İzmir Tire yerleşiminde saatlik sıcaklık değerlerinin fotovoltaik sistem performansına etkisinin farklı makine öğrenmesi modelleriyle incelenmesi ve optimizasyonu

Abstract

Fotovoltaik paneller güneş radyasyonu alması ile elektrik üretmeye başlar.Güneşten gelen radyasyonun bir kısmı elektrik enerjisine dönüşürken, bir kısmı daısı enerjisi olarak ortaya çıkar. Bu durum panellerin ısınmasına neden olur. Güneşhücrelerinin ısınması ile panellerin kısa devre akımı (Isc) artarken, açık devrevoltajı (Voc) düşer, böylece elektriksel verim düşer.Paneller elektriksel olarak 1000 W/m² güneş radyasyonu ve 25°C çalışmasıcaklığında etiket değeri olan enerjiyi üretebilmektedir. Eş radyasyon koşullarındadaha yüksek çalışma sıcaklığı panelin verimini düşürmüştür.Bu tez çalışmasında amaç panel çalışma sıcaklığının sistem performansoranına etkisini incelemektir. Bu amaçla seçilen güneş enerjisi santraline mobilmeteoroloji istasyonu tesis edilmiştir. Bu istasyondan güneş radyasyonu (W/m²),panel sıcaklığı (°C), ortam sıcaklığı (°C), rüzgâr hızı (m/s) ve rüzgâr yönü (°)değerleri dakika ölçeğinde veri kaydedici cihaza kaydedilmiştir. Bu değerler verikaydedici cihazın web sunucu özelliği ile elektronik tablo haline dönüştürülmüştür.Ölçüm alınan süre boyunca santralin ürettiği saatlik üretim bilgisi tabloyaeklenmiştir. Panel sıcaklık etkisini görebilmek için PV panel etiket değerlerine göreüretim değerleri hesaplanmış, panel sıcaklığı düşük iken panel verim değerininyüksek, panel sıcaklığı yüksek iken panel verim değerinin düşük olduğugörülmüştür. Meteoroloji istasyonundan elde edilen veri setinin içinden 4 farklıkoşulda hesaplanan net verim kayıpları %0,316 ile %0,386 arasında değişmiştir.Yapılan hesaplamalara göre her 1 °C panel sıcaklığı artışı için ortalama net verim%0,36 azalmıştır.7 farklı makine öğrenmesi modelleri ile yapılan deneysel testler sonucunda,en iyi tahmin başarısını Kök Ortalama Kare Hata (RMSE) değeri 59,87 olarak tespitedilen Uyarlanabilir Yükseltme (Adaptive Boosting) modeli göstermiştir.

Photovoltaic panels start to produce electricity when they receive solar radiation. While some of the radiation from the sun is converted into electrical energy, some of it emerges as heat energy. This causes the panels to heat up. With the heating of the solar cells, the short circuit current (Isc) of the panels increases, while the open circuit voltage (Voc) decreases, thus reducing the electrical efficiency.The panels can electrically produce 1000 W/m² of solar radiation and a label value at 25°C operating temperature. Higher operating temperature under co-radiation conditions reduces the efficiency of the panel.The aim of this thesis is to examine the effect of panel operating temperature on the system performance ratio. For this purpose, a mobile meteorology station was installed in the selected solar power plant. From this station, solar radiation (W/m²), panel temperature (°C), ambient temperature (°C), wind speed (m/s) and wind direction (°) values were recorded on the data logger on a minute basis. These values have been converted into a spreadsheet with the web server feature of the data logger device. The hourly production information produced by the power plant during the measurement period is added to the table. In order to see the panel temperature effect, the production values were calculated according to the PV panel label values, it was seen that the panel efficiency value was high when the panel temperature was low, and the panel efficiency value was low when the panel temperature was high. The net efficiency losses calculated under 4 different conditions from the data set obtained from the meteorology station vary between 0.316% and 0.386%. According to the calculations, the average net efficiency decreases by 0.36% for each 1 °C panel temperature increase.As a result of experimental tests with 7 different machine learning models, the Adaptive Boosting model, whose Root Mean Squared Error (RMSE) value was determined as 59.87, showed the best estimation success.