Güneş ve rüzgâr enerjisi kullanılarak şebeke ile paralel çalışabilen hibrit enerji santrali tasarımı ve uygulaması
Design and implementation of a hybrid energy station using solar and wind power
Yazar: MEHMET DEMİRTAŞ
Danışman: PROF. DR. İLHAMİ ÇOLAK ; YRD. DOÇ. DR. İBRAHİM SEFA
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Eğitim Bilimleri Bölümü / Elektrik Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2008
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering ; Enerji = Energy
Dizin: Güneş paneli = Solar panel ; Güneş takip sistemi = Solar tracking system ; Yenilenebilir enerji = Renewable energy

Özet:
Bu çalışmada güneş ve rüzgâr enerjilerini elektrik enerjisine dönüştürebilen bir hibrit enerji santrali tasarlanmış ve uygulaması gerçekleştirilmiştir. Tasarlanan santralde, güneş ve rüzgârdan elde edilen enerji akü gruplarında depo edilmekte ve istenildiğinde yüke aktarılmaktadır. Akülerin dolu olduğu anlarda ise, üretilen enerji ya direkt yüke aktarılmakta, ya da şebekeye aktarılarak sürekli bir enerji üretimi yapılmaktadır. Böylece üretilen enerji hem depolanarak yük tarafından kullanılmakta, hem de şebekeye aktarılarak gelir sağlanabilmektedir. Akülerin boş ve enerjinin üretilemediği zamanlarda yükün ihtiyacı olan enerji mevcut şebekeden temin edilmektedir. Bu durum güç santrali ile şebeke arasında sürekli bir güç akışını sağlamaktadır. Bu amaca yönelik olarak rüzgâr türbininden ve güneş panellerinden elde edilen elektrik enerjilerini aynı doğru akım (DA) barada birleştirilmesi ve evirici yardımıyla yüke yönlendirilmesine yönelik iki adet yükseltici konvertör yapılmıştır. Yükseltici konvertörler birbirleri ile paralel çalışabilecek şekilde ve elde edilen çıkış gücünü devamlı olarak maksimum seviyede tutmak amacıyla ?Maksimum Güç Noktası Takibi? ( MPPT ) yapacak şekilde tasarlanmışlardır. Her iki konvertörde bir mikro denetleyici üzerinden kontrol edilmekte ve sistemin akım ve gerilim bilgileri burada değerlendirilmektedir. Ayrıca güneş panellerinden elde edilecek enerjiyi en verimli şekilde üretebilmek amacıyla güneş takip mekanizması ve kontrol devreleri tasarlanmıştır. Sistem parçaları arasındaki iletişimi sağlamak için haberleşme modülleri tasarlanarak sistemin sürekli olarak kayıt yapabilmesi sağlanmıştır. Elde edilen veriler yardımıyla sistemin günlük, haftalık ve aylık olarak akım, gerilim, güç ve enerji değerleri kaydedilerek verimi incelenmiştir.

Abstract:
In this study, a hybrid energy station converting solar and wind energies to electrical energy has been designed and implemented. The energy obtained from solar and wind is stored in the battery groups, and can be transferred to loads on demand. In case of the batteries are fully charged, the produced energy is either transferred to the loads directly or transferred to the power grid to achieve continuous energy generation. Thus, the produced energy is stored in the batteries as well as used by the loads, and also it is sold to grid by means of transferring it to grid. When the batteries are fully discharged and the energy is not generated, the energy required for loads is provided from the power grid. Hence, bidirectional continuous power flow is ensured in both directions between the power station and the power grid. For this reason, two amplifier converters have been designed to collect electrical energy obtained from both wind turbine and solar panels on the same direct current (DC) line as well as orienting the energy to loads by the aid of inverter. The amplifier converters have been designed according to operate in parallel among them and also to execute Maximum Power Tracking process in order to hold the output power at the maximum level continuously. Both converters are controlled by a microcontroller, voltages and currents data of the system are also evaluated from it. Furthermore, a solar tracking mechanism and control units have been designed to efficiently generate the energy obtained from solar panels. Additionally, a number of communication modules have been designed to communication parts of the system as well as to record the system data continuously. Thus, efficiency of the system has been analyzed using current, voltage, power and energy values recorded as daily, weekly and monthly.