Güneş Paneli Sistemlerinin Tasarımı

Fosil kaynakların hızlı bir şekilde tükenmesiyle; yakın gelecekte güneş, rüzgâr, dalga, biokütle, jeotermal, hidrolik ve hidrojen enerjisi gibi yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımı büyük bir önem kazanacaktır. Güneş enerjisi kullanarak enerji üretilmesi yenilenebilir enerji kaynağı uygulamalarından en popüler olanıdır. Güneş kollektörleri, fotovoltaik hücreler ve güneş bacası uygulamaları kaynağı güneş olan enerji üretme yöntemlerindendir. Bu çalışmada, uygulama alanı her geçen gün artan fotovoltaik hücrelerle elektrik enerjisi  üreten sistemlerin tasarımı detaylı olarak sunulmuştur. Yük ihtiyacına en uygun donanımlar seçilerek; en verimli ve en ekonomik sistemin kurulabilmesi için gerekli detaylar ayrıntılı olarak anlatılmıştır…

Sistem Bileşenleri

Güneş pili modülleri uygulamaya bağlı olarak, akümülatör, evirici (invertörler), akü şarj denetim aygıtları ve çeşitli elektronik destek devreleri ile birlikte kullanılarak bir güneş pili sistemi (fotovoltaik sistem) oluşturur. Bu sistemlerde yeterli sayıda güneş pili modülü, enerji kaynağı olarak kullanılır. Güneşin yetersiz olduğu zamanlarda ya da özellikle gece süresince kullanılmak üzere genellikle sistemde akümülatör bulundurulur. Güneş pili 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 ALTERNATİF 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, güneş pillerinin maksimum güç noktasında çalışmasını sağlayan maksimum güç noktası izleyici cihazı bulunur. Şebeke bağlantılı güneş pili sistemleri yüksek güçte sistemler şeklinde olabileceği gibi daha çok görülen uygulaması binalarda küçük güçlü kullanım şeklindedir. Bu sistemlerde örneğin bir konutun elektrik gereksinimi karşılanırken, üretilen fazla enerji elektrik şebekesine satılabilir ve yeterli enerjinin üretilmediği durumlarda ise şebekeden enerji alınabilir. Böyle bir sistemde enerji depolaması yapmaya gerek yoktur, yalnızca üretilen DC elektriğin, AC elektriğe çevrilmesi ve şebeke uyumlu olması yeterlidir. Bir evin günlük elektrik tüketimi kWsaat cinsinden hesaplanmaktadır. Evlerde kullanılan günlük ortalama enerji tüketimi değişim göstermektedir. Günlük elektrik tüketimi aylık elektrik faturasındaki tüketim miktarından yola çıkarak kW-saat cinsinden hesaplanabilir. Evlerde kullanılan her cihazın tükettiği güç bellidir. Örneğin, 10 adet 100 W’lık lamba seti saatte 1 kW-saatlik bir tüketim yapacaktır. Fotovoltaik panellerin de saatlik üretim miktarı aynı şekildedir. Örneğin, 8 adet 130 W’lık kapasiteye sahip panel saatte 1040 W-saatlik bir üretim yapacaktır…

Elektrik Mühendisliği, 439. Sayı, Temmuz 2010

www.emo.org.tr

Metnin tamamı ek’tedir.