Transcript ELET 319 PROJE SUNUMU

PV(photovoltaik) Modüller Ve
Sistemler
114557 Mehmet Serder
114575 Mehmet Metni
114594 Hasan Özer
124654 Reşat Karabaşak
İçindekiler
1.PV Hücre Yapıları
2.PV Hücrelerin Yapıldığı Maddeler
2.1.Kristal Silisyum
2.2.Galyum Arsenit (GaAs)
2.3.Amorf Silisyum
2.4.Kadmiyum Tellürid (CdTe)
3. PV Modüllerin Oluşturulması
4.PV Modül Özellikleri
4.1.Standart modül voltajları
4.2.Standart modül gücü
4.3.Standart modül akımı
4.4.PV modülün bağlantı şekilleri
5.PV Modüllerin Çıkış Akımını Etkileyen Faktörler
6.PV’lerden Yapılmış Bir Proje
7. PV Dizi Nedir ? Ve Nasıl Oluşur?
8. PV Sistem Nedir?
9. İnverter ve Şarjer Tanımı Ve Özellikleri
9.1.İnverter Tanımı Ve Özellikleri
9.2.Şarj Kontrol Ünitesi Tanımı Ve Özellikleri
10. Akü Tanımı Ve Özellikleri
11. Kaynaklar
1. PV Hücre Yapıları
Günümüz elektronik ürünlerinde kullanılan transistörler, doğrultucu diyotlar gibi
güneş pilleri de, yarı-iletken maddelerden yapılırlar. Yarı-iletken özellik
gösteren birçok madde arasında güneş pili yapmak için en elverişli olanlar,
silisyum, galyum arsenit, kadmiyum tellür gibi maddelerdir. Yarı-iletken
maddelerin güneş pili olarak kullanılabilmeleri için n ya da p tipi
katkılanmaları gereklidir. Katkılama, saf yarıiletken eriyik içerisine istenilen
katkı maddelerinin kontrollü olarak eklenmesiyle yapılır. Elde edilen yarıiletkenin n ya da p tipi olması katkı maddesine bağlıdır. En yaygın güneş pili
maddesi olarak kullanılan silisyumdan n tipi silisyum elde etmek için silisyum
eriyiğine periyodik cetvelin 5. grubundan bir element, örneğin fosfor eklenir.
Silisyum’un dış yörüngesinde 4, fosforun dış yörüngesinde 5 elektron olduğu
için, fosforun fazla olan tek elektronu kristal yapıya bir elektron verir. Bu
nedenle V. grup elementlerine “verici” ya da “n tipi” katkı maddesi denir. P
tipi silisyum elde etmek için ise, eriyiğe 3. gruptan bir element (alüminyum,
indiyum, bor gibi) eklenir. Bu elementlerin son yörüngesinde 3 elektron
olduğu için kristalde bir elektron eksikliği oluşur, bu elektron yokluğuna hol
ya da boşluk denir ve pozitif yük taşıdığı varsayılır. Bu tür maddelere de “p
tipi” ya da “alıcı” katkı maddeleri denir. P ya da n tipi ana malzemenin
içerisine gerekli katkı maddelerinin katılması ile yarıiletken eklemler
oluşturulur. N tipi yarıiletkende elektronlar, p tipi yarıiletkende holler
çoğunluk taşıyıcısıdır.
P ve n tipi yarıiletkenler bir araya gelmeden önce, her iki madde de elektriksel
bakımdan nötrdür. Yani p tipinde negatif enerji seviyeleri ile hol sayıları eşit, n
tipinde pozitif enerji seviyeleri ile elektron sayıları eşittir. PN eklem oluştuğunda, n
tipindeki çoğunluk taşıyıcısı olan elektronlar, p tipine doğru akım oluştururlar. Bu
olay her iki tarafta da yük dengesi oluşana kadar devam eder. PN tipi maddenin ara
yüzeyinde, yani eklem bölgesinde, P bölgesi tarafında negatif, N bölgesi tarafında
pozitif yük birikir. Bu eklem bölgesine “geçiş bölgesi” ya da “yükten arındırılmış
bölge” denir. Bu bölgede oluşan elektrik alan “yapısal elektrik alan” olarak
adlandırılır. Yarıiletken eklemin güneş pili olarak çalışması için eklem bölgesinde
fotovoltaik dönüşümün sağlanması gerekir. Bu dönüşüm iki aşamada olur, ilk
olarak, eklem bölgesine ışık düşürülerek elektron-hol çiftleri oluşturulur, ikinci
olarak ise, bunlar bölgedeki elektrik alan yardımıyla birbirlerinden ayrılır.
Yarıiletkenler, bir yasak enerji aralığı tarafından ayrılan iki enerji bandından oluşur.
Bu bandlar valans bandı ve iletkenlik bandı adını alırlar. Bu yasak enerji aralığına
eşit veya daha büyük enerjili bir foton, yarıiletken tarafından soğurulduğu zaman,
enerjisini valans banddaki bir elektrona vererek, elektronun iletkenlik bandına
çıkmasını sağlar. Böylece, elektron-hol çifti oluşur. Bu olay, pn eklem güneş pilinin
ara yüzeyinde meydana gelmiş ise elektron-hol çiftleri buradaki elektrik alan
tarafından birbirlerinden ayrılır. Bu şekilde güneş pili, elektronları n bölgesine,
holleri de p bölgesine iten bir pompa gibi çalışır. Birbirlerinden ayrılan elektron-hol
çiftleri, güneş pilinin uçlarında yararlı bir güç çıkışı oluştururlar. Bu süreç yeniden
bir fotonun pil yüzeyine çarpmasıyla aynı şekilde devam eder. Yarıiletkenin iç
kısımlarında da, gelen fotonlar tarafından elektron-hol çiftleri oluşturulmaktadır.
Fakat gerekli elektrik alan olmadığı için tekrar birleşerek kaybolmaktadırlar.
2.PV Hücrelerin Yapıldığı Maddeler
2.1.Kristal Silisyum: Önce büyütülüp daha sonra 200 mikron kalınlıkta ince tabakalar halinde
dilimlenen Tekkristal Silisyum bloklardan üretilen güneş pillerinde laboratuvar şartlarında
%24, ticari modüllerde ise %15′in üzerinde verim elde edilmektedir. Dökme silisyum
bloklardan dilimlenerek elde edilen Çokkristal Silisyum güneş pilleri ise daha ucuza
üretilmekte, ancak verim de daha düşük olmaktadır. Verim, laboratuvar şartlarında %18, ticari
modüllerde ise %14 civarındadır.
2.2.Galyum Arsenit (GaAs): Bu malzemeyle laboratuvar şartlarında %25 ve %28 (optik
yoğunlaştırıcılı) verim elde edilmektedir. Diğer yarıiletkenlerle birlikte oluşturulan çok eklemli
GaAs pillerde %30 verim elde edilmiştir. GaAs güneş pilleri uzay uygulamalarında ve optik
yoğunlaştırıcılı sistemlerde kullanılmaktadır.
2.3.Amorf Silisyum: Kristal yapı özelliği göstermeyen bu Si pillerden elde edilen verim %10
dolayında, ticari modüllerde ise %5-7 mertebesindedir. Günümüzde daha çok küçük
elektronik cihazların güç kaynağı olarak kullanılan amorf silisyum güneş pilinin bir başka
önemli uygulama sahasının, binalara entegre yarısaydam cam yüzeyler olarak, bina dış
koruyucusu ve enerji üreteci olarak kullanılabileceği tahmin edilmektedir.
2.4.Kadmiyum Tellürid (CdTe): Çok kristal yapıda bir malzeme olan CdTe ile güneş pili maliyetinin
çok aşağılara çekileceği tahmin edilmektedir. Laboratuvar tipi küçük hücrelerde %16, ticari tip
modüllerde ise %7 civarında verim elde edilmektedir.
Bakır İndiyum Diselenid (CuInSe2): Bu çokkristal pilde laboratuvar şartlarında %17,7 ve enerji
üretimi amaçlı geliştirilmiş olan prototip bir modülde ise %10,2 verim elde edilmiştir.
3. PV Modüllerin Oluşturulması
•
Tipik olarak bir PV hücre 25-30 cm2’lik kare bir alana
sahip olup, yaklaşık 1W’lık güç üretir. Yüksek güçler elde
edebilmek için birçok PV hücre seri ve paralel olarak
bağlanır ve büyük bir alana sahip bir modül elde edilir.
4.PV Modül Özellikleri
Günümüzde 100 üretici firma tarafından yaklaşık 800 değişik tipte PV
modülleri üretilmektedir. Ancak bu PV modülleri üç ana grupta
toplayabiliriz.
1) Monokristal silikon hücreler
2) Polykristal silikon hücreler ( veya multikristal denebilir)
3) İnce tabaka (thinfilm) – amorphous –silicon hücreler.
Bu tiplerin birbirlerine göre üstünlükleri olabildiği gibi zayıf tarafları da
vardır.
Mono ve poly kristal silikon hücreleri olan PV modüller piyasada en
fazla kullanılan modüllerdir (%93). Monokristal silikondan yapılan
PV- modüllerin verimi polykristal silikondan yapılan PV modüllerden
1.59 %2 arası daha iyidir. Ancak polykristaller biraz daha
ucuzdur.İnce tabaka ( thin film) teknolojisi kullanılan hücrelerde
verim diğerlerine göre daha düşüktür. Ancak bunlar gölge
ortamlarda ve yüksek sıcaklığı olan yerlerde daha fazla dayanıklıdır.
Ayrıca fiyatları daha ucuzdur.
4.1.Standart modül voltajları:
Hücrelerin seri bağlanmasıyla modül gerilimi artırılır.
Vmodül=n.V
n= hücre sayısı V= tek hücre gerilimi Örneğin;
1 modülde 40 adet hücre seri bağlanırsa Vmodül = 40 . 0,6 = 24Volt olur. Buna
göre hücreler arttıkça modülün voltajıda artar.
4.2.Standart modül gücü:
Tipik olarak bir PV hücre 25-30 cm2’lik kare bir alana sahip olup, yaklaşık
1Wp’lık güç üretir. Yüksek güçler elde edebilmek için birçok PV hücre seri
ve paralel olarak bağlanır ve büyük bir alana sahip bir modül elde edilir.
Pmodül = n. P
n= hücre sayısı P= tek hücre gücü Örneğin;
1 modülde 40 adet seri paralel hücrenin gücü Vmodül= 40.1Wp= 40wp
4.3.Standart modül akımı:
Bir modülün akımını bulmak için I= P / V formülünden yararlanarak bunu
yeniden
I= Pmodül / Vmodül olarak yazabiliriz. Örneğin;
bir modülün Vmodül = 48V Pmodül= 100wp ise
I=100wp/48V=2,083Amper olur.
4.4.PV modülün bağlantı şekilleri :
Modüllerin seri bağlanmasıyla istenilen gerilim
seviyesi elde edilir. Aşağıdaki şekilde de
görülmektedir.
Modüllerin paralel bağlanmasıyla, modülün sağlayacağı akımın miktarı ayarlanır.
Seri-paralel modül bağlantıları ile istenilen güç seviyesi elde
edilmektedir. Aşağıdaki şekillerde görülmektedir.
5.PV Modüllerin Çıkış Akımını
Etkileyen Faktörler
Sıcaklık: Hücrenin artan sıcaklıkla düşüş gösterir.Mono ve
Poly kristal silikon hücrelerde bu düşüş ince tabaka
(thin film) hücrelerine göre daha belirgindir. Bu
nedenle kristal silikon hücreli modüller soğuk tutulması
için çabaharcanmalı, çok sıcak şartlarda ince tabaka –
amorphous silicon hücreler tercih edilmeli.Aşağıda
sıcaklığın kristal silikon hücreli PV modüllerin I-V Akım
Gerilim eğrisine olan etkisi görülmektedir. Her 1 C’lık
sıcaklık artışı, elde edilen gücü % 0.5 oranında
azaltmaktadır. Amorphous silicon hücrelerde ise 1 C’lık
artış, gücü %0.2 oranında azaltmaktadır. Bir PV
modülün etiketinde veya teknik özellikler kataloğunda
bu değerler yazılmalıdır.
6.PV’lerden Yapılmış Bir Proje
ÖRNEK: Kıbrıs’ın Karpaz bölgesinde bir tatil evi
Nisan ve Ekim ayları boyunca haftada 7 gün,
geriye kalan aylarda ise sadece hafta sonları
kullanılmak üzere güneş enerjisinden
beslenmek isteniyor.Bu evde kullanılan
elektrik yükleri; birkaç lamba, bir televizyon ,
az enerji sarf eden bir buzluk, mutfakta kısa
süreli kullanılacak birkaç cihaz, mikser ve
mikrodalga vb gibi olarak özetlersek nasıl bir
sistem tasarlamalıyız?
Adım 1: Evin konumu ve güneş enerjisinin durumunun araştırılması:
Burada araştırmamız gereken bilgiler evin konumu itibarı ile peak güneş
ışınlarını alacağı zaman (saat) ve PV modüllerimizi sabitleyeceğimiz açı
değeridir. Bu değerleri bulmak için bilgisayar programlarından
yararlanabileceğimiz gibi aşağıdaki grafik gibi grafiklerden de
yararlanabiliriz. Aşağıdaki grafikte dünyanın değişik enlemlerinde (latitudesağ taraf) – PV panellerin açısının (PV module angle-sol taraf) değişik
aylara göre ne olması gerektiği verilmiştir. Karpaz’daki evimiz dünya
üzerinde konum itibarı ile 35N enleminde olduğundan bu grafikte alttan
üçüncü çizgiye bakmamız gerekiyor. Bu çizgiye göre PV modüllerinin açısı
(tam güneye bakmak şartı ile) tüm sene boyunca aylara göre 10 ile 55
arasında değişiyor. İyi bir verim için Nisan ve Ekim aylarında 10 ile 25arası,
diğer aylarda 25 ile 55 arası olması gerekiyor. Ancak burada kurulumun
basit tutulması açısından ve ülkemizde su ısıtan panellerinde konulduğu
açı olan 45 açı kullanmak önerilebilir. Ancak aşağıdaki resimde görüldüğü
gibi Sedat Simavi Endüstri ve Meslek Lisesi çatısına yerleştirilen paneller
gibi bu açı 35 ile 45 arası değişecek şekilde tam güneye sabitlenerek
yapılabilir. Sistemi oluştururken dikkat edilecek diğer bir husus da güneş
panellerimizin ne kadar süreyle peak güneş enerjisi alacağıdır. Aşağıdaki
veriler bizim ülkemizde bir gün boyunca olan güneşlenme süresinin (saat)
aylara göre dağılımını göstermektedir. Burada önemli olan panellerimizin
alacağı peak güneş saatidir ki bunu da 5 saat olarak alırsak hata yapmış
sayılmayız.
Ayrıca panellerin kurulacağı yer ile yüklerimiz (veya Dağıtım Tablosu)
arasındaki mesafe hakkında da bilgi sahibi olmamızında önemi
vardır çünkü paneller ile dağıtım tablomuz arasında 30 m’lik bir
mesafe söz konusu ise sistemin voltajı (inverter ve akülerin gerilimi )
24 V olarak alınabilir.Bu güç kayıblarımızı (kablo vs...) azaltmak veya
kablo kesitini azaltma açısından önemli bir nokta olabilir. Bu
aşamada ayrıca hesaplanan PV panel miktarının eve (çatısına veya
bahçesine) yerleştirilmesinin mümkün olup olmadığıda
araştırılmalıdır. Örneğin tam güneye bakan ve gün boyu
gölgelenmeyen bir alanın olup olmadığı gibi. Güneş enerjisinin
potensiyeli hesaplanırken bu çeşit basit grafiklerden yararlanmak
küçük sistemler için yeterli olabilir. 200Wp PV panelleri kullanılacak
bir sistemde bu yöntemlerle yapılan hesaplamalar %10 olarak
yanlışta olsa pek önemli sayılmayabilir ancak rakamlar büyüdükçe
örneğin 4000Wp ‘lik bir sistem tasarlanırken daha kapsamlı
verilerden yararlanılmalı ve daha dikkatli düşünülmelidir. Bu verileri
elde etmek için National Renewable Energy Laboratory web sitesi
(www.nrel.gov) ve (www.solarpathfinder.com) gibi sitelerden
faydalanılabilir.
Adım 2: Evde kullanılacak elektrikli cihazların
araştırılması :
Sistemi kullanacak kişiye surularak aşağıdaki gibi
bir tablo doldurmak günlük enerji ihtiyacımızı
(E – watt saat) bulmamız açısından önemlidir.
Bizim örneğimizde bu tüketim tablosu
aşağıdaki gibidir.
Adım 3: PV panelleri ve akülerin hesaplanması
PV panellerinin hesabı:
Wpv = E / G /nsys
E = 940 Wh (günlük enerji ihtiyacı)
G = 5 saat (peak güneş ışınlarının süresi)
nsys = 0,6 (tüm sistemin verimi)Dolayısıyle;
Wpv= 940 /5/ 0,6 = 313,3Wp Bu ihtiyaç
duyduğumuz minimum PV modullerinin
toplam gücüdür.
Akülerin hesabı:
Q = (E x A) / (V x T x ŋinvx ŋkablo)
E = 940 Wh (günlük enerji ihtiyacı)
A = 4 gün (enerjinin depolanması istenen gün miktarı)
V = 24V (kurulacak sistemin DC gerilimi)
T = 0,5 (akülerin müsade edilen boşalma sınırı-DOD sınırı )
ŋinv= 0,9 (inverterin verimi)
ŋkablo= 0,97 (aküler ile yük arasında kabloların verimi)
Dolayısıyle Q = (4 x 940) / (24 x 0,5 x 0,9 x 0,97) = 358 Ah
Adım 4: Malzemelerin Seçimi
Burada seçilecek PV modülleri için PV modüllerinin katalog bilgilerine
başvurulması gerekir. 313 Wp elde etmek için 4 adet 80 Wp “kristal”
modül seçilebilir. Bu modüllerin nominal gerilimleri genelde 12 V, Voc
gerilimleri ise 21 V ‘tur. Dolayısıyle iki çift seri bağlı modülün paralel
bağlanmsı gerekecektir. Bu PV modullerin fiziksel büyüklükleri genelde
8kg, 1.2m x 0.5m’dir. Dolayısıyle monte edilecekleri yerin durumu bu
doğrultuda düşünülmelidir. Seçilecek charge controler (şarj regulatörü) ise
seçilen PV modul kataloğuna bakılarak üretilecek Impp=4.5A akım değeri
göz önüne alınarak seçilir. Modüller seri bağlanınca alınacak akım 4.5 A’dır.
Ancak 2 çift seri modul, paralel bağlanınca maksimum akım 9 A çıkar.
Sistemin kapasitesinin artırılması olasılığı da göz önüne alınarak 20 A’lık bir
şarj regulatörü seçilebilir. Buradaki hesaplamalarımızda (bkz. Tüketim
Tablosu) bir anda kullanılacak güç toplamı 1340W olacağından
inventerlerimiz buna göre seçilmelidir. Dolayısıyle 2000 W’lık ve giriş
gerilimi 24 V olan bir inverter seçilebilir. Ancak burada yükün artırılabilme
olasılığı da göz önünde tutulmalı, ayrıca motorlar gibi (endüktif yük) ilk
çalışma anında fazla akım çekme olasılığı olan yükler hesaba katılarak daha
güçlü bir inventer tercihi de yapılmalıdır. 358 Ah olarak hesaplanan aküler
için ise yine akü üreticilerinin kataloglarına bakarak bu değerin üzerinde en
yakın bir değer olan 24 V - 400 Ah kapasiteyi verecek deep cycle özellikli
aküler seçilmelidir. Bu aküler 24 V elde etmek için seri bağlanmış 2 adet
12V akülerden oluşabilir. Özet olarak sistemimizin ihtiyaç listesi ve bağlantı
şekli aşağıda verilmiştir.
Liste: 4 adet 80 Wp nominal gerilimi 12 V olan
PV modülleri
1 adet 20 A ‘lık şarj regulatörü
2 adet deep cycle özellikli 12 V - 400 Ah Akü
1 adet 2500 W continuos power ratingli ve tam
sinus eğrisi veren 24 V input’u olan inverter
7. PV Dizi Nedir ? Ve Nasıl Oluşur?
Fotovoltaik dizi, fotovoltaik modüllerden oluşan bir
bağlantıdır. Her fotovoltaik (PV) modül birbirine
bağlı birden fazla güneş pilinden oluşur. Bir PV dizi
ise ihtiyaç olan akım ve gerilimi üretecek şekilde
pv modüllerin seri-paralel kombinasyonlarını
içerir.
8. PV Sistem Nedir?
• Basitçe PV sistemleri de diğer elektrik üretim
sistemlerine benzer olarak çalışır.Sadece kullandıkları
ekipmanlar değişiktir.Sistemin operasyonel ve
fonksiyonel ihtiyaçlarına bağlı olarak DC-AC
inverter,Akü,Şarj kontrol ünitesi,yedek güç kaynağı ve
sistem kontrolörü gibi ekipmanlara ihtiyaç
duyulabilir.Pv sistemler 2’ye ayrılır. Bunlar şöyle
gruplandırılabilir;
Şebeke Destekli PV sistemler
Bu sistem şehir şebekesi ile beraber kullanılan bir
sistemdir. Şebekeden bağımsız kurulan sistemlerden en
belirgin farkı akü gruplarının kullanılmamasıdır. Ayrıca
bu sistemde kullanılan inverterler şebekeden bağımsız
kullanılan inverterler ile ayni teknik özelliklere sahip
değildir. Bilindiği gibi inverterler DC gerilimi evdeki
cihazlarımızda kullanılmak üzere AC gerilime çeviren
cihazlardır. Ancak şebeke destekli sistemde kullanılan
inverterler bir başka özelliği de şebeke ile senkronize
çalışmasıdır. Bu inverterler evlerdeki dağıtım
tablolarımıza bağlanabileceği gibi şehir şebekesinin
girişine de çift taraflı sayaçlar sayesinde bağlanabilir.
Aşağıda Şebeke Destekli bir sistemi oluşturan temel
öğeler görülmektedir.
1-PV modüller
2-PV kablo bağlantı
kutusu (water proof)
3-Şebeke destekli
inverter (grid-tied
inverter –
synchronous
inverter)
4-Çift taraflı sayaç
(import – export
meter)
5-Şebekeye bağlantı
(connection to grid)
6-Yükler (load)
Burada kullanılan inverter terminolojisi normal şebekeden bağımsız
çalışan sistemlerde kullanılan inverterler (veya inverter – charger) ile
karıştırılmamalı çünkü şebekeden bağımsız çalışan inverterlerin
export yapma özelliği yoktur. Yanda şebeke destekli inverterlerden
birinin teknik özellik data sayfası görülmektedir. Dikkat edilirse bu
inverterlerin DC input girişleri 125V- 440V arası değişmekte, PV
paneller ise seri veya paralel şekilde bu teknik sayfaya bakılarak
bağlanmaktadır. Ayrıca bu inverterlerin trafosuz modelleri de vardır.
Şebeke destekli sistemlerin kurulması için iyi çalışan, ‘stabıl’ bir
elektrik şebekesine sahip olmak ve bazı yasal düzenlemelerin
yapılması gerekir. Şebeke destekli sistemlerde kullanılan
inverterlerin ise şebekeye gerilimi bağlayabilmeleri için daha farklı
elektronik devreleri olması gerekir. Bu elektronik devreler
şebekeden örnek alarak dc gerilimi ac yapar ve şebekeye senkron
bir şekilde verir. Böylece akü gruplarına gerek kalmadan enerji
fazlası diğer tüketiciler tarafından kullanıma sunulur. Bu şekilde
teşvik edilen sistemler Elektrik Kurumları’nın daha büyük yatırımlar
yapmasını da önlemiş olur. Avrupa Birliği’nde 2014 yılına kadar
tüketilen enerjinin %10’luk bir kısmının yenilenebilir enerji
kaynaklarından yapılması hedeflenmektedir.
Şebekeden Bağımsız PV sistemler
Bu sistem şebekeden uzak çiftlik,dağ kulübesi,su kuyusu motorları,verici
antenleri,tekneler….vs gibi yerlerin elektrik temininde kullanılır.
Bunlara ada sistemleri de denir. PV (fotovoltaik) panellerde üretilen
elektrik enerjisi akülerde depolanır ve invertörler ile AC’ye çevrilerek
kullanılır.Ayrıca üretilen gerilim direk DC olarakta kullanılabilir.Bu
sistemlerde kullanılan elemanların bazı özellikleri aşağıda verilmiştir.
9.İnverter ve Şarjer Tanımı Ve
Özellikleri
9.1.İnverter Tanımı Ve Özellikleri
PV modüller ve aküler doğru akım (DC) üretmekte
olduğunu biliyoruz. Ancak kullandığımız çoğu elektrikli
cihaz alternatif akımla (AC) çalışmaktadır. Genel
anlamda DC akımı AC akıma çeviren cihazlara inverter
denir. Burada şebeke destekli sistemlerde kullanılan
inverterler ile şebekeden bağımsız sistemlerde
kullanılan inverterler farklılıklar gösterir. Şebekeden
bağımsız sistemlerde kullanılan inverterler ada tipi
(island veya battery based) inverter olarak adlandırılır.
Aşağıda şebekeden bağımsız sistemlerde kullanılan
inverterlerde aranan özellikleri verilmektedir:
Tam sinüs eğrisi vermeli (bu özellik
endüktif yüklerin olduğu bir
sistemde çok önemli) Sabit AC
gerilim ve frekans cıkışı olmalı
DC giriş gerilimi aralığı akülerin
boş ve doluluk durumuna göre
uygun aralıkta olmalı. Yüklerin
çalıştırılmasında meydana
gelecek yüksek kalkış
akımlarından etkilenmemeli
(surge capacity)
Maksimum yükte yüksek verimde çalışmalı Elektromanyetik
parazitlerden etkilenmemeli Stand-By modunda fazla güç
harcamamalı Bağımsız bir sistemde birden fazla inverter kullanılabilir
ancak seçilecek inverterler birbirleriyle paralel ve senkronize bir
şekilde çalışması için master-slave setup özellikli olmalıdır. Buradaki
amaç büyük sistemlerde güç güvenliğinin sağlanması, bir inverteri
maksimum kapasitede çalıştırmasını önleyerek sistemin veriminin
artırılmasıdır. Master inverter genelde tüm yüklerin ihtiyacını
karşılamaya çalışırken, Slave inverter ihtiyaç duyulduğu zaman
devreye girer.
9.2.Şarj Kontrol Ünitesi Tanımı Ve
Özellikleri
Güneş panellerinde üretilen enerji DC olduğundan doğrudan
kullanılamaz.Akülerde depolanır ve invertörler ile AC’ye
dönüştürülerek kullanılır.Üretlen gerilim akülere şarj kontrol ünitesi
vasıtası ile doldurulur.Şarj kontrol ünitesinin ana görevi akülerin aşırı
dolmasını (over charge) ve aşırı boşalmasını (over discharge)
önlemektir. Şarj Kontrol Ünitelerinin ana görevi olan aşırı şarj ve
aşırı deşarja karşı koruma dışında başka görevleride vardır. Bunları
şu şekilde sıralayabiliriz:
a)Değişik akü çeşitlerine göre ayarlanabilir şarj edebilme yeteneği
örneğin hem kurşun asit hem de kuru veya sealed/gel aküleri şarj
edebilme
b)Aşırı yük ve kısa devreye karşı koruma
c)Akülerin ısınmasına karşı koruma PV panellere düşebilecek yıldırıma
karşı koruma
d)Değişik göstergeler örneğin PV’lerden gelen şarj akımı, yüke giden
akım, vs...
Ancak her şarj kontrol ünitesi bu görevleri yerine
getirmeyebilir. Bu nedenle şarj kontrol
ünitelerinin seçimi yapılırken teknik özellikleri
iyice anlaşılmalı ve amaca hizmet edecek şarj
kontrol üniteleri seçilmelidir.
10.Akü Tanımı Ve Özellikleri
PV modüllerinde üretilen elektrik enerjisi her zaman
bizim ihtiyaç duyduğumuz zamanlarla
uyuşmayabilir. Geceleri ve güneşin olmadığı
zamanlarda elektrik ihtiyacı güneşin olduğu
zamanlarda doldurulan akü gruplarından
karşılanır. Burada kullanılan aküler deep-cycle
özellikli sabit tesis aküsü olmalı yani birçok kez
dolup boşalmaya dayanıklı olmalıdır.Ancak bu
aküler genelde kurşun-asit aküler olduğundan bu
türlerin yaşam alanı içine konmaması gerekir.
Çünkü zehirli olabilecek gazlar
çıkartmaktadır.Aküler eğer iç mekanlara
konulacaksa insan sağlığı açısından kuru akü
seçilmesi gerekir.
Elektrik enerjisini, kimyasal
enerjiye çevirerek depo eden ve
gerektiğinde kimyasal enerjiyi,
elektrik enerjisine dönüştürerek
geri veren parçaya akü
(akümülatör, batarya)
denir.Akünün araç üzerinde üç
tane görevi vardır. Bunlar;
a) Şarj sisteminde üretilen elektrik
enerjisini kimyasal enerjiye
dönüştürerek depo eder.
b) Gerektiğinde kimyasal enerjiyi,
elektrik enerjisine dönüştürerek
geri verir.
c) Elektrik devrelerinde gerilim
(voltaj) dengesi sağlar.
Yapım Özellikleri
Akü, akü kutusu, kutu kapağı ve elemanlardan meydana gelir. Kutu ve kapak
bakalit veya plastikten yapılır.
Kutu içinde eleman sayışı kadar müstakil bölmeler vardır. Kutu dibinde
oluşturulan ızgaralar, hem kutuya sağlamlık kazandırır ve hem de
plakalardan dökülen maddelerin dipte toplanmasını sağlar.
Akü kutusu içindeki müstakil bölmelere eleman denir. Her eleman 2 V gerilim
meydana getirir. Altı voltluk aküde 3, on iki voltluk aküde 6 eleman
bulunur. Bir eleman, artı plaka grubu (kurşun peroksit plakalar), eksi plaka
grubu (kurşun plakalar), kurşun köprüler ve seperatörlerden (yalıtkan ara
parçalar) meydana gelir. Artı plaka gurubu ile eksi plaka gurubu, taraklama
olarak birbiri içine geçirilir. Artı plakalarla eksi plakaların birbirine temas
ederek kısa devre yapmaması için aralarına seperatör adı verilen yalıtkan
tabakalar konur.
Bunların hepsi eleman kutusuna yerleştirildikten sonra kurşun köprülerle seri
olarak birbirine bağlanır. Açıkta kalan + ve - uçlar, akünün dışında kalan
kutup başlarını oluşturur. Her elemanın içine plakaları l ila 1,5 cm örtecek
şekilde elektrolit (asitli su) doldurulur.Elektrolit, içinde belirli oranda
sülfürik asit bulunan saf sudur. Piyasada asitli su veya akü asidi adıyla
satılır. Sülfürik asit, çok kuvvetli bir asittir. Bu asidi nötürleştiren (asit
etkisini yok eden) madde, yemek veya çamaşır sodasıdır. Sülfürik asit saf
yün, lastik, plastik, cam, porselen gibi maddelerin dışında kalan pek çok
madde üzerinde asit etkisi gösterir.
Bu nedenle, elektrolitin dökülmesinden zarar görmesin!
istemediğimiz şeyleri zaman geçirmeden sodalı su ile
silmemiz gerekir. Elektrolit elimize, yüzümüze sıçrayacak
olursa bol su ile yıkanmalı gözümüze sıçrarsa bol su ile
yıkandıktan sonra hemen bir göz doktoruna görünmelidir.
Akünün + ve - uçlarına kutup başı veya pol başı denir. Artı
kutup başı, eksi kutup basma oranla biraz daha kalın ve
koyu renklidir.Kutup başları akü üzerinde + ve - işaretleriyle
belirtilir. Genellikle akünün markasını kendimize
çevirdiğimizde sağ tarafta kalan uç, + uçtur.
Akü Kapasitesi:Bir akünün belirtilen gerilimde l saat süre ile
devamlı olarak verebileceği akım miktarıdır. Akü üzerinde
amper saat (A/h) olarak belirtilir. Akü üzerinde markası
dışında 12 V 60 A/h 255 gibi ifadeler vardır. Bunların anlamı;
12V: Akü gerilimi (voltajı)
60 A/h: Akü kapasitesi
255 A: Emniyetli olarak aküden alınabilecek maksimum akım
miktarı
11. Kaynaklar
• http://www.yildiz.edu.tr/~tanriov/RG7.pdf
• http://www.bilgiustam.com/gunesenerjisinden-nasil-elektrik-elde-edilir/
• http://www.ktemo.org/index.php?option=co
m_docman&task=doc_view&gid=140
• http://www.ktemb.com/tr/guencelmakaleler/257-gunes-enerjisinin-elektrikenerjisine-cevrilmesi.html