GÜNEŞ ENERJİSİ PANELİ

Transkript

1 GÜNEŞ ENERJİSİ PANELİ Fotovoltaik Sistemler ODTÜ Mezunları Derneği 17 Ekim 2009 Deniz Selkan POLATKAN 1

2 YAŞAM KAYNAĞI IŞIK KAYNAĞI, GÜNEŞ İÇİN BİRÇOK TANIMLAMA YAPABİLİRİZ. ANCAK BUGÜN BURADA BİZİ BULUŞTURMASINA SEBEP EN ÖNEMLİ TANIMI, EN BÜYÜK ENERJİ KAYNAĞI OLMASIDIR. ENERJİ KAYNAĞI, NUR KAYNAĞI, FOTOSENTEZ KAYNAĞI Deniz Selkan POLATKAN 2

3 GÜNEŞ ELEKTRİĞİ SİSTEMLERİNDE DİKKAT EDİLMESİ GEREKEN TEMEL HUSUSLAR : 1- IŞINIM ANALİZİ 2- MALİYET ANALİZİ 3- SİSTEM VERİMLİLİĞİ Deniz Selkan POLATKAN 3

4 IŞINIM ANALİZİNDEKİ DEĞİŞKEN FAKTÖRLER Güneş ışınımının dalgaboyu ( frekansı ), Foton akısı; foton sayısı / saniye m2 Güç yoğunluğu ( W/m2 değeri ), Dağılımı ( global, doğrudan, saçılan ve yansıyan) Geliş açısı Deniz Selkan POLATKAN 4

5 Güneşten yayılan toplam güç, MW / m2 Deniz Selkan POLATKAN 5

6 ATMOSFER İÇİ FOTOVOLTAİK ETKİ HAMMADDE KAYNAKLARI - 1 KIZILÖTESİ RADRASYON yaklaşık olarak 300 GHz ile 400 THz frekansları ve 1 mm ile 750 nm arasındaki dalga boylarını kapsar. Üç kategoride incelenir: Uzak kızılötesi, 300 GHz (1mm λ) ile 30 THz (10 µm λ) arasındadır. Bu bandın alt bölümleri için mikrodalga da denilebilir. Dünyanın atmosferindeki yaklaşık %1 su buharı tarafından emilen uzak kızılötesi ışınım, atmosferin saydam olmasında büyük rol oynamaktadır. Orta kızılötesi, 30 THz (10 µm λ) ile 120 THz (2.5 µm λ) arasında bulunur. Sıcak cisimler bu sıklıkla bu aralıkta ışınım yayarlar. Bu frekans aralığına bazen parmak izi bandı da denir. Yakın kızılötesi, 120 THz (2500 µm λ) ile 400 THz (750 µm λ) arasındadır. Görünür ışığa benzer fiziksel işlemler tarafından üretilir ve benzer optik kurallara tabidir. Deniz Selkan POLATKAN 6

7 ATMOSFER İÇİ FOTOVOLTAİK ETKİ HAMMADDE KAYNAKLARI - 2 GÖRÜNÜR IŞIK ATMOSFER İÇİ FOTOVOLTAİK ETKİ HAMMADDE KAYNAKLARI - 3 MORÖTESİ RADRASYON Dalga boyu görünür ışıktan daha kısadır. Oldukça enerjik olduğu için morötesi (UV) ışınım kimyasal bağları bozup çeşitli molekülleri iyonize edebilir veya katalizör etkisi gösterebilir. Güneş yanıkları morötesi radyasyonun insan derisi üzerindeki yıkıcı etkisine örnek olarak verilebilir. Bazı durumlarda kanserojen etki yapabilir. UV ışınım ayrıca etkin bir mutajendir ve hücrelerin DNA yapısını bozarak kontrolsüz mutasyona sebep olabilir. Dünya'ya güneşten gelen UV radyasyonun büyük bir kısmı yüzeye ulaşmadan önce atmosferdeki ozon tabakası tarafından emilir. Deniz Selkan POLATKAN 7

8 Güneşlenme Değişkenleri Coğrafi konum, enlem-boylam Yükseklik Nem Hava kirliliği Rüzgar Bulutlanma, bulut tipleri kalınlıkları ve yükseklikleri Geçirimlilik Katsayısı Bulut Tipi 0.16 nimbustratus 0.18 staratus 0.25 kümülüs 0.61 sirüs Deniz Selkan POLATKAN 8

9 Deniz Selkan POLATKAN 9

10 Deniz Selkan POLATKAN 10

11 Deniz Selkan POLATKAN 11

12 Deniz Selkan POLATKAN 12

13 Deniz Selkan POLATKAN 13

14 Deniz Selkan POLATKAN 14

15 Türkiye Güneş Enerjisi Potansiyeli: Kaynakça: European Deniz Commission Selkan POLATKAN Joint Research Center. 15

16 Deniz Selkan POLATKAN 16

17 The performance characteristics of photovoltaic modules are needed in order to model their annual performance. Information available from manufacturers is typically limited to temperature coefficients, short circuit current Isc, open circuit voltage Voc, and the maximum power Pmax, at rating conditions. This information, while useful in comparing photovoltaic module performance at rating conditions, is inadequate to predict annual performance under typical operating conditions. It has been shown that the relative performance ranking at rating conditions may not agree with the ranking based on annual performance. Deniz Selkan POLATKAN 17

18 WAKKANAI MEGA-SOLAR PROJECT 1-YEAR RESULT 23rd European Photovoltaic Solar Energy Conference, 1-5 September 2008, Valencia, Spain To find the better PV module that is appropriate for the mega-solar, ten kinds every 10kW of PVs were set up at the 1st stage. Those are three mono-crystalline silicon types, three polycrystalline silicon types, two amorphous silicon types, a new model tandem type and a new model compound semiconductors (CIS) type. We have studied the cost analysis, the performance ratio (hereafter, PR), and the temperature characteristic and the influence of snow etc. in comparing evaluation on that. Deniz Selkan POLATKAN 18

19 1.2 kwp CIS modül, 1.2 kwp mono kristal BURDUR - TÜRKİYE Deniz Selkan POLATKAN 19

20 ÖZET SİSTEM TASARIMINI YAPARKEN, YEREL İKLİMSEL ÖZELLİKLERİN GÜNEŞ IŞINIMINA OLAN ETKİLERİNİ İYİ İNCELEMEK VE ANALİZ ETMEK SİSTEMİN BAŞARISINI ETKİLEYECEK OLAN BİRİNCİL FAKTÖRDÜR. İKİNCİL FAKTÖR İSE, YİNE BİRİNCİL FAKTÖRE UYGUN ÜRÜN VE SİSTEM BİLEŞENLERİNİN BELİRLENMESİDİR. ÜÇÜNCÜL FAKTÖR, GÜNEŞ GEOMETRİSİ YANİ GÜNEŞ GÖZELERİNİN GÜNEŞE KARŞI 90 DERECELİK AÇI İLE KONUMLANDIRILMASIDIR. Deniz Selkan POLATKAN 20

21 FOTOVOLTAİK SİSTEMLERİN AÇILIMLARI ÜRETİM. Panel ve güç elektroniği ürünleri ARGE. Verimlilik ve yenilik arayışları TİCARET. Pazarlama ve satış UYGULAMA. Projelendirme, sistem kurulumu, şebeke bağlantısı, hukuki düzenlemeler YATIRIMLAR. Güneş elektriği santralleri Deniz Selkan POLATKAN 21

22 FOTOVOLTAİK SİSTEMLERİN AVANTAJLARI Çok küçük sistemlerden, megawatt mertebesine kadar geniş bir enerji tedarik kapasiteleri vardır. Stratejik olarak yerel ve yerinde çözümler üretirler. Hammadde maliyetleri sıfır bakım ve işletme maliyetleri ise %1-3 aralığındadır. Deniz Selkan POLATKAN 22

23 Deniz Selkan POLATKAN 23

24 VERİMLİLİKLER HÜCRE İÇSEL VERİMLİLİĞİ HÜCRE VERİMLİLİĞİ TERMODİNAMİK VERİMLİLİK QUANTUM VERİMLİLİĞİ PANEL VERİMLİLİĞİ ALAN VERİMLİLİĞİ ENERJİ VERİMLİLİĞİ SİSTEM VERİMLİLİĞİ Deniz Selkan POLATKAN 24

25 VERİMLİLİKLER ALAN VERİMLİLİĞİ, standart test koşulları altında, maksimum güç noktasındaki enerji değerinin, ışınım ve göze alanı çarpımına bölümüdür. PmaxMPPT / ışınım (W/m2) * göze alanı (m2) Deniz Selkan POLATKAN 25

26 Deniz Selkan POLATKAN 26

27 Deniz Selkan POLATKAN 27

28 Deniz Selkan POLATKAN 28

29 Deniz Selkan POLATKAN 29

30 Deniz Selkan POLATKAN 30

31 KİREMİT TİPİ PV PANELLER Deniz Selkan POLATKAN 31

32 BIPV Deniz Selkan POLATKAN 32

33 Deniz Selkan POLATKAN 33

34 Deniz Selkan POLATKAN 34

35

36 Deniz Selkan POLATKAN 36

37 Deniz Selkan POLATKAN 37

38 Deniz Selkan POLATKAN 38

39 Deniz Selkan POLATKAN 39

40 Deniz Selkan POLATKAN 40

41 Deniz Selkan POLATKAN 41

42 Deniz Selkan POLATKAN 42

43 Deniz Selkan POLATKAN 43

44 Deniz Selkan POLATKAN 44

45 Deniz Selkan POLATKAN 45

46 2008 Yılı itibarı ile kurulu güç Kaynak: JRC PV Status Report Deniz Selkan POLATKAN Kurulu güç / yıl (MW)

47 Cost and Price forecasts: PV TRAC Vision Report Deniz Selkan POLATKAN 47

48 PV ile 20 yıllık kullanımda kwh Enerji Üretim Maliyetleri (2009) Yatırım Güneş Elektriği kwh/kwp Maliyetleri kwh kwh kwh TL 0.1 krş krş 0.2 krş TL 0.15 krş 0.2 krş 0.3 krş TL 0.2 krş krş 0.4 krş Not: 2009 yılı doğal gaz çevrim santrallerinden elektrik üretimi birim maliyeti 0.18 krş/kwh 2009 yılı tüketici elektrik birim fiyatı ise 0.3 krş/kwh Deniz Selkan POLATKAN 48

49 TÜRKİYE DE PV SEKTÖRÜNÜN GELİŞİMİ İÇİN ÖN ŞARTLAR Enerji tedarikinde ve enerji kaynaklarında kullanılagelen sonlu ve çevresel olarak tehditkar yöntemler, başta fosil yakıtlar tüketiminde ve nükleer enerji örneğinde olduğu üzere, sonsuz ve sınırsız olmadıkları, üstüne üstlük çevre, ekoloji ve insan yaşamı üzerinde, geri dönülmez değişimlere yol açtıkları anlaşılınca, alternatif olarak gündeme gelen yenilenebilir enerjiler içinde güneş enerjisinin sınırsız gücü, ekonomik, sosyal, toplumsal ve siyasi dengeleri değiştirebilecek güçtedir. Deniz Selkan POLATKAN 49

50 NEREDEN BAŞLAMALI? Başta, Almanya ve Japonya, bu noktadan hareketle 1970 li yıllarda Güneş Enerjisi ile ilgilenmeye başlamışlar, 1990 lı yıllardan itibaren, Mikro Şebeke bağlantıları için çatı programları uygulamışlar, Günümüzde ise istihdam yaratmış ve teknoloji transfer eden konuma gelmişlerdir. Sınırlı Güneş enerjisi potansiyellerine rağmen bu ülkelerin kat ettiği mesafe, büyük bir potansiyele sahip Türkiye deki BÜYÜK EKSİĞİ ortaya koymaktadır. Bu eksiğin kapatılması için, hükümet, bürokrat ve sektör olarak herkesin sorumluluğu vardır. Deniz Selkan POLATKAN 50

51 NEREDEN BAŞLAMALI? ÖNCELİKLE ŞEBEKE MİKRO BAĞLANTILARINA İZİN VERİLMELİDİR. ELEKTRİK DAĞITIM ŞİRKETLERİ BU GÖREVİ ÜSTLENMELİDİR. TÜM DÜNYADA OLDUĞU GİBİ BU SEKTÖRÜN TEMELİNİN, ŞEBEKE YÜKÜNÜ HAFİFLETMEK OLDUĞU İYİ ANLAŞILMALIDIR. KANUNİ DÜZENLEMELERLE, TEŞVİKLERİN YANISIRA, KDV ve VERGİ İNDİRİMLERİ UYGULANMALIDIR, DESTEK SÜRESİ ve KADEMELENMESİ ESNEK OLMALIDIR. FİNANSAL DESTEKLER, HEM ÜRETİMİ, HEM DE YATIRIMI HEDEF ALMALIDIR. YEŞİL TARİFELER VE VERGİ AVANTAJLARI OLUŞTURULMALIDIR. YEŞİL KREDİLER SAĞLANMALIDIR. Deniz Selkan POLATKAN 51

52 NEREDEN BAŞLAMALI? BUNUN İÇİN ÇEŞİTLİ PROGRAMLAR OLUŞTURULMALIDIR. 1-YATIRIM ODAKLI DESTEKLER ( ÖRNEK ÜLKE : JAPONYA ) 1-1- ÖN ÖDEMELİ DESTEKLER VERGİ İNDİRİMLERİ VE FİNANSAL DESTEKLER 1-2- ÇOKLU ÖDEMELİ DESTEKLER ŞEBEKE BESLEME TARİFELİ SATIN ALMALAR 2-İŞLETME ODAKLI DESTEKLER ( ÖRNEK ÜLKE : ALMANYA ) 2-1- ÖN ÖDEMELİ DESTEKLER KURULACAK GÜCE GÖRE (PERFORMANS TAKİPLİ) 2-2- ÇOKLU ÖDEMELİ DESTEKLER ŞEBEKE BESLEME TARİFELİ SATIN ALMALAR Deniz Selkan POLATKAN 52

53 Global Enerji Tedariğinde PARADİGMA Değişimi? 2008 tarihi bir yıl! İlk kez elektrik üretim yatırımlarında yenilenebilir enerji yatırımları, fosil kaynaklı yatırımları solladı 140 milyar $ 110 milyar $ Yenilenebilir Enerji kurulu güç ve üretimi* Global Trends in Sustainable Energy Investment % 19% 19% 15% 16% 23% Renewable power capacity addition as a % of global power capacity addition Renewable power generation increase as a % of global power generation increase 10% 10% 8% 6% 6% 5% 3.9% 4.0% 4.3% 4.5% 5.0% 5.4% 6.2% 2.9% 2.9% 3.1% 3.2% 3.6% 3.9% 4.4% Renewable power as a % of global power capacity Renewable power as a % of global power generation * Excluding Large Hydro Deniz Selkan POLATKAN 53 Source: New Energy Finance, UNEP SEFI

54 İstihdam Yaratma*(2008) Teknoloji İstihdam (2008-Global) Rüzgar 300,000 Güneş Elektrik 170,000 Güneş Isı 624,000 Biyo-yakıtlar 1,174,000 Hidroelektrik 39,000 Jeotermal 25,000 TOPLAM 2,232,000 Kaynak: UNEP/ILO/World Watch Institute *Mevcut büyüme hızı ile 2030 da 20 milyon doğrudan istihdam hesaplanıyor: Rüzgar 2, güneş 6 milyon iş (aynı rapor) Deniz Selkan POLATKAN 54

55 Kaynak: REPP, EWEA ve diğerleri İstihdam yaratma fosil, temiz enerji teknolojileri kıyaslama Doğalgaz Kömür Biyoyakıtlar Rüzgar Fotovoltaik MWs başına kişi yıl Deniz Selkan POLATKAN 55

56 Deniz Selkan POLATKAN 56

57 Deniz Selkan POLATKAN 57

58 Deniz Selkan POLATKAN 58

59 Deniz Selkan POLATKAN 59

60 Deniz Selkan POLATKAN 60

61 Deniz Selkan POLATKAN 61

62 Fotovoltaik Konusunda Uluslarası Standartlar: Deniz Selkan POLATKAN 62

63 IEA-PVPS Üyesi Ülkelerin PV Güç Sistemleri Durum Değerlendirmesi: Ulusal PV Teknoloji Platformu Deniz Selkan POLATKAN 63

64 ULUSAL FOTOVOLTAİK TEKNOLOJİ PLATFORMU Ege üniversitesi tarafından, Tübitak desteği ile başlatılan ve Türkiye de fotovoltaik teknolojilerin, pazarının ve istihdamının düzenlenmesi ve sağlıklı gelişimi için üniversite, girişimci, finans sektörü, devlet ve yerel yönetimleri bir araya getiren bir ortak akıl platformudur. Bünyesinde halihazırda, 5 adet çalışma grubu mevcuttur ; 1- Fotovoltaik teknoloji araştırma grubu, 2-Güç sistemleri araştırma grubu, 3-Pazar araştırma ve düzenleme grubu, 4-Eğitim ve standartlar grubu, 5-Proje çıktıları raporlama grubu. Deniz Selkan POLATKAN 64

65 30 Ekim Cuma 5. Paket Program; Fotovoltaik Enerji Santralleri ve Tesisleri Eğitimi Large Scale PV systems Başlama Saati: Toplam Süre: 4 Saat Sunumu Yapacak Olan Kişi: ( Sunumlar ingilizce olacaktır.) ANDREAS HENEMANN IBC SOLAR.DE Large scale grid-connected systems, an overview about system components, their functions and connections ~ 45 min Project implementation of large scale projects, the process from the first customer contact, to handover of the system (incl. references) ~ 45 min Deniz Selkan POLATKAN 65

66 Deniz Selkan POLATKAN 66