Enerji verimliliği için bir merkezden kontrollü sokak aydınlatma sisteminin geliştirilmesi
Development of a center-controlled street lighting system for energy efficiency
Yazar: KEMAL ÇELİK
Danışman: YRD. DOÇ. DR. MEHMET DEMİRTAŞ
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Bu çalışmada; Güneş enerjisi ile beslenen LED armatüre sahip bir sokak aydınlatma sistemi gerçekleştirilmiştir. Güneş enerjisinden elektrik enerjisi üretiminde kullanılan PV (Photovoltaic) panellerden elde edilen enerji akülerde depolanmış ve hava karardıktan sonra da geliştirilen parlaklık ayarı yapılabilen (dimleme) sabit güçlü LED sürücü yardımı ile LED armatürün enerjisi akülerden karşılanmıştır. LED sürücüye entegre bir kablosuz haberleşme cihazı tasarlanmış ve sürücü kontrolü için yetkilendirilmiştir. Sürücüyü uzaktan kontrol etmek için ise USB (Universal Serial Bus) üzerinden bilgisayara bağlanabilir bir cihaz ve buna uyumlu bir bilgisayar arayüzü tasarlanmıştır. Böylece ortam koşullarına adapte olabilir, akıllı enerji yönetimi yapabilen bir sistem tasarımı amaçlanmıştır. Tasarlanan sistemin değişik ışık şiddeti değerleri, sürücü verimi, harcanan enerji miktarı gibi değişkenler deneysel olarak incelenmiş, ortam koşullarına uygun çalışma durumları belirlenmeye çalışılmıştır. Literatürdeki tek modlu çalışmalara ek olarak günlük güneşlenme miktarı ve akü doluluk oranına göre seçilebilecek birden fazla çalışma seçeneği (mod) sunulmuş ve mevcut depolanmış enerjinin maksimum fayda ile kullanılması amaçlanmıştır. Ayrıca yenilik olarak hareket sensörü yardımıyla ortamdaki insan yoğunluğunun tahminini yapabilen ve parlaklığını yoğunluk seviyesine göre ayarlayabilen bir çalışma modu da önerilen modların arasında yer almaktadır. Böylece bu çoktan seçmeli çalışma biçimine, çoklu modlu çalışma ismi verilmiştir. Sistemde ışık kesintisi yaşanmaması açısından depolanan enerjiyi gece boyunca kullanabilmek için acil durum algoritması tasarıma eklenmiş bu sayede istenmeyen kesintiler önlenmiştir. Alınan veriler ışığında önerilen çoklu mod çalışma ile dimleme yapmayan LED armatürlere göre %40'a varan bir tasarruf sağlanırken, tek mod dimleme yapan sürücülere göre ise sağlanan ekonomi ve verimlilik oranı arttırılmıştır.

Abstract:
In this thesis, a street lighting system with a LED armature fed by solar energy has been realized. The energy obtained from PV (Photovoltaic) panels, which are used in the generation of electricity from solar energy, is firstly stored within the batteries. After the weather gets dark, the required energy for the LED armature is met from the batteries, thanks to the presented constant-power LED driver that is capable of adjusting brightness (dimming). Integrated into the LED driver, a wireless communication device is designed and it is authorized for driver control. In order to control the driver remotely, a device that can be connected to the computer via USB (Universal Serial Bus), and a compatible computer interface are designed. Thus, it is aimed to design a system that can adapt to ambient conditions and can perform smart energy management. Variables such as varying light intensity values, driver efficiency, and amount of consumed energy are examined experimentally and efforts are devoted for identifying working conditions appropriate for the ambient conditions. Besides the single-mode operation in the literature, more than one operating regime selectable depending upon daily insolation amount and battery fullness ratio are presented, and it is intended to utilize the available stored energy with maximum benefit. In addition, as an innovation, estimating the human density in the environment by a motion sensor, an operation mode, in which the brightness is adjustable according to the estimated human density, is also among the recommended modes. Therefore, this multi-choice mode of operation is given the name of the multi-mode operation. From the point of no light interruption in the system, an emergency algorithm is added into the design to use the stored energy during the night so that undesired interruptions are avoided. According to the obtained data, with the presented multi-mode operation, saving up to 40% is achieved compared to non-dimmable LED armatures, while increasing economy and efficiency ratio as compared to drivers with single-mode dimming.