Dergiler / Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi / 2020 / Cilt: 8 - Sayı: 4

Polikristal Tür bir Fotovoltaik Panelin I-V Karakteristiğinin Analitik Modellenmesi ve Deneysel Doğrulanması

Analytical Modelling and Experimental Validation of the I-V Characteristics of a Polycrystalline Type of Photovoltaic Panel

Sayfa
2491–2515
Yayın Tarihi
2022-10-12
DOI
—
🏛️Bu makalenin bibliyografik verileri ve tam metin bağlantısı DergiPark üzerinden sağlanmıştır.
DergiPark Kaydı ↗
✨

Yapay Zeka Hızlı Bakış & Çıkarımlar

AI Insight
⚡ TL;DR(1 Cümlede Hızlı Çıkarım)

Elde edilen sonuçların istatistikselanalizi; bu çalışma kapsamında kullanılan 4 farklı model içerisinde, geliştirilmiş 4-değişkenli modelin diğermodellere göre daha başarılı tahmin sonuçlarına yol açtığını göstermektedir.

📌 3 Maddede Bu Makale

🎯
Amaç & Hipotez:Fotovoltaik hücreler, güneşten gelen elektromanyetik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştüren enerji dönüşümsistemleridir.
📊
Temel Bulgular & Veri:Bu çalışmada 40°42’52.2”K, 31°31’29.8”D koordinatlarında kurulu bulunan 36 hücreli polikristaltür bir güneş paneli, çeşitli sensörler ve veri kaydedici cihazlar kullanılarak hazırlanan deney düzeneğitemelinde; i) güneş ışınım şiddetinin fotovoltaik panel üzerindeki etkisinin incelenmesi, ii) fotovoltaik panelinakım-voltaj (I-V) karakteristiğinin incelenmesi, iii) fotovoltaik panelden elde edilen akım-voltaj eğrilerininliteratürdeki modeller ile karşılaştırılması ve doğrulanması amaçlanmıştır.
💡
Sonuç & Katkı:Elde edilen sonuçların istatistikselanalizi; bu çalışma kapsamında kullanılan 4 farklı model içerisinde, geliştirilmiş 4-değişkenli modelin diğermodellere göre daha başarılı tahmin sonuçlarına yol açtığını göstermektedir.
🔬Tür:Literatür & Derleme Çalışması
📍Kapsam:Genişletilmiş Akademik Örneklem
⚙️Değişkenler:Alan Parametreleri

Özet

Fotovoltaik hücreler, güneşten gelen elektromanyetik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştüren enerji dönüşümsistemleridir. Bu çalışmada 40°42’52.2”K, 31°31’29.8”D koordinatlarında kurulu bulunan 36 hücreli polikristaltür bir güneş paneli, çeşitli sensörler ve veri kaydedici cihazlar kullanılarak hazırlanan deney düzeneğitemelinde; i) güneş ışınım şiddetinin fotovoltaik panel üzerindeki etkisinin incelenmesi, ii) fotovoltaik panelinakım-voltaj (I-V) karakteristiğinin incelenmesi, iii) fotovoltaik panelden elde edilen akım-voltaj eğrilerininliteratürdeki modeller ile karşılaştırılması ve doğrulanması amaçlanmıştır. Söz konusu fotovoltaik panel içinfarklı güneş ışınım şiddetinde ve farklı sıcaklıklarda ölçülen I-V karakteristikleri; 4-değişkenli, 5-değişkenli,geliştirilmiş 4-değişkenli ve 2-diyotlu model olmak üzere toplam 4 farklı analitik model kullanılarakmodellenmiş ve doğrulanmıştır. I-V ilişkisini tanımlayan analitik denklemler Visual Basic programlama dilikullanılarak çözümlenmiştir. Modellerden elde edilen sonuçlar ile ölçülen değerler arasındaki karşılaştırma R² veRMSE olmak üzere 2 istatistiksel parametre üzerinden gerçekleştirilmiştir. Farklı ışınım değerleri ve sıcaklıklariçin modellerden elde edilen sonuçlar ile ölçüm değerleri karşılaştırıldığında 𝑅2 değerlerinin %95,86 ile %99,86arasında, RMSE değerlerinin ise 0,093 ile 0,861 değiştiği gözlenmektedir. Elde edilen sonuçların istatistikselanalizi; bu çalışma kapsamında kullanılan 4 farklı model içerisinde, geliştirilmiş 4-değişkenli modelin diğermodellere göre daha başarılı tahmin sonuçlarına yol açtığını göstermektedir.

Abstract

Photovoltaic cells are energy conversion systems that convert the electromagnetic energy coming from the sun to electrical energy. In this study, based on an experimental facility, incorporating a polycrystalline photovoltaic panel made up of 36 cells, various sensors and a data logger device, located at the coordinates of 40°42’52.2”N, 31°31’29.8”E, the followings are aimed; i) investigation of the effect of solar radiation intensity on the photovoltaic panel, ii) investigation of the current-voltage characteristics of the photovoltaic panel, and iii) comparison of the current-voltage curves measured from the photovoltaic panel with those obtained from the models available in the literature and thus validation. The current-voltage characteristics of the photovoltaic panel measured at different solar radiation and temperature levels have presently been modelled and validated using a total of 4 different analytical models namely, 4-parameter, 5-parameter, improved 4-parameter and 2- diode models. The equations defining the current-voltage relationship have been solved using Visual Basic programming language. The comparison between the results obtained from the solutions of the models and those measured has been made based on the statistical parameters of R² and RMSE. When the results obtained from the models and the measurements for various solar radiation and temperature values are compared, it is seen that 𝑅 2 values vary from %95,86 to %99,86 and the RMSE values from 0,093 to 0,861. The statistical analysis of the results obtained has shown that amongst the 4 different models used in the present thesis, the improved 4- parameter model leads to better estimation results than the other models used.

🔖

Bu Makaleye Atıf Yap

Çelik, A. N., Koç, F. (2022). Polikristal Tür bir Fotovoltaik Panelin I-V Karakteristiğinin Analitik Modellenmesi ve Deneysel Doğrulanması. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, Cilt: 8 - Sayı: 4, 2491–2515. https://ajindex.com/articles/494105

📄 Tam Metin PDF Okuyucu

📄

PDF görüntüleyici hazırlanıyor...

Kaynakça (15)

  1. British Petroleum, “BP statistical review of world energy”, 2019. [Online]. Available:
  2. International Energy Agency, “Key World Energy Statistics”, 2019. [Online]. Available:
  3. TC Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı, “Dünya ve Türkiye Enerji ve Tabii Kaynaklar Görünümü 2017”, 2017. [Online]. Available:
  4. Solargis, 2018. [Online]. Available: https://solargis.info/purchase/#tl=satellite&ot= CLIMDATA
  5. M. A. Green, Solar cells: operating principles, technology, and system applications. New York, NY, USA: Prentice Hall, 1981
  6. İ. Altaş, “Fotovoltaj güneş pilleri: yapısal özellikleri ve karakteristikleri,”, Enerji, Elektrik, Elektromekanik-3e, vol. 47, pp. 66-71, 1998
  7. H. S. Rauschenbach, Solar cell array design handbook: the principles and technology of photovoltaic energy conversion. Netherlands, Springer Science, 2012
  8. C. Waldauf, P. Schilinsky, J. Hauch and C. J. Brabec, “Material and device concepts for organic photovoltaics: towards competitive efficiencies”, Thin Solid Films, vol. 451, pp. 503-507, 2004
  9. NREL, “Champion photovoltaic module efficiency chart”, 2019. [Online]. Available: https://www.nrel.gov/pv/module-efficiency.html, 2019
  10. V. J. Chin, Z.Salam and K.Ishaque, “Cell modelling and model parameters estimation techniques for photovoltaic simulator application: A review”, Applied Energy, vol. 154, pp. 500-519, 2015
  11. V. Khanna, B. Das, D. Bisht and P. Singh, “A three diode model for industrial solar cells and estimation of solar cell parameters using PSO algorithm”, Renewable Energy, vol. 78, pp. 105-113, 2015
  12. V. L.Brano, A. Orioli, G. Ciulla and A. Di Gangi, “An improved five-parameter model for photovoltaic modules”, Solar Energy Materials and Solar Cells, vol. 94(8), pp. 1358-1370, 2010
  13. N. A. Rahim, H. W. Ping and J. Selvaraj, “Photovoltaic module modeling using Simulink/Matlab”, Procedia Environmental Sciences, vol. 17, pp. 537-546, 2013
  14. B. Marion, S. Rummel and A. Anderberg, “Current–voltage curve translation by bilinear interpolation”, Progress in Photovoltaics: Research and Applications, vol. 12(8): 593-607, 2004
  15. Y. Hishikawa, Y. Imura, T. Oshiro. “Irradiance-dependence and translation of the IV characterist