Güneşin konumuna göre iki eksende hareket eden sensörsüz bir sistem üzerindeki ışınım ölçer cihazının performansı üzerine bir araştırma

Abstract

Dünya nüfusu ve tüketimin artmasıyla enerji ihtiyacının karşılanması önemli bir sorun haline gelmiştir. Fosil yakıtların zaman içinde tükenmeleri, çevreyi kirletmeleri ve sera etkisi yaratarak iklim değişikliğine sebep olmaları gibi nedenler güneş, rüzgâr, jeotermal ve biyokütle gibi yenilenebilir enerji kaynaklarının yaygın olarak kullanılmaya başlanmasını sağlamıştır. Fosil yakıtlar yerine yenilenebilir enerji kaynaklarının aktif olarak kullanılmasını sağlamak amacıyla her geçen gün yeni teknolojiler geliştirilmektedir. Söz konusu teknoloji ürünlerinin performanslarının ölçümlenebilir olması yenilenebilir kaynaklardan optimum miktarda verim elde edilebilmesi bakımından önemlidir. Örneğin bir güneş paneli vasıtasıyla güneşten enerji elde edilirken panellerin güneşe dik açı ile konumlandırılarak güneş ışınlarını dik açı ile almaları sağlanmaktadır. Panellerin güneşe olan açıları farklı yöntemlerle tespit edilerek en uygun konum bulunabilmektedir. Bu çalışmada güneş ışınımının ölçülmesinde, manuel olarak el ile nişan alma yöntemi yerine optik izleme sönsörü kullanılmaksızın konum ve zamana bağlı olarak güneş açılarının hesaplanmasıyla iki eksende hareket eden bir güneş takip sistemi cihazı geliştirmek amaçlanmıştır. Bu takip sistemi üzerine yerleştirilen ışınım ölçer cihazının performansında nasıl bir değişim olacağı gözlemlenmiştir. Aynı konum ve saatte manuel olarak çalıştırılan bir ışınım ölçer cihazından elde edilen veriler ile geliştirilen takip sistemine bağlı diğer ışınım ölçer cihazından alınan veriler karşılaştırılmıştır. Karşılaştırma sonucunda güneş takip sistemine ilişkin ışınım ölçer cihazının havanın bulutlu olması durumunda bile güneşin konumunu doğru tespit ettiği ve ölçüm alabildiği, manuel olarak kullanılan ışınım ölçer cihazının ise insani hatalara açık olduğu sonucuna varılmıştır. Güneş takip sistemi üzerine yerleştirilen pirheliyometre cihazına ilişkin ışınım ölçümü ortalama hata yüzde değerlerinin %10’dan daha küçük hatalar ile gerçekleştiği görülmüştür.

Supplying energy needs has become a fundamental problem with the increase in the world population and consumption. The reasons such as fossil fuels being depleted over time, polluting the environment, and causing climate change by creating a greenhouse effect have led to the widespread use of renewable energy sources such as sun, wind, geothermal and biomass. New technologies are being developed day by day to ensure the active use of renewable energy sources instead of fossil fuels. The performances of these technology products must be measurable in terms of obtaining the optimum amount of renewable resources. For example, while obtaining energy from the sun using a solar panel, the panels are positioned at right angles to the sun, so that they receive the sun rays at right angles. The most appropriate position can be found by determining the angles of the panels to the sun by different methods. In this study, it is aimed to develop a solar tracking system device that moves in two axes by calculating the solar angles based on the position and time without using an optical tracking sensor instead of a manual aiming method in measuring solar radiation. It was observed that the performance changes of the radiation meter device placed on this tracking system. The data obtained from a radiation meter device operated manually at the same location and hour and the data obtained from another irradiation meter connected to a tracking system developed on an automatic system moving according to the position of the sun on a planar surface were compared. As a result of the comparison, it was concluded that the irradiation meter device for the solar tracking system could accurately detect the position of the sun and take measurements even in cloudy weather. The manually operated irradiation device was open to human error. It was observed that the average error percentage values of the irradiance measurement related to the pyrheliometer device placed on the solar tracking system were performed with errors of less than 10%.