FOTO VOLTAİK PİLLER

ALİCAN KARLANKUŞ ALPER ORAÇ HASAN YORGUNER MEHMET KEMAL

-Fotovoltaik Hücre Nedir -Fotovoltaik Hücre Nedir?  Güneş pilleri (fotovoltaik piller), yüzeylerine gelen güneş ışığını doğrudan elektrik enerjisine dönüştüren yarıiletken maddelerdir. Yüzeyleri kare, dikdörtgendir.

Güç çıkışını artırmak amacıyla çok sayıda güneş pili birbirine paralel yada seri bağlanarak bir yüzey üzerine monte edilir, bu yapıya güneş pili modülü ya da fotovoltaik modül adı verilir. Güç talebine bağlı olarak modüller birbirlerine seri yada paralel bağlanarak bir kaç Watt’tan megaWatt’lara kadar sistem oluşturulur.

Güneş pili yapmak için en elverişli olan maddeler, silisyum, galyum arsenit, kadmiyum tellür gibi maddelerdir. Kristal Silisyum: Önce büyütülüp daha sonra 200 mikron kalınlıkta ince tabakalar halinde dilimlenen Tekkristal Silisyum bloklardan üretilen güneş pillerinde laboratuvar şartlarında %24, ticari modüllerde ise %15′in üzerinde verim elde edilmektedir. Dökme silisyum bloklardan dilimlenerek elde edilen Çokkristal Silisyum güneş pilleri ise daha ucuza üretilmekte, ancak verim de daha düşük olmaktadır. Verim, laboratuvar şartlarında %18, ticari modüllerde ise %14 civarındadır.

Galyum Arsenit (GaAs): Bu malzemeyle laboratuvar şartlarında %25 ve %28 (optik yoğunlaştırıcılı) verim elde edilmektedir. Diğer yarıiletkenlerle birlikte oluşturulan çok eklemli GaAs pillerde %30 verim elde edilmiştir. GaAs güneş pilleri uzay uygulamalarında ve optik yoğunlaştırıcılı sistemlerde kullanılmaktadır.

Amorf Silisyum: Kristal yapı özelliği göstermeyen bu Si pillerden elde edilen verim %10 dolayında, ticari modüllerde ise %5-7 mertebesindedir. Günümüzde daha çok küçük elektronik cihazların güç kaynağı olarak kullanılan amorf silisyum güneş pilinin bir başka önemli uygulama sahasının, binalara entegre yarısaydam cam yüzeyler olarak, bina dış koruyucusu ve enerji üreteci olarak kullanılabileceği tahmin edilmektedir.

Kadmiyum Tellürid (CdTe): Çok kristal yapıda bir malzeme olan CdTe ile güneş pili maliyetinin çok aşağılara çekileceği tahmin edilmektedir. Laboratuvar tipi küçük hücrelerde %16, ticari tip modüllerde ise %7 civarında verim elde edilmektedir.

Fotovoltaik Modül,Panel Ve Diziler Fotovoltaik hücreler daha yüksek akım,gerilim veya güç seviyesi elde etmek için elektriki olarak seri veya paralel bağlanırlar.Fotovoltaik modüller çevre etkilerine karşı sızdırmazlık sağlayacak şekilde birbirine eklenmiş fotovoltaik hücreler içerirler.Fotovoltaik paneller elektrik kabloları ile birbirine bağlanmış iki veya daha çok sayıda Fotovoltaik modül içerirler.Fotovoltaik diziler ise belli sayıda Fotovoltaik modül veya panel içeren enerji üretim ekipmanlarıdır.

Bir Fotovoltaik Sistem Nasıl Çalışır? Basitçe PV sistemleri de diğer elektrik üretim sistemlerine benzer olarak çalışır.Sadece kullandıkları ekipmanlar değişiktir.Sistemin operasyonel ve fonksiyonel ihtiyaçlarına bağlı olarak DC-AC inverter,Akü,Şarj kontrol ünitesi,yedek güç kaynağı ve sistem kontrolörü gibi ekipmanlara ihtiyaç duyulabilir.

Şekil’den görülebileceği gibi PV dizisi tarafından üretilen DC gerilim bir adet şarj kontrolünden geçirildikten sonra akü grubuna yollanır burada depolanan enerji ışınımın az olduğu saatlerde sisteme gerekli enerjiyi sağlar.Akü grubundan çıkan DC gerilim bir adet inverter yardımıyla AC gerilime dönüştürülerek evlerimizde kullanabileceğimiz şekle dönüştürülür.

Şarj Regülatörü Aküyü aşırı şarjdan ve deşarjdan korumak için elektronik bir şarj regülatörü kullanılır. Evlerdeki PV sistemlerinde kullanılan elektronik şarj regülatörleri şarj seviyesine bağlı olarak akünün voltajının düştüğünün veya yükseldiğinin tespitinde is görmektedir.

ORTALAMA KULLANIM SÜRESİ EVDEKİ CİHAZ SAYIsI GÜCÜ ORTALAMA KULLANIM SÜRESİ TOPLAM ENERJİ LAMBA 4 100W 6 SAAT 2400 WS BUZDOLABI 1 300W 8 SAAT TV 2 250W 3000 WS BİLGİSAYAR 4 SAAT 1000 WS Ç.M 3000W 0.5 SAAT 1500 WS B.M 1 SAAT SU SEBİLİ 1000W 8000 WS MİKRO DALGA 0.16 SAAT 160 WS TOSTER 0.25 SAAT 750 WS FÖN MAKİNESİ 200W 100 WS ÜTÜ HOFER 300 WS 25.610+3.841=29.451 %15 TOLERANS=30 KWS TOPLAM ENERJİ

Fotovoltaik projelendirme... 1.Senaryo => 30 kws 2.Senaryo=> 52 kws Not: hesablamalar kış şartlarına göre yapılırsa yaz aylarında mutlaka karşılar. Kış ayları günlük ortalama güneşlenme süresi ortalama 5 saat ve modül 200Wp kullanılacak. Bir tek modül => 200x5saat=1000Ws enerji 1.Senaryo=>modül sayısı=Et/PV1=30/1=>30 modül.(her modül 400 USD) 400x30=12.000$

Fotovoltaik projelendirme... 2.Senaryo=> modül sayısı=Et/PV1=52/1=>52 modül. 52x400=>20.800 USD Not: Aküler ve inverter bu hesablamalara dahil değil. Not: G.d akıma göredir.Eğer gerilim artarsa akım azalır.Dolayısıyle g.d’de azalır.

Fotovoltaik projelendirme... 1- 30 Kws=> günlük enerji ihtiyacı ? Not : Kıbrısta arka arkaya 2 gün güneşsiz gün olabileceği varsayımı dikkate alırsak 2 gün x 30 kws=60kWs enerji depolanmalıdır. Eğer istenirse tolerans payı eklenebilir.%10 tolerans payı =>6kws=>60+6=66kws enerji depolanmalıdır.

Fotovoltaik projelendirme... Kaç volt’luk sistem kuralım(senaryo1-2-3) 24V’luk sistem kuralım=>aküler 24V -100AS Akü miktarı 60kws 60.000ws/24V=>2500 AS(amper saat)’lik akü gerekir.2500/100AS=>25 adet akü (2 günlük enerji ihtiyacını karşılaması için) 25/2=>12 adet akü 1 günlük enerji için. akü miktarı 104kWs=>104.000ws/24V=>4333.33/100=44 44/2=22 adet 1 günlük 3- Akü miktarı 14 kws=>14000ws/24=582/100AS=5.82= 6tane akü 2

Fotovoltaik projelendirme... 1.Senaryo => E= 30 kws Mondül=30(200Wp) Akü=25 tane (100AS,24V) 2.Senaryo => E=52 kws Modül=52(200Wp) Akü=44(100AS,24V) 3.Senaryo => E=7 kws Modül=3(200Wp) Akü=6(100AS,24V) not: akü toplam fiyatı=modül toplam fiyatı

Fotovoltaik projelendirme... İnverter/şarjer(şarj kontrol)=>3000 USD Kablolama Bağlantı kutusu Modül ayağı toplam=>1500 USD 1.Senaryo =modül=>12000 akü =>10000 diğer=>4500 toplam=>26.500 USD

Fotovoltaik projelendirme... 2.senaryo=modül=>20800 Akü=>20000 Diğer=> 4500 Toplam=>45000 USD 3.Senaryo=modül=>2800 Akü=>2000 Diğer=>2000(modül ayakları az olduğu için) Toplam=>7000 USD

Fotovoltaik projelendirme... FİYATI VE MALZEME MİKTARINI ETKİLEYEN FAKTÖRLER Cihaz kullanım süresi ve güçleri(enerji verimli cihaz seçilmeli.) Modül gücü=>En yüksek güçlü modülü seçin. Güneşleme süresi Sistem gerilimi=>Akü ve modül sayısını etkiler. Akü enerjisi=>Akü sayısını etkiler Bakım gerektirmez. Akü garanti süresi 5yıl Modül garanti süresi 20yıl ve üretim maliyeti ‘0’