Enerji : En basit anlamıyla, iş yapma yeteneğidir.başka bir deyişle, maddede var olan ısı veya ışık olarak açığa çıkan güç olarak da tanımlanabilir.

Transkript

1 Enerji : En basit anlamıyla, iş yapma yeteneğidir.başka bir deyişle, maddede var olan ısı veya ışık olarak açığa çıkan güç olarak da tanımlanabilir. Güç : İş yapabilme oranı olarak tanımlanır. Yani belirli bir zamanda yapılan işe güç denir. Vat (Watt, W) : Elektrik gücünün standart metrik ölçüm birimidir. Yapılan işin hızını tanımlar. Vat= Volt* Amper Vat- saat (Watthour, Wh) : Gücü, 1 vat olan bir makinenin bir saat işlemekle yapmış olacağı işi belirten birimdir. Elektrik dağıtım şirketleri, faturalardaki tüketim bedelini hesaplamak için bu birimi kullanır. Amper (A) : Bir elektrik devresinde bir noktadan geçen akımı gösteren birimdir. Bir iletkenden saniyede akan elektronların miktarını gösterir. Volt (V) : Bir elektrik kuvvetinde iki nokta arasındaki gerilim farkını ölçen birimdir. Bir telde elektronların üzerindeki kuvvet akıma neden olur. Buradaki gerilimi borulardaki su basıncına benzetebiliriz. AC (Alternatif akım) : Bu akım türü, dağıtım şirketlerinden evimize gelen akımı temsil eder. Evlerde kullandığımız elektriğin gerilimi Türkiye için 220 Volt iken bazı ülkelerde 110 Volt olabilir. Uzun mesafelerde dağıtımın kolay olması nedeniyle AC tercih edilir. Depolanması mümkün değildir. Örneğin, elektrikli ev aletleri bu tip akımı kullanır. DC (Doğru akım) : Yalnızca tek yöne akan elektriği temsil eder. Güneş panelleri ve küçük rüzgar türbinleri doğru akım enerjisi üretir. DC olarak çalışan aletleri, AC ile çalıştırmak için AC/DC dönüştürücüler (Konvertörler) gerekir. Fotovoltaik (PV) Hücre, Güneş Gözesi (Solar Cell) : Üzerine ışık düştüğünde elektrik üreten yani güneş enerjisini elektriğe çeviren, çok ince elektronik plakalara fotovoltaik hücre veya güneş gözesi denir. Fotovoltaik hücre ya da güneş hücreleri, güneş ışığını doğrudan elektrik enerjisine çeviren ve bu süreçte silikon, galyum arsenit, kadmiyum tellürid ya da bakır indiyum diselenid gibi yarı iletkenleri kullanan aygıtlardır. En yaygın olanı, kristal silikon yapılı güneş hücresidir ve günümüzde güneş hücrelerinin yüzde 99 u temelde silikondan yapılmıştır. Silikon, oksijenden sonra dünyamızda en çok bulunan 2. elementtir. Güneş Paneli (Phovoltaic (PV) Module) : Çok sayıda PV hücrelerinin seri ve/veya paralel bağlanması ile oluşturularak, güneşin ışıma enerjisinden kullanıma uygun elektrik enerjisi üreten üründür. Güneş panelleri, İngilizce de PV module olarak tanımlanır ve güneş hücrelerinin (solar cell) birleştirilmesi ile oluşur.. Evirici (İnvertör) : Yenilenebilir enerji kaynakları ile elektrik üretilirken elde edilen gerilim genel kullanım gereksinimimize uygun değildir. Çoğunlukla, volt olarak üretilen bu gerilim, akülerin şarj edilmesi için kullanılmakta ve gereksinim duyulan elektrik de kaynaktaki dalgalanmalardan etkilenmememiz

2 için bu akülerden çekilmektedir. Aküden alınan volt elektriğin, gereksinime göre volta çıkarılması için arada evirici(invertör) kullanılmaktadır. Şebeke bağlantılı eviriciler (Grid- Tied Inverters): Şebeke bağlantılı eviricinin AC şebekeye aktardığı güç öncelikle lokal yükler tarafından tüketilmektedir, artan güç elektrik şebekesine verilir ve daha uzaklarda bulunan yükler tarafından tüketilir. Genellikle 5kW altındaki güçlerde tek fazlı şebeke bağlantılı eviriciler, daha yüksek güçlerde ise üç fazlı şebeke bağlantılı eviriciler kullanılır. Şebekeye olabilecek en yüksek güneş gücünü aktarmak için eviriciler MPPT (Maksimum Power Point Tracking- En yüksek Güç Noktası İzleme ) modunda çalışır. Bu mod, mevcut sıcaklık ve ışınım koşullarında en yüksek gücün elde edildiği PV panel gerilimi ve akımını saptayarak eviricinin panel dizisinden aynı gerilim ve akım değerlerini çekmesini sağlar. Eviriciler bu şekilde elde ettikleri gücü Alternatif Akıma (AC) çevirerek minimum harmonik distorsiyon ve faz kayması ile AC şebekeye aktarır. Özet olarak, şebeke bağlantılı evirici DC PV panel gücünün AC ye çevrilerek şebekeye aktarılması, evirici çalışma noktasının PV panel dizisinin MPP noktasına ayarlanması, aşırı gerilim, ters gerilim, aşırı akım gibi koruma işlevleri, şebeke kesintisi durumunda eviricinin çalışmayı durdurarak şebekeden yalıtılması ve veri kaydı, verilerin uzaktan ve cihaz üzerindeki göstergeden sorgulanabilmesini sağlamaktadır. Maksimum Güç Noktası Takipçisi (MPPT): Belirli periyotlarda elde edilen gücün peak yaptığı değeri yani tepe değerini takip ederek yüke yollanmasını sağlar. gün içinde güneş ışınlarının yer yüzüne düşme açısı sürekli değişmektedir. Buna bağlı olarak solar panelin (fotovoltaik hücrelerin) absorbe ettiği ışın miktarı da değişeceği için elde edilen enerji her zaman aralığında farklı olacaktır. Fakat sistemin doğru işleyebilmesi için, artan azalan düzensiz bir güç eldesi doğrudan yüke verilemez. Bu güç değerlerinin evirilip düzenli ve verimli bir hale getirilmesi gerekmektedir. İşte MPPT bu sırada devreye girer. Farklı zaman aralıklarında elde edilen farklı güç değerlerinin en büyük olduğu anları tespit ederek bir dizi işleme başlar. Özet olarak, MPPT, fotovoltaik pilden, yüke (sisteme) maksimum gücün iletilmesini sağlamaktır. Isc : Kısa devre akımı: Hücrenin veya panelin artı ve eksi güç çıkışlarının yüksüz olarak direkt, kısa devre edilmeleri durumunda akan akım. Impp : En yüksek güçteki akım değeri: Hücrenin veya panelin akım - gerilim eğrisinden yararlanarak tesbit edilen en yüksek gücündeki akım değeri. Uoc : Açık devre gerilimi: Bu gerilim, hücre veya panelin standart test koşulları altında artı ve eksi çıkış uçları arasında herhangi bir yük yokken, yani herhangi bir akım akmazkenki ölçülen açık devre gerilimidir. Umpp : En yüksek güçteki gerilim değeri: Hücrenin veya panelin akım - gerilim eğrisinden yararlanarak tesbit edilen en yüksek gücündeki gerilim değeri. MPP İzleme: Solar sistemin, Şarj Regülatörü ve Inverter ler ile sürekli olarak maksimum güç noktasında çalıştırılmasının sağlanması.

3 STC - Standart test koşulları : I - U Akım - Gerilim eğrilerinin ölçümlerinin, hücre veya panele dikey W / m² ışınım değerinde, 25 C solar hücre sıcaklığı derecesinde ve AM 1,5 güneş spektrumunda yapılması. NOCT - Nominal test koşulları: I - U Akım - Gerilim eğrilerinin ölçümlerinin, hücre veya panele dikey 800 W / m²; 600 W / m²; 400 W / m² ve 200 W / m² ışınım değerlerinde, 20 C çevre sıcaklığı derecesinde, 1m/s rüzgar hızında ve AM 1,5 güneş spektrumunda yapılması. Isı sabiti: Bir hücrenin etkinlik derecesinin, ısı yükselmesi durumunda derece başına ne kadar azaldığını verir. Örneğin multi kristal paneller ısındıkça verimleri mono kristal panellere göre daha çok düşmektedir. Bu yüzden multikristal panellerin yeterli derecede soğutulmaları daha çok önem kazanmaktadır. Wp : Watt- tepe değeri : Solar hücre veya panellerin güç değeri. Bu değer, standart test koşullarında ölçülen maksimum güç değeridir. Dolum Oranı (Solar hücre) [maksimum güç noktasındaki (mpp) güç] / [açık devre gerilimi * kısa devre akımı] değerine olan orandır. Karbon Emisyonu (Karbondioksit Salımı) : Yaşamımızı derinden etkileyen küresel iklim değişikliğinin baş aktörlerinden sayılan sera etkisinin nedeni, fosil yakıtların kullanılmasından kaynaklanan CO2 (karbondioksit) salımıdır. CSP, Yoğunlaştırıcı Güneş Kolektörleri (Concentrated Solar Power) : Güneş enerjisinin aynalar vb. odaklayıcı yüzeyler yardımıyla kolektörde toplanıp yüksek sıcaklıklarda ısı enerjisine çevrildiği ve daha sonra bu ısının türbinler kullanılarak elektriğe dönüştürüldüğü sistemlerdir. GHI, (Global Horizontal Irradiance Values) : Global Işınım Değerleri, dünya üzerindeki yatay bir yüzeye düşen güneş radyasyonunu tanımlar. DNI, (Direct Normal Irradiance Values) : Direkt Işınım Değerleri, güneşin yönünden gelen ışınım miktarıdır. DIF, (Diffuse Irradiance Values) : Yaygın Işınım Değerleri, güneşten direkt gelen ve güneşin çevresindeki ışınımı kapsamayan tüm güneş radyasyonunu tanımlar. Yaygın ışınımı ölçmek zordur çünkü piranometrenin dik açıdan gelen ve güneşin çevresindeki ışınımdan uzak tutulması gölgelenmesi gereklidir. FIT(Feed- in Tariff) : Yenilenebilir enerjinin yasalar aracılığıyla benimsenmesini sağlamak için bir teşvik yapısıdır. Genelde bu yapının olduğu ülkelerde, elektrik dağıtım şirketlerinin yenilenebilir kaynaklardan elde edilen enerjiyi ortalama pazar fiyatının üzerinde bir fiyatla satın alma garantisi vermesi sağlanır. Güneş Takip Sistemleri (Solar Tracking Systems) : Bir ya da iki eksen etrafında dönerek güneşi takip eden güneş panellerinin daha fazla enerji üretmesini sağlayan sistemlerdir. Güneş enerjisi sistemlerinin verimlerini %30 ile %50 arasında artırır. BIPV (Building Integrated Photovoltaics) : Binaya entegre edilmiş fotovoltaik modüllerin kısaltmasıdır.

4 Kristal Silikon Hücreler: En önemli ana maddesi silisyumdur. Silisyum, oksijenden sonra en bol bulunan element olmasına rağmen, saf kimyasal madde formunda bulunmaz ve silikondioksit bileşiğinden yüksek sıcaklıklar gerektiren proseslerle ayrılması gerekir. Oluşan metalürjik silikonun saflığı, elektronik uygulamalar için yine yeterli olmadığından kimyasal bir proses yardımıyla saflığı arttırılır ve istenen saflığa ulaşıldığında bu yüksek kalitedeki silikon, güneş hücreleri üretiminde kullanılır. Monokristal Hücreler: En eski ve en pahalı üretim tekniğini içermesine rağmen, varolan hücreler arasında ticari olarak en verimlileridir. Modüllerde verim, güneşten kabloya yaklaşık olarak ortalama %15 ile % 18 arasındadır. Laboratuvar koşullarında %22 lik hücre verimlerine ulaşılmış olsa da bunlar ticari olarak kullanımda ekonomik olmayan değişik bileşenlerin kullanıldığı hücrelerdir. Polikristal Hücreler: Bu teknikte, saf erimiş silikon, silindir ya da blok şeklinde kalıba dökülür. Sonra, soğutulan 400 mm x 400 mm boyutlarında ve 300 mm uzunluğundaki bu çoklu kristal yapılı bloktan, plakalar dilimlenir. Monokristale kıyasla elektriğe dönüştürme verimliliği az miktarda düşer, fakat üretim metodundaki hassasiyet azaldığı için maliyetler de düşüktür. Modül verimliliği, güneşten kabloya %13 ile %16 arasındadır. Kristallerin büyüklüğü yaklaşık 1 cm dir ve koyu mavi yüzeyde açıkça görülebilirler. Katkılama ve montaj yukarıda açıklandığı biçimdedir. Power Silikon Hücreler: Bu hücreler, ingot döküm sonucu üretilmiş polikristal plakalardan yapılır. Bunun yanı sıra, mekanik şekillendirme işlemlerinden de geçerler. Silikon plakaların ön ve arka yüzüne, hızla dönen bir freze bıçağı yardımıyla minik çukurlar işlenir. İşlenmiş bu parçalar dik açılı bir şekilde yerleştirilir ve de kesişme noktalarında küçük boşluklar oluşturulur. Bu boşluklar, hücrenin geçirgenliğini sağlar. Bu geçirgenlik, boşlukların büyüklüğüne bağlı olarak %0 ile %30 arasında değişir. Verimlilik, %10 oranında geçirgen bir hücrede yine %10 civarındadır. Şekilleri 100 mm x 100 mm boyutunda karedir. Renkleri polikristal hücrelerle aynıdır. İnce Film Hücreler: 1990 lardan itibaren güneş hücresi üretiminde ince film teknolojilerinin gelişimi çok önemli rol oynamıştır. Bu teknolojide, çoğunlukla cam olan bir substratın üzerine, fotoaktif yarı iletkenler ince tabakalar halinde uygulanır. Kullanılan metotlar elektrolitik banyo ve katot tonlanması gibi kimyasal prosesleri içermektedir. Yarı iletken malzemeler olarak genelde şekilsiz silikon, bakır indiyum diselenid (CIS) ve kadmiyum tellürid (CdTe) kullanılır. Kristal silikon teknolojisiyle kıyaslandığında, daha az kullanılan hammadde ve enerjiye rağmen daha makineleşmiş seri üretim ve daha fazla çıktı olanakları bu teknolojiyi cazip kılmaktadır. Hibrit (HIT) Hücreler: HIT güneş hücreleri konvansiyonel kristal ve ince film güneş hücrelerinin kombinasyonundan oluşur. HIT (Hetero- junction with Intrinsic Thin Layer) terimi, bu melez hücrelerin yapısını tanımlar. Bu yapı, katkısız ek bir ince film tabakayla bağ yapan kristal ve amorf silikon içermektedir. Şekilsiz ince film hücrelerinde olduğu gibi, ışığa bağlı olarak verimlilikte azalma yoktur. Kristal hücrelerle kıyaslandığında HIT hücreleri

5 yüksek sıcaklıklarda daha verimlidir.hit hücreleri, üretim sürecinde hem daha az enerji hem de daha az hammadde tüketir. Çatı üstü montaj :Bu montaj yönteminde, güneş panelleri, çatının cm yukarısında bir alt- strüktür üzerine yerleştirilir. Sırtta kalan bu boşluk sayesinde, panellerin soğuması için gerekli hava akımı sağlanır. Hücre verimi konusunda bahsedildiği üzere, panellerin sıcaklığı ne kadar düşük olursa üretim verimi de o kadar artar. Çatı üstüne montaj, hem basit, hem ekonomik hem de neredeyse her çatı için uygundur. Çatıya entegre montaj: Güneş panellerinin, mimari bir bakışla çatı altyapısına entegre edilmesi, çatı üstü montaja göre daha detaylı ve karmaşıktır. Bu varyasyonda paneller, çekici görünüşlerine ek olarak, çatının bazı işlevlerini üstlenerek maliyet avantajı da sağlayabilir. Yeterli havalandırma koşulları bu yöntemde de mutlaka sağlanmalıdır. Bu uygulamalar konusunda, uzman mimari çözüm merkezleri ve pek çok farklı marka bulunmaktadır. Düz Çatı montajı: Güneş panelleri, düz çatılarda güneye doğru ve azami düzeyde üretim için optimum açıda kolayca monte edilebilir. Bu yöntemde kullanılan taşıyıcı yapı, maliyet bakımından çok uygundur ve güneş enerjisi sektöründe taşıyıcı sehpa olarak bilinir. Özellikle, çevresinde bariyer olmayan endüstriyel tesislerdeki gibi geniş düz çatılarda bu sehpalar çok kullanışlıdır. Sadece, montaj öncesi, statik analiz hesaplarının yapılması iyi olur. Cephe montajı: Güneş panellerinin bina cephelerine montajında, cephenin soğuk ya da sıcak olmasına göre getirilen mimari çözümler farklıdır. Soğuk cephelerde, özel paneller kullanılarak, hem enerji üretimi hem de binanın soğuktan korunması sağlanır. Binanın bütün bir dış duvarının özel panellerle kaplanması ve bu kaplamanın tüm duvar işlevlerini yerine getirmesi durumu sıcak cephe uygulamasına tekabül eder.