Alternatif Enerji Sistemleri

Transkript

-A-
‘Bu yayın Avrupa Birliği ve Türkiye Cumhuriyeti’nin mali
katkısıyla hazırlanmıştır. Bu yayının içeriğinden yalnızca İskilip
Mesleki ve Teknik Anadolu Lisesi sorumludur ve bu içerik hiçbir
şekilde Avrupa Birliği veya Türkiye Cumhuriyeti’nin görüş ve
tutumunu yansıtmamaktadır.’
-B-
İskilip
Mesleki ve Teknik
Anadolu Lisesi
PROJE BİLGİLERİ
Proje Sahibi
: İskilip Mesleki ve Teknik Anadolu Lisesi
Proje Ortağı
: Gazi Üniversitesi Teknik Bilimler Meslek Yüksek Okulu
Projenin Adı
: Alternatif Enerji Sistemleri
Proje Numarası
: EuropeAid/13386/M/ACT/TR/811
Proje Otoritesi
: Çalışma ve Sosyal Güvenlik Bakanlığı, Avrupa Birliği
Koordinasyon Dairesi Başkanlığı
Proje Çağrısı
: Mesleki ve Teknik Eğitimin Kalitesinin Artırılması
Proje Bütçesi
: 173.810,80 Avro
Proje ana faaliyetleri:

60 Saat Teknik İngilizce Eğitimleri

60 Saat Yenilenebilir Enerji Eğitimleri

Almanya yurtdışı teknik gezi 2 hafta

İskilip Mesleki Ve Teknik Anadolu Lisesi’ne güneş ve rüzgar enerjisi sistemlerinin kurulması.
-i-
İÇİNDEKİLER
BÖLÜM 1
1. Güneş Enerjisinin Tarihi
1
2. Güneş Enerjisi Nedir?
2
3. Türkiye’de Güneş Enerjisi Potansiyeli
4. Ab Ülklerinde Güneş Enerjisinde Elektrik Enerjisi Üretiminin Durum Değerlendirilmesi
5. Güneş Enerjisi Teknolojileri
3
5.1. Fotovoltaik Teknoloji
4
5
5
5.1.1. Fotovoltaik Hücre (Güneş Pili)
5
5. 1 2.. Güneş Pilinin Elektriksel Modeli
7
5.1.2.1. Fotovoltaik Hücrenin Karakteristiği
8
5.1.2.2. Güneş Işığının PV Panele Etkisi
8
5.1.2.3. Çalışma Sıcaklığının PV Panele Etkisi
8
5.1.3. Panel Verimliğini Etkileyen Diğer Faktörler
9
5.1.4. Fotovoltaik Hücre Çeşitleri
9
5.1.4.1. Kristal Silikon Pv Hücreler
10
5.1.4.2. İnce Film Pv Hücreler
11
5.1.4.3. III-V grubu pv hücreler
12
5.1.5. Fotovoltaik Teknolojisinin Avantajları ve Dezavantajları
12
5.2. Fotovoltaik Modüller
13
5.3. Fotovoltaik Paneler
13
5.3.1. Fotovoltaik Panelelerin Seri Bağlanması
13
5.3.2. Fotovoltaik Panellerin Paralel Bağlanması
14
5.4. Fotovoltaik Teknolojisinin Dünyadaki Durumu
14
5.5. Fotovoltaik Tesis Sistemleri Ve Fotovoltaik Uygulamaları
14
5.5.1. Ada Sistemleri
14
5.5.1.1. Ada tipi tesislerin bileşenleri
5.5.2. Şebekeye Bağlı Sistemler
15
16
5.5.2.1. Şebekeye bağlantılı sistem bileşenleri
5.5.3. Hibrid Sistemler
16
17
5.6. Fotovoltaik Sistem Hesaplamaları
28
5.6.1. PV hücrelerinin yapısı ve çalışma prensibi
29
5.6.2 PV hücrelerin basit eşdeğer devresi
30
5.6.3. PV Hücrelerinin detaylı eşdeğer devresi
32
5.6.4. Gölge etkisi ve Köprüleme (by-pass) diyotları
39
-I-
BÖLÜM 2
1. Yurtdışı Teknik Gezi Değerlendirme Raporu
43
1.1. Katılımcılar
44
1.2. Yurtdışı Eğitim Programı
45
1.3. BASF Kurum Ziyareti
46
1.4. HWK Kurum Ziyareti
49
1.5. WIRSOL Kurum Ziyareti
51
1.6. EUROSOL Kurum Ziyareti
52
1.7. IUVENTAS Mesleki Eğitim
57
1.7.1. Rüzgar Enerjisi Sistemleri
1.7.1.1. Rüzgar Türbinlerinin Kurulumu Ve Dikkat Edilmesi Gereken Unsurlar
1.7.2. Fotovoltaik Sistemler
58
59
60
1.7.2.1. Fiziksel Açıdan Fotovoltaik Sistemler
63
1.7.2.2. İnvertör (Eviriciler)
64
1.7.2.3. Fotovoltaik Panellerde Hücre Yapıları
1.7.2.4. Fotovoltaik Panellerin Kurulum Yönünün Ve Açısının Verime Etkisi
1.7.2.5. Panel Kurulacak Coğrafi Bölgelerin Güneş Verimliliğinin Tespiti
65
1.7.3. Solar Sistem Kurulum Tipleri
66
67
68
1.7.3.1. Off Grid / Ada Sistemleri
68
1.7.3.2. On Grid Sistemler
69
1.7.4. Fotovoltaik Sistemlerde Kurulum İşlemleri
69
1.7.4.1. Kurulumda Dikkat Edilecek Unsurlar
70
1.7.4.2. Kullanılacak Kablo ve Konnektörler
72
BÖLÜM 3
1. Rüzgar Paneli Kurulum Şeması
73
2. Güneş Enerjisi Kurulum Şeması
76
BÖLÜM 4
1. Proje Fotoğrafları
BÖLÜM 5
Kaynakça
-II-
1. GÜNEŞ ENERJİSİNİN TARİHİ
Güneş enerjisi son yıllarda üzerinde en çok çalışılan yenilenebilir enerji kaynağı olmuştur. Güneş ışınlarından faydalanmaya başlamamız oldukça yenidir.
Güneş enerjisi konusundaki çalışmalar 1600 yılında Galile’nin merceği bulmasıyla
artmıştır. İlk defa Fransa’da, Belidor (1725) tarafından güneş enerjisi ile çalışan bir pompa
yapılmıştır. . Mouchot, 1860 yılında parabolik aynalar yardımıyla güneş ışınlarını odaklayarak, küçük bir buhar makinası yapmıştır. İlk defa güneş enerjisi ile çalışan hava çevrimli
makinayı, 1868 yılında Ericsson geliştirmiştir. Adams, Hindistan’da yedi askerin yemeğini
en soğuk ay sayılan Ocak ayında, konik yansıtıcılı güneş ocağıyla iki saatte pişirmiştir.
Shuman ve Boys, 1913 yılında parabolik aynalar yardımıyla bir buhar üreticisi yapmışlar
ve bundan faydalanarak Nil Nehrinden su çeken 50 BG’deki sulama pompasını çalıştırmışlardır.
Birinci dünya savaşı sonrasında petrolün önem kazanmasıyla güneş enerjisi çalışmaları
önemini yetirmiştir.1973 yılında dünyada enerji krizin başlamasıyla Güneş Enerjisi ile ilgili
çalışmalar yeniden başlamıştır.
-1-
2. GÜNEŞ ENERJİSİ NEDİR?
Güneş enerjisi, güneş ışınlarından enerji elde edilmesine dayalı bir enerji çeşididir. Güneş'in yaydığı ve Dünya'mıza da ulaşan enerji, Güneş'in çekirdeğinde yer alan füzyon
süreci ile açığa çıkan ışınım enerjisidir. Güneşteki hidrojen gazının helyuma dönüşmesi şeklindeki füzyon sürecinden kaynaklanır. Dünya atmosferinin dışında Güneş ışınımının şiddeti,
aşağı yukarı sabit ve 1370 W/m2 değerindedir; ancak yeryüzünde 0-1100 W/m2 değerleri
arasında değişim gösterir. Bu enerjinin Dünya'ya gelen küçük bir bölümü dahi, insanlığın
mevcut enerji tüketiminden kat kat fazladır.
Dünyanın yörüngesi üzerinde, uzayda, birim alana ulaşan Güneş ışınları, Güneş’e dik
bir yüzey üzerinde ölçüldüklerinde 1,366 w/m2 ‘dir. Bu değere Güneş Enerjisi sabiti de denir. Atmosfer bu enerjinin %6’sını yansıtır, %16’sını da sönümler ve böylece deniz seviyesinde ulaşılabilen en yüksek Güneş enerjisi 1,020 W/m2’dir. Bulutlar gelen ışımayı, yansıtma
suretiyle yaklaşık %20, sönümleme suretiyle de yaklaşık %16 azaltırlar.
-2-
3. TÜRKİYE’DE GÜNEŞ ENERJİSİ POTANSİYELİ
Ülkemiz, coğrafi konumu nedeniyle sahip olduğu güneş enerjisi potansiyeli açısından
birçok ülkeye göre şanslı durumdadır. Güneşten dünyaya saniyede yaklaşık olarak 170 milyon MW enerji gelmektedir. Türkiye'nin yıllık enerji üretiminin 100 milyon MW olduğu düşünülürse bir saniyede dünyaya gelen güneş enerjisi, Türkiye'nin enerji üretiminin 1.700 katıdır. Devlet Meteoroloji İşleri Genel Müdürlüğünde (DMİ) mevcut bulunan 1966-1982 yıllarında ölçülen güneşlenme süresi ve ışınım şiddeti verilerinden yararlanarak EİE tarafından
yapılan çalışmaya göre Türkiye'nin ortalama yıllık toplam güneşlenme süresi 2640 saat
(günlük toplam 7,2 saat), ortalama toplam ışınım şiddeti 1.311 kWh/m²-yıl (günlük toplam
3,6 kWh/m²) olduğu tespit edilmiştir. Türkiye, 110 gün gibi yüksek bir güneş enerjisi potansiyeline sahiptir ve gerekli yatırımların yapılması halinde Türkiye yılda birim metre karesinden ortalama olarak 1.100 kWh’lık güneş enerjisi üretebilir.
Tablo 1 ve 2’de Türkiye güneş enerji potansiyeli ve güneşlenme süresi değerleri aylara göre dağılımı verilmiştir.
Tablo 1: Bölgelere göre güneş enerjisi potansiyeli dağılımı.
Tablo 2: Bölgelere göre güneş enerjisi potansiyeli dağılımı.
-3-
Buna göre genel olarak Türkiye’nin en çok ve en az güneş enerjisi üretilecek ayları
sırası ile Haziran ve Aralık olmaktadır. Bölgeler arasında ise öncelikle Güneydoğu Anadolu
ve Akdeniz sahilleri gelmektedir. Güneş enerjisi üretiminin yok denecek kadar az olduğu
Karadeniz bölgesi dışında yılda birim metre kareden 1.100 kWh’lik enerji üretilebilir ve toplam güneşli saat miktarı ise 2.640 saattir. Buna göre Türkiye’de toplam olarak yıllık alınan
enerji miktarı ise yaklaşık 1015 kW saat kadardır. Ancak, bu değerlerin, Türkiye’nin gerçek
potansiyelinden daha az olduğu, daha sonra yapılan çalışmalar ile anlaşılmıştır. 1992 yılından bu yana EİE ve DMİ, güneş enerjisi değerlerinin daha sağlıklı olarak ölçülmesi amacıyla
enerji amaçlı güneş enerjisi ölçümleri almaktadırlar.
4. AB ÜLKLERİNDE GÜNEŞ ENERJİSİNDE ELEKTRİK ENERJİSİ ÜRETİMİNİN
DURUM DEĞERLENDİRİLMESİ
Avrupa Birliği ülkeleri
enerji ithalatında birinci, tüketiminde ise dünyada ikinci
sırada bulunmaktadır. Bu durumda
AB
ülkelerini
enerji ihtiyaçlarının yarısından fazlasını yabancı ülkelerden karşılamak mecburiyetinde bırakmıştır. AB ülkeleri
bu sebepten ötürü enerji bakımından dışa bağımlı olmalarına neden olmuştur.
Enerjideki dışa bağımlıktan kurtulmak isteyen AB
ülkeleri sık sık bir araya gelip ortak bir enerji politikası geliştirmeye çalışmışlardır. Bu toplantılarda belirlenen politikalar çerçevesinde enerji ile ilgili çeşitli direktifler yayınlamışlar-
-4-
AB ülkeleri enerji politikaları çerçevesinde önceliği
yenilenebilir enerji kaynaklarına vermişlerdir. Bu sayede
dünyada yenilenebilir enerji
teknolojilerinde öncü bir rol
oynamışlardır.
Yenilenebilir enerji teknolojilerini geliştirmek için
teşvikler vermişlerdir. Araştırma geliştirme programları, örnek projelerin desteklenmesi,
vergi teşvikleri, doğrudan finansal destek, üretilen elektriğin teşvik fiyatından satın alınması
bu teşviklere örnek olarak verebiliriz.
Almanya’da yürütülen bir çalışmada, çatılarına yerleştirilen güneş panellerinden elde
ettikleri elektriğin ihtiyaç fazlasını şebekeye veren tüketiciler oluşması sağlanmış. Bu sebepte güneş pili teknolojisinin gelişmesine ve piyasadaki ekonomik payının artmasını sağlamıştır. Ayrıca birçok AB ülkesinde güneş enerjisinden elektrik üretimine büyük destekler vermektedirler.
Almanya’da Kurulu güneş panellerinin %40’ı konutlarda,%50’ye yakında ticari çatı sistemlerinde,%10’a yakında güneş paneli güç santrallerinde 2008 yılı itibari ile kullanılmaktadır.
5. GÜNEŞ ENERJİSİ TEKNOLOJİLERİ
5.1. FOTOVOLTAİK TEKNOLOJİ
5.1.1. Fotovoltaik Hücre (Güneş Pili)
Yüzeylerine gelen güneş enerjisini
elektrik enerjisine dönüştüren sistemlere
fotovoltaik hücre veya güneş pili denilmektedir. Yüzeyleri kare, dikdörtgen,
daire biçiminde olup, alanları 100 cm2
olup, kalınlıkları 0.2 veya 0,4 mm civarındadır.
-5-
Yapıları basitçe bir p ve n eklemden oluşan diyotlara
benzer. Fotoelektrik olay prensibine dayanarak pilden fotonlar tarafından kopartılan elektronlar eklemde harekete
geçer ve bir elektrik akımı oluşturur.
Güneş pili yapımında en çok silisyum, galyum arsenit, kadmiyum tellür gibi anorganik yarı iletken malzemeler kullanılır.
Yarı iletken malzemelerin fotovoltaik hücre olarak
kullanılabilmeleri için n ya da p tipi katkılanımalar gerekir.
Katkılanma, saf yarı-iletken eriyik içerisine istenilen
katkı maddelerinin kontrollü olarak eklenmesiyle yapılır.
Elde edilen yarı-iletkenin n ya da p tipi olması katkı
maddesine bağlıdır.
En yaygın fotovoltaik hücre maddesi olarak kullanılan silisyumdan n tipi silisyumdan elde etmek için silisyum
eriyiğine periyodik cetvelin 5. Grubundan bir element, örneğin fosfor eklenir.
Silisyumun dış yörüngesinde 4, fosforun dış yörüngesinde ise 5 elektron olduğu için, fosforun fazla olan tek
elektronu kristal yapıya bir elektron verir. Bu nedenle 5. Grup elementlerine “verici” ya da
“n tipi” katkı maddesi denir
P tipi silisyum elde etmek için ise eriyiğe 3. Gruptan bir element (alüminyum, indiyum, bor gibi) eklenir.
Bu elementlerin son yörüngesinde 3 elektron olduğu için kristalde bir elektron eksikliği oluşur. Bu elektron yokluğuna hol ya da boşluk denir ve pozitif yük taşıdığına inanılır. Bu tür
maddeler ede “p tipi” veya “alıcı” katkı maddeleri denir.
“p” ya da “n” tipi
ana malzemenin içerisine
gerekli katkı malzemelerin katılması ile yarı iletken eklemler oluşturulur.
“pn” eklem oluştuğunda, n tipindeki çoğunluk taşıyıcısı olan elektronlar, p tipine doğru
akım oluştururlar. Bu
olay her iki tarafta da yük
dengesi oluşana kadar
devam eder.
-6-
Yarı-iletken eklemin güneş
pili olarak çalışması eklem bölgesinde fotovoltaik dönüşümün
sağlanması gerekir.
Bu dönüşüm iki aşamada
olur, ilk olarak, eklem bölgesine
ışık düşürülerek elektron-hol
çiftleri oluşturulur, ikinci olarak
ise bunlar bölgedeki elektrik
alan yardımıyla birbirinden ayrılır.
Birbirinden ayrılan elektron-hol çiftleri, güneş pilinin uçlarında yararlı bir güç çıkışı
oluştururlar.
5.1.2. Güneş Pilinin Elektriksel Modeli
Elektriksel eşdeğer devrede;
Iph: Güneş ışığı tarafından üretilen elektrik akımı
Id: Diyot akımı
Ish: Paralel direnç akımı
IL: Yük akımı Rs: Seri direnç
RSh: Paralel direnç
-Fotovoltaik hücrenin elektrik üretimi bir akım kaynağı olarak sembolize edilir.
-Hücre üzerine düşen ışınımlar artıkça elektrik akımı da artmaktadır.
-Güneş hücresinin gövdesi yarıiletken malzeme olması sebebiyle diyotla modellenmiştir.
-Jonksiyonda üretilen enerjinin kutuplara iletilmesi sırasında oluşan kayıplar, seri direnç ile
gösterilir.
-Bu seri direnç hücre verimini doğrudan etkiler.
-7-
5.1.2.1. Fotovoltaik Hücrenin Karakteristiği
PV panelinin akım gerilim karakteristiğinin yükle değişimi
-Çıkış gücü, akım ve gerilimin belirli
değer aralıklarında maksimum değerleri almaktadır.
-PV hücresi ya da panelinin maksimum
çıkış gücü, üzerine gelen günışığı seviyesine
ve çalışma sıcaklığına bağlı olarak bir değişim gösterir.
-Dolayısıyla kurulan ve işletilen bir PV
pil panelinden daha verimli bir şekilde faydalanmak için, o panelin çıkış gücünü mümkün
olan maksimum değerinde tutmak gerekir.
5.1.2.2. Güneş Işığının PV Panele Etkisi
Şekillerden
anlaşıldığı gibi ışık
şiddetindeki
artış
PV hücresinin çıkış
gücünü de etkileyerek artırmaktadır.
Güçteki bu artış
hem
gerilimdeki
hem de akımdaki
artıştan kaynaklanmaktadır.
PV pilinin P-V karakteristiğinin ışık
şiddetine bağlı değişimi
PV pilinin I-V karakteristiğinin ışık
şiddetine bağlı değişimi
5.1.2.3. Çalışma Sıcaklığının PV Panele Etkisi
I-V karakteristiklerinin sıcaklıkla
değişimi
P-V karakteristiğinin sıcaklıkla
değişimi
-8-
5.1.3. PANEL VERİMLİĞİNİ ETKİLEYEN DİĞER FAKTÖRLER
Fotovoltaik modüllerin verimliliğini etkileyen bir diğer faktör modül yüzeyinin kirlenmesidir. Kirlenmeden dolayı hücrelere iletilen güneş ışınımın da azalma olur. Işınımda ki bu
azalma soğurulma miktarını azaltır ve üretimde kayıplar görülür. Modül yüzeyinde oluşan
kirlilik yağışlardan, tozlanmadan vb. çevresel etkenlerden kaynaklanır.
Modüllerin konumlandırılması verimliliği etkileyen bir diğer önemli konudur. Modüller maksimum verimi güney cephesinde vermektedir. Panellerin hareketli bir yapı üzerinde
tasarlanmaları durumunda güneş ışığını takip edebilmekte ve günün her saatinde en yüksek
verim alabilmektedir.
Panellerin aşırı ısınması sonucu kayıplar oluşur. Ortam sıcaklığı yükseldikçe hücre sıcaklığı da yükselir ve sistemde kayıplar oluşur. Bu kayıpları önlemek için soğutma sistemleri
kullanılır. Panelleri konumlandırmadan önce bölgenin yıl içindeki sıcaklık değerleri bilinmelidir ve buna göre konumlandırma yapılmalıdır.
Fotovoltaik panellerin gölgede kalması da modül verimliliğini etkilemektedir. Gölgeye
neden olan etkenler dağlar, ormanlık araziler, ağaçlar, binalar vb. çevresel etkenlerdir. Hücre
üzerindeki küçük bir gölgelenme verimliliğe önemli ölçüde etki eder. Bir hücredeki gölgelenme diğer dizelerde ki hücrelerin performansını da önemli ölçüde etkiler. Dış etkenlerden
kaynaklan gölgelenmenin yanı sıra aynı dizede ki modül sırası öndeki modül sırası tarafından gölgelenebilir bu da verimliliğe etki eder.
Bu kayıpların yanı sıra sistemde oluşan kayıplar, kablolarda oluşan kayıplar, doğru
akımı alternatif akıma çevrimde kullanılan invertörlerde oluşan kayıpları söyleyebiliriz.
5.1.4. FOTOVOLTAİK HÜCRE ÇEŞİTLERİ
PV hücreler için araştırmaları 3 grupta inceleyebiliriz.
5.1.4.1. Kristal silikon PV hücreler
a)Tek-kristal (monokristal) PV hücreler (c-Si)
b)Çoklu-kristal (polikristal) PV hücreler (mc-Si)
5.1.4.2. İnce film PV hücreler
a)AmorfSilikon PV hücreler (a-Si)
b)Kadmiyum Tellür (CdTe) PV hücreler
c) Bakır İndiyum Galyum (di)Selenyum (CIGS) PV hücreler
5.1.4.3. III-V grubu PV hücreler
a) Kuantum Kuyulu hücreler
b) Çok eklemli Hücreler
-9-
5.1.4.1. KRİSTAL SİLİKON PV HÜCRELER
Verimlilikleri %12 ile %16 arasındadır. Bu verimlik oranından ötürü üreticiler acısından cazip kılmaktadır. Genellikle 25 yıllık ömür garantisi vardır.
Monokristal (c-Si, SIN)
Verimleri %15-18 arasındadır, verimlerinin yüksek oluşundan dolayı uzun vadeli yatırımlar için idealdir.
Laboratuvar ortamında %20'lik bir verime ulaşılmıştır.
Maliyetini geri ödeme süresi 4-6 yıl arasıdır. 20 yıllık bir sürede %
7 verim kaybı meydana gelir.
Saf kristal gereksinimi yüzünden pahalıdır, 4,5 $/W
Polikristal (Ayrıca: poly-Si)
Verimleri %12-15 arasındadır, kristal yapıları tam homojen
olmadığından ucuzdurlar.
Laboratuvar ortamında %16,2'lik bir verime ulaşılmıştır.
İlk yatırım maliyetini geri ödeme süresi 2-4,5 yıl arasındadır. 20
yıllık bir sürede %14 verim kaybı meydana gelir.
Üretim süreci monokristale göre daha ucuz olduğundan fiyatları
-10-
5.1.4.2. İNCE FİLM PV HÜCRELER
Düşük verimlilikleri nedeni ile pazar payları oldukça düşüktür. Oldukça ince olan bu panellerin %7 ile %14 verimlilikleri vardır. Fiyat olarak ucuzdurlar.
Amorphous (a-Si)
Verimleri %8-10 arasındadır, teorik olarak a-Si'nin %27'lik bir
verimi vardır.
Maliyetini geri ödeme süresi 1,5-3,5 yıl arasıdır,
Zaman içerisinde %21'lere yakın verim kaybı oluşmaktadır.
Üretim için yüksek maliyetli donanımlar gerektirmektedir fakat
üretim süreci ucuz olduğu için firmalar bu hücre tipine de yönelmektedir.
Cadmium telluride (CdTe)
1 cm2'de %17'lik, 8390 cm2'de %11'lik bir verime ulaşılmıştır.
Üretim maliyeti düşüktür.
California'da elektroliz yardımı ile hidrojen üretimi için 25
kW'lık iki panel kurulmuştur.
Sadece rijit cam ile kullanılana bilinir.
CIGS (Copper indium gallium (di)selenide, Bakır indiyum galyum diselenyum)
Verimleri %11-14 arasındadır.
Cam veya esnek yüzey ile kulanılabilinir.
Artmakta olan bir pazar payına sahiptir.
Pahalı üretim süreci ile birlikte geniş alan gereksinimi bulunmaktadır.
-11-
5.1.4.3. III-V GRUBU PV HÜCRELER
a) Kuantum Kuyulu PV Hücreler
Büyük bant aralığına sahip yarıiletken malzeme içerisinde, küçük bant aralığına sahip malzemenin çok ince katmanlar halinde üretilmesi ile elde edilir.
Küçük bant aralığına sahip malzemenin soğurma özelliği ile fotoakımın artması, çıkış gerilimininse azalmaması hedeflenir. Kuantum kuyulu güneş pillerinde (QWSC) teorik verim sınırı %44 civarındadır.
b) Çok eklemli Hücreler
Fotovoltaik hücrelerde verimin uygun değer değeri için, fotovoltaik hücrenin, güneş spektrumunun mümkün olduğu kadar büyük bölümünü soğurması hedeflenir. Bu yüzden çok eklemli yapıyı oluşturan hücrelerin bant aralıklarının bu büyük spektrumu kapsaması istenir.
Güneş ışınımının yoğunlaştırılması ile %43 dönüşüm verimliliğine sahip hücreler üretilebilmektedir.
5.1.5. FOTOVOLTAİK TEKNOLOJİSİNİN AVANTAJLARI VE
DEZAVANTAJLARI
Fotovoltaik teknolojisinin avantajlarını ve dezavantajlarını şu şekilde özetleyebiliriz
*Avantajları:
• Kullanılacak enerji kaynağı sonsuz ve bedavadır.
• Sistemi yıpratacak veya sistemin bozulmasına neden olacak hareket eden parçalar yoktur.
• Sistemi çalışır halde tutmak için çok düşük düzeyde bakım gerekir.
• Sistemler modülerdir ve her yere kolayca monte edilebilir.
• Çalışırken gürültü, zararlı emisyonlar ve kirletici gazlar açığa çıkarmaz.
*Dezavantajları:
• Enerji kaynağı dağınık durumda ve sabit değildir.
• Ekonomik enerji depolama sistemleri yoktur.
• Kurulum maliyeti yüksektir
-12-
5.2 FOTOVOLTAİK MODÜLLER
Güneş hücrelerinin (pillerinin) seri yâda paralel bağlanması ile oluşurlar.
Bu güneş pilleri paralel bağlandığında voltaj sabit kalırken, akım iki katına çıkar. Seri bağlandığında ise akım sabit kalırken voltaj iki katına çıkar. Böylece gerilimi 16 volta kadar çıkarmak mümkün olmaktadır.
Bu güneş pillerinin dışa ortam korumak için modüller bir kapsül içinde korunur. Böylece dış
ortamın olumsuz durumlarından korunmuş olur.
5.3 FOTOVOLTAİK PANELLER
Fotovoltaik modüllerin seri ya da paralel bağlanmasıyla oluşturulur. Böylece 600 volta kadar
gerilim elde etmek mümkün olur.
5.3.1. Fotovoltaik Panelelerin Seri Bağlanması
Aşağıdaki şekilde de görüldüğü gibi EMK’ları ε1, ε2, ε3 ve iç dirençleri r1, r2, r3 olan panellerin birinin + ucunun diğerinin – ucuna bağlanarak oluşturulmuş bağlantı biçimine seri
bağlantı denir.
-Bütün panellerdeki akım aynıdır.
-Potansiyel fark ise panellerin toplam potansiyel farkına eşittir.
-13-
5.3.2. Fotovoltaik Panellerin Paralel Bağlanması
Şekilde görüldüğü gibi EMK’ları ε1 ve iç dirençleri r1 olan n tane panelin (+) ve (-) kutuplarının kendi aralarında birleştirilerek yapılan bağlantıya bağlantı biçimine denir.
-Paralel bağlı panellerin olduğu devrede EMK panellerin birinin EMK sına eşittir.
Not=Paralel bağlamada panellerin her birinin EMK’si birbirine eşit olmalıdır. Aksi takdirde R direncinden geçmesi
gereken akım EMK’si düşük olan panelden geçer buda istenmeyen durumlara yol açabilir.
-Paralel bağlı panellerin oluşturduğu devrede toplam akım her
bir panelden çıkan akımların toplamına eşittir.
5.4. FOTOVOLTAİK TEKNOLOJİSİNİN DÜNYADAKİ DURUMU
Dünya genelinde, fotovoltaik teknoloji pazarı hızla büyümektedir ve yapılan çalışmalar önümüzdeki yıllarda da bu büyümenin devam edeceğini göstermektedir Tüm dünya genelinde,
toplam kapasite, 2007 sonunda, 9 GWp (gigawatt-peak) miktarını aşmıştır. Avrupa’da yaklaşık 1,5 milyon konutun elektriği fotovoltaik sistemler ile üretilen elektrik enerjisi ile karşılanabilmektedir.
5.5 FOTOVOLTAİK TESİS SİSTEMLERİ VE FOTOVOLTAİK UYGULAMALARI
Fotovoltaik tesisler ada sistemleri ve şebeke bağlantılı sistemler olmak üzere ikiye ayrılır. Ada sistemlerinde fotovoltaik
enerji kazancı enerji ihtiyacına göre ayarlanır. Fotovoltaik
enerji ile ihtiyaç duyulan enerji arasında farklılık olduğundan
genellikle depolayıcılar kullanılır. Fotovoltaik tesislerin bir
rüzgâr ile dizel jeneratör ile desteklenmesi oluşan tesise ise fotovoltaik-hibrit tesisi denir.
Şebeke bağlantılı tesislerde ise, elektrik şebekesi depolayıcı
görevi görür. Fotovoltaik tesislerin çoğu şebeke bağlantılı olarak çalışır.
5.5.1 Ada sistemleri.
-İçme suyu tedariki ve sulama için güneş enerjisi ile çalışan pompa sistemleri, güneş enerjili içme suyu arıtma ve
tuzsuzlaştırma istemleri
-Yerleşim yerlerinden uzak dağ evleri, yazlıklar, gelişmekte olan ülkelerin kırsal kesimdeki yerleşim yerlerinin
elektrik ihtiyacının karşılanması
-Araçlarda, karavanlarda, mobil sistemlerde
-GSM baz istasyonlarında, acil çağrı direkleri, park otomatlarında.
-14-
5.5.1.1. Ada tipi tesislerin bileşenleri
Fotovoltai modülleri uygulamaya bağlı olarak, akümülatör, evirici (invertörler), akü şarj denetim aygıtları ve çeşitli elektronik destek devreleri ile birlikte kullanılarak bir ada tipi fotovoltaik sistem oluşturur. Bu sistemlerde yeterli sayıda fotovoltaik modülü, enerji kaynağı
olarak kullanılır. Güneşin yetersiz olduğu zamanlarda ya da özellikle gece süresince kullanılmak üzere genellikle sistemde akümülatör bulundurulur. Fotovoltaik modülleri gün boyunca
elektrik enerjisi üreterek bunu akümülatörde depolar ve yüke gerekli olan enerji akümülatörden alınır. Akünün aşırı şarj ve deşarj olarak zarar görmesini engellemek için kullanılan denetim birimi (şarj regülatör) ise akünün durumuna göre, ya güneş pillerinden gelen akımı ya
da yükün çektiği akımı keser. Şebeke uyumlu alternatif akım elektriğinin gerekli olduğu uygulamalarda, sisteme bir evirici (invertör) eklenerek akümülatördeki DC gerilim, 220 V-50
Hz’lik sinüs dalgasına dönüştürülür. Benzer şekilde, uygulamanın şekline göre çeşitli elektronik devreler sisteme entegre edilebilir. Bazı sistemlerde, fotovoltaik maksimum güç noktasında çalışmasını sağlayan maksimum güç noktası izleyici cihazı bulunur Sistemin temel elemanları aşağıdaki görülmektedir.
-15-
5.5.2. Şebekeye Bağlı Sistemler
Bu tesislerin en önemli özelliği toplu elektrik şebekesine bağlı olmalarıdır. Özellikle Almanya hazırlamış olduğu teşvik programlarıyla bu tarz sistemleri daha çok desteklemiştir. Bu
destekler sayesinde şebeke bağlantılı sistemler büyük bir gelişme göstererek Almanya başta
olmak üzere sayıları hızla artmıştır.
Başlarda sadece müstakil evlerde kullanılan bu sistem giderek yaygınlaşarak alışveriş merkezlerinde, okullarda, stadyum gibi yerlerde de kullanılmaya başlanmıştır.
-16-
5.5.3. Hibrid Sistemler
Fotovoltaik güneş panellerinin ve küçük rüzgâr türbinlerinin iklim koşullarına göre elektrik
enerjisi üretimi değişir. Bu yüzden tek başlarına çok zengin bir enerji üretim kaynağı değildirler. Sistemleri birleştirme (rüzgâr ve güneş) daha çok elektrik enerjisi üretiminde etkilidir.
Bu çözüme "Hibrid sistem" denir.
Birçok yenilenebilir enerji uzmanlarına göre, küçük bir "hibrid" elektrik sistemi rüzgâr veya
fotovoltaik güneş teknolojilerini birleştirir ya da tek sistem üzerinden kullanarak pek çok
avantaj sunar.
Güneş ışınlarının en kuvvetli ve parlak olduğu yaz aylarında rüzgâr hızı düşüktür. Daha az
güneş enerjisinin bulunduğu kış aylarında ise rüzgâr hızı yüksektir. Rüzgâr ve güneş enerjisi
sistemlerinde verimli enerji üretimi, günün ve yılın değişik zamanlarında farklılık gösterir.
Diğer bir değişle rüzgâr hızının yetersiz veya verimsiz olduğu günlerde alternatif olarak güneş enerjisinden istifade edilebilir. Böylece sistemde enerji üretiminin devamlılığı sağlanmış
olur.
Hibrid “rüzgâr ve güneş enerjisi” sistemlerin olumsuz tarafı ise; güneş panelleri veya rüzgâr
türbinlerinin tekil kullanıldığı sistemlerin maliyetinden biraz daha fazla olmasıdır. Fakat aradaki bu fark çok azdır, çünkü kullanılan bileşenler rüzgâr ve güneş enerjisi sistemleriyle (Pil,
evirici, kontrol ve güvenlik birimleri gibi temel bileşenler) aynıdır.
Unutulmamalıdır ki Hibrid sistem kullanımı sayesinde yıl boyunca yeterli enerji sağlayacaktır.
Hibrid Sistemler birden fazla enerji kaynağının kullanıldığı sistemlerdir. Hibrid uygulamalar,
özellikle yaz-kış enerji gereksiniminin olduğu ve kesintiye bir an bile yer verilmemesi ya da
kurulan güneş ya da rüzgâr enerji sisteminin desteklenmesi gereken sistemlerde uygulanır.
Hibrid uygulamalarda güneş, rüzgâr ve dizel enerji kaynaklarının ikili veya üçlü olarak kullanımı mümkündür. Sistem Güneş Enerjisi veya Rüzgâr Enerjisinin çalışma sistemiyle tamamen aynıdır. Sadece sisteme ek yapılmaktadır. Her hangi bir zorluğu yoktur.
-17-
Fotovoltaik paneller
Güneş ışınlarını elektrik enerjisine çeviren ve sistemin ana elemanı olan ekipmandır. Geçmişte sadece %4 verimi olan fotovoltaik paneller. Günümüzde bu verimleri %15 ile %20
oranları arasındadır.
Verimleri güneşin 1000 W/m2 enerji yaydığı bölgeye göre hesaplanmaktadır fakat Türkiye’de bu değer 1300 W/m2 olduğundan verimleri daha iyi değerler almaktadır. 1 m2 alanda
kayıplar ihmal edilirse 195 Watt elektrik üretilebilir
Türkiye şartlarında güneşlenme süresinin kışın 5 saat, sonbaharda 7 saat ve yazın 11 saat olduğunu göz önünde bulundurulursa günlük ortalama yük ihtiyacı 5 kW-saat olan bir ev için;
ortalama güneşlenme süresinin 6 saat olduğunu varsayılırsa saatlik 1 kW’lık üretim yapan
bir güneş paneli sistemi tasarlanması evin enerji ihtiyacını karşılayacaktır. Paneller ancak
optimum şartlarda optimum güçlerini verebilirler.
Solar şarj regülatörü
Solar Modüllerden elde edilen enerjinin bataryalara depolanması için şarj regülatörleri ihtiyaç duyulmaktadır. Panellerde oluşan voltaj güneşin gün içindeki verdiği ışık miktarına göre
değiştiği için Şarj regülatörleri olmadan, bataryalar şarj edilemez. Şarj regülatörleri, enerjinin regüle edilmesi ve batarya şarj durumun kontrolü için kullanılmaktadır. Üzerlerindeki
mikrokontrolör ve yazılım sayesinde güneşe, bataryalara ve yük durumuna bakarak sistem
için en ideal çalışma modunu otomatik olarak seçerler. Dijital veya led göstergeli olarak üretilen şarj regülatörleri, güneş panelleri ve bataryalardaki voltaj-akım kontrolünü yapar. Bataryaların o anki durumuna göre bir şarj modu seçerek bataryaların şarj olmasını sağlayarak
bataryaların uzun ömürlü olmasına yardımcı olur.
Burada program, akünün kapasitesine ve ömrüne göre kendini ayarlamaktadır. Şarj durumu
tüm ayar ve kumanda fonksiyonlarında esas alınır. Regülatörlerin başlıca görevi akünün optimal olarak şarjını sağlamaktır.
Sistemim her türlü hava koşulunda güvenilir ve problemsiz çalışması gerekmektedir. Bu nedenle sistemde kullanılacak enerji akışının denetlenmesi ve sistemde kullanılan cihazların
zarar görmesini ya da hatalı ölçüm yapılmasının engellemesi gerekmektedir. Sistem çıkış
gerilimlerinin, kısa devre, yanlış bağlama, aşırı yük akımı düşük akü gerilimi ya da panel
arızları gibi durumlarda sistemi denetleyecek, olası problemlere karşı sistemi koruyacak ve
bu problemleri kullanıcıya iletebilecek bir sistem kullanmaktadır. Tüm bunları yerine getiren
sistem şarj regülatörüdür.
Şarj regülatörleri DC olarak 12Volt /24Volt /48 Volt ve 6A den 150A olarak üretilmektedir.
Şarj regülatörleri standart güçlerde olduğu gibi ayrıca gerektiğinde özel güçlerde de üretilmektedir.
Şarj regülatörleri kullanılırken solar modül bağlantısına dayalı olarak modül DC voltajı ile
ile aynı olacak şekilde ve modül Amper gücüne göre kullanılmalıdır.
-18-
Örnek solar şarj regülatörü özellikleri:
Özellikler
 Steca AtonIC (SOC) tarafından şarj seviyesi hesaplaması Steca AtonIC (SOC)
 Otomatik voltaj ayarlaması
 PWM hibrid ayarlama
 Kademeli şarj teknolojisi
 SOC bağımlı devre çıkışı
 Otomatik devreye geçiş
 Isı takaslaması
 Toplu pozitif veya negatif
kutup topraklama
 Bütünleşmiş veri logger
 Gece ışık fonksiyonu
 Kendi kendini denetleme
fonksiyonu
 Aylık bakım şarjlaması
Teknik Özellikler:
 Sistem Voltaj: 12 V (24 V)
 maks. Giriş Voltaj: 47 V
 maks. Giriş Kısa Devre Amper (Isc) : 30 A
 maks. Çıkış Amper: 30 A
 maks. Tüketim: 12 mA
 Şarj Son (float) : sıvı 13,9 V (27,8 V); jel 14,1 V (28,2
V)
 Boost Şarj Voltaj; 2 h : 14,7 V (29,4 V)
 Denklem Şarj (jel akülerde devre dışı; 2 saat : 14,7 V
(29,4 V)
 Tekrar Devre (SOC/LVR) : > 50 % / 12,6 V (25,2 V)
 Deşarj Koruma (SOC/LVD) : < 30 % / 11,1 V (22,2
V)
 İşlem Çevre Isısı : -10 °C ... +50 °C
 Bağlantı Kutbu (ince /tek tel) : 16 mm² / 25 mm²
 Güvenlik Klas: IP 32
 Ağırlık: 350 g
 Boyutlar (U x G x Y) : 187 x 96 x 44 mm
Aümülatör
PV modüllerinde üretilen elektrik enerjisi her zaman bizim
ihtiyaç duyduğumuz zamanlarla uyuşmayabilir. Geceleri ve
güneşin olmadığı zamanlarda elektrik ihtiyacı güneşin olduğu
zamanlarda doldurulan akü gruplarından karşılanır. Burada
kullanılan aküler deep-cycle özellikli sabit tesis aküsü olmalı
yani birçok kez dolup boşalmaya dayanıklı olmalıdır. Ancak bu aküler genelde kurşun-asit
aküler olduğundan bu türlerin yaşam alanı içine konmaması gerekir Çünkü zehirli olabilecek
gazlar çıkartmaktadır. Aküler eğer iç mekânlara konulacaksa insan sağlığı açısından kuru
akü seçilmesi gerekir.
Ana çalışma prensipleri temelde aynı olmakla beraber, akümülatörler günümüzde sadece
araçlarda marş amaçlı olarak değil; elektrik enerjisinin depolanması saklanması ve gerektiğinde geri alınması kullanılması amaçlı olarak da kullanılmaktadır.
Özellikle sabit yerlerde durağan bir şekilde kullanılmak üzere üretilen akümülatörlerin içyapısı, otomotiv sektöründe marş amaçlı olan akülere karşı farklılıklar göstermektedir. Güneş
enerjisi sistemlerinde özelliklede ada tipi sistemlerinde enerjinin depolanması için en pratik
ve ulaşılabilir bir yöntemdir. Aküleri seri ya da paralel bağlayarak çok daha farklı gerilim
(volt) ve kapasitede (Ah) batarya grupları oluşturmak mümkündür.
Bununla beraber başta gelişen yeni uygulama çeşitlilikleri ile güncel ihtiyaç ve talepler doğrultusunda akülerde de birtakım iyileştirme, geliştirme ve yenilikler olmaktadır.
-19-
Başlıca hedefleri iki ana başlıkta toplayabiliriz.
- Daha sağlam, daha bakımsız (mümkün ise hiç bakımsız), daha uzun işletme ömürlü
ve çok daha fazla tekrar şarj / deşarj etme imkânı (döngü sayısı).
- Daha ufak fiziki ebatlardaki, daha hafif ve küçük bataryalar ile çok daha yüksek performans sağlamak.
Durağan yerlerde kullanılan aküler Sabit tesis/Stasyoner tip olarak tanımlanmaktadır. Rüzgâr
ve güneş enerjisi uygulamalarında bu tür ürünler tercih edilmektedir. Güneş enerjisi sistemlerinde marş özelliğine sahip akülere ihtiyaç duymamaktayız. Aküleri sabit ve durağan şeklinde kullanmaktayız. Güneş enerjisi sistemlerinde kullanılan aküler ihtiyacı önceden öngörülmüş, hesaplanmış bir gücü, akımı, hemen hemen aynı seviyede kalarak, uzun ve belirli bir
süre sisteme sağlayan akülere ihtiyaç vardır. Üreticilerin ürünleri hakkında verdikleri deşarj
tabloları bizlere akü tercihlerinde kaynak olmaktadır.
Akülerin kendi kendilerine enerji üretme yeteneği yoktur. Akümüzü nasıl şarj edersek, ihtiyacımız olduğunda ise akümüz şarj ettiğimiz şekilde bize enerjiyi verir. Bu nedenle akülerimizi nasıl şarj ettiğimiz önemlidir.
Akülere önceden, yeterli sürede ve kapasitede, uygun teknik ile şarj işlemi uygulamaz isek,
bize yeterince enerji geri vermesi mümkün değildir. Bu tip durumlarda en çok karşılaşılan
şikâyetler akülerin çabuk deşarj olması veya çabuk bozulması, ekonomik ömrünü yitirmesi
olarak özetlenebilir.
Uygulama ve çalışma beklentisine göre akü seçimide önemlidir. Seneklerimizi fiyat bazında
değerlendirmek yanlıştır. Fiyattaki farklılıklar akünün içyapısındaki, teknoloji ve özelliklerindeki farklılıklarıdır. Akülerin birbirlerine göre önemli avantajları ve dezavantajları söz
konusudur. Kısacası akümüzü fiyatına göre değil, üreticilerin belirttikleri uygulama ve kullanım koşullarına dikkat etmemiz gerekir.
Sabit tesis akümülatörleri de kendi aralarında alt gruplara ayırmak mümkündür. Ayrıca likit
bazda asit ihtiva edenler olduğu gibi, yeni jenerasyon VRLA / AGM ve GEL teknolojisi
ürünlerde asit likit / sıvı bazda değildir. Kapalı sistem akülerde bakıma gereksinim duyulmaması ile cihaz içi vb. dahil kapalı yerlerde, hatta yatay pozisyonda kullanma imkanı gibi
önemli avantajları mevcuttur.
Fotovoltaik sistemlerde kullanılan başlıca Akümülatör Tipleri:
- OGI
- VRLA / AGM
- VRLA / GEL (Standart)
- VRLA / GEL (Deep Cycle)
- OPZS / TUBULAR
- VRLA / TUBULAR / GEL
JEL AKÜ
-20-
Yukarıdaki ürünlerin tamamı henüz ülkemizde üretilmemektedir. Ancak özellikle
OPZS / TUBULAR tip ürünlerde ise çok şanslı olduğumuzu söyleyebiliriz. Zira bu tip aküleri ülkemizde üretmektedir. Nominal 2 voltluk hücreler olduğu gibi, çeşitli uygulama ve
ihtiyaçlar için 6 voltluk ve 12 voltluk monoblok serileri de mevcuttur. Tüm dünyada tanınan
ve ciddi dış talep de bulan bu ürünlere kolay ve ekonomik koşullarda ulaşabilmemiz, sektörümüz için önemli bir avantajdır. Belli standartlara haiz, belgeli, kaliteli ve uzun işletme ömrüne haiz ürünleri kullanarak sistem tasarımlarımızda ilk yatırım maliyetini ve/veya geri dönüş süresini düşürmemiz kolaylıkla mümkündür.
Ada tipi eviriciler
Bir FV ada sisteminde bataryaların depolanması ve birçok tüketicinin çalışması doğru
akım üzerinde sağlanır. Fakat 230 volt alternatif akımla çalışan tüketicileri için bu doğru akımı alternatif akıma çeviren ada tipi eviricilere ihtiyaç vardır.
Bir ada tipi eviriciyle tüketicilerin çoğunu çalıştırabiliriz. Bunlar ev aletleri ve çok hassas cihazlarda dahil geniş bir kullanım aralığı vardır.
Ada tipi bir eviricin aşağıdaki özelliklere sahip olması gerekir.
-İyi bir dönüşüm verimi
-Düzgün bir sinüs biçiminde alternatif akım
-Aşırı yük kapasitesi
-Yüksek gerilim koruması
- DC’ den AC’ ye dönüşüm yanında ihtiyaç
duyulduğunda AC’ den DC’ ye dönüşüm sağlamasıdır.
-Yüksek elektromanyetik uyumluluğu olması.
-Bekleme modu
-Bataryalardaki gerilim oynamalarına karşı tolerans
Ada tipi eviriciler ikiye ayrılır bunlar
a)Sinüs eviriciler
b)Trapez eviriciler.
-21-
Sinüs eviriciler
Bir eviricide olmasını istediğimiz özelliklerin çoğu sinüs eviriciler tarafından sağlanır. Dalga
modülasyonu prensibine göre çalışır. Hassas elektronik cihazların çalıştırılması için uygundur. Kısa süreli aşırı yüklere uygundur. Bu özellikle motorlarda büyük öneme sahiptir.
Trapez eviriciler
Yaygın olan trapez vericiler gelişen teknoloji ile piyasada kullanımı azalmaktadır. Trapez
eviriciler doğru akımı tam sinüs dalgaya çevirememektedirler. Bunun yerine 50 Hz’lik bir
dikdörtgen alternatif akıma bölünür. Trafo ile 230 V gerilime çevrilir. Elde edilen dalga dikdörtgen karakterli olduğu için bazı cihazları çalıştıramayız.
Ada sistemlerinde eviricilerin kullanma kriterleri
Oluşturduğumuz sistemde büyük tüketiciler var ise kablolama mesafesi uzun ise 12V veya
24 V doğru akım sistemleri sınırlarına ulaşmış demektir. Tüketicinin doğru akım tipi yoktur
veya çok pahalıdır veya yüksek güç aktarımı, düşük gerilim aralığında kablo kesitlerinin büyük olmasını gerektirir. Bu sebeplerde maliyeti oldukça yükseltir.
Bunu çoğu kez düşük tüketiciler için doğru akım şebekesi kurmalıyız. Büyük tüketiciler için
ise bir evirici kullanmalıyız. Evirici ile tüm sistemi 230 V çevirmek pek mantıklı değildir.
Çünkü yüksek güçler genellikle kısa süreliğine çağrılabilir. Evirici çoğu zaman alt kısmi yük
araladığında büyük dönüşüm kayıpları ile çalışmaktadır.
Doğru akım sistemlerini ve alternatif akım sistemlerini ayırarak eviriciyi küçük ve hesaplı
kullanabiliriz.
Eviricinin güç sınıfını seçerken besleme tüketicilerin anma güçleri esas alınır:
Eviricinin
Anma Değeri
=
AA Tüketicilerinin
Anma Değeri
-22-
+
Güvenlik
Rezervi
Yüksek başlangıç gücüne sahip tüketicilerin aynı anda çalışması ve diğer tarafta eviricinin
kısa süreli aşırı yüklenmesi ne kadar yüksek olduğu dikkate alınacak hususlardır. Eğer tüketicilerin sayısı birden fazla ise yük yönetimi yardımıyla en fazla iki tüketicinin birlikte çalıştırılması sağlanarak, eviricinin gücünde ve masraflarda büyük oranda tasarruf etmemizi sağlar.
Maksimum akım, diğer tüketicilerin akımlarıyla birlikte şarj regülatörünün izin verilen değerini aşmaz ise az güç çeken eviriciler şarj regülatörüne direk bağlanabilir. Ama genelde eviriciler bataryaya bağlanır. Bunun nedeni ise genelde yüksek akım çekerler. Özellikle büyük
güç çeken tüketicilerin çalışma bunu gerekli kılmaktadır. Böyle bir durumda yani yüksek
güç çeken tüketicilerin çalışması şarj regülatörüne bağlı eviricilerin bağlı olduğu sistemde
şarj regülatörünün yetersiz kalmasına ve sigortasının yanmasına neden olur. Eviricinin de
bataryaya direk bağlanması içinde entegre bir deşarj denetimine sahip olmasını gerekir.
Örnek evirici:
Ada sistemlerinde kullanılabilir.
Teknik Özellikler:
Efficiency: .95
Vmin_mppt: 41
Wattage: 6000
Vmax_mppt: 63
Pout: 6000
Vmax: 63
Pmax: 6000
Voltage: 120
Imax: 48
Manufacturer: SMA
5.5.2.1. Şebekeye bağlantılı sistem bileşenleri
Şebeke bağlantılı FV
güç sistemleri iki şekilde
tasarlanabilmektedir. Bu
sistemlerde, üretilen
Doğru Akım (DA), evirici aracılığıyla Alternatif
Akıma (AA) çevrilerek
doğrudan şebekeyi besleyebileceği gibi, eviriciden sonra çift yönlü
sayaç kullanılarak hem
çeşitli yükler beslenebilir
hem de üretilen fakat
kullanılmayan fazla
enerji şebekeye verileDirekt Şebekeye
Direkt Şebekeye
bilir. Elektrik üretim
santrali olarak kullanıBağlanan Sistemler
Bağlanmayan Sistemler
lan, sadece şebekeyi
besleyen sistemlerde, bağlantı noktası, sistemin kurulu gücüne göre değişiklik göstermektedir. Kurulu gücü, 50 MVA’e kadar olan sistemler 34,5 kV dağıtım hattı gerilim seviyesinden, 50 MVA üzeri olanlar ise 154 kV veya 380 kV iletim hattı gerilim seviyesinden şebekeye bağlanırlar. Bu sistemlerin en önemli avantajı, üretilen enerjinin depolanma ihtiyacının
olmamasıdır. Bu sayede, akü ve şarj kontrol cihazı masrafları ortadan kalkmaktadır.
-23-
Fotovoltaik paneller
Ada tipi sistemlerde kullandığımız FV panelleri şebeke bağlantılı sistemlerde kullanmaktayız.
Güneş ışınlarını elektrik enerjisine çeviren ve sistemin ana elemanı olan ekipmandır. Geçmişte sadece %
4 verimi olan fotovoltaik paneller. Günümüzde bu
verimleri %15 ile %20 oranları arasındadır.
Verimleri güneşin 1000 W/m2 enerji yaydığı bölgeye
göre hesaplanmaktadır fakat Türkiye’de bu değer 1300 W/m2 olduğundan verimleri daha iyi
değerler almaktadır. 1 m2 alanda kayıplar ihmal edilirse 195 Watt elektrik üretilebilir
Türkiye şartlarında güneşlenme süresinin kışın 5 saat, sonbaharda 7 saat ve yazın 11 saat olduğunu göz önünde bulundurulursa günlük ortalama yük ihtiyacı 5 kW-saat olan bir ev için;
ortalama güneşlenme süresinin 6 saat olduğunu varsayılırsa saatlik 1 kW’lık üretim yapan
bir güneş paneli sistemi tasarlanması evin enerji ihtiyacını karşılayacaktır. Paneller ancak
optimum şartlarda optimum güçlerini verebilirler.
Şebeke bağlantılı eviriciler
Şebeke bağlantılı FV sistemlerinde, evirici elektrik
şebekesine doğrudan ya da evin elektrik tesisatı
üzerinden bağlantılı olur. Bağlantı evin elektrik
tesisatı üzerinden gerçekleştiğinde, güneş enerjisinden elde edilen elektrik enerjisi öncelikle evde
tüketilir ve artan enerji elektrik şebekesine verilir.
Kapasiteleri 5 kW kadar olanlar tek fazlı olarak
uygulanır. Bu değerden daha büyük olanlar ise üç
fazlı olarak yapılır. Üç fazlı eviricilerde yük simetrik olarak üç faza dağıtıldığı için daha basit bir
devre düzeni söz konusudur. Başa bir seçenek olarak da her faz için ayrı bir tek fazlı evirici
kullanılması da mümkündür. Böylece üç faza da eşit olarak dağılır.
Şebeke etkileşimli evirici, temel bileşen olarak tristörlerden oluşan bir köprü devresine sahiptir. Tristörler evirici otomasyonunda çok öncelerden beri kullanıyor olması da FV sistemlerde ilk eviricilerin bu şekilde tasarlanmasına neden olmuştur.
Şebeke etkileşimli evirici, şebeke gerilimi geçişinin sıfırlandığı anı tespit ederek, elektronik
güç şalterleri için açma ve kapama sinyali gönderme zamanını belirler. Köprü bağlı iki adet
tristör, doğru akımı değişmeli olarak 50 Hz bir frekansla değişik yönlerde çalıştırılır. Tristörler akımı sadece açabildikleri için yani kapatamadıkları için şebeke gerilimin geçişinin sıfırlandığı nokta tristörlerin kapatılması için gereklidir.
Tristörler şebeke gerilimi olmadan işlev görmediği için şebeke etkileşimli eviricilerin ada
sistemlerinde kullanılması mümkün değildir.
Eviricilerin alternatif akıma dönüştürdüğü akımın şebekedeki sinüs dalgadan farklı olduğundan yüksek dalga uyumsuzlukları gerçekleşir. Dalga uyuşmazlıklarını azaltmak için çıkış
filtreleri gerekmektedir.
-24-
Evirici kullanma kriterleri
Elektrik şebekesini maksimum güçte besleyebilmek için eviricin FV panelinin maksimum
güç noktasında çalışabilecek şekilde seçmeliyiz. Fakat bu maksimum güç noktası hava koşullarına göre değiştiği için eviricide bulunan bir maksimum güç noktası izleyici ile eviricinin çalışma noktasının buna uyum sağlaması gerekmektedir. Bunun içinde evirici çalışma
noktasını sık sık değiştirebilmelidir.
Bu kıstasları aşağıdaki gibi sıralayabilir.
-Eviricinin çalışma noktasının FV panelinin maksimum güç noktasına göre ayarlaması
-Çalışma verilerinin toplanıp kaydedilmesi
-FV paneli ile üretilen doğru akımın şebekeye uygun alternatif akıma dönüştürebilmesi
-DA ve AA koruma devresi olması
-Şebeke denetimi yapabilmeli ve gerektiğinde şebekeyi yönetebilmeli.
Örnek üç fazlı evirici:
Efficiency: 0.971
Min Temp: -25
Pin: 8750
Pout: 7000
Pmax: 7000
Imax: 30
Vmin_mppt: 250
Vmax_mppt: 480
Vmax: 600
Manufacturer: SMA
Örnek tek fazlı evirici:
Pmax: 3000
Imax: 17
Vmin_mppt: 175
Vmax_mppt: 400
Vmax: 500
Manufacturer: SMA
-25-
Çift yönlü sayaç
Günlük tüketiminiz ürettiğinizden fazla olduğu durumda ve geceleri şebekeden
faydalanılabilir. Doğal olarak sayaç ne kadar elektrik
satın aldığınızı hafızasında
tutar. Günlük üretimin tüketimden fazla olduğu durumda ise bu fazlalığı şebekeye
basılabilir. O zaman da yine
çift yönlü sayaç devreye
girer ve bu miktarı tüketiminizden düşer. Görüldüğü
gibi çok faydalı ve kullanışlı bir cihazdır.
FV panel hesabı
Örnek : 1000 voltluk bir evirici yeterli sayıda PV modül ile Adana’da kurulacaktır. PV
modülün değerleri Voc=45 Volt, Vmpp=38 Volt, Impp=8.1 Amper ve sıcaklık katsayısı
%0,3 ise kaç adet panelin seri bağlanabileceği ve dizi gücünü hesaplayınız. (Görülen en
düşük sıcaklık=-5 C o)
ÖRNEK1:Csun 260 w poly-kristal panel ile tasarlanacak sistem için Vmppt=30,3 Volt,
VOC=37,7 Volt, Isc=8,95 A, Imppt=8,58 A , %0,3 sıcaklık/ V sapması, kurulucak yer için ölçülen en düşük sıcaklık -30C0 ölçülmüştür.1kw’lık evirici için gerekli panel sayısını hesaplayınız.
Nominal değerler için alındığı sıcaklık 25oC’dir.
Fark sıcaklık=Nominal sıcaklık-Yerin en düşük sıcaklığı
Fark sıcaklık=25oC-(-30oC)
Fark sıcaklık=55oC
% cinsinden gerilim yükselmesi=Fark sıcaklık x Sıcaklık/V sapması
% cinsinden gerilim yükselmesi=55 x 0,3
16
Panelde göreceğimiz max. Voltaj= VOC X 1,16= 37,7 x 1.16=43,73 V
Panel Sayısı =Veviricimax /Vpanel max. Voltaj
Panel Sayısı=1000 / 43,73
22 Panel
Voc max=22x43,72=962,06 V Seri bağlı panellerde alacağımız maksimum gerilim
-26-
VOC=37,7 Volt, Isc=8,95 A, Imppt=8,58 A , %0,3 sıcaklık/ V sapması, kurulucak yer için ölçülen en düşük sıcaklık -20C0 ölçülmüştür. 1kw’lık evirici için gerekli panel sayısını hesaplayınız.
% cinsinden gerilim yükselmesi=45 x 0,3
14
Panel Sayısı=1000 / 42,97
23 Panel
-27-
5.6. Fotovoltaik Sistem Hesaplamaları
Fotovoltaik Etki: Fotovoltaik etki bir bir inden far klı iki malzemenin or tak temas bölgesinin (common junction) foton radyasyonu ile aydınlatılması durumunda bu iki malzeme
arasında oluşan elektriksel potansiyel olarak tanımlanabilir.
Yeterli enerjiye sahip fotonlar yarı iletken malzemelerde delik-elektron çifti oluşturur.
{Delik→ + yüklü; elektron→(-) yüklü}
Fotonlar dalga boylarıyla, frekanslarıyla ve enerjileri ile karakterize edilebilirler.
c=f.λ
8
c → Işık hızı (3.10 m/s);
f → Frekans (hz);
λ → Dalga boyu (m)
Foton enerjisi ise;
E=h.f=h.c/λ
E → Fotan enerjisi (j);
h → Plank sabiti (6,626 .10-34 j.s)
Örnek: Silikon’da bir delik-elektron çifti oluşturabilecek bir fotonun maksimum dalga boyu ne olmalıdır. Bu durumdaki minimum frekansı bulunuz. (Not: silikonun bant genişliği:
1,12eV ve 1eV=1.6x10-19 j’dur)
9.0
SİLİKON
Gerekli enerjiden
daha yüksek enerjili
fotonlar
Yetersiz enerjili
fotonlar
5.0
Ka ı p enerji,
hv > Eg
Ka ı p enerji,
hv < Eg
Eg = 1.12
0.0
1.11
0.0
Faydalı
ılabilir)
2.0
Dalga boyu (mikro-metre)
Şekilde görüleceği üzere dalga boyu 1.11μm’den küçük olan fotonlar 1 elektronu
uyarmak için gerekli enerjiden daha fazla enerjiye sahiptir. Bu durumda fazla enerji fotovoltaik hücre üzerinde ısı olarak açığa çıkar.
-28-
p-n jonksiyonlu diyot:
p-n diyota ilişkin akım-gerilim karakteristiği:
Vd
Vd
Vd
Id→iletim yönündeki diyot akımı (A)
q→elektron yükü (1,602x10-19 C)
Vd→ p-n diyot uçları yönünde oluşan gerilim (V) k→Boltzman sabiti (1.381x10-23 j/k)
I0→Ters doyma akımı (A) T→ Kelvin olarak jonksiyon sıcaklığı
25oC jonksiyon sıcaklığı için
katsayısı düzenlenirse;
(25 o C ’de)
5.6.1 PV hücrelerinin yapısı ve çalışma prensibi
Bir PV hücresinin çalışma prensibi klasik p-n jonksiyonlu diyot ile çok benzerdir. Işık
jonksiyon tarafından absorbe edilince, absorbe edilmiş foton enerjisi malzemenin elektron
yapısına aktarılır ve jonksiyon civarında oluşan boşluk bölgesinde, ayrışan yük taşıyıcıların
oluşmasına neden olur ve harici bir devre üzerinde akım sirkülâsyonu olur. I2.Rdevre elektrik
enerjisine dönüşen güç olup, geriye kalan ve elektrik enerjisine dönüşmeyen foton gücü PV
hücrenin sıcaklığını arttırır.
Jonksiyon bölgesindeki elektrik yükü taşıyıcıları bir potansiyel oluşturur
-29-
Dış devreye bağlanan iletkenler delikleri iletemeyeceğinden dolayı sadece elektronlar dış
devre boyunca akar. n kontağı üzerinde biriken elektronlar n-den p’ye doğru ve yüzeyinde
deliklerle birleşerek devreyi yamamlar.
Bir PV hücresinin basit yapısı aşağıdaki şekilde gösterilmiştir. Foto akımlarını toplamak için
jonksiyonun her iki tarafına metal kontaklar yerleştirilmiştir. Hücrenin ön yüzü, yansıtmayı
minimum seviyede tutacak ve mümkün mertebe çok miktarda ışığı yutacak anti yansıtıcı bir
kaplama ile kaplıdır. Ayrıca mekanik koruma için en dış yüzeyi koruyucu bir cam ile kapalı
olup, bu cam saydam bir yapıştırıcı ile sisteme tutturulmuştur.
5.6.2 PV hücrelerin basit eşdeğer devresi
Bir PV hücresinin basit elektriksel eşdeğer modeli aşağıdaki gibidir.
+
I = I SC
V = V OC
−
Yukarıdaki eşdeğer devre modeli kullanılarak (ŞEKİL B) matematiksel model elde edilebilir.
-30-
Id diyot akımı yerine yazılırsa;
Yukarıdaki denklem kullanılarak bir PV hücreye ilişkin akım-gerilim ilişkisi çizilebilir.
Örnek: 100 cm 2 alana sahip bir PV hücresinin ters yönde doyma akımı I0=10-12 A/cm2 dir.
Tam güneş ışığı altında ve 25 °C’de 40 mA/cm2’lik kısa devre Isc akımı oluşturan PV hücreye ilişkin tam ve %50 güneş ışığı altındaki açık devre gerilimini hesaplayınız ve akımla değişimini çiziniz
Çözüm:
-31-
5.6.3 PV Hücrelerinin detaylı eşdeğer devresi
Daha kompleks bir eşdeğer devre için aynı kol üzerinde seri bağlı hücrelerden birinin gölgelenme etkisine maruz kaldığını düşünelim (gölgelenmiş hücre I=0 A üretir).
I = 0
+
I
Bu basitleştirilmiş modele
göre yük üzerinden akacak
akım I=0 ‘dır. Çünkü diyotlar doyma akımı dışında
akım geçirmeyeceğinden
yük akımı sıfır olur. Hâlbuki
bu gerçekte doğru değildir.
Bu nedenle daha doğru bir
modele ihtiyacımız var.
= 0
d
I sc = 0
Aşağıda PV hücre modeline
paralel bir kaçak direnci (şönt
kaçak direnci) ilave edilmiştir.
−
Isc
ID
I
+
I rp
V
Rp
−
Bu durumda PV’nin vereceği akım
Bir PV hücrede paralel
yıpların küçük olması için;
kaçak direnci dolayısıyla ile oluşacak kaolmalıdır.
-32-
Dikkat edilirse paralel direnç eklenmesi ile hücrenin sağlayacağı akım basit model akımından
kadar daha azdır. Bu durumda PV için ideal V-I eğrisi aşağıdaki gibi değişir.
Basit modele yarı iletken iç direnci kontak ve bağlantı dirençlerini temsilen seri bir RS direnci bağlanırsa ;
Modelden :
olarak yazılır.
Bu durumda PV hücrede akım:
-33-
Bu durumda PV için orijinal V-I eğrisi aşağıdaki gibi değişir;
Yine kayıpların küçük olması için RS direnci ;
olmalıdır.
En son olarak seri ve paralel bağlı dirençler tek bir model üzerinde birleştirilir ise ;
V
+
+
Rs
V
I
Vd
I sc
−
I SC
Ip
I
Rs
Vd
I
Rp
Id
I
+
I rp
Rp
V
−
I
−
Bu durumda akım gerilim arasındaki matematiksel ilişki;
Hücre sıcaklığının 25oC kabul edildiği standart kabuller altında;
Görüleceği üzere bu denklemin nonlineer yapısı vardır ve I, V çözümleri için genel olarak
bir hesaplama cetveli oluşturulmalı tavsiye edilir. Bu çözüm yaklaşımına göre Vd değeri için
I ve V değerleri kolaylıkla hesaplanır. Örneğin modeli Kirşof’un akım yasasına uygulanırsa,
Shockley diyot denklemi denklemde yerine yazılırsa ve I çekilirse,
Görüleceği üzere belirli bir Vd diyot gerilimi için I akımı kolaylıkla hesaplanabilir. Hesaplanan I akımı kullanılarak
’den V gerilimi hesaplanabilir. Örneğin,
RS=0,05 Ω ve RP=1 Ω alınırsa elde edilecek grafik aşağıdaki gibi olur;
-34-
Bir PV Modül ve Panel’in Elde Edilmesi
Tipik olarak bir PV hücre 25-30 cm2 lik kare bir alana sahip olup, yaklaşık 1W’lık güç üretir.
Yüksek güçler elde edebilmek için birçok PV hücre seri ve paralel olarak bağlanır ve büyük
bir alana sahip bir modül elde edilir. Bir PV güneş paneli ise ihtiyaç olan akım ve gerilimi
üretecek şekilde modüllerin seri-paralel kombinasyonlarını içerir.
1
2
np
I ( panel )
+
1
2
V ( panel)
ns
−
-35-
Hücrelerin
seri bağlanmasıyla modül gerilimi
artırılır.
Örneğin, 40 adet hücre seri bağlanırsa;
olur. Modüllerin seri bağlanmasıyla
istenilen gerilim seviyesi elde edilir.
+
V1
2
−
+
V2
−
ns
VVVV
=+ 12
1
... ++n
+
+
Vn
−
−
-36-
Modüllerin paralel bağlanmasıyla, modülün sağlayacağı akımın miktarı ayarlanır.
Seri-paralel modül bağlantıları ile arzu edilen güç seviyesi elde edilmiş olur.
Örnek : 1000 voltluk bir evir ici yeter li sayıda PV modül ile Adana’da kurulacaktır. PV
modülün değerleri Voc=45 Volt, Vmpp=38 Volt, Impp=8.1 Amper ve sıcaklık katsayısı %
0,3 ise kaç adet panelin seri bağlanabileceği ve dizi gücünü hesaplayınız. (Görülen en düşük
sıcaklık=-5 C o)
Çözüm:
Fark sıcaklık değeri 30oC’dir.% cinsinden hesaplanarak;
30* sıcaklık katsayısı %0,3=%9 bulunur.(Bu değer ile Vco değerinin %9 yükseldiği anlaşılır.)
Voc=45*1.09=49,05 Volt(Bir paneldeki max.gerilim değeri)
Panel sayısı=Evirici max.gerilimi/Voc=1000/49,05=20,38 adet
Tam sayı olarak 20 adet panel olur.
Vocmax=20*49,05=981 Volt
Vmpp=20*38=760 Volt
Pmax.=Vmpp*Impp=760*8,1=6156 Watt
Seri bağlı diziden 2.bir kol elde edilerek güç artırılacak ise;
Pmax.=6156*2=12312 Watt olacaktır.
-37-
VOC=37,7 Volt, Isc=8,95 A, Imppt=8,58 A , %0,3 sıcaklık/ V sapması, kurulucak yer için ölçülen en düşük sıcaklık -30C0 ölçülmüştür.1kw’lık evirici için gerekli panel sayısını hesaplayınız.
ÇÖZÜM1:
% cinsinden gerilim yükselmesi=55 x 0,3 16
Panel Sayısı=1000 / 43,73 22 Panel
VOC=37,7 Volt, Isc=8,95 A, Imppt=8,58 A , %0,3 sıcaklık/ V sapması, kurulucak yer için ölçülen en düşük sıcaklık -20C0 ölçülmüştür. 1kw’lık evirici için gerekli panel sayısını hesaplayınız.
ÇÖZÜM2:
% cinsinden gerilim yükselmesi=45 x 0,3 14
Panel Sayısı=1000 / 42,97 23 Panel
Voc max=23x42,97=988,31 V Seri bağlı panellerde alacağımız maksimum gerilim.
-38-
5.6.4. Gölge etkisi ve Köprüleme (by-pass) diyotları:
Gölgeleme etkisini anlamak amacıyla aşağıdaki şekilleri dikkate alalım. Şekil (a) daki durumda bütün hücreler güneş altında iken, şekil (b) de en üstteki hücre gölge etkisine maruz
kalmaktadır. Kısa devre akımı, gölgeli hücrede sıfırdır (Isc=0) dır. Bu durumda sistem tarafından üretilen akım Rp direnci üzerinden akar. Bu durumda sistemin toplam çıkış gerilimi,
gölgeli hücreden dolayı azalacaktır.
(a) : Bütün hücreler güneş altında
(b) : En üstteki hücre gölgeli
Bütün hücrelerin güneşe maruz kaldığı durumda sistem
mi, V ise en alttaki
Gölgeleme etkisi altındaki
hücrenin çıkış gerili-
Vg gerilimi, Rp üzerindeki gerilim düşümünden dolayı,
Yukarıdaki denklemler birleştirilir ise,
-39-
Buradan herhangi bir hücrenin gölgelenmesinden dolayı meydana gelen gerilim düşümü yazılırsa,
Rp >> Rs olduğundan Rs ihmal edilirse,
Bu durumda, herhangi bir
da aşağıdaki gibi olur,
I akımında, PV modülünde I—V eğrisi gölgelenme etkisi altın-
Arzu edilen gerilim seviyesini elde edebilmek için PV hücreler seri bağlanarak PV modüller
oluşturulur. Gerçek uygulama işletimi esnasında bütün hücreler aynı güneş seviyesine maruz
kalmazlar. Yani hücreler çoğu kez homojen olmayan güneş radyasyonuna maruz kalırlar. PV
modülde ufak bir kısım bile gölgelenme etkisine maruz kalsa bile PV modülün çıkışı ciddi
miktarlarda azalabilir. Ancak gölgeli hücrenin PV çıkışı üzerinde oluşturabileceği olumsuz
etkinin büyük bir kısmı köprüleme diyotları ile giderilebilir. Köprüleme diyotları normal iletim esnasında aktif değil iken, gölge etkisi durumunda aktif hale gelir.
Gölgeli hücrenin toplam çıkış gerilimi üzerindeki etkisi;
Vgölgeli—hücre = — I x (Rp + Rs) iken, köprüleme diyotu var iken oluşan gerilim
düşümü ise yaklaşık — 0,6 volt civarındadır (diyot üzerindeki gerilim düşümü).
V sistem = V(n 1) − 0.6
−
+
+
I
Rs
(
Rs
0A
I
0A
0.6 V
Rp
Isc = 0
I sc = 0
I
I
V( n
V( n
)
Vsistem = V(n 1) − R p + Rs ⋅ I
−
I
−1)
-40-
I
−1)
Rp
Gölgeleme etkisi sistemde sadece gerilim ve güç azalmasına yol açmaz, aynı zamanda fiziksel olarak sisteme zarar verebilir. Gölgeleme etkisinden dolayı 1 hücre üzerinde yaklaşık 30
watt’a kadar güç harcanması söz konusu olabilir. Bu durum ise hücre üzerinde oldukça sıcak
noktaların oluşmasına neden olup hücrenin fiziksel olarak zarar görmesine neden olabilir.
Gölge etkisini azaltmak amacı ile köprüleme diyotlarının her hücrenin karşısına yerleştirmek
pratik bir yaklaşım değildir. Bu nedenle köprüleme diyotları, bir modül içerisindeki bir grup
hücreyle ortak olarak veya her bir modül için ayrı bir diyot ile birlikte kullanılabilir. Elbette
ki her bir hücre için köprüleme diyotu kullanılırsa gerilim düşümü daha az olacaktır.
Blokaj Diyotu: Köprüleme diyotları sistem akımının gölgeli veya hatalı çalışan modülün etrafından dolaşarak akmasını sağlar. Köprüleme diyotları PV şeridin sadece performansını
artırmakla kalmayıp, aynı zamanda hücreler üzerinde sıcak noktaların oluşmasını engeller.
Benzer bir problem birden fazla PV şeridin paralel bağlanması durumunda da oluşur. Bu durumda hatalı veya gölgeli çalışan modül geri kalan diğer modüllerden akım çeker. Bu akımın
PV şerit üzerinde oluşturacağı olumsuz etkiyi ortadan kaldırmak için her bir şeride blokaj
diyotları konur. Bu blokaj diyotları aynı zamanda aküden gelebilecek ters akıma karşıda koruma görevi yapar.
-41-
Bir PV modüle ilişkin teknik veriler:
Performance
Rated power (Pmax) 65W
Nominal voltage 12V
Limited Warranty1 25
BP 365U–65 Watt
Photovoltaic Module
BP-365 I-V Curves (0, 26, 50 and
75oC)
Electrical Characteristics
BP 365
Maximum power (Pmax)3
65W
Voltage at Pmax (Vmp)
17.6V
Current at Pmax (Imp)
3.69A
Warranted minimum Pmax
60W
Short-circuit current (Isc)
3.99A
Open-circuit voltage (Voc)
22.1V
Temperature coefficient of Isc
(0.065±0.015)%/ °C
Temperature coefficient of Voc
-(80±10)mV/°C
Temperature coefficient of power -(0.5±0.05)%/ °C
NOCT (Air 20°C; Sun 0.8kW/m2 ; wind 1m/s)
47±2°C
Maximum series fuse rating
20A
Maximum system voltage 600V (U.S. NEC & IEC
61215 rating)
1000V (TÜV Rheinland
Mechanical Characteristics
Dimensions Length:
1111mm (43.7”) Width: 502mm (19.8”) Depth: 50mm (1.97”)
Weight:
7.2 kg (15.9 pounds)
Solar Cells:
36 cells (114mm x 114mm) in a 4x9 matrix connected in series
Junction Box:
Diodes:
U-Version junction box with 6-terminal connection block; IP 54, accepts PG 13.5, M20, ½ inch conduit, or cable fittings accepting 6-12mm
diameter cable. Terminals accept 2.5 to 10mm2 (8 to 14 AWG) wire.
Schottky by-pass diodes included, every 18 cells
Construction Front: High-transmission 3mm (1/8th inch) tempered glass; Back: Tedlar;
Encapsulant: EVA
Frame:
Clear anodized aluminum alloy type 6063T6 Universal frame; Color:
silver
-42-
BÖLÜM 2
07-20 HAZİRAN 2015
YURTDIŞI EĞİTİM VE TEKNİK GEZİ
DEĞERLENDİRME RAPORU
-43-
1. Katılımcılar
Projenin 6.3 bütçe kaleminde bulunan “Yurtdışı Eğitim ve Teknik Gezi” uygulaması
06-20 Haziran 2015 tarihleri arasında Almanya’nın Mannheim şehrinde uygulanmıştır. Projeye İskilip Mesleki ve Teknik Anadolu Lisesinden 7 Teknik Öğretmen, Gazi Üniversitesi
Teknik Bilimler Meslek Yüksek Okulundan 7 akademisyen ve özel sektör temsilcisi MCC
firmasından 1 mühendis olmak üzere toplam 15 kişinin katılımıyla gerçekleşmiştir.
Katılımcılar;
Sıra
No
Adı Soyadı
Görev Yeri
1
Mithat ATAŞ
İskilip Mesleki ve Teknik Anadolu Lisesi
2
Bayram GÖKBULUT
3
Mustafa KELSAKA
4
Sinan HALICI
5
Murat AKTÜRK
6
Hacı Recep SEYİS
7
Bekir KAYA
8
Doç Dr. Abdulmecit GÜLDAŞ
Gazi Üniv. Tek. Bilimler Meslek Yüksek Okulu
9
Doç. Dr. İbrahim SEFA
10
Doç. Dr. Onuralp ULUER
11
Yrd. Doç. Orhan KAPLAN
12
Öğrt. Görv. Özcan AYYILDIZ
13
Öğr. Gör. Dr. Şaban ÖZDEMİR
14
Öğr. Gör. Dr. Ahmet MAVİ
15
Murat Ali IŞIK
MMC Elektronik-Yazılım - Özel sektör temsilcisi
-44-
2. Yurtdışı Eğitim Programı
Projede planlanan uygulama programı gerçekleştirilmiş olup, sadece uygulama günleri
yurtdışı kurumlardan alınan randevulara göre günlerinde değişiklik yapılmıştır. Yurtdışında
kalınan süreler içerisinde katılımcıların havaalanından karşılanması, geri dönüşleri, havaalanı işlemleri ve Almanya’da geçirilen süreler içerisinde tercümanlık görevini Tekin Kaya ve
Ramazan Yılmaz tarafından yapılmıştır. Yurtdışında gerçekleştirilen programın günlük planı
aşağıdaki gibi gerçekleşmiştir:
PROGRAM
08.06.2015
Çevreyi tanıma, kurumlara ve eğitim merkezlerine ulaşım bilgilendirmesi.
Wirsol Kurum bilgilendirme toplantısı
09.06.2015
Basf kurum ziyareti ve akıllı evlerin incelenmesi
10.06.2015
HWK Kurumunda Çatı ve saha uygulamalarının görülmesi
11.06.2015
Wirsol kurum ziyareti ve saha incelemesi
12.06.2015
Iuventas Yenilenebilir Enerji Eğitimi
15.06.2015
16.06.2015
17.06.2015
TWL Enerji Dağıtım Kurumu Ziyareti
18.06.2015
Eurosol kurum ziyareti ve güneş enerjisi saha incelemesi
19.06.2015
Değerlendirme toplantısı
-45-
BASF Kurum Ziyareti
BASF Kurumundan alınan randevu neticesinde kurum ziyareti gerçekleştirilmiştir. Kurum tanıtım binası dört katlı bir bina olarak inşa edilmiş olup her katında kurumun tanıtımını
ve faaliyetlerini gerçekleştiren görevliler bulunmaktadır. Kurumun yapmış olduğu faaliyetler
ile ilgili bilgilendirme ve tanıtım toplantısı bir saat sürmüştür. Bu kısımda video ve fotoğraf
çekilmesine izin verilmektedir. Ancak kurumun fabrika kısmında gerçekleştirilen ziyaretler
esnasında fotoğraf çekimine izin verilmemiştir. BASF 1865 yılında Almanya’nın
Ludwingshafen şehrinde kurulmuş, Avrupa’nın en büyük kimya fabrikası olup 10 km2’lik
bir alana sahiptir. BASF'in 2014 yılında tüm dünyada çalışan sayısı yaklaşık 113.000 ve dönem satışları 74,3 milyar Avro olarak gerçekleşmiştir. İçerisinde 200’den fazla fabrika bulunan bir kurumdur. Kurum içerisinde dünyaca tanınmış pek çok firmanın arge birimleri
BASF’da çalışan mühendislerle birlikte araştırma geliştirme faaliyetlerini yürütmektedir.
Fabrika içerisinde iki adet termik santral bulunmakta olup bu santraller fabrikaların ihtiyacını karşılamakta, artan enerjiyi ise şebekeye vermektedir.
Özellikle yenilenebilir enerji sistemlerini kullanarak evlerin enerji ihtiyaçlarını gidermek üzere araştırmalar yapan bir şirkettir. BASF’ın hedefi kimya ile yeşil enerjinin depolanmasını sağlayacak teknolojik ve finansal olarak uygulanabilir çözümler üretmektir. 2015 yılında 150. Yılını kutlayan şirket akıllı enerji üzerine yaptığı çalışmalara destek olması amacıyla akıllı enerji konusunda yeni fikirleri desteklemek amacıyla 500 bin Euro ödüllü yarış-
ma açmıştır. Güneş panellerinin daha verimli kullanılması, kullanım ömürlerinin uzatılması
amacıyla ısı, ışık ve UV dengeleyiciler ya da yeni matbaa sistemleri gibi inovatif çözümler
üzerine çalışmalar yapmaktadır.
Rüzgar türbinlerinin daha verimli üretilmesi için kimyasal alanda da çalışmalar yürütmektedir. BASF’nin rüzgar türbinleri üzerine geliştirdiği çözümleri ile üretilen rüzgar türbinleri yüksek hızda rüzgara ve sert hava koşullarına dayanabilme özelliğine sahip olmaktadır.
Rüzgar türbinlerinin maruz kaldığı gerilme ve zorlanmalar oldukça büyüktür. Güçlü rüzgarlar türbin rotor kanatlarını bir metreden fazla eğebilir. Ayrıca kar, yağmur, ısı, dolu ve UV
radyasyonu gibi diğer hava koşullarının da rüzgar santralleri üzerinde olumsuz etkileri vardır. Santrallerin etkinliğini ve karlılığını güvence altına almak için, rüzgar türbinleri bu zor
koşullara en az 20 yıl dayanmak zorundadır. BASF özellikle kule, motor yeri ve rotor kanatları gibi birçok türbin parçasının kurulumunda epoksi sistemleri, güçlü, hafif, esnek ve zorlu
doğa koşullarına dayanıklı rotor kanatları üretilmesini sağlamaktadır. BASF tarafından kullanılan organik sünger mesela PET süngerleri rotor kanatlarındaki ana malzeme olarak sağlamlık ve dayanıklılık sağlamaktadır. Rüzgar kaplama sistemleriyle donanmış rotor kanatları, en sert hava koşullarında bile kanatların eğilip bükülmesine karşı dayanıklı hale gelmesini
sağlamaktadır. Bunun sonucunda da rüzgar türbinleri daha az bakım süresi ve daha uzun per-
-46-
Enerji depolama teknolojisi üzerine inovatif pilot projelerde BASF’da test edilmektedir. Enerji depolama işlemi, hareket, basınç ve hava akımından elektrik üreterek ortam enerjisinden faydalanılarak gerçekleştirilmektedir. Bunun en iyi uygulaması ise hibrid araçların
fren sistemine bir elektrik jeneratörünün bağlanmasıdır. Diğer bir alanı ise kaldırımlardaki
pizoelektrik tellere sahip enerji plakaları, yayaların hareketini enerjiye dönüştüren sistemlerdir.
Yalnızca yenilenebilir kaynaklar üzerinde yapılan inovasyonlar değil, aynı zamanda
inovatif ekstraksiyon yöntemleri ile yeni ve sıradışı fosil yakıt yataklarının geliştirilmesi,
enerji depolama ve dağıtım işlemlerini takip eden maliyetler, azalan enerji tüketimi ve yerel
mevzuat da yenilenebilir enerji sektörünün daha fazla gelişmesi için çalışmalar yürütmektedir.
BASF kendi çalışanları için yapılmış olan lojmanlarda akıllı ev uygulamaları geliştirmiştir. Bu evlerin içerisinde bütünüyle dönüşüm olacak malzemeler kullanılmıştır. Almanya’da bulunan evlerde enerji tüketimi m2 başına 22 litre olurken BASF tarafından geliştirilen ve yapılan sistemlerde bu oran 1 litrelik, 3 litrelik ve 5 litrelik olanlara kadar düşürülmüştür. En son yapılan pilot uygulamada ise evlerin enerji ihtiyacı solar enerji ile sıfır maliyetli evler yapılmıştır. Bu evlerin çatı ve duvarlarında neopar yalıtım malzemesi, küfe ve neme karşı ise strafor malzemeler kullanılmıştır. Evlerin pencereleri 3 kat cam kullanılmış ve
camlar arasında yalıtım amaçlı gazlar bulunmaktadır.
-47-
-48-
1.4 HWK Kurum Ziyareti
Handwerkskammer der Pfalz (HWK) Almanya’nın pek çok bölgesinde yarı devlet destekli,
yarı sivil toplum örgütü olarak meslek odalarına bağlı eğitim kuruluşlarıdır. HWK gelişmekte olan iş ve meslek alanlarına yönelik olarak eğitim programları hazırlamakta, buna bağlı
olaraktan piyasa işbirliği ile piyasanın istediği elemanları yetiştirmekte olan bir eğitim kurumdur.
HWK
Ludwingsha-
fen’de son yıllarda gelişmekte
olan güneş enerjisi ve elektrikli araçlara yönelik eğitimler veren bir kurumdur. Kurum ziyareti sırasında kurumun müdür yardımcısı Christian Heinz yapılan çalışmalar
hakkında bilgiler vererek uygulamaları yerinde göstermiştir.
Kurum hem kendi elektrik ihtiyacını karşılamak hem de bu alanda eğitimler vermek için 100 KWp’lik bir sistem
kurmuştur. Buradan üretilen elektrik kurumun bütün ihtiyacını karşılamaktadır. Almanya’da
enerji tüketimin %26,2’si alternatif enerji kaynaklarından karşılanmaktadır. Şu anda gelinen
nokta Almanya’nın 2020 yılı için konulan hedeftir. Yenilenebilir enerji kaynaklarını kullanarak enerji üretiminin 2020 hedeflerine beş yıl önceden yani 2015 yılında yakalamıştır. Koyulan hedeflere ulaşmada en büyük faktör devlet tarafından verilen teşviklerdir.
HWK meslek okulunda elektrikli ve hibrit araçlar üzerine eğitimler verilmektedir. Bu
eğitimler verilmeden önce araba firmaları ürettikleri elektrikli ve hibrit araçları okula bağışlamaktadır. Okulda bulunan meslek öğretmenleri araba fabrikalarına giderek orada elektrikli
ve hibrit araçlar üzerine eğitimler almaktadır. Eğitimlerini tamamlayan öğretmenler okulda
öğrencilere bunlar üzerinde uygulama eğitimleri gerçekleştirmektedir. Elektrikli araçların
şarj üniteleri güneş panellerinden elde edilen elektrik ile şarj olan aküler ile sağlanmaktadır.
Yapılan ziyarette Almanya’nın enerji politikası, güneş enerjisi sistemleri, şebekeye
bağlantı şekilleri, elektrikli araçlar, hibrit araçlar, şarj üniteleri, araçlarla test sürüşleri gerçekleştirilmiştir.
-49-
-50-
1.5 WİRSOL KURUM ZİYARETİ VE SAHA İNCELEMESİ
Wirsol 2004 yılında kurulmuş rüzgar ve güneş enerjisi üzerine hizmet üzere kurulmuş
bir özel şirkettir. Şirketin çalışma alanı güneş enerjisi sitemleri üzerinedir. Wirsol kurulduğundan beri 8000 adet güneş enerjisi sistemi kurmuştur. Şirketin kendisine ait 15 adet güneş
enerjisi parkına bulunmaktadır. Almanya içerisinde 42 MWp elektrik üretimi sağlayan bir
şirkettir. Şirket Alman hükümetinin güneş enerjisi verdiği destek sürecinde 3000 çalışana
sahipken, son dönemde Alman Hükümetinin enerji sektöründen desteğini çekmesiyle birlik
küçülme kararı almış ve çalışan sayısını düşürmüştür. Aynı zamanda Wirsol Şirketi Wircon
şirketi ile ortaklık gerçekleştirmiştir. Şirket güneş enerjisi üzerine Avrupa ve dünyanın değişik bölgelerinde Belçika, İspanya, Amerika, İtalya, Fransa, İsviçre, Maladiv Adaları, Dominik Cumhuriyetinde projeler uygulamıştır. Almanya’nın en büyük statlarından birisi olan
Hofenheim Stadı otopark üzeri güneş enerjisi paneli sistemini kurmuştur. Burger King restoran zinciri, Hockenheimring yarış pisti izleyici türbin üzerine gibi pek çok yere güneş enerjisi sistemleri kurmuştur. Şu anda şirket elektrikli ve hibrit araçlar üzerine çalışmalar yapmakta ve pazar oluşturma girişimi devam etmektedir.
Wirsol Bruhrain’de Almanya’nın en büyük güneş paneli parkını oluşturmuştur. Bu
park 122.000 M2 üzerine kurulmuş olup 2258 MWp kurulu gücü ve yıllık 2155 MWh elektrik üretmektedir.
-51-
1.6. EUROSOL KURUM ZİYARET VE SAHA İNCELEMESİ
Eurosol, Avrupa’da solar sistemler konusunda önderlik yapan bir EPC şirketi olarak
1994 yılında kurulmuş ve Dünyanın 8 ayrı ülkesinde EPC ve Önde gelen markaların satıcısı
olarak faaliyet göstermektedir. 2500 den fazla her çeşit uygulamayon bir firmadır(Açık Alan
ve Çatı Entegrasyon). Firma Almanya merkezli olup Dünyanın yükselen pazarlarında ortaklıkları mevcuttur. Orta Doğu, Kuzey Afrika, Japonya ve Güney Amerika da Yenilenebilir
Enerji konusunda çalışmalar yapılmaktadır. Eurosol, Enerji Üretimi, Enerji Yönetimi, Enerji
tasarrufu konusunda uzmanlık ve deneyimlerine sahip bir şirkettir.
Almanya hükümeti 2006 yılında güneş enerjisi sisteminin kurulması için ekonomik
teşvik sistemini başlattı. Bu teşvik sistemine bağlı olarak Almanya içerisinde ki pek çok şirket enerji sektörüne geçiş yaptı. Enerji sektörü Almanya içerisinde büyük bir gelişme kaydetti. Şirketler büyük bir hızla var olan potansiyellerini artırdılar yeni elemanlar aldılar. Ancak ana pazarının %70-80’i enerji olan bu şirketler 2013 yılından itibaren düşüşe başladılar.
Bu düşüşle birlikte çok hızlı büyüyen şirketler bu defa küçülmek için uğraşsalar da yeterli
olmadı ve pek çok şirket iflas etti. Almanya da 7500 MW olan enerji pazarı şu anda 1900
MW seviyesine kadar düştü. Bu seviyelerin 2015 yılında 1900 MW’ların altına düşülmesi
bekleniyor. Bu şirketlerde Pazar olarak Arap ülkeleri, güney Afrika ülkeleri ve Türkiye pazarına yönelmiş durumdalar. Şu anda Almanya içerisinde fotovoltaik pazarında çalışan şirket
sayısı beş ya da altı civarında kaldı. 2010 yılına kadar fotovoltaik pazarında panel üreticiler
piyasanın istediği panel ihtiyacını karşılayamadığı için istediği fiyata satış yapıyorlardı. Ancak 2010 yılından itibaren panel üretici sayısının hızla artmasına bağlı olarak piyasaya çok
fazla panel girişi oldu. Bu da piyasada güneş enerjisi sistemlerinin fiyatlarının hızla düşmesine neden oldu. Şu ana kadar kurduğumuz sistemlerin yıllık 0.2-0.3’lük oranda verimlerinin
düştüğü tespit edilmiştir. Bu da güneş enerjisi panelleri için oldukça güzel bir sonuç olmaktadır.
Almanya’da Teşvik;
Alman hükümeti 2006 yılında başlattığı teşvik ile bu sektörde 0.9 GW elektrik üretimi
sağlandı ve bu üretilen elektriği 51 Euro-Sent ile 20 yıl bu fiyattan alma garantisi verdi. Her
yıl bu fiyatlar sistem fiyatlarına bağlı olarak düşüşe geçti. 2007 yılında 1.3 GW’ 49,21 EuroSent, 2008 yılında 1.9 GW’ı 43,01 Euro-Sent, 2009 yılında 3.8 GW’ı 43,01 Euro-Sent 2010
yılında 7.5 GW’ı 28,74 Euro-Sent’e alırkan bu fiyat 2012 yılında 24.43 Euro-Sent’e şu anda
ise 9 Euro-Sent’lerin altında fiyata Alman hükümeti alımlarını gerçekleştirmektedir.
-52-
Jahr
Zubau In GW
Inst. Gesamtleistung In GW
Förderung ct/kWh
2006
0,9
2,8
51,80
2007
1,3
4,1
49,21
2008
1,9
6,0
46,57
2009
3,8
9,8
43,01
2010
7,4
17,2
39,14
2011
7,5
24,7
28,74
2012
24,43
Ab 07/2012
20,77
Sistem kurulum fiyatlarının hızlı düşüşü ile birlikte Alman hükümeti 2010 yılında müdahale ederek aldığı fiyatı her yıl düşürmeye başladı. Şu anda Almanya içerisinde kurulacak
olan büyük sistemlerde ihale yöntemine geçildi. Büyük sistem kurulumu için ihaleye çıkarılmakta ve en ucuz fiyatı veren firma kurulumu gerçekleştirmektedir. 2015 Yılı itibariyle büyük sistem kurulum fiyatlarının ihaleleri 0.9-0.7 Euro-Sent arasında gerçekleşmektedir. Küçük sistemlerin fiyatları biraz daha pahalıya alınmakta olup Alman hükümeti 2015 yılı itibariyle küçük sistemlerde 13 Euro-Sent’e üreticiden elektriği almaktadır.
Küçük sistem kurulumu şu anda Almanya’da daha cazip hale gelmektedir. Çünkü şebekeden çekilen elektriğin Euro-Sent fiyatı 27 Sent civarındadır. Üretilen elektrik kendi kullanımı için tüketildiğinde çok daha kazançlı bir hale gelmektedir.
Almanya’da teşvik ve kurulum bağlantısı aşağıda ki grafikte görüldüğü gibi 2010 yılında kurulumlar maksimum düzeyde artarken teşviklerde bu yıldan itibaren düşüşe geçmiştir.
-53-
Almanya’da 2015 yılı itibariyle güneş enerjisinden elde edilen elektrik miktarı 38.000
MW ile dünyada birinci sırada yer almaktadır.
Almanya’da üretim ve tüketim mayıs haziran Temmuz 10.000 MW’lık bir üretim sağlanmaktadır. 2011 yılı verilerine göre üretilen elektrik ihtiyacım olan elektriğin tamamımı bu
aylarda karşılamaktadır. Sadece güneşten elde edilen elektrik 2015 yılında 38.000 MW güce
erişmiştir. Bu değer benim ülkenin ihtiyacı olan değerden oldukça fazladır. Bu üretimin fazla
çıkması şirketlerin borsa değerlerinin düşmesine neden olmaktadır. Çünkü ihtiyaçtan fazla
üretilen elektrik için üreticiler tüketicilere MW Saatine 100 Euroya kadar para ödemek zorunda kalmakta ya sistemini açmak zorunda yada yurtdışına satmak zorunda kalmaktadırlar.
Enerji üretimini artmasının yanında Almanya’da enerji tüketimi de yıllara bağlı olarak tüketimde azalmaktadır. Almanya’da enerji üretiminin yanında enerji tasarrufuna yönelikte Alman hükümeti kanunlar çıkarmıştır.
-54-
Eurosol 2011 yılında kurulan Ludwinshafen Wertstoffhof-Süd bölgesinde Projektierung von Großanlagen und Solarparks’ında 2.7 MW’lık güce sahip 8000 adet güneş panelinin kullanıldığı güneş enerjisi sistemi kurmuştur. Bu sistemin kurulduğu alan eski bir alüminyum fabrikasının atıklarının toplandığı bir bölge iken fabrika tarafından bu atıkların üzeri
kapatılarak asfalt atılmıştır. Asfaltlı bu bölgenin üzerine 2.7 MW’lık bir sistem kurulmuştur.
Buraya kurulan sistemde güneş panellerinin tutturulmasında metal ayakların yerine plastik
altlıklar kullanılmıştır. Plastik altlıkların içerisine ağırlıklar doldurularak panel ile birlikte
yaklaşık 150 kg’lık bir ağırlık oluşturulmuştur.
-55-
Eurosol 2011 yılında kurulan Ludwinshafen Wertstoffhof-Süd bölgesinde Projektierung von Großanlagen und Solarparks’ında 2.7 MW’lık güce sahip 8000 adet güneş panelinin kullanıldığı güneş enerjisi sistemi kurmuştur. Bu sistemin kurulduğu alan eski bir alüminyum fabrikasının atıklarının toplandığı bir bölge iken fabrika tarafından bu atıkların üzeri
kapatılarak asfalt atılmıştır. Asfaltlı bu bölgenin üzerine 2.7 MW’lık bir sistem kurulmuştur.
Buraya kurulan sistemde güneş panellerinin tutturulmasında metal ayakların yerine plastik
altlıklar kullanılmıştır. Plastik altlıkların içerisine ağırlıklar doldurularak panel ile birlikte
yaklaşık 150 kg’lık bir ağırlık oluşturulmuştur.
-56-
1.7. IUVENTAS MESLEKİ EĞİTİM
BITNET-Systems GmbH Ludwigshafen am Rhein-Oppau’da bulunan eğitim merkezinde ErEne Green Technologies mühendisi Mnfred Halaczinsky tarafından 12-15-16 Haziran 2015 tarihlerinde üç gün süreyle Almanya’da yenilenebilir enerji konusunda yapılan faaliyetleri, Şebekeye bağlı güneş ve rüzgâr enerjisi sistemleri, Solar Radyasyon, Solar Hücreleri ve Modül teknolojileri, Evirici teknolojisi ve Montaj ekipmanları, bileşenlerin Hesaplanması, Uluslararası bakım / onarım normları, Keşif, Montaj ve uygulama malzemeleri, Bakım, Onarım ölçümler konusunda 18 saat süreyle eğitim vermiştir.
-57-
1.7.1. Rüzgâr Enerjisi Sistemleri
Bu sistemler rüzgârın pervaneyi çevirmesi sırasında mekanik enerjinin elektrik enerjisine
dönüşümünü temel alır. Sistem incelendiğinde pervanelerin bağlı olduğu mil bir dişli şanzıman sistemine o da jeneratöre bağlıdır. Rüzgar gülünün tepesindeki yapıya gonda denir ve
bu yapı rüzgarın yönüne göre optimum çalışmayı sağlamak üzere yön değiştirebilir. Sistem
esasen basit bir yapıya sahiptir, rüzgar pervaneyi, pervane şanzımanı çevirir ve bu hareket
jeneratöre aktarılarak belli bir genlikte voltaj üretilir ve üretilen bu gerilim doğrudan şebekeye bağlanır. Rüzgar jeneratörünün bir avantajı istediğimiz frekansta AC gerilim üretebilmesidir. Bu özellik ise invertörleri aradan çıkartarak verimi ve dayanımı arttırmaktadır. Rüzgar
jeneratörlerinde dahili olarak bir volan mekanizması da bulunmaktadır. Bu mekanizma nor-
mal zamanlarda rüzgar ile birlikte dönerken rüzgar kesildiği ya da hızı azaldığı zamanlarda
kendi ataleti ile dönme hareketine devam ederek enerji üretmeye devam eder. Jeneratörlerin
ihtiva ettiği diğer bir sistem ise fren mekanizmasıdır. Bu mekanizma aşırı enerji üretimi zamanlarında merkezi sistemden gelen direktifler doğrultusunda jeneratörü devreden çıkarmak
ya da aşırı rüzgarlı zamanlarda türbini korumak maksatlı sistemi durdurmada kullanılır.
-58-
Volan dişlisi
Rüzgar jeneratörlerinde şanzıman sistemleri arızalara sebep olabildiğinden yeni nesil
sistemlerde bu mekanizmalar kullanılmamaktadır.
Elektrik satan şirketler için rüzgar jeneratörlerinden gelen elektriği şebekeye vermeden önce ayarlamak sıkıntılı bir hal alabilmektedir. Bundan dolayı bu şirketler merkezlerden
rüzgar türbinlerinin üretimlerini kontrol edebilmektedirler. Eğer aşırı üretim veya tüketim
var ise ihtiyaç doğrultusunda bazı türbinler devreye alınıp çıkartılabilmektedir. Bu sayede
sistemin dengeli olması sağlanır. Benzer şekilde fotovoltaik sistemlerde enerji kontrolü çok
daha küçük adımlar ile kademe kademe yapılabilirken rüzgar türbinlerinde bu mümkün ol-
mamakta, bir jeneratör ya tam kapasite ile çalışmakta ya da hiç çalışmamaktadır. Bu noktada
enerji üretiminin kontrolü açısından fotovoltaik sistemler daha avantajlı görünmektedir. Ayrıca rüzgar sistemlerinin dezavantajlarından birisi sistemin ürettiği elektriğin ülke geneline
transferinin zor olmasıdır. Almanya için düşündüğümüzde kuzey denizinde üretilen elektriğin ülkenin güney eyaletlerine taşınamaması sistemin bu handikabını ortaya çıkarır. Dolayısı
ile bu sistemlerde üretilen elektriğin aynı bölgede kullanılması zorunluluğu vardır.
Enercon firması şu anda dünyanın en büyük rüzgar türbinlerini üretmektedir. En başlarda bu türbinlerin gücü 25KW/h iken şu an bir jeneratör ile 7MW/h güç üretilebilmektedir.
Bu değer görüleceği üzere çok büyük noktalara gelmiştir. Ancak genel kullanımda 3.5KW/h
gücündeki jeneratörler tercih edilmektedir. Bu türbinlerin temelleri 8-9 metre derine gömülmüş betondan oluşmaktadır.
1.7.2.1 Rüzgar Türbinlerinin Kurulumu Ve Dikkat Edilmesi Gereken Unsurlar
Öncelikle sistemin nereye kurulacağına karar verilmesi gerekmektedir. Konuma karar verildikten sonra jeneratörün kurulacağı yerde zemin etüdünün yapılması gerekir.
Rüzgar jeneratörleri çalışma sırasında fazlaca gürültü yapmaktadırlar. Dolayısı ile sistemin
kurulacağı yerin yakınında yerleşim olmaması tercih sebebidir.
-59-
Türbinlerin boyu 198 metreye kadar çıkabilmektedir. Bu durumda türbinlerin gölgesini hesaba katmak gerekir. Bu gölgelerin konutların üzerine düşmemesi için konum seçimine dikkat
edilmelidir.
Kurulum esnasında bir türbin için 12.600 m2 araziye ihtiyaç duyulabilmektedir. Dolayısı ile
çevredeki tarım arazileri sahipleri ve halk ile diyalog halinde olmak gerekir.
Rüzgar sistemleri verimli olabilmek adına sarp ve ulaşımı zor arazilere kurulabilmektedir.
Dolayısı ile bu sistemlerin kurulumunu sağlayabilmek için hususi yollar yapma gereği ortaya
çıkabilir. Bu sayede ağır vasıtalar, tırlar iş makineleri bölgeye ulaşabilir.
Rüzgar jeneratöründe üretilen elektriğin şebekeye bağlanması için yer altı kablo hattı döşenmesi gerekmektedir. Bu hat için 3,5 metre derinlikte kanallar açılır, kanala taş döşenir, taşın
üzerine kablo ve kablonun üzerine yine taş ve toprak döşenerek iletim sağlanır. İşte bu kanallar için zeminin uygunluğu yine analiz edilmelidir. Bu kanalların DIN standartlarına uygun olarak kablosuz şekilde sadece çukur açma, taş döşeme vs. işlemlerinin metre başına
maliyetinin 600 Euro olduğu unutulmamalıdır.
Tüm analizler yapıldıktan sonra rüzgar jeneratörü mimarları tarafından tam maliyet hesabı
çıkartılır.
1.7.2. Fotovoltaik Sistemler
Neden fotovoltaik sorusunun cevabı olarak dünyada kullanılan enerji kaynakları ve bu enerji
kaynaklarının kaç yıl ömürlerinin kaldığına bakılması gerekir. Şu an dünyada Uranyumun
40 yıl, petrolün 45 yıl, gazın 60 yıl, taş kömürünün 135 yıl, odun kömürünün 200 yıl ömrünün kaldığı tahmin edilmektedir.
Almanya’da halen enerji kaynağı olarak en çok taş kömürü kullanılmaktadır. Ancak taş kömürünün hem üretimi zor, hem de ticari ömürlerini tamamlamak üzereler. Buna karşılık aşağıdaki tabloda dünyada kullanabileceğimiz yenilenebilir enerjinin hem ne kadar yeterli hem
de kolay ulaşılabilir olduğu anlaşılmaktadır.
-60-
Yukarıdaki grafikten elde edilen bilgilere göre yenilenebilir enerji kaynakları ve ihtiyaç karşılama oranları şu şekildedir;
Enerji Çeşidi
Dünyada İhtiyaç Duyulan Enerjiyi Karşılama Miktarı
Solar enerji
Dünya enerji ihtiyacının 2850 kat fazlasını karşılayabilir.
Rüzgâr enerjisi
Biyogaz
Termal su
Okyanus enerjisi
Hidroelektrik enerji
Dünya enerji ihtiyacını tek başına karşılayabilir.
Tabloda görüldüğü gibi hiçbir katı ya da nükleer enerji kaynağına ihtiyaç duyulmadan sadece yenilenebilir enerji kaynakları ile dünyanın enerji ihtiyacının 3078 kat fazlasının
elde edilebileceği görülmektedir.
İkinci dünya savaşı sonrası ivme kazanan endüstriyel üretimin ve dünya nüfusundaki
artışın ortaya çıkardığı elektrik ihtiyacındaki artış göz önünde bulundurulduğunda alternatif
enerji kaynaklarına olan ihtiyaç da daha fazla ortaya çıkmaktadır. Aynı zamanda Çernobil ve
Fukuşima nükleer santrallerindeki nükleer kazalar düşünüldüğünde yenilenebilir enerji sistemlerine geçişin kaçınılmaz olduğu ortaya çıkmıştır. Günümüzden 35 sene öncesine kadar
sadece askeri ve uzay endüstrilerinde kullanılan solar sistemler artık hesap makinelerine,
bahçe aydınlatmalarına, evlerin çatılarına kadar girmiş, maliyetleri çok aşağılara çekilmiş
durumdadır. Devletler ise kurulum, işletme ve söküm maliyetleri yüksek olan nükleer ve termik santrallerden daha ziyade kompakt bir yapıya sahip, temiz, güvenilir olan yenilenebilir
enerji kaynaklarına yönelmektedirler. Bu şekilde bir tane nükleer santral ya da termik santral
kurmak yerine çok daha fazla sayıda, makro ölçekte, ülke geneline yayılmış bir şekilde bulunan temiz enerji kaynakları devreye sokulmaktadır. Bu sistem ile maliyetler aşağı çektiği
gibi enerji üretiminde halkı da devreye sokarak işleyişin tabana yayılması sağlanmıştır.
-61-
Bu tespitlerden hareketle Türkiye’nin coğrafi konumu da göz önünde bulundurulduğunda güneş ve rüzgârdan elde edilecek enerjinin ülkemiz için hem ucuz hem de istikrarlı
olacağı, enerji bağımsızlığı noktasında da ülkemizi rahatlatacağı aşikârdır.
Yenilenebilir enerjide çeşitliliği arttırmak, tek kaynağa bağımlı olmamak gerekmektedir. Bu şekilde enerji üretiminin istikrarlı hale gelmesi sağlanırken bir yandan da maliyetlerin aşağı çekilmesine olanak sağlanacaktır. Mısır, Nijerya Güney Afrika Cumhuriyeti gibi
ülkelerde nükleer santral bulunmasına rağmen sanayi tesislerinin bulunduğu bölgeler de
dâhil olmak üzere günde iki saate varabilen enerji kesintileri yaşanmaktadır. Bu da nükleer
santral gibi büyük ve merkezi sistemlerin dahi tek başına yeterli olamayacağını, kesinlikle
yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelmek gereğini ortaya çıkarmaktadır. Bu nedenle özel-
likle Almanya’da fotovoltaik sistemlere yönelinilmiştir. Diğer enerji kaynaklarına göre oldukça avantajlı olan fotovoltaik sistemlerin avantajları şunlardır.
Fotovoltaik sistemlerin kurulumu ve montajı kolaydır.
Sistemin büyüklüğü bir evin ya da şirketin ihtiyacına göre ayarlanabilir. İki panelden oluşan
sistemlerden 10.000 panellik sistemlere kadar kurulum yapılabilir. Afganistan ya da Afrika
ülkelerinde kuyulardan su çıkartmak üzere kurulan 5-6 panellik sistemler bu küçük yapılara
örnek verilebilir.
Fotovoltaik sistemlerde hareketli mekanik parçalar olmadığından bakım onarım ihtiyacı yoktur. Kurulum sırasında kaliteli malzeme ve donanım kullanımı ile kalifiye bir işçilik ortaya
koyulduğu takdirde on yıllara varan dayanım söz konusu olacaktır.
Rüzgâr santralleri ile kıyaslandığında taşınabilirliği çok kolaydır. Rüzgâr santralinin kurulumu sırasında taşınması gereken bir kanatın boyunun 17 metre olduğu, taşıma yapılmadan
önce nakliye güzergâhının mühendisler tarafından belirlemesi gerektiği, zemin etüdünün çok
daha önem arz ettiği düşünülürse lojistik açısından fotovoltaik sistemlerin avantajlı olduğu
anlaşılır. PV paneller 50-80 adetlik paketler halinde forkliftlerin taşıyabileceği şekilde ambalajlanarak nakliyeye uygun hale getirilir.
Bir avantajı da kurulu bir PV sisteminin bir noktadan sökülüp başka bir yere naklinin kolay
olmasıdır.
Not: Bazı yazılarda ve makalelerde fotovoltaik sistemlerin üretimi sırasında harcanan enerji-
nin panel tarafından hiçbir zaman elde edilemeyeceği yazılmaktadır. Ancak farklı araştırmalar ise sistemin uygun şekilde kullanımı ile 1,5 – 6 sene içerisinde panellerin imalatı için harcanan enerjiyi tekrar üretebildiklerini ortaya koymuştur (Kaynak: Berlin Teknik Üniversitesi
Elektrik Mühendisliği Bölümü).
-62-
Tabi ki yukarıdaki eleştiri aynı şekilde nükleer santraller için de yapılabilir ki nükleer
santralleri kurmak ve ayakta tutmak için harcanacak gri enerjinin de azımsanmayacak kadar
fazla olacağını kolaylıkla tahmin edilebilir. Ayrıca bir nükleer santralin atıklarının muhafaza
edilmesinin ve aktif kullanım ömrünü tamamlamış işletmelerin sökümünün taşıdığı riskler
sadece maddiyatla ölçülemeyecek, etkileri nesiller boyu sürebilecek kalıtımsal sorunlara yol
açabilen tehlikeler içermektedir.
Fotovoltaik sistemlerin kullanıldığı yerlere örnek verecek olursak;
Almanya’da oto kaporta tamir şirketleri PV ile kendi elektriklerini üreterek boya kurutmada
kullandıkları fırın sistemlerini çalıştırabilmektedirler.
Trafik işaret lambalarında
Saatlerde
Hesap makinelerinde
Uydularda
Cep telefonu vb. cihazların şarj işlemlerinde
Elektrikli otomobillerin şarj işlemlerinde
Afrika ülkeleri gibi kırsal ve elektriğin olmadığı yerlerde su kuyularında
Evlerde elektrik üretip şebekeye satma işlemlerinde
1.7.2.1. Fiziksel Açıdan Fotovoltaik Sistemler
Her ne kadar fotovoltaik teknolojisi yeni olarak bilinse de buluş 1839 yılında Fransız
fizikçi Alexandre Edmond Becquerel tarafından gerçekleştirilmiştir. İlk panel ise 1954 yılında “Bell” firması tarafından tanıtılırken 1958 yılında NASA’nın uzaya gönderdiği bir uyduda kendine yer bulmuştur.
-63-
PV panellerin enerji verimliliği ve kullanım ömürleri her geçen gün artarken maliyetleri de o nispette azalmakta, bu da uzun vadeli yatırımların önünü açmaktadır. Aynı zamanda
panellerle birlikte yarı iletken ve led teknolojisinin gelişmesi de PV panellerin aydınlatma
sistemleri kullanımındaki verim artışını çok ciddi miktarda desteklemiştir.
Modüllerin üretiminde temel olarak silisyum ve bunun yanında bor, fosfor gibi
elementlerden faydalanılır. Silisyum dünyanın her yerinde toprakta bol miktarda bulunduğundan ham madde sıkıntısı yaşanmamaktadır.
1.7.2.2. İnvertörler (Eviriciler)
Bilindiği üzere evlerde ve sanayi tesislerinde AC gerilim kullanılmaktadır. An-
cak PV paneller DC gerilim üretirler. Bu durumda üretilen bu DC gerilimin bir sistem aracılığı ile AC gerilime çevrilmesi gerekmektedir. Bu işlemi yapan cihazlara invertör ya da evirici denir. Eviriciler içlerinde manyetik indüksiyon oluşturarak AC gerilimi DC gerilime çevirirler.
Yukarıda bir eviricinin prensip şeması görünmektedir. Anahtar 1 konumuna alındığında I1
akımı oluşurken 2 konumuna alındığında I2 akımı oluşmaktadır. Bu şekilde saniyede 50 defa
1 ve 2 numaralı anahtarlar konum değiştirirken DC gerilim manyetik indüksiyon yolu ile
transformatörün çıkış sarımında AC gerilime dönüştürülmektedir. Aşağıda basit bir eviricinin elektrik şeması verilmektedir.
-64-
Aşağıdaki resimlerde transformatörsüz profesyonel eviriciler görülmektedir. Bu eviriciler kendi içlerinde bir yada birden fazla maximum power point tracking (mppt) modülüne sahip olabilmektedirler. Bu sayede eviricilere bağlanan PV panellerden maksimum verim
alınabilmektedir.
1.7.2.3. Fotovoltaik Panellerde Hücre Yapıları
Genel olarak üç çeşit kristal yapısı vardır. Bunlar aşağıdaki resimlerde belirtilmiştir.
Mono kristal modül
Mono kristal modül
Yarıdaki resimde solar hücre üretiminde kullanılan
silisyum blok görülmektedir.
-65-
Poly kristal modül
Mono kristal modül: Bu modüller in ver imliliği poly kr istal modüller e nazar an daha
yüksektir. Hücrelerin üretim yöntemleri aynı olmasına rağmen mono kristalde yapıda hücreler üretim sırasında manyetik yöntemlerle belirli bir sırada dizilirler. Bundan dolayı belirli
bir açıdan gelen ışıkları daha yüksek yoğunlukla yakalayabilmektedir. Küçük alanlarda daha
fazla verim elde etmek için tercih edilirler. Buna örnek olarak yörüngelerde kullanılan uydular verilebilir.
Poly kristal modül : Bu modüller in ver imliliği mono kr istal yapıdaki hücr eler e gör e
daha düşük olmasına rağmen maliyetleri de daha alt düzeyde kalmaktadır.
Bir PV sistem kurulacağı zaman hücre tipi seçiminde sadece verimlilik değil maliyet te göz
önünde bulundurulmalıdır. Mono kristal hücreler daha verimli olmasına rağmen sabah ve
akşam güneşlerinde elektrik üretimi yapamamaktadırlar. Ancak verimi düşük olan poly kristal hücreler çok farklı açılardan gelen ışıkları yakalayabildiklerinden sabah ve akşam saatlerinde de üretim yapabilirler. Bu durum göz önünde bulunarak maliyet hesabına bir parametre
olarak ilave edilmelidir.
Dünnschicht modül : Silisyumun panel yüzeyine buhar şeklinde püskür tülmesi ile elde
edilen panel türüdür. Verimliliği poly kristalden de aşağılardadır. Ancak maliyetinin düşük
olması sebebi ile çok geniş arazilerde kullanım alanı bulabilmektedir.
Verimlilik
Işık İhtiyacı
Mono kristal modül
14-20 %
Az ışıkla çalışmaz
Poly kristal modül
12-16%
Az ışıkta verimsiz-
Dünnschicht modül
13-15%
Az ışıta en verimli
Ağırlık
Kırılganlık
Ağır
Sağlam
Ağır
Sağlam
Hafif
Kırılgan
1.7.2.4. Fotovoltaik Panellerin Kurulum Yönünün Ve Açısının Verime Etkisi
Aşağıdaki grafik dikkatle incelenirse panelin yerle açısının yaklaşık 27 dereceye tekabül ettiği noktada güneş tam güneyde iken verim %100 noktasına çıkmaktadır (kırmızı
çizgi ile belirtilen aralık). Bu grafikten yola çıkarsak panelin yer ile olan açısı 60 derece iken
güneş tam güney noktasında bulunduğu sırada beklenen verim %85 ile %94 aralığında kalmaktadır. Bu grafiğin aynısı Türkiye’ye uygulandığında en yüksek verimin alındığı panel
açısı 32 dereceye denk gelmektedir.
-66-
1.7.2.6. Panel Kurulacak Coğrafi Bölgelerin Güneş Verimliliğinin Tespiti
Bu tespitin yapılabilmesi için tüm Avrupa ülkelerini içeren online bir program http://
re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps4/pvest.php adresinde mevcuttur. Bu program standart test koşullarında 1KW/p üretebilen bir sistemin gerçekte Avrupa’nın hangi noktasında ne kadar güç
üretebileceğini göstermektedir. Programı örnekler ile açıklayalım;
Örnek 1 : İlk ör nekte Çor um ili İskilip ilçesi için yapılan ölçümler i alalım.
Linkteki adrese girilir
-67-
Yandaki
ekranda
o
bölgenin güneş enerjisi bakımından gerçek
verimini gösterir.
Yukarıda açılan ekrana göre eğer standart
test
koşullarında
1
KW/p güç üretebilen bir sistemi İskilip’e kurarsak aslında alacağımız güç 1,29kW/p olacaktır. Eğer sistemimiz 10KW/p olarak tasarlandı ise gerçek gücümüz 1,29 x 10 = 12,90KW/p
olacaktır.
Örnek 2: Finlandiya’nın başkenti Helsinki için bu hesaplamaları yaptığımızda alacağımız
değer 972W/p olacaktır. Helsinki’de sistem 10KW/p olarak tasarlandı ise alınabilecek gerçek güç 972 x 10 = 9,72KW/p olacaktır.
1.7.3. Solar Sistem Kurulum Tipleri
Genel olarak iki tip off grid ve on grid şeklinde yapılırlar.
1.7.3.1. Off Grid / Ada Sistemleri
Su kuyuları, bahçe aydınlatması, dağ evleri gibi şebekenin bulunmadığı yerlerde tercih edilirler. Aşağıdaki şekil bir ada sistemine ait blok diyagramı göstermektedir. Solar şarj ünitesi
pv panellerden gelen elektrik akımını akülere ve panellere zarar vermeyecek şekilde düzenleyerek akünün şarj edilmesini sağlar. Aynı zamanda doğrudan panelin ürettiği voltajla çalışabilecek cihazlar için bir gerilim köprüsü oluşturur. Sonraki aşamada şarj ünitesi tarafından doldurulan akümülatördeki gerilim evirici tarafından
220V AC gerilime dönüştürülerek bu voltaj ile çalışacak
cihazlar beslenir. Bu sistemin
en büyük avantajı gündüz depo edilen elektriğin akü kapasitesine bağlı olarak gece de
kullanılabilmesidir.
-68-
1.7.3.2 On Grid Sistemler
Şebekeye bağlı olan ve şebekeyi besleyebilen sistemlerdir. Bu sistemlerde sistemin uzaktan
kontrol edilip gerekirse merkezden kapatılmasını sağlayan uzaktan kontrol üniteleri bulunmaktadır. Bu sayede şebekeye fazla enerji verildiği durumlarda merkezden kontrol ile bazı
üniteler devre dışı bırakılabilir. Aşağıdaki şekilde standart bir on grid yapısı görülmektedir.
Pv panellerden alınan DC gerilim evirici yardımı ile AC gerilime evirildikten sonra üretilen
voltaj çift yönlü sayaca girilir ve tüketicinin kullanımına sunulur. Sağ tarafta görülen sayaç
tüketicinin ürettiği gücü ölçerken sol tarafta olan ise şebekeden satın alınan gücü ölçer. Bu
sayede tüketicinin ürettiği elektrik ile sistem beslenirken fazla üretilen elektrik de şebekeye
satılmaktadır.
1.7.4. Fotovoltaik Sistemlerde Kurulum İşlemleri
Rüzgar jeneratörlerinde yer analizi yapıldığı gibi fotovoltaik sistemlerde de yer analizi yapılması ve kurulacak yere göre en uygun sistemin belirlenmesi gerekmektedir. Özel sektörde
panellerin montaj yeri atıl durumda olan çatılar tercih edilmektedir. Böylece atıl durumda
bulunan alanlar değerlendirilmiş olmaktadır.
Çeşitli çatı tipleri
-69-
1.7.4.1. Kurulumda Dikkat Edilecek Unsurlar
Yapılan arazi analizleri sonucunda fotovoltaik sistemleri arazide sabitleyecek metallerin ne
kadar derine gömüleceği belirlenir. Bu analizler 30 yıl çalışması öngörülen sistemler için
hayati önem taşımaktadır.
Panellerin verimliliklerini arttırmak yer ile en uygun açıda yerleştirmek gerekir. Sistemin
bulunduğu coğrafi bölgeye bağlı olarak yer ile yaptıkları açı değişiklik gösterir. Bu açı değeri Almanya’da 28o iken Türkiye’de 32o dir. Ancak bu açının sağlanamadığı durumlarda 15o 45o arasındaki herhangi bir açı değeri kabul edilebilir sınırlar içindedir. 15 0’lik eğimin altındaki değerlerde paneller yağmurlar ile temizlenemeyeceğinden kirlilik artacaktır. Ayrıca kar
yağması durumunda da panel üzerine fazladan yük bineceğinden kullanım ömrünü azalta-
caktır.
Verimlilik hususunda en çok dikkat edilmesi gereken unsurlardan birisi de gölgelenme durumudur. Panellerin herhangi birisinin üzerinde ağaç, baca, anten vs. gölgesi düşmesi durumunda verimlilik ciddi oranda düşecektir.
Sistemin kurulacağı çatının yaşı, kiremitlerin ve çatının sağlamlık durumu da önemlidir. Misal vermek gerekirse bir sistem kurulduktan 10 yıl sonra çatıya bakım yapıldığında tüm sistemin sökülmesi ve yeniden monte edilmesi gerekecektir. Bu durum fazladan maliyet getirdiği
gibi hem de panel ve diğer ekipmanların zarar görmesine sebep olacaktır. Dolayısı ile montajdan önce çatının bakımdan geçirilmesi ve uzun yıllar boyunca tadilata ihtiyacı olmamasının sağlanması gerekmektedir.
Çatılara kurulum yaparken aşağıdaki resimlerde de görüleceği üzere kiremitlere zarar
vermeyen ve çatıdan su sızıntısına sebep olmayan bu iş için uygun profesyonel montaj ekipmanları tercih edilmelidir.
Çatılarda kurulum yaparken mümkün olduğunca güney istikameti tercih edilmeli ve
panellerin açısı iyi ayarlanmalıdır. Dikkat edilmesi gereken bir diğer husus öndeki panelin
gölgesinin arkadaki panele düşmemesi gerektiğidir.
-70-
Eğer paneller güneyi görecek şekilde yerleştirilemiyorsa doğu-batı istikametinde poly
kristal yapıda paneller kullanılarak yerleşim yapılabilir. Bu sayede sabah güneşin doğuşunda
ve akşam güneşin batışındaki yan ışıklardan da azami düzeyde faydalanılarak verim arttırıl-
mış olur.
Fotovoltaik sistemler çatılarda olabildiği gibi boş arazilere de çok büyük sayılarda
kurulabilirler. Bu şekilde oluşturulan yapılara “güneş tarlası” denilmektedir..
-71-
Yine bu sistemlerin çok uzun vadeli kullanımlarının planlandığı düşünüldüğünde kurulumu
çok sağlam bir şekilde yapmanın önemi ortaya çıkmaktadır.
1.7.4.2 Kullanılacak Kablo ve Konnektörler
Kullanılacak kabloların yapılacak işe ve çekilecek akıma uygun nitelikte seçilmesi
önem arz etmektedir. PV sistemlerde kullanılan kablolar güneşe ve iklim şartlarına dayanıklı, yüksek mukavemetli malzemelerden üretilmiş olmalıdır. Aksi takdirde otuz yıl garanti
verilen sistemlerde kablo kaynaklı arızaların çıkacağı aşikardır. Aynı zamanda kullanılan
konnektörlerde MC4 konnektörler gibi sıvı izolasyonuna sahip kaliteli bağlantı aparatları
olmalıdır.
Kablo
MC4 konnektör
-72-
ÖRNEK RÜZGAR TÜRBÜNÜ KURULUM ŞEMASI
Kule bağlantıları
-73-
-74-
-75-
GÜNEŞ PANELİ PROJESİ
-76-
-77-
-78-
-79-
-80-
-81-
-82-
-83-
-84-
-85-
-86-
-87-
-88-
-89-
BÖLÜM 4
PROJE FOTOGRAFLARI
-90-
-91-
-92-
-93-
KAYNAKÇA
1.
http://www.ksrenergy.com/hibrid.asp
2.
http://www.emo.org.tr/ekler/c32d38f16f1aadb_ek.pdf
3.
http://www.solar-academy.com/
4.
https://tr.wikipedia.org
5.
http://www.alternaturk.org/cift-yonlu-elektrik-sayaci.php
6.
http://www.sma.com.tr/
7.
Türkiye’de Güneş Enerjisinden Elektrik Üretimi Potansiyeli - Ekonomik Analizi ve
AB Ülkeleri ile Karşılaştırmalı Değerlendirme
8.
Furkan DİNÇER 1 1Yüzüncü Yıl Üniversitesi, Mühendislik Mimarlık Fakültesi,
Elektrik Elektronik Mühendisliği Bölümü, 65080
9.
Dünya Enerji Konseyi Türk Milli Komitesi • Dünya’da ve Türkiye’de Güneş Enerjisi
Raporu
10.
http://www.eie.gov.tr/yenilenebilir.aspx
11.
Yenilenebilir Enerji genel Müdürlüğü
12.
The German Energy Society ( Deutsche Gesellshaft für Sonnenenergie
DGS LV Berlin BRB)
-94-
İÇERİK HAZIRLAMA
Bayram GÖKBULUT-Müdür Baş Yardımcısı
Mustafa KELSAKA– Elektrik-Elektronik Alan Şefi
Abdullah YURTOĞLU- Elektrik-Elektronik Alan Öğretmeni
Murat AKTÜRK-Elektrik-Elektronik Alan Öğretmeni
Ağustos 2015 İSKİLİP
-95-

Alternatif Enerji Sistemleri

Transkript

Benzer belgeler

13 Eylül 2015 - Parçalı Güneş Tutulması

Kablosuz enerji (2019)

HAZIRLAYANLAR Seval KURUŞCU , Lalin ÖZCAN

Süper Ay tutulmasını kaçırmayın

İndir - Fizik Mühendisleri Odası

Kopernik

Boric Karabük Üniversitesi Yenilebilir Enerji Mühendisliği Araştırma