FRONIUS SYMO | Fotovoltanik Güneş Enerjisi

Güneş enerjisini elektrik akımına dönüştüren teknolojiye fotovoltaik (PV) teknolojisi denir. Silikon benzeri materyaller, güneş enerjisini direkt elektrik enerjisine çevirme özelliğine sahiptir. Bu durumu da fotovoltaik etki adı verilir.

Güneş ışığını alan fotovoltaik güneş hücreleri, direkt olarak DC elektrik enerjisine çeviren yarı iletken maddelerden meydana gelen sistemlerdir. Güneş pilleri, fotovoltaik prensibe dayalı çalışırlar. Bunun anlamı, üzerine düşen ışıkla birlikte uçlarında elektrik gerilimi oluşmasıdır. Güneş pilleri, fotoları soğurur ve fotonların enerjisini elektrona dönüştürür. Bu elektronlar, hücrelerin ön ve arka tarafında depolanır. Burada meydana gelen gelen gerilim, bir elektrik akımı oluşturur. Modüllerle panellerle yerleştirilen hücreler, istenilen gerilime ulaşabilmek adına kendi içlerinde de seriler halinde birbirine bağlıdır.

Güneş pilinin yapısı göz önünde bulundurularak güneş enerjisinin yüzde 5 ile yüzde 20'si elektrik enerjisine dönüştürülebilir. Güç çıkışına yükseltmek için fazlaca güneş pili birbirine paralele veya seri bağlanarak bir yüzey üstüne yerleştirilir. Bu yapıya ise fotovoltaik modül denir. Ne kadar güç gerektiğine göre modüller birbirlerine paralel veya seri bağlanarak Watt'larla ölçülen enerji megaWatt'lara kadar yükseltilebilir.

PV modülleri aracılığıyla sağlanan enerji, akü ve pillerde olduğu gibi doğru akımdır. Bu sebepten ötürü, tesis ve evlerde bu enerjiyi kullanabilmek için inverter ile alternatif akıma dönüştürülmesi gerekir. Buna ek olarak, PV modülleri sayesinde enerjinin tüketildiği yerde elektrik üretim sağlanırken, birlikte sisteme monte edilecek sayaçla PV modüllerinden elde edilen elektrik şebekeye de verilebilir. Eğer, ev sahiplerinin ürettikleri enerji, tükettiklerinden çoksa, devlet tarafından açıklanan garanti alım üzerinden dağıtıcı firma ev sahiplerini ödeme yapar. Tüketilen enerjinin fazla olduğu durumda ise ev sahibi, bu farkı yalnızca şebekeden satın almış olur.

Fotovoltaik Enerji Sistemleri Çeşitleri

Fotovoltaik enerji sistemleri kullanım alanlarına göre temelde ikiye ayrılır. Bu sistemler şu şekildedir;

Şebeke Bağlantılı Sistemler: Şebeke bağlantılı sistemlerde güneşten elde edilen enerji, fotovoltaik paneller yardımıyla DC elektrik akımına dönüştürülür, sonrasında da buradan invertere gelir. DC akımını AC akımına çeviren inverter, aynı zamanda şebeke koşullarını kontrol eder. Şebeke koşulları ise voltaj ve frekansın, ülke standartlarına uygun seviyede olması gerektiğini belirler. Şebeke bağlantısı olan inverterin çıkışından sağlanan AC akım, yüklerin beslenmesinde kullanılır. Ayrıca, fazlalık enerji mahsuplaşma tekniğiyle enterkonekte şebekeye aktarılır. Bu tip sistemler, santral tipi kuruluşlardan evlere kadar pek çok alanda kullanılır.

Şebekeden Ayrık Sistemler: Bu tip sistemler, şebekenin olmadığı yerlerde enerji üretmek, enerjiyi depolamak ve kıllanmak amacıyla tasarlanmış sistemlerdir. Enerji üretmek için belirli bir talep olması gerekir. Talep olmadığı durumlarda üretilen enerji depolanarak, daha sonra kullanıma hazır hale getirilir. Şebekeden ayrık sistemlerde yalnızca DC yükler beslenebilir. İlk etapta paneller vasıtasıyla elde edilen DC akım, DC yük ayırıcıyla birleştirilerek şarj regülatörüne gönderilir. Şarj regülatörü de üretilen enerjinin akü ve voltaj değerlerini baz alarak regülasyonu yapar. Devamında da DC akım akülerde biriktirilir. Buna ek olarak biriktirilip depolanan enerjiyi yüklerle besleme görevini düzenleyen de yine şarj regülatörüdür.

Fotovoltaik Enerji Sistemlerinin Temel Elemanları

Güneş Paneli: Bu tip sistemlerin temel parçası güneş panelidir.  İçerisinde yarı iletken malzemelerden yapılma güneş hücreleri bulunur. Bu hücreler sayesinde güneş enerjisinden elektrik üretilir. Güneş hücrelerinin alanlarına ve diziliş şekillerine göre kapasiteleri değişen güneş panelleri vardır. Piyasada en yaygın kullanılan güneş panelleri 5 - 10 - 60 - 100 - 150 - 260 ve 274 Watt kapasiteli olanlardır. Güneş panelleri ayrıca kendi içerisinde thinfilm, monokristal, polokristal gibi birçok çeşide ayrılır.

Şarj Kontrol Cihazı: Güneş panelinden aktarılan DC enerjiyi düzenleyip sabitleyen, aynı zamanda akülerin şarjı için stabil bir DC enerjisi meydana getiren cihaza şarj kontrol cihazı adı verilir. Akülerin şarj edilebilmesi adına akımın ve voltajın düzenli bir şekilde sabit gelmesi gerekir. Güneş paneli vasıtasıyla elde edilen şarj ve voltaj sabit olmadığı için, akülerin verimli şarj edilebilmesi adına şarj kontrol cihazı bulunur. Üstelik bu cihazlar, aküden panellere gidebilecek ters akımı da engeller. Aküyü aşırı yüklemeden korur. Akü dolduğunda şarj kontrol cihazı, güneş panelinden aktarılan enerjiyi keser. Bu cihazların PWM ve MPPT olmak üzere iki çeşidi vardır.

Bataryalar: Şebekeden ayrık sistemler için akü kalitesi oldukça önemlidir. Bataryanın uzun ömürlü ve şarj verimliliği yüksek olması gerekir. Sıcaklık gibi olumsuz çevre koşullarını karşı dayanıklı olmalıdır. Bu tip sistemlerde genellikle jel aküler, derin çevrimli bazı kurşun asit aküler ve özel opzs tip sulu aküler kullanılır.

Inverter: Şebeke bağlantılı sistemler ve şebekeden ayrık sistemler için farklı tip inverterlar kullanılır.

Fotovoltaik (PV) Ne Demektir?

Üzerine fotonların düştüğü fotovoltaik güneş hücreleri, güneş enerjisini silikon, kadmiyum, galyum, bakır indiyum diselenid, tellurid ya da arsenit gibi yarı iletken malzemeler yardımıyla direkt olarak DC elektrik enerjisine dönüştüren sistemlerdir. Yüzeyleri daha çok kare, dikdörtgen ya da daire formunda olan sistemlerin alanı ortalama 100 / 156 / 243 santimetrekare, kalınlıkları ise 0.2 - 0.4 mm arasında olur. Güneş hücrelerinin verimliliği ise, yapılarına bağlı olarak yüzde 5 ile yüzde 20 arasındadır. Fakat, 0.5 Volt'luk hücreler pratikte hiçbir işe yaramadıkları için daha fazla gerilim oluşturmak adına hücreler seri bağlanır. Böylelikle FV sistemler oluşturulur.

Fotovoltaik Enerji Sistemlerinin Yararları

PV sistemleri daha çok şebekeden uzakta kurulur. Ekonomik açıdan bakıldığında elektrik şebekesinin çekilmesinin mantıklı olmadığı bölgelerde kullanılır. PV panellerin tercih edildiği yerler ise; sinyalizasyon, deniz fenerleri, telekom istasyonları, kırsal bölgelerde yer alan askeri birlikler, yangın gözetleme istasyonları, yatlar, dağ evleri, karavanlar ve yaylalardır. Buna ek olarak, enerji tüketim maliyetinin giderek arttığı bu günlerde 25 sene kullanım ömrü olan PV sistemlerin şebeke alt yapısı bulunan yerlerde, küçük ve orta büyüklükte ticarethane statüsüne sahip iş yerlerinde ve konutlarda kullanımı da oldukça yaygındır. Üstelik PV sistemler, akülü olarak devreye alındığı durumlarda, kesintisiz bir güç kaynağı görevi göreceği için sık sık elektrik kesilen bölgelerde de kullanılabilir.

Fotovoltaik Enerji Sistemlerinin Yararları

• Son derece güvenilirdir.
• Yakıt olarak güneşi kullandığı için bir sonu yoktur ve ücretsizdir.
• Bakım ve onarım gerektirmez.
• Her yere rahatça yerleştirilebilir.
• Ses yapmadığı gibi atmosfere zararlı gaz salınımı da yapmaz.
• Sera gazı salınımını ciddi oranda azaltır.
• Geri dönüştürülebilir olduğu için doğa dostudur.