https://acikerisim.bingol.edu.tr/handle/20.500.12898/1370 Renewable Energy Systems 2026-11-08T07:51:12Z https://acikerisim.bingol.edu.tr/handle/20.500.12898/6491 Tek Motorlu Çift Eksenli Güneş Takip Sistemi Tasarımı GÜNEŞ, Yunus ÖZET: Güneş enerji sistemleri, yenilenebilir enerji kaynakları arasında en çok tercih edilen ve dünya çapında büyük finansal yatırımları çeken temiz enerji kaynaklarıdır. Teknolojinin gelişmesiyle artan küresel enerji talebini karşılamak ve fosil yakıtlardan kaynaklanan karbon emisyon miktarını azaltmak için güneş enerjisi sistemlerinin verimliliğinin artırılması gerekmektedir. Güneş enerji sistemlerinde enerji hasadını ve verimliliği artırmanın en etkili yollarından biri sabit güneş sistemleri yerine güneş takip sistemleri kullanmaktır. Gün boyunca güneşi takip ederek panellere gelen radyasyon miktarını maksimum düzeye çıkaran güneş takip sistemleri, ortalama %30-40 daha fazla elektrik enerjisi üretimi sağlamaktadır. Ancak, geleneksel güneş takip sistemleri, yüksek ilk yatırım maliyetleri ve ekstra bileşen gereksinimleri nedeniyle ticari olarak tercih edilmemektedir. Güneş takip sistemlerinin yaygın bir şekilde kullanılması, bu sistemlerin basitleştirilmesine, maliyetinin düşürülmesine ve üretim kolaylığına bağlıdır. Bu tez çalışmasında sunulan TST, güneş takip sistemlerine yeni bir yaklaşım getirmekte ve asimetrik bir stant ile güneş takip sisteminin tek eksen hareketi ile güneşin iki eksende izlenebileceğini ortaya koymaktadır. TST, asimetrik stant yapısı nedeniyle gün boyunca çift eksende güneşi takip ederek sabah doğuya, öğlen güneye, öğleden sonra batıya bakmaktadır. TST, geleneksel takip sistemlerinden daha basit bir yapıya sahiptir. Bu nedenle TST'nin yatırım ve işletme maliyetleri neredeyse sabit güneş enerjisi sistemleri kadar düşüktür. Geleneksel çift eksenli güneş takip sistemleri, rüzgâr ve buz yüklerine dayanacak ağır metal yapılar ve beton temeller gerektirir. Ancak TST'nin asimetrik ayağı, DC motor yardımıyla zemin yüzeyine farklı açılarda ve konumlarda güvenli bir şekilde yerleşebilir. TST beton ve ağır metal yapılar gerektirmediği için ilk kurulumu diğer güneş takip sistemlerine göre daha kolay ve ucuzdur. Günümüzde güneş takip sistemleri sensörsüz olarak tasarlanmakta ve bu sistemler tarih ve saat bilgilerini kullanarak güneşi takip etmektedir. Sensörsüz güneş takip sistemleri, daha az teknik arızaya sahip oldukları ve daha az ekipman gerektirdiği için sensörlü güneş takip cihazlarına göre daha ucuz ve verimlidir. TST'nin güneş takip yöntemi geleneksel takip sistemlerinden farklı olduğu için TST'nin optimum eğim ve azimut açıları için yeni hesaplamalar ve testler gerekmektedir. Bu çalışmada, TST'nin yeni bir güneş izleme yöntemine sahip olması ve maksimum hasat edilen elektrik gücü için daha önce test edilmiş bir veri olmaması nedeniyle TST, LDR sensörleri kullanılarak tasarlanmıştır. Tasarlanan TST’nin performansı farklı hava koşulları altında sabit güneş paneli ile karşılaştırılmıştır. Sonuç olarak TST, PV panellerin ürettiği elektrik enerjisini, sabit panellere kıyasla %25 ile %38 arasında artırmıştır. Bu çalışma, TST’nin yüksek enerji verimliliği, basit yapısı ve düşük maliyeti gibi çeşitli avantajları nedeniyle sabit güneş sistemlerinin yerini alma potansiyeline sahip olduğunu göstermiştir.; ABSTRACT: Solar energy systems are clean energy sources that are the most preferred among renewable energy sources and attract large financial investments worldwide. It is necessary to increase the efficiency of solar energy systems in order to meet the increasing global energy demand with the development of technology and to reduce the amount of carbon emissions from fossil fuels. One of the most effective ways to increase energy harvest and efficiency in solar energy systems is to use solar tracking systems instead of fixed solar systems. Solar tracking systems, which maximize the amount of radiation coming to the panels by following the sun throughout the day, provide an average of 30-40% more electrical energy production. However, traditional solar tracking systems are not commercially preferred due to high initial investment costs and extra component requirements. The widespread use of solar tracking systems depends on the simplification, cost reduction and ease of production of these systems. TST, presented in this thesis, brings a new approach to solar tracking systems and reveals that the sun can be tracked in two axes with a single axis movement of the solar tracking system with an asymmetrical stand. Due to its asymmetrical stand structure, TST follows the sun on a double axis throughout the day and faces east in the morning, south at noon and west in the afternoon. TST has a simpler structure than traditional tracking systems. Therefore, TST's investment and operating costs are almost as low as fixed solar systems. Traditional dual axis solar tracking systems require heavy metal structures and concrete foundations to withstand wind and ice loads. However, the asymmetric stand of TST can locate on the ground surface securely at different angles and positions with the help of an DC motor. Since TST does not require concrete and heavy metal structures, its initial installation is easier and cheaper than other solar tracking systems. Today, solar tracking systems are designed without sensors and these systems track the sun using date and time information. Sensorless solar tracking systems are cheaper and more efficient than the solar trackers with sensors as they have fewer technical faults and require less equipment. Since TST's solar tracking method is different from traditional tracking systems, new calculations and tests are required for optimum tilt and azimuth angles of TST. In this study, TST was designed using LDR sensors, as TST has a new solar tracking method and there is no previously tested data for maximum harvested electrical power. The performance of the designed TST was compared with the fixed solar panel under different weather conditions. As a result, TST has increased the electrical energy produced by PV panels between 25% and 38% compared to fixed panels. This study showed that TST has the potential to replace fixed solar systems due to its various advantages such as high energy efficiency, simple structure and low cost. 2022-01-01T00:00:00Z https://acikerisim.bingol.edu.tr/handle/20.500.12898/6426 İnsansız Hava Aracının Fotovoltaik Sistem Vasıtasıyla Otonom Şarj Edilmesinin İncelenmesi ARSLAN, Emrah ÖZET: Bu tez çalışmasında, güneş enerjisi ile beslenen, tamamen 12 V doğru akım (DA) güç barası esaslı şebekeden bağımsız bir güç sistemi tasarlanmış ve analiz edilmiştir. Tasarlanan sistem, enerji dönüşüm kayıplarını azaltmak ve saha koşullarında güvenilir bir çalışma sağlamak amacıyla AA invertör kullanılmadan yapılandırılmıştır. Enerji üretimi güneş paneli aracılığıyla sağlanmış, üretilen enerji LiFePO₄ aküde depolanmış ve sistem yükleri sigortalı DA dağıtım hattı üzerinden beslenmiştir. İHA’nın iniş sonrasında kablosuz şarj vericisi ile uygun şekilde hizalanabilmesi amacıyla elektromekanik bir merkezleme sistemi geliştirilmiştir. İHA’nın platform üzerine inişinin algılanmasının ardından motorlu merkezleme mekanizması devreye girerek İHA’yı platformun merkezinde bulunan kablosuz şarj noktasına yönlendirmektedir. Merkezleme işleminin tamamlanmasıyla verici ve alıcı bobinlerin uygun konuma getirilmesi ve kablosuz enerji aktarımının daha güvenilir şekilde gerçekleştirilmesi amaçlanmıştır. Bu kapsamda, otonom sistemlerde insan müdahalesini azaltmak ve mekanik temas kaynaklı problemleri ortadan kaldırmak amacıyla manyetik kuplaj temelli kablosuz enerji aktarım sistemi değerlendirilmiştir. Kablosuz şarj yaklaşımı DA güç altyapısı ile uyumlu olacak şekilde entegre edilmiş ve düşük gerilimli yüklerin adaptörsüz olarak beslenmesi sağlanmıştır. Bu sayede sistem verimliliğinin artırılması, bakım ihtiyacının azaltılması ve güvenli bir enerji aktarımının sağlanması hedeflenmiştir. Yapılan enerji üretim ve tüketim hesapları, sistem bileşenlerinin birbiriyle uyumlu olduğunu ve günlük enerji ihtiyacının uygun güneşlenme koşullarında karşılanabileceğini göstermiştir. Elde edilen sonuçlar, geliştirilen sistemin otonom İHA istasyonları ve benzeri şebekeden bağımsız uygulamalar için uygulanabilir ve ölçeklenebilir bir çözüm sunduğunu ortaya koymaktadır.; ABSTARCT: In this thesis, a solar-powered off-grid power system based entirely on a 12 V direct current (DC) power bus was designed and analyzed. The proposed system was configured without an AC inverter in order to minimize energy conversion losses and ensure reliable operation under field conditions. Electrical energy was generated by a photovoltaic panel, stored in a LiFePO₄ battery, and supplied to the system loads through a fused DC distribution line. An electromechanical centering system was developed to ensure proper alignment of the unmanned aerial vehicle (UAV) with the wireless charging transmitter following landing. Once the UAV landing on the platform is detected, the motor-driven centering mechanism is activated to guide the UAV toward the wireless charging point located at the center of the platform. Upon completion of the centering process, the transmitter and receiver coils are brought into appropriate alignment, thereby enabling more reliable wireless power transfer. Within this framework, a magnetic coupling-based wireless power transfer system was evaluated with the aim of reducing human intervention in autonomous systems and eliminating problems associated with mechanical contact. The wireless charging approach was integrated with the DC power infrastructure, allowing low-voltage loads to be supplied without the use of AC adapters. This configuration was intended to improve overall system efficiency, reduce maintenance requirements, and ensure safe energy transfer. The energy generation and consumption calculations demonstrated that the system components were mutually compatible and that the daily energy demand could be met under suitable solar irradiation conditions. The obtained results indicate that the developed system provides a feasible and scalable solution for autonomous UAV stations and similar off-grid applications. 2026-01-01T00:00:00Z https://acikerisim.bingol.edu.tr/handle/20.500.12898/6424 Diyarbakır İli İçin Çift Eksenli Güneş Takip Sistemlerinin Verim Analizi KARABULUT, Şeyhmus ÖZET: Teknolojinin gelişmesiyle artan enerji talebi ve zamanla daha önemli hale gelen çevreye duyarlılık gereksinimi yenilenebilir enerji sistemlerine olan ilgiyi artırmaktadır. Ayrıca, Dünya nüfusuyla birlikte kişi başına düşen enerji ihtiyacının artması, yenilenebilir enerji kaynaklarının yaygınlaşmasını hızlandırmaktadır. Bu çalışmada, önemli yenilenebilir enerji kaynaklarından biri olan güneşten daha verimli bir şekilde faydalanmak amacıyla iki eksende güneşi izleyebilen ve taşınabilir bir güneş takip sistemi tasarlanmıştır. Güneş takip sisteminin tasarımından önce konuyla ilgili literatür çalışması yapılmış ve konunun teorik altyapısı incelenmiştir. Güneş takip sistemini kontrolünde iki adet servo motor ve bir adet Arduino mikro işlemcisi kullanılmıştır. Güneşi anlık takip etmek için LDR dirençlerle solar göz tasarlanmıştır. Solar göz sayesinde güneşin konumu hassas bir şekilde takip edilebilmekte ve güneş ışınlarının fotovoltaik panellerin yüzeyine dik açıyla gelmesi sağlanmaktadır. Tasarlanan güneş takip sisteminin performansı farklı hava koşullarında sabit güneş sistemiyle karşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre, çift eksenli güneş takip sistemi sabit sisteme nazaran hava koşullarına bağlı olarak %11 ile %29 arasında daha fazla enerji üretmiştir. Bu çalışmada elde edilen sonuçların, yakın gelecekte kurulacak olan solar sistemlerde, güneş takip sistemlerine olan ilgiyi artırmada faydalı olacağı öngörülmektedir.; ABSTRACT: Increasing energy demand with the development of technology and the need for environmental awareness, which has become more important over time, increase the interest in renewable energy systems. In addition, the increase in the energy need per capita with the world population accelerates the spread of renewable energy sources. In this study, a portable solar tracking system that can track the sun on two axes is designed in order to benefit more efficiently from the sun, which is one of the important renewable energy sources. Before the design of the solar tracking system, a literature study was conducted on the subject and the theoretical background of the subject was examined. Two servo motors and one Arduino microprocessor are used to control the solar tracking system. Solar eye is designed with LDR resistors to instantly follow the sun. Thanks to the solar eye, the position of the sun can be followed precisely and the sun's rays are provided to reach the surface of the photovoltaic panels at a right angle. The performance of the designed solar tracking system was compared with the fixed solar system in different weather conditions. According to the results obtained, the dual axis solar tracking system produced 11% to 29% more energy depending on the weather conditions compared to the fixed system. It is predicted that the results obtained in this study will be useful in increasing the interest in solar tracking systems in solar systems to be established in the near future. 2022-01-01T00:00:00Z https://acikerisim.bingol.edu.tr/handle/20.500.12898/6411 Yenilenebilir Enerji Kaynakları İçeren Havaalanı Mikro Şebekelerinin Yük-Frekans Kontrolü ÇİÇEK, Fatih ÖZET: Bu tez çalışmasında yenilenebilir enerji kaynakları, enerji depolama sistemi ve elektrikli araçlardan oluşan bir havalimanı mikro şebeke sistemin sekonder yük frekans kontrolü incelenmiştir. Bu amaçla rüzgar türbin generatörü, fotovoltaik sistem, dizel generatör, batarya enerji depolama sistemi, elektrikli araç, elektrikli hava aracı ve yük bileşenlerinden oluşan bir izole havalimanı mikro şebeke modeli oluşturulmuştur. Modellenen havalimanı mikro şebekenin sekonder yük frekans kontrolü için kontrolör yapısı olarak klasik oransalintegral- türev, eğimli-integral-türev ve kesir dereceli oransal-integral-türev kontrolör yapıları ile bu klasik kontrolör yapılarının parametre değerlerini dinamik bir biçimde ayarlayan bulanık mantık içeren yapılar oluşturulmuştur. Kullanılan kontrolör yapılarının ilk başlangıç parametre değerlerini belirlemek için karınca koloni optimizasyon algoritmasından yararlanılmıştır. Burada karınca koloni optimizasyon algoritmasının amaç fonksiyonu olarak mutlak hata integrali, zaman ağırlıklı mutlak hata integral, karesel hata integrali ve zaman ağırlıklı karesel hata integrali performans indekslerini yapısında bulunduran bir amaç fonksiyonu oluşturulmuştur. Önerilen kontrol yapılarının performanslarını değerlendirmek amacıyla havalimanı mikro şebeke sisteminde dört farklı çalışma senaryosu oluşturulmuştur. İlk senaryoda, yenilenebilir enerji kaynaklarına bağlı üretim miktarı ile yük miktarının normal işletme şartlarında olduğu varsayılmıştır. İkinci senaryoda, yenilenebilir enerji kaynaklarına dayalı üretim miktarının fazla olduğu yük miktarının ise sabit işletme şartlarında olduğu kabul edilmiştir. Üçüncü senaryoda, yenilenebilir enerji kaynaklarına dayalı üretimin az olduğu ve yük miktarının fazla olduğu bir işletme senaryosu oluşturulmuştur. Son senaryoda ise havalimanı mikro şebeke modelinde sistem parametre değişimlerinin meydana geldiği bir senaryo oluşturulmuştur. Bu son senaryoda, yenilenebilir enerji kaynaklarına bağlı üretimin ve yükün normal işletme şartları altında olduğu düşünülmüştür. Bu çalışmada kullanılan üç farklı kontrolörün hem klasik hem de bulanık mantık içeren yapıları her bir senaryo için karşılaştırmalı olarak analiz edilmiştir. Elde edilen analiz sonuçları, sistem frekans yanıtlarına ait şekiller ile performans indeks değerlerine ait tablolar sunulmuştur. Genel olarak elde edilen analiz sonuçlarına göre; üç temel kontrolörün tamamında bulanık mantık içeren kontrolör yapılarının klasik yapılara göre bütün işletme şartlarında havalimanı mikro şebeke sistemin frekans kararlılığını iyileştirdiği değerlendirilmiştir.; ABSTRACT: In this thesis, the secondary load frequency control of an airport microgrid system comprising renewable energy sources, an energy storage system, and electric vehicles was investigated. For this purpose, an isolated airport microgrid model consisting of a wind turbine generator, a photovoltaic system, a diesel generator, a battery energy storage system, electric vehicles, electric aircraft, and load components was developed. For the secondary load frequency control of the modeled airport microgrid, classical proportionalintegral- derivative, tilt-integral-derivative, and fractional-order proportional-integralderivative controller structures were established, alongside fuzzy logic-based structures that dynamically adjust the parameter values of these classical controllers. The ant colony optimization algorithm was utilized to determine the initial parameter values of the employed controller structures. Herein, an objective function incorporating the Integral of absolute error, integral of time-weighted absolute error, integral of squared error, and integral of time-weighted squared error performance indices was formulated for the ant colony optimization algorithm. To evaluate the performance of the proposed control structures, four distinct operating scenarios were established within the airport microgrid system. In the first scenario, it was assumed that the generation from renewable energy sources and the load demand are under normal operating conditions. In the second scenario, the generation from renewable energy sources was assumed to be high while the load demand remains at constant operating conditions. The third scenario presents an operating condition characterized by low generation from renewable energy sources and high load demand. In the final scenario, parametric variations within the airport microgrid model were introduced. In this last scenario, both the generation from renewable energy sources and the load were considered to be under normal operating conditions. Both the classical and fuzzy logic-based structures of the three different controllers utilized in this study were comparatively analyzed for each scenario. The obtained analysis results were presented through figures illustrating the system frequency responses and tables detailing the performance index values. Based on the overall analysis results, it was concluded that for all three fundamental controllers, the fuzzy logic-based structures improved the frequency stability of the airport microgrid system across all operating conditions compared to their classical counterparts. 2026-01-01T00:00:00Z