Fotovoltaik Panel Soğutmasında Arduino Mikrodenetleyici Kullanımı ve Sıcaklık Kontrolü

Abstract

Günümüzde çevresel kaygıların da etkisiyle yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımı oldukça önem arz etmektedir. En yaygın yenilenebilir enerji kaynaklarından birisi olan güneş enerjisi, genel olarak elektrik üretiminde kullanılmaktadır. Türkiye'de ve Dünya'da yenilenebilir enerjiye olan yatırım daha önceki yıllarda az olmasında rağmen malzeme fiyatlarının azalması, iklim değişikliği, karbon miktarının artmasından dolayı günümüzde hız kazanmıştır. Ülkemizde ise güneşlenme oranı yüksek olarak belirlenmiş ve en çok güneşi alan illerimizde güneş enerji santralleri kurulmaya başlanmıştır. Bunun yanı sıra güneş enerjisine olan yatırımları güçlendirmek için yasalar çıkarılmış bu yasalarla birlikte yatırımlar hız kazanmıştır. Her sistemde olduğu gibi elektrik üretiminde kullanılan güneş paneli sistemlerinde de çeşitli nedenlerden dolayı verim kayıpları meydana gelmektedir. Yapılan akademik çalışmalar güneş panelinin yüzey sıcaklığı ile panelin elektriksel verimi arasında bir ilişki olduğunu ve panel yüzey sıcaklığının artmasına bağlı olarak zamanla panelin elektriksel veriminin düştüğünü göstermektedir. Literatürde güneş panelinde sıcaklığa bağlı verim düşüşünü azaltacak yönde aktif ve pasif olarak sınıflandırılabilen çeşitli soğutma yöntemlerinin kullanıldığı anlaşılmaktadır. Yapılan bu çalışmada aktif soğutucu tasarımı geliştirilerek deneysel olarak incelenmiştir. Bunun için 6 adet ultrasonik nemlendiricinin kullanıldığı bir soğutucu tasarımı geliştirilmiştir. Soğutucuda güneş panellerinin yüzey sıcaklığının 25◦C derecenin üzerine çıktığı zaman otomatik olarak devreye giren arduino mikrodenetleyici kullanılmıştır. Böylece otomatik olarak tetiklenen sistem ile buharlaştırma yapılarak panelin yüzey sıcaklığının düşürülmesi amaçlanmıştır. Deneylerde ortam sıcaklığı, buhar sıcaklığı, güneş panellerinin yüzey sıcaklığı ve güneşin ışınım miktarı ölçülmüştür. Deneyler sonucunda soğutucunun kullanıldığı panelin yüzey sıcaklığında ortalama 10◦C'lik bir düşüş gerçekleşmiştir. Yapılan hesaplamalara göre güneş panelinin elektriksel verimliliğinde %1,17 kazanç elde edilmiştir. Aynı zamanda yapılan deneysel çalışma sonucu; geliştirilen ultrasonik nemlendiricili soğutucu kullanımı ile diğer sulu sistemlere göre daha az miktarda suyun tüketildiği ve daha fazla ultrasonik nemlendirici kullanımı ile daha etkili soğutma yapılabileceği sonuçlarına varılabilir. Kazancı artırmak ve projeyi geliştirmek adına daha güçlü ve sayıca daha fazla ultrasonik nemlendirici kullanılabilir.Today, the use of renewable energy sources is very important due to environmental concerns. Solar energy, one of the most common renewable energy sources, is generally used in electricity generation. Although the investment in renewable energy in Turkey and the world was low in previous years, it has gained momentum today due to the decrease in material prices, climate change, and the increase in carbon content. In our country, the rate of sunshine has been determined to be high and solar energy plants have begun to be established in the provinces that receive the most sunlight. In addition, laws have been enacted to strengthen investments in solar energy and investments have gained momentum with these laws. As in every system, efficiency losses occur in solar panel systems used in electricity generation due to various reasons. Academic studies show that there is a relationship between the surface temperature of the solar panel and the electrical efficiency of the panel and that the electrical efficiency of the panel decreases over time due to the increase in the surface temperature of the panel. It is understood in the literature that various cooling methods that can be classified as active and passive are used to reduce the efficiency loss due to temperature in solar panels. In this study, an active cooler design was developed and experimentally examined. For this purpose, a cooler design using 6 ultrasonic humidifiers was developed. An Arduino microcontroller was used in the cooler, which automatically activates when the surface temperature of the solar panels exceeds 25◦C. Thus, the aim was to reduce the surface temperature of the panel by evaporation with the automatically triggered system. In the experiments, the ambient temperature, vapor temperature, surface temperature of the solar panels and the amount of solar radiation were measured. As a result of the experiments, an average decrease of 10◦C was achieved in the surface temperature of the panel where the cooler was used. According to the calculations, a 1.17% gain was obtained in the electrical efficiency of the solar panel. At the same time, as a result of the experimental study; It can be concluded that with the use of the developed ultrasonic humidifier cooler, less water is consumed compared to other water systems and more effective cooling can be achieved with the use of more ultrasonic humidifiers. In order to increase the gain and develop the project, more powerful and more ultrasonic humidifiers can be used.