Güneş Pilleri ile Elektrik Üretimi

Sistemi oluşturan ekipmanlar  
(Sistem Bilesenleri)

Fotovoltaik Paneller


 Solar modüller ışığı elektrik enerjisine çevirir. Modüller, ışığa maruz kaldığında enerji açığa çıkaran solar hücrelerden oluşur. Bu işlem, neredeyse tüm solar hücrelerde bulunan özel bir maddeye dayanır. Doğal elektriksel özellikleri olan yarı iletken silikon.

Silikon oksijenden sonra yeryüzünde en çok bulunan element olduğu için oldukça ucuz ve neredeyse sonsuz bir doğal kaynaktır. Ancak bu maddeyi fotovoltaik amaçlı kullanmak için çok aşamalı, komplike işlemler yapılması gerekir. Doğal silika kumu saf kristal silikon haline getirilir. Kristal yapısına ve üretim yöntemine bağlı olarak birkaç türü vardır:


    Monokristal solar hücreler siyah veya koyu mavi renktedir. Tek bir kristalden yapılır ve tüm silikon hücreler arasında en yüksek verimlilik faktörüne sahiptir. Kullanılabilecek yüzey alanı kısıtlı olduğunda bu tür hücreler özellikle tercih edilir. Kullanım ömrü en az 20 yıldır.

    Polikristal veya çoklu-kristal solar hücrelerin yüzeyi mavi renkte olur. Kristal yapıları kısmen düzgün olduğu için daha az voltaj taşırlar, yani verimlilik faktörleri biraz daha düşük olur. İmalatı daha kolay ve üretimi daha ucuz olan polikristal hücreler, fotovoltaik sektöründe en çok kullanılan teknolojidir.  

    İnce film modüller koyu kırmızı veya koyu kahverengi olur. İnce, amorf bir silikon tabakasından oluşur. Düşük malzeme tüketimi ve uygun fiyatları sayesinde geniş yüzeylerin kaplanacağı projelerde tercih edilirler. Parlak gün ışığında verimlilik faktörleri düşüktür, ancak dağınık ışıkta ve daha sıcak iklimlerde pek çok avantajları vardır.

    Işık ve sıcaklık performansı nasıl etkiler

    Güneş ışığı maruziyeti ne kadar çok olursa, solar hücrelerde o kadar çok voltaj açığa çıkar ve fotovoltaik sistemin performansı o kadar yüksek olur. Sabah ve akşam saatlerinin yanı sıra sisli veya yoğun bulutlu havalarda performans düşer, ancak fotovoltaik sistemler dağınık ışıkta da elektrik üretmeye devam eder. 

    Sıcaklık ne kadar düşük olursa, solar hücrelerin sağladığı voltaj o kadar yükselir ve elektrik üretimi de aynı oranda artar. Her ne kadar mantığa aykırı gelse de solar modüller aşırı sıcaklara oranla daha soğuk iklim koşullarında daha iyi çalışır. Solar modüllerin iyi bir şekilde havalandırılması çekirdek sıcaklarını düşürür ve performanslarını artırır.

    Solar modüllerin performansı nasıl ölçülür

    Solar modüller en üst seviyede performans gösterdiğinde buna pik performans denir ve kilowatt ölçüsünün devamına eklenen “p” harfiyle simgelenir; Bu değer, bir solar modülün tam güneş altında ve tanımlanan test koşullarındaki performansını gösterir.  

    Pik performans ‘a genellikle efektif çıktı denir. İdeal koşullar altında gerçekleştirilen ölçümlere dayanır. Genel olarak pratik uygulamada gerçek performans bu miktarın %15-20 altında olur.

    Geri dönüşüm ile daha temiz enerji üretmek

    Modüller, daha sonra yeni solar modüllerde veya diğer yeni ürünlerde tekrar kullanılabilecek malzemelerle yapılır. Geri dönüşüm sayesinde cam, alüminyum ve silikon gibi materyaller korunarak daha az atık üretilmesi ve modül üretiminde daha az enerji kullanılması sağlanır. Bütün bunlar çevrenin dengesinin korunmasına katkıda bulunur. Bu da sadece karbondioksit emisyonlarını azaltmakla kalmayıp genel maliyetleri de düşürür. Böylece, modüller sadece yenilenebilir enerji üretmekle kalmaz, aynı zamanda kullanım ömürlerinin sonuna geldiklerinde sürdürülebilir birer kaynak hâline gelirler.


    İnverterler 

    İnverterler solar modüller tarafından üretilen doğru akımı, elektronik cihazlarımızı çalıştırmak için kullandığımız alternatif akıma (230 volt) çevirir. Ancak inverterler, basit dönüştürücülerden çok daha fazlasını yapar. Özünde çeşitli fotovoltaik sistemlerin çok işlevli kalbi sayılan inverterler aslında pek çok görev gerçekleştirir.

    İnverterler tüm fotovoltaik sistemi kontrol ederek maksimum performansı garanti eder ve işletme verilerini toplar. Sistemin performansı hakkında datalar oluşturur ve izlemeye olanak tanır. Şebekeye bağlı sistemlerde, inverterler gerektiğinde otomatik olarak şebeke bağlantısını keser ve şebeke beslemesine ara vererek şebekeyi aşırı yüklenmeden korur. Şebekesiz yedekleme sistemlerinde, inverterler elektrik kesintisinden sonra hemen devreye girerek kesintisiz elektrik sağlanmasını garanti eder.

    İnverterlerin uygun bir yere monte edilmesine özen gösterilmesi gereklidir. İdeal olarak, inverterler bodrum katları gibi serin ortamlara yerleştirilir. Sıcak iklimlerde, inverterün aşırı ısınmasını önlemek için havalandırmalı bir inverter kullanılması ve montaj esnasında gerekli izolasyon kurallarına uyulması gereklidir.

    Montaj Sistemleri



    Fotovoltaik sistemler için kullanılan montaj sistemleri solar modüllerin (örn. çatı veya diğer yüzeylere) monte edildiği bağlantı parçalarıdır. Kişiye özel çözümlere ek olarak, önceden monte edilmiş parçaları sayesinde solar modüllerin kurulum sürecini hızlı ve uygun maliyetli hâle getiren bir dizi kurulum kiti de mevcuttur.

    Her tür yüzey ve her tür fotovoltaik sistem için bir çözümümüz var:

    • Eğimli çatı sistemleri
    • Düz çatı sistemleri
    • Çatıya entegre sistemler
    • Binaya entegre sistemler
    • Bağımsız sistemler
    • Akıllı solar takip sistemleri


    Eğimli çatı sistemleri her yere hızlı bir şekilde monte edilebilir. Solar modüller, çatı yüzeyine paralel olarak yerleştirilen desteklere monte edilir.

    Düz çatı sistemleri, solar modüllerin ışık almasını sağlayacak en ideal açıya göre ayarlanabilmesini sağlayan çerçevelere oturtulur. Bunlar aynı zamanda iyi havalandırma sağlar.

    Çatıya entegre sistemler özellikle şık çözümlerdir ve yenilenen çatılar için idealdir. Solar modüller uyumlu şekilde entegre edilir ve geleneksel kiremitli çatılar yerine kullanılabilir.

    Binaya entegre montaj sistemlerinin, özel entegre edilebilen bağlantı elemanları sayesinde, solar modüllerin sıradışı bir görünüm kazanmasını sağlar. Bu da binaya mimari bir şıklık, tasarım kazandırır.

    Bağımsız sistemler solar modülerin her tür serbest yüzeye monte edilebilmesini sağlar. Kurulum işlemi çok hızlı, kolay ve ucuzdur ve çok küçük yatırımlarla yüksek verim elde edilebilir.

    Akıllı solar takip sistemleri, güneşin hareketine uygun şekilde hizalandığı için solar modül her zaman ideal konumdadır ve bu da maksimum ışık almasını sağlar. Takip sistemleri bir veya iki eksenli olarak mevcuttur; kronolojik takip (takvime göre programlanma) özelliği veya ışık sensörlü (ışık ışınlarını takip edecek şekilde) programlama özellikleri vardır. Hem esnek hem dayanıklı olan takip sistemleri fırtına ve kara bile dayanır.

    Kalite farklılıkları

    Kurulacak olan sistem uzun ömürlü bir yatırım olduğu için montaj ekipmanıda buna göre bizim sistemimizi kullanım ömrü sonuna kadar taşıyabilecek kalitede olmalıdır. Montaj sistemi seçerken, yüzeyin uygunluğu dışındaki faktörleri de göz önünde bulundurmalısınız. Paslanmaz çelik veya alüminyum gibi yüksek kaliteli materyaller, hava koşullarına dayanıklılık ve uzun süre kullanım ömrü sağlar.

    Özellikle esnek ve modüler olanlar genişletilebilen sistemler tercih edilmelidir.

    Fotovoltaik montaj sistemlerinin projelendirilmesi

    - Montaj elemanlarının ve fotovoltaik panellerin kurulumun yapılacak olduğu bölgedeki ek yükler altında yerinden çıkmaması, devrilmemesi ve kaymaması gerekmektedir.

     - Bunu sağlamak için fotovoltaik montaj sisteme ilişkin statik hesaplamalar yapılmalıdır.

    Öz Yükler: Fotovoltaik panellere ve montaj elemanlarına ait yüklerdir.

    Rüzgar Yükleri: Sistemde oluşacak rüzgar yükleri kurulum yapılan bölgenin yüksekliğine, şekline, eğimine ve rüzgara maruz kalan alanın büyüklüğüne bağlıdır.

    Kar Yükleri: Karlı bölgelerde montaj sistemi için en büyük etken kar yüküdür. Kar yağışının etkili olduğu bölgelerde montaj sisteminin eğimi arttırılarak karın sistem üzerinde birikmesi engellenebilir.


    Şarj regülatörleri


    Şarj regülatörü, akülü/ bataryalı sistemlerin başıdır. Solar modül, tüketici ve akü/ batarya arasındaki elektrik akımını kontrol eder. Şarj regülatörü akünün/ bataryanın aşırı yüklenmesini ve tamamen bitmesini önleyerek akü/ batarya ömrünü maksimum düzeye çıkarır. Buna ek olarak, işletme verileri sağlar ve tüm önemli kontrol ve güvenlik işlevlerini gerçekleştirir.

    Solar akü/ batarya tamamen şarj olmadığı sürece regülator maksimum elektrik akımına olanak tanır. Akü/  Batarya tamamen şarj olduğunda şarj akımı kesilmelidir. Basit regülatörler, sadece elektrikli solar modülün akü/ batarya bağlantısını keser.

    Yüksek kaliteli regülatörlerin ilave fonksiyonları vardır. Göstergeleri, şarj durumunun yanı sına giren/çıkan enerji akışını gösterir. Diğer olası fonksiyonlar arasında, ikaz alarmı, hırsızlığa karşı koruma cihazı, uzaktan veri toplama, internet bağlantısı, besleme desteği ve enerji fazlasının ziyan olmasını önleyip tüketilebilir enerji haline getiren (örn. aşırı şarj önleme) enerji fazlası yönetimi fonksiyonu sayılabilir.

    Aküler/ Bataryalar

    solar aküler/ bataryalar, toplanan enerjinin depolandığı enerji saklama üniteleridir. Kurşun aküler/ bataryalar en yaygın kullanılan türdür, uygun maliyetli olmaları ve fazla bakım gerektirmemeleri nedeniyle fotovoltaik sistemler için idealdir.

    Yüksek kalite solar aküler/ bataryalar aşağıdaki özelliklere sahiptir


      Bir akünün/ bataryanın kullanım ömrü, ortam ısısı ve akünün/ bataryanın gerçekleştirdiği şarj ve deşarj döngüsü miktarı (şarj dayanıklılığı) gibi çeşitli faktörlere bağlıdır. Tanıma göre, bir akünün/ bataryanın kullanım ömrü, kapasitesi %80’in altına indiğinde biter.

      Akülerin/ Bataryaların enerji yoğunluğu, kilogram başına watt-saat cinsinden ölçülür. Enerji yoğunluğu ne kadar yüksek olursa akü/ batarya yüksek akımları daha iyi kabul eder ve kullanım ömrü o kadar uzun olur.

      Kendi kendine bitme oranının düşük olması enerji verimliliğini maksimum düzeye çıkarır. Akü/ Batarya hemen kullanılabilir ve düşük veya düzensiz elektrik sarfiyatlarına iyi dayanır. Akünün/ Bataryanın kullanım ömrü de daha uzundur. 

      Yüksek işletme güvenliği, bu tür enerji depolama işlevleri için önemli bir kriterdir, çünkü aküler/ bataryalar aşınmaya, kristalleşmeye ve kısa devrelere karşı hassas cihazlardır. Yüksek kaliteli akü/ batarya üreticileri, kurulum sırasında güvenli kullanım garantisi verir ve böylece kısa devre veya kaçaklardan endişe etmenize gerek kalmaz.



      Şebeke Bağlantılı Sistemler

      Ürettiğiniz güneş enerjisini merkezi şebekeye aktarın ve karşılığında para kazanın. 

      Fotovoltaik sistem tarafından üretilen elektrik dağıtım firmasının ana şebekesine aktarılır. 

      Ay sonunda üretim miktarınızdan tüketim miktarınız düşülür mahsuplaşma yapılır. 

      Fotovoltaik sisteminiz tüketiminizden daha çok elektrik üretmişse dağıtım firmasından bunun için ödeme alırsınız. Tüketiminiz üretiminizden fazla ise ödeme yaparsınız. 
        
      Her durumda sadece tasarruf etmekle kalmaz para da kazanırsınız.

      Gerekenler:

      Öncelikle sistemin kurulacağı alan için gerekli hesaplamalar ve analizler yapılmalıdır. Buna göre projelendirme yapılır, fizibilitesi yapılır, yatırım kararı alınır ve uygulanır.

      1. Fotovoltaik Paneller
      Çatınıza yerleştireceğiniz solar modüller güneş ışığını sessizce emisyonsuz doğru akıma çevirir.

      2. İnvertörler
      Solar modüller tarafından üretilen doğru akım şebekeye uygun alternatif akıma çevrilerek merkezi şebekeye aktarılır.

      3. Şebeke besleme sayacı
      Şebeke besleme sayacı, elektrik sayacının yanına bağlanır. Merkezi şebekeye aktarılan elektrik miktarını kilovat saat olarak ölçer ve ne kadar elektrik ürettiğinizi gösterir. 

      4. Çift yönlü sayaç
      Pek çok ülkede kullanılan çift yönlü sayaçlar kullandığınız elektriğin kendi fotovoltaik sisteminizden mi yoksa merkezi şebekeden mi alındığını ölçer. 

      5.  Görüntüleme/ Kontrol 
      Sistem verilerinizi SMS, e-posta veya internet aracılığıyla takip ederek ideal şekilde çalışıp çalışmadığını kontrol edebilir ve ne kadar kar ettiğinizi hesaplayabilirsiniz.


      Şebeke Bağlantılı Sistemlerin Uygulama Alanları

      Öncelikle Dağıtım ve iletim hattına yakın ulaşılabilecek yerler ;
      GES Güneş Enerjisi Santralleri
      Organize Sanayi Bölgeleri
      Fabrikalar
      Hastaneler
      Oteller
      Depolar
      Okullar
      Konutlar
      Kısaca Elektrik ihtiyacı olan tüm mekanlar

      Şebekeden Bağımsız Sistemler (Off Grid)

      Elektrik bağlantısının verimsiz, dayanıksız ya da imkansız olduğu durumlarda veya yerlerde, şebekeden bağımsız sistemlerin kullanılması en uygun yöntemdir.

      Güneş enerjisi her yerden ulaşılabilir olduğu için kendi kendine yeten bir kaynak sağlamanıza olanak tanır. Fotovoltaik sisteminiz topladığı enerjiyi depolar ve gerektiğinde kullanılır. İstediğiniz her yerde ve her zaman.



      Merkezi şebekeye bağlı olmamak elektriksiz kalmayı gerektirmez. Bir dağın tepesinde, bir ormanın veya çölün ortasında ya da herhangi bir ücra köşede olsanız da güneş enerjisinden faydalanabilirsiniz. Kendi enerjinizi ürettiğiniz takdirde merkezi şebekelere veya enerji şirketlerine bağımlı kalmazsınız.

      Gerekenler:

      1. Solar modüller
      Çatınıza yerleştireceğiniz solar modüller güneş ışığını sessizce emisyonsuz doğru akıma çevirir.

      2. Akü/ Batarya
      Doğru akım, ihtiyaç duyulana dek bataryada depolanır.  

      3. Şarj denetleyicisi
      Şarj denetleyici akünüzün/ bataryanızın şarj durumunu kontrol eder. Akünüz/ bataryanızın gereğinden fazla şarj olmasını veya tamamen bitmesini önler.

      4. İnvertörler
      Solar modüller tarafından üretilen doğru akım daha sonra alternatif akımla çalışan cihazlar için alternatif akıma çevrilir. Doğru akımla çalışan cihazlar için invertöre gerek yoktur. Bu tür cihazlar doğrudan güneş enerjisi ünitesine bağlanabilir.


      Şebekeden Bağımsız Sistemlerin Uygulama Alanları

      • Haberleşme istasyonları, kırsal radyo, telsiz ve telefon sistemleri
      • Petrol boru hatlarının katodik koruması
      • Metal yapıların (köprüler, kuleler...) korozyondan korunması
      • Elektrik ve su dağıtım sistemlerinde yapılan telemetrik ölçümler, hava gözlem istasyonları
      • Bina içi ya da dışı aydınlatılması
      • Dağ evleri ya da yerleşim yerlerinden uzaktaki evlerde TV, radyo, buzdolabı gibi elektrikli aygıtların çalıştırılması
      • Tarımsal sulama ya da ev kullanımı amacıyla su pompajı
      • Orman gözetleme kuleleri
      • Deniz fenerleri
      • İlkyardım, alarm ve güvenlik sistemleri
      • Deprem ve hava gözlem istasyonları
      • Dağ evleri, çiftlikler
      • Tekne, karavan gibi özel uygulamalar






      Lisanssız Elektrik Yönetmeliği gereğince elektrik aboneliği bulunan tüm aboneler 1 Mw a kadar Güneş Enerjis i üretim tesisi kurabilir ve kendi elektriğini üretebilir.

      Neden Güneş Enerjisi
      • Doğal Enerji Kaynağıdır Temizdir.
      • Çevreye Duyarlıdır Çalışırken Sessizdir.
      • Hergün Güneş Doğmaktadır Garantilidir.
      • Tükenmez Bir Enerji Kaynağıdır Sınırsızdır.
      • Ekonomiktir BEDAVADIR





      Elektrik üretiminin genel dağılımı ve emisyonsuz çözümleri

       

      Elektrik nedir?

       

      Enerji, çevremizde değişik formlarda bulunabilir, değişik isimler altında adlandırılır; petrol, akarsu, ışık ve elektrik gibi. Enerji çoğu zaman başka bir forma dönüşerek akış meydana gelir, fakat enerjinin yok olması gibi bir durum söz konusu değildir, örneğin bir otomobil hareket etmek için kimyasal enerji kullanır ve mekanik enerjiye dönüştürür. Enerjinin bazı türleri (örneğin kimyasal) saklamak için kolay iken, diğerleri (örneğin, elektrik ve ışık) ise bir yerden diğerine geçmesi kolaydır. Elektrik enerjisi bir şekilde bu son 100 yıl içinde güvenilir bir enerji kaynağı olmuştur. Tanım olarak, iletken malzeme içerisinde elektron hareketliliğine verilen isimdir. Bunun bir hortumdan dışarı akan suya benzediği; elektronlar ise su damlalarıdır. Bir araya gelen yeterli sayıda ki elektron arkalarında oldukça büyük bir enerji bırakırlar.

       

      Amper saat, Watt saat

       

      Güç sistemlerinin tükettiği enerjiyi adlandırmak için Amper saat (Ah veya AHr) ve Watt saat (Wh veya WHr). Bir amper 4 saatlik bir dilimde 4 Ah tüketir, 100 wattlık bir ampul ise 24 saatte 2400 Wh veya 2,4 kWh tüketir.

       

      Elektrik üretimi için ülkeler farklı çözümler üretmişlerdir, Türkiye doğal gaz ile elektrik ihtiyacını karşılamaktadır fakat genel olarak oranlar aşağıda yer almaktadır.

      PV (Fotovoltaik, güneş pilleri)

      Binalara kolayca kurulum

      Tekrar kurulumu kolay olması

      Pahalı oluşu ve düşük verim (%15 civarı)

      Çatı alanına ihtiyaç duyması, çatı dışında ki alanlar (toprak zemin) fazladan maliyet getirir.

       

      Rüzgar Enerjisi 

      Büyük türbinler daha etkin olması

      Düşük sermaye maliyeti

      Küçük türbinler genellikle kentsel alanlarda uygunsuzluğu

      Planlama sorunları

       

      Yakıt hücresi(fuel cell): 

      İstenilen ısı güç oranın düşük olması (iyi anlamında)

      Gerekli anlarda düşük güç ihtiyacının karşılanması.

      Şimdilik sadece ticari, araştırma safhasında

      Yenilenebilir değildir (Hidrojen ihtiyacı vardır), emisyon açısından sakıncalı olabilir (Çalışma sırasında hidrojen ve oksijen atomlarını kullanarak çevreye su buharı yayar. Su buharı da küresel ısınmanın önemli etkenlerinden biridir.)

       

      Gaz yakıt hücresi (Tümleşik Devre, Geleceğin Kombisi):

      İspatlanmış altyapıya sahip olması.

      Ucuz yakıt beslemesi (2008)

      Yüksek çevrim oranı 6:1 (Stirling çevrimi). 

      Yakıt fiyatlarına bağımlılığı ve gelecekte yaktın tedariki. 

      Yenilenebilir değildir, emisyon üretimine neden olur.

      Binalarda düşük ısı ihtiyacında dengesiz oluşu.

       

       Biyoyakıt 
      Yenilenebilir

      Yakıt kaynağında ki çeşitlilik (Mısır koçanı, saman vs.)

      Olgunlaşmamış ve öngörülemeyen arz altyapısı

      Depolanma gereksinimi