Lazerler Tüyleri Nasıl Yok Eder?

Sıradaki içerik:

Lazerler Tüyleri Nasıl Yok Eder?

e
sv

Güneş Paneli Sistemi Nasıl Tasarlanır ve Kurulur?

11 Ağustos 2022 21:47

Güneş Paneli veya Solar Panel, üzerinde güneş enerjisini soğurmaya yarayan birçok güneş hücresi (fotovoltaik) bulunduran bir enerji kaynağıdır. Güneş panelleri, güneş ışığını elektrik enerjsine çevirirler.

Güneş Paneli

Bir güneş enerjisi paneli kabaca silikon hücreleri, metal çerçeve, cam muhafaza ünitesi ve panel üzerinden elektrik enerjisini aktarmak için kullanılan kablolardan oluşur. Silikon, güneş ışığını soğurmasına ve kullanılabilir elektriğe dönüştürülmesine izin veren iletken özelliklere sahip bir maddedir. Güneş ışığı bir silikon hücresine çarptığında silikon hücrelerin üzerindeki elektronların harekete geçirilmesine neden olarak elektrik akımı akışını başlatır. Bu olay “Fotovoltaik (FV veya PV) Etki” olarak bilinir ve güneş paneli teknolojisinin genel işlevselliğini açıklar.

Güneş paneli düşük maliyeti ve kurulum kolaylığı sayesinde çoğu alanda faaliyet göstermektedir. Ancak bir güneş paneli sistemini kurmak için gerekli olan bazı önemli hususlar ve hesaplamalar vardır. Gelin bunlara birlikte göz atalım.

Güneş Paneli Sisteminin Planlanması

Güneş paneli tarafından üretilen enerji, zamana ve coğrafi konuma bağlı olaraktan önemli ölçüde değişiklik gösterdiği için güneş paneli kurulumu için uygun bir yer seçimine sahip olmak son derece önemlidir. Bu nedenle kurulum için gerekli olan yerlerin değerlendirilmesi ve seçimi için aşağıdaki noktalar dikkate alınmalıdır.

1-Minimum Gölge: Çatıya veya zemine kurulacak olan güneş paneli hücrelerinin üzerine düşen güneş ışığını kesebilecek herhangi bir yapı olmamalıdır. Güneş paneli hücrelerinin doğrudan güneş ışığını alması çok önemlidir.

2-Yüzey Alanı: Güneş paneli sistemnin kurulacağı yüzey alanını bilmek, güneş panelleri boyutu ve sayısı hakkında tahmine sahip olmak için önemlidir. Ayrıca dönüştürcüler ve akü gruplarının kurulumunun planlanmasında da yardımcı olur.

3-Çatı: Eğer güneş panelleri bir çatıya kurulacaksa çatı tipi ve yapısı bilinmelidir. Eğimli çatılar söz konusu olduğunda eğim açısı bilinmeli ve güneş panellerinin ışığı alabilmesi için gerekli olan montaj tipi kullanılmalıdır. İdeal olarak güneş ışığı açısı güneş hücrelerine dik gelecek şekilde montaj gerçekleştirilmelidir.

4-Bağlantı Yolları: Bir dönüştürücüden, akü grubundan, şarj kontrol cihazından gelen kablolar için olası yollar, minimum kablo kullanımı ve kablolarda daha düşük voltaj düşüşü olacak şekilde planlanmalıdır. Tasarım yapılırken sistem verimliliği ve maliyet arasında seçim yapılmalıdır.

Güneş Paneli Sistemi

Çıkış gücünü tahmin etmek için, seçilen sistenin güneş enerjisi değerlendirmesi en yüksek öneme sahiptir. Güneşlenme, belirli bir bölgede belirli bir süre boyunca alınan güneş enerjisinin ölçüsü olarak tanımlanır ve bu verileribir piranometre kullanarak ölçülebilir, Ancak güneşlenme verilerini size en yakın meteoroloji istasyonunda bulabileceğiniz için gerekli değildir. Güneş enerjisi değerlendirilirken veriler aşağıdaki gibi iki şekilde ölçülebilir:

Kilowatt-saat/gün : Kilowatt-saat olarak ölçülen ve günde metrekareye düşen enerji miktarıdır.

Günlük Peak Güneş Saati (PSH): Bir günde ortalama ışımanın 1000 W/m2 olduğu saat sayısı .

Güneş Paneli İçin Gerekli Olan Hesaplamalar

1-Enerji Talebi Hesaplaması: Güneş paneli sisteminin boyutu, yük talebine bağlıdır. Yük ve çalışma süresi farklı cihazlar için değişiklik göstermektedir. Bu nedenle enerji  talebi hesaplamalarına dikkat edilmelidir.

Enerji Talebi (Watt/Saat)= Watt cinsinden güç x Saat cinsinden çalışma süresi (Wh)

Formülüne göre hesaplanır.Toplam enerji talebi hesabı ise, her cihazın enerji talebinin toplanması ile elde edilir. Enerji talebi hesabı yapılırken, cihazların enerji talebinin en yüksek olduğu gün için hesaplanmalıdır. En yüksek talep için tasarlanmış sistem, güneş paneli sisteminin güvenilir olmasını sağlayacaktır. Ancak maliyetin de artacağı unutulmamalıdır.

2-İnverter ve Şarj Kontrol Cihazı Değerleri:

Doğru invertörü seçmek için hem giriş hem de çıkış voltajı ve akım derecesi belirtilmelidir. İnvertörün çıkış voltajı sistem yükü tarafından belirlenir, yük akımını ve akü grubundan alınan akımı kaldırabilmelidir. Sisteme bağlı toplam yüke bağlı olarak invertör güç derecesi belirlenebilir.

İnverterdeki kayıplar ve verim sorunu nedeniyle İnverter boyutu toplam yükten %25 daha büyük olmalıdır. Başka bir deyişle, watt cinsinden gerekli toplam yükün %125’i oranında derecelendirilmelidir. Örneğin, gerekli vat miktarı 2400W ise, inverterin boyutu şu şekilde olmalıdır:

İnverter Gücü = 2400W x 1,25 = 3000W

İnvertere sağlanan günlük enerji hesaplanırken yükün günlük enerji tüketimi ve sistemin verimliliği göz önünde bulundurulmalıdır. Bizim durumumuzda yükün günlük enerji tüketiminin 2700 Wh olduğunu düşünelim. İnverterin verimliliğine sahip olduğuna dikkat edin, bu nedenle invertere verilen enerji, yükün kullandığı enerjiden daha fazla olmalıdır, böylece inverterdeki kayıplar telafi edilebilir. Bizim durumumuzda %90 verim varsayarsak, bataryanın invertere sağladığı toplam enerji;

Bataryanın inverter girişine sağladığı enerji = 2700 / 0.90 = 3000 Wh/gün.

Şarj kontrol cihazının derecesi akım ise güneş paneli hücresi akımının %125’i olmalıdır Yani Güneş paneli hücresinin akımından %25 daha fazla olmalıdır.

Şarj Kontrol Cihazı Değeri (Amper Cinsinden) = Güneş Paneli Hücresi akımı x 1,25

  • Sistem Gerilimi:

İnverter giriş voltajı, sistem voltajı olarak adlandırılır. Aynı zamanda genel pil paketi voltajıdır. Bu sistem voltajına, seçilen bireysel akü voltajı, hat akımı, izin verilen maksimum voltaj düşüşü ve kablodaki güç kaybı ile karar verilir. Genellikle akülerin voltajı 12 V’tur, bu nedenle sistem voltajı olacaktır. Ancak daha yüksek voltaja ihtiyacımız varsa, 12 V’un katları olmalıdır. yani 12 V, 24 V, 36 V vb.

Akım azaltılarak kablodaki güç kaybı ve voltaj düşüşü azaltılabilir, bu sistem voltajı artırılarak yapılabilir. Bu, serideki pil sayısını artıracaktır. Bu nedenle, güç kaybı ve sistem voltajı arasında seçim yapılmalıdır. Şimdi bizim durumumuz için 24 V sistem voltajını ele alalım.

  • Pillerin Boyutlandırılması:

Pili boyutlandırırken aşağıdaki gibi bazı parametrelerin dikkate alınması gerekir:

-Pilin Boşalma Derinliği (DOD).

-Akünün voltaj ve amper-saat (Ah) kapasitesi.

12 V, 100 Ah ve %70 DOD pillerimiz olduğunu düşünelim . Böylece, kullanılabilir şarj kapasitesi 100 Ah × 0.70 (DOD) = 70 Ah’dir. Bu nedenle gerekli olan şarj kapasitesi şu şekilde belirlenir;

Gerekli şarj kapasitesi = akü tarafından inverter giriş gücü / sistem voltajına sağlanan enerji

Gerekli şarj kapasitesi = 3000 Wh/ 24 V = 125 Ah

Buradan gerekli pil sayısı şu şekilde hesaplanabilir;

Gerekli pil sayısı = Gerekli şarj kapasitesi / (100 × 0,7)

Gerekli pil sayısı = 125 Ah / (100 × 0,7) = 1,78 (Yaklaşık 2 pil)

Bu nedenle 2 adet 12 V, 100 Ah akü gereklidir. Ancak yuvarlama nedeniyle 125 Ah yerine 140 Ah gereklidir.

Gerekli şarj kapasitesi = 2 × 100Ah × 0,7 = 140 Ah

  • Güneş Paneli Dizisinin Boyutlandırılması:

Piyasada bulunan farklı boyutlardaki güneş paneli modülleri , farklı bir çıkış gücü seviyesi üretir. Güneş paneli dizisinin boyutunu belirlemenin en yaygın yollarından biri, en düşük ortalama günlük güneşlenmeyi (Güneş ışınımı) en yoğun güneş saatlerinde aşağıdaki gibi kullanmaktır;

PV dizisinin toplam boyutu (W) = (Bir yükün günlük enerji talebi (Wh) / Tph ) × 1.25

Tph, yılın bir ayındaki en düşük günlük ortalama güneş saatidir. 1,25 ise ölçeklendirme faktörüdür.

Güneş Panel Hücresi Adeti = Toplam boyut (W) / seçilen panellerin en yüksek güç derecesi

Bizim durumumuzda yükün günde 3000 Wh olduğunu varsayalım. Bir güneş paneli kapasitesinin gerekli toplam W Peak değerini bilmek için PFG faktörünü kullanırız, yani

Güneş paneil kapasitesinin Toplam Wpeak = 3000 / 3,2 (Panel Üretim Faktörü)=931

Buna göre;

Gerekli Panel Sayısı = 931 / 160 = 5,8 (Yaklaşık 6)

Bu şekilde, her biri 160W olarak derecelendirilmiş 6 adet güneş paneline ihtiyacımız var. Wpeak’i diğer derecelendirmelere, yani 100W, 120W 150W vb. Kullanılabilirliğe göre bölerek tam güneş paneli sayısını bulabilirsiniz .

  • Kabloların Boyutlandırılması:

Kabloların boyutlandırılması, maksimum akım taşıma kapasitesi gibi birçok faktöre bağlıdır. Minimum voltaj düşüşüne ve minimum direnç kayıplarına sahip olmalıdır. Kablolar dış ortama yerleştirileceği için suya dayanıklı ve ultraviyole olmalıdır.Alçak gerilim sisteminde bir gerilim düşümü sorunu olduğundan, kablonun tipik olarak %2’den daha az minimum gerilim düşüşü davranışı göstermesi gerekir. Kabloların boyutlarının altında olması enerji kaybına ve hatta bazen kazalara neden olabilir. oysa aşırı boyutlandırma ekonomik olarak uygun değildir. Kablonun kesit alanı;

A = p x (Im x L / Vd ) × 2

p  = özdirenç

L = kablo uzunluğu

Vd = maksimum voltaj düşüşü

Im = kablo tarafından taşınabilen maksimum akım

Ayrıca bu kablo ve tel boyutu hesaplayıcıyı da kullanabilirsiniz. Ayrıca, uygun boyutta devre kesici ve nominal fiş ve anahtarları kullanın

Şimdi uygulamalı bir örnek yaparak bir güneş paneli sistemi tasarlayalım.

Örnek:

12V, 120W güneş paneli sistem tasarımı ve kurulumuna ihtiyaç duyduğumuz yerde watt cinsinden aşağıdaki elektrik yüküne sahip olduğumuzu varsayalım.

-Günde 12 saat 40W’lık bir LED lamba.

-Günde 8 Saat 80W’lık bir buzdolabı.

-Günde 6 Saatlik 60W DC Fanı.

Şimdi güneş paneli sayısını, şarj kontrolörü, invertör ve pillerin derecelendirmesini ve boyutlarını bulalım.

-Toplam Yük

Wh/gün olarak toplam yük= (40Wx12 saat) + (80Wx8 saat) + (60Wx6 saat)

= 1480 Wh/gün

-Güneş paneli sistemi tarafından gerekli watt:

Wgüneşpaneli = (1480 Wh/gün ) x 1,3 (Sistemde kaybedilen enerji için kullanılan faktör 1,3) = 1924 Wh/gün

-Güneş Panellerinin Boyutu ve Sayısı:

Güneş panelinin en yüksek gücü (Wpeak)= 1924 / 3,2 (PGF)=601,25

Gerekli güneş paneli sayısı= 601,25/120W(güneş panelinin istenen gücü) = 5

Buna göre her biri 120W güç kapasitesine sahip 5 tane güneş paneli hücresi yük gereksinimlerimizi karşılayacaktır.

-İnvertör Değeri:

Toplam gereken watt =40W+80W+60W=180W

İnvertör değeri = 180W x 2,5(toplam yükten %25 fazla olması gerektiği için)=225W

-Pil Hesaplamaları:

Saat cinsinden toplam yük gücü =1480W

Akünün Nominal gerilim=12V

Özerklik günü(pil akülerden beslenmeden çalışabildiği gün sayısı)=2gün

Pil Kapasitesi=(Toplam yük gücü x özerklik günü) /(0.85×0.6xAkünün gerilimi)

=(1480×2) / (0.85×0.6,12) = 483,6 Ah (Yaklaşık 500 Ah)

Bu şekilde, 2 günlük özerklik için 12V 500Ah akü kapasitesine ihtiyacımız var. Bu durumda her biri 12 V, 125 Ah’lik 4 adet paralel bağlı akü kullanabiliriz.

Mevcut akü kapasitesi 175Ah, 12 V ise 3 adet akü kullanabiliriz. Amper-saat cinsinden gerekli pil kapasitesini mevcut pil Ah değerine bölerek tam pil sayısını elde edebilirsiniz .

Gerekli Pil Sayısı = Amper-saat cinsinden gerekli pil kapasitesi / Mevcut pil Ah değeri

-Şarj Kontrol Cihazı Değeri:

Şarj Kontrol Cihazı Akımı (A) = Güneş paneli sayısı x Güneş paneli hücresinin akımı(üretici tarafından belirlenir) = 5 x 8,8A = 44A (yaklaşık 45A idealdir)          

Güneş Paneli sistemi, güneşin hazır çevre dostu enerjisini kullanmanın mükemmel bir yoludur. Tasarımı ve kurulumu, küçük, orta ve büyük ölçekli enerji gereksinimleri için uygun ve güvenilirdir. Böyle bir sistem, dünyanın hemen her yerinde, özellikle uzak bölgelerde elektriğin kullanılabilirliğini sağlar. Enerji tüketicisini kamu hizmetinden ve kömür, doğal gaz vb. gibi diğer enerji kaynaklarından bağımsız hale getirir.

Böyle bir sistem çevremize herhangi bir olumsuz etkisi olamaz ve kurulumundan sonra uzun süreler boyunca enerji sağlayabilir. Yukarıdaki sistematik tasarım ve kurulum, modern dünyada temiz ve sürdürülebilir enerji ihtiyacımız için faydalı yönergeler sağlar

Yazar: Eray KÖSEBALABAN

  • Site İçi Yorumlar

En az 10 karakter gerekli