Güneş takip sistemi ile güneş enerjisinden elektrik enerjisi elde etme yöntemleri ve optimum verimin belirlenmesi
Determination of methods deriving electrical energy from solar energy and optimum efficiency by solar tracking system
Yazar: MUSA YILMAZ
Danışman: DOÇ. DR. FEVZİ KENTLİ
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2013
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering ; Enerji = Energy ; Teknik Eğitim = Technical Education
Dizin: Güneş paneli = Solar panel ; Güneş takip sistemi = Solar tracking system

Özet:
Fosil yakıtların azalması ve yetersiz kalması günümüzde artan enerji ihtiyacını karşılamada yenilenebilir enerji kaynaklarının araştırılmasını ve kullanılmasını hızlandırmıştır. Ayrıca fosil yakıtların kullanımı çevreyi de olumsuz etkilemektedir. Bu nedenlerden dolayı araştırmalarda ön plana çıkan yenilenebilir enerji kaynakları güneş, rüzgar ve jeotermaldir. Bu tez çalışmasında, potansiyeli çok yüksek olmasına rağmen yeteri kadar faydalanılamayan güneş enerjisinden elektrik enerjisi üretme yöntemleri incelenmiş ve en verimli yöntemin belirlenmesine çalışılmıştır.
Tezin birinci bölümünde Dünyadaki ve Türkiye' deki genel enerji potansiyeli, güneş enerjisi, güneşten elektrik enerjisi elde etme yöntemleri ve literatür taramasına yer verilmiştir. İkinci bölümde, güneş açıları, fotovoltaik paneller ve sistemleri, örnek tasarımlar ve güneş takip sistemleri incelenmiştir. Üçüncü bölümde tasarladığımız fotovoltaik iki eksenli güneş takip sistemi ve sabit sistemin özellikleri, çalışması ve avantajları anlatılmıştır. İki eksenli güneş takip sisteminde damperli motor kullanılarak sistemin enerji tüketimi minimize edilmiştir. İki eksenli takip sistemi ile sabit sistemin verimini tam olarak karşılaştırmak için iki sistem de aynı yere monte edilmiş, aynı cins panel, şarj regülatörü, ölçü aleti ve akü kullanılmıştır. İki eksende hareketli sistemin verimini sabit sisteme göre bir yıllık ortalamada %31.67 daha fazla olduğu görülmüştür. Bu verim kış aylarında %70, yaz aylarında %11 olarak ölçülmüştür. Türkiye' nin en çok güneş enerji potansiyeline sahip Güneydoğu Anadolu Bölgesi' nin önemli illerinden biri olan Diyarbakır için bir yıllık ölçümlerin sonuçları literatüre kazandırılmış, bir yıla ait günlük, aylık, yıllık verilere dayalı çeşitli grafikler verilmiştir. Son bölümde ise, sabit ve hareketli fotovoltaik sistemlerin maliyet analizi yapılmış ve verimlerini artırmaya yönelik önerilerde bulunulmuştur.
Sonuç olarak, bu tez çalışmasında sabit bir sistem ile maliyeti ve enerji tüketimi minimize edilmiş iki eksenli bir güneş takip sistemi tasarlanmıştır. Diyarbakır ili için bir yıllık ölçümler yapılarak iki sistem çeşitli faktörlere göre birbiriyle karşılaştırılmıştır.

Abstract:
Due to both reduction and insufficient of fossil fuel to supply current growing energy needs, investigation and employing of renewable resources has been accelerated. Besides, using fossil fuel affected the environment negatively. Therefore, renewable energy resources in the most studies are solar, wind and geothermal. In this thesis, electrical energy production methods from solar energy have been examined and it is attempted to determine the most appropriate method. 
In the first section, common energy capacity in Turkey and world, solar energy, methods of derived electrical energy from solar energy and literature review will be indicated. In the second section, solar angles, photovoltaic panels and systems, sample designs and solar tracking systems are examined. In the third section, photovoltaic two-axis solar tracking system and qualifications, work and advantages of fixed system which we designed are stated. Energy consumption of the system is minimized by employing actuator motor in two axis solar tracking system. Both systems are installed in the same place, the same type and size panel, battery regulator, size machine and battery are used to fully compare the efficiency of two-axis solar tracking system and fixed system. According to the efficiency of two-axis tracking system, the annual average has been calculated as 31.67% more. This efficiency has been calculated as 70% in winter, 11% in summer.  As a result of these measurements several graphics of a year empirically daily, monthly and annual data have been contributed to the literature for Diyarbakir, one of the prominent cities of Southern east, having the most solar energy of Turkey.  In the last section, financial analysis of fixed and tracking photovoltaic systems has been performed. Also, recommendations for increasing their efficiency have been noted.
In conclusion, cost and energy consumption are minimized by a fixed system in this thesis and a two axis tracking system has been designed. Both systems are compared each other regarding to several factors by performing annual measurements for Diyarbakir.