Bir PV Modül ve Panel in Elde Edilmesi

Ebat: px

Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "Bir PV Modül ve Panel in Elde Edilmesi"

Dilara Yıldızoğlu
8 yıl önce
İzleme sayısı:

1 Bir P Modül ve Panel in Elde Edilmesi Tipik olarak bir P hücre 5-30 cm lik kare bir alana sahip olup, yaklaşık W lık güç üretir. Yüksek güçler elde edebilmek için birçok P hücre seri ve paralel olarak bağlanır ve büyük bir alana sahip bir modül elde edilir. Bir P güneş paneli ise ihtiyaç olan akım ve gerilimi üretecek şekilde modüllerin seri-paralel kombinasyonlarını içerir. n p ( panel) ( panel) n s Rüzgâr ve Güneş Enerjili Güç Sistemleri Ders Notu Sayfa

Yüksek güçler elde edebilmek için birçok P hücre seri ve paralel olarak bağlanır ve büyük bir alana sahip bir modül

2 Hücrelerin seri bağlanmasıyla modül gerilimi artırılır. Örneğin, 40 adet hücre seri bağlanırsa; olur. Modüllerin seri bağlanmasıyla istenilen gerilim seviyesi elde edilir. n =... SC n s n Modüllerin paralel bağlanmasıyla, modülün sağlayacağı akımın miktarı ayarlanır Rüzgâr ve Güneş Enerjili Güç Sistemleri Ders Notu Sayfa

Modüllerin seri bağlanmasıyla istenilen gerilim seviyesi elde edilir. n =.

3 =... n n Seri-paralel modül bağlantıları ile arzu edilen güç seviyesi elde edilmiş olur. n s n s Rüzgâr ve Güneş Enerjili Güç Sistemleri Ders Notu Sayfa 3

4 Örnek: Bir P modül seri bağlı özdeş 40 hücreden meydana gelmektedir. kw/m güneş radyasyonu altında her bir hücrenin kısa devre akımı SC= 4,0 A ve 5 o C hücre sıcaklığında ters diyot doyma akımı dir. Paralel kaçak direnç Rp= 7,Ω ve seri direnç RS= 0,006 Ω dur a) Gerilim, akım ve sağlanabilecek güç miktarını, jonksiyon hücre gerilimi 0,5 volt iken hesaplayınız. b) akımı ve gerilimi için bir hesaplama cetveli oluşturunuz. Çözüm: a) Rüzgâr ve Güneş Enerjili Güç Sistemleri Ders Notu Sayfa 4

dir. Paralel kaçak direnç Rp= 7,Ω ve seri direnç RS= 0,006 Ω dur a) Gerilim, akım ve sağlanabilecek güç miktarını, jonksiyon

5 b) 0,40 3,94 5,9 6,67 0,4 3,94 6,3 64,0 0,4 3,93 6,7 65,70 0,43 3,93 7, 67,8 0,44 3,9 7,5 68,6 0,45 3,9 7,9 70,00 0,46 3,89 8,3 7,30 0,47 3,87 8,7 7,47 0,48 3,84 9, 73,44 0,49 3,80 9,5 74, 0,50 3,73 9,9 74,36 0,5 3,64 0,3 73,94 0,5 3,50 0,7 7,53 0,53 3,30, 69,63 0,54 3,00,53 64,50 0,55,55,94 56,0 0,56,90,35 4,48 n=40 ; RP=7, Ω ; RS=0,006 Ω; ; SC= 4,0 A ( kw/m radyasyonda) Gölge etkisi ve Köprüleme (by-pass) diyotları: Gölgeleme etkisini anlamak amacıyla aşağıdaki şekilleri dikkate alalım. Şekil (a) daki durumda bütün hücreler güneş altında iken, şekil (b) de en üstteki hücre gölge etkisine maruz kalmaktadır. Kısa devre akımı, gölgeli hücrede sıfırdır (sc=0) dır. Bu durumda sistem tarafından üretilen akım Rp direnci üzerinden akar. Bu durumda sistemin toplam çıkış gerilimi, gölgeli hücreden dolayı azalacaktır Rüzgâr ve Güneş Enerjili Güç Sistemleri Ders Notu Sayfa 5

Köprüleme (by-pass) diyotları: Gölgeleme etkisini anlamak amacıyla aşağıdaki şekilleri dikkate alalım.

6 g R s R s d d = 0 sc R p sc = 0 R p ( n ) ( n ) (a) : Bütün hücreler güneş altında, (b) : En üstteki hücre gölgeli Bütün hücrelerin güneşe maruz kaldığı durumda sistem çıkış gerilimi ise, en alttaki hücrenin çıkış gerilimi, Gölgeleme etkisi altındaki gerilimi, üzerindeki gerilim düşümünden dolayı, Yukarıdaki denklemler birleştirilir ise, Buradan herhangi bir hücrenin gölgelenmesinden dolayı meydana gelen gerilim düşümü yazılırsa, Rüzgâr ve Güneş Enerjili Güç Sistemleri Ders Notu Sayfa 6

altındaki gerilimi, üzerindeki gerilim düşümünden dolayı, Yukarıdaki denklemler birleştirilir ise, Buradan herhangi bir

7 olduğundan ihmal edilirse, Bu durumda, herhangi bir akımında, P modülün eğrisi gölgelenme etkisi altında aşağıdaki gibi olur, Δ = R p n g Örnek 40 hücreli bir P paneldeki her bir hücrenin paralel kaçak direnci ve seri direnci dur. Tüm hücreler güneş altında verirken çıkış gerilimi olarak ölçülmüştür. Toplam sistem akımının değişmediği kabulü ile bir hücrenin gölgelenmesi durumu için aşağıdakileri hesaplayınız: (a) Yeni çıkış gerilimi ve gücü hesaplayınız. (b) Gölgeli hücre üzerindeki gerilim düşümünü hesaplayınız. (c) Gölgeli hücre üzerinde harcanan güç miktarını hesaplayınız Rüzgâr ve Güneş Enerjili Güç Sistemleri Ders Notu Sayfa 7

Toplam sistem akımının değişmediği kabulü ile bir hücrenin gölgelenmesi durumu için aşağıdakileri hesaplayınız: (a) Yeni çıkış gerilimi ve gücü hesaplayınız.

8 Çözüm Arzu edilen gerilim seviyesini elde edebilmek için P hücreler seri bağlanarak P modüller oluşturulur. Gerçek uygulama işletimi esnasında bütün hücreler aynı güneş seviyesine maruz kalmazlar. Yani hücreler çoğu kez homojen olmayan güneş radyasyonuna maruz kalırlar. P modülde ufak bir kısım bile gölgelenme etkisine maruz kalsa bile P modülün çıkışı ciddi miktarlarda azalabilir. Ancak gölgeli hücrenin P çıkışı üzerinde oluşturabileceği olumsuz etkinin büyük bir kısmı köprüleme diyotları ile giderilebilir. Köprüleme diyotları normal iletim esnasında aktif değil iken, gölge etkisi durumunda aktif hale gelir. Gölgeli hücrenin toplam çıkış gerilimi üzerindeki etkisi iken, köprüleme diyotu var iken oluşan gerilim düşümü ise yaklaşık civarındadır (diyot üzerindeki gerilim düşümü) Rüzgâr ve Güneş Enerjili Güç Sistemleri Ders Notu Sayfa 8

Ancak gölgeli hücrenin P çıkışı üzerinde oluşturabileceği olumsuz etkinin büyük bir kısmı köprüleme diyotları ile giderilebilir.

9 sistem = ( n ) 0. 6 sistem = ( n ) ( Rp Rs ) R s R s 0 A sc = 0 0 A R p sc = 0 R p 0.6 ( n ) ( n ) Gölgeleme etkisi sistemde sadece gerilim ve güç azalmasına yol açmaz, aynı zamanda fiziksel olarak sisteme zarar verebilir. Gölgeleme etkisinden dolayı hücre üzerinde yaklaşık 30 watt a kadar güç harcanması söz konusu olabilir. Bu durum ise hücre üzerinde oldukça sıcak noktaların oluşmasına neden olup hücrenin fiziksel olarak zarar görmesine neden olabilir. Gölge etkisini azaltmak amacı ile köprüleme diyotlarının her hücrenin karşısına yerleştirmek pratik bir yaklaşım değildir. Bu nedenle köprüleme diyotları, bir modül içerisindeki bir grup hücreyle ortak olarak veya her bir modül için ayrı bir diyot ile birlikte kullanılabilir. Elbette ki her bir hücre için köprüleme diyotu kullanılırsa gerilim düşümü daha az olacaktır Rüzgâr ve Güneş Enerjili Güç Sistemleri Ders Notu Sayfa 9

Gölgeleme etkisinden dolayı hücre üzerinde yaklaşık 30 watt a kadar güç harcanması söz konusu olabilir.

10 Blokaj Diyotu: Köprüleme diyotları sistem akımının gölgeli veya hatalı çalışan modülün etrafından dolaşarak akmasını sağlar. Köprüleme diyotları P şeridin sadece performansını artırmakla kalmayıp, aynı zamanda hücreler üzerinde sıcak noktaların oluşmasını engeller. Benzer bir problem birden fazla P şeridin paralel bağlanması durumunda da oluşur. Bu durumda hatalı veya gölgeli çalışan modül geri kalan diğer modüllerden akım çeker. Bu akımın P şerit üzerinde oluşturacağı olumsuz etkiyi ortadan kaldırmak için her bir şeride blokaj diyotları konur. Bu blokaj diyotları aynı zamanda aküden gelebilecek ters akıma karşıda koruma görevi yapar Rüzgâr ve Güneş Enerjili Güç Sistemleri Ders Notu Sayfa 0

Benzer bir problem birden fazla P şeridin paralel bağlanması durumunda da oluşur. Bu durumda hatalı veya gölgeli çalışan modül geri kalan diğer modüllerden akım çeker.

11 Bir P modüle ilişkin teknik veriler: BP 365U 65 Watt Photovoltaic Module Performance Rated power (Pmax) 65W Nominal voltage Limited Warranty 5 years BP Curves (0, 6, 50 and 75 o C) Electrical Characteristics BP 365 Maximum power (Pmax)3 65W oltage at Pmax (mp) 7.6 Current at Pmax (mp) 3.69A Warranted minimum Pmax 60W Short-circuit current (sc) 3.99A Open-circuit voltage (oc). Temperature coefficient of sc (0.065±0.05)%/ C Temperature coefficient of oc -(80±0)m/ C Temperature coefficient of power -(0.5±0.05)%/ C NOCT (Air 0 C; Sun 0.8kW/m ; wind m/s) 47± C Maximum series fuse rating 0A Maximum system voltage 600 (U.S. NEC & EC 65 rating) 000 (TÜ Rheinland rating) Mechanical Characteristics Dimensions Length: mm (43.7 ) Width: 50mm (9.8 ) Depth: 50mm (.97 ) Weight: Solar Cells: 7. kg (5.9 pounds) 36 cells (4mm x 4mm) in a 4x9 matrix connected in series Junction Box: U-ersion junction box with 6-terminal connection block; P 54, accepts PG 3.5, M0, ½ inch conduit, or cable fittings accepting 6-mm diameter cable. Terminals accept.5 to 0mm (8 to 4 AWG) wire. Diodes: Construction Front: Frame: Schottky by-pass diodes included, every 8 cells High-transmission 3mm (/8th inch) tempered glass; Back: Tedlar; Encapsulant: EA Clear anodized aluminum alloy type 6063T6 Universal frame; Color: silver Rüzgâr ve Güneş Enerjili Güç Sistemleri Ders Notu Sayfa

Temperature coefficient of sc (0.065±0.05)%/ C Temperature coefficient of oc -(80±0)m/ C Temperature coefficient of power -(0.5±0.05)%/ C NOCT (Air 0 C; Sun 0.

Benzer belgeler

GÜNEŞ ENERJİ SİSTEMLERİ

DENEY 1 GÜNEŞ ENERJİ SİSTEMLERİ YENİLEBİLİR ENERJİ SİSTEMLERİ LABORATUAR YRD. DOÇ. DR. BEDRİ KEKEZOĞLU DENEY 1 GÜNEŞ ENERJİSİ SİSTEMLERİ 1. GÜNEŞ ENERJİ SİSTEMLERİ Dünyamızın en büyük enerji kaynağı olan