Mikro ölçekli şebeke bağlantılı bir fotovoltaik santralin tasarlanması ve uygulanması

Abstract

Fotovoltaik (FV) sistemler; teknolojilerindeki önemli gelişmeler, verimlerindeki iyileşmeler ve maliyetlerindeki ciddi oranda azalmalara bağlı olarak, dünyada ve ülkemizde enerji üretimindeki payını her geçen gün arttırmaktadır. FV sistemler modüler yapıda olup, kolay kurulum özelliğine sahiptir. Uygulamaya bağlı olarak, FV sistemler şebeke bağlantısı olmayan bir sistemin beslenmesinde kullanılabileceği gibi, şebeke bağlantılı olarak da tesis edilmektedir. Böylelikle FV sistemler, birkaç kW`tan başlayıp GW seviyelerine kadar inşa edilebilirler. Yapılan tez çalışmasında, mikro ölçekli şebeke bağlantılı bir FV santralin tasarlanması ve uygulanması gerçekleştirilmiştir. Çalışmada, hali hazırda PAÜ Temiz Enerji Evi`nde (PAÜ – TEE) kurulu 2,5 kW gücündeki FV modül dizisi kullanılmıştır. Dizi, toplamda her biri 125 W gücünde olan yirmi adet modülün seri bağlanması ile oluşturulmuştur. FV modül dizisinin ürettiği DC enerji, evirici ile AC enerjiye dönüştürülerek sistem panosu üzerinden ulusal enterkonnekte şebekeye aktarılmıştır. Sistem panosunda; sigorta, AG parafudr, devre kesici, kaçak akım rölesi, çift yönlü sayaç ve enerji analizörü gibi şalt ve ölçüm ekipmanı bulunmaktadır. Yanı sıra, ulusal enterkonnekte şebekedeki enerji kesintilerinde, fotovoltaik sistemin ada modunda çalışmasını engelleyici bir şebeke koruma rölesi de şalt panosunun içerisine entegre edilmiştir. Sistemin benzetimi hem MATLAB Simulink ortamında gerçekleştirilmiş hem de PVSOL Premium yazılımı kullanılmıştır. Tüm tasarım ve benzetim işlemlerinden sonra sistem kurulumu yapılmış, tüm sistemin test ve deneyleri gerçekleştirilmiştir. Sistemin ürettiği enerji ve bu enerjinin kalitesine dair veriler gözlemlenmiştir. Böylelikle, şebeke bağlantılı bir sistemin sistem entegrasyonu tüm aşamaları ile gerçekleştirilmiştir.

Photovoltaic (PV) systems increase their share of energy production in the world and in our country day by day due to significant improvements in their technologies, improvements in their efficiency and effects on the reductions in the system costs. PV system is modular and easy to install. Depending on the application method, it can be connected to the national grid or constructed as an off-grid system. For this respect, PV systems are built from several kWs to GWs level. In this study, a micro-scaled grid-connected PV power plant design and application was realized. To achieve this aim, a 2.5 kW PV module array installed at PAU Clean Energy House (PAU - CEH) was used. The PV array consists of twenty PV modules and each of 125 W. The DC energy produced by the PV module array is converted in to the AC energy by an inverter and connected to the national grid via the system mainboard. On the system mainboard; there are switching and measuring equipment such as fuse, low voltage surge arrester, circuit breaker, residual current device, bi-directional electric meter, and digital multimeter. Additionally, the system mainboard has a mains protection relay, which prevents the operation of the photovoltaic system in island mode. Whole system is simulated with the MATLAB-Simulink and PVSOL Premium softwares. After all design and simulation procedures, the system was carried out in experimentally. The energy produced by the system and the quality of this energy are measured. Thus, the network integration of the grid-connected PV system has been realized with all procedure.