İki eksen güneş izleyen hareketli güneş sistemi ve en uygun yıllık eğim açısı ile konumlandırılmış sabit güneş sisteminin gerçek zaman karşılaştırması

Abstract

Bu çalışmada, en uygun yıllık eğim açısı ile konumlandırılmış sabit bir güneş sistemi ve iki eksen güneşi izleyen hareketli bir güneş sistemi gerçek zamanlı olarak karşılaştırılmıştır. En uygun yıllık eğim açısı toplam güneş ışınımı ve eğim açısı ilişkisi ile belirlenmiştir. Güneş ışınımının ölçümü yapılmayan dağınık güneş ışınımı bileşeninin tahmini için regresyon analizi ile mevcut denklemlerden faydalanılarak yeni dağınık güneş ışınımı denklemleri geliştirilmiştir. İki eksen güneş izleyen hareketli güneş sisteminde sistemin konumu her saat başı güneşin azimut ve yükseklik açıları ile eşitlenmiştir. Sistemin konumu azimut ekseninde artırımlı bir enkoder ve yükseklik ekseninde bir inklinometre sensörü ile belirlenmiştir. Güneşin konumu mevcut güneş matematiği denklemleri ve coğrafi konum bilgileri ile hesaplanmıştır. Sistemin mekanik aksam tasarımı ve benzetimleri mekanik tasarım paket programı olan Solidworks ortamında gerçekleştirilmiştir. Sistem hareketinin kontrolü PIC18F4620 mikrodenetleyicisi ile hazırlanan bir elektronik kart ile sağlanmıştır. Sistemlerden 2017 yılının son 6 ayı boyunca 08:00-20:00 saatleri arasında 10 dakika aralıklarla elektriksel veri toplanmış ve bu veriler Visual Studio ortamında hazırlanan bir arayüz programı ile bilgisayarda kaydedilmiştir. Kaydedilen veriler günlük ve aylık olarak ilgili zaman aralığının hava koşulları ve en uygun eğim açıları göz önünde bulundurularak analiz edilmiştir. Sistemlerin elektriksel performansı belirlendikten sonra ikinci karşılaştırma ölçütü olan kurulum maliyetleri belirlenmiştir. Sonuçlar iki eksen güneş izleyen sistemin her durumda en uygun yıllık eğim açısı ile konumlandırılmış sisteme göre daha verimli olduğunu ancak uygulama aşamasının daha zor ve pahalı olduğunu göstermiştir.

In this study, an optimally tilted fixed solar system for yearly adjustment and a two axis solar tracking system are designed and compared. The yearly optimum tilt angle is determined by the correlation of the total solar radiation and tilt angle. For this purpose new diffuse solar radiation equations are developed based on existing equations by regression analysis. Two axis solar tracking system equals the position of the system to the sun's azimuth and elevation angles hourly. Azimuth angle and elevation angle of the system are calculated by an incremental encoder and inclinometer sensor respectively. The position of the sun is determined using the existing solar equations and geographical location. The mechanical design of the system is performed by mechanical packaged software, Solidworks. The control of the axis movement of the system is provided by an electronic control unit with PIC18F4620. Systems are observed between the hours of 08.00 and 20.00 for the last six months in 2017. The electrical measurements of the systems are recorded by a computer interface unit developed by Visual Studio every ten minutes. The recorded data is analysed daily and monthly considering the weather conditions and optimum tilt angles of the related period. After determining the electrical performance of the systems, the second comparison criterion, setup cost of the systems, are calculated. The results show that two axis solar tracking system is more efficient than the optimally tilted fixed solar for yearly adjustment. However the application of the solar tracking system is more complicated and expensive than the fixed solar system.