PROF. DR. MUĞDEŞEM TANRIÖVEN

Ulaşım araçlarında fotovoltaik yapılar için uygun bir maksimum güç takip algoritması ile verimliliğin artırılması Improving efficiency of maximum power point tracker for vehicles fotovoltaic by using an appropriate algorithm

Günümüzde fosil yakıtların hızla tükenmesi ve çevreci yakıt arayışları nedeniyle elektrikle çalışan çevreci otomobil, yat ve benzeri araçlar üzerine birçok çalışma yapılmaktadır. Fotovoltaik yapıların da elektrikle çalışması düşünülen bu araçlarda hem çevrecilik yönüyle hem de elektriksel olarak destek ünitesi olarak yer alması öngörülmektedir. Bu araçların dış kaplamasının fotovoltaik hücrelerle yapılması durumunda azımsanmayacak bir elektrik enerjisinin aracın bataryasında depolanması mümkündür. Fotovoltaik yapılarda yük, ışınım ve sıcaklık vb. gibi çevresel etmenlerin değişmesinden dolayı maksimum gücün alınabileceği gerilim noktası değişmektedir. Bu değişimler altında fotovoltaik yapılardan bataryaya veya yüke aktarılan güç miktarını maksimum yapmak üzere geliştirilmiş Maksimum Güç Takip Sistemleri (MGTS) bulunmaktadır. Bu sistemler temelde birbirlerine benzemekle birlikte geri besleme kontrolleri ve güç takip algoritmaları yönüyle farklılıklar göstermektedir. Bu tez çalışmasıyla farklı güç takip algoritmalarına sahip MGTS’ler belirli bir hareket döngüsü ile hareket ettirilen fotovoltaik yapı üzerinde denenmiş ve her bir algoritmanın gerçek bir deneysel ortamda hareketli sistemlere uyumluluğu ortaya konmuştur. Bu deneyler sonucu her bir algoritmanın hareketli sistemlere uyumlu bileşenleri veya olumlu faktörleri ele alınarak hareketli araçlara uygun bir maksimum güç takip algoritması oluşturulmuş ve bu maksimum güç takip algoritmasının performansı değerlendirilmiştir.

Farklı pv teknolojilerinin gerçek ortam verileri kullanılarak modellenmesi ve İstanbul şartlarında optimum eğim açılarının belirlenmesi Modeling of the different pv technologies using real environmental datum and determination of optimum tilt angles for Istanbul

Ülkemiz, Avrupa’da en yüksek güneş enerjisi potansiyeline sahip ikinci ülke konumundadır. Buna rağmen, ülkemiz bu potansiyelini kullanma konusunda diğer birçok Avrupa ülkesinden geride kalmıştır. Ancak son yıllarda yapılan düzenlemelerle ülkemizde de güneş enerjisinden elektrik üretimi yönüyle yararlanma yoluna gidilmektedir. Bunun için günümüzde Enerji Bakanlığı tarafından güneş santrallerinin kurulması teşvik edilmekte ve lisanssız olarak 500 kW’a kadar elektrik üretimine izin verilmektedir. Fotovoltaik(PV) güneş enerji santrallerinde kullanılan PV yapıların verimleri, her bir PV teknolojisi için farklılık arz etmektedir. Ancak kurulum ve işletme maliyetleri ve sistem uyumluluklarına göre güneş santralleri farklı teknolojilere sahip PV modüllerden oluşturulabilmektedir. PV `lerin enerji çıktısını etkileyen en önemli faktörler ışınım ve sıcaklıktır. Mevcut PV teknolojilerinin modellenmesinde laboratuar şartlarında (1000 W/m2 ışınım, 25oC sıcalık) alınan veriler kullanılmaktadır. Ancak kurulacak olan bir güneş santralinde dış ortam şartları oldukça değişkendir. Dolayısıyla bir santralin enerji çıktısının hesaplanabilmesi için her iki faktör ele alınmalıdır. Kurulacak güneş santrallerinde yıllık üretilebilecek elektrik enerjinin tahmin edilmesi gerekmektedir. Yıllık maksimum enerjinin tahmin edilebilmesi için PV, dış ortam şartları ve PV yapıların yatayla yaptığı eğim açısının bilinmesi gerekir. PV yapıların enerji çıktısı sadece ışınıma bağlı değildir. Ayrıca her bir PV teknolojisinin sıcaklık faktöründen etkilenme oranı farklıdır. Bu durumda bir güneş santrali çalışmasında uygun konumlandırma için her bir faktörün (PV teknolojisi, ışınım, sıcaklık ve rüzgar) dikkate alınarak panellerin optimum eğim açısının belirlenmesi gerekmektedir. Bu tez çalışmasıyla, farklı PV teknolojileriyle üretilmiş fotovoltaik panellerin (mono-kristal silikon, poli-kristal silikon ve ince film) gerçek ortam şartlarına göre Matlab/Simulink ortamında PV modeli oluşturulmuş ve oluşturulan modelde her bir panel teknolojisi için ışınım, sıcaklık vb. dikkate alınarak panellerin İstanbul için optimum eğim açısı belirlenmiştir.

Hata ağacı ve blok diyagramı yöntemi ile koruma sistemlerinde güvenilirlik analizi ve çözüm önerileriyle Türkiye elektrik iletim sistemine uygulanması

Koruma sistemleri yüksek güvenilirliğe sahip işletme gerektiren günümüz güç sistemlerinde hayati önem taşımaktadır. Bu yüzden güç sisteminin güvenilirlik seviyesi güç sistem işletmesinde önemli etkisi olan koruma rölelerinin güvenilirliği ile yakından ilgilidir. Literatürdeki araştırma raporları, güç dağıtım ve iletim sistemlerinde meydana gelen arızalarda koruma sistemlerinin sıkça rol aldığını işaret etmektedir. Bu çalışmada koruma sistemleri, temel güvenilirlik kavramları ve hesaplama yöntemleri hakkında genel bilgiler verilmiş, literatürde son yıllarda yapılan koruma sistemlerinde güvenilirlik ile ilgili çalışmalara göz atılmış, harmoniklerin koruma röleleri güvenilirliği üzerine etkisi incelenmiş, şebekelerde olasılıksal güvenilirlik analizi yapılış metodu hakkında genel bilgiler verilmiş, Türkiye’deki Türkiye Elektrik İletim Anonim Şirketi (TEİAŞ) şalt merkezleri ve koruma sistemleri hakkında bilgiler verilmiş, TEİAŞ’tan temin edilen 2009 yılı arıza istatistik bilgilerine 154-380 kV havai hat ve transformatör fiderleri için ayrıntılı olarak yer verilmiştir. Bir koruma sistemi kesici, ölçü transformatörleri, yardımcı sistemler ve koruma rölelerinden oluşmaktadır. Genel olarak bakıldığında bir koruma rölesinin güvenilirliği denildiğinde, koruma rölesinin yanlış çalışması veya gerektiğinde çalışmaması olarak nitelendirilebilir. Bu iki arıza durumunu etkileyen birçok faktör bulunmasına rağmen, daha önce literatürde bu sorunların tespiti için yapılan bu kadar kapsamlı bir çalışma yoktur. İşte bu çalışmada tüm bu faktörlerin tespiti için bir havai hat ve transformatör fideri için hata ağacı oluşturulmuş, gerek TEİAŞ’tan alınan bilgiler gerekse de bugüne kadar üzerinde çalıştığım yüzün üzerinde Türkiye, Irak, Birleşik Krallık (İngiltere, Kuzey İrlanda), Hollanda, Almanya koruma-kumanda projelerinde edindiğim tecrübeler doğrultusunda güvenilirliği arttırıcı çözüm önerilerim, koruma sistemlerinin hepsini kapsayacak şekilde akım transformatörsundan kesiciye; yardımcı DC beslemelere kadar ayrıntılı olarak sunulmuştur. Mevcut durum ve çözüm önerileri için TEİAŞ’ta kullanılan projeler üzerinden geliştirilen güvenilirlik blok diyagramları ile güvenilirlik hesaplanmış, yapılan sayısal uygulamada önerilen sistemin güvenilirliği daha iyi olduğu görülmüştür. Ayrıca Türkiye’nin üç farklı bölgesi için DigSilent şebeke analiz bilgisayar programı kullanılarak gerçek verilerle 154-380 kV nominal gerilim seviyesinde beş farklı çalışma için güvenilirlik hesaplaması yapılmış, hesaplama sonuçlarına yer verilmiştir.