Güneş Enerjisi Elektrik Üretim Sistemi Tasarımı

Güneş enerjisi kullanılarak elektrik üretimi, yenilenebilir enerji kaynakları arasında öne çıkmış bir seçenektir. Güneş enerjisi, yenilenebilir olması, çevreci olması ve işletme maliyetlerinin düşük olması birçok nedenden dolayı yatırımcıların dikkatini çekmektedir.

Sistemin Tasarımı

Güneş enerjisinden elektrik üretmek için kurulacak bir sistemde akü grubu, akü şarj regülatörü, evirici ve yardımcı elektronik devreler olmalıdır. Ancak uygulamaya göre bu bileşenler değişiklik gösterebilir. İstenen enerji miktarına göre güneş paneli ve sayısı belirlenir. Güneş olmadığı zamanlarda enerjisiz kalmamak için akü grubu sisteme dahil edilir. Akünün aşırı şarj ve deşarj olarak zarar görmesini engellemek için akü şarj regülatörü kullanılır. Şarj regülatörü akünün durumuna göre, güneş pillerinden gelen akımı ya da yükün çektiği akımı keser. Evirici, alternatif akım istenen uygulamalarda panelde elde edilen doğru akım elektriğini alternatif akıma dönüştürmek için kullanılır. İstenirse sisteme bir de maksimum güç noktası izleyicisi eklenebilir.

Fotovoltaik (Solar) Paneller

Fotovoltaik paneller, güneş ışınlarını elektrik enerjisine çeviren cihazdır. Verimleri panel tipine göre değişir, bu oran % 15-20 arasındadır. Bu verim değerlerinin yükseltilmesi için çalışmalar devam etmektedir. Türkiye şartlarında güneşlenme süresi; kışın 5 saat, sonbaharda 7 saat ve yazın 11 saattir.

Paneller, ortam koşullarının uygun olması halinde nominal güçlerini üretebilirler. Panel camının kirli olması, güneş ışınlarının geliş açısının dik olmaması, havanın çok sıcak veya çok soğuk olması panel verimini azaltır. Bu anlamda hesaplanan güç değerinin yukarısında bir değerde panel kullanmak uygun olacaktır.

Akü Sistemi

Aküler elektrik enerjisinin depolanmasında kullanılır. Güneş olmadığında enerji ihtiyacını karşılamak için elektrik enerjisinin depolanması gerekir. Bu anlamda enerjinin depolanması çok önemlidir. Akü kapasitesinin belirlenmesinde en önemli faktör sistemin güneş göremeyeceği gün sayısını ya da saatini hesaplamaktır. Biz bunu 2 gün olarak kabul edersek; günlük tüketimi 5 kW-saat olan bir ev için 10 kW-saatlik enerjiyi depolayabilecek bir akü grubu gereklidir. Sistem gerilimini 12 V seçersek, 12 V 1200 Ah’ lik akü grubu bir sistem için yeterli olacaktır. Bu noktada şuna dikkat etmek gerekir, akü sistemi otonom (stand alone) sistemler için gereklidir. Akü sistemi otonom sistemlerin maliyet tarafının önemli bir kısmını oluştururlar.

Akü Şarj Regülatörü

Güneş panelinden gelen akımı ayarlayarak akünün tam dolmasını veya tamamen boşalmasını engeller. Tüketici için gerekli akım değerine göre sistemde uyumlu çalışabilecek tipte seçilmesi şarttır. Ayrıca akü şarj regülatörünün, akü gerilimine uyumlu olması gerekir. Şarj regülatöründen direkt doğru akım çıkışı alınabilir. Çoğu regülatörde şarj durumuna ait sayısal bilgileri gösteren ekran bulunmaktadır. Bir çok regülatör üretici firması panel gücüne göre seçilmesi gereken regülatörü saptamış ve tablolar halinde kataloglarına koymuşlardır.

Evirici

Doğru akım enerjisini alternatif akım enerjisine çeviren cihazlardır. Genel olarak tam sinüs çıkışı veren ve vermeyen olmak üzere iki çeşit evirici bulunmaktadır. Hassas yüklerin bulunduğu sistemlerde tam sinüs çıkışı verebilen eviricilerin kullanılması gereklidir. Evirici güç, sistemde aynı anda çalışabilecek yüklerin güç değerleri toplanarak elde edilir.

Diğer Ekipmanlar

Sistemde kullanılması gereken diğer malzemeler kablolar ve sigortalardır. Bunun yanında sistemi izleyebilmek için çeşitli elektronik devreler de kullanılabilir. Sigorta ve kablo seçimi sistemin düzgün çalışabilmesi için çok önemlidir. Kablo seçiminde gerilim düşümü de göz önünde bulundurulmalıdır.