Atmosferik Verilerden Görüntü İşleme Teknikleri ile Güneş Enerji Sistemleri için Bulutluluk Oranı Tayini
Abstract
Günümüzde fotovoltaik güç sistemlerinin verimlilikleri gelişen teknoloji ile birlikte gelişmeler kaydetse de hala düşük düzeyde yer almaktadır. Bu sistemlerin sahip olduğu yaklaşık yüzde yirmi beş verim düzeyleri, güneş enerji sistemlerinin büyük ölçüde kullanılması, enerji bağımlılığının azaltılması ve çevreye karşı olan sorumlulukların yerine getirilmesi anlamında engel oluşturmaktadır. Kısa vadede yapılması gereken bu sistemlerin verimlerini düşürebilecek etkenlerin minimize edilmesi ve bu teknolojilerden mümkün olduğunca efektif şekilde yararlanmaktır. Ayrıca güneş enerjisinin potansiyelinin belirlenmesinde, belirli bir bölgeye gelen toplam güneş ışınım şiddetinin hesaplanması ve analiz edilmesi de büyük öneme sahiptir. Bölgelere göre değişiklik gösteren güneş enerjisi potansiyelinin analizi ve etkili kullanımı için farklı iklim coğrafyalarında çeşitli yöntemler üzerine çalışmalar önerilmiştir. Ayrıca güneş radyasyonu kullanılarak elde edilebilecek olan elektrik enerjisi maksimum seviyeye çıkarmak amacıyla da birçok yöntem geliştirilmiştir.
Güneş enerjisi sistemlerinin verimleri panellerin güneş ışığını hangi açıyla aldığı, bu sistemlerin konumu, ekipmanların türü ve kaliteleri, gölge etkisinin olup olmadığı ve sistemin kurulduğu bölgedeki yıllık radyasyon yoğunluğunun ortalaması gibi bir çok değişkene bağlıdır. Bu değişken parametrelerden en önemlilerinden biri, özellikle kristal silisyum pillerin performansını önemli ölçüde etkileyen bulutluluk oranıdır. Hassas şekilde hesaplanmış bulutluluk oranı verisinin elektriksel güç kestirimi için kullanılan veri tabanına eklenmesi, güç tahminlerinin daha tutarlı olmasına büyük ölçüde katkıda bulunacaktır.
2019-01.BŞEÜ.03-04 nolu bilimsel araştırma proje çalışması kapsamında Tübitak Ulusal Gözlemevi (TUG), peleng 8mm f3.5 fisheye lens kullanılan Canon EOS6D DSLR kamerasının veri arşivin elde edilen 5 dakikalık periyotlarda alınan aylık verilerin ileri görüntü işleme teknikleri kullanılarak güneş enerji sistemleri için bulutluluk oranı tayini yapılması hedeflenmekteydi. Bu kapsamda, çalışmanın ilk altı aylık periyodunda öncelikli olarak web tabanlı oluşturulan veri tabanı için uygun yazılım kodu yazılarak gökyüzü kamerasından elde edilen veri setinin etkin formatta düzenlenmesi gerçekleştirilmiştir. Sonraki dönemlerinde satın alma işlemi yapılan harici hard diskler vasıtasıyla bir sonraki adımda kullanılmak üzere veri arşiv deposu oluşturulmuştur. Elde edilen veri seti için farklı maske yapıları oluşturularak, bu görüntü maskeleri içerisinde yer alan piksellerin histogram dağılımları oluşturulup bulutluluk oranının günün farklı zaman dilimleri için analizleri yapılması gerçekleştirilmiştir. Gelecekte yapılacak çalışmalar için güneş ışınım şiddeti değerleri ile oluşturulan modelin korelasyonu sağlanabileceği sonucuna da ulaşılmıştır. Today, the efficiency of photovoltaic power systems has improved with the developing technology but still remains at a low level. Due to the approximately 25 percent efficiency levels of these systems, it is an obstacle in terms of reducing energy dependence and fulfilling the responsibilities towards the environment. The short term is to minimize the factors that may decrease the efficiency of these systems and to use these technologies as effectively as possible. In addition, in determining the potential of solar energy, it is also important to calculate and analyze the total solar radiation intensity to a certain area. Studies on various methods in different climate geographies have been proposed for the analysis and effective use of solar energy potential that varies according to regions. In addition, many methods have been developed to maximize the electrical energy that can be achieved by using solar radiation.
The efficiency of solar systems depends on many variables, such as the angle at which the panels receive sunlight, the location of these systems, the type and quality of the equipment, the shadow effect and the average of the annual radiation intensity in the region where the system is installed. One of the most important of these variable parameters is the cloudiness, which significantly affects the performance of crystalline silicon batteries. The addition of precisely calculated cloudiness data to the database used for electrical power estimation will greatly contribute to the more consistent power estimates.
2019-01.BŞEÜ.03-04 study, the TUBITAK National Observatory (TUG), peleng 8mm f3.5 fisheye lens used in the Canon EOS6D DSLR camera data archives obtained in 5-minute periods of monthly data by using advanced image processing techniques to determine the rate of determination for solar energy systems. In this context, in the first phase of the study, it is envisaged that the data set obtained from the sky camera will be written in the effective format by writing the appropriate software code for the web based database. In the second stage of this period, different mask structures are created for the data set to be obtained and histogram distributions of the pixels within these image masks are created and the cloudiness is analyzed for different time periods of the day. Next step of the study, according to the classification results to be obtained, one of the appropriate image processing techniques is chosen and it is foreseen to provide the training of the system in the expert system. It is foreseen that the model created with solar radiation intensity values will be provided for future studies and it is aimed that the project will contribute to the literature in this field.
