Güneş Enerjisi Elektrik Üretim Sisteminin Tasarlanması

Güneş enerjisi hem çevreci olması, hem de ucuz işletme maliyetinden dolayı tercih edilen elektrik üretme sistemlerinden biri haline gelmiştir. Pek çok alanda kullanılabilen bu sistem, yenilikçi bina uygulamaları ile de öne çıkmıştır .

Güneş enerjisi kullanarak elektrik üretmek, yenilenebilir enerji kaynağı uygulamalarının öne çıkan bir çeşididir. Güneş enerjisinin fazla olması, bedava olması, işletme maliyetlerinin düşük olması ve çevre dostu olması gibi pek çok neden bu alanda yatırımcıların dikkatini çekmektedir. Bu çalışmada fotovoltaik hücreler ile elektrik enerjisi üreten sistemler üzerinde durulmuştur.

Güneş Paneli Sistemin Tasarımı

Güneş enerjisinden elektrik üretmek için kurulacak bir sistemde, akü grubu, akü şarj regülatörü, evirici ve yardımcı elektronik devreler bulunmalıdır. Fakat uygulamaya göre bu parçalar değişiklik gösterebilir. İstenen enerji oranına göre güneş paneli ve sayısı belirlenir. Güneş olmadığı zamanlarda enerjisiz kalmamak adına akü grubu sisteme eklenir. 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 panelden sağlanan doğru akım elektriğini alternatif akıma dönüştürmek için kullanılır. İsteğe bağlı sisteme bir de maksimum güç noktası izleyicisi eklenebilir.

Fotovoltaik (Solar) Paneller

Güneş ışınlarını elektrik enerjisine çeviren cihazdır. Verimi panel tipine bağlı olarak değişir. Bu konuyla ilgili laboratuvar çalışmaları devam etmekte olup verim değerlerinin yükseltilmesi amaçlanmaktadır. Ülkemizde güneşlenme süresi; kışın 5 saat, sonbaharda 7 saat ve yazın 11 saattir.

Paneller, ortam koşullarının elverişli olması halinde nominal güçlerini üretebilirler. Panel camının kirli olması, güneş ışınlarının açısının dik olmaması, havanın çok sıcak veya çok soğuk olması panel veriminin düşmesine sebep olur. Bu anlamda hesaplanan güç değerinin üstünde bir değerde panel kullanmak daha doğru olacaktır.

Akü Sistemi

Aküler elektrik enerjisinin depolanması aşamasında kullanılır. Güneş olmadığı zamanlarda enerjisiz kalmamak için elektrik enerjisinin depolanması gerekir. Bu yüzden enerjinin depolanması çok önemlidir. Akü kapasitesinin belirlenmesinde en önemli etken, sistemin güneş göremeyeceği gün sayısını belirlemektir. Akü sistemi otonom (stand alone) sistemler için gereklidir. Dolayısıyla akü sistemi otonom sistemeleri maliyetinin önemli bir kısmını oluştururlar.

Akü Şarj Regülatörü

Güneş panelinden sağlanan akımı ayarlayarak, akünün tam dolmasını veya tamamen boşalmasını engeller. Kullanıcı için gerekli akım değerine göre sistemle uyumlu tipte seçilmesi gereklidir. Bunun yanında akü şarj regülatörünün, akü gerilimine uyumlu olması gerekir. Şarj regülatöründen direkt doğru akım çıkışı alınabilir. Pek çok regülatörde şarj durumuna ait sayısal bilgileri gösteren ekran vardır.

Evirici

Doğru akım enerjisini alternatif akım enerjisine çevirmede kullanılan cihazlardır. Tam sinüs çıkışı veren ve vermeyen olmak üzere iki tür evirici vardır. Hassas yüklerin olduğu sistemlerde tam sinüs çıkışı verebilen eviricilerin kullanılması gerekir. Evirici güç, sistemde eş zamanlı çalışabilecek yüklerin güç değerleri toplanarak elde edilir.

Sistemde kullanılması gereken diğer ekipmanlar kablolar ve sigortalardır. Bunun yanında sistemi izleyebilmek için çeşitli elektronik devreler de kullanılabilir. Sigorta ve kablo seçimi sistemin sağlıklı çalışabilmesi için çok önemlidir.