Selçuk KEÇEL YÜKSEK LİSANS TEZİ GAZİ ÜNİVERSİTESİ EYLÜL 2007 ANKARA

Transkript

1 TÜRKİYE NİN DEĞİŞİK BÖLGELERİNDE EVSEL ELEKTRİK İHTİYACININ GÜNEŞ PANELLERİ İLE KARŞILANMASINA YÖNELİK MODEL GELİŞTİRİLMESİ Selçuk KEÇEL YÜKSEK LİSANS TEZİ ENDÜSTRİYEL TEKNOLOJİ EĞİTİMİ GAZİ ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ EYLÜL 2007 ANKARA

2 ii Selçuk KEÇEL tarafından hazırlanan TÜRKİYE NİN DEĞİŞİK BÖLGELERİNDE EVSEL ELEKTRİK İHTİYACININ GÜNEŞ PANELLERİ İLE KARŞILANMASINA YÖNELİK MODEL GELİŞTİRİLMESİ adlı bu tezin Yüksek Lisans tezi olarak uygun olduğunu onaylarım. Prof. Dr. H. Güçlü YAVUZCAN. Tez Danışmanı, Endüstriyel Teknoloji Eğitimi Anabilim Dalı Bu çalışma, jürimiz tarafından oy birliği ile Endüstriyel Teknoloji Eğitimi Anabilim Dalında Yüksek Lisans tezi olarak kabul edilmiştir. Prof. Dr. Çiğdem GÜLDÜR. Kimya Mühendisliği, Gazi Üniversitesi Prof. Dr. H. Güçlü YAVUZCAN. Endüstriyel Teknoloji Eğitimi, Gazi Üniversitesi Prof. Dr. Serdar YÜCESU. Makina Eğitimi, Gazi Üniversitesi Tarih:25/09/2007 Bu tez ile G.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü Yönetim Kurulu Yüksek Lisans derecesini onamıştır. Prof. Dr. Nermin ERTAN. Fen Bilimleri Enstitüsü Müdürü

3 iii TEZ BİLDİRİMİ Tez içindeki bütün bilgilerin etik davranış ve akademik kurallar çerçevesinde elde edilerek sunulduğunu, ayrıca tez yazım kurallarına uygun olarak hazırlanan bu çalışmada orijinal olmayan her türlü kaynağa eksiksiz atıf yapıldığını bildiririm. Selçuk KEÇEL

4 iv TÜRKİYE NİN DEĞİŞİK BÖLGELERİNDE EVSEL ELEKTRİK İHTİYACININ GÜNEŞ PANELLERİ İLE KARŞILANMASINA YÖNELİK MODEL GELİŞTİRİLMESİ (Yüksek Lisans Tezi) Selçuk KEÇEL GAZİ ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ Eylül 2007 ÖZET Günümüzde enerji ihtiyacı nüfus artışı, hızlı teknolojik gelişmeler, ekonomik büyüme ve küreselleşme gibi etmenlere bağlı olarak artmaktadır. Güneş enerjisi, enerji tüketimine cevap verebilmek amacıyla kullanılan alternatif enerji kaynaklarından birisidir. Türkiye, güneş ışınımı ve güneşlenme süreleri bakımından bu enerjinin kullanılabileceği ülkelerden birisidir. Bu bakımdan Türkiye nin çeşitli bölgelerinde tüketici talepleri doğrultusunda sistemler oluşturulması amacıyla bu çalışma hazırlanmıştır. Sistemin ekipmanlarının belirlenmesinde her ile ait güneş ışınım miktarları, aylık ortalama sıcaklık dereceleri, enlem dereceleri esas alınmıştır. Türkiye nin değişik bölgelerinden seçilen 58 ile ait değerlere göre, bu illerde bulunan kullanıcıların evsel elektrik ihtiyacının karşılanması için gerekli olan sistem ekipmanlarının teknik değerleri bilgisayar programı ile web tabanlı olarak kullanıcılara sunulmuştur. Bilim Kodu : Anahtar Kelimeler :Güneş Enerjisi, model, bilgisayar destekli tasarım Sayfa Adedi :142 Tez Yöneticisi :Prof. Dr. H. Güçlü YAVUZCAN

5 v DEVELOPING MODEL OF ELECTRIC POVERTY WITH SOLAR CELL AT HOME IN DIFFERENT AREAS OF TURKEY (M.Sc. Thesis) Selçuk KEÇEL GAZİ ÜNİVERSİTY INSTITUTE OF SCIENCE AND TECHNOLOGY September 2007 ABSTRACT Nowaday necessity of energy is increasing depending on elements such as overpopulation, rapid technological developments, economic growing and globalism. Sun energy which is one of the alternatives energy sources used in return consuming energy. Turkey is one of the countries which can use this kind of energy from the point of view radiation and period of sunshine. For the reason, this study has been prepared according to consumer demands in return forming present system. Amount of sunlight of every city, monthly average heat degree and latitude degree has been based for determing system equipments. According to merits taken from 58 cities of various regions in Turkey, technical merits of system equipments necessary for meeting the homely electricity need of the users in these cities are presented to users with computer programme as web-based. Science Code : Key Words :Solar Energy, model, computer aided design Page Number :142 Adviser :Prof. Dr. H. Güçlü YAVUZCAN

6 vi TEŞEKKÜR Bu çalışmanın oluşturulmasında bilgilerinden ve tecrübelerinden yararlandığım danışmanım Prof. Dr. H. Güçlü YAVUZCAN a, programlama düzeyinde yardımlarını esirgemeyen İlhami ÖZDEMİR e, tez hazırlama sürecinde bana yardımcı olan çalışma arkadaşlarıma ve eşim Nilgün e teşekkürlerimi sunarım.

7 vii İÇİNDEKİLER Sayfa ÖZET... iv ABSTRACT...v TEŞEKKÜR... vi İÇİNDEKİLER... vii ÇİZELGELERİN LİSTESİ... xi ŞEKİLLERİN LİSTESİ... xiii SİMGELER VE KISALTMALAR...xvi 1.GİRİŞ ENERJİ VE ENERJİ KAYNAKLARI Enerji ve Kullanımı Türkiye de Enerji Kaynaklarının Varlığı ve Mevcut Durum Yenilenemeyen enerji kaynakları Yenilenebilir enerji kaynakları Güneş Enerjisi Türkiye de Güneş Enerjisi Güneş Enerjisi Sistemleri Fotovoltaik (PV) santraller Güneş termik santralleri FOTOVOLTAİK SİSTEMLER PV Sistem Elemanları Güneş Pilleri (Fotovoltaikler) Güneş pillerinin yapısı Güneş pillerinin çalışma prensibi...17

8 viii Sayfa Güneş pillerinin çeşitleri Modüller Aküler Çeviriciler Şarj Denetim Birimleri Diğer Sistem Elemanları PV Sistem Türleri Bağımsız PV sistemler Şebeke bağlantılı PV sistemler PV Sistemlerin Avantaj ve Dezavantajları PV sistemlerin avantajları PV sistemlerin dezavantajları PV Sistemlerin Kullanım Alanları ve Son Gelişmeler Çok eklemli PV hücreleri Yoğunlaştırılmış PV sistemleri Silikon küreleri Fotoelektrokimyasal hücreler FOTOVOLTAİK SİSTEM TASARIMINDA KULLANILAN PARAMETRELER Bölgesel Güneşlenme Süreleri ve Değerleri Evlerde Kullanılan Ev aletlerinin Güç Harcamaları ve Kullanım Süreleri Sistemde Kullanılacak Güneş Panellerinin Sayısının Belirlenmesi Şarj Denetim Birimi Çevirici Kapasitesinin Belirlenmesi Akü Kapasitesi ve Sayısının Belirlenmesi...43

9 ix Sayfa 4.7. Fotovoltaik Sistem Kayıpları DC/AC güç dönüşüm oranları (Çevirici kaybı) Modüllerdeki eşleştirme hataları Fotovoltaik hücrelerin yüzey sıcaklıkları Gölgelenme faktörü Yüzey kirliliği Yönlendirme Eğim Açıları Maliyet Analizi GÜNEŞ PANELLERİ İLE MODEL GELİŞTİRİLMESİNDE KULLANILAN BİLGİSAYAR PROGRAMI VE ÖRNEKLENDİRME Programın Yapısı Veritabanı Üzerindeki Tablo Yapıları Veritabanında Yer Alan Tabloların İçerikleri Akü tipi Akü Panel tipi Panel Bölge Şehir Cihaz Programın İşlevleri Ana sayfa Hesaplama arayüzleri Cihaz ekleme Panel ekleme...66

10 x Sayfa Akü ekleme Teknik özellikler Örnek Hesaplama Tabloları Samsun ili örneği Van ili örneği Antalya ili örneği İzmir ili örneği SONUÇ VE ÖNERİLER...90 KAYNAKLAR...92 EKLER...95 EK-1 Seçilen illere ait aylık ortalama sıcaklık değerleri ( C)...96 EK-2 Seçilen illerle ait aylık ortalama ışınım değerleri (kw/m 2 )...98 EK-3 Program Kodları EK-4 Sistemde kullanılan elemanların teknik özellikleri ÖZGEÇMİŞ...142

11 xi ÇİZELGELERİN LİSTESİ Çizelge Sayfa Çizelge yılları arasındaki elektrik tüketim miktarları ve tüketim oranlarındaki artış miktarı....4 Çizelge 2.2. Türkiye nin yılları arasındaki tahmini enerji tüketim değerleri (ktep)....5 Çizelge 2.3. Türkiye nin yaklaşık olarak fosil enerji kaynaklarından sağlayacağı enerji miktarı...6 Çizelge 2.4. Türkiye nin yenilenebilir enerji potansiyeli...7 Çizelge 2.5. Türkiye deki bölgelerin yıllık ortalama ışınım değerleri ve güneşlenme süreleri Çizelge 3.1. Bazı hücre çeşitlerinin performanslarının karşılaştırılması...24 Çizelge 3.2. Farklı tipteki akülerin teknik bilgileri...27 Çizelge 3.3. Farklı tipteki çeviricilerin karşılaştırılması...29 Çizelge 4.1. Türkiye nin çeşitli merkezlerindeki enlem, güneş ışınımı ve güneşlenme süreleri...37 Çizelge 4.2. Elektrikli ev aletlerine ait enerji tüketim değerleri Çizelge 4.3. Farklı malzemeden yapılmış çeşitli firmalara ait güneş panellerinin teknik değerleri...41 Çizelge 4.4. Farklı şarj denetim birimleri ve karşılaştırılmaları...42 Çizelge 4.5. Çevirici türleri ve karşılaştırmaları...42 Çizelge 4.6. Sistemin çıkış gücünü belirlerken dc gerilimin çıkış gücüne göre oranları...43 Çizelge 4.7. Akü karakteristiklerinin genel olarak karşılaştırılması...43 Çizelge 4.8. Her ayın ortalama güneş ışınım değerini veren yılın günleri...50 Çizelge 5.1. Enerji tüketim tablosu...68 Çizelge 5.2. Oluşturulan Samsun ili örneğinin maliyet analizi...71 Çizelge 5.3. Enerji tüketim tablosu...74 Çizelge 5.4. Oluşturulan Van ili örneğinin maliyet analizi...76

12 xii Çizelge Sayfa Çizelge 5.5. Enerji tüketim tablosu...79 Çizelge 5.6. Oluşturulan Antalya ili örneğinin maliyet analizi...81 Çizelge 5.7. Enerji tüketim tablosu...85 Çizelge 5.8. Oluşturulan İzmir ili örneğinin maliyet analizi...87

13 xiii ŞEKİLLERİN LİSTESİ Şekil Sayfa Şekil 2.1.Güneş ışınımının sahip olduğu dalga boyu, frekans ve enerji değerleri...10 Şekil 2.2. Güneş termik santrallerinin yapısı...13 Şekil 3.1. Güneş pili, hücre, modül ve panel...15 Şekil 3.2. Güneş pilinin iç yapısı...16 Şekil 3.3. Farklı malzemeler ile imal edilmiş güneş pillerinin elektron koparmak için gereken foton enerji değerleri (ev)...18 Şekil 3.4. PV modüllerdeki açık devre, kısa devre ve yüklü bağlantı...23 Şekil 3.5. Tipik bir güneş piline ait akım-gerilim-güç eğrisi Şekil 3.6. Seri bağlanmış modülün akım-gerilim karakteristiği...25 Şekil 3.7. Paralel bağlanan modüllerle oluşturulan panelin I-V karakteristik eğrisi...26 Şekil 3.8. Bağımsız fotovoltaik sistem örneği...30 Şekil 3.9. Şebeke bağlantılı sistem...31 Şekil 4.1. Çeviricinin yük oranına göre verim değeri...44 Şekil 4.2. Modüllerde eşleştirme hatalarının I-V karakteristik eğrisi...45 Şekil 4.3. Hücre sıcaklıklarından kaynaklanan kayıpların I-V karakteristik eğrisi...46 Şekil 4.4. Belirli bir engele göre referans noktasının hesaplanması...47 Şekil 4.5. Güneş pillerinin elektriksel eşdeğer devresinde gölgelenme...48 Şekil 5.1. Veritabanında yer alan tablolar...55 Şekil 5.2. Sistemde kullanılan akü tablosu örneği...55 Şekil 5.3. Akü_tipi olarak adlandırılan tablo tipinin genel yapısı ve tablo üzerinde tara ve düzenle komutlarının örneklendirilmesi...56 Şekil 5.4. Akü tablosunun genel yapısı ve tablo üzerinde yer alan akülerin listesi...57

14 xiv Şekil Sayfa Şekil 5.5. P_tipi tablosunun genel görünümü ve tablo üzerinde yer alan panel firmaları...58 Şekil 5.6. Panel tablosunun genel görünümü ve tablo üzerinde yer alan panel modelleri...59 Şekil 5.7. Bölge tablosu ve içeriğinin görüntülenmesi...60 Şekil 5.8. Şehir tablosunda yer alan değişkenler...61 Şekil 5.9. Cihaz tablosu ve içeriğinin görüntülenmesi...62 Şekil Web sayfası üzerindeki ana sayfa ve temel fonksiyonların gösterilmesi...63 Şekil Hesaplama işlemlerinin yapılması ve program arayüzleri...64 Şekil Sayfa üzerinde bulunan cihaz ekleme formu...66 Şekil Panel ekleme formu...66 Şekil Akü ekleme formu...67 Şekil Samsun ili örneğinin değişkenlerinin belirlenmesi...72 Şekil Ev aletlerinin kullanım sürelerinin belirlenerek günlük enerji miktarının belirlenmesi...72 Şekil Samsun ili örneğine ait hesaplama sonuç ekranı...73 Şekil Van ili örneğinin değişkenlerinin belirlenmesi...77 Şekil Ev aletlerinin kullanım sürelerine göre günlük enerji miktarının belirlenmesi...77 Şekil Van ili örneğine ait hesaplama sonuç ekranı...78 Şekil Antalya ili örneğinin değişkenlerinin belirlenmesi...82 Şekil Ev aletlerinin kullanım sürelerinin belirlenerek günlük enerji miktarının belirlenmesi...82 Şekil Sistem hesaplamalarına göre kullanıcıya her bir panel için ortaya çıkan maliyet değerleri...83 Şekil Antalya ili örneğine ait hesaplama sonuç ekranı...84 Şekil İzmir ili örneğinin değişkenlerinin belirlenmesi...88

15 xv Şekil Sayfa Şekil Ev aletlerinin çalışma sürelerine göre günlük enerji miktarı...88 Şekil İzmir ili örneğine ait hesaplama sonuç ekranı...89

16 xvi SİMGELER VE KISALTMALAR Bu çalışmada kullanılmış bazı simgeler ve kısaltmalar, açıklamaları ile birlikte aşağıda sunulmuştur. Simgeler a A c E Açıklama Amortisman katsayısı Panelin yüzey alanı, m2 Işık hızı, m/s Foton Enerjisi, ev E m Panel verimliliği, % FF h I Fill Faktörü Plank sabiti, J/s Yıllık toplam ışıma miktarı, kw/m2 I sc Kısa devre akımı, A I mp Maksimum noktadaki akım, A T amb Çevre sıcaklıkları, C θ λ Enlem açısı, dalga boyu, nm η Güneş pili verimliliği, % δ Deklinasyon açısı,

17 xvii Simgeler Açıklama T Cell Hücre sıcaklıkları, C V sh Gölgelenme durumundaki çıkış gerilimi, V V oc Açık-devre gerilimi, V V mp Maksimum noktadaki çıkış gerilimi, A Kısaltmalar NOCT PV STC TEP Açıklama Normal hücre çalışma sıcaklığı Fotovoltaik Hücre Standart test koşulları Ton eşdeğer petrol

18 1 1. GİRİŞ Nüfus artışı, sanayileşme, şehirleşme ve teknolojinin gelişmesi ile birlikte küreselleşme sonucunda ticaret ve üretim miktarlarına bağlı olarak, doğal kaynaklara ve enerjiye olan talep giderek artmaktadır. Artan enerji ihtiyacına cevap verebilmek amacıyla insanoğlu mevcut enerji kaynaklarının yanı sıra alternatif enerji kaynaklarına yönelmeye başlamıştır. Uzun ömürlü ya da yenilenebilir enerji kaynakları olarak bilinen; güneş, rüzgar, medcezir, dalga, biyogaz gibi enerji kaynakları, enerji ihtiyacının tümünü karşılayabilecek düzeyde olmamasından dolayı, alternatif enerji kaynakları olarak kullanılmaktadır. Güneş enerjisi güvenilir bir kaynak olup yaygın kullanımı ile karmaşık teknoloji gerektirmemektedir. Güneş enerjisi donanımlarının imalatı ve enerji üretim aşamalarında önemli bir çevre kirliliği de yaratmamaktadır. Güneş enerjisi alanında günümüzde mevcut birçok uygulamanın olması ve geliştirme çalışmalarının devam etmesi, bu teknolojinin kullanılma olanaklarının artmasına sebep olmaktadır. Türkiye, güneş enerjisi bakımından yüksek bir kaynak varlığına sahiptir. Ülkemizde güneş enerjisi sistemlerinin geliştirilmesi için çalışmaların devam etmesine rağmen kullanım alanlarında sınırlılıklar bulunmaktadır. Bu çalışmada, Türkiye nin değişik bölgelerindeki evsel elektrik ihtiyacının güneş panelleri ile karşılanmasına yönelik olarak bir model geliştirilmesi amaçlanmıştır. Model Türkiye de bulunan 58 il için, kullanıcıların elektrik tüketim miktarlarını esas alarak kurulması gereken sistem değerlerini hesaplamaktadır. Bilgisayar destekli olarak hazırlanan bu çalışmada evlerin elektrik ihtiyacı, elektrikli ev aletlerinin harcamış olduğu enerji miktarı ile kullanım süresinin çarpılmasıyla belirlenmiştir. Günlük harcanan elektrik miktarına göre, Türkiye nin herhangi bir ili için kullanıcının seçtiği aya göre (ilgili ilin aylık ortalaması) güneş ışınım değerleri ve sıcaklık değerleri kullanılarak sistemin ihtiyaç duyduğu panel sayısı hesaplanmaktadır. Panel sayısının bulunmasından sonra

19 2 üretilen doğru akımı depolayacak akü kapasitesi belirlenmiş ve doğru akımın alternatif akıma dönüştürülmesi sırasındaki kayıplar göz önüne alınarak çevirici kapasitesi hesaplanmıştır. Bulunan panel sayısı, akü kapasitesi, çevirici kapasitesi, şarj kontrol sistemlerinin yaklaşık maliyetleri alınarak sistemin kurulması için ortalama maliyet çıkarılmıştır. Bunların yanı sıra sistemde meydana gelebilecek kayıplar; gölgelenme faktörü, sıcaklık değerleri ve çeviriciden kaynaklanan kayıpların da kullanıcıya gösterilmesi amaçlanmıştır. Sistemin kurulması için kullanıcıya, ilin bulunduğu enlem açısına göre panel yerleştirme açısı da verilmiştir. Hesaplanan bu değerler ve ilin özelliklerine bağlı olarak, güneş panelleri ile evsel elektrik ihtiyacının sağlanması için bir model oluşturulmaktdır. Bu çalışmayla, günümüzde alternatif enerji kaynaklarının kullanımının arttırılmasına destek olmak ve her türlü kullanıcı gereksinimlerine cevap verebilmek amaçlanmıştır.

20 3 2. ENERJİ VE ENERJİ KAYNAKLARI 2.1. Enerji ve Kullanımı İnsan ihtiyaçlarının karşılanmasında ve ülkesel gelişmenin sağlıklı olarak sürdürülmesinde gerekli olan enerji özellikle sanayi, konut, ulaştırma ve tarım gibi sektörlerde kullanılmaktadır. Bu sektörlerde kullanılan ve tüketilen enerji her yönüyle incelenmeye başlamıştır. Nüfus artışına, sanayinin gelişmesine paralel olarak kurulan büyük ölçekli enerji üretim ve çevrim sistemleri ekolojik dengeyi büyük oranda etkilemektedir. Günden güne artan enerji ihtiyacına cevap verebilmek için bütün kaynakları kullanmayı hedefleyen insanoğlu artık çevre faktörünü de göz önüne alarak alternatif enerji kaynaklarına doğru yönelmeye başlamıştır Türkiye de Enerji Kaynaklarının Varlığı ve Mevcut Durum 2006 yılı itibariyle, Türkiye nüfusunun yaklaşık olarak 70,8 milyon civarında olduğu belirlenmiştir [1] yılları arasında nüfus genel olarak %26 oranında ve yıllık %1,8 oranında artmıştır. Bu oran uluslararası enerji ajansına bağlı ülkeler içerisindeki en yüksek değerdir. Nüfus artış oranının 2005 yılına kadar %1,6, 2010 yılına kadar %1,4 ve 2020 yılına kadar %1,1 olarak gerçekleşmesi beklenmektedir [2]. Türkiye nin temel enerji kaynakları taş kömürü, linyit, asfalt, petrol, doğalgaz, hidroelektrik enerjisi ve jeotermal enerjidir. Türkiye nin doğal enerji kaynakları; taşkömürü, linyit, asfalt, petrol, doğalgaz, hidrolik, jeotermal, odun, hayvan ve bitki artıkları, güneş ve ikinci dereceden enerji kaynakları kok ve briket gibi pek çok farklı türe sahiptir. Türkiye büyük fosil yakıt rezervlerine sahip olmadığı için gelecekte petrol, doğalgaz ve kömür ihtiyacını karşılamada çok büyük zorluklarla karşılaşacağı beklenmektedir. Ancak Türkiye yenilenebilir enerji kaynakları bakımından büyük rezervlere sahiptir [3].

21 4 Büyüme oranlarına bakıldığında Türkiye nin enerji ihtiyacının hızlı bir şekilde artacağı öngörülmektedir. Bu büyümeye rağmen enerji kaynakları alanının sınırlı olması, Türkiye yi enerjiyi ithal eden ülke konumuna düşürmektedir. Ülke ihtiyacının %60 tan fazlasının ithal edildiği ve her yıl bu payın arttığı görülmektedir. Bu enerji ihtiyacının karşılanmasında, bölgesel olarak yenilenebilir ve yenilenemeyen enerji kaynaklarından yararlanılmalıdır [4] yılından 2004 yılına kadar Türkiye de enerji tüketiminin sektörlere göre dağılımı Çizelge 2.1 de verilmiştir. Buna göre, enerji tüketimi dört temel alanda gerçekleşmektedir yılında %64,18 olan endüstride elektrik enerjisi tüketimi, 2004 yılında %49,17 ye düşmüştür. Mekânlarda harcanan enerji tüketim oranını ise % 34,24 ten, %47,01 seviyelerine çıktığı görülmektedir. Tarım sektöründeki enerji tüketim değeri %0,49 seviyesinden %3,22 seviyesine yükselmiş, ulaşım sektöründe %1,09 luk oran %0,60 a düşmüştür. Çizelge yılları arasındaki elektrik tüketim miktarları ve tüketim oranlarındaki artış miktarı [2] Elektrik Enerjisinde Sektörel Bazda Enerji Tüketim Miktarları (GWh) Sektörel Bazda Enerji Tüketim Oranları (%) Yıl Endüstri Mekân Tarım Ulaşım Toplam Endüstri Mekân Tarım Ulaşım ,18 34,24 0,49 1, ,82 33,49 0,56 1, ,77 34,71 0,78 0, ,00 32,23 1,05 0, ,39 35,64 1,23 0, ,40 40,63 2,25 0, ,69 46,46 3,12 0, ,17 47,01 3,22 0,60 Türkiye nin enerji ihtiyaçlarının yılları arasındaki tahmini değerleri Çizelge 2.2 de verilmiştir. Bu değerlere göre yılları arasındaki enerji tüketimindeki artış yaklaşık 5 kat olmaktadır. İhtiyacın bu derecede hızlı artışı Türkiye nin hızlı ekonomik büyümesinden kaynaklanmaktadır.

22 5 Çizelge 2.2. Türkiye nin yılları arasındaki tahmini enerji tüketim değerleri (ktep)[5] Enerji Kaynağı Kömür(Kömür+Linyit) Petrol ve Doğalgaz Ağaç ve Artık Hidrolik Jeotermal Nükleer Güneş Merkezi Isıtma Rüzgar Toplam yılında 124 MTEP olan toplam enerji tüketiminin 2025 yılında 535 MTEP e yükselmesi beklenmektedir. Türkiye de elektrik üretiminde kullanılan güç santrallerinde yakıt olarak; kömür, linyit, doğalgaz, fuel-oil, jeotermal enerji ve hidrolik enerji kullanılmaktadır yılı verilerine göre, Türkiye birincil enerji kaynaklarından yıllık 24 MTEP üretirken, aynı yıl 66 MTEP tüketimde kullanılmıştır yılına kadar birincil enerji kaynaklarından 66 MTEP enerji üretilmesi ve 310 MTEP tüketilmesi beklenmektedir yılı için üretilecek toplam enerji miktarının yaklaşık %56 sını kömürün oluşturması beklenmektedir [5] Yenilenemeyen enerji kaynakları Yenilenemeyen enerji kaynakları içinde yer alan kömür, petrol, doğalgaz gibi enerji kaynakları ülkelerin enerji ihtiyacının büyük bir bölümünü karşılamaktadır. Ülkemizde de temel enerji ihtiyacına cevap verebilmek için kullanılan kömür, toplam enerji ihtiyacının yaklaşık % 24 lük kısmını oluşturmaktadır. Kömür, temel olarak güç üretimi, çimento ve çelik üretimlerinde kullanılmaktadır. Türkiye, dünyadaki en büyük linyit üreticilerinden birisidir. Afşin-Elbistan havzasının güneydoğu ve güneybatısında 7,339 milyon tonluk rezerve sahip olunan linyit miktarın çoğunluğu, ekonomik olarak kullanılabilir durumdadır.

23 6 Devlet tarafından yapılan planlamalara göre 1999 yılında kömürden sağlanan enerji 20,1 MTEP iken, 2020 yılı için bu enerjinin 118,4 MTEP olacağı öngörülmektedir. Türkiye nin yaklaşık olarak fosil enerji kaynaklarından sağlayacağı enerji miktarı Çizelge 2.3 de gösterilmektedir [3]. Çizelge 2.3. Türkiye nin yaklaşık olarak fosil enerji kaynaklarından sağlayacağı enerji miktarı [3] Kaynak Görünen Miktar Tahmini Miktar İşlenebilen Toplam Taş Kömürü (10 6 ton) Linyit (10 6 ton) Asfalt (10 6 ton) Bitumlu Şist (10 6 ton) 555 1, Petrol (10 6 ton) Doğal Gaz (10 9 m 3 ) 8, ,8 Türkiye, milyon tonu görünür olmak üzere, toplam milyon ton linyit rezervine sahiptir [3]. Mevcut kaynağın %68 i, 4,18-8,36 MJ/kg gibi düşük bir ısıl değere sahip olduğundan, üretilen linyitler ağırlıklı olarak termik santrallerde tüketilmektedir. Bu kaynakların, yaygın olarak bulundukları yörelerde temiz yakma teknolojilerine dayalı MW lık linyit santrallerinin kurulmasıyla güç üretiminde kullanılmalarına devam edilebilir [7]. Son yıllarda, yeni petrol sahalarının keşfedilememesi ve mevcut petrol sahalarının da eski olması nedeniyle, ham petrol üretimi sürekli olarak düşmektedir[3] yılında ham petrol üretimi, 2000 yılına göre %7,2 azalarak, 2,6x10 9 Ton düzeyinde gerçekleşmiştir. Arama çalışmalarından olumlu sonuçlar alınamaması halinde, ham petrol üretiminin önümüzdeki yıllarda da azalarak seyretmesi beklenmektedir yılı ham petrol ithalatı, ortalama 24,5 dolar/varil fiyatla, 23,1 milyon ton olarak gerçekleşmiştir [7].

24 Yenilenebilir enerji kaynakları Yenilenebilir enerji kaynakları (güneş, hidroelektrik, biyomas, rüzgar, okyanus ve jeotermal) tükenmeyen ve konvansiyonel enerji kaynaklarından çevreye en az zarar veren kaynaklardır. Yenilenebilir enerji kaynaklarının her biri çeşitli uygulamalar için özel avantajlara sahiptir. Bu kaynakların hiçbiri işlemleri boyunca ne sıvı ne de gaz olarak kirlilik oluşturmazlar. Yenilenebilir enerji kaynaklarının bir diğer önemli yanı, yeni iş alanları yaratmasıdır [6]. Türkiye yenilenebilir enerji kaynakları bakımından bol ve kapsamlı kaynağa sahiptir. Yenilenebilir enerji üretim miktarları toplam enerji ihtiyacının yaklaşık % 14,4 ü kadardır. Türkiye nin yenilenebilir enerji potansiyeli Çizelge 2.4 de verilmiştir [3]. Çizelge 2.4. Türkiye nin yenilenebilir enerji potansiyeli [3] Enerji Türü Kullanım Amacı Doğal Kapasite Teknik Açıdan Ekonomik Açıdan Güneş Enerjisi Elektrik (10 9 kwh) Isınma (MTEP) Hidroelektrik Elektrik (10 9 kwh) ,5 Rüzgar Direk Enerji (Alan) Direk Enerji (Açıkta) Dalgalanma Elektrik Elektrik (10 9 kwh) Jeotermal Elektrik (10 9 kwh) - - 1,4 Isınma (MTEP) Biyokütle Toplam (MTEP) Türkiye, dünyadaki jeotermal ısı kullanımı ve kaplıca uygulamalarında, Çin, Japonya, ABD ve İzlanda nın ardından 5. sırada gelmektedir. Termal kapasitesi 3173 MW, muhtemel potansiyeli ise MW dolayındadır [3]. Türkiye deki jeotermal enerji kullanımı; şehir, konut, termal tesis, sera vb. uygulamalardaki toplam 665 MW lık konut eşdeğeri merkezi ısıtma ve 327 MW lık 195 adet kaplıca kullanımı olmak üzere, toplam 992 MW doğrudan ısı kullanımı ve 17,5 MW lik elektrik üretimi şeklindedir [7].

25 8 Türkiye, N enlemleri arasında yer alan coğrafi konumuyla, güneş kuşağı (±40 ) içerisinde bulunmaktadır. Yüzeyine yılda düşen güneş enerjisi miktarı 977x10 12 kwh değerindedir. Teknik potansiyeli 500 MTEP/yıl, ekonomik potansiyeli ise 25 MTEP/yıl olarak tahmin edilmektedir. Güneş enerjisinden toplayıcılar vasıtasıyla ısı üretiminde önde gelen ülkeler arasındadır. Ancak bu potansiyel, elektrik üretiminde henüz kullanılmamaktadır [7]. Türkiye nin rüzgar enerjisi açısından yaklaşık 400 milyar kwh/yıl brüt ve 120 milyar kwh/yıl teknik potansiyele sahip olduğu tahmin edilmektedir. Halen, Çeşme, Çeşme- Alaçatı ve Çanakkale-Bozcaada da kurulu toplam 19 MW gücünde 3 adet rüzgar türbini çiftliği bulunmaktadır yılı sonu itibariyle Türkiye de rüzgar enerjisinden elektrik üretimine yönelik yapılan başvuru sayısı 62 olup, bunların toplam kurulu gücü yaklaşık 1,8 GW dır [7]. Türkiye de biyokütle enerjisinin kullanımı, ağırlıklı olarak klasik yöntemlerle gerçekleştirilmektedir. Modern yöntemlerin bu alandaki payının artırılmasına çalışılmaktadır. Türkiye nin teknik olarak değerlendirilebilir hidrolik enerji potansiyeli 216 milyar kwh dir. Bunun 126 milyar kwh ı ekonomik olarak değerlendirilebilir durumdadır [3]. Bu potansiyelin %35 i değerlendirilmiştir yılı sonu itibariyle elektrik enerjisi kurulu gücünün %41 ini ( MW ) hidrolik enerji oluşturmaktadır yılı uzun dönem elektrik planlama çalışması sonuçlarına göre, 2020 yılında hidrolik enerji potansiyelinin %90 dan fazlasının değerlendirilmesi beklenmektedir [7] Güneş Enerjisi Güneş, kendisini oluşturan maddelerin birbirlerini çekmeleri sonucunda oluşmuştur. Evrensel toz bulutlarındaki parçacıkların birbirlerini kütle çekimiyle çekmesi sonucu oluşan yoğuşma ile birbirlerine doğru yaklaşan ve yaklaşırken de hızlanan parçacıklar, kütle çekim enerjisini kinetik (hız) enerjiye dönüştürerek güneş sıcaklığının (15-16 milyon C) artmasına yol açmışlardır. Bu sıcaklıklardaki çekirdeksel tepkimeler sonucu oluşan ışınımların ortaya çıkarttığı basınç, güneşin

26 9 daha fazla yoğunlaşarak çökmesini engellemiş ve güneşin bugünkü boyutlarını oluşturmuştur. Güneş 1,39x10 9 m çapında yoğun sıcak gazlar içeren bir küre olup kütlesi 2x10 30 kg dır. Bu dünyanın yaklaşık katıdır. Yüzey sıcaklığı 5777 K dir. Sıcaklık merkeze doğru 4x10 6 K ile 8x10 6 K arasında değişim göstermektedir [8]. Güneş yeryüzündeki hayatın kaynağıdır. Bütün enerji kaynakları güneşten türemiştir. Günümüzde yaygın olarak kullanılan fosil yakıtlar güneşten aldıkları enerji sayesinde yapılarını değiştirmişler ve bugünkü şekillerini almışlardır. Fosil kökenli yakıtlar bulunduktan sonra yaygın bir şekilde kullanılmaya başlanmıştır. Ancak bu enerji kaynakları yaydıkları kirletici emisyonlar nedeniyle çok büyük çevre sorunlarına neden olmaktadırlar. Bu emisyonların küresel iklim üzerinde olumsuz etkiler yaparak dünyayı yakın gelecekte yaşanmaz hale getirmesi beklenmektedir. Bu nedenle günlük ihtiyacımızın büyük bir bölümünü fosil kaynaklar yerine güneş enerjisi ve türevlerinden elde etme yönünde çalışmalara hız verilmesi gerekmektedir [9]. Güneş enerjisinin atmosfer dışında, metrekareye 1400 W/m 2 olmak üzere, yılda toplam 3x10 21 J kadar enerjisi yeryüzüne ulaşır. Yarıdan fazlası yere inen bu miktarın 9x10 20 J kadarı karalarda, kalanı da denizlerde emilir. Bunun çok küçük bir kısmı (0,15x10 18 J) bitki örtüsünce fotosentezde kullanılır. Karadaki enerji yoğunluğu güneşin dik olduğu saatlerde, yatay bir yüzey için m 2 ye 1000 W kadardır [10]. Güneşten gelen ışık foton enerjisine sahiptir. Foton enerjisi atomların en son enerji düzeyinde bulunan elektronlara etki ederek onları harekete geçirmektedir. Işığın foton enerjisi; h. c E = (2.1) λ ile bulunmaktadır. Burada; λ ile dalga boyu, c ışığın hızı (c=2, m/s), h Planck sabiti (h=6, J/s) olarak verilmektedir. Buna bağlı olarak ışığın dalga boyuna göre taşıdığı foton enerjisi 13,59 ev olduğu durumda hidrojen atomunun ilk orbitalinde bulunan atomların, diğer orbitallere geçişi sağlanmaktadır [11].

27 10 Güneş pillerinin çalışma prensibi; Güneş ışınımının sahip olduğu enerji, pillerin yapısını oluşturan atomlarının son yörüngesindeki elektronları hareketlendirerek pillerin elektrik üretmesini sağlamaktadır olarak açıklanmaktadır. Şekil 2.1. Güneş ışınımının sahip olduğu dalga boyu, frekans ve enerji değerleri [6] Güneş pillerinin çalışmasını sağlayan enerji, görünür ışık bölgesindeki foton enerjisidir. Foton enerjisinin değeri, pillerin yapısını oluşturan maddenin son yörüngesindeki enerji değerinden fazla olduğu durumda son yörüngedeki elektronu kopararak harekete geçirir. Bu elektronların malzeme içerisindeki hareketi ise elektrik üretilmesini sağlamaktadır Türkiye de Güneş Enerjisi Türkiye nin güneş enerjisi potansiyelinin belirlenmesi konusunda çeşitli kurum ve kişilerce değerlendirme çalışmaları yapılmış olmasına rağmen, bu çalışmalarda kullanılan değerlendirme yöntemleri ve periyotların farklı olması nedeniyle aralarında bir benzerlik bulunmamaktadır. Enerji İşleri Etüd İdaresi (EİE) güneş enerjisi konusunda geliştirilen sistemlerin ülkemiz genelinde uygulanabileceği yerlerin ve elde edilebilecek enerjinin tespiti için başlattığı potansiyel belirleme çalışmalarını sürdürmektedir [12]. Ülkemizde güneş enerjisi ölçümleri Devlet Meteoroloji İşleri (DMİ) Genel Müdürlüğü tarafından yapılmaktadır. EİE Genel Müdürlüğü nün 1983 yılında

28 11 yapmış olduğu bir çalışmada, DMİ tarafından 65 istasyonda aktinograflar yardımıyla yapılan güneş ışınımı ölçümleri değerlendirilmiş ve bir rapor halinde yayınlanmıştır [13]. Uzun yıllara ait meteorolojik gözlemlerin (heliograf ölçümlerin) ortalaması alınarak bulunan Türkiye nin yıllık güneşlenme süresi 2640 h (saat) olup en büyük değer 362 h ile Temmuz ayında ve en küçük değer 98 h ile Aralık ayında gerçekleşmektedir. Çizelge 2.5 de Türkiye nin bölgelerine göre yıllık ışınım değerleri ve güneşlenme süreleri verilmiştir [12]. Çizelge 2.5. Türkiye deki bölgelerin yıllık ortalama ışınım değerleri ve güneşlenme süreleri [14] Bölgeler Toplam Güneş Enerjisi (Kwh/m 2 -yıl) Güneşlenme Süresi (Saat/yıl) G.Doğu Anadolu Akdeniz Ege İç Anadolu Doğu Anadolu Marmara Karadeniz Yine Meteorolojik gözlemlere (aktinograf ölçümlerine ) göre Türkiye de aylara göre günlük ortalama güneş radyasyon yoğunluğu en fazla 21,1 MJ/m 2 -gün ile Temmuz ayında ve en az 5,5 MJ/m 2 -gün değeri ile Aralık ayında görülmektedir. Türkiye nin güneş radyasyonunun yıllık ortalaması 13,2 MJ/m 2 -gün dür [12]. Halen ülkemizde kurulu olan kolektör miktarı yapılan son tahminlere göre 2,5-3 milyon-m 2 civarındadır. Çoğu Akdeniz ve Ege bölgelerinde kullanılmakta olan sistemler ile yılda TEP ısı enerjisi üretilmektedir. Sektörde 100 den fazla üreticinin bulunduğu ve 2000 kişinin istihdam edildiği tahmin edilmektedir. Yıllık üretim hacmi m 2 olup bu üretimin bir miktarı ihraç edilmektedir.

29 Güneş Enerjisi Sistemleri Güneşten elektrik üretimi direkt ve indirekt olarak iki ayrı yöntemle yapılmaktadır. Direkt yöntem kapsamında fotovoltaik, termoelektrik ve termo iyonik çeviriciler yer almaktadır. Güneş Enerjisinin indirekt biçimde elektriğe dönüştürülmesinde ise, güneşten yararlanılarak üretilen buhar ve bunu değerlendiren bir buhar güç çevrimi ya da güneş enerjisiyle elde edilen hidrojen ve bunun kullanıldığı termik elektrik üreteci veya yakıt pili kullanılmaktadır [12] Fotovoltaik (PV) santraller Elektrik üretimi için kullanılan teknolojilerin başında gelen güneş pilleri, güneş enerjisini doğrudan elektrik enerjisine çeviren düzeneklerdir. Güneş Pillerine dayalı fotovoltaik (PV) güç sistemleri, akım ve voltaj gereksinimlerine bağlı olarak düzenlenmiş PV modüller, sistemde depolamaya gereksinim varsa aküler ve kontrol alt sistemi ile DC/AC dönüşümünü sağlayan çeviricilerden oluşmaktadır. Şebekeye bağlı PV santrallerinin güçleri 100 kw ile onlarca MW arasında değişmektedir. Yine şebekeye bağlı ancak dağıtılmış durumda olan bina çatı ve yüzeylerine yerleştirilen sistemler ise 1kW ile 50kW arasında değişmektedir. Güneş PV santralleri olarak, 1982 de California da 1MW lık Edison Lugo PV Santrali kurulmuş, bunu Los Angeles-San Francisco arasında kurulan 6,5 MW lık Carissa Plains Santrali izlemiştir. Fotovoltaik santral olarak adlandırılan yüksek güçteki PV jeneratörlere yeni bir örnek olarak, halen Girit adasında yapımı sürmekte olan 5 MW lık santral verilebilmektedir [12]. Güneş santrallerinin yaygınlaştırılmasını etkileyen sebeplerin en başında ekonomik etkenler gelmektedir. Ayrıca PV santralin çok geniş bir alana kurulması gerekmektedir. Bu santrallerin gece üretim yapmayacağı göz önüne alınarak gündüz enerjinin uygun bir şekilde depolanmasını sağlayacak sistemler geliştirilmelidir. Büyük güçlerdeki santrallerin kuruluş maliyeti bugünkü koşullarda diğer santrallere göre daha yüksek olmamasına rağmen gelişen teknolojiye bağlı olarak maliyetin azalması beklenmektedir [15].

30 Güneş termik santralleri Termik güneş güç santrallerinin temel teknolojisi bir akışkanın güneş radyasyonu ile ısıtılarak buharlaştırılması ve buharın bir turbo-jeneratörü hareketlendirmesi ilkesine dayanmaktadır [12]. Bu santrallerde, güneş ışığı yönlendirilebilen güneş izleme aynaları yardımıyla bir kulenin üzerine yerleştirilen alıcıya yansıtılır. Güneş ışınlarının ayna yardımıyla belli bir noktaya yoğunlaştırılmasıyla teorik olarak güneş sıcaklığına yakın bir sıcaklık elde edilir. Alıcının içinden geçen su güneş ışınları yardımıyla ısıtılarak buhar elde edilir. Elde edilen buhar, buhar türbinine uygulanarak mekanik enerjiye ve buradan türbine bağlı olan jeneratöre iletilerek elektrik enerjisine dönüştürülmektedir [15]. Şekil 2.2 de güneş termik santrallerinin yapısı görülmektedir. Şekil 2.2. Güneş Termik Santrallerinin yapısı [6] Termik güneş elektrik teknolojisi doğrusal ve noktasal yoğunlaştırıcı sistemler olarak iki gruba ayrılır. Parabolik oluk, doğrusal yoğunlaştırıcı gruba girerken, merkezi güç kuleli sistem ve parabolik çanak ise noktasal yoğunlaştırıcı sistem grubuna girmektedir. Ünite güçleri 0,5-200 MW arasında olan veya büyük çapta elektrik üretilmesi amaçlanan koşullarda parabolik oluk sistemler, merkezi güç kuleli sistemlerin üzerinde kurulmaktadır [12].

31 14 3. FOTOVOLTAİK SİSTEMLER 3.1. PV Sistem Elemanları Fotovoltaik sistem, tek başına veya yardımcı ekipmanlarla beraber, belirli bir hizmeti sağlamak amacıyla tasarlanmış modüllerin ve diğer parçaların montajıdır [30]. Fotovoltaik sistemler; elektriğin üretildiği panel, üretilen elektriğin depolandığı akü, doğru akımda üretilen elektriğin alternatif akımla çalışan cihazlarda kullanılması için çevirici, sistemdeki voltaj değişimlerini dengede tutan şarj kontrol cihazları ve sistemin bağlantılarını sağlayan diğer sistem elemanlarından oluşmaktadır Güneş Pilleri (Fotovoltaikler) Fotovoltaik terimi foto ve volta kelimelerinden oluşmaktadır. Foto ışık, Volta ise elektrik birimi olarak kullanılmaktadır. Fotovoltaik güneş ışığını doğrudan elektriğe çevirme anlamına gelmektedir. Fotovoltaikler için kullanılan ortak kısaltma PV dir [11]. Fotovoltaik piller için kullanılan ortak terim Güneş Pilleri olmakla birlikte, piller her tür ışık altında elektrik üretebilirler. Güneş pilleri, enerjinin korunumu yasasına uygun olarak, ışık enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren cihazlardır; ancak enerjiyi depolayamazlar [17]. Güneş pillerinin tarihçesi 1839 yılında Edmund Becquerel in ışığın etkisini bulmasına kadar gitmektedir. Ancak o yıllardaki teknoloji, bu keşfin kullanılması için yetersiz kalmıştır. Yarı iletken çağı yaklaşık yüz yıl sonra başlamıştır. Shockley P-N birleşimi için bir model geliştirdikten sonra, ilk güneş pili 1954 te Bell laboratuarlarında üretilmiştir. Bu güneş pilinin verimliliği %5 civarında olmuştur. Sonraki yıllarda güneş pillerinin verimlilikleri sürekli olarak artarak, laboratuar şartlarında silikon yapılı güneş pillerinin verimlilikleri %25 seviyelerine ulaşmıştır [11]. Basit güneş hücresi ve hücrelerin bir araya getirilmesi ile oluşan modül ve panel sistemleri Şekil 3.1 de verilmiştir.

32 15 Şekil 3.1.Güneş pili, hücre, modül ve panel [6] Güneş Pillerinin yapısında temel malzeme olarak silikon kullanılmasına rağmen pillerin yapısında bulunan diğer malzemelerin gelişmesi ile birlikte maliyet kayıpları azaltılmış ve verimlilikleri arttırılmıştır. Güneş pili maliyetlerinde son yıllarda etkili bir azalma yaşanmaktadır. Ancak fotovoltaik enerji üretim maliyetleri hala konvensiyonel enerji kaynaklarından daha yüksektir. Fotovoltaik sektöründeki yüksek büyüme oranından dolayı, maliyetlerinin giderek azalacağı yönünde beklentiler devam etmektedir [11]. Güneş pilleri doğru akım ürettiğinden dolayı, elektrikli ev aletleri ve cihazlarda kullanabilmeleri için DC/AC dönüşümünün sağlanması, güneş olmadığı zamanlarda elektrik ihtiyacının, güneş olduğunda ihtiyaç fazlası elektrik enerjisinden karşılanması gibi etkenler güneş pilleri ile elektrik üretiminin en önemli noktalarını oluşturmaktadır [17] Güneş pillerinin yapısı Güneş pilleri (Fotovoltaik piller), yüzeylerine gelen güneş ışığını doğrudan elektrik enerjisine dönüştüren yarı-iletken maddelerdir. Yüzeyleri kare, dikdörtgen, daire şeklinde biçimlendirilen güneş pillerinin alanları genellikle 100 cm² civarında, kalınlıkları ise 0,2-0,4 mm arasındadır. Güneş pilleri birçok farklı maddeden üretilmektedir. Günümüzde en çok kullanılan yarı iletkenler; Kristal Silisyum, Amorf Silisyum, Galyum Arsenit, Kadmiyum Tellürid, Bakır İndiyum Diseleneid tir [16].

33 16 Kullanılan malzeme, üretim şekilleri ve diyotların çalışma ilkeleri, temelde benzerdir. Elektronik sanayisinin en önemli malzemelerinden olan silisyum kristali, bugün güneş pillerinin çoğunluğunun üretiminde kullanılmaktadır. Silisyum, teknolojik önemi nedeni ile en iyi bilinen yarı-iletken malzemelerden biridir. Tek kristalli silisyum güneş pilinin rengi koyu mavi olup, ağırlığı 10 gram dan azdır. Pilin üst yüzeyinde, pil tarafından üretilen akımı toplayacak ve malzemesi genellikle bakır olan ön kontaklar vardır. Kontakların altında 150 mm kalınlığında, yansıtıcı özelliği olmayan bir kaplama tabakası vardır. Bu tabaka olmazsa, silisyum, üzerine düşen ışınımın üçte birine yakın kısmını yansıtacaktır. Pilin ön yüzeyi, normal olarak yansıyan ışığın bir kısmını daha yakalayabilmek amacıyla, piramitler ve konikler şeklinde dizayn edilmiştir. Yansıtıcı olmayan kaplamanın altında, pilin elektrik akımının ortaya çıktığı yapı bulunmaktadır [18]. Güneş pilleri, güneş-elektrik çevriminin kalbi olup, optiksel ve elektriksel özellikleri bu dönüşüme uygun olarak seçilen yarı iletken malzemeden yapılmış diyotlardır. PV hücreler, gerçekte birbirine benzemeyen iki zayıf yarı-iletken malzemeden oluşmaktadır (P tipi yarı iletken ve N tipi yarı iletken). Yarı iletken malzemeler başlangıçta silikon malzemelerle yapılırken daha sonralarda farklı malzemelerden üretilmeye başlanmıştır [6]. Şekil 3.2. Güneş pilinin iç yapısı [18]

34 17 Basit bir güneş pilinin iç yapısı aşağıdaki Şekil 3.2 de görülmektedir. Bu yapı, iki farklı katman halindedir. N katmanı, fosfor atomları eklenmiş silisyumdan oluşan ve pilin negatif tarafını oluşturan katmandır. P katmanı ise, bor atomları eklenmiş silisyumdan oluşmuş, pilin pozitif tarafıdır. İki katman arasında, p-n kavşağı denilen, pozitif ve negatif yüklü elektronların karşılaştığı bir bölge bulunur. Pilin arka yüzeyinde, elektronların girdiği pozitif kontak görevi gören arka kontak yer alır [18] Güneş pillerinin çalışma prensibi Güneş pilleri, ilke olarak elektronik düzeneklerin içerisinde kullanılan ve çok küçük boyutlara sahip olan yarı-iletken diyotların, geniş yüzey alanlara uygulanmış şeklidir. Madde içerisinde bulunan elektriksel yük taşıyıcılarının hareketleri malzemelerin elektriksel özelliklerinin; süper iletken, iletken, yarı-iletken ve yalıtkan olarak adlandırılmasını sağlamaktadır. Maddenin yapı taşlarını oluşturan atomların diziliş şekilleri, malzemelerin özellikleri ve elektriksel karakteristiği hakkında bilgi vermektedir. Atom, artı (+) elektrik yüküne sahip protonları ve elektrik yüküne sahip olmayan nötronları içerisinde bulunduran bir çekirdek ve onun çevresinde dolanan eksi (-) yüklü elektronlardan oluşmaktadır. Atomda, proton sayısı, elektron sayısına eşittir. Bu eşitlik atomun elektrik yükünün sıfır olduğunu göstermektedir. Atomun çekirdeğinden uzaklaştıkça elektronları çekirdeğe bağlayan bağlar zayıflar. Maddenin yapısını belirleyen, çekirdekten en uzakta bulunan elektronlardır. Değerlik elektronu olarak adlandırılan bu elektronlar, iyi bir iletken olan metallerde, komşu atomlar arasında kolayca hareket ederler. Bulundukları enerji düzeyinden daha yüksek enerji düzeylerine çıkmadan metal içerisinde rahatça dolaşan bu elektronlara serbest elektronlar adı verilir [20]. Yarı iletkenlerde ve yalıtkanlarda değerlik elektronlarının bulunduğu enerji düzeyi ile bu elektronların bulunabileceği bir sonraki enerji düzeyi arasındaki bölge, elektronların bulunmasının yasak olduğu bölümlerdir. Değerlik elektronlarının bulunduğu enerji bandında değerlik bandı ve yasak enerji aralığından sonra

35 18 elektronların bulunabileceği ilk enerji düzeylerinden başlayan enerji bandına da iletkenlik bandı adı verilir [20]. Yasak enerji aralığının büyüklüğü, maddenin yarı iletken ya da yalıtkan olarak sınıflandırılmasının ölçüsüdür. Güneş ışınımında enerji taşıma birimleri olarak tanımladığımız fotoların enerjisi, yasak enerji aralığına eşit ya da ondan büyük ise, değerlik bandındaki bir elektrona enerjisini aktararak onu iletken bandına çıkarır. Yasak enerji aralığı 2,5 ev (elektron volt) değerinden daha büyük ise madde yalıtkandır. Güneş spektrumunda enerji 2,5 ev (dalga boyu 0,5 µm) değerinden daha büyük olan bölgedeki güneş ışınlarının tutarı çok az olduğundan, bu tür malzeme fotovoltaik çevrimde soğurucu tabaka olarak kullanılmaya uygun değildir [21]. Işığın görünür dalga boyunda taşıdığı foton enerjisi ile elektron, enerjisini artırarak daha yüksek enerjilere tırmanmaya çalışır. Yasak enerji aralığıyla doğrudan ilişkilendirilen bu enerjinin miktarı, yasak enerji aralığını aşmaya yeterli ise, elektron, içinde bulunduğu değerlik bandından ayrılarak iletkenlik bandına çıkar. Elektron, bulunduğu atomdan ayrıldığı için dengelenmemiş bir artı yük kalacaktır. Değerlik bandında kalan bu artı (+) yüke, boşluk (deşik) adı verilir [20]. Band aralığı 1,4 ev ve 1,6 ev arasındaki yarı-iletkenlerin fotovoltaik çevrimde en uygun malzeme olduğu açıktır [21]. Güneş Enerjisi Silikon >1.1eV Garyum Arsenid >1.43 ev Aliminyum Garyum Arsenid >1.7 ev <1.1eV <1.43 ev <1.7 ev Şekil 3.3.Farklı malzemeler ile imal edilmiş güneş pillerinin elektron koparmak için gereken foton enerji değerleri (ev) [21]

36 Güneş pillerinin çeşitleri Fotovoltaik teknolojileri, her biri ayrı kristal yapıya sahip atomlara göre sınıflandırılabilir. Bube (1998) tarafından, bu kristallerin boyutlarına göre bir soyağacı tanımlanmıştır [22]. Geçmişte soy olarak polikristal ifadesi tanımlanmasına rağmen daha özel ifadelerle pil çeşitleri; Silikon teknolojisinin baskın olduğu Tek Kristalli Piller Çok kristalli yapıya sahip, oldukça büyük alanlar üzerine her birinin boyutları 1mm den 10 cm ye değişen, tek kristal silikon hücrelerin konulmasıyla elde edilen Çok Kristalli Hücreler, Kalınlıkları 1 µm ile 1mm arasında boyutlara sahip birçok taneden oluşan [Kadmium Tellür (CdTe) hücreler, Bakır indiyum diseleneid (CuInSe 2 )] Polikristal yapılı hücreler. Mikro kristal yapılı hücreler ile tane büyüklüğü 1 µm den daha küçük tanelerin birleşmesiyle kristal bölgeye sahip olmayan Amorf-Silikon yapılı hücrelerdir [22]. Tek kristalli silikon güneş pilleri Yakın bir zamana kadar güneş pillerinin çoğu saf tek kristalli silikonlardan yapılmıştır. Tek bir silikonla birbirini takip eden kristal kafes şeklindeki bu yapılar hemen hemen kusursuz denecek saflıktadır [6]. Silisyum elektriksel, optiksel ve yapısal özelliklerinin uzun süre değişmemesi ve silisyum üretim teknolojisinde elde edilen ilerlemeler bu malzemenin öne çıkmasını sağlamıştır. Saf tek kristal üretimi oldukça zor ve pahalı bir teknolojiyi gerektirmektedir. Oksijenden sonra yeryüzündeki en çok bulunan element olan silisyumun en çok bulunan biçimi kum ve kuartzdır. Kumun saflık derecesi çok düşük olduğundan, kullanılmaya uygun değildir. Ancak, kuartzın %90 ı silisyumdur. Kuartz işlenerek %99 silika elde edilir. Ardından, silikadan metalürji kalitesinde silisyum elde edilir. Bunu izleyen aşamada ise, silisyum saflaştırılarak yarı-iletken niteliğinde çok kristalli silisyum elde edilir. Poly-silisyum elde edilmesine kadar olan aşamaların her birisi yoğun enerji gerektiren ve maliyeti yükselten işlemlerdir [21].

37 20 Çok kristalli silikon güneş pilleri Çok kristalli silikonlar, tek kristal silikonların küçük taneciklerinden oluşmaktadır. Çok kristalli silikonlardan değişik yollarla direkt güneş pili levhaları yapılmaktadır. Tek kristalli silikonların üretimine benzeyen bu piller eriyen çok kristalli silikonların kontrollü şekilde küp şeklindeki kalıplara dökülüp soğumasından sonra kare şeklinde kesilmesi ile oluşur. Çok kristalli fotovoltaik pillerin üretimi tek kristallilere göre daha kolay ve daha ucuzdur. Fakat çok kristalli silikonların verimi daha düşüktür. Çok kristalli pillerin verimlilikleri laboratuar üretimlerinde %18, seri üretimlerde ise %13~14 oranındadır. Her iki hücre pili için de yarı-iletken tabakanın kalınlığının arttırılması ile verimliliğin artacağı savunulmaktadır [6]. İnce film güneş pilleri İnce film hücreler, yarı iletken malzemelerin; cam, paslanmaz çelik ya da plastikten yapılmış geniş yüzeyler üzerine ince film tabakası şeklinde kaplanması ile elde edilen hücrelerdir [23]. Güneş pillerinde kullanılan malzemenin ve işçiliğin azaltılması, teknolojinin basitleştirilerek maliyetlerinin düşürülmesi yönünde yapılan araştırma ve geliştirme çalışmalarından, yarı-iletken malzemenin geniş yüzeyler üzerine ince film şeklinde kaplanması yöntemi, farklı bir yaklaşım olarak ortaya çıkmıştır. Bu alanda yapılan araştırma ve geliştirme çalışmaları güneş pilleri üretiminde kullanılabilecek birçok yarı-iletken malzemenin düşük maliyetlerde cam, metal ya da plastik folyo gibi tabakalar üzerinde geniş yüzeylere kaplanabileceğini göstermiştir. İnce film fotovoltaik malzeme genellikle çok kristalli malzemelerdir. Başka bir deyişle ince film yarı-iletken malzeme, büyüklükleri bir milimetrenin binde birinden-milyonda birine kadar değişen damarlardan oluşmaktadır. İnce film güneş pilleri arasında üç büyük aday öne çıkmaktadır. Bunlar; amorf-silisyum, kadmiyum ve tellür elementlerinden meydana gelen bileşiklerdir [21]. Optiksel özellikleri uygun seçilen bir yarı iletken malzemede milimetrenin binde biri kadar bir kalınlık içerisinde güneş ışınlarının tümüne yakın bir kısmı soğurulabilir. Dolayısı ile ince film fotovoltaik malzemede kalınlık, silisyum üzerinde yapılan

38 21 pillere göre çok daha azdır. Ayrıca ince-film malzeme istenen bir biçimde çok farklı malzeme üzerinde ve geniş yüzeylere kaplanabilir, oysa silisyum piller büyütülen kristalin boyutları ile sınırlıdır. Fotovoltaik-modül yapımında ince filmlerin kullanımı daha kolay ve uygundur. Bugün laboratuar verimlilikleri %18 lere kadar çıkmış olan ince film güneş pillerinin uzun dönemde istenen düzeylere ulaşmamış olması, üretici firmaların kararlılıklarını etkilemektedir. Ancak, ulaşılan düzeyde bile ince film güneş pilleri için Siemens, BP Solar, Conan gibi firmalar pilot üretim denemelerini sürdürmektedirler. Amorf Silisyum güneş pilleri Amorf silikon olarak bilinen güneş pilleri silikonların çok ince tabakalarından oluşmaktadır. Bu silikon atomları yukarıda belirtilen kristal formlara göre daha düzensiz şekilde yerleşmiştir. Amorf silikon hücrelerini üretmek diğer kristal silikonlara göre oldukça ucuzdur. Ayrıca bir Amorf Silisyum ışığı daha kolay içine çekmektedir. Bu pillerin üretim işlemleri kristal silikonlar için gerekenden daha düşük sıcaklıklardadır. Düşük enerji ihtiyacı olan yerlerde daha çok tercih edilmektedir [6]. Soğurma katsayısı çok büyük olan amorf silisyum, 250 C dolayındaki sıcaklıklarda geniş yüzeylere düzgün bir şekilde kaplanabilmektedir. Amorf Silisyum ilk olarak 1981 yılında ticari anlamda ürün olarak satışa sunulmuştur. Bu yıllardaki verimi %10 civarında olan amorf silisyum PV hücrelerin verimi, 1987 yılına gelindiğinde %12,7 lere ulaşmıştır [24]. Amorf-Silisyum malzemesini kristalli-silisyumdan ayıran özellik, silisyum atomlarının malzeme içindeki düzenlerinin, birinci derece komşu atomların ötesinde gelişigüzel olmasıdır. Malzeme içindeki yapı taşlarının gelişigüzel dizilişi amorfsilisyumun elektriksel iletim kalitesini düşürse de, yarı iletken içerisine %5-10 oranında hidrojen katılarak fotovoltaik çevrime uygun düzeyde tutulabilirler [21].

39 22 Kadmiyum Tellür ince film güneş pilleri Periyodik tablonun ikinci grubunda bulunan Kadmiyum elementi ile altıncı grubunda bulunan Tellür elementinin bir araya gelmesiyle oluşan (II-VI birleşik yarı-iletkeni kadmiyum tellür) CdTe nin, oda sıcaklığında yasak enerji aralığı Eg=1,5eV değeri ile güneş spektrumundan maksimum dönüşümü elde etmek için gerekli olan değere oldukça yakındır. Yüksek soğurma katsayısı yanında, ince film büyütme teknolojisinin birçoğu ile kolayca üretime olanak tanıması, geniş yüzey alanlı güneş pili üretiminde CdTe birleşik yarı iletkeninin öne çıkmasını sağlamıştır [21]. Kadmiyum Tellür modülleri basit ve ucuz galvanize işlemlerine yakın bir şekilde üretilmektedir. Amorf-Silikonda meydana gelen başlangıç performans düşüklükleri olmadan Kadmiyum Tellürün modül verimliliğin %10 u aşması istenmektedir. Bu modüller Kadmiyum ve yüksek zehirli madde içerdiklerinden üretimleri boyunca sıkı güvenlik önlemleri alınması gerekmektedir. BP şirketine bağlı BP Solar 2002 de Kadmiyum Tellür üretimlerini durdurmuştur. Diğer Japon firma Matsushita da 2002 de Kadmiyum Tellür üretimini durdurmuştur. Fakat Amerika da hala Kadmiyum Tellür üretimi mevcuttur[6]. BP solar firması zehirli etkiyi ortadan kaldırmaya yönelik olarak pilot üretime başlamış olup, 10 MW/yıl üretim kapasiteli bir fabrikayı Fairfeld California-ABD kurma çalışmalarını sürdürmektedir. Bu gibi etkenlerin olmasına rağmen BP Solar, Solar Inc. ve Antek gibi çok uluslu şirketler büyük ölçekli üretimler için ciddi adımlar atmaktadır [21]. Bakır İndiyum diselenid güneş pilleri Periyodik tablonun birinci, üçüncü ve altıncı grupta yer alan elementlerin üç ya da daha fazlasının bir araya gelmesi ile oluşan bu bileşikte, yarı-iletkenlerin soğurma katsayıları oldukça yüksek olup, yasak enerji aralıkları güneşin spektrumu ile ideal bir şekilde uyuşacak biçimde ayarlanabilir. Bakır İndiyum ve Selenyumdan yapılan üçlü bileşik yarı-iletkenle başlayan bu grup (CIS) güneş pilleri olarak anılır. Laboratuardaki küçük alan pillerinin verimliliği %18 e kadar ulaşırken, 900cm 2 yüzey alana sahip modüllerin verimlilikleri %15 dolayındadır [23].

40 Modüller Fotovoltaik modüller sistemi oluşturan en önemli parçalardır. Elektrik üretiminin sağlandığı modüller, pillerin birbirlerine bağlanmasıyla elde edilmektedir. Güneş panelleri ile ilgili üretici firmalar tarafından verilen bazı temel kavramlar Şekil 3.4 te verilmektedir. Şekil 3.4. PV modüllerdeki açık devre, kısa devre ve yüklü bağlantı [22] Açık-devre gerilimi (open-circuit voltage, Voc): Diyotun uçları (terminalleri) arasındaki direnç sonsuz iken (açık devre) ölçülen gerilim değerini ifade etmektedir. Kısa devre akımı (short-circuit current, Isc): Diyotun iki ucu arasındaki direnç sıfır iken (kısa devre) ölçülen akımdır. İdeal koşullarda bu değer, ışınımla yaratılan akım değerine eşittir. Dolum çarpanı (fill factor, FF): Işınım altındaki akım-gerilim eğrisinde, akımların eksi, gerilimlerin pozitif olduğu bölgede hesaplanan en büyük Vmp xi mp değerinin V xi değerine oranı olarak tanımlanır. oc sc FF V mp mp = (3.1) oc xi V xi sc Güneş pilinin çıkış gücü, P çıkış, bu değişkenler cinsinden formül 3.2 deki gibi ifade edilmektedir. Pçıkış = Vmp ximp = Voc xiscxff (3.2)

41 24 Bir güneş pilinin verimliliği, η, fotovoltaik diyotun üzerine düşen güneş ışınım gücünün, diyottan alınabilecek güce oranı olarak tanımlanır [20]. V xi xff V xi η = OC SC (3.3) OC SC Hücre tipine göre modüllerin üretmiş olduğu akım ve gerilim değerleri değişiklik göstermektedir. Modüller arasında verimlilik karşılaştırması yapılırken birim yüzeyde üretmiş oldukları akım ve gerilim değerleri göz önüne alınmaktadır (Çizelge 3.1). Bu değerler, Standart Test Koşulları (güneş pili 25 0 C de iken, AM 1,5 güneş spektrumuna sahip 1000W/m 2 güneş ışınımı) altında elde edilmektedir [22]. Çizelge 3.1.Bazı Hücre çeşitlerin performanslarının karşılaştırılması [11] Hücre Tipi Alan (cm2) Voc (V) Isc (ma/cm2) FF Verim (%) Kristal-Si 4,0 0,706 42,2 82,8 24,7 Kristal GaAs 3,9 1,022 28,2 81,1 25,1 Çok-Kristalli Si 1,1 0,654 38,1 79,5 19,8 Amorf-Silisyum 1,0 0,887 19,4 74,1 12,7 CuInGaSe 2 1,0 0,669 35,7 77,0 18,4 CdTe 1,1 0,848 25,9 74,5 16,4 PV modüllerin üretmiş oldukları akım ve gerilim değerleri, modüllerin üzerine düşen ışık şiddetine göre değişiklik göstermektedir. Şekil 3.5 de panellere ait akım-gerilim ve güç arasındaki ilişkiyi gösteren karakteristik eğri verilmiştir. Buna göre modül üzerine güneş ışınımı gelmeye başladığı andan itibaren, pilin üretmiş olduğu gerilim değeri artmaktadır. Üretilen gerilim değerinin artmasına bağlı olarak sabit akım değeri ile güç değeri de yükselmektedir. Çıkış geriliminin en yüksek olduğu noktada pilin üretebileceği güç en yüksek değerdedir. Bu noktaya maksimum güç noktası denir [20].

42 25 Şekil 3.5. Tipik bir güneş piline ait akım-gerilim-güç eğrisi [6] Güneş pillerinin birbirlerine bağlanma şekillerine göre çıkış gerilim ve akımları değişiklik göstermekte ancak güç değerlerinde herhangi bir değişiklik olmamaktadır. Modüller (pillerin bağlanmasıyla oluşan) birbirine seri bağlantıyla panel haline getirilmiştir (Şekil 3.6). Şekil 3.6. Seri bağlanmış modülün akım-gerilim karakteristiği [22] Seri bağlanmış panellerin çıkış gerilimi (V), V = V1 + V2 + V3 (3.4) her modülün çıkışındaki gerilimlerin toplamına eşit olmaktadır. Modüllerin birbirine seri bağlanmasıyla çıkış akımı (I), seri koldaki akımların birbirine eşit olacağından,

43 26 I = I1 = I2 = I3 (3.5) eşit olmaktadır. Şekil 3.7. Paralel bağlanan modüllerle oluşturulan panelin I-V karakteristik eğrisi[22] Paralel bağlanmış panellerin çıkış gerilimi (V), V = V1 = V2 = V3 (3.6) paralel koldaki modül çıkış gerilimleri birbirine eşit olmaktadır. Modüllerin birbirine paralel bağlanmasıyla çıkış akımı (I), paralel koldaki akımların toplamına, I = I1 + I2 + I3 (3.7) eşit olmaktadır (Şekil 3.7) Aküler Aküler, PV modüllerin gün boyunca üretmiş olduğu enerjiyi gece ya da güneş olmadığı durumlarda kullanabilmek için depolama görevi yapan birimlerdir. Akü ömrü ve akünün depolama büyüklüğü arasında faktörlerin bir dengesi vardır. Sağlanan daha büyük miktarda depolama kapasitesi, daha düşük seviyede boşalma ve daha uzun ömürlü bir akü anlamına gelmektedir. Ancak sistemin başlangıç maliyetinin de yükselmesine sebep olmaktadır.

44 27 Genellikle, bir eve ait PV sistemde akü kapasitesi ev sahibinin günlük elektrik tüketiminin yaklaşık beş katı olmalıdır. Bununla birlikte, satıcılar ve alıcılar her zaman bir PV tesisatının başlangıç maliyetini azaltmak için aküyü normalden daha küçük kullanmaktadırlar. Kullanıcılar da uygun biçimde tasarlanmış bir sistemdeki aküyü değiştirme zamanı geldiğinde daha küçük boyutlara sahip olanı monte ederek masrafları kısmaya çalışmaktadırlar [25]. Tüketiciler, aküleri çoğu zaman güneş pillerine direkt olarak bağlamaktadırlar. Aslında fotovoltaik sistemler daha karışık bir yapıya sahiptir. Hiçbir depolama sistemi bulunmadığı taktirde bile direkt bağlantı istenmemektedir. Depolama sistemleri kısa süreli ve uzun süreli olmak üzere iki sınıfa ayrılmaktadır. Kısa süreli depolama sistemleri, kötü hava koşulları için birkaç saatlik veya günlük olarak, uzun süreli depolama işlemleri ise yaz ve kış dönemlerinde ki güneş ışınımının sezonluk değişimini telafi etmek için birkaç aylık kapasiteye sahip olan sistemlerdir [11]. PV sistemlerde en çok kurşun-asit ve NiCd tipindeki aküler kullanılmaktadır. 3-7 yıllık kullanım süresi olan aküler PV sistemlerde modüllerden sonra en yüksek maliyete sahip olan birimlerdir [23]. Farklı tipteki akülerin teknik bilgileri çizelge 3.2 de verilmiştir. Çizelge 3.2. Farklı tipteki akülerin teknik bilgileri [11] Özellikler Kurşun-Asit NiCd NiMH NaS Pozitif Elektrot PbO 2 NOOH NOOH S Negatif Elektrot PbO Cd Metaller Na Elektroliz H 2 SO 4 +H 2 O KOH+H h O KOH+H h O Β-Al 2 O 3 Enerji (Wh/litre) Enerji (Wh/kg) Yoğunluğu Yoğunluğu Hücre Gerilimi (V) 2 1,2 1,2 2,1 Şarj/Deşarj sayısı dönüşüm yaklaşık 1000 yaklaşık 1500 Çalışma Sıcaklığı ( C) 0 ile ile ile ile 350 Boşalma oranı (%-aylık) Wh verimliliği %70-85 %60-70 %60-85 %80-95

45 Çeviriciler Fotovoltaik sistemler doğru akım üretmelerine karşılık evlerde kullandığımız elektrikli cihazlar alternatif akımda çalışmaktadır. Günümüzde doğru akımı alternatif akıma dönüştürmeye yarayan güç elektroniği cihazları çeviricilerdir [11]. PV sistemleri çoğunlukla 12 voltluk bir doğru akım üretmek için tasarlanmaktadır. 220V luk bir dalgalı akımın gerekli olduğu durumda, bu elektronik bir çevirici (inverter) ile sağlanabilir. Çevirici kullanılması ile %15 e kadar varan önemli bir güç kaybı meydana gelmesine rağmen ancak alternatif akım standart ev aletlerinin kullanılmasına imkân vermektedir [25]. Farklı tipteki yarı-iletken malzemelerin gerilimi veya akımı açıp kapamaları ile bu dönüştürme işlemi yapılmaktadır. Bu açıp kapama işlemini yapan elemanlar; MOSFET (Güç metal oksit yarı iletken alan etkili transistör) BJT (Bipolar jonksiyon transistörü) SIT (Statik İndüksiyon transistörü) IGBT (İzole edilmiş kapılı bipolar transistörler) SCR (Silikon kontrollü doğrultucu) TRIAK (çift yönlü kapı kontrollü tristörler) GTO (kapıdan kapanabilir SCR) olarak belirtilmiştir [26]. Fotovoltaik sistemlerde kullanılan çeviriciler diğer uygulamalarda kullanılan çeviricilerden farklılık göstermektedir. Bunun nedeni, normalde sistemin çalışması için gereken maksimum işleme noktasındaki (MPP) gerilimi sabit tutmak zorunda olmasıdır. Bu yüzden çoğunlukla MPP noktasını izlemek için şebeke bağlantılı çeviriciler kullanılır. Örneğin şebeke voltajından gelebilecek değişmeleri kontrol ederek voltajı ayarlamak için DC/DC konvertörler kullanılmaktadır. Şarj kontrol cihazı bu yüzden birçok sistemde kullanılmalıdır [11].

46 29 Çizelge 3.3. Farklı tipteki çeviricilerin karşılaştırılması [11] Cihaz Dortmuller DMI150/35 Fronius Sunrise Mirco SMA Sunnyboy 2000 ACE 5001 Siemens Ss 4x300 kva DC dönüşüm gücü 100 W 820 W 1900 W 50 kw 1086 kw AC dönüşüm gücü 90 VA 750VA 1800VA 50kVA 1197 kva Maksimum PV güç 150 W 1100 W 2600 W 55 kw 1400 kw Başlangıç çekirdek gücü 2.5 W 9 W 7 W 50 W 700 W Hazırda bekleme isteği 0 5 W 7 W 35 W 40 W Gece kayıpları 0 0 0,1 W 0 30 W DC MPP nokta gerilimi V V V V V Maksimum Bozulma % 3 % 5 % 4 % 0,1 Filtre var Maksimum Verim % 89 % 92 % 96 % 97 % Şarj Denetim Birimleri Şarj denetim birimleri, aküler ile PV dizileri arasındaki gerilimi düzenleyen birimlerdir. PV modüllerden gelen gücün direkt olarak akülere iletilmesi istenmemektedir. Şarj kontrol cihazlarının amacı, akülerin fazla şarjdan korunmasını sağlamaktır. İyi bir şarj kontrol cihazından, güneş panellerine ışık düştükten sonra aşırı üretilen elektrikten aküleri koruması ve elektrik üretiminin düşük olduğu noktalarda akülerin boşalmasını engellemesi beklenmektedir [28]. Şarj regülatörlerinin gelişmişlik seviyesi ve buna bağlı olarak onların sağladığı koruma oldukça değişme gösterir. Ucuz modeller aşırı yükten korumak için yükün kesilmesi gerektiği zaman kararı kullanıcıya bırakarak, sadece aşırı yükten koruma özelliğine sahiptir. Bazı şarj regülatörlerine sıcaklık algılayıcıları takılmış olup, eğer akünün sıcaklığı 30ºC yi geçerse, şarj olan voltajın azaltılmasına izin vermektedir ve böylece akünün zarar görmesine karşı ek bir koruma tedbiri sağlamaktadır [25] Diğer Sistem Elemanları Sistemi dengeleyici diğer unsurlar; kablolar, bağlantı elemanları, devre anahtarları (şalterler), bağlantı kutuları (buatlar), elektrik sigortaları ve diğer küçük parçalardan oluşmaktadır. Bunlardan birçoğu açık alanda monte edilmiştir ve bu yüzden sert hava

47 30 koşullarına maruz kalır; eğer sistemin iyi çalışması isteniyorsa, bu elemanların mutlaka iyi kaliteli ve dikkatli bir şekilde yerleştirilmiş olması gerekmektedir. Çürük veya hasarlı bağlantılar sisteme verilebilecek elektrik miktarını azaltır ve sistemin bütünüyle islemez hale gelmesine neden olabilir. Şimşekli, yıldırımlı fırtınaların yaygın olduğu yerlerde, sistemler için paratoner görevi gören iletkenlere gereksinim duyulabilir [25] PV Sistem Türleri Bağımsız PV sistemler Bağımsız PV sistemler şebeke bağlantısının kurulmasının zor olduğu yerlerde çalışmak üzere oluşturulmuş sistemlerdir. Bu sistemde üretilen elektrik enerjisi anında kullanılır ya da güneşin yetersiz olduğu durumlarda kullanılmak üzere aküde depolanır. Bu yüzden şebeke bağlantılı sistemlere göre daha pahalıdırlar. Bağımsız PV sistemler genellikle kırsal kesim elektrik ihtiyacını karşılamada kullanılmaktadırlar. Şekil 3.8. Bağımsız fotovoltaik sistem örneği Şekil 3.8 de bağımsız fotovoltaik sistem örneği görülmektedir. Burada üretilen elektrik şebekeye verilmemektedir. Bu çalışmada hazırlanan modeller bağımsız fotovoltaik sisteme göre oluşturulmaktadır.

48 Şebeke bağlantılı PV sistemler Elektrik şebekesine bağlı sistemler; evlere ait sistemler ve ticari/endüstriyel sistemler olarak ikiye ayrılır. Evlerde kullanılan fotovoltaik sistemler, 2-5 kw güç aralığındadır. Güneş pili modülleri, sistemi elektrik şebekesi ile senkronize den bir DC/AC çeviriciye bağlanır. Gündüz üretim olduğunda, çeviriciden gelen güç yükleri beslemekte, fazla enerji ise şebekeye verilmektedir. Araya yerleştirilen bir ölçüm aleti de şebekeye verilen veya şebekeden alınan enerjiyi ölçmektedir. Eğer şebeke elektriğinin kalitesi düşerse veya kesilirse çevirici emniyet için kendini kapatmalıdır. Şebeke bağlantılı sistemler yaygın olarak aküsüz düşünülmekte, sadece gündüz güneş enerjisinin olduğu sürede kullanılmaktadır [16]. Şebeke bağlantılı sistem örneği Şekil 3.9 da görülmektedir. Şekil 3.9. Şebeke bağlantılı sistem [16] Şebeke bağlantılı sistemlerin kullanıladığı bir başka alan Ticari-Endüstriyel sistemler olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu fotovoltaik sistemler kw güç aralığında çalışmaktadır. PV panellerin çıkışı yüksek performansa sahip 3 fazlı çeviriciye bağlanmakta ve çevirici şebeke ile senkronize çalışmaktadır [16].

49 PV Sistemlerin Avantajları ve Dezavantajları PV sistemlerin avantajları Güneş enerjisi bol miktarda bulunan enerji kaynağıdır. Bu yüzden sistem kurulumundan sonra herhangi bir hammadde maliyetine gerek duyulmamaktadır. PV sistemlerini oluşturan parçalar sabittir. Diğer sistemlerdeki gibi hareketten kaynaklanan arızalar oluşturmazlar. PV sistemlerin kullanımı sonucunda çevreye zarar verecek gaz ya da zararlı atık çıkarmazlar [30]. PV sistemler modüler bir yapıya sahip oldukları için zamanla artan veya azalan enerji ihtiyacına göre değiştirilebilirler. Sistem kurulumu için özel uzmanlık alanlarına ihtiyaç duyulmamaktadır. İlave sistem gereksinimlerine ihtiyaç duymadan doğrudan güneş enerjisini elektriğe çevirirler. PV sistemler sessiz çalışırlar. Gürültü kirliliği yaratmazlar. Modül ya da akülerden herhangi birinin arızalanması, sistemin tamamını etkilememektedir. Bu sistemlerden birinin arızalanması durumunda sistemin çalışması devam etmektedir. Diğer enerji kaynakları (rüzgar, hidroelektrik ve dizel jenaratörler) ile birlikte karma sistemler içinde güvenle kullanılabilirler. Uzun çalışma ömürleri olmasından dolayı ekstra bakım ve onarım maliyetleri yoktur. Her türlü iklim koşullarında çalışabilme özellikleri vardır. Enerji ihtiyacının olduğu her yerde kullanılmasına olanak vardır. Şebekeye ulaşılması zor olan kırsal alanlarda veya şebeke bağlantılı sistemlerde rahatlıkla kullanılabilmektedir (GSM baz istasyonları gibi). PV sistemlerin kurulması, farklı noktalara taşınması, eklenti yapılması ve sökülmesi oldukça kolaydır. Sistemin montajının yapılacağı yere yakın olmasından dolayı ek kablo ve bağlantı elemanlarına ayrıca maliyet ödemeye gerek yoktur.

50 PV sistemlerin dezavantajları Birim yüzeye gelen enerji miktarını düşük verimle çevirdikleri için geniş yüzey alanlarına ihtiyaç duymaktadırlar. Güneşlenme ve hava şartlarının değişkenliği PV sistemlerin güç çıkışlarında değişiklik oluşturmaktadır. Güneş ışınımının düşük olduğu veya olmadığı durumlarda kullanılmak üzere ürettikleri elektriği depolayan akülere ihtiyaç vardır. Akülerin olması sistemin maliyetini arttırmaktadır [30]. PV sistemin ürettiği enerjinin doğru akım olmasından dolayı, alternatif akımla çalışabilmeleri için çeviricilere ihtiyaç duymaktadırlar. PV modüllerin üretiminde kullanılan bazı maddeler zehirli atık içermektedir. PV sistemlerin üretmiş olduğu enerji fiyatı, şebekeye göre daha pahalıdır PV Sistemlerin Kullanım Alanları ve Son Gelişmeler Çok eklemli PV hücreleri PV hücre ve modüllerinin verimliliğini artırmanın bir yolu da Yığma veya çok eklemli yaklaşımdır. İki veya daha fazla PV hücresinden oluşan modüllerde gelen ışık tayfının miktarına göre her katmanda enerji çıkarılır. Bir hücre iki tane katmandan oluşuyorsa tandem (çift) diye adlandırılır. Amorf silikon boşlukların bandı karbon alaşımlı materyaller tayfın sonundaki mavi ışığa daha iyi cevap verirken Germanyum alaşımlı maddeler de kırmızı ışığa karşı daha iyi cevap verir. Tayfın sonundaki mavi ışıkta bulunan yüksek enerjili fotonları çeker ve ışık diğer ince film A-Si eklemelerine geçer tayfın sonundaki kırmızı ışığa yakın bir yere kadar bütün bantlarda ışığı düşük oranlarda çekerler. Unisolar ve RWE firmalarının amorf silikondan yaptıkları bu çok eklemli PV modüllerinin verimliliği %8 civarındadır. Bunun dışında iki amorf silikon katmanın arasına ince bir tek kristalli katman konulabilir. Bunlar düşük materyallerle yüksek verim elde etmeyi mümkün kılar. Diğer bir örnek Japonya da yapılan mikro kristal silikon yapıya sahip tabakadan oluşan tandem modüldür. Bu kristal bir mikrometreden bile küçüktür [6].

51 Yoğunlaştırılmış PV sistemleri PV hücrelerinden gelen enerji miktarının artırılmasının bir yolu da hücrelerin üzerine düşen güneş ışınlarının aynalar kullanarak yoğunlaştırılmasıdır. Bu sistemin avantajı gerekenden daha az hücre kullanılmasıdır. Bu yoğunlaştırılmış sistemde gelen enerji miktarını düz yüzeylerin eşit toplaması için eşit aralıkta yerleştirilmesine gerek vardır. Bu yoğunlaştırılmış sistemle aşırı ısınmaya karşı soğutulmaya ihtiyacı vardır. Sistemlerde yüksek yoğunluk oranlarıyla güneş ışımasının maksimum miktarına ulaşmayı garantilemek için yükseklik ve azimut açısına bağlı olarak güneş, motor ve sensörleri kontrol eder. Çoğu yoğunlaştırıcılar sadece direkt güneş ışığını kullanmaktadırlar. Bu da İngiltere gibi neredeyse güneş enerjinin yarısının yayıldığı ülkelerde problem teşkil etmektedir [6] Silikon küreleri US Texas Enstruments firması, milimetrik ölçülerde alüminyum levhaların arasına eşit aralıklarda çok kristalli silikon küreler yerleştirerek yeni bir PV hücreleri geliştirmiştir. Bu sistemde başlangıç materyali olarak düşük değerli silikonların kullanılması da sistemin ucuzluğuna neden olmaktadır. PV materyallerinin levhanın üzerinde ve esnek olması da bazı uygulama alanları için bir avantajdır [6] Fotoelektrokimyasal hücreler Güneş enerjisinden ucuz elektrik üretmek için köklü bir değişiklik olan fotoelektrokimyasal yöntemin geliştirilmesine İsviçre de Birleşik teknoloji Enstitüsü öncülük etmiştir (fotoelektrokimyasal sıvı olarak kullanılır). Fotoelektrokimyasal etkiden yararlanılarak güneş enerjisinden elektrik üretme bu sistemin öncüsü Becquerel in likit düzenli PV üzerinde yaptığı deneylerle ortaya çıkmıştır. Fotoelektrokimyasal sistemde iki tane ince cam levha ve bunlarının her ikisi de elektriği ileten Kalay-Oksit katmanla kaplıdır. Bir tabakasına Titanyum dioksit (TİO 2 ) de eklenerek yarı iletken olmuştur. Bu titanyum dioksitli yüzeyin yüksek

52 35 pürüzlü olması ışığın emilmesini artırmaktadır. TİO 2 yüzeyi Ruthenyum ve Osmiyumdan yapılmış iletken metal bileşik olan kalın bir boya tabakası ile duyarlı hale getirilmiştir. Bu duyarlı TİO 2 tabakası ve üstteki kalay oksit kaplı cam yüzey arasında iyotlu elektrolit vardır. Dalga boyunda bir foton emildiğinde duyarlı tabaka bir elektronu TİO 2 bandının içine doğru iter [6].

53 36 4. FOTOVOLTAİK SİSTEM TASARIMINDA KULLANILAN PARAMETRELER Fotovoltaik sistemlerin verimli olarak çalışabilmesi için sistemi etkileyen birçok parametre vardır. Bu parametreler güneşten gelen ışınım şiddetinden başlayarak sistemin sonundaki alıcıları çalıştırmak için gereken AC gerilimin verildiği noktaya kadar değişik noktalarda karşımıza çıkmaktadır. Fotovoltaik bir sistemin kurulması için öncelikli olarak günlük tüketilecek miktarın belirlenmesi gerekmektedir. Bu değerin belirlenmesi evlerde kullandığımız elektrik aletlerin harcamış oldukları güç miktarı ve kullanım süreleri ile doğrudan ilişkilidir. Bu değer kullanıcı isteklerine göre belirlendikten sonra, sistemin enerji ihtiyacını elde edecek panel türü seçilmelidir. Her bir panel için enerji çevrim verimlilikleri göz önüne alınarak sistemdeki panel sayısı bulunmaktadır. Güneş panellerinin verimlilik değerleri yaklaşık olarak %15 civarındadır. Panel sayısı belirlendikten sonra sistemin şebekeden bağımsız olarak kurulacağı göz önüne alınarak sistemde kullanılacak akü kapasitesi ve sayısı belirlenecektir. Akü kapasitesi günlük harcanan elektrik miktarının, aküden alınacak gerilim değerine oranıyla hesaplanabilir. Elde edilen ve depolanan gerilim doğru akım olduğu için evlerde kullanımına uygun hale getirmek için çevirici kapasitesi bulunmalıdır. Çeviriciler girişine gelen doğru akımı %85 e yakın bir oranla alternatif akıma dönüştürmektedirler. PV sistemlerin verimini etkileyen parametreler; sıcaklık, gölgelenme, eşleştirme kayıpları, çevirici kayıpları, depolama kayıpları ve panelin yerleştirilme açısı olarak ortaya çıkmaktadır. Bu belirtilen değişkenlerin her biri fotovoltaik sistem tasarımında dikkat edilmesi gereken önemli değişkenlerdir Bölgesel Güneşlenme Süreleri ve Değerleri PV sistemin kurulmasında önemli rol oynayan değerlerden biri yatay düzleme gelen bölgesel güneş ışınımı değerleridir. Güneş ışınımı değerleri sistemin kurulmasında kullanılacak panel sayısını belirlemede kullanılmaktadır. Bu çalışmada Türkiye nin

54 37 değişik bölgelerinde EİE tarafından ölçüm yapılan 58 ilin değerleri kullanılmaktadır. Güneş ışınım değerlerinin yanı sıra Çizelge 4.1 de verilen enlem dereceleri güneş panelinin yerleştirilme açısını belirlemede kullanılmaktadır. Çizelge 4.1.Türkiye nin çeşitli merkezlerindeki enlem, güneş ışınımı ve güneşlenme süreleri [13][33] İL Enlem Derecesi Yıllık Ortalama Güneş En. Değ. (Mj/m 2 -gün) Yıllık Ortalama Güneş En. Değ. (kwh/m 2 -gün) Yıllık Ort. Güneşlenme Süresi Değeri (saat/gün) Adana 36,59 19,3 5,360 7,2 Afyon 38,45 15,5 4,300 6,6 Amasya 40,39 14,3 3,970 5,7 Ankara 39,57 15,5 4,300 6,7 Antalya 36,53 19,2 5,330 8,5 Antakya 36,15 19,7 5,470 7,5 Artvin 41,10 13,3 3,690 5,0 Aydın 37,51 19,2 5,330 7,8 Balıkesir 39,39 15,3 4,250 6,2 Bilecik 40,09 14,5 4,020 6,3 Bolu 40,40 13,7 3,630 5,2 Burdur 37,40 18,8 5,220 7,3 Bursa 40,11 14,8 4,110 6,2 Çanakkale 40,08 16,0 4,440 7,2 Çankırı 40,36 14,7 4,080 6,0 Çorum 40,33 14,8 4,110 6,1 Denizli 37,47 19,0 5,270 7,5 Diyarbakır 37,55 17,5 4,860 7,8 Edirne 41,40 14,2 3,940 6,1 Elazığ 38,40 17,3 4,800 7,5 Erzincan 39,44 14,4 4,000 5,5 Erzurum 39,55 15,2 4,220 6,4 Eskişehir 39,50 15,5 4,300 6,7 Gaziantep 37,05 19,5 5,410 6,9 Gümüşhane 40,27 14,2 3,940 5,6 Hakkari 37,34 19,0 5,270 7,8 Isparta 37,45 19,1 5,300 7,6

55 38 Çizelge 4.1(Devam). Türkiye nin çeşitli merkezlerindeki enlem, güneş ışınımı ve güneşlenme süreleri İstanbul 40,58 14,0 3,880 5,9 İzmir 38,24 16,8 4,660 7,8 Kahramanmaraş 37,36 19,4 5,380 7,2 Kars 40,36 14,7 4,080 6,2 Kastamonu 41,22 14,2 3,940 5,8 Kayseri 38,43 16,6 4,610 6,8 Kırşehir 39,10 16,0 4,440 7,2 Kocaeli 40,46 13,5 3,750 5,3 Konya 37,52 17,4 4,830 7,4 Kütahya 39,24 14,8 4,110 5,9 Malatya 38,21 17,3 4,800 7,7 Manisa 38,40 16,2 4,500 7,1 Mardin 37,20 19,6 5,440 8,1 Mersin 36,49 19,7 5,470 7,7 Muğla 37,12 18,0 5,000 7,3 Muş 38,44 16,0 4,440 7,1 Nevşehir 38,40 16,9 4,690 7,2 Niğde 37,59 17,3 4,800 7,6 Ordu 40,59 11,9 3,300 4,2 Rize 41,02 11,7 3,250 4,1 Samsun 41,17 13,3 3,690 5,4 Siirt 37,56 17,4 4,830 7,6 Sinop 42,02 13,4 3,720 5,4 Sivas 39,49 15,6 4,330 6,8 Tekirdağ 40,59 14,1 3,910 5,8 Tokat 40,18 15,1 4,190 5,9 Şanlıurfa 37,08 19,7 5,470 7,9 Uşak 38,40 16,5 4,580 7,5 Van 38,28 17,0 4,720 8,2 Yozgat 39,50 15,8 4,380 6,9 Zonguldak 41,27 13,8 3,830 6,0

56 Evlerde Kullanılan Ev Aletlerinin Güç Harcamaları ve Kullanım Süreleri Evlerde kullanılan elektrik enerjisinin yaklaşık %30 u aydınlatmada, geriye kalanı ise elektrikli ev aletlerinin tüketiminde gerçekleşmektedir [29]. Evlerde kullanılan günlük enerji ihtiyacı, kullanılan ev aletlerinin harcamış olduğu güç miktarı ile çalışma sürelerinin çarpımı sonucunda bulunmaktadır. Çizelge 4.2 de önerilen çalışma süreleri cihazların genel olarak haftada kaç saat kullanıldıklarını göstermektedir. Buna göre günlük enerji tüketim miktarı her bir cihaz için; Cihazın günlük harcadığı güç= Cihazın gücü x kullanım süresi (4.1) bulunacak güç miktarının toplanması ile bulunmaktadır. Çizelge 4.2. Elektrikli ev aletlerine ait enerji tüketim değerleri [30] Cihaz Türü Haftalık Çalışma Süresi Gücü (Watt) Toplam Güç (Haftalık) Buzdolabı Çift Kapı 300 Lt (Önerilen 7 Gün) 1410W/gün(Önerilen)..Wh Buzdolabı Tek Kapı L (Önerilen 7 Gün) 1680W/gün Önerilen)..Wh Buzdolabı No-Frost (Önerilen 7 Gün) 2000W/gün Önerilen)..Wh Derin Dondurucu Lt (Önerilen 7 Gün) 2000W/gün(Önerilen)..Wh Bulaşık Makinası (Önerilen 4 Saat) 1200 Wh (Önerilen)..Wh Elektrikli Süpürge (Önerilen 5 Saat) 1400 Wh (Önerilen)..Wh Video (Önerilen 6 Saat) 20 Wh (Önerilen)..Wh Bilgisayar (Önerilen 14 Saat) 250 Wh (Önerilen)..Wh Elektrikli Fırın (Önerilen 3 Saat) 2000 Wh (Önerilen)..Wh Elektrikli Mini Fırın (Önerilen 3 Saat) 1200 Wh (Önerilen)..Wh Mikro Dalga Fırın (Önerilen 3 Saat) 1330 Wh (Önerilen)..Wh Elektrikli Ocak (çiftli) (Önerilen 3 Saat) 2500 Wh (Önerilen)..Wh Aspiratör (Önerilen 7 saat) 80 Wh (Önerilen)..Wh Mini Müzik Seti (Önerilen 14 Saat) 500 Wh (Önerilen)..Wh 37 Ekran Televizyon (Önerilen 42 Saat) 70 Wh (Önerilen)..Wh 51 Ekran Televizyon (Önerilen 42 Saat) 90 Wh (Önerilen)..Wh 55 Ekran Televizyon (Önerilen 42 Saat) 110 Wh (Önerilen)..Wh 63 Ekran Televizyon (Önerilen 42 Saat) 150 Wh (Önerilen)..Wh 70 Ekran Televizyon (Önerilen 42 Saat) 165 Wh (Önerilen)..Wh 84 Ekran Televizyon (Önerilen 42 Saat) 180 Wh (Önerilen)..Wh

57 40 Çizelge 4.2 (Devam). Elektrikli ev aletlerine ait enerji tüketim değerleri 150 Ekran Televizyon (Önerilen 42 Saat) 250 Wh (Önerilen)..Wh Fritöz 2 Lt (Önerilen 4 Saat) 1400 Wh (Önerilen)..Wh Narenciye Sıkacağı (Önerilen 1 Saat) 20 Wh (Önerilen)..Wh Tost Grill (Önerilen 2 Saat) 1400 W /h (Önerilen)..Wh Mini Blender (Önerilen 1 Saat) 140 W /h (Önerilen)..Wh Sert Meyve Sıkacağı (Önerilen 1 Saat) 350 Wh (Önerilen)..Wh Ütü (Önerilen 1 Saat) 1200 Wh (Önerilen)..Wh Aydınlatma ( Adet x 7 Saat) 60 Wh (Önerilen)..Wh Şarjlı Süpürge (Önerilen 2 Saat) 20 Wh (Önerilen)..Wh Vantilatör (Önerilen 3 Saat) 50 Wh (Önerilen)..Wh Pencere Klima (Önerilen 4 Saat) 2000 Wh (Önerilen)..Wh Split Klima (Önerilen 4 Saat) 1500 Wh (Önerilen)..Wh Çamaşır Makinası (Önerilen 3 Saat) 1180 Wh (Önerilen)..Wh Traş Makinası (Önerilen 1 Saat) 8 Wh (Önerilen)..Wh Mutfak Robotu (Önerilen 1 Saat) 450 Wh (Önerilen)..Wh Su Isıtıcısı (Önerilen 1 Saat) 1850 Wh (Önerilen)..Wh Çay-Kahve Makinası (Önerilen 5 Saat) 1000 Wh (Önerilen)..Wh Saç Kurutma Makinası (Önerilen 1 Saat) 1200 Wh (Önerilen)..Wh Elektrikli Soba (Önerilen 14 Saat) 2000 Wh (Önerilen)..Wh Termosifon (Önerilen 2 Saat) 2000 Wh (Önerilen)..Wh Yağlı Radyatör (Önerilen 7 Saat) 1250 Wh (Önerilen)..Wh Elektrikli Battaniye (Önerilen 28 Saat) 200 Wh (Önerilen)..Wh Haftalık Kullanılan Toplam Güç:...Wh Ortalama Günlük Kullanılan Güç: Wh 4.3. Sistemde Kullanılacak Güneş Panellerinin Sayısının Belirlenmesi PV sistem tasarımında en önemli rol oynayan ve elektriksel çevrimin kalbi olan güneş panellerinin ürettiği güç miktarıyla ilişkili olarak kullanıcıların bilgilenmesini sağlamak amacıyla çeşitli panel tipleri sistemde kullanılacaktır. Günlük enerji ihtiyacında kullanılacak panel sayısını belirlemek için Eş. 4.2 kullanılmaktadır. Günlük Enerji İhtiyacı x Sistem Verimliliği Panel Sayısı= Bir Modülün Üreteceği Güç x Günlük Ortalama Güneşlenme Süresi (4.2)

58 41 Çizelge 4.3. Farklı malzemeden yapılmış çeşitli firmalara ait güneş panellerinin teknik değerleri [22] Üretici Firma Kyocera Sharp BP Uni-Solar Shell Model KC NE-Q5E2U 2150S US-64 ST40 Malzeme Multi-kristal Poly-kristal Tek kristal Üçlü eklem a-si CIS-İnce Film Hücre sayısı (n) Çıkış gücü (W) P DS,STC Maksimum güçteki gerilim (V) Maksimum güçteki akım (A) Açık devre gerilimi V OC (V) Kısa devre akımı I SC (A) ,9 34, ,5 16,6 7,1 4,77 4,45 3,88 2,41 21,5 43,1 42,8 23,8 23,3 7,45 5,46 4,75 4,80 2,68 Uzunluk (mm) Genişlik (mm) Yükseklik (mm) ,8 54 Ağırlık (kg) 11, ,4 9,2 14,8 Modül Verimi % 12,9 % 12,7 % 12,0 % 6,3 % 9, Şarj Denetim Birimi Aküyü aşırı şarjdan ve elektrik boşalmasından korumak için elektronik bir şarj regülatörü kullanılır. Evlerdeki PV sistemlerinde kullanılan elektronik şarj regülatörleri, şarj seviyesine bağlı olarak aküde ki voltaj değişmelerini kontrol etmektedir. Voltaj tamamen şarjlı akü seviyesinin üzerine çıktığı zaman, regülatör PV donatısından voltajı keser; yine voltaj kabul edilebilir boşalma seviyesinin altına düştüğü zaman regülatör yükünü kesmektedir. Şarj denetim birimlerinin kapasitesi belirlenirken Eş. 4.3 den faydalanılmaktadır [23]. Günlük Enerji İhtiyacı Akü Şarj Cihazı= Günlük Güneşlenme Süresi (4.3)

59 42 Çizelge 4.4. Farklı şarj denetim birimleri ve karşılaştırılmaları [22] Özellikler CX10 CX20 CX40 Maksimum şarj akımı 10 A 20 A 40 A Maksimum akım yükü 10 A 20 A 40 A Sistem Voltajı 12/24V 12/24V 12/24 V Güç tüketimi < 4mA < 4mA < 4mA Ölçüleri (en x boy x yük) 89x90x39mm 89x90x39mm 89x90x39mm 4.5. Çevirici Kapasitesinin Belirlenmesi Fotovoltaik sistemlerde alıcı (yük) olarak kullanılan cihazlar genelde 220 V ve 50 Hz alternatif akımla çalışırlar. Panellerden üretilen doğru akımın alternatif akıma çevrilmesi için çeviriciye ihtiyaç vardır. Çevirici kapasitesi belirlenirken, kullanılacak cihazın üretilen güç değerinden daha fazla olması istenmektedir. Çevirici çıkışından alınacak güç miktarı çeviricinin girişine gelen güç ile çevirici veriminin çarpılması ile bulunmaktadır (Eş. 4.4). Çevirici Kapasitesi= Günlük Enerji İhtiyacı x Çevirici Kaybı Günlük Güneşlenme Süresi (4.4) Çizelge 4.5. Çevirici türleri ve karşılaştırmaları [22] Model M-5000 UPS M-3000 UPS PM-A-0800A Sürekli Güç çıkışı 5000 Watt 3000 Watt 800W AC gerilim çıkışı 220 Volt 220 Volt 220 Volt Doğrultma +/- 0.5% +/- 0.5% +/- 0.5% DC giriş gerilimi 12 Volt 12 Volt 10~16V Düşük yük alarmı 10 Volt 10 Volt 10.0V Düşük yük kesimi 9.8 Volt 9.8 Volt 9.8V Frekans 50 Hz, Sinüs 50 Hz,Sinüs 50Hz 60Hz+/- Verim 95% 95% 95~98% Boşta akım kayıpları 0.04 Amp Amp. 0.07Amp Giriş kısa devre koruması Var Var Var Ölçüler Boy x gen. x yük. (mm) 290x560x x230x x215x67

60 Akü Kapasitesi ve Sayısının Belirlenmesi Akü kapasitesi belirlenirken sistemin çıkış gücüne alınması gereken sistem gerilim değerleri Çizelge 4.6 da verilmiştir. Buna göre çıkış gücü 1200 W değerine kadar olan sistemlerde DC voltaj 12V, Çıkış gücünün W aralığında olduğu yerlerde DC voltaj 24V, W olduğu yerlerde DC voltajın 48 V olması gerekmektedir. Çizelge 4.6. Sistemin çıkış gücünü belirlerken dc gerilimin çıkış gücüne göre oranları [17] Maksimum AC Güç Sistemin DC Voltajı <1200 W 12 V W 24 V W 48 V PV sistemin oluşturulmasında panellerde olduğu gibi akülerde kullanıcının seçimine göre sistemde tanımlanmıştır. Kullanıcı sisteminde bulunması istediği aküleri seçerek ya da dolaylı olarak her biri için sistem verimini ve sistemin aküden kaynaklanacak maliyetini görebilecektir. Sistemde kullanıcı tarafından seçilen akü sayısı eşitlik 4.5 te verilmiştir. Günlük Enerji İhtiyacı x Akü Kayıpları Akü Sayısı= Akü Gerilimi x Akü Kapasitesi (4.5) Çizelge 4.7. Akü karakteristiklerinin genel olarak karşılaştırılması [22] Akü Maksimum boşalma miktarı Enerji yoğunluk (Wh/kg) Döngü Sayısı Yıl Verimlilikler %Ah %Wh Fiyatı kwh/$ Kurşun asit,sli % Kurşun asit,golf kart % Kurşun asit,ağır devir % Nikel-kadmiyum % Nikel-Metal hidrid %

61 Fotovoltaik Sistem Kayıpları DC/AC güç dönüşüm oranları (Çevirici kaybı) PV Sistemlerde üretilen elektriğin kullanıma uygun hale gelebilmesi için evsel uygulamalarda AC gerilime dönüştürülmesi gerekmektedir. Sistemin çalışma kapasitesini belirlemede kullanılan en önemli nokta modüllerin DC çıkış gerilimleridir. DC çıkış gerilimleri standart test koşulları (STC) altında bulunmaktadır. Standart Test Koşulları 1-Güneş ışınımı olarak Air-Mass (A.M) 1,5 olduğu, hücre sıcaklık değerinin ise 25 C olduğu koşullar olarak belirtilmiştir. Sistem sonundaki AC çıkış gerilimini oluşturan değerler ise aşağıdaki gibi verilmiştir. Bu dönüşüm oranı; P = P Çevrim etkinliği (4.6) ac ( ).( ) dc STC P dc(stc) =Standart Test Koşulları altındaki modülün üretebileceği DC gerilim P ac = Sistemdeki kayıplara bağlı olarak AC çıkış gerilimi Çevrim Etkinliği= DC/AC gerilime dönüştürülmesindeki çevirici kaybı Güneş ışınlarının tam olarak yüzeye geldiği durumlarda, DC/AC dönüşüm oranı iyi bir çevirici için kayıp %10 civarında olmaktadır [22]. Şekil 4.1. Çeviricinin yük oranına göre verim değeri [26]

62 Modüllerdeki eşleştirme hataları Sistem verimliliğini az miktarda da olsa etkileyen parametrelerden birisi de modüllerin hatalı eşleştirilmeleridir. Örnek olarak iki adet 180W değerinde iki paneli ele alırsak biri 180W lık değeri 36V ta, diğeri ise 30V ta bu gücü üretmektedir. Şekil 4.2. Modüllerde eşleştirme hatalarının I-V karakteristik eğrisi [22] Bu iki modülün karakteristik I-V eğrilerini incelediğinde; iki modülün birbirine paralel bağlanması durumunda üretmeleri gereken gücün 360W olması gerekirken, güneş ışınlarını tam olarak aldıkları durumda bile çıkış gerilimleri, 30V için 330W, çıkış gerilimleri 36V için 288 W gücünde olmaktadır. Modüllerin bir sistem haline getirilmesinde dikkat edilmesi gereken bir önemli nokta da modüllerin eşleştirilmesidir. Ayrıca modüllerin üretilmesinde ve standart olarak verilen bazı değerlerdeki tolerans değerleri çıkış gücünde yine bazı kayıpların yaşanmasına yol açmaktadır. Örneğin 100W çıkış gücüne sahip bir modüldeki tolerans değerinin ±3 olması, modül gücünün 97W-103W arasında değer göstermesine sebep olmaktadır [22].

63 Fotovoltaik hücrelerin yüzey sıcaklıkları Üreticiler hücre sıcaklıkları üzerindeki değişimlerin hücre çıkışlarında oluşturacağı etkileri I-V eğrileri üzerinde göstermektedirler. Örnek olarak Kyocera marka 120W lık multi-kristal bir modülün davranışını ele alınırsa Şekil 4.3 te görüldüğü gibi çevre sıcaklıklarının artışına bağlı olarak hücre sıcaklıkları da artmakta ve kısa devre akımı da (I sc ) azaltmaktadır. Şekil 4.3. Hücre sıcaklıklarından kaynaklanan kayıpların I-V karakteristik eğrisi [22] Fotovoltaik modüllerde, havanın açık olduğu soğuk bir günde, sıcak havaya göre performansın daha yüksek olduğu görülmektedir. Kristal yapılı modüller için her 1 C değişim için açık devre gerilimi(v oc ) %0.37V, kısa devre akımı (I sc ) %0,05 lik azalma göstermektedir. Normal hücre çalışma sıcaklığı (NOCT), çevre sıcaklığının 20 C olduğu, güneş ışınımının 0.8kW/m 2 ve rüzgar hızının 1m/s olarak belirlendiği durumlardaki sıcaklık değeri olarak verilmektedir. Bu verilenlere göre hücre sıcaklıkları iki duruma göre bulunmaktadır [22]. NOCT 20 Tcell = Tamb +. S 0.8 (4.7) T cell Işınım γ 1 kw / m = Tamb + 2 (4.8)

64 47 Panellerde normal çalışma hücre sıcaklıkları (NOCT) verilmemişse Eşitlik 4.8 kullanılmaktadır. Burada γ değeri, çevre sıcaklıklarının üzerinde olarak C olarak alınmaktadır. Işınım değeri ise güneşe maruz kalan alandaki (1m 2 ) güneş ışınımı olarak bölgeye göre alınabilir. Bu formüller göz önüne alınarak hücre sıcaklığının, çıkış geriliminde; ( ) Voc = Voc 1 0, 0037 Tcell 25 (4.9) çıkış gücünde ise ; ( ) Pçıkış = Pmax 1 0, 005 Tcell 25 (4.10) oluşturduğu değişimler aşağıdaki formüller aracılığıyla hesaplanabilir Gölgelenme faktörü Evlerde çatıya yerleştirilen panellerin kurulmasında dikkat edilmesi gereken faktörlerden birisi de gölgelenmedir. Ağaçlar çalılar ve diğer evlerden kaynaklanan gölgelenme fotovoltaik sistemlerde toplanan güneş ışınım miktarını etkilemektedir. Öncelikli olarak sistemlerde dikkat edilecek nokta referans eksenin belirlenmesidir. Bu noktanın gölgelenme olması muhtemel noktadan daha yüksek seçilmesi en iyi seçim olacaktır. Seçilen bu noktaya göre bütün açılar (azimut, yükseklik) ayarlanmalıdır. Güneş Paneli Referans noktası Engel (ağaç) Şekil 4.4. Belirli bir engele göre referans noktasının hesaplanması [22]

65 48 Referans noktasının bulunması için panelin kurulacağı çatı sistemine uzaklığı bilinen engele göre, referans noktasının yüksek açısı hesaplanmaktadır. Tasarım yapılırken engel teşkil eden noktaların hesaba katılarak tasarım yapılması gerekmektedir. γ h h h d d = 2 1 arctan = arctan (4.11) Seçilecek referans noktasındaki yükseklik açısı 4.11 deki eşitlik yardımıyla bulunmaktadır [11]. Güneş panellerinin verimliliğini etkileyen parametrelerden olan gölgelenme oranının bir hücre üzerinde oluşturduğu kayıp %3,5 dolaylarında olmaktadır. Panel içindeki hücrelerden herhangi birinin (n.) elektriksel eşdeğer devresi ve gölgelenmesi (Şekil 4.5) verilmiştir. Şekil 4.5. Güneş pillerinin elektriksel eşdeğer devresinde gölgelenme [22] Şekilde paralel olarak bağlanan dirençlerin arasına by-pass diyodu konulmuştur. Güneş pillerinin yapısı gereği gelen güneş ışınımı değerine göre elektriksel devredeki direnç değeri değişiklik göstermektedir. Gelen güneş ışığı miktarı arttıkça devrenin direnci azalır, güneş ışınımı azaldıkça direnç değeri artar. Şekil 4.5.a da (n-1) sayıdaki hücreler tam güneş ışınımını tam aldıkları göz önünde bulundurulduğunda orijinal akım değerlerini verir. Böylece V n-1 gerilim değerini üretirler. Bunun anlamı bir hücrenin gölgelenmesi ile birlikte çıkış geriliminin (V SH ) değeri,

66 49 VSH = Vn 1 I( Rp + Rs ) (4.12) olacaktır. Modüldeki bir hücrenin gölgelenmesi ile oluşacak gerilim değeri (V n-1 ); V n 1 n 1 =. V n (4.13) eşitliğinden bulunabilir. Her iki eşitliğin düzenlenmesi ile; n 1 V =. V I R + R n ( ) SH P S (4.14) Verilen her akım değerinde gölgelenmenin neden olduğu voltaj düşüşü ( V) aşağıdaki eşitlikte verilmiştir. 1 V = V V = V 1. V + I R + R n ( ) SH P S (4.15) eşitliğin düzenlenmesiyle, V V = + I ( RP + RS ) (4.16) n olarak bulunabilir [22] Yüzey kirliliği Kullanıldığı yerde PV panellerin etkinliğinin düşmesine neden olan önemli faktör de yüzey kirlenmesidir. Yapılan araştırmalar, kirlenme durumunda PV performansının %3.5 oranında düştüğünü göstermektedir [23].

67 Yönlendirme Eğim Açıları Güneş panellerinin verimini arttırmak amacıyla bölgenin bulunduğu enlem derecesi ile panellerin yerleştirilme açısı arasındaki ilişki oldukça önemli rol oynamaktadır. Bu ilişki, β = φ δ (4.17) eşitliği kullanılarak bulunmaktadır. φ enlem açısıdır ve -90 ile +90 arasında değişir. Kuzey yarı küre için pozitif (+), güney yarım küre için negatif (-) alınmaktadır. δ deklinasyon açısı ise güneş ışınlarının ekvator düzlemi ile yaptığı açıdır. Bu açı dünyanın dönme ekseninin yörünge düzleminin normali ile yaptığı lik açıdan ileri gelmektedir. Deklinasyon açısı Eşitlik 4.18 ile bulunmaktadır. ( n 284) δ = 23,45sin (4.18) 365 Eşitlik 4.18 de n yılın günlerini belirtmektedir. Burada yılın günleri, ekinoks dönemleri (21 Mart -21 Haziran -21 Eylül-21 Aralık) veya her ayın ortalamasını veren günler olarak alınmıştır [31]. Çizelge 4.8. Her ayın ortalama güneş ışınım değerini veren yılın günleri Aylar Tarih n (yılın günü) Ocak 17 Ocak 17 Şubat 16 Şubat 47 Mart 16 Mart 75 Nisan 15 Nisan 105 Mayıs 15 Mayıs 135 Haziran 11 Haziran 162 Temmuz 17 Temmuz 198 Ağustos 16 Ağustos 228 Eylül 15 Eylül 258 Ekim 15 Ekim 288 Kasım 14 Kasım 318 Aralık 10 Aralık 344

68 51 Kullanıcı tarafından belirtilen ay için deklinasyon açısı belirlenirken kullanılacak olan değer o ayın ortalamasını veren gün olarak sistemde kullanılmaktadır. Böylece kullanıcı seçtiği aya ait olarak kullanıcı panelinin yatayla yapması gereken açı değerine ulaşmış olacaktır Maliyet Analizi Güneş pili sistemlerinde işletme ve bakım maliyetleri çok az olduğu için, toplam sistem maliyetinin büyük bir bölümünü ilk yatırım maliyeti oluşturmaktadır. Gelişen teknoloji ile birlikte ilk kurulum maliyetlerinin düşmesi, pil verimliliklerinin artmasına bağlı olarak daha küçük alanlarda daha yüksek verime ulaşılması beklenmektedir [19]. Elektrik enerjisi üretim maliyetini hesaplayabilmek için tesise yapılan masrafların bilinmesi gerekir. Genellikle bu giderler sırasıyla, tesis yeri, yakıt, işletme ve bakım giderleridir. Santralin her yıl yaklaşık aynı elektrik enerjisi üreteceği düşünülerek birim elektrik enerjisi üretim maliyeti yıllık toplam giderlerin yıllık enerji üretimine bölünerek elde edilmektedir. ( + + ) ck cm c f ct g = = (4.19) E E Eşitlik 4.19 da c k yıllık sabit sermaye veya yatırım giderlerini, c m yıllık işletme ve bakım giderlerini (c m değeri yıllık 100$ olarak verilmektedir), c f yıllık yakıt giderlerini, c t yıllık toplam giderleri, E yıllık elektrik enerjisi üretimini göstermektedir. Burada; c k = I xa (4.20) k şeklinde ifade edilmektedir. I k kuruluş maliyeti ve montaj işlemlerinin bütününü ifade etmektedir. ( 1+ i) ( 1+ I ) n a = i. 1 n (4.21)

69 52 a amortisman katsayısını, n toplam ömür süresini, i faiz katsayısı (%9,5) ve n=20 yıl için a=0,11347 bulunmaktadır. Toplam maliyet bulunduktan sonra sistemin üreteceği bir yıllık elektrik miktarı bulunur. Üretilecek bir yıllık enerji toplamı; E = IxAxE xe x365 (4.22) m s eşitliği ile bulunmaktadır. Burada I yıllık ortalama ışıma, A panel yüzey alanı, E m Panel verimliliği ( %15), E s sistemin toplam verimi ( %86) olarak alınmaktadır. Bu değerlere göre, sistem için harcanan toplam gidere elde edilen yıllık enerji miktarı bölünerek birim güç başına düşen maliyet bulunmaktadır [23].

70 53 5. GÜNEŞ PANELLERİ İLE MODEL GELİŞTİRİLMESİNDE KULLANILAN BİLGİSAYAR PROGRAMI VE ÖRNEKLENDİRME Günümüzde hızla artan enerji taleplerine cevap verebilmek için insanoğlu yeni enerji kaynaklarına doğru yönelmeye başlamıştır. Elektrik enerjisi üretme yöntemleri içinde yer alan güneş panellerinin kullanımı dünyada hızla artmaktadır. Türkiye de güneşlenme süresi ve ışınım yoğunluğu değerlerinin iyi düzeylerde olması güneş enerjisi sistemlerinin kullanılabilirliğini arttırmaktadır. Ülkemizde güneş enerjisi sistemlerinin kullanımı ve kurulması ile ilgili bilgi eksikliklerinin olması bu teknolojinin kullanımını engellemektedir. Bu çalışmada güneş enerjisiyle elektrik üretiminde kullanılan güneş panellerinin yaygınlaşmasına destek olmak için Web tabanlı bir program geliştirilmiştir. Bilgisayar programı iki bölümden oluşmaktadır. Birinci bölümde veritabanları, ikinci bölümde ise Web sayfası hazırlanmıştır. Oluşturulan sistemde bilgisayar yazılımı olarak PHP kullanılmıştır. PHP, özellikle web sayfası için tasarlanmış olan sunucu taraflı bir script dilidir. PHP Kişisel Ana Sayfa (Personal Home Page) olarak adlandırılmıştır. Sistemi oluşturmak için gereken parametreler arasında ilişkiyi sağlamak amacıyla PHP programında varolan veritabanı yönetim sistemi (MySQL) kullanılmaktadır. MySQL çok hızlı ve sağlam bir ilişkisel veri tabanı yönetim sistemidir. Bir veritabanı, her türlü bilgiyi depolamayı, aramayı, ayırmayı ve elde etmeyi sağlamaktadır. MySQL sunucusu, verilere erişimi kontrol ederken çok sayıda kullanıcının aynı anda üzerinde çalışmasını ve hızlı erişimini sağlamaktadır. PHP programının Perl, Microsoft Active Server Pages (ASP), Java Server Pages (JSP) ve Allaire ColdFusion programlarına göre güçlü yanları aşağıdaki gibi verilmiştir. Yüksek performansa sahip olması, Birçok farklı veritabanı sistemine bağlanma Sık rastlanan pek çok Web işlemi için yerleşik kütüphaneler oluşturması Düşük Maliyet,

71 54 Öğrenim ve kullanım kolaylığı Taşınabilirlik Kaynak kodunun sunulmasıdır [32]. Program, genel olarak sistemin tasarımında kullanılan parametrelerin veritabanına kaydedilmesi ilkesine dayandırılmıştır. Programdaki alanların içine sistematik olarak yerleştirilen değişkenler sistem tasarımında kullanıcı tarafından seçilen değerler ile ilişkilendirilerek veri tabanından alınmaktadır Programın Yapısı Web platformu üzerinde kullanılan program, PHP dilinde geliştirilmiş olan web sayfası ile erişilen dinamik veri tabanları üzerinden tanımlanan verilerin ilgili formüller içerisinde kullanılması sonucunda hesaplama yöntemlerine dayanmaktadır. Bu bağlamda geliştirilen veri tabanı üzerinde cihaz çeşitleri ve enerji tüketim değerleri, bölgeler ve şehirlerin enlem dereceleri, güneşlenme süreleri, ışınım ve ortalama sıcaklık değerleri, sistemde kullanılacak panellerin gücü, NOCT değeri, panel fiyatları, akülerin kapasitesi ve fiyatları, çeviricilerin gücü ve fiyatları tutulmaktadır. Program, kullanılan cihazlara, kullanım sürelerine ve tüketicinin belirttiği şehrin meteorolojik özelliklerine bağlı olarak veri tabanı üzerinden çektiği değerlerle sonuç üretmekte ve kullanıcıya geri bildirim sağlamaktadır. Kullanıcıya sonuç ekranında sunulan veriler beş farklı başlıkta toplanmıştır. Bu başlıklar, sistemde kullanılacak ekipmanlar, hesaplama sonucu çıkan değerler, hesaplamada kullanılan parametreler, sistemde oluşabilecek kayıplar, sistemin ortaya çıkan yaklaşık maliyeti olarak adlandırılmıştır Veritabanı Üzerindeki Tablo Yapıları Program aracılığı ile erişilen MySQL sunucu üzerinden işletilen veri tabanı üzerinde ihtiyaç duyulan alanlara yönelik yedi farklı tablo oluşturulmuştur. Veritabanındaki tablolara adresinden erişilmektedir. Veritabanında açılan tablo başlıkları, sistemde kullanılan değişkenlere göre sınıflandırılmıştır. Her tablo sistemin hesaplamasında kullanılabilecek değişkenleri içermektedir. Şekil 5.1 de veritabanında bulunan tabloların genel görünümü verilmiştir.

72 55 Şekil 5.1. Veritabanında yer alan tablolar Açılan tabloların genel içerikleri özetle; Akü: sistemde kullanılan akü çeşitlerini, kapasitesini ve fiyatını, akü_tipi: sistemde farklı markalarda yer alan ürünlerin tanımlanmasını, bölge: sistemde yer alan şehirlerin hangi bölgelere ait olduğunu belirtme amacıyla, cihaz: günlük evlerde kullanılan aletlerin teknik özelliklerini belirtmek amacıyla, panel: sistem tasarımında kullanılan farklı panellerin teknik değerleri için, ptipi: farklı markalardaki panellerin seçilen markanın altında tanımlanmasını sağlamak amacıyla, şehir: kullanıcının sistemi kurmak istediği ile ait değişkenlerin yer almasını sağlamak amacıyla oluşturulmuştur Veritabanında Yer Alan Tabloların İçerikleri Veri tabanında yer alan tabloların içerikleri ile ilgili olarak her bir tablo için bir satır açılmaktadır. Şekil 5.2 de örnek olarak sistemde açılan akü tablosu verilmiştir. Şekil 5.2. Sistemde kullanılan akü tablosu örneği PHP programında veritabanına kaydedilen her bir tablo için beş tane başlık bulunmaktadır. Bu başlıklar; Tablo, Eylem, Kayıtlar, Tip ve Boyut tan oluşmaktadır. Tablo başlığı, sistemde yer alan tabloların adlandırılmasını sağlamaktadır.

73 56 Eylem başlığı, tabloların içinde yer alan değişkenlerle ilgili düzenlemelerin yapılmasını sağlamaktadır. Kayıtlar başlığı, tabloya kaydedilen değişkenlerin sayısını ifade etmektedir. Tip başlığı, veritabanında yer alan tabloların tipini göstermektedir (Programın bütününde kayıt ve dosya depolanmasında standart metot olarak bilinen MyISAM kullanılmıştır). Boyut başlığı ise tabloda kayıtlı olan verilerin oluşturduğu boyutu göstermektedir Akü tipi Sistemde kullanılabilecek akü çeşitlerine ilişkin genel tanımlama tablo yapısı Şekil 5.3 deki gibi oluşturulmuştur. a) b) c) Şekil 5.3. akü_tipi olarak adlandırılan tablo tipinin genel yapısı ve tablo üzerinde tara ve düzenle komutlarının örneklendirilmesi a) akü_tipi tablosunun genel görünüm ve tara seçeneğinin kullanılması b) akü_tipi tablosunun taranması ve BP Solar değişkeninin düzenlenmesi c) değişkenlerin düzenlenmesi Program veritabanı içinde açılan akü_tipi tablosu, sistem tasarımında kullanılan akü modellerinin, kullanıcı tarafından seçilecek firmaya göre filtrelenip getirilmesi amacıyla oluşturulmuş bir tablodur. Şekil 5.3 de görüldüğü gibi akü_tipi tablosu

74 57 Tara komutu ile tarandığında sistemde kullanılacak markalar (BP Solar ve Mutlu akü) görülmektedir. Sistemde bulunan bu markaların içeriğinin düzenlenmesi ya da silinmesi Şekil 5.3.b de görülmektedir Akü Veritabanında akü tiplerinin yer aldığı tablo ile bağlantılı olarak akü tablosu oluşturulmuştur. Bu tabloda sistemde kullanılabilecek akü çeşitleri Şekil 5.4 de gösterildiği gibi oluşturulmuştur. a) b) b) (Devam) Şekil 5.4. Akü tablosunun genel yapısı ve tablo üzerinde yer alan akülerin listesi a) akü tablosunun genel görünümü ve tara seçeneği ile listeleme b) Tara seçeneği ile kullanılan akülerin listelenmesi Şekil 5.4.a da tablo içinde tanımlanan alanlarda, akülerin modelleri, Ah türünden kapasiteleri, $ cinsinden fiyatları ve ait oldukları markanın altına tanımlanması için akü_id leri oluşturulmuştur. Tablonun genel görüntüsündeki Tara seçeneği kullanıldığında Şekil 5.4.b deki gibi akülerin sistem hesabında kullanılacak

75 58 değişkenlerin yer aldığı tablo görülmektedir. Şekil 5.4.b deki tabloda kod olarak tanımlanan değişkenler sistemde kullanılacak akülerin modellerini belirtmektedir Panel tipi Sistemde kullanılacak panellerin üretici firmalara göre listelenmesini sağlamak amacıyla oluşturulan tabloda yedi farklı firmaya yer verilmiştir. Şekil 5.5 de sistemde kullanılacak panellerin seçilen firma altında tanımlanmasını sağlamak amacıyla oluşturulan tablo yapısı görülmektedir. a) b) Şekil 5.5. P_tipi tablosunun genel görünümü ve tablo üzerinde yer alan panel firmaları a) P_tipi tablosunun genel görünümü ve tara seçeneğinin kullanılması, b) P_tipi tablosunda yer alan farklı firmalar P_tipi tablosunda üç farklı alan oluşturulmuştur. P_id alanı hesaplama bölümünde kullanıcı tarafından seçilen panelin ekranda görüntülenmesini sağlamaktadır. Panel_tipi olarak açılan alanda panelleri üreten firmaların isimlerine yer verilmiştir. Panel_id alanı ise panel tablosu ile p_tipi tabloları içindeki değişkenler arasında anlamlı bir ilişki kurulması amacıyla oluşturulmuştur. Bu anlamda kullanıcı

76 59 tarafından üretici firma seçildiğinde, panel tablosunda yer alan 30 farklı panel içinden sadece kullanıcının seçtiği markaya ait modellerin getirilmesi p_id alanı aracılığıyla sağlanmaktadır Panel Veritabanında, sistemin en önemli bileşenlerinden biri olan panellerin tutulduğu tablo yapısı Şekil 5.6 da görülmektedir. Bu tablo yapısı içinde altı farklı alan oluşturulmuştur (Şekil 5.6.a). Bu alanlarda verilen değişken değerleri; panel modeli, panellerin üretmiş oldukları saatlik güç değeri (W cinsinden), panellerin üretici firmanın altına tanımlanması için gereken panel_id değeri ve panellerin üretici tarafından standart olarak verilen normal hücre çalışma sıcaklıkları ( C cinsinden) yer almaktadır. a) Şekil 5.6. Panel tablosunun genel görünümü ve tablo üzerinde yer alan panel modelleri a) P_tipi tablosunun genel görünümü ve tara seçeneğinin kullanılması b) Sistem tasarımında kullanılan paneller b)

77 60 Şekil 5.6.b de sistem tasarımında yedi farklı firmaya ait 30 adet panel modeli tanımlanmıştır. Her tür model için panel tablosunda yer alan altı adet değişken tanımlanmıştır. Web sayfası üzerinde hesaplama işlemi yapılırken panel modeli seçildiği anda diğer sistem için gerekli olan parametreleri ile birlikte panele ait olan altı farklı değişken sisteme doğrudan aktarılmaktadır Bölge Türkiye nin farklı bölgelerinde yer alan illere göre hesaplama işlemi yapıldığından program içinde şehirlerin ait olduğu bölgelerin tanımlanması için veritabanında bölge adında bir tablo oluşturulmuştur. Bu tablo içinde dört farklı alan üzerinde değişkenler tanımlanmıştır. a) b) Şekil 5.7. Bölge tablosu ve içeriğinin görüntülenmesi a) Veritabanında yer alan bölge tablosu ve tara seçeneği b) bölge tablosunun içeriği Şekil 5.7.a da Tara seçeneği ile bölge tablosu incelendiğinde her bölge için değişkenlerin kaydedildiği görülmektedir. Bölge tablosu içinde yer alan hesap değeri bölgenin yıllık ortalama günlük güneş ışınım miktarını (kw/m 2 -gün) vermektedir.

78 Şehir Veritabanında hesaplama işlemlerinin yapılmasında önemli değişkenlerin tutulduğu bir başka yerde şehir tablosudur. Bu tablo içinde sistemin kurulacağı şehir ile ilgili olarak aylık ortalama güneşlenme süreleri, aylık ortalama ışınım miktarları, enlem dereceleri ve bölge tanımlamasını yapmak amacıyla bölgeid alanı değişkenleri yer almaktadır. Türkiye de bulunan 58 il için şehir tablosundaki her bir değişkenin tanımlaması yapılmıştır. Sistemin hesaplanmasında kullanılan gerekli formüllerin değişkenler içinde yer almaktadır. Şekil 5.8. Şehir tablosunda her ile ait değişken değerleri Şekil 5.8 de sistemde yer alan şehirlerle ilgili olarak her ay için değişken girilmiş olmasına rağmen sadece ilk 3 aylık değerler gösterilmiştir. Web sayfası üzerinde hesaplama işlemleri yapılırken seçilen şehirlerle ilgili hesap değerleri bu tablo üzerinden alınarak kullanılmaktadır. Türkiye de bulunan her ilin sisteme dahil edilememesinin sebebi, ölçüm sonuçlarına dayalı olarak elde edilen verilerde bazı illerin ışınım değerlerinin yer almamasıdır.

79 Cihaz Web sayfası üzerinde bulunan hesaplama işlemlerinde günlük harcanan elektrik miktarı, kullanıcının seçmiş olduğu değerlere göre her bir cihazın harcamış olduğu elektrik miktarının toplamı ile bulunmaktadır. Veritabanı içinde açılan cihaz tablosunda evlerde kullanılan elektrikli ev aletleri ile ilgili enerji tüketim değerleri ve kullanım süreleri yer almaktadır. a) b) Şekil 5.9. Cihaz tablosu ve içeriğinin görüntülenmesi a) Cihaz tablosundaki alanlar ve tara komutu b) Cihaz tablosunun tara komutu ile görüntülenmesi ve sistemde yer alan bazı örnek cihazlar Cihaz tablosu içinde evlerde kullanılan elektrikli cihazlarla ilgili olarak dört farklı alan açılmıştır (Şekil 5.9). Bu alanlar, ad alanı içinde yer alan ev aletlerinin isimleri, güç alanında cihazların saatlik olarak harcamış oldukları enerji miktarları (kwh) ve önerilen alanında ise ev aletlerinin günlük (G) ya da saatlik (S) olarak harcamış oldukları enerji türünün tespit edilmesi amacıyla kullanılmıştır. Örnek olarak buzdolaplarının harcamış oldukları enerji miktarları ~1,5 kwh-gün olarak verilmektedir. Bu tablo içinde 42 farklı ev aletinin güçleri ve kullanım süreleri tanımlanmıştır.

80 Programın İşlevleri Program temel yapısı itibarı ile bir web sitesi içerisinden işletilmektedir. Site yapısı, farklı fonksiyonlar kullanılarak sistemle ilgili bazı düzenlemelerin yapılmasına imkan verecek şekilde tasarlanmıştır. Web sayfası üzerinden yapılan düzenlemeler ve eklemeler genellikle sistemi oluşturan veritabanı üzerinde yapılmaktadır. Böylece programın kolaylıkla kullanılması ve geliştirilebilmesi amaçlanmıştır. Bunun yanı sıra sayfa yapısı sistemle ilgili olarak yapılabilecek her türlü değişliklerin bir şifre yardımıyla sayfa yöneticisi tarafından yapılmasına imkan vermektedir Ana sayfa Web platformu üzerinde veritabanlarından alınan bilgilerin dinamik olarak kullanıcıların isteklerine göre değiştirilip sistem hesaplamasında kullanılması işlemi hazırlanan ana sayfa üzerinden gerçekleşmektedir. Web sayfası üzerinde ana sayfa bulunmasının sağladığı en büyük yarar kullanım ile ilgili herhangi bir noktada tekrar ana sayfaya erişim imkanı sağlaması olarak karşımıza çıkmaktadır. Ana sayfa üzerinde sistemle ilgili her türlü bilgi kullanılabileceği gibi tasarlanan sayfada güneş enerjisi sistemleri ile ilgili olarak genel tanıtıcı ifadelere yer verilmiştir. Şekil Web sayfası üzerindeki ana sayfa ve temel fonksiyonların gösterilmesi

81 64 Ana sayfa üzerinde yer alan fonksiyonlar; Hesaplama, Cihaz Ekle, Panel Ekle, Akü ekle ve Teknik özellikler olarak sıralanmaktadır. Hesaplama işlemleri yapılırken sayfa içinde farklı arayüzler oluşturulmuştur. Cihaz ekleme, panel ekleme ve akü ekleme işlemleri doğrudan veritabanında ilgili olduğu bölüme eklenmekte ve daha sonraki hesaplamalarda kullanılabilmektedir Hesaplama arayüzleri Hesaplama işlemleri kullanıcıya bağlı olarak hesaplanan günlük enerji ihtiyacına göre oluşturulacak sistemin özelliklerini yansıtan bölüm olarak karşımıza çıkmaktadır. Sayfa yapısı itibariyle tek bir sayfa gibi görünmesine rağmen farklı sayfalar içinden veritabanındaki bilgilerin çağırılıp kullanılmasını sağlayan etkileşimli bir sayfadır. Hesaplama işlemleri dört farklı arayüz üzerinden yapılmaktadır. a) b) c) d) Şekil Hesaplama işlemlerinin yapılması ve program arayüzleri a) Kullanıcı tarafından tanımlama işlemleri b) Kullanılan cihazların seçilmesi c) Çeşitli sistem modelleri ve fiyatları d) Hesaplama sonuç ekranı

82 65 Şekil 5.11 deki örnekte hesaplama işlemleri, işlem basamakları ve arayüzler görülmektedir. Hesaplama işlemine başlangıç için ana sayfa üzerindeki hesaplama linkine tıklanarak gerçekleşmektedir. Bu bağlantı yapıldıktan sonra programın her türlü kullanıcı ihtiyaçlarına cevap verebilmesi amacıyla iki farklı seçim bölümü oluşturulmuştur. Teknik kullanıcılar için seçim bölümünde panel ve akü modeli belirlenerek hesaplama işlemi yapılmaktadır. Teknik kullanıcı tarafından seçilme işlemine örnek olarak sistemin kurulacağı il, ay, panel modeli ve akü modelinin seçilme işlemi görülmektedir (Şekil 5.11.a). Konuyla ilgili olarak genel kullancı isteklerini karşılamak amacıyla seçim işlemi sadece kullanılacak aya ve şehre göre yapılmaktadır. Bu seçim işlemleri tamamlandıktan sonra yolla butonuna basıldığında kullanıcı tarafından seçilen bilgiler veritabanından alınmakta ve ilgili formüllerin içine yerleştirilmektedir. Bu aşamadan sonra açılan ekranda kullanıcının günlük harcadığı elektrik miktarının belirlenmesi işlemi yapılmaktadır. Burada cihazların harcadığı elektrik miktarı saatlik ya da günlük olarak belirlenmiştir. Kullanıcılara kolaylık olması amacıyla bu cihazların günlük ya da haftalık olarak kullanım süreleri verilmiştir. Bu sayfa içinde gerekli değerlerin girilmesi ile sayfanın alt kısmında ortak yapıyı oluşturmak amacıyla önce haftalık enerji tüketim değerleri daha sonra günlük enerji tüketim değeri bulunmaktadır (Şekil 5.11.b). Bu sayfanın alt kısmında bulunan hesapla butonuna basıldıktan sonra ay ve şehir girilerek yapılan hesaplama işleminde kullanıcılara sonuç ekranında her bir panele göre yapılan hesaplama ve sistem maliyetleri çıkarılmakta ve kullanıcının seçtiği sistemin ayrıntılarına erişebilme imkanı sağlanmıştır (Şekil 5.11.c). Şekil 5.11.d de kullanıcılara sistemde kullanılacak ekipmanlar, hesaplama sonucu çıkan değerler, hesaplamada kullanılan parametreler, sistemde oluşabilecek kayıplar, sistemin ortaya çıkan yaklaşık maliyeti verilmektedir Cihaz ekleme Programın sürekli olarak güncelleştirilmesini ve geliştirilmesini sağlamak amacıyla oluşturulan formlar içindeki cihaz ekleme formu, üretilecek yeni ev aletlerinin sisteme dahil edilmesini sağlamak amacıyla hazırlanmıştır.

83 66 Şekil Sayfa üzerinde bulunan cihaz ekleme formu Şekil 5.12 de cihaz ekleme formu içinde yer alan üç farklı alanda eklenen cihazla ilgili olarak; cihazın adı, tüketim miktarı ve harcadığı enerjinin günlük ya da saatlik olduğunun tanımlanmasını istemektedir. Bu tanımla işlemler yapıldıktan sonra kaydet butonuna basıldığında cihaz ekleme işlemi tamamlanmaktadır. Eklenen cihazlar veritabanındaki cihaz tablosuna eklenmekte ve daha sonraki hesaplama işlemlerinde kullanılmaktadır Panel ekleme Sistemde kullanıcıların seçtiği panellerin güç değerleri genellikle birbirine yakın olmasına rağmen güneş panellerini üreten firmaların sayılarının hızla artması programın içine panel ekleme ihtiyacını doğurmuştur. Ayrıca sistemin kurulmasında tavsiye edilen panellere ulaşılamaması durumunda kullanıcıların kolaylıkla elde edilebileceği panellerin sisteme eklenmesi programın kullanılabilirliği açısından büyük önem taşımaktadır. Şekil Panel ekleme formu

84 67 Panel ekleme formundaki alanlara girilen değişkenlerin veritabanında yer alan başlıkların altına kaydedilmesini sağlamak amacıyla panel ekleme işlemi beş başlıkta gerçekleşmektedir. Burada panelin modeli, gücü, fiyatı ve normal hücre çalışma sıcaklıklarının girilmesi gerekmektedir. Bu değerlerin girilmesi ile kaydet butonuna basıldığında panel doğrudan veritabanındaki panel tablosuna eklenmektedir (Şekil 5.13) Akü ekleme Akü ekleme formu sistem içinde kullanılan akülerin çeşitliliğini arttırmak amacıyla hazırlanmıştır. Akü ekleme formu Şekil 5.14 de görülmektedir. Şekil Akü ekleme formu Akü ekleme formu dört başlıkta toplanmıştır. Akü ekleme işlemi sırasıyla seçilecek akü firmasına ait akü modelinin tanımlanması, akünün Ah cinsinden kapasitesi ve akünün fiyatının girilmesi ile tamamlanmaktadır. Ekle butonuna basılması ile veritabanında akü adıyla açılmış olan tabloya kaydedilmektedir. Kayıt işlemi tamamlandıktan sonra sistem hesaplanmasında eklenen akü kullanılabilmektedir Teknik özellikler Teknik Özellikler bölümü sistemi oluşturan ekipmanlar hakkında kullanıcıya bilgi vermek amacıyla hazırlanmıştır. Bu bölümde her bir ürün modeli için oluşturulan bağlantılarda, imalatçı firma tarafından hazırlanan teknik detaylar yer almaktadır. Böylece kullanıcıya, sistemde adı geçen bütün ürünlerle ilgili olarak her türlü bilgiye ulaşma imkanı verilmektedir. Burada verilen dökümanlar.pdf uzantılı olarak yer almaktadır.

85 Örnek Hesaplama Tabloları Programın yapısal özellikleri çerçevesinde işlerliğini ortaya koyabilmek amacı ile 4 farklı il ve farklı tüketim değerleri ile örnekler oluşturulmuş, klasik yöntemle yapılan hesaplamaların yanında program arayüz ve sonuç görüntüleri sunulmuştur. Verilen örneklerde coğrafi anlamda Türkiye nin dört yönünü (Kuzey, Güney, Doğu, Batı) kapsayan ve farklı tüketim ve cihaz tercihlerine uygun örnekler hazırlanmıştır Samsun ili örneği Türkiye nin kuzeyinde yer alan (enlem derecesi 36,53 ) Samsun ili için günlük enerji tüketim değeri Çizelge 5.1 de verilmiştir. Mart ayında kurulması planlanan sistemde Shell SQ-75 paneli ile EBP 190 akü modeli kullanılmak istenmektedir. Bu özelliklere göre sistemin modelini oluşturulmuştur. Çizelge 5.1. Enerji tüketim tablosu Elektrikli Ev Aleti Kullanım Süresi Harcadığı Güç Toplam Güç Buzdolabı No-Frost (Önerilen 7 Gün) 2 gün 2000 W 4000 Wh Bulaşık Makinası (Önerilen 4 Saat) 1 h 1200 W 1200 Wh Bilgisayar (Önerilen 14 Saat) 4 h 250 W 1000 Wh 63 Ekran Televizyon (Önerilen 42 Saat) 6 h 150 W 900 Wh Tost Gril (Önerilen 2 Saat) 1 h 1400 W 1400 Wh Ütü (Önerilen 1 Saat) 1 h 1200 W 1200 Wh Aydınlatma (Önerilen Adet * 7 Saat) 5 h 60 W 300 Wh Vantilatör (Önerilen 3 Saat) 2 h 50 W 100 Wh Elektrikli Battaniye (Önerilen 28 Saat) 2 h 200 W 400 Wh Haftalık Enerji Toplamı Günlük Enerji Toplam 10500Wh 1500Wh Sistemde bulunması gereken panel sayısı Sistemde kullanılması gereken panel sayısı hesaplanırken seçilen panelin gücü ve seçilen ilin ortalama günlük güneşlenme süresi alınmaktadır. Samsun ili için güneşlenme süresi 3,9 h olarak verilmiştir (EK-1). Shell Solar firmasına ait SQ-75 modelinin üretmiş olduğu güç miktarı 75W olarak verilmiştir (EK-4).

86 69 Günlük Enerji İhtiyacı x Sistem Verimliliği Panel Sayısı= Bir Modülün Üreteceği Güç x Günlük Ortalama Güneşlenme Süresi 1500 Wh x 1,15 Panel Sayısı= = 5,897 adet 75 W x 3,9 h Sistemde bulunması gereken akü sayısı Sistemde kullanılacak akü sayısı belirlenirken seçilen akünün üretmiş olduğu gerilim (V) ve kapasitesi (Ah) gerekmektedir. Sistemde belirtilen sürede üretilen doğru akımın depolanmasını sağlama amacıyla EBP190 modeldeki aküden bir adet kullanılmıştır. Günlük Enerji İhtiyacı x Akü Kayıpları 1500 Wh x 1.10 Akü Sayısı= = = 0,72 adet Akü Gerilimi x Akü Kapasitesi 12 V x 190 Ah Sistemde bulunması gereken çevirici kapasitesi Çevirici kapasitesi belirlenirken bir saatte kullanılan ortalama güç miktarına bakılmaktadır. Kapasite hesaplanırken çeviricinin kendisinden kaynaklanan kayıplarda sisteme dahil edilmiştir. Genel çevirici kayıpları %10 olarak alınmıştır. Sistemde kullanılacak çevirici kapasitesinin saatte 423 VA lik doğru akımı alternatif akıma çevirmesi gerekmektedir. Bu özellikleri karşılamak amacıyla sistemde Mean- Well S-600 isimli 600VA kapasiteye sahip çevirici kullanılmıştır. Günlük Enerji İhtiyacı x Çevirici Kaybı 1500 Wh x 1.10 Çevirici Kapasitesi= = = 423,07 VA Günlük Güneşlenme Süresi 3,9 h Sistemde bulunması gereken akü şarj cihazının kapasitesi Akü şarj cihazları akülerin sistem içinde düşük veya fazla şarjdan korunmasını önlemek amacıyla kullanılmaktadır. Bu amaçla sistemin bir saat içinde depolayacağı güç miktarına göre şarj cihazları seçilmektedir.

87 70 Günlük Enerji İhtiyacı 1500 Wh Akü Şarj Cihazı= = = 384,61 W Günlük Güneşlenme Süresi 3,9 h Panelin yatay düzleme yerleştirilme açısı Sistemin verimini önemli ölçüde etkileyen değişkenlerden biri olan panelin yerleştirilme açısının hesaplanmasında gün sayısı verilmelidir. Sistemde mart ayına göre gün sayısı n=75 olarak alınmıştır (Çizelge 4.9). Samsun iline ait enlem derecesi 41,17 olarak alınmıştır. ( n + ) ( + ) δ = 23, 45sin δ = 23, 45sin = 2, β = φ δ β = 41,17 ( 2, 42) = 43, 59 Sistemde çevre sıcaklıklarından oluşabilecek kayıp değerleri Çevre sıcaklıklarından kayıplarının bulunabilmesi için illerin aylık ortalamasını veren sıcaklık değerleri, ışınım değerleri ve güneşlenme süreleri kullanılmıştır.sq-75 modeline ait NOCT değeri 46 olarak alınmıştır (EK-5) NOCT 20 Tcell = Tamb +. S C 20 C 3, 03 kwh / m Tcell = 7,8 C + x 33, 05 C 2 = 0.8 kw / m 3,9h ( ) ( ) Pçıkış = Pmax 1 0, 005 Tcell 25 = 75W 1 0, , = 71,98W Sistemde bulunan çeviriciden kaynaklanan güç kayıpları Çeviriciden kaynaklanan kayıplar çevirici etkinliği %90 olarak alındığında yaklaşık olarak 42,30 W civarında olmaktadır. P = P Çevrim etkinliği P = 423, 08x0,10 = 42, 30W ac ( ).( ) dc STC ac

88 71 Sistemde yüzey kirliliğinden oluşabilecek güç kayıpları Güneş panelleri üzerinde kirlilik oranı yaklaşık olarak panel verimliliğini % 3,5 oranında etkilemektedir. P kirlilik =(Pmax x 0,035) x Panel Sayısı P kirlilik =(75x0,035)x6=15,75W Sistemin ortalama maliyeti Sistemin oluşturulmasında elde edilen değerlere göre sayıları ve kapasiteleri belirlenen cihazlar için ortalama maliyet tablosu Çizelge 5.2 de verilmiştir. Bu çizelgeye göre Samsun ilinde Mart ayında günlük 1500W üretebilecek güneş paneli sisteminin yaklaşık değeri 3891 $ civarında olmaktadır. Çizelge 5.2. Oluşturulan Samsun ili örneğinin maliyet analizi Cihaz Adı Adet Birim Fiyatı Tutar Shell Solar SQ $ 2694$ EBP $ 91$ Mean-Well S ,4$ $ ESRD $ 285$ Ara Toplam 3242,4 $ Kurulum Maliyeti %20 648,8 TOPLAM 3891,2$ Bilgisayar Programı ile Örneklendirme Örneklendirme işlemleri yapılırken Türkiye nin dört yönünde yer alan iller seçilmiştir. Seçilen iller Kuzey de Samsun, Doğu da Van, Güneyde Antalya ve Batı da İzmir olarak belirlenmiştir. Seçilen illere kurulacak olan sistemleri (Mart- Haziran-Eylül-Aralık) farklı aylara göre farklı enerji tüketim değerleri kullanarak modelleme yapılmıştır. Bilgisayarlı örneklendirme işlemi için öncelikli olarak bilgisayarda EasyPHP programının yüklü olması gerekmektedir. Program çalıştırıldıktan sonra ikonu ekranın sağ alt köşesinde yanıp sönmektedir. Hazırlanan Web sayfasına ulaşmak için C://localhost/gunes enerjisi linki explorer penceresine yazılmaktadır. Belirtilen linke bağlantı sağlandıktan sonra ana sayfa ekrana gelmektedir.

89 72 Hesaplama işlemleri için hesaplama linkine tıklandıktan sonra Şekil 5.15 deki Samsun ili için belirtilen panel ve akü modeli gelmektedir. Yolla butonuna basıldığında ekran Şekil 5.16 da görüldüğü gibi olmaktadır. Samsun ili için elektrikli ev aletlerinin kullanım süreleri seçildiğinde program değerleri üreterek günlük elektrik miktarını belirten tablo oluşturulmaktadır. Şekil Samsun ili örneğinin değişkenlerinin belirlenmesi Şekil Ev aletlerinin kullanım sürelerinin belirlenerek günlük enerji miktarının belirlenmesi

90 73 Elektrik miktarı belirlendikten sonra hesapla butonuna basıldığında program doğrudan veritabanındaki bilgileri çağırarak gerekli formüllerin içinde hesaplama işlemlerini yapmaktadır. Şekil 5.17 de görülen sonuç ekranında sistemle ilgili bütün değerler beş başlıkta toplanmıştır. Başlıklar; sistemde kullanılacak ekipmanlar, hesaplama sonucu çıkan değerler, hesaplamada kullanılan parametreler, sistemde oluşabilecek kayıplar ve sistemin ortaya çıkan yaklaşık maliyeti olarak verilmektedir. Şekil Samsun ili örneğine ait hesaplama sonuç ekranı Şekil 5.17 de görüldüğü gibi program hesaplanan değerleri vermektedir. Kullanıcının sistemde yer alan cihazlarla ilgili daha detaylı bilgiye ulaşması amacıyla Teknik Özellikler bölümü verilmiştir.

91 Van ili örneği Türkiye nin doğusunda (enlem derecesi 38,28 olan) Van ili için günlük enerji tüketim değeri Çizelge 5.3 de verilmiştir. Haziran ayı değerlerine göre kurulması planlanan sistemde BP Markasına ait BP 3125U paneli ve EBP300 Ah lik EBP 300 aküsü kullanılarak model oluşturulmuştur. Çizelge 5.3. Enerji tüketim tablosu Elektrikli Ev Aleti Kullanım Süresi Harcadığı Güç Toplam Güç Buzdolabı No-Frost (Önerilen 7 Gün) 3 gün 2000W 6000 Wh Bulaşık Makinası (Önerilen 4 Saat) 1 h 1200W 1200 Wh Bilgisayar (Önerilen 14 Saat) 6 h 250W 1500 Wh 55 Ekran Televizyon (Önerilen 42 Saat) 10 h 110W 1100 Wh Tost Gril (Önerilen 2 Saat) 1 h 1400W 1400 Wh Ütü(Önerilen 1 Saat) 1 h 1200W 1200 Wh Aydınlatma (Önerilen Adet * 7 Saat) 10 h 60W 600 Wh Mini Müzik Seti (Önerilen 4 Saat) 4 h 500W 2000 Wh Elektrikli Ocak Çiftli (Önerilen 3 saat ) 1 h 2500W 2500 Wh Haftalık Enerji Toplamı Günlük Enerji Toplam Wh 2500Wh Sistemde bulunması gereken panel sayısı Sistemin istenen değeri belirtilen ayılık değerler üretebilmesi için BP 3125U modeldeki panelden iki adet kullanılmıştır. Günlük Enerji İhtiyacı x Sistem Verimliliği Panel Sayısı= Bir Modülün Üreteceği Güç x Günlük Ortalama Güneşlenme Süresi 2500Wh x 1.15 Panel Sayısı= = 1,98 adet 125W x 11,6h Sistemde bulunması gereken akü sayısı Sistemde üretilen doğru akımın depolanmasını sağlamak amacıyla EBP 300

92 75 modeldeki aküden 1 adet kullanılmıştır. Günlük Enerji İhtiyacı x Akü Kayıpları 2500 Wh x 1.10 Akü Sayısı= = = 0,76 adet Akü Gerilimi x Akü Kapasitesi 12 V x 300 Ah Sistemde bulunması gereken çevirici kapasitesi Sistemde kullanılacak çevirici kapasitesinin saatte 237 VA lik doğru akımı alternatif akıma çevirmesi gerekmektedir. Bu özellikleri karşılamak amacıyla sistemde Mean- Well S-300 isimli 300VA kapasiteye sahip çevirici kullanılmıştır. Günlük Enerji İhtiyacı x Çevirici Kaybı 2500 Wh x 1.10 Çevirici Kapasitesi= = = 237,06 VA Günlük Güneşlenme Süresi 11,6 h Sistemde bulunması gereken akü şarj cihazının kapasitesi Sistemde kullanılması gereken akü şarj kontrol cihazının hesaplanan değere uygun olarak 300W kapasiteli ESRDI 1230 cihazı kullanılmıştır. Günlük Enerji İhtiyacı 2500 Wh Akü Şarj Cihazı= = 215,51 W Günlük Güneşlenme Süresi 11,6 h = Panelin yatay düzleme yerleştirilme açısı Van da haziran ayında kullanılacak panellerin çatıya yatay düzlemle 15,19 lik açıyla yerleştirilmesi gerekmektedir. (haziran ayı için n=162) ( n + ) ( + ) δ = 23, 45sin δ = 23, 45sin = 23, β = φ δ β = 38, 28 (23, 09) = 15,19 Sistemde çevre sıcaklıklarından oluşabilecek kayıp değerleri Sistemde çevre sıcaklıklarının panel güçlerinde meydana getireceği kayıp değeri her bir panel için 8,75W civarında olacaktır.

93 76 NOCT 20 Tcell = Tamb +. S , 22 kwh / m Tcell = 18, 2 C +. 39,20 C 2 0,8 kw / m = 11, 6h ( ) Pçıkış = 125W 1 0, , = 116, 25W Sistemde bulunan çeviriciden kaynaklanan güç kayıpları Çeviriciden kaynaklanan kayıplar çevirici etkinliği %90 olarak alındığında yaklaşık olarak 23,71W civarında olmaktadır. P = P. Çevrim etkinliği P = 237, 06x0,10 = 23, 71W ac ( ) ( ) dc STC Sistemde yüzey kirliliğinden oluşabilecek güç kayıpları ac Sistemde oluşabilecek yüzey kirliliklerinin meydana getireceği kayıp değeri 8,75 W civarında olmaktadır. P kirlilik =(Pmax x 0,035) x Panel Sayısı P kirlilik =(125x0,035) x 2 = 8,75W Sistemin ortalama maliyeti Sistemin oluşturulmasında elde edilen değerlere göre sayıları ve kapasiteleri belirlenen cihazlar için ortalama maliyet tablosu Çizelge 5.4 de verilmiştir. Bu çizelgeye göre Van ilinde Haziran ayında günlük 2500W üretebilecek güneş paneli sisteminin yaklaşık değeri 3380$ civarında olmaktadır. Çizelge 5.4. Oluşturulan Van ili örneğinin maliyet analizi Cihaz Adı Adet Birim Fiyatı Tutar Bp Solar BP 3125 U $ 2380 $ EBP $ 113 $ Mean-Well S ,6 $ 83,6 $ ESRD $ 240 $ Ara Toplam 2816,6 $ Kurulum Maliyeti %20 563,32 $ TOPLAM $

94 77 Bilgisayar Programı ile Örneklendirme Ana sayfa üzerinde bulunan hesapla butonu yardımıyla Şekil 5.18 de açılan ekrandan sırasıyla Doğu Anadolu bölgesinden Van ili seçilmektedir. İl seçme işlemi yapıldığında veri tabanında yer alan şehir tablosundaki Van iline ait değerler getirilmektedir. Değişkenlerin çağırılması işlemi panel ve akü modelleri seçildiğinde de yapılmaktadır. Şekil Van ili örneğinin değişkenlerinin belirlenmesi Kurulmak istenen bilgilere göre Şekil 5.18 deki ekrandan yolla butonu aracılığıyla günlük elektrik tüketiminin bulunmasını sağlayan ekran açılmaktadır. Şekil 5.19 da Van ili için belirlenen günlük enerji tüketim değerinin 2500 Wh olduğu görülmektedir. Şekil Ev aletlerinin kullanım sürelerine göre günlük enerji tüketim miktarı

95 78 Günlük tüketilen enerji miktarı belirlendikten sonra Hesapla butonu aracılığıyla Şekil 5.20 de sistemin hesaplama sonuçlarının yer aldığı ekran görülmektedir. Şekil Van ili örneğine ait hesaplama sonuç ekranı Hesaplama sonuç ekranına bakıldığında sistemde kullanılacak panel sayısının 1,983 olarak çıktığı ve kullanıcılara BP 3125 U modelindeki panelden 2 adet kullanılması gerektiği ifade edilmektedir. Bu işlemlerin yapılmasında bulunan hesaplama değerleri teknik kullanıcıların yararlanması amacıyla verilmiş olup sistemi kurmak isteyen kullanıcılara öneri olarak ifade edilen sayılar üst noktaya yuvarlanarak verilmiştir.

96 Antalya ili örneği Türkiye nin güneyindeki (enlem derecesi 36,63 ) Antalya ili için günlük enerji tüketim değeri Çizelge 5.5 de verilmiştir. Eylül ayı değerlerine göre kurulması planlanan sistemde BP 3160U paneli ve EBP 400 aküsüne göre bir sistem modeli oluşturulmuştur. Çizelge 5.5. Enerji tüketim tablosu Elektrikli Ev Aleti Kullanım Süresi Harcadığı Güç Toplam Güç Buzdolabı No-Frost (Önerilen 7 Gün) 4 gün 2000 W 8000 Wh Bulaşık Makinası (Önerilen 4 Saat) 2 gün 1200 W 2400 Wh Bilgisayar (Önerilen 14 Saat) 2 gün 250 W 500 Wh 70 Ekran Televizyon (Önerilen 42 Saat) 12 gün 165 W 1980 Wh Pencere Klima (Önerilen 4 saat) 5 gün 2000 W Wh Ütü(Önerilen 1 Saat) 1 gün 1200 W 1200 Wh Aydınlatma (Önerilen Adet * 7 Saat) 14 gün 60 W 840 Wh Vantilatör (Önerilen 3 Saat) 4 gün 50 W 200 Wh Aspiratör (Önerilen 7 Saat) 1 gün 80 W 80 Wh Haftalık Enerji Toplamı Günlük Enerji Toplam Wh 3600 Wh Sistemde bulunması gereken panel sayısı Sistemin Antalya ilinde istenen elektrik enerjisi değerini eylül ayında üretebilmesi için BP 3160U modeldeki panelden üç adet kullanılmıştır. Günlük Enerji İhtiyacı x Sistem Verimliliği Panel Sayısı= Bir Modülün Üreteceği Güç x Günlük Ortalama Güneşlenme Süresi 3600Wh x 1.15 Panel Sayısı= = 2,58 adet 160W x 10h Sistemde bulunması gereken akü sayısı Günlük olarak üretilecek 3600W değerindeki enerjinin eylül ayında kullanılması için

97 80 elde edilen verilere göre 1 adet EBP 400 modelindeki aküden kullanılmıştır. Günlük Enerji İhtiyacı x Akü Kayıpları 3600 Wh x 1.10 Akü Sayısı= = = 0,82 adet Akü Gerilimi x Akü Kapasitesi 12 V x 400 Ah Sistemde bulunması gereken çevirici kapasitesi Sistemde 396VA lik gücü karşılamak için Mean-Well S-600 modelindeki çevirici kullanılmıştır. Günlük Enerji İhtiyacı x Çevirici Kaybı 3600 Wh x 1.10 Çevirici Kapasitesi= = = 396 VA Günlük Güneşlenme Süresi 10h Sistemde bulunması gereken akü şarj cihazının kapasitesi Sistemde kullanılması gereken akü şarj kontrol cihazının kapasitesine uygun olarak 600 W kapasiteli ESRDI 1260 cihazı kullanılmıştır. Günlük Enerji İhtiyacı 3600 Wh Akü Şarj Cihazı= = = 360 W Günlük Güneşlenme Süresi 10 h Panelin yatay düzleme yerleştirilme açısı Antalya da eylül ayında kullanılacak panellerin çatıya yatay düzlemle 34,31 lik açıyla yerleştirilmesi gerekmektedir (eylül ayı için n=258). ( n + ) ( + ) δ = 23, 45sin δ = 23, 45sin = 2, β = φ δ β = 36, 63 (2, 22) = 34,31 Sistemde çevre sıcaklıklarından oluşabilecek kayıp değerleri Sistemde çevre sıcaklıklarının panel güçlerinde meydana getireceği kayıp değeri her bir panel için 160 W değerinden 144,44 W değerine düşerek yaklaşık 16,55 W civarında olacaktır.

98 81 NOCT 20 Tcell = Tamb +. S 0.8 ( ) Pçıkış = 160W 1 0, , = 144, 44W Sistemde bulunan çeviriciden kaynaklanan güç kayıpları Çeviriciden kaynaklanan kayıplar çevirici etkinliği %90 olarak alındığında yaklaşık olarak 39,6 W civarında olmaktadır. P = P. Çevrim etkinliği P = 396x0,10 = 39,6 W ac ( ) ( ) dc STC Sistemde yüzey kirliliğinden oluşabilecek güç kayıpları Sistemde oluşabilecek yüzey kirliliklerinin meydana getireceği kayıp değeri 8,75 W civarında olmaktadır. P kirlilik =(Pmax x 0,035) x Panel Sayısı P kirlilik =(160x0,035)x3=16,8 W ac Sistemin ortalama maliyeti Sistemin oluşturulmasında elde edilen değerlere göre sayıları ve kapasiteleri belirlenen cihazlar için ortalama maliyet tablosu Çizelge 5.6 da verilmiştir. Bu çizelgeye göre Antalya ilinde Eylül ayında günlük 3600 W üretebilecek güneş paneli sisteminin yaklaşık değeri 6136 $ civarında olmaktadır. Çizelge 5.6. Oluşturulan Antalya ili örneğinin maliyet analizi Cihaz Adı Adet Birim Fiyatı Tutar Bp Solar BP 3160 U $ 4527 $ EBP $ 129 $ Mean-Well S ,4$ 172,4 $ ESRD $ 285 $ Ara Toplam 5113,4 $ Kurulum Maliyeti % ,68 $ TOPLAM 6136,08$

99 82 Bilgisayar Programı ile Örneklendirme Antalya ili için eylül ayında kurulması planlanan modelde BP 3160 U modelinde panel ve EBP 400 modelindeki akü kullanılmaktadır. Şekil 5.21 de hesaplama işlemleri için bölge,il, panel ve akü modelleri seçme işlemi görülmektedir. Şekil Antalya ili örneğinin değişkenlerinin belirlenmesi Şekil Ev aletlerinin kullanım sürelerine göre günlük tüketilen enerji miktarı

100 83 Şekil 5.22 de Antalya ili için belirlenene ev aletlerinin kullanım süreleri ve ortaya çıkan günlük enerji tüketimi 3600 Wh olarak alınmıştır. Hesapla butonuna basıldığında sistemi oluşturmak isteyen kullanıcılara farklı panel modellerine ait sistem maliyetleri Şekil 5.23 de görülmektedir. Buradan kullanıcı BP 3160U modelini seçerek ayrıntılarına ulaşabilmektedir. Şekil 5.24 de Antalya ili için ışınım değeri, günlük güneşlenme süresi, ortalama çevre sıcaklıkları eylül ayına göre alınmıştır. Şekil Sistem hesaplamalarına göre kullanıcıya her bir panel için ortaya çıkan maliyet değerleri

101 84 Şekil Antalya ili örneğine ait hesaplama sonuç ekranı Sonuç ekranında yer alan bilgilere bakıldığında eylül ayı için Antalya ilinde güneşlenme süresinin 10 saat/gün olduğu görülmektedir. Van ili için alınan örneklemeye göre haziran ayında alınan güneşlenme süresi ve ışınım yoğunluklarının birbirine oldukça yakın olduğu görülmektedir. Antalya diğer illerle karşılaştırıldığında güneş paneli sisteminin kullanılması için en uygun olan yerlerden birisi olarak karşımıza çıkmaktadır.

102 İzmir ili örneği Türkiye nin batısındaki (enlem derecesi 38,24 ) İzmir ili için günlük enerji tüketim değeri Çizelge 5.7 de verilmiştir. Aralık ayı değerlerine göre kurulması planlanan sistemde Sanyo Hit-200 paneli ve EMU 600 aküsüne göre bir sistem modeli oluşturulmuştur. Çizelge 5.7. Enerji tüketim tablosu Elektrikli Ev Aleti Kullanım Süresi Harcadığı Güç Toplam Güç Buzdolabı No-Frost (Önerilen 7 Gün) 4 gün 2000W 8000 Wh Bulaşık Makinası (Önerilen 4 Saat) 3 h 1200W 3600 Wh Bilgisayar (Önerilen 14 Saat) 10 h 250W 2500 Wh 70 Ekran Televizyon (Önerilen 42 Saat) 10 h 165W 1650 Wh Fritöz 2 Lt (Önerilen 4 Saat) 1 h 1400W 1400 Wh Mikrodalga Fırın (Önerilen 3 Saat) 2 h 1330W 2660 Wh Ütü(Önerilen 1 Saat) 1 h 1200W 1200 Wh Su Isıtıcısı (Önerilen 1Saat) 1 h 1850W 1850 Wh Aydınlatma (Önerilen Adet * 7 Saat) 19 h 60W 1140 Wh Saç Kurutma Makinası (Önerilen 1 Saat) 1 h 1200W 1200 Wh Elektrikli Ocak (Önerilen 3 saat) 1 h 2500W 2500 Wh Yağlı Radyatör (Önerilen 7 Saat) 6 h 1250W 7500 Wh Elektrikli Battaniye (Önerilen 20 Saat) 20 h 200W 4000 Wh Haftalık Enerji Toplamı Günlük Enerji Toplam 39200Wh 5600Wh Sistemde bulunması gereken panel sayısı Sistemin İzmir ilinde istenen elektrik enerjisi değerini Aralık ayında üretebilmesi için Sanyo Hit-200 modeldeki panelden sekiz adet kullanılmıştır. Günlük Enerji İhtiyacı x Sistem Verimliliği Panel Sayısı= Bir Modülün Üreteceği Güç x Günlük Ortalama Güneşlenme Süresi 5600Wh x 1.15 Panel Sayısı= = 7,66 adet 200W x 4,2 h

103 86 Sistemde bulunması gereken akü sayısı Günlük olarak üretilecek 5600W değerindeki enerjinin eylül ayında kullanılması için elde edilen verilere göre 1 adet EBP 600 modelindeki aküden kullanılmıştır. Günlük Enerji İhtiyacı x Akü Kayıpları 5600 Wh x 1.10 Akü Sayısı= = = 0,86 adet Akü Gerilimi x Akü Kapasitesi 12 V x 600 Ah Sistemde bulunması gereken çevirici kapasitesi Sistemde kullanılacak çevirici kapasitesinin saatte 1466 VA lik doğru akımı alternatif akıma çevirmesi gerekmektedir. Bu özellikleri karşılamak amacıyla sistemde Mean-Well S-1500 isimli 1500VA kapasiteye sahip çevirici kullanılmıştır. Günlük Enerji İhtiyacı x Çevirici Kaybı 5600 Wh x 1.10 Çevirici Kapasitesi= = = 1466,67 VA Günlük Güneşlenme Süresi 4,2 h Sistemde bulunması gereken akü şarj cihazının kapasitesi Sistemde kullanılması gereken akü şarj kontrol cihazının kapasitesine uygun olarak 600 W kapasiteli ESRDI cihazı kullanılmıştır. Günlük Enerji İhtiyacı 5600 Wh Akü Şarj Cihazı= = = 1333,3 W Günlük Güneşlenme Süresi 4,2 h Panelin yatay düzleme yerleştirilme açısı İzmir de Aralık ayında kullanılacak panellerin çatıya yatay düzlemle 61,29 lik açıyla yerleştirilmesi gerekmektedir(aralık ayı için n=344). ( n + ) ( + ) δ = 23, 45sin δ = 23, 45sin = 23, β = φ δ β = 36, 63 ( 23, 05) = 61, 29 Sistemde çevre sıcaklıklarından oluşabilecek kayıp değerleri Sistemde çevre sıcaklıklarının panel güçlerinde meydana getireceği kayıp değeri her

104 87 bir panel için 16,55 W civarında olmaktadır. NOCT 20 Tcell = Tamb +. S ,2 20 2,28 kwh / m Tcell = 10,3 C +. 26,72 C 2 0,8 kw / m = 4,2h ( ) Pçıkış = 200W 1 0, , = 198, 28W Sistemde bulunan çeviriciden kaynaklanan güç kayıpları Çeviriciden kaynaklanan kayıplar çevirici etkinliği %90 olarak alındığında yaklaşık olarak 144,6 W civarında olmaktadır P = P. Çevrim etkinliği P = 1466,67 x0,10 = 146,66 W ac ( ) ( ) dc STC Sistemde yüzey kirliliğinden oluşabilecek güç kayıpları Sistemde oluşabilecek yüzey kirliliklerinin meydana getireceği kayıp değeri 56 W civarında olmaktadır. ac P kirlilik =(Pmax x 0,035) x Panel Sayısı P kirlilik =(200x0,035)x8=56 W Sistemin ortalama maliyeti Sistemin oluşturulmasında elde edilen değerlere göre sayıları ve kapasiteleri belirlenen cihazlar için ortalama maliyet tablosu Çizelge 5.8 de verilmiştir.izmir ilinde Aralık ayında günlük 5600 W üretebilecek güneş paneli sisteminin yaklaşık değeri $ civarında olmaktadır. Çizelge 5.8. Oluşturulan İzmir ili örneğinin maliyet analizi Cihaz Adı Adet Birim Fiyatı Tutar Sanyo HİT $ 8816 $ EMU $ 170 $ Mean-Well S ,9 $ 434,9 $ ESRD $ 510 $ Ara Toplam 9930,9$ Kurulum Maliyeti % ,18 $ TOPLAM 11917,08 $

105 88 Bilgisayar Programı ile Örneklendirme Türkiye nin batı bölgesinde yer alan İzmir ilinin örneklendirmesinde aralık ayına ait olarak 5600Wh enerji tüketen bir evin örneklendirilmesi yapılmıştır. Şekil 5.25 de seçilen örneklemeye ait değerler görülmektedir. Şekil İzmir ili örneğinin değişkenlerinin belirlenmesi Şekil Ev aletlerinin çalışma sürelerine göre günlük enerji miktarı

106 89 İzmir ili için belirlenen değerler doğrultusunda kullanım sürelerine bağlı olarak harcanan elektrik miktarı Şekil 5.26 da görülmektedir. Buna göre yapılan hesaplama işleminde 200W gücüne sahip Sanyo Hit-200 modelindeki panelden sekiz adet kullanılmaktadır. Bunun yanı sıra Sistemde hesaplama sonucunda EMU 600 modelindeki 600 Ah lik bir akü Mean-Well 1500 VA kapasiteye sahip Çevirici ve ESRD marka akü şarj cihazı kullanılmıştır. Bu enerjiyi karşılayacak sistemin yaklaşık maliyeti 9930 $ olmaktadır. Şekil İzmir ili örneğine ait hesaplama sonuç ekranı Belirlenen değer kış ayına ait değer olduğundan dolayı aynı sistemin yaz aylarında kurulmak istenmesi durumunda oluşacak maliyet daha düşük olmaktadır.