Uzun bir aradan sonra iki aşamalı bir yazıyı sizler için derledim. Bu yazılardan ilkinde güneş enerjisinden elektrik üretim metotlarından en yaygını ve kullanışlısı olan fotovoltaik sistemlerin işleyişini ve sistem elemanlarını en sade şekilde anlatmaya çalıştım. Bu yazının ikinci aşamasında ise sizlere en iyi solar sistem dizaynının nasıl yapıldığını ve bunu yaparken de dikkat etmeniz gereken parametrelerden bahsedeceğim. Özellikle yazının ikinci kısmında anlatacaklarım solar sistem hesaplamasında okullarda öğrenemeyeceğiniz sadece tecrübe ederek ulaşabileceğiniz bilgiler içeriyor. Bu bilgileri 1.5 yıldır solar sektöründe çalışmamla elde ettim ve daha öğreneceğim aynı zamanda tecrübe edeceğim çok şey var. Şimdi gelin hep beraber solar sistem bileşenlerini ayrı ayrı inceleyelim.
PV sistemler bünyesinde birçok sistem elemanı barındırır bilinenin aksine sadece güneş paneliyle iş bitmiyor. En temel pv sistem elemanları; güneş paneli, şarj kontrol cihazı, akü grubu ve inverterlerdir. Bunların yanında ise yardımcı elemanlar; solar kablo ve konnektörler, konstrüksiyon malzemeleri, elektrik panoları, sigorta vb… elemanlar bulunur. PV sistemdeki tüm temel elemanlar için bile ayrı ayrı ayrıntılı yazı yazılabilir ama ben sizin için bunlar en sade halde anlaşılabilir bir şekilde derledim.
Fotovoltaik (PV) Güneş Paneli
Fotovoltaik güneş paneli, güneş ışınlarını bünyesinde barındırdığı yarı iletken silikon teknolojisine sahip güneş hücreleriyle doğrudan DC elektrik enerjisine dönüştürür. Günümüzde ise birçok güneş paneli çeşidi mevcuttur. Bunlardan en yaygınları; Monokristal güneş panelleri, polikristal güneş panelleri ve thin film güneş panelleridir. Bunların ayrıntılarını sizlere ayrı bir yazı da aktaracağım. Tabi bu çeşitlerden en yaygın olarak kullanılanı ise polikristal güneş panelleridir. Güneş panelleri bünyesinde barındırdığı hücrelerin verimliliğine ve diziliş şekline göre çeşitli güçlerde olabilir. Santral, evsel ve tarımsal sulamada genel olarak kullanılan paneller 150W ile 285W arasıdır.
PV panellerin elektrik üretimini etkileyen çeşitli faktörler vardır. Bunlardan bazıları; sıcaklık, havadaki toz partikülleri, gölgelenme, bulutluluk faktörü ve panellerin güneş ile olan açısıdır. PV panellerin sıcaklıkla verimlerinin düştüğü bilinen bir gerçektir. Panelin sıcaklığı arttıkça ürettiği voltaj değeri azalır bu da özellikle voltajın önemli olduğu güneş santrallerinde , sulama sistemlerinde veya şebekeye bağlı ev sistemlerinde performans düşüklüğüne yol açar. Diğer faktörlerin etkisini ise diğer yazımda aktaracağım.
Şarj Kontrol Cihazı
Şarj kontrol cihazları temel olarak PV dizi geriliminin akü geriliminin altına düştüğü durumlarda, akımın ters yönde yani aküden panele doğru akmasını önler. Tabi ki tek görevi bu değildir. Sisteme birçok katkısı vardır. Bu yüzden şarj kontrol cihazı kesinlikle önemsenmesi gereken bir cihazdır. Şarj kontrol cihazı seçilirken akülerin voltaj değeri, güneş paneli dizisinin ürettiği toplam akım ve voltaj değeri önemlidir. Bunla ilgili ayrıntılara diğer yazımda yer vereceğim.
Bu cihazın sisteme sağladığı katkıları sıralarsak;
- Panellerden akülere düzenli bir DC voltaj ve akım gönderdiği için verimli bir şarj sağlar
- Aküler doyuma ulaştığında panelden güç aktarımını keser böylelikle aküleri yüksek şarjdan korumuş olur.
- Akülerden panellere gidebilecek ters akımları önler.
- Aküleri panellerden gelebilecek yüksek voltajlara karşı korur.
Akü Grubu
Şebekeden ayrı pv sistemlerdeki bana göre en önemli eleman aküdür. Akü kalitesi sistem işleyişini doğrudan etkiler. PV sistemlerde genel olarak jel aküler kullanılır. Bunun nedeni ise derin şarj ve deşarj özelliğine sahip olmasıdır. Yani bu akünün şarj deşarj verimliliği ve ömrü yüksektir. Bakım gerektirmez kullanım şartlarına ve piyasadaki jel akü kalitesine bağlı olarak 5- 8 yıl arası ömrü vardır. Çevre koşullarına , sıcaklığa ve titreşime dayanıklıdır. Sistemde akülerin şarj doyumuna gün sonunda ulaşması gerekir ve buna göre akü ve panel kapasitesi belirlenmelidir. Jel akü dışında Bu akünün kullanılacağı bölgeye göre de farklılık gösterebilir. Kullanılacak akü yüksek sıcaklıktan ve yüksek oranda boşalmaya dayanıklı olması gerekir. Evsel sistemlerde kullanılan aküler genelde 100Ah ile 225Ah arasıdır.
İnverterler
İnverterler doğru akımı alternatif akıma dönüştüren cihazlardır. Evsel PV sistemlerde modifiye ve tam sinüs olarak iki formda inverter bulunmaktadır. Bunlardan modifiye sinüs inverterler AC elektriği taklit eden inverterlerdir. Tam olarak bir sinüs dalgası oluşturmazlar ve fiyatları tam sinüs inverterlere nazaran ucuzdur. Bu inverterler motorsuz cihazlarda yani TV, aydınlatma, bilgisayar, şarj cihazları gibi cihazları sorunsuz çalıştırmaktadır. Tam sinüs inverterlerde adından da anlaşılacağı gibi dc enerjiyi sinüs dalgasına yani AC’ye birebir dönüştürür yani tam olarak 220V-230V arası AC çıkış sağlar. İnverter güçleri kullanılacak cihazların saatlik güçlerine göre belirlenir. Bunun ayrıntılarına bir sonraki yazıda yer vereceğim.
DC enerjiyi 380V üç fazlı elektriğe dönüştüren inverterlerde mevcuttur. Bu inverterlerde üç faz ile çalışan dalgıç pompalar, süt sağım makinaları, soğutma tankları ve çeşitli sanayi tipi cihazları kullanımı için uygundur. Bunların dışında şebeke bağlantılı inverterler de mevcuttur. Bu inverterler ana hatta 220V veya 380V verirler. Şebekeden bağımsız inverterler gibi çalışması için aküye gereksinim duymazlar doğrudan güneş panelinden gelen enerjiyle çalışırlar. Hatta verilen güç çift yönlü sayaç ile gözlemlenir aylık üretilen elektrik tüketilen elektrikten fazla ise kullanıcı fatura ödemez. Bunların dışında ise hibrid inverterler mevcuttur. Bu inverterler hem akü destekli olarak çalışabilmekte hem de şebekeye elektrik verebilmektedir. Böylece kullanıcı hem şebekeye elektrik verir hem de akü grubuyla enerjisini depolar.
Bu yazıda sislere PV sistemlerde kullanılan en önemli elemanları anlatmaya çalıştım. Bu sistem elemanlarının her biri hakkında ayrıntılı yazı hazırlanabilir. Ben sadece genel olarak özelliklerini ve çalışma prensiplerini anlatmaya çalıştım. Bundan sonraki yazım bu sistem elemanlarının kapasitelerinin nasıl ve neye göre belirlendiğini derleyeceğim.