Elektrik enerjisi üreten fotovoltaik güneş paneli sistemi fonksiyonel modellemesi
Functional modelling of a PV (photovoltaic) system producing electricity
Yazar: KADİR GÖKHAN ŞİMŞEK
Danışman: PROF. DR. ERDEM YAZGAN
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Fotovoltaik = Photovoltaic ; Fotovoltaik enerji = Photovoltaic energy ; Fotovoltaik piller = Photovoltaic cells ; Güneş enerjisi = Solar energy ; Güneş enerjisi sistemleri = Solar energy systems ; Güneş paneli = Solar panel ; Güneş pilleri = Solar cells

Özet:
Literatürde son beş yılda fotovoltaik güneş pili hücresi modellemesi konusunda hazırlanmış yayınların sayısı ve bu sayının önceki yıllarla karşılaştırılması konuya ilginin yeniden arttığını göstermektedir. Eş zamanlı olarak, hazırlanan kanun taslaklarıyla ve olgunlaşan teknolojilerle gittikçe düşen ürün maliyetleriyle, güneş enerjisiyle elektrik üretiminde Türkiye büyük bir dönüşümün eşiğinde yer almaktadır.Bu çalışmada polisilikon güneş pillerinin modellemesi ve simülasyonu alanında araştırma yapılmıştır. Literatürde yer alan yayınlar gözden geçirilerek, sırasıyla yarı iletken fiziği temellerinden ve ürün katalog bilgilerinden yola çıkılarak oluşturulmuş iki gelişmiş fotovoltaik güneş pili hücresi modeli ortaya konmuştur. Bahsedilen modeller, modüler yapıda olmaları sebebiyle, hücre yapısından dizi ve panel formuna transfer edilmiş ve komple sistemleri simüle edecek hale getirilmiştir. Bu modellerin sıcaklık ve güneş ışığı değişimlerine tepkileri araştırılmış, model parametreleriyle oynanarak ortaya konulan sonuçlar tartışılmıştır. Bu noktada literatürde birbirinden ayrı pek çok çalışma bulunmasına rağmen, piyasada satılan bütün güneş pili modelleri için aynı şekilde uygulanabilecek biçimde standart bir girdi çıktı ilişkisi sağlayabilen; modelin dinamik parametrelerini gerçek meteorolojik datalara bağlayarak gerçekçi ve karşılaştırılabilir simülasyon yapma imkanı tanıyan bir çalışmanın olmaması bir eksiklik olarak görülmüş ve bu tezde bu nitelikte bir yapı geliştirilmiş ve literatüre sunulmuştur.Özellikle üretici katalog bilgilerini kullanan ve diyot kalite faktörünü değişken olarak tanımlayan ikinci model ile, katalog bilgileri ile elde edilmiş karakteristik eğrilere çok yakın sonuçlar elde edilmiştir. Ayrıca mevcut meteorolojik bilgilerin yorumlanarak derlenmesiyle küçük bir veri bankası oluşturulmuş, bu veriler kullanılarak seçili bir konum için panelin yerle yapması gereken optimum açı hesaplanmıştır. Numerik hesapları gerçekleştiren MATLAB dosyaları ve fonksiyonları LABVIEW ortamına taşınmış, meteorolojik veri bankasını da okuyabilen kullanıcı dostu bir arayüz ile tüm parametrelerin yarı gerçek zamanlı kontrol edilebildiği bir yazılım araştırmacılara sunulmuş ve sağlanan sonuçlar tartışılmıştır.

Abstract:
Compared to the past, the number of publications in PV Cell Modelling and its comparison to the past indicates an increased interest in this subject in the last five years. Parallel to this development, pending PV laws and decreasing costs for the existing solutions due to PV technologies? mature availability, suggests a major transformation of electrical energy generation by PV technologies for Turkey. Hence, at this point, feasibility research and simulations gain more importance.In this thesis, modelling and simulation of polysilicon PV cells has been studied. Using semiconductor device physics and by utilizing product datasheet information, three independent PV Cell models has been put forward by evaluating through all publications in the literature. Due to its modular setup, PV cell models are then transformed into series models and panel models and; therefore, the ability to simulate full systems has been acquired. The response of the PV cells to Temperature and Irradiation changes have been observed and by changing the model parameters, conclusions are made based on the results received. At this point, even tough there exists a number of works in the literature, the nonexistence of a stable structure in which standart valid input output relations for all models has been observed. Furthermore, the lack of connecting realistic meteorological data to such a structure and the ability to generate simulation comparison and evaluation are seen. In this thesis, such a work, satisfying the above mentioned conditions, has been put forward and presented.Especially by means of the model which uses datasheet information and accepting diode ideality factor as variable, the characteristic curves are observed to be in excellent agreement with the datasheet values. Furthermore, present meteorological information has been grouped to form a small database and through us of this data, the optimum angle of the panel to the ground has been calculated. The MATLAB files and functions that execute numerical calculations are then transferred to the LABVIEW platform. With a user friendly interface which can read the meteorological database and can change all parameters in near real time, a software program has been developed to the literature and the results it provides have been discussed.