GÜNEŞ ENERJİSİ İLE ELEKTRİK ÜRETİMİNİN MALİYET HESABI Ekonomik açıdan güneş pillerinin ilk yatırım maliyeti yüksek kabul edilmektedir. Birim enerji maliyeti 25-40 cent/kwh civarında değişmektedir. Uygulamada fotovoltaik elektriğin kullanımı, elektrik dağıtım sisteminin, yani şebekenin erişemediği yerlerde ekonomik olabilmektedir. Gelişmiş ülkelerde elektrik şebekesine bağlı PV sistemlere yönelim artmıştır. Henüz fosil kaynaklı santralarda üretilen enerjiye göre pahalı enerji üreten sistemler olmasına rağmen temiz ve bakımsız sistemler olmaları ve akü gerektirmemeleri yönünden cazip sistemlerdir. Son yıllarda akü masraflarının yüksek olmasından ve elektrifikasyonun büyük ölçüde sağlanmasından dolayı şebeke bağlantılı sistemlere yönelim artmıştır. Teknolojiyi izlemek açısından, 2 Haziran 1998' de Ülkemizde ilk kez EİE İdaresi Genel Müdürlüğü Didim Güneş ve Rüzgar enerjisi Araştırma Merkezinde 4.8 kw'lık Ankara da da 1.2 kw lık şebeke bağlantılı güneş pili sistemleri kurulmuştur. Günlük üretilen ortalama enerji; bir kw lık sistem için 5 kwh civarındadır. Güneş pili üretiminde, gelişen teknoloji ile maliyetlerde geçmişe göre çok hızlı bir azalma görülmektedir. Bu alanda yapılacak Ar-Ge yatırımları, devletlerin bu çalışmaları desteklemeleri ile geliştirilecek teknikler sonucu, fiyatların daha da düşeceği öngörülmektedir. Bugün güneş pillerinin fiyatları 5-6 $/Wp dır. Yıllık güneş pili piyasasının 500 milyon ABD doları ve güneş pili üretim kapasitesinin yıllık 50 MW olduğu tahmin edilmektedir. Bu rakamlar, Dünyadaki enerji kullanımı göz önüne alındığında küçük görünse de, gerek bu alandaki teknolojik gelişmeler, gerekse kullanım alanlarının giderek çeşitlenmesi ve çevre dostu bir enerji üretimi niteliği olması, bu alanda hızlı gelişmelerin beklendiğine işaretler olarak ortaya çıkmaktadır. Türkiye 42 36 Kuzey enleminde yer almaktadır bu yüzden kışın ve yazın Güneş ışığında ortalama 30 derecelik açı değişikliği olmaktadır. Güneş ışınları yazın 21 Haziranda en dik açı ile yere ulaşır, 21 Aralık da ise açı azalarak değişim gösterir, her iki tarihte gündüz, 12 13 saatleri esnasında güneş ışınlarına panel dik olacak şekilde ayarlamak gerekir. Aksi takdirde verim az olur. Karlı bölgelerde panelleri kardan temizlemek gerekir.en az 6 ayda bir açı ayarı ve yüzey temizliği yapılmalıdır.
Solar panelleri mümkünse dikey açısını ayarlanabilir bir düzenekle sabitlenir, mevsimsel açı değişikliği esnasında kolaylık olur. Güneş ışıması yazın ortalama 15 saat, kışın ortalama 9 saattir. Paneller Güneş ışığına, dik ya da dike yakın açıda en yüksek verimi sağlarlar. Ülkemizin bulunduğu enlemlerde yaz mevsiminde elde edilen güneş enerjisinin kışın ancak 1/4 i elde edilir. Yani; Yazın kışa göre 4 misli fazla elektrik gücü sağlanabilir. Bu yüzden panel gücünü, kış ve yaz dönemindeki şartlara göre hesaplamak gerekir. Ülkemizde; Haziran-Temmuz aylarında m2 ye 8 bin watt/gün enerji ulaşırken, kışın 2 bin watt/gün enerji ulaşılabilmektedir. Bu farklılık günlerin uzayıp kısalması, gökyüzünün bulutlu veya açık oluşu, güneş ışığının daha alçaktan geçerken kat ettiği atmosfer kalınlığının, kışın üç kat artmasından kaynaklanmaktadır.
Kışın güneşli bir günde aynı saatlerde, yazın aynı saatlerdeki gücün 1/3 i yere ulaşır, çünkü güneş ışınları yazın 30km lik bir hava tabakası tarafından soğurulurken kışın eğim arttığından 90km lik mesafeleri kat ederek yere ulaşır ve enerji Atmosfer gazları tarafından tutulur. Solar paneller kuruldukları yerden, regülatöre ve akü grubuna kadar elektrik, kayıpsız ya da çok az kayıpla iletilmelidir. Çekilen akıma uygun çaplı kablo kullanmalısınız. Örnek tablolarda 10 metre kablo ile 12v. 2,5 Amperlik bir panel en az 2mm çaplı kablo ile 30 metre mesafeye ise 5 Amperlik panel 3.2mm çapında bakır kablo ile bağlanmalıdır. Daha ince kablo güç kaybına sebep olur.24 voltluk bir panel grubu kullanacaksanız, kablo çapları aynı mesafede daha ince kullanılabilir ancak 2 mm den ince kablo kullanmayınız. Sistem kurarken tablolardaki değerleri inceleyin.
GÜNEŞ PİLİ SİSTEMLERİNİN MALİYETİ Güneş pili sistemlerinin maliyeti, temel olarak iki kısımda incelenebilir. Bunlardan ilki, güneş pili modüllerinin maliyetidir. ikinci kısım ise invertörler, elektronik denetim aygıtları, depolama, kablolama, arazi, altyapı hazırlama gibi sistem destek elemanlarının maliyetidir. Genelde, güneş pillerinin maliyeti, toplam sistemin maliyetinin yaklaşık yarısı kadar olmaktadır. Ancak güneş pili sistemleriyle ilgili maliyet karşılaştırmalarında çevre etkileri dikkate alınmamaktadır. Ulusal enerji kaynaklarının yetersizliği konu olduğunda, şebekeye bağlı bireysel PV sistemlerinin genelde önemli bir tasarruf potansiyeli oluşturduğu, bu konuda yapılan çalışmaların sonuçlarından anlaşılmaktadır. Büyük çapta enerji üretimi söz konusu olduğunda ise, örneğin, halen Girit Adasında yapımı sürdürülmekte olan PV santral için, birim kw başına yatırım maliyeti ilk 5 MW lık kısım için 3500 $/kw, toplam 50 MW için ise 2400 $/kw olarak verilmektedir. Bu maliyet, doğalgaz (680 $/kw), hidrolik (1200 $/kw), ithal kömür (1450 $/kw), linyit kömür (1600 $/kw) ve nükleer (1600 $/kw) santral maliyetleri ile karşılaştırıldığında, PV santrallarda ilk yatırım için önemli oranda bir fark ödenmesi gerektiği ortaya çıkmaktadır. Yakıt giderinin olmaması, bakım giderlerinin ise diğerlerine göre çok daha az olması, birim kwh başına enerji maliyetini çok aşağılara çekmektedir. Çevre maliyeti ise, güneş pillerinin üretimi aşamasında gerekli olan dışında, sıfır olarak kabul edilebilir.
PV SİSTEMLERDE KULLANILAN ELEMANLAR PV Sistemlerde Aküler Uygulamada PV sistemlerde şu aksaklıklar görülmüştür. -Güneş ışığının az geldiği dönemlerde aşırı deşarj -Güneşli dönemlerin sonuna doğru aşırı deşarj - PV kaynağının az olmasından kaynaklanan ve iç kayıplar nedeniyle daha da ağırlaşan sürekli yetersiz şarjda kalma durumu - Özellikle Güneş kuşağı bölgelerinde çevre sıcaklığının yüksek olması bunun sonucunda iç tüketimin ve korozyonun artması, aşırı şarj koşullarının ağırlaşması ve malzemenin daha hızlı yıpranması. Bu sorunların temel nedenleri şöyle sıralanabilir; -İşletme ve bakım yöntemlerinin yetersiz olması -Yetersiz şarj kontrol -Yetersiz tasarım ve boyutlandırma -Akünün durumu hakkında bilgi sahibi olmama Bu güne kadar, PV sistemlerde kullanılan akülerden verimli sonuçlar alınamamıştır. Bu durumun tipik göstergesi 7 8 yı1 olarak hesaplanan akü ömrünün, uygulamada 4 5 yıl civarında olmasıdır. PV sistemlerde kullanılacak aküler için aşağıdaki şartların incelenmesi gerekir. -Günlük yada mevsimlik şarj-deşarja dayanma -Yüksek ve düşük dış devre sıcaklığına dayanma -Bakımsız yada az bakımla güvenli çalışabilme -Hasar görmeden uzak ve kırsal yörelere taşınabilme -Az sayıda alet ve niteliksiz işgücü ile kolaylıkla tesis edilebilme
-Ev modüllerinin 20 yıllık ömrü süresince güvenilir olarak çalışma AKÜ BAĞLANTI ŞEKİLLERİ SERİ BAĞLANTI Seri bağlantı, akü bloklarının akü grubunu oluşturacak şekilde ard arda bağlanması ile oluşturulan tek bir seri koldur. Akü grubunun toplam gerilimi, her bir akü blok geriliminin toplamından oluşur ve bu gerilim kgk nın set edilen tampon (float) gerilimi ile aynı olmalıdır. seri bağlantıda akü kapasitesi değişmez; akü grubunun kapasitesi, grupta yer alan her bir bloğun kapasitesine eşittir. PARALEL BAĞLANTI Paralel bağlantı, iki veya daha fazla sayıda seri bağlantı ile oluşturulur. her bir seri koldaki akü blok sayısı eşittir. aküler iki nedenle paralel bağlanırlar: 1) kapasitenin arttırılması (toplam kapasite, paralel bağlı olan her bir kol kapasitesinin toplamına eşittir.) 2) güvenilirliğin arttırılması (tek bir arızalı akü, kgk için tüm akülerin yedek enerji beslemesinin kesilmesine neden olmaz.) Altıdan fazla akü grubunun paralel bağlanması yaygın bir uygulama değildir. hangi bağlantı grubu kullanılırsa kullanılsın seri kolda yer alan tüm hücreler birbiri ile özdeş olmalıdır.
Aküler hakkında bilinmesi gerekenler: * Akünüzün uzun ömürlü olması sizin elinizde,yani bakımla olacaktır. * Su seviyesi hiç bir zaman plaka seviyesinin altına düşmemelidir. * Yaz aylarında su daha sık azalacağından kontrolleri sıklaştırmakta fayda vardır. * Akü kısa devreden korunmalı,üzerlerinde metal bir şey unutulmamalı. * Ani sıcaklık ve soğuk, ateş tehlikelidir. Patlama olabilir. * Kutup başları, oksitten korunmaları için gres veya vazelin ile kaplanmalıdır. * Yağ ve yakıtın bulaşmamasına dikkat edilmeli. * Sarsıntılardan etkilenmemeli. (Bunun için sabitlenme yapılabilir ve alt ve yanlara sünger konabilir) *Akü gözlerindeki tapaların havalandırma delikleri açık olmalı,ayrıca akü hava alacak bir yere konmalıdır. Şarj olurken çıkardığı gazlar insan sağlığı için tehlikelidir. *Akü bağlanırken önce pozitif (+), sonra negatif (-) ucu takılır. Sökerken ise bu işlemin tersi yapılmalıdır. (Ark yapmaması için) * Su ilave edilirken akü üzerinde bulunan seviyelere dikkat ediniz. (Max-Min çizgileri) * Dolu (asidi veya suyu olan) aküyü şarjsız bırakmamaya özen gösteriniz. Eğer akünüzü uzun bir müddet kullanmayacaksanız, söküp serin bir yerde bırakınız. Asla güneşte bırakmayın.tabi arada sırada şarj etmeyi unutmazsınız sanırım.
Günümüzde gerek telefonlarda, gerekse telsizlerde Ni-Cd, Ni-MeH ve Li-Io pillerin kullanımı çok revaçta olmasına ramen yüksek kapasiteli ve ucuz akım kaynağı olarak hala Kurşun-Asit aküler tercih edilmektedir. Masamda kullandığım güç kaynağım en fazla 10 A verebilmekte ve daha fazla akıma ihtiyacım olduğunda aküme başvurmaktayım. Ayrıca ilerki yıllarda evlerimiz için kısa süreli enerji (220 V) üretmek zorunda kalacağımızı da hesaplayarak bu devrenin faydalı olacağını düşünmekteyim. Kuru Tip Bakımsız Aküler Teknik Özellikleri: 5-10 Yıl Ömürlü İki Sınıfa Ayrılır Tam Kapalı Bakımsız Tipde Olurlar Hücreleri Özel Emniyet Valflidir Uzun Ömürlü Olup Tampon Şarj veya Döngülü Rejimde Çalışabilirler Oksijen Rekombinasyonu Oldugundan Kesinlikle Gaz Sızdırmaz Tamamiyle kapalı, bakımsız tiptir. Çok geniş bir ısı yelpazesinde çalışabilir. Özel alçak basınçlı emniyet valfleriyle teçhiz edilmiştir. Tampon şarjda ya da çoklu döngü şarjda çalışmaya müsaittir. Tamamen oksijen rekombinasyonuyla çalıştığından gaz sızdırmaz. İç direnci düşük olup, rafta beklemede kayıpları son derece düşüktür. Yatay, dikey herhangi bir pozisyonda çalıştırılabilir. Ters çevrilse bile asit sızdırmaz. Kullanılan özel kalsiyum alaşımlı ızgaralar uzun ömür ve yüksek performans sağlar. Tampon şarjda 5 yılın üzerinde, çoklu döngülü çalışmada 1000 döngünün üzerinde ömre sahiptir. Kurşun-Asit aküler tekniğine uygun olarak doldurulduğunda çok uzun seneler hizmette kalabilirler. 12 V Kurşun-Asit bir akünün ideal şarj akım - voltaj grafiği Grafik 1 de gösterilmiştir. Birinci faz (A-B) sırasında akü voltajı 10 V cıvarına gelene kadar şarj akımı sınırlandırılmıştır. Bu sınırlama hem ortama asit buharının yayılmasına, hemde oluşan kimyasal reaksiyonun hızını düşürerek kurşun plakaların delinmesine engel olmaktadır. Akü voltajı 10 V'tu geçtikten sonra (C-D) voltaj değeri 14.4 V' ta ulaşana kadar akü toplam kapasitesinin 1/10 u kadar bir akımla şarj edilmelidir. Şarj süresi 5-6 saat kadar sürecektir. Voltaj değeri 14.4 V'ta ulaştığında akü tümüyle dolmuştur ve bundan sonra iç direncinin küçük oluşu nedeniyle kendi kendine boşalmasını engellemek için çok küçük bir akım ile
tamponda tutulması gerekmektedir (E-F). Tamponlama sırasında voltaj 16.5 V'tun üzerine çıkarılmamalıdır. Şarj devresi şöyle çalışmaktadır. Eğer akü şarja bağlandığında komple boş ise T1 transistörü kesimdedir, IC1 in çıkışı low dur T2 ve T3 üzerinden geçecek akımı P1 direncinin değeri belirler.bu değer akünün toplam kapasitesinin 1/20 sinden daha büyük olmamalıdır. Akü voltajı 10-14 V arasında iken D3 üzerinden T1 biaslanır ve iletime geçer.bu sırada IC 1 in çıkışı hala low dur. Şarj akımını P1 ve P2 dirençlerinin değerleri beraberce belirler. P3 direncini voltajı (IC 1 in + girişinde) D1 zener diodunun 6.8 voltluk değerini aştığında IC1 in çıkış voltajı 1 M luk direnç üzerinden geri besleme alarak D1 in voltajına yakın bir voltajda salınma yapar. Bu sırada T1 tekrar kesime girer ve şarj akımını P1 in değeri belirler. Bu durum (A-B) fazının zıttıdır. Devrenin Kalibrasyonu : Devreye 0-10 A sıkalalı bir ampermetre bağlayınız. Kalibrasyona başlamadan önce Akünü dolu olması gerekir (14.4 V). Aküyü devreye bağlayınız ve P3 direncini ayarlayarak IC 1 in çıkışının salınım yapmasını sağlayınız. Daha sonra P1 direncini ayarlayarak toplam akımın 1/20 si kadar bir akım geçmesini sağlayınız. Daha sonra aküyü boşaltarak voltajı 11 V cıvarına indirin ve P2 direncini ayarlayarak toplam akımın 1/10 unun geçmesini sağlayın. Akü tam dolduğunda eğer voltaj 16.5 V tu geçerse P3 direncini tekrar ayarlayarak akım geçmemesini sağlayın.daha sonra ampermetreyi devreden çıkarabilirsiniz. Trafo 220 V / 16 V 150 W lıktır. Köprü diod ve TIP 2955 transistörünü büyükçe bir soğutucuya bağlamayı ihmal etmeyin, BD 140 için TR5 tipi bir soğutucu uygun olacaktır. Çıkışa seri bağlı 16 A'lik diod istendiğinde kullanılmayabilir. AKÜLERİN ÇALIŞMA ÖMRÜNÜ ETKİLEYEN FAKTÖRLER DEPOLAMA - 12 18 ay raf ömrü - Kurşun asit aküleri asla boşalmış veya kısmen boşalmış durumda tutmayınız. - Aküler uzun süre depolanacaksa 6 ayda bir kere şarj edilmesi uygundur. DÜŞÜK ŞARJ
- Anma değerinden daha düşük bir açık-devre gerilimi sülfatlaşmanın göstergesi olabilir. - Max. 12 saat süreyle, yüksek gerilim ve sabit akım şarjı ile (anma kapasitesinin 1/10 değeri) geri kazanım. AŞIRI ŞARJ - Aşırı şarj gerilimleri, aküden yüksek şarj akımlarının akmasına, bu akım nedeniyle aşırı ısının açığa çıkmasına ve güvenlik valfinden gaz çıkışına neden olur (bu nedenle valve regulated terimi kullanılmaktadır). bu durum kısa bir süre içinde pozitif plaka malzemesini korozyona uğratacak ve akü ömrünü hızlı bir şekilde kısaltacaktır. SICAKLIK - Önerilen ortam sıcaklığı 20 C - 25 C - Yüksek sıcaklıklar, muhtemel oksijen/hidrojen gaz oluşumuna neden olarak akünün servis ömrünü kısaltır (bu durumda akü kurtarılamaz). - 40 C de akü servis ömrü %25 e düşer. DERİN DEŞARJ (AŞIRI DEŞARJ) - Çoğu vrla akü için 1.67 v/hücre sınır değerdir. - Derin deşarj, akü kapasitesini ve çalışma ömrünü ters yönde etkiler. - Derin deşarj, akünün iç direncini arttırarak plakaların sülfatlaşmasına neden olur. AC DALGALILIK - Aküler dc güç depolama elemanlarıdır ve dc gerilim ile şarj edilmelidirler. Dc şarj geriliminin üzerine binen ac gerilimler akülerin çalışma ömrünü azaltır.
Akü İşletimini Geliştirmek İçin Yapılabilecek Çalışmalar PV tesislerindeki deneyimler mevcut akülerin yaklaşık 8 yıllık bir ömrü ve minimum bakım gerektirme gibi özellikleri yerine getiremediğini göstermektedir. Akünün ömrünü artırmak için daha gelişmiş akü tasarımları gereklidir. Her bir uygulama için, uygun akü seçilmesi ve akünün çalışma şartları, ömrünü uzatacak şekilde optimize edilmelidir. PV sistemlerdeki aküler için yapılan araştırma ve geliştirme çalışmaları, bu pazarın küçük olması nedeniyle sınırlı kalmıştır. PV sistem aküleri toplam akü pazarının ancak % l ini kapsamaktadır. Bununla birlikte
yapılan çalışmalar sonucunda bazı gelişmeler sağlanmış, Ni Cd ve kurşun asit akülerde asit ajitasyonu, gelişmiş ızgara yapıları ve akü durumunu izleme gibi konularda yeni çalışınalar yapılmıştır. Ayrıca sodyum sülfür, çinko-bromür ve lityum gibi yeni akü teknolojilerinde gelişmeler olmuştur. Bu tür aküler, taşınabilir kaynak olarak kullanılmak için yapılmakta ve toksin metallerin, kurşun, civa ve kadmiyumun akil üretiminde kullanılmasını en aza indirmeyi amaçlayan yasal düzenlemeler tarafından da üretimleri teşvik edilmektedir. Akü ömrünü arttırmak için yapılabilecek geliştirme çalışmaları arasında şunlar yer almalıdır: -Şarj denetiminin aşağıdakiler göz önüne alınarak geliştirilmesi -Aşırı şarj eşiklerinde sıcaklık kompanzasyonu -Derin deşarj ve aşırı şarj sınırlarının mevsimlik değişmesi -Hata durumunda akünün korunması -Derin deşarj ısının deşarj akımına göre kompanze edilmesi -Akünün yaşlanmasını takip etme -Akü hücrelerinin birbirine göre eşitlenmesi -Güvenilir akü izleme cihazlarının (şarj durumunun gösterilesi dahil) kullanılması. Kullanıcı izlenen akü verilerinden ve hücrelerin durumundan akünün çalışmasını ayarlayabilir. Optimum boyutlandırma ve seçme Fotovoltaik Levhalar(Paneller) Bir fotovoltaik sistemin en önemli bölümü olan fotovoltaik levhalar güneş enerjisini doğru akım elektrik enerjisine dönüştürürler. Güneş pillerinin bir araya gelmesiyle fotovoltaik
modüller elde edilir. Bu modüllerin bir araya gelmesiyle fotovoltaik levhalar oluşturulur. Bu levhalar ise gerekli miktarda kullanılarak fotovoltaik sistem oluşturulur. Tipik bir fotovoltaik levha güneşli açık bir havada 12 volt, 10 amper kadar yani 120 watt elektrik üretilebilir. Elde edilen gerilimi artırmak için levhalar seri olarak, akımı artırmak için ise paralel olarak bağlanabilirler. Genel olarak küçük uygulamalarda bir veya birkaç tane fotovoltaik levha kullanılmaktadır. Güneş olmadığı zamanlarda bataryalardan daimi akım çekilir ve güneş olduğu zamanlarda batarya şarj edilir. Bataryalar genelde kurşun asit çeşidi olmalarına rağmen, araba bataryalarına kıyasla derin şarj-deşarj özelliklerine sahiptirler. Fotovoltaik sistemlerde fazla enerji depolama maksadı ile genel olarak birden fazla batarya paralel olarak bağlanır ve bu şekilde toplam depolama kapasitesi artırılmış olur. Regülatör Fotovoltaik sistemlerde güneş olduğu zamanlarda bataryaların tamamıyla dolduktan sonra akım almalarını (overcharge) önlemek gerekir. Fazla şarj bataryanın ısınmasına, sıvı kaybına ve batarya ömrünün kısalmasına yol açar. Regülatör, fotovoltaik levhalar ile bataryalar arasına konur ve bataryaların fazla şarj olmalarını önler. Çalışma prensibi olarak regülatör batarya voltajını sürekli kontrol eder, batarya dolunca bataryaya giden akımı otomatik olarak keser. Bir regülatör seçerken dikkat edilmesi gereken en önemli husus, regülatörün gerekli olan maksimum akıma dayanıklı olmasıdır. Seçilen regülatörün, kullanılan batarya voltajı ile uyumlu olmasına da dikkat edilmelidir. Zener Diyot İle Regülasyon: Düşük güçlü PV üreteçlerde aküye paralel bağlanmış bir zener diyodu ile akü gerilimi sürekli olarak aynı değer civarında tutulabilir. Paralel Regülatör Aküye paralel bağlanan bir transistörün elektriksel geçirgenliği, akü gerilimine veya akü akımına orantılı olarak otomatik ayarlanır. Seri Regülatör
Paralel tipte olduğu gibi ayarlanır. Ancak paralel tipten farklı olarak, seri transistör devrede sürekli aktif durumda olduğundan belirli bir enerji burada ısıya dönüşerek kayba uğramaktadır. Süreksiz Çalışan Şarj-Deşarj Regülatörü Birden fazla modülün paralel bağlı olduğu PV jeneratörlerde, aküye giden şarj akımı, bazı modüllerin devreden çıkarılması veya devreye alınması ile azaltılabilir veya çoğaltılabilir. Aynı şekilde akü şarj seviyesi kritik değerin altına indiğinde de yük devreden çıkartılır. Bu müdahaleler sisteme süreksiz karakterde çalışan bir regülatör vasıtasıyla yapılır. İnverter İnverter 12 veya 24 Volt düşük doğru akımı 240 volt alternatif akıma dönüştürür. Birkaç tane elektrikli cihazı besleyen küçük fotovoltaik sistemlerde inverter yerine düşük voltajlı doğru akımla çalışan elektrikli cihazlar kullanmak daha verimli olabilir. Örneğin, 12 Volt ile çalışan buzdolabı, televizyon, lamba vb. elektrikli cihazlar kullanıldığı takdirde invertere ihtiyaç olmayacaktır. Yalnız düşük voltaj ile çalışan elektrikli cihazlar genelde daha pahalı olup çeşit bulmak da oldukça güçtür İnverterin çalışma prensibi: D.a gerilimi alır bir veya bir kaç çift transistörden geçirir. Sırasıyla bu transistörlerin tetiklenip bırakılması ile a.a. gerilimi elde edilir. Bir transformatör yardımı ile konutlarda kullanılan 220 volt şebeke gerilimi elde edilmiş olur. Kare dalga inverterler genellikle motorlarda ve el aletlerinde kullanışlıdır. Sinüs dalga inverterler ise diğer elektronik cihazlarda kullanılır. Sinüs dalga inverterler, kare dalga inverterlere göre daha düzenlenmiş ve temizlenmiş bir inverter tipidir, fakat daha pahalıdır. Şekilde 8 kw inverter şeması gösterilmiştir.
Fotovoltaik sistemlerde, çıkış dalga şekline bağlı olarak 3 çeşit inverter kullanmak mümkündür. Kare Dalga İnverter Bu tip inverterler doğru akımı kare dalgaya dönüştürür. Kare dalga inverter ucuz olup daha çok aydınlatma, soba, motor vb. hassas olmayan elektrikli cihazlar için kullanılır. Değiştirilmiş Sinüs Dalgası İnverter Bu inverterlerde çıkış dalga şekli sinüs dalgasına benzetilmiştir. Bu tip inverterler televizyon, radyo, mikrodalga vb. birçok elektronik cihazı çalıştırmak için kullanılır. Sinüs Dalgası İnverter Bu inverterler tam bir sinüs dalgası üretirler. Bu tip inverterler pahalı olup çok hassas elektronik cihazlarını (örneğin lazer yazıcı, bilgisayar vb.) çalıştırmak için kullanılabilir. Bir inverter seçerken dikkat edilmesi gereken en önemli nokta, inverterin daimi ve kısa anlık güç kapasitesidir. Seçilen inverterin, kullanılanı batarya voltajı ile uyumunun sağlanması da dikkat edilmesi gereken bir husustur. GÜNEŞ PİLİ SİSTEMLERİNİN EKONOMİSİ Güneş pili sistemlerinin enerji maliyetini üç önemli etken belirler. Bunlar: - Pil verimi - Sistemin ilk yatırım maliyeti
-Sistemin ömrü Verim Pil veriminin maliyet üzerinde doğrudan bir etkisi vardır. Bu verimin artırılmasıyla güneş pili sistemlerinin maliyeti azalacaktır. Daha gelişmiş teknolojiler kullanılarak gelecekte pil verimlerinin %24 ler mertebesine çıkarılacağı umulmaktadır. Yatırım Maliyeti Güneş pili sistemlerinin işletme ve bakım maliyetleri çok az olduğu için toplam sistem maliyetinin büyük bir kısmını ilk yatırım maliyeti oluşturur. Üretim teknolojisinin geliştirilmesi yüksek verimli pillerin yapılması, modül tasarım ve yapım tekniklerinin geliştirilmesi ile ilk yatırım maliyeti azalacaktır. Güneş pili sistemlerinin ilk yatırım maliyetleri arasında arazi, tesisat, montaj, inverter ve diğer güç cihazları gibi destek elemanlarının maliyeti yer alır. Destek sistemlerinin maliyeti bir güneş pili sistemini maliyetinin yaklaşık yarısını oluşturduğu için, bu tür maliyetleri azaltmak en az modül maliyetini azaltmak kadar önem taşır. Modül Ömrü Silisyum kristal piller için bu etken fazla önem taşımaz. Çünkü bu pillerde hedeflenmiş olan 30 yıllık ömre ulaşılmıştır. Amorf silisyum ve diğer güneş pili türlerinde zamanla güç çıkışı bozularak azaldığı için ömür daha önemlidir. Modül ömrünün artmasının enerji maliyetleri üzerinde etkisi olacaktır. Bir güneş pili sisteminin ürettiği enerjinin maliyeti, depolama yapılmadığı zaman 0.3-0.4 $/ kwh arasındadır. Bu maliyetle güneş pili sistemleri, enterkonnekte şebekenin olmadığı veya ulaşımın zor ve pahalı olduğu bölgelerde diğer alternatif enerji kaynakları ile yarışabilir düzeydedir. Bu gibi yerlerde bir kaç kw a kadar küçük güçteki uygulamalar (iletişim, ilaç-aşı soğutma, su pompası ve aydınlatma gibi), teknolojik açıdan olduğu kadar ekonomik açıdan da kendini kanıtlamıştır. Güneş Pillerinin Teknik ve Ekonomik Değerleri: Tek kristal silisyum Kullanılan Malzemeler :Metal, cam, Dünya yıllık üretim kapasitesi : 15 MWe, Endüstri büyüme hızı : %20, Kurulu güç : 100 Mwe, Tipik sistem boyutu : 5 Mwe, Sistem verimi :% 12 Sistem ömrü : 20 yıl İlk yatırım maliyeti : 5000 6000 $/ kwe Yıllık bakım ve işletme maliyeti : 10 $/kwe Enerji maliyeti : 0.29 $/kwh
Tek kristal silisyum güneş pillerinde hedeflenen değerler: Sistem verimi : % 15 İlk yatırım maliyeti : 1400 1600 $/ kwe Yıllık bakım ve işletme maliyeti : 5 $/kwe Enerji maliyeti : 0.07 0.14 $/kwh Çok kristal Si Kullanılan Malzemeler :Metal, cam, çeşitli pil malzemeleri Dünya yıllık üretim kapasitesi : 20 MWe Endüstri büyüme hızı : % 30 Kurulu güç : 50 Mwe Tipik sistem boyutu : 5 MWe Sistem verimi :% 10 Sistem ömrü : 20 yıl İlk yatırım maliyeti : 5000 6000 $/ kwe Yıllık bakım ve işletme maliyeti : 10 $/kwe Enerji maliyeti : 0.29 $/kw Çok kristal Si güneş pillerinde hedeflenen değerler Sistem verimi : % 13 İlk yatırım maliyeti : 1300 1500 $/ kwe Yıllık bakım ve işletme maliyeti : 5 $/kwe Enerji maliyeti : 0.06 0.12 $/kwh Tek ince film Dünya yıllık üretim kapasitesi :25 MWe Endüstri büyüme hızı : %10 Kurulu güç : 30 MWe Tipik sistem boyutu : 5 MWe Sistem verimi : % 4 Sistem ömrü : 20 yıl İlk yatırım maliyeti : 5000 $/ kwe Yıllık bakım ve işletme maliyeti : 30 $/kwe Enerji maliyeti : 0.25 $/kwh Tek ince film güneş pillerinde hedeflenen değerler Sistem verimi :% 8 İlk yatırım maliyeti : 1150 1400 $/ $ kwe
Yıllık bakım ve işletme maliyeti Enerji maliyeti : 15 $/kwe : 0.05 0.10 $/kwh Çoklu ince film Kullanılan Malzemeler Dünya yıllık üretim kapasitesi Endüstri büyüme hızı : %30 Kurulu güç Sistem verimi :% 7 Sistem ömrü İlk yatırım maliyeti Yıllık bakım ve işletme maliyeti Enerji maliyeti :Metal, cam : 5 MWe : 1 MWe : 20 yıl : 5000 $/ kwe : 15 $/kwe : 0.24 $/kw lektrik Çoklu ince film güneş pillerinde hedeflenen değerler Sistem verimi :% 10 İlk yatırım maliyeti Yıllık bakım ve işletme maliyeti Enerji maliyeti : 1150 1400 $/ $ kwe : 10 $/kwe : 0.05 0.10 $/kwh Güneş pili verimlilikleri Fotovoltaik güneş pillerinin sürekli gelişimlerine bağlı olarak verimliliklerinin özetlendiği çizgilerin geçerlilik süreleri oldukça kısa olmaktadır. Ancak, karşılaştırılmalı bir kaynak olması amacı ile Fraunhofer Enstitüsü tarafından internette ISE PV Charts (http:/www.ise.fhg.de/kallab/welcome.html) den yapılan en yüksek verimlilikleri gösteren özet aşağıdaki çizelgede verilmiştir. Fotovoltaik Pilin Cinsi Alan (cm 2 ) Verimlilik (%) Üretilen Birim Tek Kristalli Silisyum 4.00 24 UNSW, Sydney Avustralya Çok kristalli Silisyum 21,2 17,4 ISE, Freiburg, Almanya Amorf Silisyum 1 14,7 United Solar Cu/In, Ga)Se2 0,4 17,7 NREL, USA CdTe/CdS 15,8 USA GaAS Tek kristal 1 23,9 K.Univ, Nijmegen Hollanda Çizelge 1. güneş pillerinde rapor edilmiş en yüksek verimlilikler.
Güneş pili yapımında kullanılan malzemenin reserv durumları da oldukça önemli değişkenler olarak karşımıza çıkmaktadır. Silisyum, doğada en çok bulunan element olması nedeni ile reserv konusunda geleceğe yönelik bir sorun yoktur. Diğer seçenek malzemeleri oluşturan elementlerin reserv durumları dünya da ki yıllık üretim ve 500MW güç üretimi için gerekli miktar Çizelge 2'de özetlenmiştir. Çizelge 2 Element Dünya Reservleri Dünya Üretimi Yıllık 500MW güç için gereken Miktar Ton CD 970 000 20 000 25 Te 39 000 404 28 In 5 700 180 25 Se 130 000 2000 60 Ga 1 000 000 35 5 MALİYET ANALİZİ MART 2007 GÜNEŞ PANELLERİ (KDV HARİÇ) GÜÇ GERİLİM BOYUT CİNS FİYAT [WATT] [VOLT] [CM] [USD - ] 0,3 2,4 5,5 x 5,5 MONOKRİSTAL $3,00 2,2 7,5 15 x 15 MONOKRİSTAL $21,00 3 8,5 13 x 27 MONOKRİSTAL $30,00 5 9 23,5 x 24,5 POLİKRİSTAL $42,00 5 17,4 21 x 29 MONOKRİSTAL $42,00 10 17,4 29 x 34 MONOKRİSTAL $78,00 12 17 33,5 x 96 AMORF $87,00 PLASTİK ÇERÇEVE 13 17 53 x 35 AMORF $117,00 ADAPTÖRLÜ, ÇANTALI 20 17,4 41 x 43 MONOKRİSTAL $150,00 30 18 34 x 73,5 MONOKRİSTAL $207,00 40 17 61,5 x 54,5 MONOKRİSTAL $264,00
40 17 Ø 70 POLİKRİSTAL $336,00 YUVARLAK 50 17 56 x 67,5 MONOKRİSTAL $315,00 60 17 44,5 x 101 MONOKRİSTAL $360,00 68 19 39,5 x 285 GIGS $714,00 UNISOLAR, LAMİNAT, HALI TİPİ 80 17 54 x 120 POLİKRİSTAL 354,00 SHARP 125 17,5 68 x 150 POLİKRİSTAL 564,00 SOLARA 130 17,6 65,5 x 142,5 POLİKRİSTAL 558,00 KYOCERA 175 35,4 82,5 x 157,5 MONOKRİSTAL 735,00 SHARP SOLAR ŞARJ KONTROL CİHAZLARI MART 2007 ÜRÜN ADI BAYİ ALIŞ KDV HARİÇ SATIŞ KDV DAHİL 1 PHOCOS CX 10 (12/24V-10 Amp)- Ayarlı karanlık sensörü 120,00 YTL 175,00 YTL 2 PHOCOS CA 08-2 (12V-8 Amp) 78,00 YTL 115,00 YTL 3 PHOCOS CA 06-2 (12V-6 Amp) 72,00 YTL 105,00 YTL 4 MORNINGSTAR TriStar 45 A (12-48 V-45 Amp) 375,00 YTL 540,00 YTL 5 JUTA CLP 05-ST(12/24V-6Amp)-Zaman ayarlı karanlık sensörü 84,00 YTL 120,00 YTL 6 JUTA CLP 05-ST2 (12/24V-6Amp)-İki lambalı sistem için, sensör 96,00 YTL 140,00 YTL 7 JUTA CMP 45 (12/24V-30Amp) 270,00 YTL 390,00 YTL 8 JUTA CMP 24 (12/24V-20Amp) 210,00 YTL 310,00 YTL 9 JUTA CMP 12 (12/24V-12Amp) 72,00 YTL 105,00 YTL
10 JUTA CMP 12 (12/24V-10Amp) 69,00 YTL 100,00 YTL 11 JUTA CMP 12 (12V-12 Amp) 66,00 YTL 95,00 YTL 12 JUTA CMP 12 (12V-10 Amp) 57,00 YTL 85,00 YTL 13 JUTA CMP 05 (6V-3 Amp) 42,00 YTL 60,00 YTL 14 SC 10 (12V-10 Amp)- Ayarlı karanlık sensörü 60,00 YTL 85,00 YTL 15 SC 05 (12V-5 Amp) 45,00 YTL 60,00 YTL 16 GH 003-K (12V-3 Amp)-Karanlık Sensörü 21,00 YTL 30,00 YTL ARMATÜR FİYATLARI NİSAN 2007 ÜRÜN ADI BAYİ ALIŞ (KDV HARİÇ) SATIŞ (KDV DAHİL) 1 12 V-TAVAN AVİZESİ, 144 LED, 10 WATT 270,00 TL 400,00 TL 2 12 V-240 LED BAR, 15 WATT, 100 x 5 CM ALUM. LAMBA 240,00 TL 360,00 TL 3 12 V-160 LED BAR, 10 WATT, 60 x 4 CM ALUM. LAMBA 135,00 TL 200,00 TL 4 12 V-90 LED BAR, 6 WATT, 60 x 4 CM ALUM. LAMBA 108,00 TL 162,00 TL 5 12 V-60 LED BAR, 5.5 WATT, 60 x 4 CM ALUM. LAMBA 105,00 TL 156,00 TL 6 12 V-240 LED SOKAK LAMBASI, 16 WATT, NORMAL TİP 220,00 TL 320,00 TL 7 12 V-315 LED SOKAK LAMBASI, 20 WATT, 1009 NORMAL 300,00 TL 440,00 TL 8 12 V-315 LED SOKAK LAMBASI, 20 WATT, 1001 SLIM 360,00 TL 530,00 TL 9 12 V-12 POWER LED SOKAK LAMBASI, 40 WATT 585,00 TL 840,00 TL 10 12 V-930 LED SOKAK LAMBASI, 60 WATT, 1001 SLIM 720,00 TL 1.020,00 TL 11 12 V-576 LED GÖMME TAVAN ARMATÜRÜ, 32 WATT 480,00 TL 675,00 TL 12 220 V- 1023 LED SOKAK LAMBASI, 60 WATT, 1001 SLIM 870,00 TL 1.200,00 TL 13 220 V-576 LED GÖMME TAVAN ARMATÜRÜ, 32 WATT 480,00 TL 675,00 TL
AMPUL FİYATLARI NİSAN 2007 AMPULLER BAYİ ALIŞ (KDV HARİÇ) SATIŞ (KDV DAHİL) 1 12 V-G 42, E 27 DUYLU, 12 LED'Lİ PETEKLİ AMPUL, 0.4 W 9,00 TL 13,00 TL 2 12 V-36 LED Lİ, E 27 DUYLU AMPUL, 2,5 WATT 18,00 TL 27,00 TL 3 12 V-70 LED Lİ, E 27 DUYLU 360 º GLOB AMPUL, 1,2 W 33,00 TL 49,00 TL 4 12 V-70 LED Lİ, E 27 DUYLU 360 º GLOB AMPUL, 5,8 W 36,00 TL 54,00 TL 5 12 V-126 LED Lİ, E 27 DUYLU, 360º KÖŞELİ AMPUL, 11 W 54,00 TL 78,00 TL 6 4.8 V- 0,6 WATT LED'Lİ AMPUL 9,00 TL 14,00 TL 7 4.8 V- 2,5 WATT TASARRUFLU AMPUL 6,00 TL 9,00 TL 8 6V-1 WATT TASARRUFLU AMPUL 6,00 TL 9,00 TL 9 6V-3 WATT TASARRUFLU AMPUL 9,00 TL 14,00 TL 10 12 V- 3 WATT TASARRUFLU AMPUL 9,00 TL 13,00 TL 11 220 V-70 LED Lİ, E 27 DUYLU 360 º AMPUL, 5,5 WATT 36,00 TL 54,00 TL Bir park aydınlatma sisteminin maliyeti: 50 Watt Güneş paneli 2 adet 12 V/5,5 Watt Ampul-69 LED li 12V/44Ah Akü Zaman ayarlı, karanlık sensörlü Solar şarj kontrol cihazı 690 - YTL + KDV 814,2 YTL Günlük 6 kw/h elektrik üretimi için oluşturulan sistemin maliyeti:
Toplam maliyet: 16000 $ Şebekeye Bağlı Güneş Pili Sistemlerinde Karşılaşılan Sorunlar: Güneş enerjisi kesintili bir enerji kaynağıdır. Bu nedenle dağıtım sistemlerindeki planlamalarda güçlükler yaşanmaktadır. Küçük güçlü sistemlerde ise yapılması gereken işlemler (mahsuplaşma) dağıtım şirketleri açısından maliyeti artırmaktadır. Pahalılığı ve dağıtımındaki bu tür teknik zorluklar nedeniyle güneş elektriğin desteklenmesi kaçınılmazdır. Yenilenebilir Enerji Kaynaklarının Teşvik Edilmesi ve Avrupa Birliği Yenilenebilir Enerji Direktifi 2001\77\EC: Avrupa Birliği, yenilenebilir enerji kaynaklarından elektrik enerjisi üretimine arz güvenliği ve çeşitliliği, çevrenin korunması ve sosyal ve ekonomik bütünleşmenin sağlanması nedenleriyle büyük önem vermektedir. Mevcut durumda AB toplam enerji tüketiminin ortalama olarak %6 sınıyenilenebilir kaynaklardan sağlamaktadır. Bu oran İngiltere de 1,4, İsveç te %28 dir. AB Toplam Yenilenebilir Enerji Tüketimi İçindeki Kaynak Türlerine Göre Dağılım
AB Toplam Elektrik Üretimi İçindeki Yenilenebilir Enerjilerin Kaynak Türlerine Göre Dağılımı AB genel enerji tüketimi içindeki ortalama yenilenebilir enerji oranını 2010 yılında %12değerine çıkarmayı hedeflemektedir. Yenilenebilir enerjilerden elektrik üretiminin payı % 14 olup bu oranın %22 yeyükseltilmesi AB öncelikleri arasındadır. Bu konuda en düşük orana sahip ülke Belçika (%1,1) en yüksek orana sahip ülke ise %22 ile Avusturya dır. Yenilenebilir elektrik üretiminde önemli artış sağlayacak çatının oluşturulması amaçlanmakta ve bunu sağlamak için Avrupa Parlamentosu ve Konseyi nin iç elektrik piyasasının yenilenebilir kaynaklardan elektrik üretimini teşvik eden 27.09.2001 tarih 2001\77\EC sayılı Direktifi L 283 sayı ve 27.10.2001 tarihinde Resmi Gazete de yayınlanmıştır. Direktif rüzgâr, hidrolik güneş, jeotermal, dalga, biokütle ve biogaz enerjileri gibi fosil olamayan
yenilenebilir enerji türlerini göz önüne almaktadır.ab ülkeleri 10 yıl içindeki yenilenebilir kaynaklardan üretilen elektrik tüketimlerine ait hedeflerini ve hedeflere ulaşmak için alınması gereken önlemleri en geç 27.10 2002 tarihine kadar belirleyip yayınlayacaklardır. Orta dönemde yenilenebilir enerjilerden üretilen elektriğin pazar payının artırılması için tüm üye ülkelerden yenilenebilir kaynaklardan üretilen elektriğe ilişkin ulusal hedeflerin saptanması istenmektedir. Hedeflere ulaşılmasında gerekli olursa, Komisyon Avrupa Parlamentosu ve Konseyi ne zorunlu hedefler de dâhil olmak üzere teklifler götürecektir. Üye ülkeler 27.10.2005 e kadar yenilenebilir kaynaklardan elektrik üretimini ulusal hedeflere uygun şekilde artırılmasına ilişkin destek sistemleri geliştireceklerdir. Gerektiğinde destek düzenlemeleri konusunda çerçeve oluşturulacaktır. Yenilenebilir enerji kaynaklarına ilişkin yasal bir çerçeve oluşturulacaktır. Üye ülkeler yenilenebilirlerin desteklenmesi için yeşil sertifika, yatırım yardımı, vergi muafiyeti veya indirimi, vergi iadesi ve doğrudan fiyat desteklemesi gibi ulusal düzeydeki çeşitli düzenlemeler yapacaklardır. Bu düzenlemeler AB çerçevesinin işler duruma geçmesine kadar, direktifin amacına ulaşmasında önemli role sahiptirler. Destek düzenlemelerinin yeterli bir geçiş dönemi sonrasında gelişmekte olan iç elektrik piyasasına uyarlanması gerekmektedir.