Fotovoltaik sistemler ve akıllı şebeke entegrasyonunun incelenmesi
Photovoltaic systems and smart grid integration investigation
Yazar: BÜŞRA CİN BAYTAR
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ NAZİLE YILANKIRKAN
Sivas Cumhuriyet Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Bilimleri ve Teknoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering ; Enerji = Energy ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Akıllı şebekeler = Intelligence networks ; Enerji verimliliği = Energy efficiency ; Fotovoltaik enerji = Photovoltaic energy ; Güneş enerjisi = Solar energy ; Yenilenebilir enerji = Renewable energy ; Yenilenebilir enerji kaynakları = Renewable energy resources

Özet:
Dünya genelinde, fosil kaynakların kısıtlı olmasından dolayı enerji ihtiyacının karşılanmasında yenilenebilir enerji kaynaklarına olan ilgi giderek artmaktadır. Türkiye'de de fosil kaynaklar, ihtiyacı karşılamaya uzak olduğundan, enerji ihtiyacının önemli bir kısmı ithal edilmektedir. Bu nedenle de yenilenebilir enerji kaynaklarına olan ilgi ve gereksinim artmaya başlamıştır. Yenilenebilir enerji kaynaklarından güneş enerjisinden çoğunlukla ısıtma amaçlı ve elektrik enerjisi üretmek amaçlı yararlanılmaktadır. Güneş enerjisinden elektrik enerjisi elde edilen sistemler fotovoltaik sistemler olarak adlandırılmaktadır.
Yerli ve yenilenebilir bir kaynak olması, Türkiye'nin güneşlenme süresinin fotovoltaik sistemler için yeterli olması ve sürdürülebilir olması açılarından güneş enerjisi oldukça önemlidir. Fotovoltaik sistemlerle elde edilen elektrik enerjisinin şebekeden bağımsız kullanımının yanında günümüzde şebekeye bağlı olarak kullanımı da giderek yaygınlaşmaktadır. Elektronik ve haberleşme teknolojilerindeki gelişmeler kendini şebeke sistemlerinde de göstermeye başlamış ve akıllı şebekeler kavramı ve uygulamaları yaygınlaşmıştır.  
Bu çalışmada, enerji kayıp kaçak miktarlarının en aza indirilmesi ve enerji verimliliğinin sağlanması açısından günümüzde önemini artırmakta olan akıllı şebekelerle, fotovoltaik sistemlerin entegrasyonunun yerli kaynak olan güneş enerjisinden sağlanan faydayı nasıl artırabileceği üzerinde araştırmalar yapılmıştır. 
Çalışma kapsamında Sivas ilinde 30 haneli bir köy tasarlanmış, köydeki her bir hanenin günlük enerji tüketiminden yola çıkılarak 30 hanenin günlük ihtiyaç duyacağı elektrik enerjisi miktarı hesaplanmıştır. Daha sonra bu ihtiyacı karşılayacak fotovoltaik sistem hesabı yapılmış ve 445 Wp'lik 48 adet panelden oluşacak bir santralin bu ihtiyacı karşılayacağı hesaplama neticesinde bulunmuştur. Bu köyün elektrik enerjisi ihtiyacının fotovoltaik sistemin yetersiz olduğu zamanlarda da karşılanabilmesi için şehir şebekesine entegre edilmiştir.
Çalışma kapsamında sisteme, kontrol teknolojileri eklenerek akıllı şebeke ve fotovoltaik entegrasyonu sağlanmış, bu entegrasyon Matlab/Simulink ile simule edilmiştir. Entegrasyonda fotovoltaik sistemin üretiminin yetersiz olduğu zamanlarda haberleşme bileşenlerinin yardımıyla köyün enerji ihtiyacının şebekeden karşılanması hedeflenmiştir.

Abstract:
Due to the scarcity of fossil resources worldwide, there is a growing interest in renewable energy sources to meet energy needs. In Turkey, since fossil resources are far from meeting the need, a significant portion of the energy need is imported. For this reason, the interest and need for renewable energy sources has started to increase. Solar energy, one of the renewable energy sources, is mostly utilized for heating and generating electrical energy. Systems that generate electrical energy from solar energy are called photovoltaic systems.
Solar energy is very important because it is a domestic and renewable resource, Turkey's sunshine duration is sufficient for photovoltaic systems and it is sustainable. In addition to the off-grid use of electrical energy obtained with photovoltaic systems, the use of grid-connected electricity is becoming increasingly widespread today. Developments in electronic and communication technologies have started to manifest themselves in grid systems and the concept and applications of smart grids have become widespread
In this study, research has been carried out on how the integration of photovoltaic systems with smart grids, which is increasing its importance today in terms of minimizing the amount of energy loss and leakage and ensuring energy efficiency, can increase the benefit from solar energy, which is a domestic resource.
Within the scope of the study, a village with 30 households in Sivas province was designed, and the amount of electrical energy that 30 households will need daily was calculated based on the daily energy consumption of each household in the village. Then, the photovoltaic system to meet this need was calculated and it was found as a result of the calculation that a power plant consisting of 48 panels of 445 Wp would meet this need. In order to meet the electrical energy needs of this village when the photovoltaic system is insufficient, it has been integrated into the city grid.
Within the scope of the study, smart grid and photovoltaic integration was achieved by adding control technologies to the system and this integration was simulated with Matlab/Simulink. In the integration, it is aimed to meet the energy needs of the village from the grid with the help of communication components when the production of the photovoltaic system is insufficient.