Türkiye'nin en güncel forumlardan olan forumdas.com.tr'de forumda aktif ve katkısı olabilecek kişilerden gönüllü katkıda sağlayabilecek kişiler aranmaktadır.
iltasyazilim
FD Üye
1 Termik Düzeneklerle Güneş Elektriği
Yoğunlaştırmalı güneş toplayıcıları yöntemi ile güneş ısının bir sıvıya buharlaştırılması sonucu ve olağan termik santrallere benzer biçimde buhar türbini ve jenaratörle elektrik elde edilmektedir
2 Fotovoltaik Düzeneklerle Güneş Elektriği
Fotovoltaik Hücre Nedir?
Güneş pilleri (fotovoltaik piller), yüzeylerine gelen güneş ışığını aracısız olarak elektrik enerjisine dönüştüren yarıiletken maddelerdir Yüzeyleri kare, dikdörtgen, daire şeklinde biçimlendirilen güneş pillerinin alanları genelde 100 cm² civarında, kalınlıkları ise 0,20,4 mm arasındadır…
Güneş pilleri fotovoltaik ilkeye dayalı olarak çalışırlar, yani üzerlerine ışık düştüğü vakit uçlarında elektrik gerilimi oluşur Pilin verdiği elektrik enerjisinin kaynağı, yüzeyine gelen güneş enerjisidir Güneş enerjisi, güneş pilinin yapısına alt olarak % 5 ile % 20 arasında bir verimle elektrik enerjisine çevrilebilir
Baskı çıkışını artırmak amacıyla çok sayıda güneş pili birbirine paralel yada hızlı bağlanarak bir yüzey üzerine monte edilir, bu yapıya güneş pili modülü ya da fotovoltaik modül adı verilir Şiddet talebine ast olarak modüller birbirlerine hızlı yada paralel bağlanarak bir kaç Watt ’tan megaWatt ’lara kadar sistem oluşturulur
Fotovoltaik piller başlangıçta 1839 yılında Fransız fizikçi Edmond Becquerel kadar bulunmuştur
Fotovoltaik Hücresel Yapıları
Günümüz elektronik ürünlerinde kullanılan transistörler, doğrultucu diyotlar gibi güneş pilleri de, benzerigeçirgen maddelerden yapılırlar Sözdeiletken özellik gösteren çoğu madde arasında güneş pili gerçekleştirmek için en elverişli olanlar, silisyum, galyum arsenit, kadmiyum tellür gibi maddelerdir Sözdeiletken maddelerin güneş pili olarak kullanılabilmeleri için n ya da p tipi katkılanmaları gereklidir Katkılama, saf yarıiletken eriyik içerisine istenilen katkı maddesi maddelerinin kontrollü olarak eklenmesiyle yapılır Elde edilen sözdeiletkenin n ya da p tipi olması katkı maddesi maddesine bağlıdır En yaygın güneş pili maddesi olarak kullanılan silisyumdan n tipi silisyum edinmek için silisyum eriyiğine periyodik cetvelin 5 grubundan bir element, mesela fosfor eklenir Silisyum ’un dış yörüngesinde 4, fosforun dış yörüngesinde 5 elektron olduğu için, fosforun artı olan tek elektronu kristal yapıya bir elektron verir bu nedenle V grup elementlerine “verici veya “n tipi katkı maddesi denir
P tipi silisyum olmak için ise, eriyiğe 3 gruptan bir element (alüminyum, indiyum, bor gibi) eklenir Bu elementlerin son yörüngesinde 3 elektron olduğu için kristalde bir elektron eksikliği oluşur, bu elektron yokluğuna koridor veya başıboşluk denir ve artı yük taşıdığı varsayılır Bu tür maddelere de “p tipi veya “alıcı katkı maddesi maddeleri denir P veya n tipi esas malzemenin içerisine zorunlu katkı maddelerinin katılması ile yarıiletken eklemler oluşturulur N tipi yarıiletkende elektronlar, p tipi yarıiletkende holler yetişkinlik taşıyıcısıdır P ve n tipi yarıiletkenler bir araya gelmeden önce, her iki madde de elektriksel bakımdan nötrdür Yani p tipinde olumsuz enerji seviyeleri ile koridor sayıları eşit, n tipinde fazla enerji seviyeleri ile elektron sayıları eşittir PN eklem oluştuğunda, n tipindeki çoğunluk taşıyıcısı olan elektronlar, p tipine içten eğilim oluştururlar Bu olay her iki tarafta da siklet dengesi oluşana kadar devam eder PN tipi maddenin ara yüzeyinde, yani eklem bölgesinde, P bölgesi tarafında negatif, N bölgesi tarafında fazla tartı birikir Bu eklem bölgesine “geçiş bölgesi veya “yükten arındırılmış alan denir Bu bölgede oluşan elektrik alan “yapı elektrik alan olarak adlandırılır Yarıiletken eklemin güneş pili olarak çalışması için eklem bölgesinde fotovoltaik dönüşümün sağlanması gerekir Bu değişim iki aşamada olur, ilk olarak, eklem bölgesine ışık düşürülerek elektronkoridor çiftleri oluşturulur, ikinci olarak ise, bunlar bölgedeki elektrik alan yardımıyla birbirlerinden ayrılır Yarıiletkenler, bir yasaklanmış enerji aralığı tarafından ayrılan iki enerji bandından oluşur Bu bandlar valans bandı ve iletkenlik bandı adını alırlar Bu yasaklanmış enerji aralığına eşit ya da daha büyük enerjili bir foton, yarıiletken tarafından soğurulduğu vakit, enerjisini valans banddaki bir elektrona vererek, elektronun iletkenlik bandına çıkmasını sağlar Bu Nedenle, elektronkoridor çifti oluşur Bu durum, pn eklem güneş pilinin ara yüzeyinde meydana gelmiş ise elektronkoridor çiftleri buradaki elektrik alan kadar birbirlerinden ayrılır Bu şekilde güneş pili, elektronları n bölgesine, holleri de p bölgesine iten bir pompa gibi çalışır Birbirlerinden ayrılan elektronhol çiftleri, güneş pilinin uçlarında faydalı bir kuvvet çıkışı oluştururlar Bu süreç her tarafta bir fotonun batarya yüzeyine çarpmasıyla aynı şekilde devam eder Yarıiletkenin iç kısımlarında da, gelen fotonlar tarafından elektronhol çiftleri oluşturulmaktadır Fakat zorunlu elektrik bölge olmadığı için baştan birleşerek kaybolmaktadırlar
Güneş pilleri öyle fazla öbür maddeden yararlanarak üretilebilir Günümüzde en fazla kullanılan maddeler şunlardır:
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 civarındadırGalyum Arsenit (GaAs): Bu malzemeyle laboratuvar şartlarında %25 ve %28 (optik yoğunlaştırıcılı) verim elde edilmektedir Diğer yarıiletkenlerle birlikte oluşturulan fazla eklemli GaAs pillerde %30 verim elde edilmiştir GaAs güneş pilleri uzay uygulamalarında ve optik yoğunlaştırıcılı sistemlerde kullanılmaktadır
Amorf Silisyum: Kristal inşa özelliği göstermeyen bu Si pillerden elde edilen verim %10 dolayında, ticari modüllerde ise %57 mertebesindedir Günümüzde daha çok minik elektronik cihazların güç kaynağı olarak kullanılan şekilsiz silisyum güneş pilinin bir diğer kayda değer tatbik sahasının, binalara entegre yarısaydam sırça yüzeyler olarak, bina dış koruyucusu ve enerji üreteci olarak kullanılabileceği varsayım edilmektedir
Kadmiyum Tellürid (CdTe): Çok kristal yapıda bir araç gereç olan CdTe ile güneş pili maliyetinin çok aşağılara çekileceği varsayım edilmektedir Laboratuvar tipi minik hücrelerde %16, ticari alıcı modüllerde ise %7 civarında verim elde edilmektedir
Bakır İndiyum Diselenid (CuInSe2): Bu çokkristal pilde laboratuvar şartlarında %17,7 ve enerji üretimi amaçlı geliştirilmiş olan prototip bir modülde ise %10,2 verim elde edilmiştir
Optik Yoğunlaştırıcılı Hücreler: Gelen ışığı 10500 kat oranlarda yoğunlaştıran mercekli veya yansıtıcılı araçlarla modül verimi %17 ’nin, pil verimi ise %30 ’un üzerine çıkılabilmektedir Yoğunlaştırıcılar basit ve ucuz plastik malzemeden yapılmaktadır 1980 ’li yılların ortalarından evvel, PV güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren üniteleri ve kapsülleri (modül) bazı sağlamlık problemleri göstermiş olmalarına rağmen, bu sıkıntılar çoğunlukla aşılmıştır ve bunların büyük çoğunluğu hemen memnun edici bir şekilde görevini yapmaktadır İtibarlı üreticiler ürettikleri kapsüllerin simdi 120 yıl ömürlü olmalarına güvenebilmektedir Birçok üretici en düşük on takvim bir garanti vermektedir Buna karsın, biçimsiz güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren üniteler için garanti genel olarak 23 sene arasındadır
Silikon güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren üniteler birincil piyasaya çıktığında, 1970 ’lerdeki son derece yüksek seviyede olan, güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren ünitelerin fiyatları sürekli aşağıya düşmüştür Su anda, büyükçe kristalli silikon kapsülleri siparişleri için fabrika dışı fiyat yaklaşık 400 – 500 ABD$Wp ’dir Donatıların monte edilmiş (kurulu) fiyatları tasıma ve isçilik maliyetleri,kâr hadleri, siparişin büyüklüğü ve bir sürü öteki faktörlere bağlıdır ve 700 – 800ABD$Wp ’dan aşağı olması muhtemel değildir Gelişmekte olan ülkelerin kırsal alanlarından gelen minik siparişler için, fiyatlar olasılıkla 1000 ABD$Wp ’ın üstünde ayarlanacaktır Donatıların bakım ihtiyaçları basittir Yapılması gereken temel bakım, yüzeyi temiz yakalamak olacaktır Yüzeyin fazla az tozlanması bile toplam elektrik akımının azami çıkış gücünü önemli ölçüde azaltabilir Ayrıca, donatıların üstüne düşebilen kus pislikleri ve yaprak gibi minik nesnelerin ortadan kaldırılması da önemlidir Laf konusu nesneler yalnızca bir takım güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren üniteleri gölgelemekle kalmaz, bununla birlikte üniteler diğer güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren ünitelerin sağladığı enerji ile aşırı ısınmış ülkü gelebilir ve bu durum daima için hasar verebilir Tekrar donatının iyice bir şeylerle karartılmamış olduğundan kesin elde etmek esastır; Küçük bir karartılmış bölge bile elektrik akımının maksimum çıkış gücünü %50 ’ye değin azaltabilir
Fotovoltaik Modül,Panel Ve Diziler
Fotovoltaik hücreler daha yüksek cereyan,gerilim veya güç seviyesi edinmek için elektriki olarak çabuk ya da paralel bağlanırlarFotovoltaik modüller çevre etkilerine aleyhinde sızdırmazlık sağlayacak şekilde birbirine eklenmiş fotovoltaik hücreler içerirlerFotovoltaik paneller elektrik kabloları ile birbirine bağlanmış iki ya da daha çok sayıda Fotovoltaik modül içerirlerFotovoltaik diziler ise belli sayıda Fotovoltaik modül veya panel taşıyan enerji üretim ekipmanlarıdır
Fotovoltaik Hücrelerin Teknik Analizleri
VI denklemi Kirchoff ’un eğilim(birinci) yasasından türetilerek elde edilmiştir
Burada;
IPh: : Işık Akımı
ID: Diyot Akımı
IS: Diyot Ters Doyum Akımı
m: Diyot “ideal faktörü m 1…5VT Termal gerilim: ; VT 25,7mV at 25°C
k s: Boltzmann sabiti k 1,380658 • 1023 JK1
T: mutlak sıcaklık; T K (Kelvin) 0 K 273,15°C
e: bir elektronun yükü e 1,60217733 • 1019 As
Örnek Olarak Panasonic Suncream II PV Panelinin Özellikleri
Boyutlar
İşletme akımıİşletme Gerilimi
Bir Fotovoltaik Sistem Nasıl Çalışır?
Basitçe PV sistemleri de öteki elektrik imal sistemlerine benzer olarak çalışırSadece kullandıkları ekipmanlar değişiktirSistemin operasyonel ve işlevsel ihtiyaçlarına ast olarak DCAC inverter,Akü,Sıkıntı denetim ünitesi,yerine geçen kimse 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 akümülatör grubuna yollanır burada depolanan enerji ışınımın az olduğu saatlerde sisteme zorunlu enerjiyi sağlarAkü grubundan meydana çıkan DC gerilim bir adet inverter yardımıyla AC gerilime dönüştürülerek evlerimizde kullanabileceğimiz şekle dönüştürülür
Bir PV Sisteminin Diğer Parçaları ve Verimlilik Durumu
Akümülatörler
Enerji taleplerinin (üretilene göre) azlığı günesin tamamen ise yarar durumda olmasının sonucudur; bu sebepten, PV sistemleri göre üretilen elektrik akımı çoğunlukla istendiği zaman göstermek için depolanmalıdır Gereklilik duyulan depolamanın belli miktarı kullanıcı için arzın sürekliliğinin önemine bağlıdır Örneğin,bir ev sahibi bulutlu havalarda lambaların ve TV ’nin kullanımı için elektrik akımının kesilmesini göze alabilmesine rağmen, bir telekomünikasyon röle istasyonu ya da bir afiyet ocağında PV ile çalışan bir soğutucu gibi fazla manâlı bir gerçekte güneş ışığının az geldiği mümkün dönemlerde ya da bir PV sisteminde geçici bir kesilmenin tamamını karşılayacak şekilde yeterli miktarda elektrik akımı mutlaka ambar edilmelidir
Bir sistemin herhangi bir güneş enerjisi girdisi olmadan çalışmasının tasarlandığı genel olarak gün cinsinden ölçülen bu zaman uzunluğuna onun kendi kendini idare etme dönemi denilmektedir PV sistemleri çoğunlukla 12 voltluk kursunasit akümülatörleri kullanır Daha fiyatı yüksek, yeniden yük edilebilir nikel kadmiyum akümülatörler sık sık tekrar sıkıntı edilebilir lambalar gibi küçük uygulamalarda kullanılır Standart oto akümülatörleri (aküleri) fazla sık kullanılmaktadır, oysa onların çelimsiz tarafları mutlaka akılda tutulmalıdır ve sistemin tasarımıyla bağdaştırılmalıdır Bir Takım üreticiler popüler adıyla güneş enerjisine dayalı aküler (solar batteries) satmaktadır; bu aküler de kursunasit tipindedir lakin bu herif akülerin tasarımında yapılan bazı tadilatlar onları güneş enerjisine dayalı bir tesisattaki alıştırma koşullarına daha yerinde ülkü getirmektedir
Oto akülerini PV sistemlerinde kullanmada ortaya çıkan sorun, onların güneş ışığından elektrik enerjisi üreten PV sistemlerinde kullanmaya kadar tasarlanmamış olmalarıdır Bu aküler bir araçta olağan kullanımda, marsa basıldığı zaman akümülatör eksik miktarda elektrik akımı boşaltır ve motor bir defa çalıştıktan daha sonra akünün şarjı ivedi eski haline gelir Böyle durumlarda, kursunasitli oto aküleri üç ya da dört yıl veya daha artı dayanabilir Oysa aynı akümülatör ahenkli olarak yüksek boşalmaya maruz kalırsa, onun ömrü büyük ölçüde azalır (%75 ’lik uyumlu boşalma ile ömür takriben beste bir olup, periyodik boşalma olduğu vakit ise %10 ’dur) Bunun Dışında, eğer akü ayrıntılarıyla bitinceye değin boşaltılırsa, ciddi ve vahim zarar verilir Kapalı veya“bakım istemez aküler özellikle ciddi boşalmalardan hasar görebilir ve onlar bununla beraber büyük sıcaklık değişmelerinden zarar görme olasılığı yüksektir; bu nedenle birçok PV sistem tasarımcısı sıcak ülkelerdeki PV uygulamalarında onların kullanımı karşı tavsiyede bulunmaktadır Sonuç itibariyle, her ne değin oto aküleri PV tesisatlarında tatmin edici bir şekilde çalışabilseler de, sistem tasarımında ve çalıştırılmasında büyük uyarı gereklidir
“Solar aküler, oto akülerinin bir takım zayıf taraflarını bertaraf etmek için tasarlanmıştır Solar aküleri oto akülerinden daha pozitif miktarda bir asit çözeltisini bir arada bulundurur ve ilaveten daha artı miktarda aktif madde içerir Bu şart onların normal PV uygulamalarının çok miktar olma ve boşalma devrelerinde daha dirençli olmalarını sağlar Eğer bu aküler yavaş yavaş boşaltılırsa, kayda değer miktarda ekstra kapasite yaratırlar Kısaca C100 olarak adlandırılan, 100saatin üzerinde bir kullanım (boşalma) kapasitesi, C8 veya C10 olarak aşina 8saatlik veya 10 saatlik başvuru formu kapasitesinin genellikle iki katıdır 8saatlik ya da 10saatlik uygulama kapasiteleri mutlaka eve ait PV sistemlerinin tasarımında kullanılmalıdır, fakat 100saatlik kapasite azami güvenlik tedbirlerinin gerekli olduğu bir telekomünikasyon uygulamasında uygun olabilir ve akünün depolama kapasitesi PV sisteminin ihtiyacını bir hafta karşılamaya mutlaka tatmin edici olmalıdır
Akümülatör ömrü ve akünün depolama büyüklüğü aralarında faktörlerin bir dengesi vardır Sağlanan daha büyük miktarda depolama kapasitesi, daha düşük seviyede boşalma ve daha uzun ömürlü bir akü demektir, fakat daha yüksek bir açılış maliyeti anlamına gelir Genelde, bir eve ait PV teçhizatında akü kapasitesi konut sahibinin günlük elektrik tüketiminin takriben beş katı olmalıdır Olağan toprağa ulasan jurnal toplam güneş enerjisi miktarı koşullarında, bu koşul boşalmayı yaklaşık %20 ’ye dek sınar (yani akünün maksimum %20 ’si boşalır) Bununla Beraber, satıcılar ve alıcılar daima bir PV tesisatının açılış maliyetini azaltmak için aküyü normalden daha ufak kullanmaya özenirler Kullanıcılar da yerinde biçimde tasarlanmış bir sistemdeki aküyü değiştirme zamanı geldiğinde daha ufak boyutlusunu monte etmeye masrafları kısmaya özenebilir
Akülerin bakım ihtiyaçları külfetli değildir, fakat bakım mutlaka yapılmalıdır Akümülatör mutlaka damıtık (saf) su ile doymuş tutulmalıdır ve nem oranı düşük olan sıcak alanlarda kurulan PV tesisatlarında bunun yapılması özel yük taşır Mutlaka damıtık su kullanılmalıdır, çünkü saflığı bozan maddeler aküye hasar verebilir; gelişmekte olan dünyanın uzak kırsal alanlarında damıtıksaf su bulgu güçlüğü küçümsenmemelidirAkünün sırık basları temiz tutulmalıdır ve altı ayda veya yılda bir vazelin sürülmelidir 30 C ’nin üstündeki sıcaklıklarda akünün ömrü ve performansının kayda değer ölçüde düşmesi sebebiyle, akü defalarca serin ve çok iyi havalandırılmış bir yere yerleştirilmelidir
Akülerin ömürleri büyük ölçüde bakım durumlarına yan olarak değişir Bir sistem için tasarlanan ve bakılan bir durumda, bir oto aküsü 4–5 sene dayanabilir, lakin umumiyetle 12 takvim bir ömrü vardır Dikkatli bakımla ve boşalma seviyeleri yaklaşık %15 ’i geçirilmediği takdirde, “solar aküleri için 810 yıllık bir katlanma ömrü beklentisi gerçekleşebilir, ama gelişmekte olan dünyada alışılagelmiş alıştırma koşullarında takriben beş takvim bir ortalama ömür daha gerçekçidir
Akü kapasiteleri amper saat (Ah) cinsinden ölçülür ve PV uygulamalarında kullanılan aküler yaklaşık 15300 Ah aralarında değişmektedir Akü maliyetleri akünün kapasitesi yanına kullanılan malzemenin kalitesi ve üretim kalitesine bağlıdırDeğişen isçilik ve araç gereç maliyetleri ya da piyasadaki rekabetin dereceleri sebebiyle, ülkeler aralarında manâlı farklar bulunabilir Oto aküleri genelde takriben 100 $Ah ’e mal olmaktadır, fakat kayda değer değişmeler vardır İyi kalite solar aküleri yaklaşık 200 $Ah ’e mal olmaktadır
Sistemi Dengeleyen Diğer Unsurlar
Aküyü fazla şarjdan ve akım boşalmasından korumak için elektronik bir çok miktar regülatörü kullanılır Evlerdeki PV sistemlerinde kullanılan elektronik yük regülatörleri şarj seviyesine tabi olarak akünün voltajının düştüğünün ya da yükseldiğinin tespitinde is görmektedir Voltaj ayrıntılarıyla şarjlı akümülatör seviyesinin üzerine çıktığı vakit, regülatör PV donatısından voltajı keser; yine voltaj makul boşalma seviyesinin altına düştüğü süre regülatör yükü keser
Sorumluluk regülatörlerinin gelişmişlik seviyesi ve buna alt olarak onların sağladığı koruma epeyce değiştirme gösterir Ucuz modeller ekseriyetle aşırı yükten korumak için yükün kesilmesi gerektiği vakit kararı kullanıcıya bırakarak, sadece fazla yükten koruma özelliğine sahiptir Eğer yeterli büyüklükte bir akümülatör kullanılıyorsa ve sistem yönetiminde önlem alınıyorsa bu bir sorun yaratmaz, aksi halde akünün ömrünün kısalmasına yol açması mümkündür Bir Takım şarj regülatörlerine sıcaklık algılayıcıları takılmış olup, eğer akünün sıcaklığı 30 C ’yi geçerse, sorumluluk olan voltajın azaltılmasına izin vermektedir ve böylece akünün hasar görmesine karsı ilave bir koruma tedbiri sağlamaktadır Şarj regülatörlerinin maliyetleri genel olarak özelliklerine, imalât yerine kadar değişir Endüstriyel dünyada üretilen gelişmiş özelliklere sahip regülatörlerin fiyatları 100 $ ve üstündedir, ancak gelişmekte olan dünyada üretilen ve sadece fazla yüke karsı koruma sağlayan modeller 10 $ dek bir paraya bulunabilmektedir Şarj regülatörlerini sıkça daha ucuz PV tesisatlarına monte etmekten kaçınılmaktadırPV sistemleri çoğunlukla 12 voltluk bir dürüst akım üretmek için tasarlanır 220 voltluk bir dalgalı akımın zorunlu olduğu durumda, bu bir elektronik adaptörle (çevirici)sağlanabilir
Bir elektronik adaptör kullanılması ile %15 ’e dek varan kayda değer bir baskı kaybı meydana gelebilir, oysa bu tür bir eğilim standart ev aletlerinin kullanılmasına imkân vermektedir Bununla Beraber, PV sistemleri ile standart ev aletlerini kullanmanın önemli sıkıntılarından birisi, çoğu ev aletinin enerji randımanı dikkate alınarak tasarlanmamış olmasıdır Bu koşul başlıca elektrik şebekesine bağlı tüketiciler için önemli bir problem değildir Buradaki tek etkisi aylık faturaya ekstra bir miktar kilovat saat ilavedir Enerji düşüklüğünün gereksinim duyulan kapsüllerin alanını ve sistemin toplam maliyetini kayda değer ölçüde artırması durumunda, onun bir PV sistemine manâlı bir etkisi vardır
Sistemi stabilizatör diğer unsurlar; kablolar, bağlantı elemanları, devre anahtarları (şalterler), bağlantı kutuları (buvatlar), elektrik sigortaları ve öteki minik kalemlerden oluşur Bunlardan birçoğu açık alanda monte edilmiştir ve bu yüzden sert hava koşullarına maruz kalır; eğer sistemin iyi çalışması isteniyorsa, bu elemanların mutlaka iyi kaliteli ve tedbirli bir şekilde yerleştirilmiş olması gerekir Çürük veya hasarlı bağlantılar sisteme verilebilecek elektrik miktarını azaltır ve sistemin tamamen islemez ışık halkası gelmesine niçin olabilir Şimşekli, yıldırımlı fırtınaların yaygın olduğu yerlerde, sistemler için paratoner görevi gören iletkenlere gereklilik duyulabilir
Donanım için payandalar sisteminin doğru biçimde tasarlandığından ve inşa edildiğinden kesin edinmek da önemlidir PV donatısı bir binanın çatısına kurulacağı vakit, hava dolaşımına imkân saptamak ve fazla sıcaklık oluşmasını önlemek için (PV donatısı) çatı yüzeyinden kısa bir mesafe yukarıya kaldırılarak kurulmalıdır Ayrıca, PV donatıları, alanı etkilemesi muhtemel en enerjik rüzgarların uçurmayukarı kaldırma etkilerine mukavemet etmeye yetecek dek mutlaka sıkı bir şekilde bağlanmalıdır Uyumlu arıtma işlemleri kuşkusuz yapılmalıdır Donatıların yere monte edildiği durumlarda, onlar mutlaka ekseriyetle betondan edinmek üzere sağlam temeller üzerine inşa edilmeli ve onları insanlardan ve hayvanlardan korumak için muhafazalı bir parmaklık içine alınmalıdır
Kullanım Alanında Randıman Oranları ve Elektrik Akımının Çıkış Gücü
PV sistemlerinin dilekçe alanındaki toplam randıman oranları (verim oranları) kapsüller (modül) için laboratuarda belirlenen randıman oranlarından oldukça düşüktür Mesela, standart laboratuar test sıcaklığı olan 25 ºC ’nin üzerindeki her 10 ºC çoğaltma için güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren ünitelerin randıman oranı takriben %05 düşer Bu koşul öğle sıcaklığının çoğu kez 30 ºC ’yi geçtiği ve kapsüllerin genelde 60 ºC ve daha yüksek sıcaklığa sahip olduğu bir fazla tropik ülkede sahiden önemli olabilir Toprağa ulasan jurnal toplam güneş enerjisi miktarının azami olduğu koşullarda, söz konusu aşırı sıcaklık güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren üniteler randıman oranında %20 ’ye değin bir düşüşe yol açabilir
Ticari olarak piyasada bulunan bütün güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren ünitelerin teknoloji ve makine itibariyle belirli bir zamanda ulaşılan en üst gelişme düzeyinde randıman vermediğini hatırlatmakta menfaat vardır Bu bilhassa piyasadaki daha ucuz ürünler için söz konusudur Birçok ucuz fiyatlı kapsüller, daha yüksekkaliteli ürünlere geçiş yapan üreticiler göre kesik fiyatlarla eski stoktan bahşedilen ürünlerden oluşmaktadır Hem kablolardan, devre anahtarlarından, elektrik yükü regülatörlerinden ve öteki elemanlardan da kayıplar olur bu nedenle kablo uzantıları mümkün olduğu değin kısa ve kablo çapları yerinde ebatta tutulur; uzun, ince ve ucuz kabloların kullanılması önemli kayıplara neden olabilir Gevşek ya da paslanmış bağlantılar da bu kayıpları artırır Tozlar ve gölge yapan pislikler de sistemin performansını azami değerinin altına indirir
Kapsüllerin elektrik akımı çıkış gücü için kabul edilen toplam %10 ’luk bir kayıp, başlıca ilk olarak sistemin enerji verim gücünün hesaplanmasında birazcık iyimser bir tahmin olarak alınmaktadır Cereyanı sıkıntı etmeboşaltma devresinin genel toplam randımanı (verimliliği) takriben %80 ’dir, oysa akümülatör eskidikçe kayıplar kayda değer ölçüde daha büyük ışık halkası gelebilir Bu yüzden, üreticiye verilebilir nihaî elektrik akımı çıkısı kapsülün kabul edilen çıktısından türetilen değerin yaklaşık %70 ’idir Bu kayıpların etkisi metre kareye 1000 wattlık (Wm2) öğle güneşinin düştüğü ve günlük ortalaması 5 kWhm2 olan bir alanı dikkate alarak görülebilir Bu koşullar aşağı 100 Wp ’lik bir kapsülün günlük nazarî elektrik akımı çıkısı 500 vat saattir (Wh) Donatı ve tel kayıpları için %10 ayırırsak, bu tedarik akü depolamasından önce 450 Wh ’ye düşer Akünün dolmasından sonra, aydınlatma ve elektrikli aletler için verilebilecek net arz günlük takriben 360 Wh ’dir
Elektrikli aletler için Enerji Tüketim Tablosu
Yoğunlaştırmalı güneş toplayıcıları yöntemi ile güneş ısının bir sıvıya buharlaştırılması sonucu ve olağan termik santrallere benzer biçimde buhar türbini ve jenaratörle elektrik elde edilmektedir
2 Fotovoltaik Düzeneklerle Güneş Elektriği
Fotovoltaik Hücre Nedir?
Güneş pilleri (fotovoltaik piller), yüzeylerine gelen güneş ışığını aracısız olarak elektrik enerjisine dönüştüren yarıiletken maddelerdir Yüzeyleri kare, dikdörtgen, daire şeklinde biçimlendirilen güneş pillerinin alanları genelde 100 cm² civarında, kalınlıkları ise 0,20,4 mm arasındadır…
Güneş pilleri fotovoltaik ilkeye dayalı olarak çalışırlar, yani üzerlerine ışık düştüğü vakit uçlarında elektrik gerilimi oluşur Pilin verdiği elektrik enerjisinin kaynağı, yüzeyine gelen güneş enerjisidir Güneş enerjisi, güneş pilinin yapısına alt olarak % 5 ile % 20 arasında bir verimle elektrik enerjisine çevrilebilir
Baskı çıkışını artırmak amacıyla çok sayıda güneş pili birbirine paralel yada hızlı bağlanarak bir yüzey üzerine monte edilir, bu yapıya güneş pili modülü ya da fotovoltaik modül adı verilir Şiddet talebine ast olarak modüller birbirlerine hızlı yada paralel bağlanarak bir kaç Watt ’tan megaWatt ’lara kadar sistem oluşturulur
Fotovoltaik piller başlangıçta 1839 yılında Fransız fizikçi Edmond Becquerel kadar bulunmuştur
Fotovoltaik Hücresel Yapıları
Günümüz elektronik ürünlerinde kullanılan transistörler, doğrultucu diyotlar gibi güneş pilleri de, benzerigeçirgen maddelerden yapılırlar Sözdeiletken özellik gösteren çoğu madde arasında güneş pili gerçekleştirmek için en elverişli olanlar, silisyum, galyum arsenit, kadmiyum tellür gibi maddelerdir Sözdeiletken maddelerin güneş pili olarak kullanılabilmeleri için n ya da p tipi katkılanmaları gereklidir Katkılama, saf yarıiletken eriyik içerisine istenilen katkı maddesi maddelerinin kontrollü olarak eklenmesiyle yapılır Elde edilen sözdeiletkenin n ya da p tipi olması katkı maddesi maddesine bağlıdır En yaygın güneş pili maddesi olarak kullanılan silisyumdan n tipi silisyum edinmek için silisyum eriyiğine periyodik cetvelin 5 grubundan bir element, mesela fosfor eklenir Silisyum ’un dış yörüngesinde 4, fosforun dış yörüngesinde 5 elektron olduğu için, fosforun artı olan tek elektronu kristal yapıya bir elektron verir bu nedenle V grup elementlerine “verici veya “n tipi katkı maddesi denir
P tipi silisyum olmak için ise, eriyiğe 3 gruptan bir element (alüminyum, indiyum, bor gibi) eklenir Bu elementlerin son yörüngesinde 3 elektron olduğu için kristalde bir elektron eksikliği oluşur, bu elektron yokluğuna koridor veya başıboşluk denir ve artı yük taşıdığı varsayılır Bu tür maddelere de “p tipi veya “alıcı katkı maddesi maddeleri denir P veya n tipi esas malzemenin içerisine zorunlu katkı maddelerinin katılması ile yarıiletken eklemler oluşturulur N tipi yarıiletkende elektronlar, p tipi yarıiletkende holler yetişkinlik taşıyıcısıdır P ve n tipi yarıiletkenler bir araya gelmeden önce, her iki madde de elektriksel bakımdan nötrdür Yani p tipinde olumsuz enerji seviyeleri ile koridor sayıları eşit, n tipinde fazla enerji seviyeleri ile elektron sayıları eşittir PN eklem oluştuğunda, n tipindeki çoğunluk taşıyıcısı olan elektronlar, p tipine içten eğilim oluştururlar Bu olay her iki tarafta da siklet dengesi oluşana kadar devam eder PN tipi maddenin ara yüzeyinde, yani eklem bölgesinde, P bölgesi tarafında negatif, N bölgesi tarafında fazla tartı birikir Bu eklem bölgesine “geçiş bölgesi veya “yükten arındırılmış alan denir Bu bölgede oluşan elektrik alan “yapı elektrik alan olarak adlandırılır Yarıiletken eklemin güneş pili olarak çalışması için eklem bölgesinde fotovoltaik dönüşümün sağlanması gerekir Bu değişim iki aşamada olur, ilk olarak, eklem bölgesine ışık düşürülerek elektronkoridor çiftleri oluşturulur, ikinci olarak ise, bunlar bölgedeki elektrik alan yardımıyla birbirlerinden ayrılır Yarıiletkenler, bir yasaklanmış enerji aralığı tarafından ayrılan iki enerji bandından oluşur Bu bandlar valans bandı ve iletkenlik bandı adını alırlar Bu yasaklanmış enerji aralığına eşit ya da daha büyük enerjili bir foton, yarıiletken tarafından soğurulduğu vakit, enerjisini valans banddaki bir elektrona vererek, elektronun iletkenlik bandına çıkmasını sağlar Bu Nedenle, elektronkoridor çifti oluşur Bu durum, pn eklem güneş pilinin ara yüzeyinde meydana gelmiş ise elektronkoridor çiftleri buradaki elektrik alan kadar birbirlerinden ayrılır Bu şekilde güneş pili, elektronları n bölgesine, holleri de p bölgesine iten bir pompa gibi çalışır Birbirlerinden ayrılan elektronhol çiftleri, güneş pilinin uçlarında faydalı bir kuvvet çıkışı oluştururlar Bu süreç her tarafta bir fotonun batarya yüzeyine çarpmasıyla aynı şekilde devam eder Yarıiletkenin iç kısımlarında da, gelen fotonlar tarafından elektronhol çiftleri oluşturulmaktadır Fakat zorunlu elektrik bölge olmadığı için baştan birleşerek kaybolmaktadırlar
Güneş pilleri öyle fazla öbür maddeden yararlanarak üretilebilir Günümüzde en fazla kullanılan maddeler şunlardır:
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 civarındadırGalyum Arsenit (GaAs): Bu malzemeyle laboratuvar şartlarında %25 ve %28 (optik yoğunlaştırıcılı) verim elde edilmektedir Diğer yarıiletkenlerle birlikte oluşturulan fazla eklemli GaAs pillerde %30 verim elde edilmiştir GaAs güneş pilleri uzay uygulamalarında ve optik yoğunlaştırıcılı sistemlerde kullanılmaktadır
Amorf Silisyum: Kristal inşa özelliği göstermeyen bu Si pillerden elde edilen verim %10 dolayında, ticari modüllerde ise %57 mertebesindedir Günümüzde daha çok minik elektronik cihazların güç kaynağı olarak kullanılan şekilsiz silisyum güneş pilinin bir diğer kayda değer tatbik sahasının, binalara entegre yarısaydam sırça yüzeyler olarak, bina dış koruyucusu ve enerji üreteci olarak kullanılabileceği varsayım edilmektedir
Kadmiyum Tellürid (CdTe): Çok kristal yapıda bir araç gereç olan CdTe ile güneş pili maliyetinin çok aşağılara çekileceği varsayım edilmektedir Laboratuvar tipi minik hücrelerde %16, ticari alıcı modüllerde ise %7 civarında verim elde edilmektedir
Bakır İndiyum Diselenid (CuInSe2): Bu çokkristal pilde laboratuvar şartlarında %17,7 ve enerji üretimi amaçlı geliştirilmiş olan prototip bir modülde ise %10,2 verim elde edilmiştir
Optik Yoğunlaştırıcılı Hücreler: Gelen ışığı 10500 kat oranlarda yoğunlaştıran mercekli veya yansıtıcılı araçlarla modül verimi %17 ’nin, pil verimi ise %30 ’un üzerine çıkılabilmektedir Yoğunlaştırıcılar basit ve ucuz plastik malzemeden yapılmaktadır 1980 ’li yılların ortalarından evvel, PV güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren üniteleri ve kapsülleri (modül) bazı sağlamlık problemleri göstermiş olmalarına rağmen, bu sıkıntılar çoğunlukla aşılmıştır ve bunların büyük çoğunluğu hemen memnun edici bir şekilde görevini yapmaktadır İtibarlı üreticiler ürettikleri kapsüllerin simdi 120 yıl ömürlü olmalarına güvenebilmektedir Birçok üretici en düşük on takvim bir garanti vermektedir Buna karsın, biçimsiz güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren üniteler için garanti genel olarak 23 sene arasındadır
Silikon güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren üniteler birincil piyasaya çıktığında, 1970 ’lerdeki son derece yüksek seviyede olan, güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren ünitelerin fiyatları sürekli aşağıya düşmüştür Su anda, büyükçe kristalli silikon kapsülleri siparişleri için fabrika dışı fiyat yaklaşık 400 – 500 ABD$Wp ’dir Donatıların monte edilmiş (kurulu) fiyatları tasıma ve isçilik maliyetleri,kâr hadleri, siparişin büyüklüğü ve bir sürü öteki faktörlere bağlıdır ve 700 – 800ABD$Wp ’dan aşağı olması muhtemel değildir Gelişmekte olan ülkelerin kırsal alanlarından gelen minik siparişler için, fiyatlar olasılıkla 1000 ABD$Wp ’ın üstünde ayarlanacaktır Donatıların bakım ihtiyaçları basittir Yapılması gereken temel bakım, yüzeyi temiz yakalamak olacaktır Yüzeyin fazla az tozlanması bile toplam elektrik akımının azami çıkış gücünü önemli ölçüde azaltabilir Ayrıca, donatıların üstüne düşebilen kus pislikleri ve yaprak gibi minik nesnelerin ortadan kaldırılması da önemlidir Laf konusu nesneler yalnızca bir takım güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren üniteleri gölgelemekle kalmaz, bununla birlikte üniteler diğer güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren ünitelerin sağladığı enerji ile aşırı ısınmış ülkü gelebilir ve bu durum daima için hasar verebilir Tekrar donatının iyice bir şeylerle karartılmamış olduğundan kesin elde etmek esastır; Küçük bir karartılmış bölge bile elektrik akımının maksimum çıkış gücünü %50 ’ye değin azaltabilir
Fotovoltaik Modül,Panel Ve Diziler
Fotovoltaik hücreler daha yüksek cereyan,gerilim veya güç seviyesi edinmek için elektriki olarak çabuk ya da paralel bağlanırlarFotovoltaik modüller çevre etkilerine aleyhinde sızdırmazlık sağlayacak şekilde birbirine eklenmiş fotovoltaik hücreler içerirlerFotovoltaik paneller elektrik kabloları ile birbirine bağlanmış iki ya da daha çok sayıda Fotovoltaik modül içerirlerFotovoltaik diziler ise belli sayıda Fotovoltaik modül veya panel taşıyan enerji üretim ekipmanlarıdır
Fotovoltaik Hücrelerin Teknik Analizleri
VI denklemi Kirchoff ’un eğilim(birinci) yasasından türetilerek elde edilmiştir
Burada;
IPh: : Işık Akımı
ID: Diyot Akımı
IS: Diyot Ters Doyum Akımı
m: Diyot “ideal faktörü m 1…5VT Termal gerilim: ; VT 25,7mV at 25°C
k s: Boltzmann sabiti k 1,380658 • 1023 JK1
T: mutlak sıcaklık; T K (Kelvin) 0 K 273,15°C
e: bir elektronun yükü e 1,60217733 • 1019 As
Örnek Olarak Panasonic Suncream II PV Panelinin Özellikleri
Boyutlar
İşletme akımıİşletme Gerilimi
Bir Fotovoltaik Sistem Nasıl Çalışır?
Basitçe PV sistemleri de öteki elektrik imal sistemlerine benzer olarak çalışırSadece kullandıkları ekipmanlar değişiktirSistemin operasyonel ve işlevsel ihtiyaçlarına ast olarak DCAC inverter,Akü,Sıkıntı denetim ünitesi,yerine geçen kimse 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 akümülatör grubuna yollanır burada depolanan enerji ışınımın az olduğu saatlerde sisteme zorunlu enerjiyi sağlarAkü grubundan meydana çıkan DC gerilim bir adet inverter yardımıyla AC gerilime dönüştürülerek evlerimizde kullanabileceğimiz şekle dönüştürülür
Bir PV Sisteminin Diğer Parçaları ve Verimlilik Durumu
Akümülatörler
Enerji taleplerinin (üretilene göre) azlığı günesin tamamen ise yarar durumda olmasının sonucudur; bu sebepten, PV sistemleri göre üretilen elektrik akımı çoğunlukla istendiği zaman göstermek için depolanmalıdır Gereklilik duyulan depolamanın belli miktarı kullanıcı için arzın sürekliliğinin önemine bağlıdır Örneğin,bir ev sahibi bulutlu havalarda lambaların ve TV ’nin kullanımı için elektrik akımının kesilmesini göze alabilmesine rağmen, bir telekomünikasyon röle istasyonu ya da bir afiyet ocağında PV ile çalışan bir soğutucu gibi fazla manâlı bir gerçekte güneş ışığının az geldiği mümkün dönemlerde ya da bir PV sisteminde geçici bir kesilmenin tamamını karşılayacak şekilde yeterli miktarda elektrik akımı mutlaka ambar edilmelidir
Bir sistemin herhangi bir güneş enerjisi girdisi olmadan çalışmasının tasarlandığı genel olarak gün cinsinden ölçülen bu zaman uzunluğuna onun kendi kendini idare etme dönemi denilmektedir PV sistemleri çoğunlukla 12 voltluk kursunasit akümülatörleri kullanır Daha fiyatı yüksek, yeniden yük edilebilir nikel kadmiyum akümülatörler sık sık tekrar sıkıntı edilebilir lambalar gibi küçük uygulamalarda kullanılır Standart oto akümülatörleri (aküleri) fazla sık kullanılmaktadır, oysa onların çelimsiz tarafları mutlaka akılda tutulmalıdır ve sistemin tasarımıyla bağdaştırılmalıdır Bir Takım üreticiler popüler adıyla güneş enerjisine dayalı aküler (solar batteries) satmaktadır; bu aküler de kursunasit tipindedir lakin bu herif akülerin tasarımında yapılan bazı tadilatlar onları güneş enerjisine dayalı bir tesisattaki alıştırma koşullarına daha yerinde ülkü getirmektedir
Oto akülerini PV sistemlerinde kullanmada ortaya çıkan sorun, onların güneş ışığından elektrik enerjisi üreten PV sistemlerinde kullanmaya kadar tasarlanmamış olmalarıdır Bu aküler bir araçta olağan kullanımda, marsa basıldığı zaman akümülatör eksik miktarda elektrik akımı boşaltır ve motor bir defa çalıştıktan daha sonra akünün şarjı ivedi eski haline gelir Böyle durumlarda, kursunasitli oto aküleri üç ya da dört yıl veya daha artı dayanabilir Oysa aynı akümülatör ahenkli olarak yüksek boşalmaya maruz kalırsa, onun ömrü büyük ölçüde azalır (%75 ’lik uyumlu boşalma ile ömür takriben beste bir olup, periyodik boşalma olduğu vakit ise %10 ’dur) Bunun Dışında, eğer akü ayrıntılarıyla bitinceye değin boşaltılırsa, ciddi ve vahim zarar verilir Kapalı veya“bakım istemez aküler özellikle ciddi boşalmalardan hasar görebilir ve onlar bununla beraber büyük sıcaklık değişmelerinden zarar görme olasılığı yüksektir; bu nedenle birçok PV sistem tasarımcısı sıcak ülkelerdeki PV uygulamalarında onların kullanımı karşı tavsiyede bulunmaktadır Sonuç itibariyle, her ne değin oto aküleri PV tesisatlarında tatmin edici bir şekilde çalışabilseler de, sistem tasarımında ve çalıştırılmasında büyük uyarı gereklidir
“Solar aküler, oto akülerinin bir takım zayıf taraflarını bertaraf etmek için tasarlanmıştır Solar aküleri oto akülerinden daha pozitif miktarda bir asit çözeltisini bir arada bulundurur ve ilaveten daha artı miktarda aktif madde içerir Bu şart onların normal PV uygulamalarının çok miktar olma ve boşalma devrelerinde daha dirençli olmalarını sağlar Eğer bu aküler yavaş yavaş boşaltılırsa, kayda değer miktarda ekstra kapasite yaratırlar Kısaca C100 olarak adlandırılan, 100saatin üzerinde bir kullanım (boşalma) kapasitesi, C8 veya C10 olarak aşina 8saatlik veya 10 saatlik başvuru formu kapasitesinin genellikle iki katıdır 8saatlik ya da 10saatlik uygulama kapasiteleri mutlaka eve ait PV sistemlerinin tasarımında kullanılmalıdır, fakat 100saatlik kapasite azami güvenlik tedbirlerinin gerekli olduğu bir telekomünikasyon uygulamasında uygun olabilir ve akünün depolama kapasitesi PV sisteminin ihtiyacını bir hafta karşılamaya mutlaka tatmin edici olmalıdır
Akümülatör ömrü ve akünün depolama büyüklüğü aralarında faktörlerin bir dengesi vardır Sağlanan daha büyük miktarda depolama kapasitesi, daha düşük seviyede boşalma ve daha uzun ömürlü bir akü demektir, fakat daha yüksek bir açılış maliyeti anlamına gelir Genelde, bir eve ait PV teçhizatında akü kapasitesi konut sahibinin günlük elektrik tüketiminin takriben beş katı olmalıdır Olağan toprağa ulasan jurnal toplam güneş enerjisi miktarı koşullarında, bu koşul boşalmayı yaklaşık %20 ’ye dek sınar (yani akünün maksimum %20 ’si boşalır) Bununla Beraber, satıcılar ve alıcılar daima bir PV tesisatının açılış maliyetini azaltmak için aküyü normalden daha ufak kullanmaya özenirler Kullanıcılar da yerinde biçimde tasarlanmış bir sistemdeki aküyü değiştirme zamanı geldiğinde daha ufak boyutlusunu monte etmeye masrafları kısmaya özenebilir
Akülerin bakım ihtiyaçları külfetli değildir, fakat bakım mutlaka yapılmalıdır Akümülatör mutlaka damıtık (saf) su ile doymuş tutulmalıdır ve nem oranı düşük olan sıcak alanlarda kurulan PV tesisatlarında bunun yapılması özel yük taşır Mutlaka damıtık su kullanılmalıdır, çünkü saflığı bozan maddeler aküye hasar verebilir; gelişmekte olan dünyanın uzak kırsal alanlarında damıtıksaf su bulgu güçlüğü küçümsenmemelidirAkünün sırık basları temiz tutulmalıdır ve altı ayda veya yılda bir vazelin sürülmelidir 30 C ’nin üstündeki sıcaklıklarda akünün ömrü ve performansının kayda değer ölçüde düşmesi sebebiyle, akü defalarca serin ve çok iyi havalandırılmış bir yere yerleştirilmelidir
Akülerin ömürleri büyük ölçüde bakım durumlarına yan olarak değişir Bir sistem için tasarlanan ve bakılan bir durumda, bir oto aküsü 4–5 sene dayanabilir, lakin umumiyetle 12 takvim bir ömrü vardır Dikkatli bakımla ve boşalma seviyeleri yaklaşık %15 ’i geçirilmediği takdirde, “solar aküleri için 810 yıllık bir katlanma ömrü beklentisi gerçekleşebilir, ama gelişmekte olan dünyada alışılagelmiş alıştırma koşullarında takriben beş takvim bir ortalama ömür daha gerçekçidir
Akü kapasiteleri amper saat (Ah) cinsinden ölçülür ve PV uygulamalarında kullanılan aküler yaklaşık 15300 Ah aralarında değişmektedir Akü maliyetleri akünün kapasitesi yanına kullanılan malzemenin kalitesi ve üretim kalitesine bağlıdırDeğişen isçilik ve araç gereç maliyetleri ya da piyasadaki rekabetin dereceleri sebebiyle, ülkeler aralarında manâlı farklar bulunabilir Oto aküleri genelde takriben 100 $Ah ’e mal olmaktadır, fakat kayda değer değişmeler vardır İyi kalite solar aküleri yaklaşık 200 $Ah ’e mal olmaktadır
Sistemi Dengeleyen Diğer Unsurlar
Aküyü fazla şarjdan ve akım boşalmasından korumak için elektronik bir çok miktar regülatörü kullanılır Evlerdeki PV sistemlerinde kullanılan elektronik yük regülatörleri şarj seviyesine tabi olarak akünün voltajının düştüğünün ya da yükseldiğinin tespitinde is görmektedir Voltaj ayrıntılarıyla şarjlı akümülatör seviyesinin üzerine çıktığı vakit, regülatör PV donatısından voltajı keser; yine voltaj makul boşalma seviyesinin altına düştüğü süre regülatör yükü keser
Sorumluluk regülatörlerinin gelişmişlik seviyesi ve buna alt olarak onların sağladığı koruma epeyce değiştirme gösterir Ucuz modeller ekseriyetle aşırı yükten korumak için yükün kesilmesi gerektiği vakit kararı kullanıcıya bırakarak, sadece fazla yükten koruma özelliğine sahiptir Eğer yeterli büyüklükte bir akümülatör kullanılıyorsa ve sistem yönetiminde önlem alınıyorsa bu bir sorun yaratmaz, aksi halde akünün ömrünün kısalmasına yol açması mümkündür Bir Takım şarj regülatörlerine sıcaklık algılayıcıları takılmış olup, eğer akünün sıcaklığı 30 C ’yi geçerse, sorumluluk olan voltajın azaltılmasına izin vermektedir ve böylece akünün hasar görmesine karsı ilave bir koruma tedbiri sağlamaktadır Şarj regülatörlerinin maliyetleri genel olarak özelliklerine, imalât yerine kadar değişir Endüstriyel dünyada üretilen gelişmiş özelliklere sahip regülatörlerin fiyatları 100 $ ve üstündedir, ancak gelişmekte olan dünyada üretilen ve sadece fazla yüke karsı koruma sağlayan modeller 10 $ dek bir paraya bulunabilmektedir Şarj regülatörlerini sıkça daha ucuz PV tesisatlarına monte etmekten kaçınılmaktadırPV sistemleri çoğunlukla 12 voltluk bir dürüst akım üretmek için tasarlanır 220 voltluk bir dalgalı akımın zorunlu olduğu durumda, bu bir elektronik adaptörle (çevirici)sağlanabilir
Bir elektronik adaptör kullanılması ile %15 ’e dek varan kayda değer bir baskı kaybı meydana gelebilir, oysa bu tür bir eğilim standart ev aletlerinin kullanılmasına imkân vermektedir Bununla Beraber, PV sistemleri ile standart ev aletlerini kullanmanın önemli sıkıntılarından birisi, çoğu ev aletinin enerji randımanı dikkate alınarak tasarlanmamış olmasıdır Bu koşul başlıca elektrik şebekesine bağlı tüketiciler için önemli bir problem değildir Buradaki tek etkisi aylık faturaya ekstra bir miktar kilovat saat ilavedir Enerji düşüklüğünün gereksinim duyulan kapsüllerin alanını ve sistemin toplam maliyetini kayda değer ölçüde artırması durumunda, onun bir PV sistemine manâlı bir etkisi vardır
Sistemi stabilizatör diğer unsurlar; kablolar, bağlantı elemanları, devre anahtarları (şalterler), bağlantı kutuları (buvatlar), elektrik sigortaları ve öteki minik kalemlerden oluşur Bunlardan birçoğu açık alanda monte edilmiştir ve bu yüzden sert hava koşullarına maruz kalır; eğer sistemin iyi çalışması isteniyorsa, bu elemanların mutlaka iyi kaliteli ve tedbirli bir şekilde yerleştirilmiş olması gerekir Çürük veya hasarlı bağlantılar sisteme verilebilecek elektrik miktarını azaltır ve sistemin tamamen islemez ışık halkası gelmesine niçin olabilir Şimşekli, yıldırımlı fırtınaların yaygın olduğu yerlerde, sistemler için paratoner görevi gören iletkenlere gereklilik duyulabilir
Donanım için payandalar sisteminin doğru biçimde tasarlandığından ve inşa edildiğinden kesin edinmek da önemlidir PV donatısı bir binanın çatısına kurulacağı vakit, hava dolaşımına imkân saptamak ve fazla sıcaklık oluşmasını önlemek için (PV donatısı) çatı yüzeyinden kısa bir mesafe yukarıya kaldırılarak kurulmalıdır Ayrıca, PV donatıları, alanı etkilemesi muhtemel en enerjik rüzgarların uçurmayukarı kaldırma etkilerine mukavemet etmeye yetecek dek mutlaka sıkı bir şekilde bağlanmalıdır Uyumlu arıtma işlemleri kuşkusuz yapılmalıdır Donatıların yere monte edildiği durumlarda, onlar mutlaka ekseriyetle betondan edinmek üzere sağlam temeller üzerine inşa edilmeli ve onları insanlardan ve hayvanlardan korumak için muhafazalı bir parmaklık içine alınmalıdır
Kullanım Alanında Randıman Oranları ve Elektrik Akımının Çıkış Gücü
PV sistemlerinin dilekçe alanındaki toplam randıman oranları (verim oranları) kapsüller (modül) için laboratuarda belirlenen randıman oranlarından oldukça düşüktür Mesela, standart laboratuar test sıcaklığı olan 25 ºC ’nin üzerindeki her 10 ºC çoğaltma için güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren ünitelerin randıman oranı takriben %05 düşer Bu koşul öğle sıcaklığının çoğu kez 30 ºC ’yi geçtiği ve kapsüllerin genelde 60 ºC ve daha yüksek sıcaklığa sahip olduğu bir fazla tropik ülkede sahiden önemli olabilir Toprağa ulasan jurnal toplam güneş enerjisi miktarının azami olduğu koşullarda, söz konusu aşırı sıcaklık güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren üniteler randıman oranında %20 ’ye değin bir düşüşe yol açabilir
Ticari olarak piyasada bulunan bütün güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren ünitelerin teknoloji ve makine itibariyle belirli bir zamanda ulaşılan en üst gelişme düzeyinde randıman vermediğini hatırlatmakta menfaat vardır Bu bilhassa piyasadaki daha ucuz ürünler için söz konusudur Birçok ucuz fiyatlı kapsüller, daha yüksekkaliteli ürünlere geçiş yapan üreticiler göre kesik fiyatlarla eski stoktan bahşedilen ürünlerden oluşmaktadır Hem kablolardan, devre anahtarlarından, elektrik yükü regülatörlerinden ve öteki elemanlardan da kayıplar olur bu nedenle kablo uzantıları mümkün olduğu değin kısa ve kablo çapları yerinde ebatta tutulur; uzun, ince ve ucuz kabloların kullanılması önemli kayıplara neden olabilir Gevşek ya da paslanmış bağlantılar da bu kayıpları artırır Tozlar ve gölge yapan pislikler de sistemin performansını azami değerinin altına indirir
Kapsüllerin elektrik akımı çıkış gücü için kabul edilen toplam %10 ’luk bir kayıp, başlıca ilk olarak sistemin enerji verim gücünün hesaplanmasında birazcık iyimser bir tahmin olarak alınmaktadır Cereyanı sıkıntı etmeboşaltma devresinin genel toplam randımanı (verimliliği) takriben %80 ’dir, oysa akümülatör eskidikçe kayıplar kayda değer ölçüde daha büyük ışık halkası gelebilir Bu yüzden, üreticiye verilebilir nihaî elektrik akımı çıkısı kapsülün kabul edilen çıktısından türetilen değerin yaklaşık %70 ’idir Bu kayıpların etkisi metre kareye 1000 wattlık (Wm2) öğle güneşinin düştüğü ve günlük ortalaması 5 kWhm2 olan bir alanı dikkate alarak görülebilir Bu koşullar aşağı 100 Wp ’lik bir kapsülün günlük nazarî elektrik akımı çıkısı 500 vat saattir (Wh) Donatı ve tel kayıpları için %10 ayırırsak, bu tedarik akü depolamasından önce 450 Wh ’ye düşer Akünün dolmasından sonra, aydınlatma ve elektrikli aletler için verilebilecek net arz günlük takriben 360 Wh ’dir
Elektrikli aletler için Enerji Tüketim Tablosu
