Gps tabanlı 2-eksen güneş takip sisteminin geliştirilmesi
Gps based 2-axis solar tracking system development
Yazar: ATILGAN TEMİR
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ BEKİR AKSOY
Isparta Uygulamalı Bilimler Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Mekatronik Mühendisliği = Mechatronics Engineering

Özet:
GPS tabanlı iki eksenli güneş takip sistemi, kullanılan güneş açı formülleri ve GPS desteği ile dünya üzerinde herhangi bir konumda ayar gerektirmeksizin otonom bir şekilde çalışacaktır. Diğer kapalı sistem güneş takip mekanizmalarına göre güneş olsun veya olmasın takip yapabildiği gibi ayrıca GPS ve güneş açı formülleri ile yüksek doğruluk sağladığı için bu takip sistemlerine göre verimi azami seviyede olacaktır.

Sistem, güneş takibini GPS modülünden elde ettiği gerçek zamanlı saat ve tarih verileri yardımıyla hesaplanan güneş açı formüllerine göre yapmaktadır. Sistemin bu takibi sırasında geri besleme olarak her eksene bir adet olmak üzere toplamda iki adet enkoder kullanılarak güneş takibinin daha kararlı bir şekilde yapması sağlanmıştır.

2-Eksen güneş takip sisteminin çalışması süresince sensörler vasıtasıyla ortam parametreleri (ışınım, nem, ortam sıcaklığı, su giriş sıcaklığı, su çıkış sıcaklığı) ölçülerek sistemden elde edilen verim değerleri ile bu ortam parametreleri arasındaki bağıntı incelenmiştir. Elde edilen bağıntılar grafikler yardımıyla yorumlanmıştır. Ayrıca sistemde ölçülen enkoder değerleri ile hesaplanan güneş açı formülleri karşılaştırılarak sistemin doğruluk oranı hesaplanmıştır.

Sistemin çalışabilmesi için her eksende iki adet toplamda dört adet referans (doğu, batı, yukarı, aşağı) noktasına ihtiyaç duymaktadır. Sistem bu referans noktaları yardımı ile ilk çalışmada veya resetlenme esnasında kendini doğuya döndürerek bu noktayı başlangıç noktası olarak görmektedir. Sistem başlangıç noktasını belirledikten sonra dört dakikalık periyotlar ile çalışmakta ve sistemin kararlılığı eksenlere bağlı olan enkoderlar ile kontrol edilmektedir.

Sistem genel yapı olarak yoğunlaştırıcı çanak ve ısıtıcı tüpten oluşmaktadır. Yoğunlaştırıcı çanak, sistem üzerine gelen güneş ışınlarını toplayarak ısıtıcı tüpe odaklamaktadır. Isıtıcı tüp ise çanak üzerinden yoğunlaşarak gelen güneş ışınları yardımıyla içinde devirdaim yapan suyu ısıtmaktadır. 

2-Eksen güneş takip sistemi güneşi takibi sırasında kollektör üzerine sabitlenen güneş ışınım sensörü vasıtasıyla bir dakikalık periyotlarda ışınım değerlerini ölçmekte ve datalogger'a kaydetmektedir. Aynı şekilde ısıtıcıya bağlanan termokupllar yardımıyla sistem üzerindeki su giriş ve çıkış sıcaklıkları birer dakikalık periyotlar ile ölçülmektedir. Son olarak ortama ait sıcaklık ve nem değerleri birer dakikalık periyotlar ile ölçülerek datalogger'a kaydedilmektedir.

Abstract:
The GPS-based two-axis solar tracking system will work autonomously without any setting in the world with the solar angle formulas and GPS support used. According to other closed system solar tracking mechanisms, it can perform tracking whether or not sun, as well as providing high accuracy with GPS and solar angle formulas, the efficiency will be maximum according to these tracking systems.

The system performs the solar tracking according to the solar angle formulas calculated with the help of real time and date data obtained from the GPS module. During this follow-up of the system, a total of two encoders, one for each axis, are used as feedback to ensure that solar tracking is performed more steadily.

During the operation of the 2-axis solar tracking system, the ambient parameters (radiation, humidity, ambient temperature, water inlet temperature, water outlet temperature) were measured by sensors and the correlation between the yield values obtained from the system and these ambient parameters were examined. The relations were interpreted with the help of graphs. In addition, the accuracy of the system was calculated by comparing the encoder values measured in the system with the solar angle formulas calculated.

The system requires two reference points (east, west, up, down) in total for each axis. The system sees this point as the starting point by turning itself to the east during initial start-up or reset with the help of these reference points. After determining the starting point, the system operates in four minute periods and the stability of the system is controlled by encoders connected to the axes.

The system generally consists of a concentrating bowl and a heating tube. The concentrator collects the sun rays coming on the system and focuses it on the heating tube. The heating tube concentrates over the dish and heats the water circulating in it with the help of the sun rays.

The 2-axis solar tracking system measures the irradiation values and records them to the datalogger in one minute periods by means of a solar radiation sensor fixed on the collector during the sun tracking. In the same way, the water inlet and outlet temperatures on the system are measured in one minute intervals by means of thermocouples connected to the heater. Finally, the temperature and humidity values of the environment are measured in one minute intervals and recorded in the datalogger.