30 Bin Üyemize Katılın
E-Bülten yayınlarımız için abone olun.


Güneş Panellerini Farklı Yönlere Yerleştirebilir Miyiz? – Vural Cantuğ Akkaş

Güneş enerji santrali özellikle de çatı tipte olanlar için tasarım konusunda fikir alışverişi yaptığımızda genellikle 10 yaklaşımın 9’u olumsuz yönde oluyor. Cevabı açıklamak için, güç formülüyle temellere bir giriş yapacağım, sonrasında da, solar sistemlerini hem seri hem de paralel olarak nasıl tasarladığımızı ve bunun gerilimi ve akımı nasıl etkilediğini açıklayacağım. Daha sonra ise, standart bir string invertörle güneş panellerini ikiden fazla yönde nasıl monte edebileceğimizi göstereceğim. Son olarak, doğu ve batı ile paralelken kaçınmamız gereken bazı şeyleri ve bu durumlarda mevcut olan daha verimli seçenekleri göz önünde bulunduracağız.

1. Güç= Volt x Akım

Watt, volt, amper, güç, akım. Tüm bu terimlere aşina olabilirsiniz ancak birbirleriyle nasıl ilişki kurdukları konusunda kararsız olabilirsiniz.

  • Akım su borusu boyutuna benzer. Boru ne kadar büyük olursa, o kadar fazla su akabilir. Akımları Amper (I) cinsinden ölçeriz.
  • Volt, sokaktaki su basıncı veya su borusunun arkasındaki basınç gibidir. Ülkemizde, elektrik için “basınç” 210 volt’tur (V).
  • Güç (P) ikisinin sonucudur. Yangın hortumunun gücü çok fazladır, çünkü yüksek basınçta akan büyük bir hortumdur. Watt cinsinden gücü ölçüyoruz (W).

Formülü yazmamızın üç yolu bulunuyor:

Bu temel formülü ev aletleriyle kullanabilirsiniz:

2100W su ısıtıcısı 210v’lık bir güç noktasına bağlanır. Ne kadar akım çekiyor?

2100W = 210v × 10A

Veya güneş tasarımı için kullanın; Tek bir güneş paneli çalışma voltajı 30V ve 8amps. Ne kadar güç üretiyor?

240W = 30V × 8A

2. Gerilim Seri Bağlanırsa

Bir çatıya güneş enerji sistemi tasarladığımız zaman, genellikle onları “diziler” içine bağlarız. Dizi, “birlikte zincirlenmiş” bir grup paneldir (genellikle 5 ila 13 panel arasındadır) –  ya da daha seri olarak doğru bir şekilde bağlanmış panel grubudur.

Bu şemada seri halde dizilmiş yedi güneş panelimiz var. Bir panel (makul güneş ışığı ile) 8amp ve 30 volt üretir. Daha önce belirtmiş olduğum gibi, bir güneş panelinin üreteceği: 30V x 8A = 240W.

Yedi güneş panelini birleştirdiğimizde 210v gerilimine sahip olsak da seri bağlantı dolaysıyla sadece akımımız 8amp. Seri bağlantıda, akım aynı kalır.

210v x 8a = 1680 W.

3. Akım Paralel Bağlanırsa

Bu dizilerden ikisini paralel hale getirdiğimizde, paralel gerilimleri bir araya getirmek yerine akımı bir araya ekliyoruz ve 210 Volt ve 16 amper ile bitiyor.

Bu kez akım paralel olarak eklendiğinde, voltaj aynı kalır.

210v x 16a = 3360W

4. Basit Bir Çatı Üzerine Güneş Enerjisi Tasarımı

Şimdi, çatıdaki 7 güneş panelinin paralel dizisini ve bu 7 panelin tek dizisini tasarlayalım. İşi kolaylaştırmak için önce güneş dostu bir çatıya sahip büyük bir ev seçeceğiz.

String inverterlerin çoğunda Maksimum Güç Noktası İzleyici veya MPPT’ler adı verilen iki ayrı giriş bulunur. Güneş panelindeki güneşin yoğunluğu ve açısı gün boyunca değiştikçe, MPPT sürekli “İzler” ve “Maksimum Gücü” elde edebileceği “Noktayı” bulmak için voltaj ve akımı ayarlar.

Her güneş paneli dizisinin aynı yönde nasıl baktığına dikkat edin. Burada, kuzeye bakan sekiz panelden bir dizi ve doğuya bakan diğer izleyiciye paralel sekiz panelden oluşan iki dizimiz var.

Ama hadi gerçeğe geri dönelim, her çatı güneş paneli tasarımına uygun değildir. Çatınız tasarım için daha sınırlı ise ne olacağına bakalım:

5. Güneş Panellerinin Seri Dizileri Aynı Yöne Bakmalı

Bir güneş panelleri dizisinden akan akım, bir hortumda akan suyun, hortumdaki bir bükülme ile sınırlandırılması gibi, en zayıf panel ile sınırlıdır.

Bu örnekte, altı panelden oluşan bir dizi serisinde üç panel doğuya, diğer üç panel ise batıya bakmaktadır. Sabah, doğu panelleri batı tarafından üretim seviyesi düşüş gösterirken sonra, öğleden sonra batı panelleri doğu tarafından seviye düşümü yaşayacak.

6. Paralel Diziler Aynı Yöne Bakmalı

Bunun bir mit olduğunu öncelikle belirtmek gerekir ve solar tasarımcıların genel yaklaşım yanlışlarında biri de burada ortaya çıkmaktadır. Bir dizideki tüm panellerin aynı yöne bakması gerektiğini biliyorlar ve bir MPPT’ye bağlı tüm panellerin aynı yöne bakması gerektiğini varsayıyorlar.

Şimdiye kadar sahip olduğumuz bilgiyi uygularsak; mantıklı geliyor. Farklı yönlerde seri panellerle karşılaşıyoruz, çünkü daha düşük bir akımda çalışan paneller hortumda bir bükülme gibi davranacaktır.

Öyleyse fikir, sistem dizaynı yaparken farklı yönlere bakan paralel paneller tasarlayamayacağımızdır. Çünkü daha düşük bir voltajda çalışan paneller, daha yüksek bir voltajda çalışan panelleri aşağı sürükleyecektir. Ancak, invertör giriş akımı sınırlamaları dahilinde çalışarak yapabiliriz!

Tek MPPT Doğu – Batı Yönünde Güneş Enerji Sistem Tasarımı

Ev elektriğini 210 voltta çalıştığını bilmek için yeterince bilginiz olabilir. Bu rakam nispeten sabittir, gerçekte düzenleme ile 210 volt ile 240 volt arasında oturması gerekebilir. Yani evde daha fazla güç kullanıyorsanız, bunun nedeni voltajın değişmesi değil – değişen akımdır.

Şimdi, güneş panellerine dönelim. Evirici sabah ilk açıldığında, her güneş paneli yaklaşık 30 voltta ve 0,1 amperde çalışır. Güneş doğarken 2 ampere, sonra 3 ampere ve bu tam güneş altında maksimum sekiz amper değerine ulaşana kadar sürecektir. Bununla birlikte, voltaj yaklaşık olarak aynı kalır: yaklaşık 30 Volt. Ayrı MPPT’lerde çalışan doğu ve batı dizisinin voltaj verisine sahibiz.

Mavi çizgi, sabah boyunca artan gücü göstermekte. İki DC gerilimi tam olarak eşleşmiyor olsa da, benzer kalıyor – genellikle 350 voltun yüzde 5’i içinde. Bu güneş sistemi tasarımı sadece bir MPPT için iki diziye sahip olsa, MPT gerilimi iki diziden üretilecek olan en fazla gücü verecek noktaya göre ayarlayacaktır. Dikkat edin, sabah mor çizginin düştüğü bir nokta var,  bu, çok az güç üreten batı panelleridir. Hem doğu hem de batı panelleri 1 MPPT’de olsaydı, voltaj yüksek kalırdı ve batı dizisindeki kayıplar minimum olurdu.

Ne Kadar Verim Kaybı Olur?

Gerçek verimlilik kaybı miktarı birkaç faktöre bağlı olacaktır:

  • 90 derece aralıklı yönler daha az voltaj sapması ve daha az kayba neden olur.
  • Düz çatılarda solar sistemi tasarımı daha az kayba neden olur.
  • Bir dizinin gölgeye takılması diğer dizide çok daha fazla kayba neden olur ve bundan kaçınılması gerekir.
  • Eviricinin optimum güç ve voltaj verimliliği eğrileri.

Bununla birlikte, doğru durumda, panelleri doğu ve batıya 1 MPPT’ye bölmek, çatınıza daha büyük bir sistem kurmanın uygun maliyetli bir yolu olabilir. Bunlarla birlikte, örnek olay incelemesi sonucunda ulaştığımız veriler doğrultusunda, doğu-batı panellerinin 1 MPPT’ye monte edilmesiyle iki invertör/2MPPT kullanmakla karşılaştırıldığında yüzde 1’den daha az kayba neden olduğunu gözlemledik.

Sonuç olarak; solar sistem tasarlanırken (optimizasyon olmadan) panellerin seri dizilerini iki farklı yönde monte etmek önemli güç kaybına neden olur. Bununla birlikte, iki paralel panel dizisini farklı yönlerde çalıştırmak, gerilimi yalnızca biraz etkileyecektir, bu yüzden güç kaybı çoğu zaman minimum olacaktır. Sonuç olarak, çift MPPT invertörlü 3 farklı yöndeki solar sistem tasarımı minimum güç kaybına neden olacaktır.

Vural Cantuğ Akkaş
Enerji Sistemleri ve Makine Mühendisi
@vcantugakkas
vcantugakkas.wordpress.com

1 Yorum

  • İbrahim çamlı dedi ki:

    Güzel bilgiler.Yön konusunda bilgiye ihtiyacım vardı..Doğu batı ekseni ve acılar la ilgili birşeyler olursa sevinirim..teşekkürler..

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir