YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARI FOTOVOLTAİK ENERJİ KAYNAKLARI

HÜCRE NEDİR? Pv modüller hücrelerden oluşur. Güneş enerjisini elektrik enerjisine çeviren fotovoltaik diyotlardır. Hücreler birer pn diyodtur. Doğru polarlamada gecirgendir. Çıkış gerilimleri 0.5-0.7 volttur. Hücreler seri bağlanılarak çıkış gerilimi, paralel bağlanılarak ise çıkış akımları ayarlanabilir. Hücreler PV sistemlerin en küçük parçalarıdır. Hücreler amorf silisyum, germanyum ve galyum arsenik gibi maddelerden yapılır. En fazla kullanılan madde amorf silisyum olup kumdan üretilir. Tipik olarak bir hücre 25-30 metrekarelik alana sahiptir. Yaklaşık 1w çıkış güçleri vardır.

PV Modüller Pv modüller hücrelerden oluşturulur. Pv modüller polykristal ve monokristal gibi maddelerden oluşurlar. Modüller de hücreler gibi seri veya paralel bağlanabilirler. 1.5V, 3V, 6V,12V, 24V, 48V gibi standart gerilimlerde üretilirler 1000W/m2, 25°C, AM1.5 (STC) koşullarında ürettikleri güç Wp olarak etiketlerinde belirtilir. Voc, Isc, Vmp, Imp değerleri belirtilir. Çok çeşitli ölçülerde ve güçlerde üretilir ~20 yıl güç üretme garantisi ile satılırlar. PV modüllerin seri veya paralel bağlanması ile DİZİ oluşur.

PV Modül

Seri-Paralel Bağlanmış PV Modül

PV Modülleri Etkileyen Faktörler: Sıcaklık: laboratuar test sıcaklığı olan 25 derecede, her 1 derecelik sıcaklık artışı elde edilen çıkış gücünü ortalama %0.5 oranında azalatır. Bu azalma oranı amorf silisyum maddesinden üretilen hücreler de %0.2 oranındadır. Gölgelenme: PV modüllerin gölgelenmesinde çıkış gücü istenlen seviyenin altına düşebilir. Böyle bir sıkıntı aşmasında by-pass diyodlar kullanılır. By-pass diyod= kismi gölgelenme durumunda PV modülün zarar görmesini engeller. Bunlardan ayrı olarak tozlanma, kullanılan elemanların kalitesi, bağlantı noktaları ve modül güneşlenme süresi de pv modülleri etkileyen faktörlerdendir.

PV modül Modül Bağlantıları

PV Modül Üretim Maddeleri Hücre maddesi Modül verimliliği 1kwp için gerekli modül alanı Mono kristal silikon 11-16 % 7-9 Metrekare Polikristal silikon 10-14 % 8-9 Metrekare İnce tabaka 6-8 % 11-13 Metrekare Amorf silikon 4-7 % 16-20 Metrekare En yaygın olarak silikon maddeler kullanılır. Aynı zamanda ucuzdurlar.

Çok Kristal İle Üretilen Modül

PV Sistem Nedir? Dizi akü inverter sarj kontrol cihazların birbirine bağlantısı ile pv sistemler oluşur. PV sistemler; şebekeden bağımsız ve şebekeye bağlantılı sistemler olarak iki grupta incelenebilr.

PV Sistem

Şebekeden Bağımsız Sistemler: Sistemler tamamen PV modüller tarafından beslenir. Kesinlikle akü kullanılır. Akşam ve havanın kapalı olduğu durumlarda aküler çalışır. Herhagi bir arıza durumunda çalıştırılmak üzere bir jenaratör gereklidir. Akü depolama ihtiyacı sistemin beslediği cihazlara ve kullanım sürelerine bağlıdır. Şebekeden bağımsız sistemler en ucuz enerji kaynağıdır.

Şebekeye Bağlantılı Sistemler: Hem şebekeden hem de Pv modüllerden beslenir. Depolama minimumdur. Herhangi bir sistem arızasında şebekeye bağlantı sağlanır. Yedek jenaratör gerekmez. İnverter frekansı ile şebeke frekansı uygun olmalıdır.

Batarya PV sistemlerde kullanılan bataryalardan, yüksek şarj/deşarj verimi, derin boşalma, hızlı şarj, düşük maliyet ve yüksek devir ömrü gibi özellikler beklenir. PV sistemlerde yalnız Deep CycleBatarya kullanılmalıdır. Kurşun-asit starter aküleri, ucuz olmalarına karşın derin boşalmaya izin vermedikleri ve en önemlisi düşük devir ömrüne (200-700 devir) sahip oldukları için pek uygun değildirler. Çoğunlukla devir sayısı 1500’den fazla olan stasyoner tip kurşun-asit aküler tercih edilmektedir. Batarya kapasitesi Amper-saat (Ah) olarak belirtilir. Ah kapasitesi ne kadar büyükse batarya o kadar fazla enerji depolar. Enerji kapasitesi Wh = Volt x Ah Örn. 12V, 45Ah’lik bir akünün enerjisi 540 Wh’dir.

Batarya Batarya gerilimi mutlaka şarj regülatörü, inverter ve PV modüllerle uyumlu olmalıdır. Bataryalar seri bağlanarak gerilim, paralel bağlanarak Ah kapasitesiartırılır. Her iki bağlantıda da enerji depolama (Wh) miktarı artar. Bataryalar paralel bağlandıklarında akımı eşit paylaşamama problemi ortaya çıkar. 4’ten fazla paralel bağlama tavsiye edilmez. Aksi halde batarya ömrü çok kısalabilir. Yaklaşık 6 ayda bir suyu ve bağlantıları kontrol edilmelidir .

Batarya Türleri Biobatteries Kuru pil Çinko-karbon hücreler Alkalin hücreler Merkür hücreler kurşun-asit bataryalar Nikel-kadmiyum hücreler

Şarj regülatörü Güneş pilinden bataryaya olan enerji akışını düzenler Modern regülatörler MPPT özelliği ile %30 fazla enerji sağlayabilirler. Bataryaya daha fazla modül bağlayabilmek için paralel bağlanabilirler Batarya şarjını kontrol ederek, ömrünü uzatır. Tamamen yarıiletken malzemelerden üretilmektedir. Solar şarj regülatörleri ile piyasada satılan akü şarj cihazları farklıdır. Birbirlerinin yerine kullanılamazlar.

İnvertörler DC akımı AC akıma çevirirler. Verimleri geniş bir güç aralığında yüksek olmalıdır. İnverterler veriminin yüksek olduğu bölgelerde çalıştırılmalıdır. Bazı invertörler şarj regülatörünü de içlerinde barındırırlar. Yükün durumuna göre inverter gücü yeterli olmalıdır. Bazı yükler (örn. buzdolabı) ilk kalkışta demeraj akımı çekerler.

PV modül Topraklama

Sistemi Yüksek Gerilimden Koruma

PV Sistemi Yıldırımdan Koruma

HYBRID Sistem

Güneş PV Sistemli Bağ Evi

Güneş PV Sistemli Bağ Evi Evin güvenliğini sağlayacak alarm sistemine enerji sağlamalı, Geceleri evin çevresini aydınlatma ev içinde aydınlatma 12 V'luk televizyonu, müzik setini, dizüstü bilgisayarı çalıştırma 12 V'luk buzdolabını çalıştırma Güneş Paneli: 1 adet 80W panel Kontrol kutusu: panelden gelen akımı regüle eder, akülere şarj akımı gönderir. Akülerin aşırı boşalmasını veya aşırı yüklenmesini engeller. İnverter'e gerekli akımı iletir İnverter: güneş panelinden gelen 12V'luk DC akımı 220V 'luk AC akıma dönüştürür. Aküler: 2 adet 12 V, 80 amper jel akü

Kurulan Sistem

Hesaplamalar Panel üretim gücü: 80 Wh x 8 saat güneş görse = 640 W üretir. Akülerin kapasitesi: 80 amp x 12 V x 2 adet = 1920 W kapasiteli Alarm: 12 V DC akımla çalışır, 20 Wh güç ihtiyacı vardır Gece aydınlatma için 3 adet 3 watlık led lambalar 10 saat çalışsa; 3Wh x 10 saat x 3 adet = 90 W çeker. Sürekli kullanım için ihtiyaçtan fazla enerji üretilmektedir. Aydınlatma: 3Wh lamba x 3 adet x 6 saat = 54 W Dizüstü bilgisayar: 90 Wh x 6 saat = 540 W Televizyon: 60 Wh x 5 saat = 300 W TOPLAM ~ 900 W / gün Akülerin kapasitesinin yarısı ile bu ihtiyaçlar karşılanabilir. 12 V'luk ufak buzdolabı 75 Wh çekiyorsa, yaklaşık 12-13 saat te buzdolabı çalıştırılabilir.