Fotovoltaik panellerin güç parametrelerinin nesnelerin interneti tabanlı izlenmesi ve performans analiz için soğutma sistemi tasarımı
IoT based monitoring of power paremeters in fotovoltaics panels and cooling system design for performance analysis
Yazar: UĞURCAN ŞAN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET ERSİN AYTEKİN ; DR. ÖĞR. ÜYESİ ALİ YÜCE
Tarsus Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Enerji = Energy

Özet:
Fotovoltaik (PV) panellerden enerji üretiminin düşük düzeyde desteklendiği, sürdürülebilir ve zararların depolanabildiğinden gelecek vaat eden bir teknolojidir. Güneş enerjisi, elektrik üretimi en fazla tercih edilen enerjinin bulunduğu enerjidir. Fotovoltaik piller güneş enerjisini kolayca elektrik enerjisine dönüştürebilir. Bunun yanında, fotovoltaik verimlilik, güneş pillerinin ışık enerjisinden en yüksek oranda elektrik üretilebilmesi olarak kullanılabilir. Günümüzde mevcut elektrik enerjisi üretiminin enerji kaynaklarına dönüştürülmesinde en önemli sorun PV panellerinin performansının düşük olmasıdır. Panel üretiminde kullanılan malzeme iç dinamikleri ve faktörlü fotovoltaik çıkış verimi birçok parametre bulunmaktadır. Özellikle yaz aylarında yüksek sıcaklıkta panel sıcaklıklarının artması panellerin verimi azalabilmektedir.
Nesnelerin interneti(IoT), internete bağlı cihazların sensörler vasıtasıyla birbirine bağlanarak iletişim sağlayabilmesidir. IoT, cihazların internete gerçek zamanlı olarak bağlandığı sistemi veya ekosistemi ifade eder. PV sistemlerindeki en büyük zorluk, çeşitli parametrelere ve çalışan sistem bileşenlerine göre değişen performansını incelemektir. Fotovoltaik panellerin performansı akım, gerilim ve güç değerlerinin uygun seviyelerde olmasına bağlıdır. Ancak bu performans değerlerine ulaşmayı sıcaklık değerleri engellemektedir. Bu nedenle, performansını değerlendirmek için gerçek zamanlı izleme sistemine ihtiyaç vardır. 
IoT tabanlı bir uygulama, güneş panelinin sıcaklığını ve güç parametrelerini her zaman ve her yerde takip edebilir. Bu sayede cihazlardan alınan verilerin anlık olarak izleme ve kaydedilmesini sağlar. Bu sayede panellerin uzaktan bakımları planlanabilir, arızaları görülebilir. Bu teknoloji ile verileri ağ üzerinden alınarak analizi yapılıp sistemin kontrolü sağlanabilir.
Bu tez kapsamında fotovoltaik panellerde akım, gerilim ve güç parametrelerini anlık olarak uzaktan internete bağlı cihazdan izlemek için nesnelerin internetini kullanılacaktır. PV panelden alınan veriler anlık olarak bulutta değerlendirilecek ve hazırlanan donanım literatürden tespit edilen optimum performans sağlayan panel sıcaklığını sağlayabilmek için soğutma fanını çalıştıracaktır. Böylece, panelin optimum değerlere soğutulmasıyla verimlilik artışı sağlanması hedeflenmektedir. Sunulan tezin amacı PV panelde oluşan akım, gerilim ve güç değerlerini anlık olarak izlemek ve sıcaklık artışıyla paneli soğutarak PV panelin en yüksek performansta çalışmasını sağlamaktır. 
Çalışmada, sensörlerden alınan PV panelin verileri IoT uygulamasına kaydedildi. PV panellerin soğutmasız ve aktif soğutma verileri bulut uygulamasından alınmıştır. Alınan veriler analiz edilerek performansları incelendi. Elde edilen bulgularda soğutma yapılan ve soğutma yapılmayan sistem karşılaştırıldığına, soğutma yapılan sistemde %4,7 performans artışı tespit edildi.

Abstract:
It is a promising technology because energy production from photovoltaic (PV) panels is low-support, sustainable and damages can be stored. Solar energy is the most preferred energy for electricity generation. Photovoltaic cells can easily convert solar energy into electrical energy. In addition, photovoltaic efficiency can be used to produce electricity at the highest rate from the light energy of solar cells. Today, the most important problem in converting existing electrical energy production into energy sources is the low performance of PV panels. There are many parameters such as the internal dynamics of the material used in panel production and the factorial photovoltaic output efficiency. Especially in summer months, as panel temperatures increase, the efficiency of the panels may decrease.
Internet of things (IoT) is the ability of internet-connected devices to communicate with each other through sensors. IoT refers to the system or ecosystem in which devices connect to the internet in real time. The biggest challenge in PV systems is to study their performance, which varies according to various parameters and operating system components. The performance of photovoltaic panels depends on the current, voltage and power values being at appropriate levels. However, temperature values prevent reaching these performance values. Therefore, real-time monitoring system is needed to evaluate its performance.
An IoT-based application can monitor the temperature and power parameters of the solar panel anytime and anywhere. In this way, it enables instantaneous monitoring and recording of data received from devices. In this way, remote maintenance of the panels can be planned and malfunctions can be seen. With this technology, data can be received over the network, analyzed and the system can be controlled.
Within the scope of this thesis, the internet of things will be used to instantly monitor the current, voltage and power parameters in photovoltaic panels remotely from a device connected to the internet. The data received from the PV panel will be instantly evaluated in the cloud and the prepared hardware will operate the cooling fan to provide the panel temperature that provides optimum performance determined from the literature. Thus, it is aimed to increase efficiency by cooling the panel to optimum values. The aim of the presented thesis is to instantly monitor the current, voltage and power values occurring in the PV panel and to ensure that the PV panel operates at its highest performance by cooling the panel with the increase in temperature.
In the study, the data of the PV panel received from the sensors was recorded in the IoT application. Uncooled and active cooling data of PV panels were taken from the cloud application. The data received was analyzed and their performance was examined. In the findings obtained, when the system with and without cooling was compared, a 4.7% performance increase was detected in the system with cooling.