Alternatif global güneş radyasyonu ölçüm yöntemi geliştirilmesi

Abstract

Yenilenebilir enerji kaynakları içerisinde en çok kullanılan kaynaklardan birisi güneş enerjisidir. Güneşten doğrudan gelen ve yayılan tüm ışınlara güneş radyasyonu denir. Güneş radyasyonu birçok farklı yöntem kullanılarak enerjiye dönüştürülür. Bu yöntemlerin belirlenmesinde kullanılan önemli parametre ise güneş radyasyonudur. Güneş radyasyonu miktarı, kurulan tesislerde verim hesabı, uydu ölçümlerini doğrulama, güneş radyasyonu dağılımının ve varyasyonunun analizlerinde kullanılır. Güneş radyasyonu piranometre adı verilen cihazlarla ölçülür. Ayrıca doğruluğu ispatlanmış matematiksel modeller ile tahmin edilir. Güneş radyasyonu miktarının ölçülmesinde kullanılan cihazların maliyetlerinin yüksek olması, güneş radyasyonu miktarının tahmini için kullanılan matematiksel yöntemlerin ise karmaşıklığı daha ucuz ve kolay erişilebilir yöntem veya cihazların geliştirilmesini teşvik etmektedir. Bu tez çalışmasında, LDR'lerin (fotodirenç), akıllı telefonların ışık sensörlerinin (dolayısıyla akıllı telefonların) ve fototransistörlerin güneş radyasyonu ölçümünde kullanılabilirlikleri araştırılmıştır. Elde edilen sonuçlar, akıllı telefon ile yapılan güneş radyasyonu ölçümlerinde ortalama hatanın % 23,76 olduğunu göstermiştir, bu oranın 168 W/m2 değerinin altında %39,51'e yükseldiği, üstünde ise %6,03'e düştüğü görülmüştür. LDR ile yapılan güneş radyasyonu ölçümlerinde ise ortalama hata % 6,4 olarak belirlenmiş, bu oranın 152 W/m2 değerinin altında %4,66'ya düştüğü, üstünde ise %11,61'e yükseldiği görülmüştür. Dolayısıyla bu iki yöntem arasından LDR'nin doğruluğunun daha yüksek olduğu belirlenmiştir. Bu sonuçlar, hem akıllı telefonların ışık sensörlerinin hem de LDR'lerin güneş radyasyonu ölçümünde alternatif, ucuz ve basit bir yöntem olarak kullanılabileceklerini, ancak LDR'nin doğruluğunun daha yüksek ve daha uygun bir sensör olduğunu göstermiştir. Güneş radyasyonu ölçüm sensörü olarak fototransistör kullanımının, kalibrasyon aşamasında fototransistörden alınan voltaj verileri ile güneş radyasyonu verileri arasında net bir ilişki kurulamaması nedeniyle uygun olmadığı değerlendirilmiştir. Bu konuda daha fazla çalışma yapılması önerilmiştir.

Solar energy is one of the most using renewable energy resources. All rays that come directly from the sun and emitted are defined as solar radiation. Solar radiation is converted into energy by using many different methods. The most important parameter used for the determination of these methods is solar radiation. Amount of solar radiation is used in the efficiency calculation of the established facilities, verification of satellite measurements and the analysis of the distribution and variation of solar radiation. Solar radiation is measured by the device called pyranometer and also estimated by proven mathematical models. The high costs of the devices used to measure the amount of solar radiation and the complexity of the mathematical methods used to estimate the amount of solar radiation encourage the development of cheaper and easily accessible methods or devices. In this thesis, the usability of LDR's, light sensors of smartphones and phototransistors in solar radiation measurement were investigated. The results showed that the average error in solar radiation measurements made with smartphone was 23.76%. It was observed that this rate increased to 39.51% below the value of 168 W/m2, and decreased to 6.03% above it. In the solar radiation measurements made with LDR, the average error was determined as 6.4%, it was observed that this rate decreased to 4.66% below the value of 152 W/m2, and increased to 11.61% above it. Therefore, it was determined that the accuracy of LDR was higher among these two methods. These results showed that both light sensors of smartphones and LDR's can be used as an alternative, inexpensive and simple method for solar radiation measurement, but LDR is a more suitable sensor with higher accuracy. It was considered that the usage of phototransistors as a solar radiation measurement sensor was not suitable due to the inability to establish a clear relationship between the voltage data obtained from the phototransistor and the solar radiation data during the calibration phase. It is recommended that more investigations be done on this field.