Fotovoltaik sistemlerde süperkapasitör entegrasyonu ile anlık güç desteği ve enerji kararlılığının sağlanması
Providing instantaneous power support and energy stability through supercapacitor integration in photovoltaic systems
- Tez No: 986613
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ FESİH KESKİN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Iğdır Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Yenilenebilir enerji kaynaklarına artan yönelim, fotovoltaik (PV) sistemlerin önemini artırmış, ancak bu sistemlerin değişken ve kesintili doğası enerji kararlılığı sorunlarını beraberinde getirmiştir. Geleneksel batarya tabanlı enerji depolama çözümleri, yüksek enerji yoğunluklarına rağmen, anlık ve yüksek güç taleplerini karşılamada ve sık şarj-deşarj döngülerinde yetersiz kalmaktadır. Bu çalışmada, bu soruna bir çözüm olarak, yüksek güç yoğunluğu ve uzun çevrim ömrü sunan süperkapasitörlerin, PV sistemlere entegre edilerek anlık güç desteği sağlama ve sistem kararlılığını artırma potansiyeli incelenmiştir.Bu amaçla, bir PV panel, DC-DC düşürücü (Buck) dönüştürücü, Değiştir ve Gözle (P&O) tabanlı Maksimum Güç Noktası Takibi (MPPT) algoritması ve bir süperkapasitörden oluşan entegre bir sistem, güç elektroniği simülasyon yazılımı PSIM ortamında tasarlanmış ve modellenmiştir. Simülasyonlar, sistemin şarj, durağan ve deşarj fazlarındaki dinamik davranışını analiz etmek için fiziksel parametrelere dayalı ideal olmayan bileşen modelleri kullanılarak gerçekleştirilmiştir.Simülasyon sonuçları, P&O tabanlı MPPT kontrolcüsünün PV panelden mevcut maksimum gücü yüksek verimlilikle çektiğini ve tasarlanan sistemin süperkapasitörü başarıyla şarj ettiğini göstermiştir. Lityum-iyon batarya ile yapılan karşılaştırmalı analiz, süperkapasitörün ani ve yüksek akımları karşılama konusundaki üstün güç tepkisini ve hızlı şarj-deşarj yeteneğini net bir şekilde ortaya koymuştur. Sonuç olarak bu tez, basit ve maliyet etkin bir PV-süperkapasitör mimarisinin, anlık güç dalgalanmalarını sönümlemek ve sistem kararlılığını artırmak için etkin bir“güç tamponu”olarak görev yapabildiğini simülasyon tabanlı olarak doğrulamıştır. Bu çalışma, süperkapasitörlerin belirli uygulamalarda birincil kararlılık bileşeni olarak potansiyelini vurgulayarak literatüre sistem düzeyinde bir katkı sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
The increasing global shift towards renewable energy sources has amplified the importance of photovoltaic (PV) systems. However, the variable and intermittent nature of these systems introduces challenges to energy stability. While traditional battery-based energy storage solutions offer high energy density, they often fall short in meeting instantaneous high-power demands and handling frequent charge-discharge cycles. This study investigates the potential of supercapacitors, which offer high power density and long cycle life, as a solution to this problem. Their integration into PV systems is explored for providing instantaneous power support and enhancing system stability. To this end, an integrated system comprising a PV panel, a DC-DC buck converter, a Perturb and Observe (P&O)-based Maximum Power Point Tracking (MPPT) algorithm, and a supercapacitor was designed and modeled within the PSIM power electronics simulation environment. The simulations were performed using non-ideal component models based on physical parameters to analyze the system's dynamic behavior across its charging, steady-state, and discharging phases. The simulation results demonstrate that the P&O-based MPPT controller successfully extracts the available maximum power from the PV panel with high efficiency, and the designed system effectively charges the supercapacitor. A comparative analysis with a lithium-ion battery clearly reveals the supercapacitor's superior power response in handling sudden, high-current demands and its rapid charge-discharge capability. In conclusion, this thesis simulationally validates that a simple and cost-effective PV-supercapacitor architecture can effectively function as a“power buffer”to dampen instantaneous power fluctuations and increase system stability. By highlighting the potential of supercapacitors to serve as a primary stability component in specific applications, this work contributes a system-level perspective to the literature.
Benzer Tezler
- AI-based narma-l2 control architecture for microgrids with integrated hybrid energy storage system
Entegre hibrit enerji depolama sistemli mikro şebekeler için yapay zeka tabanlı narma-l2 kontrol mimarisi
BİRAND ERDOĞAN
Doktora
İngilizce
2026
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiÇukurova ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET TÜMAY
- Enerji, optik sensör ve aktif gıda paketleme alanlarında kullanılmak üzere yüzeyi işlevselleştirilmiş floresans karbon noktaların geliştirilmesi
Development of surface functionalized fluorescence carbon dots for use in energy, optical sensor, and active food packaging areas
MELİS ÖZGE ALAŞ
Doktora
Türkçe
2022
Kimya MühendisliğiMersin ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. RÜKAN GENÇ ALTÜRK
- Flexible optoelectronic biointerfaces using quantum dots and pseudocapacitive materials for photoelectric stimulation of neurons
Nöronların fotoelektrik uyarımı için kuantum nokta ve pseudokapasitör malzeme tabanlı esnek optoelektronik biyoarayüzler
ONURALP KARATÜM
Doktora
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SEDAT NİZAMOĞLU
- Hibrit PV-batarya/süperkapasitör sisteminin değişken yük uygulaması
Hybrid PV-battery/supercapacitor system application with variable load
CANSU BARLİN ALPKIRAY
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSivas Cumhuriyet ÜniversitesiEnerji Bilimleri ve Teknoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ YAVUZ TÜRKAY
- Fotovoltaik sistemlerde batarya ve süper kapasitörün hibrit kullanımının incelenmesi
Investigation of the hybrid use of battery and super capacitor in photovoltaic systems
KOYI-BOUKILA YVON GOTRAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiNecmettin Erbakan ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUHAMMED FAHRİ ÜNLERŞEN