Fotovoltaik Enerji Sistemleri
GüneÅŸ enerjisini elektrik akımına dönüÅŸtüren teknolojiye fotovoltaik (PV) teknolojisi denir. Silikon benzeri materyaller, güneÅŸ enerjisini direkt elektrik enerjisine çevirme özelliÄŸine sahiptir. Bu durumu da fotovoltaik etki adı verilir.
GüneÅŸ ışığını alan fotovoltaik güneÅŸ hücreleri, direkt olarak DC elektrik enerjisine çeviren yarı iletken maddelerden meydana gelen sistemlerdir. GüneÅŸ pilleri, fotovoltaik prensibe dayalı çalışırlar. Bunun anlamı, üzerine düÅŸen ışıkla birlikte uçlarında elektrik gerilimi oluÅŸmasıdır. GüneÅŸ pilleri, fotoları soÄŸurur ve fotonların enerjisini elektrona dönüÅŸtürür. Bu elektronlar, hücrelerin ön ve arka tarafında depolanır. Burada meydana gelen gelen gerilim, bir elektrik akımı oluÅŸturur. Modüllerle panellerle yerleÅŸtirilen hücreler, istenilen gerilime ulaÅŸabilmek adına kendi içlerinde de seriler halinde birbirine baÄŸlıdır.
GüneÅŸ pilinin yapısı göz önünde bulundurularak güneÅŸ enerjisinin yüzde 5 ile yüzde 20'si elektrik enerjisine dönüÅŸtürülebilir. Güç çıkışına yükseltmek için fazlaca güneÅŸ pili birbirine paralele veya seri baÄŸlanarak bir yüzey üstüne yerleÅŸtirilir. Bu yapıya ise fotovoltaik modül denir. Ne kadar güç gerektiÄŸine göre modüller birbirlerine paralel veya seri baÄŸlanarak Watt'larla ölçülen enerji megaWatt'lara kadar yükseltilebilir.
PV modülleri aracılığıyla saÄŸlanan enerji, akü ve pillerde olduÄŸu gibi doÄŸru akımdır. Bu sebepten ötürü, tesis ve evlerde bu enerjiyi kullanabilmek için inverter ile alternatif akıma dönüÅŸtürülmesi gerekir. Buna ek olarak, PV modülleri sayesinde enerjinin tüketildiÄŸi yerde elektrik üretim saÄŸlanırken, birlikte sisteme monte edilecek sayaçla PV modüllerinden elde edilen elektrik ÅŸebekeye de verilebilir. EÄŸer, ev sahiplerinin ürettikleri enerji, tükettiklerinden çoksa, devlet tarafından açıklanan garanti alım üzerinden dağıtıcı firma ev sahiplerini ödeme yapar. Tüketilen enerjinin fazla olduÄŸu durumda ise ev sahibi, bu farkı yalnızca ÅŸebekeden satın almış olur.
Fotovoltaik Enerji Sistemleri ÇeÅŸitleri
Fotovoltaik enerji sistemleri kullanım alanlarına göre temelde ikiye ayrılır. Bu sistemler ÅŸu ÅŸekildedir;
Åžebeke BaÄŸlantılı Sistemler: Åžebeke baÄŸlantılı sistemlerde güneÅŸten elde edilen enerji, fotovoltaik paneller yardımıyla DC elektrik akımına dönüÅŸtürülür, sonrasında da buradan invertere gelir. DC akımını AC akımına çeviren inverter, aynı zamanda ÅŸebeke koÅŸullarını kontrol eder. Åžebeke koÅŸulları ise voltaj ve frekansın, ülke standartlarına uygun seviyede olması gerektiÄŸini belirler. Åžebeke baÄŸlantısı olan inverterin çıkışından saÄŸlanan AC akım, yüklerin beslenmesinde kullanılır. Ayrıca, fazlalık enerji mahsuplaÅŸma tekniÄŸiyle enterkonekte ÅŸebekeye aktarılır. Bu tip sistemler, santral tipi kuruluÅŸlardan evlere kadar pek çok alanda kullanılır.
Åžebekeden Ayrık Sistemler: Bu tip sistemler, ÅŸebekenin 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. Åžebekeden ayrık sistemlerde yalnızca DC yükler beslenebilir. Ä°lk etapta paneller vasıtasıyla elde edilen DC akım, DC yük ayırıcıyla birleÅŸtirilerek ÅŸarj regülatörüne gönderilir. Åžarj regülatörü de üretilen enerjinin akü ve voltaj deÄŸerlerini baz alarak regülasyonu yapar. Devamında da DC akım akülerde biriktirilir. Buna ek olarak biriktirilip depolanan enerjiyi yüklerle besleme görevini düzenleyen de yine ÅŸarj regülatörüdür.
Fotovoltaik Enerji Sistemlerinin Temel Elemanları
GüneÅŸ Paneli: Bu tip sistemlerin temel parçası güneÅŸ panelidir. Ä°çerisinde yarı iletken malzemelerden yapılma güneÅŸ hücreleri bulunur. Bu hücreler sayesinde güneÅŸ enerjisinden elektrik üretilir. GüneÅŸ hücrelerinin alanlarına ve diziliÅŸ ÅŸekillerine göre kapasiteleri deÄŸiÅŸen güneÅŸ panelleri vardır. Piyasada en yaygın kullanılan güneÅŸ panelleri 5 - 10 - 60 - 100 - 150 - 260 ve 274 Watt kapasiteli olanlardır. GüneÅŸ panelleri ayrıca kendi içerisinde thinfilm, monokristal, polokristal gibi birçok çeÅŸide ayrılır.
Åžarj Kontrol Cihazı: GüneÅŸ panelinden aktarılan DC enerjiyi düzenleyip sabitleyen, aynı zamanda akülerin ÅŸarjı için stabil bir DC enerjisi meydana getiren cihaza ÅŸarj kontrol cihazı adı verilir. Akülerin ÅŸarj edilebilmesi adına akımın ve voltajın düzenli bir ÅŸekilde sabit gelmesi gerekir. GüneÅŸ paneli vasıtasıyla elde edilen ÅŸarj ve voltaj sabit olmadığı için, akülerin verimli ÅŸarj edilebilmesi adına ÅŸarj kontrol cihazı bulunur. Üstelik bu cihazlar, aküden panellere gidebilecek ters akımı da engeller. Aküyü aşırı yüklemeden korur. Akü dolduÄŸunda ÅŸarj kontrol cihazı, güneÅŸ panelinden aktarılan enerjiyi keser. Bu cihazların PWM ve MPPT olmak üzere iki çeÅŸidi vardır.
Bataryalar: Åžebekeden ayrık sistemler için akü kalitesi oldukça önemlidir. Bataryanın uzun ömürlü ve ÅŸarj verimliliÄŸi yüksek olması gerekir. Sıcaklık gibi olumsuz çevre koÅŸullarını karşı dayanıklı olmalıdır. Bu tip sistemlerde genellikle jel aküler, derin çevrimli bazı kurÅŸun asit aküler ve özel opzs tip sulu aküler kullanılır.
Inverter: Åžebeke baÄŸlantılı sistemler ve ÅŸebekeden ayrık sistemler için farklı tip inverterlar kullanılır.
Fotovoltaik (PV) Ne Demektir?
Üzerine fotonların düÅŸtüÄŸü fotovoltaik güneÅŸ hücreleri, güneÅŸ enerjisini silikon, kadmiyum, galyum, bakır indiyum diselenid, tellurid ya da arsenit gibi yarı iletken malzemeler yardımıyla direkt olarak DC elektrik enerjisine dönüÅŸtüren 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. GüneÅŸ hücrelerinin verimliliÄŸi ise, yapılarına baÄŸlı olarak yüzde 5 ile yüzde 20 arasındadır. Fakat, 0.5 Volt'luk hücreler pratikte hiçbir iÅŸe yaramadıkları için daha fazla gerilim oluÅŸturmak adına hücreler seri baÄŸlanır. Böylelikle FV sistemler oluÅŸturulur.
Fotovoltaik Enerji Sistemlerinin Yararları
PV sistemleri daha çok ÅŸebekeden uzakta kurulur. Ekonomik açıdan bakıldığında elektrik ÅŸebekesinin çekilmesinin mantıklı olmadığı bölgelerde kullanılır. PV panellerin tercih edildiÄŸi yerler ise; sinyalizasyon, deniz fenerleri, telekom istasyonları, kırsal bölgelerde yer alan askeri birlikler, yangın gözetleme istasyonları, yatlar, daÄŸ evleri, karavanlar ve yaylalardır. Buna ek olarak, enerji tüketim maliyetinin giderek arttığı bu günlerde 25 sene kullanım ömrü olan PV sistemlerin ÅŸebeke alt yapısı bulunan yerlerde, küçük ve orta büyüklükte ticarethane statüsüne sahip iÅŸ yerlerinde ve konutlarda kullanımı da oldukça yaygındır. Üstelik PV sistemler, akülü olarak devreye alındığı durumlarda, kesintisiz bir güç kaynağı görevi göreceÄŸi için sık sık elektrik kesilen bölgelerde de kullanılabilir.
Fotovoltaik Enerji Sistemlerinin Yararları
- Son derece güvenilirdir.
- Yakıt olarak güneÅŸi kullandığı için bir sonu yoktur ve ücretsizdir.
- Bakım ve onarım gerektirmez.
- Her yere rahatça yerleÅŸtirilebilir.
- Ses yapmadığı gibi atmosfere zararlı gaz salınımı da yapmaz.
- Sera gazı salınımını ciddi oranda azaltır.
- Geri dönüÅŸtürülebilir olduÄŸu için doÄŸa dostudur.
