Tarımsal uygulamalarda kullanılacak fotovoltaik destekli pompa sistemi  için  bir algoritma geliştirilmesi
Developing an  algorithm for photovoltaic assisted pump system for agricultural applications
Yazar: AHMET DEMİR
Danışman: PROF. DR. HÜSEYİN GÜNERHAN
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Makine Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Ziraat = Agriculture
Dizin: Santrifüj pompalar = Centrifugal pumps

Özet:
Bu çalışma kapsamında, güneş enerjili pompa sisteminin optimum olarak boyutlandırılabilmesi için boyutlandırma algoritması oluşturulmuştur. Bu algoritma güneş enerjili  pompa sistemdeki enerji dengesi temel almaktadır. Ek olarak algoritma hem akülü hem de aküsüz sistemler için uygulanmıştır. Algoritma MATLAB programlama dili kullanılarak,  iterasyon yönteminden yararlanılmıştır. Algoritmanın oluşturulmasından sonra, algoritmanın doğruluğu çalışma kapsamında değerlendirilmiştir. Ayrıca bu çalışmada oluşturulan algoritma kullanılarak örnek bir uygulama gerçekleştirilmiştir. Çalışma sahası olarak Manisa ilinin Salihli ilçesi olarak seçilmiştir ve 2 hektarlık bir alana mısır bitkisi ekilmiştir. Sulama sistemi olarak damlama sulama sistemi  kullanılmıştır. Bitkinin en çok suya ihtiyacı olduğu Temmuz ayında, toplam su ihtiyacı 25,2 m3/h olarak hesaplanmıştır. Bu su ihtiyacını karşılayacak pompa gücü 4154 W olarak hesaplanmıştır. Akülü sistemde gereken panel sayısı 29 iken aküsüz sistemde 45 adet olarak hesaplanmıştır. Aküsüz sistemler akülü sistemlere göre, gün içerisinde gelen güneş ışınımını çok daha yüksek oranda israf etmektedir.  Bir diğer deyişle, aküsüz sistemlerin verimliliği oldukça düşüktür. Akülü sistemdeki PV panel sistemi gelen güneş ışınımının %9.42'lik bir yüzdesinden yararlanabilmektedir. Bu %90,58'lik optik ve cihaz kayıpları  %100 olarak kabul edilirse, kayıpların en büyük kısmı %43,01 ile PV panelin enerji dönüşümü veriminden kaynaklıdır (nopt=%19,22). Bunu %10,60 ile panel eşleştirme verimi takip etmektedir. Son olarak, çalışma kapsamında yapılan ekonomik analize göre, akülü sistemin %22 daha pahalı olduğu bulunmuştur.

Abstract:
In this study, a sizing algorithm has been created in order to optimally dimension the solar pump system. This algorithm is based on the energy balance in the solar pump system. In addition, the algorithm has been applied for both battery powered and without battery systems. The algorithm was created using the MATLAB programming language and the iteration method was used.
After the algorithm was created, the validity of the algorithm was evaluated within the the study. After the algorithm was created, the accuracy of the algorithm was evaluated within the scope of the study. In addition, a sample application has been implemented using the algorithm created in this study. Salihli district of Manisa province was selected as the study area and corn plant was planted on an area of  2 hectares. The drip irrigation system is used as irrigation system. The total water need was calculated as 25,2 m3 / h in July, when the plant needs the most water. The pump power that will meet this water requirement is calculated as 4154 W. While the number of panels required in a battery-powered system is 29, it is calculated as 45 in a non-battery system. Systems without battery waste much more of the solar radiation that comes during the day compared to battery systems. In other words, the efficiency of systems without battery is very low. The PV panel system in the battery system can benefit from 9.42% of the incoming solar radiation. If this 90,58% ratio is considered as 100%, the biggest part of the losses is due to the energy conversion efficiency of the PV panel with 43.01% (nopt = 19.22%). This is followed by panel matching efficiency with 10.60%. Finally, according to the economic analysis conducted within the study, the battery system was found to be 22% more expensive.