gereksiniminin olmaması gibi avantajlarıyla beraber enerji dönüşümündeki verimliliklerinin yeterli seviyede olmaması dezavantajlarıdır. Bu nedenle fotovoltaik sistemlerin verimlerini yükseltmeye yönelik çalışmalar önem kazanmıştır. Fotovoltaik sistemler sıcaklık, ışınım gibi farklı çevresel parametrelere bağlı olarak çalışmaktadır. Değişken koşullarda üretilen enerji her an aynı seviyede olmamaktadır. Fotovoltaik sistemlerin maksimum çıkış gücü sağlayarak çalıştığı maksimum güç noktasının takip edilip hep bu noktada çalıştırılmasıyla sistemden maksimum oranda enerji verimi sağlanmaktadır. Çalışmada maksimum güç noktası takibi (MPPT) yöntemlerine değinilerek, MATLAB/Simulink ortamında MPPT’ li fotovoltaik sistem tasarlanmıştır. Tasarlanan sistemin, sabit sıcaklık ve değişken ışınım değerleriyle çalıştırılması sonucunda elde edilen güç değerleriyle fotovoltaik sistemlerde MPPT’ nin uygulanmasının sistemlerde enerji verimliliğini arttırdığı gözlemlenmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Yenilenebilir enerji
• Fotovoltaik sistemler
• Maksimum güç noktası takibi
• Enerji verimliliği

Energy Efficiency with Maximum Power Point Tracking and Energy Management in Renewable Systems

Abstract

Today, energy demands are increasing gradually. In order to meet the requested energy, it is necessary to use the developing technological devices and methods. With the implementation of these structures, energy efficiency is ensured as well as preventing environmental pollution. In daily life, renewable energy source systems preferred in order to provide the energy requirements and to use sources without harming the environment. The sun, which is one of the renewable energy sources, is first of the sources used for energy production today. But, the efficiency of photovoltaic (PV) panels are not sufficient in energy conversion. This situation limits the usage area. Photovoltaic systems operate depending on different environmental parameters such as temperature and radiation. All the time, the energy produced isn't at the same level under variable conditions. The maximum power point of photovoltaic systems is tracked. With always operating the system at this point, maximum energy efficiency is achieved. Energy efficiency is not only about production, at the same time, about managing energy. In this study, it has been tried to increase the energy efficiency of the system by using MPPT algorithms and the developed energy management system in the case of working with constant temperature and variable radiation values in photovoltaic systems. The all system was modelled in the MATLAB/Simulink. The simulation results were interpreted.

Keywords

• Renewable energy
• Photovoltaic systems
• Energy management

Kaynakça

1. [1] Khatib T. T., Mohamed A., Amin N., Sopian K., 2010. An Efficient Maximum Power Point Tracking Controller for Photovoltaic Systems Using New Boost Converter Design and Improved Control Algorithm. WSEAS Transactions on Power Systems, 53-63.
2. [2] Chaichan M. T., Mohammed B. A., Kazem H. A., 2015. Effect of Pollution and Cleaning on Photovoltaic Performance Based on Experimental Study. International Journal of Scientific and Engineering Research, 594-601.
3. [3] Larbes C., Aït Cheikh S. M., Obeidi T., Zerguerras A., 2009. Genetic Algorithms Optimized Fuzzy Logic Control for The Maximum Power Point Tracking in Photovoltaic System. Renewable Energy, 2093–2100.
4. [4] Esram T., Chapman P. L., 2007. Comparison of Photovoltaic Array Maximum Power Point Tracking Techniques. IEEE Transactions on Energy Conversion, 439–449.
5. [5] Dunford W.G., Xiao W., 2004. A Modified Adaptive Hill Climbing MPPT Method for Photovoltaic Power Systems. PESC Record - IEEE Annual Power Electronics Specialists Conference, 1957–1963.
6. [6] Deveci O., Kasnakoğlu C., 2014. Bir Fotovoltaik Sistemden Değişken Güneş Işınım Değerlerinde Maksimum Güç ve Sabit DA Gerilim Elde Edilebilmesine Yönelik DA / DA Dönüştürücü ve Kontrolcü Tasarımı. TOK 2014, Kocaeli, Türkiye, 11-13 Eylül 187–193.
7. [7] Kuo Y. C., Liang T. J., Chen J. F., 2001. Novel Maximum-Power-Pointtracking Controller for Photovoltaic Energy Conversion System. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 594-601.
8. [8] Na W., Chen P., Kim J., 2017. An Improvement of a Fuzzy Logic Controlled Maximum Power Point Tracking Algorithm for Photovoltic Applications. Applied Sciences, 326.

9. [9] Selman N. H., 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, 12556- 12569.
10. [10] Chung F. L., Lee T., 1994. A Fuzzy Learning Model for Membership Function Estimation and Pattern Classification. In Proceedings of 1994 IEEE 3rd International Fuzzy Systems, 426-431.
11. [11] Al Nabulsi A., Dhaouadi R., 2012. Efficiency Optimization of a DSP Based Standalone FV System Using Fuzzy Logic and Dual-MPPT Control. IEEE Transactions on Industrial Informatics, 573-584.
12. [12] Reza Reisi A., Hassan Moradi M., Jamasb S. 2013. Classification and Comparison of Maximum Power PointTracking Techniques for Photovoltaic System: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 433–443.