Fotovoltaik Sistem Dizaynı ve
Kurulumu
Ramazan ZEYBEK
Konu Başlıkları
1- Giriş
2- Elektriksel Bilgiler
3- Sistem Çeşitleri
4- FV Modüller
5- FV Bağlantı Şekilleri
6- Aküler
7- Şarj Kontrol Cihazı & İnvertör
8- Solar Sistem Montajı
9- Montaj
10- FV Sistemin Üreteceği Elektrik ve Aylık Getirisi
Kısım 1: Giriş



Neden yenilenebilir enerji?
Yenilenebilir Enerjiye Dönüşüm
Türkiye’de Elektrik Kaynakları
Bu resimdeki yanlış olan nedir?


Yanan fosil yakıtlar çevreye ve insan sağlığına ciddi
derecede zararlar verir. Karbondioksit salınımı artar
ve küresel ısınmaya sebep olur.
Sülfürdioksit gazı
salınımı ile asit
yağmurları oluşur ve
canlılara ciddi zararlar
verir.
Yenilenebilir Enerji’ye Dönüşüm




Güneş
Jeotermal
Rüzgar
Hidroelektrik
Güneş’i Elektriğe Çevirme


Güneş pilleri -FV piller- güneş ışığını elektriğe
dönüştürür.
FV piller yarıiletken malzemelerden yapılmış
yapılardır. Genellikle silisyum kullanılır.
– Güneş ışığı FV pile çarptığı zaman yansır yada
emilir. Sadece emilen ışık enerji üretmek için
kullanılır.
Bugün’ün Güneş Tablosu


İspanya güneş enerjisinde lider konumda
Almanya 2. sırada
Türkiye Kurulu Gücünün Yakıt
Cinslerine Göre Dağılımı
Türkiye’nin Güneş Tablosu
Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı – Elektrik İşleri Etüt
İdaresi’nin yapmış olduğu Güneş Enerjisi Potansiyel Atlası
çalışması sonucunda Türkiye’de 56,000 MW termik santral
kapasitesine eşdeğer güneş enerji kapasitesi bulunduğu ve
bu potansiyelden yararlanılması durumunda yıllık ortalama
380 Milyon MWh elektrik enerjisi üretim imkânının olduğu
belirlenmiştir.
Türkiye’deki toplam güneş enerjisi (FV) yaklaşık olarak
55 MW mertebesindedir.
Kısım 2: Elektriksel Bilgiler
Neler Göreceğiz ?



AC ve DC elektrik, önemli farklılıkları nelerdir
Volt, Amper, Amper-saat, watt, watt-saat ve
kilowatt-saat arasındaki bağıntılar
Elektrik ölçümü hakkında bilgiler
Elektrik Terminolojisi



Elektrik = Elektron akışı
Potansiyel fark elektron
akışına neden olur.
Suyun akışı anlamak için en
güzel örnektir.
Elektrik Terminolojisi

Voltaj (V)
–
–

Elektrik yüklerinin potansiyel farkıdır.
Elektriksel basınç gibi düşünülebilir.
Amper-Akım (I yada A)
–
–
–
Elektron akış miktarıdır.
Birim kesitten geçen elektron miktarıdır.
1 Amp = 1 coulomb/saniye = 6.3 x 1018
electron/saniye
Elektrik Terminolojisi

Direnç (R yada Ω)
–
–
Elektrik akımına karşı koyma
Şunlara bağlıdır;




Malzeme
Kesit kalınlığı
Uzunluk
Sıcaklık
Elektrik Terminolojisi

Watt (W) güç ölçüm birimidir.
–


Birim elektrik enerjisidir.
Amper x Volt = Watt
1 Kilowatt (kW) = 1000 Watt
Elektrik Terminolojisi

Watt-hour (Wh) enerji birimidir.
–
–

Saatlik üretilen yada tüketilen elektrik enerjisi
miktarıdır.
Watts x hour = Watt-hours
1 Kilowatt-hour (kWh) = 1000 Wh
Elektrik Terminolojisi

Amper-saat (hour) (Ah)
–
–
–
–
Elektron akış miktarı
Akü kapasite hesaplamalarında kullanılır
Amper x hours
Amper-hours x Volt = Watt-hours



200 Ah Akü, 1A ‘i 200 saat üretir.
200 Ah Akü,10 A’i 20 saat üretir.
100 Ah Akü x 12 V = 1200 Wh
Güç ve Enerji Hesaplamaları

Ortalama günlük tüketilen enerji hesabı için;
-
Çalışan cihazların gücü ve çalışma süreleri belirlenir.
Örnek:
- TV: 100 W/h X 6 saat = 600W
- Aydınlatma: 50W/h X 8 saat = 400W
- PC: 120 W/h X 4 saat = 480 W
Toplam 1480 W Tüketim
Günlük güç hesabı için toplam tüketim değeri 1,5 ile çarpılır.
(Dönüşüm kayıpları, kirlenme vs. kayıplar için)
1480 W X 1,5 = 2220 W Günlük Güç gereklidir. Kış aylarında
güneşlenme 5 saat kabul edilirse 2220 W / 5 saat = 445 W
Panel gücü yeterlidir.
Güç ve Enerji Hesaplamaları
 Akü sayısının hesaplanması için;
2220 W günlük güç tüketimi olan örnekte güneşsiz 2 gün idare
edebilmesi için
2220W X 2 =4440 W güç gereklidir.
Akü verimliliği %80 civarında olduğu için depolanan enerjinin
5550 W olması gerekir.
12V 100 Ah akü 1200 Wh enerji depolar.
5550 W enerji için 5 adet 12V 100Ah akü yeterlidir.
Elektrik akımı çeşitleri

DC = Doğru Akım
–
–

FV paneller Doğru Akım üretir.
Akü ve piller Doğru Akım depolar.
AC = Alternatif Akım
–
Şebekelerde ve evlerde kullanılır.
Ölçüm ve Test
Pensampermetre
Dijital Mutlimetre
Kısım 3: Sistem Çeşitleri
FV Sistem Bileşenleri


FV sistem bileşenlerini öğrenme
Farklı sistem türlerini tanımlama
Güneş
Şarj Kontrol /
İnvertör
Ev İçi
Kullanım
Dağıtım Panosu /
Çift Yönlü Sayaç
FV Panel
Dağıtım
Hattı
Akü
Fotovoltaik (FV) Terminolojisi





Hücre < Modül < Panel < Dizi
Akü – DC enerji depolar
Şarj Kontrol Cihazı – Akü voltajını sezerek
FV panellerden gelen DC akımla aküyü
düzenli şarj eder.
İnvertör – Doğru Akımı (DC ) Alternatif Akıma
(AC) dönüştürür.
Yükler– Enerjiyi tüketen herşey.
Off-Grid (Şebeke Bağlantısız)
Off-Grid Sistem Özellikleri


Akü sayesinde kesintisiz enerji.
Şebeke bağlantısı gerektirmez.
On-Grid (Şebeke Bağlantılı)
On-Grid Sistem Özellikleri




Şebeke bağlantısı gerektirir.
Akü gerekmez.
Fazla elektrik çift yönlü sayaç ile şebekeye
verilir.
Şebekede elektrik kesildiğinde sistemde de
elektrik kesilir.
Kısım 4: FV Modüller
Neler Göreceğiz ?



FV hücreler güneş ışığını nasıl elektriğe
çevirir?
En temel 3 FV modül çeşidi nelerdir?
Sıcaklığın FV modüllere etkileri nelerdir?
Solar Hücreler




Genellikle yarı-iletken malzeme olarak silikon
kullanılır.
Güneş ışığı katmanlar arasında gerilim farkı
oluşturur.
Hücre başına yaklaşık 0.5 V gerilim oluşur.
Hücreler seri veya paralel bağlanarak gerilim
ve akım arttırılır.
FV Hücrenin Yapısı
3 Farklı Hücre Teknolojisi

Single-Kristal yada Mono-Kristal Silikon

Polikristal yada Multi-Kristal Silikon

İnce Film
–
Amorf Silikon yada Cadmium Telluride
Monokristal Silikon Modül



Verimi yüksek (13% 16%)
Üretimi pahalı.
Yuvarlak köşeli olduğu
için üretimi sırasında
atık fazla.
Polikristal Silikon Modül



Üretim maliyeti düşük
Verimi 13% - 15%.
Atık malzeme azdır.
Amorf İnce Film



Üretim maliyeti düşüktür.
Verimlilik = 6 – 10 %
Esnektir.
Doğru Modülün Seçilmesi

Kriterler
–
–
–
–
–
–
Boyut
Voltaj
Erişilebilirlik
Garanti
Montaj Türü
Maliyet
Akım-Gerilim (I-V) Eğrisi
Maksimum Güç Noktası (MPP)
Sıcaklığın Etkileri

FV hücre
sıcaklığındaki 25oC
artış, Vmp geriliminde
yaklaşık derece
başına 0.5% düşüşe
neden olur.
Gölgelenmenin Etkileri

Güneşlenme
azaldığında
modül akımı da
azalır ancak
gerilim yaklaşık
aynı kalır.
Kısım 5: FV Bağlantı Şekilleri
Neler Göreceğiz?


Paralel ve seri bağlantının özellikleri
nelerdir?
Modül ve akülerin bağlantı şekilleri nelerdir?
Seri Bağlantılar

Modüller seri bağlandığında;
–
–
–
Voltaj Toplanır.
Akım Değişmez.
Modüller birleşerek seri dizileri oluşturur.
Paralel Bağlantılar

Modüller paralel bağlandığında;
–
–
Voltaj sabit kalır.
Akımlar toplanır.
Kısa Sınav



4 tane 12V / 3A panel seri bağlandığında
gerilim ve akım ne olur?
Paralel bağlandığında durum ne olur?
Bu 4 paneli kullanarak 24 V / 6 A elde
edebilir miyiz? Nasıl?
Farklı Türdeki Modüllerin Seri
Bağlanması

Voltaj değerleri toplanır.

En düşük akım değeri alınır.
–
–
A Modülü 30V / 6A
B Modülü 15V / 3A
Seri bağlantıda voltaj ve akım değerleri ne
olur?
Farklı Modüllerin Paralel Bağlanması

Amper değerleri toplanır.

En düşük voltaj değeri alınır.
–
–
A Modülü 30V / 6A
B Modülü 15V / 3A
Paralel bağlantıda voltaj ve akım değerleri ne
olur?
Kablo Tipleri



İletken Malzeme = Bakır (en yaygın)
İzolasyon malzemesi = Termoplastik
Dış ortamda kalan kablolar güneş ışığına dayanıklı
olmalıdır.
Kablo Ölçüsü

Kablo ölçüsü akım ve gerilim düşmesine bağlı olarak 2
kritere bağlıdır:
–
–

Akım: Kablonun taşıyabileceği akım değeri
–

Akım değeri
Voltaj düşüşü
Çapı büyük kablo daha çok akım taşır.
Gerilim düşmesi: Kablo direnci ve uzunluğa bağlı olarak
gerilim düşmesi meydana gelir.
–
Kablo uzunluğu arttıkça gerilim düşmesi artar.
Güvenlik Ekipmanları

Şalterler
–
Bakım ve servis için
elektriği kesmeye yarar.

Aşırı akım koruması
–
Elektrik devresini aşırı
akımdan korumaya
yarar.
 Sigortalar
 Devre kesiciler
Topraklama

Neden topraklama gerekli:
–
–


Yıldırım
Yüksek gerilim hattıyla istek dışı temas
Yüksek gerilimi toprağa iletir.
2 çeşit topraklama mevcuttur:
–
–
Cihaz topraklama : Her türlü FV cihazın dış muhafazasını
iletken vasıtasıyla toprağa bağlamak.
Sistem topraklama : Mevcut topraklama hattına sistemin
topraklanması.


Sistemin DC tarafı  Negatif toprağa bağlanır.
Sistemin AC tarafı  Nötr toprağa bağlanır.
Kısım 6: Aküler
Seri ve Paralel Akü Bağlantıları

Seri bağlantı
–

Voltaj artar.
Paralel bağlantı
–
Akım/saat kapasitesi artar.
Akü Terimleri
Terimler:
 Akü
 Elektrik enerjisi depolayan ünitelerdir.
 Kapasite
 Akünün depolayabileceği elektrik enerjisidir.
 Verim
 Enerji Alınan / Enerji Verilen (genelde 80-85%)
Akünün Görevleri



Gece için enerji depolar
Bulutlu günler için enerji depolar.
Taşınabilir enerjidir.
Akü Kapasitesi
Kapasite:

Amper x Saat(Ah)
100 Amp-Saat


Yüksek deşarj hızı kapasiteyi azaltır.
Yüksek sıcaklık kapasiteyi azaltır.
=
100 amper 1 Saat
1 amper  100 Saat
20 amper  5 Saat
Kısım 7: Şarj Kontrol Cihazı &
İnvertör
Neler Göreceğiz ?



Şarj kontrol cihazı özellikleri
İnvertör özellikleri
İnvertör seçimi
Şarj Kontrol Cihazı - Özellikleri
Görevi:

Bataryayı aşırı şarjdan korur ve düzenli olarak şarj eder.
Özellikleri:

Panellerin Maksimum
Güç Noktasını takip
ederek daha verimli şarj
eder. (MPPT)
Şarj Kontrol Cihazı - Özellikleri

Şarj kontrol cihazı seçerken:
– DC giriş ve çıkış voltajlarına,
– Giriş ve çıkış akımlarına,
– Ve diğer özelliklerine (çalışacağı ortam, nem ve
sıcaklık) dikkat etmek gerekir.
İnvertör - Özellikleri
Görevi:

Akülerde depolanan yada panellerden gelen DC elektrik
akımını AC elektrik akımına dönüştürür.
İnvertör Seçimi

Ne tür sistem dizayn ediyorsunuz?
–
–

Ada sistemi - Off-Grid – Şebeke Bağlantısız
On Grid - Şebeke Bağlantılı
Dikkat edilecek hususlar:
–
–
–
–
–
–
–
AC Çıkış gücü (watt)
Giriş Voltajı (FV modüllere bağlıdır)
Çıkış Voltajı (monofaz 240V yada trifaz 380 V)
Giriş Akımı (FV modüllere bağlıdır)
Verim
Muhafaza koruması (IP 65,67 etc.)
Ölçüm ve izlenebilir olması
Kısım 8: Solar Sistem Montajı
Neler Göreceğiz ?


Azimut açısı ve yükseklik
FV panellerin eğim açısı ve yönü
Konumlandırma ve Eğim Açısı
40 Derece Kuzey Enlemi için Güneşin
Konumu
Eğim Açısı
Maksimum verim için
açılar şekildeki gibidir.
Verilen açılar
40 Derece
Kuzey Enlemi
içindir
Montaj Yeri için Kriterler




Kullanım zamanı (yaz-kış-her zaman)
Yerel iklim özellikleri
İnvertöre uzaklık
Bakım için erişilebilirlik
Kısım 9: Montaj
Neler Göreceğiz ?

Yapısal Unsurları Değerlendirme

Çatı Montajı Özellikleri

Montajlarda Dikkat Edilecek Hususlar
Genel Hususlar

Hava durumu
–
–

Ortam Özellikleri
–
–

Rüzgar yoğunluğu
Ortalama kar yükü
Tuzlu ve nemli ortam
Hayvanlarla iç içe
İnsan faktörü
–
–
Hırsızlar
Estetik kaygı
Genel Montaj Seçenekleri

Sabit
–
–

Çatı, zemin
Karışık
Güneş takip sistemli
–
Düz zemin
Çatı Montajı Özellikleri





Çatıyı olabildiğince az delmek
Bütün deliklerin su geçirmez olduğuna dikkat
etmek
Modülleri yerleştirmeden çatıyı tekrar
kapatmak
Çatıya dengeli bir şekilde panelleri yaymak
10-15 cm çatı ile paneller arasına hava
boşluğu bırakmak
Montajlarda Dikkat Edilecek
Hususlar

Çatı montajı yapılırken paneller çatıdan 10-15 cm
yüksekte olmalıdır. Aksi halde yazın aşırı ısınmadan
dolayı yangın çıkarma riski vardır.
Montajlarda Dikkat Edilecek
Hususlar

Düz zemine montaj yapılırken ön sıradaki dizinin
gölgesinin arkadaki panellere düşmemesine dikkat
edilmelidir.
Montajlarda Dikkat Edilecek
Hususlar

Rüzgâra dikkat edilmelidir. Düz zeminlerde zemine
sabitleme sağlam yapılmalıdır.
Montajlarda Dikkat Edilecek
Hususlar

Çevrede bulunan ağaçların, direklerin ve evlerin
gölgelerinin panellere düşmemesine dikkat
edilmelidir.
Kısım 10: FV Sistemin Üreteceği
Elektrik ve Aylık Getirisi
Neler Göreceğiz ?

Kurulu FV Sistemin Üreteceği Elektrik
Miktarının Hesaplanması

Güneşlenme Sürelerinin Tespiti

Yıllık Gerçekleşen Tasarruf Miktarı
Kurulu FV Sistemin Üreteceği
Elektrik Miktarı

Örnek olarak 5000 W gücündeki sistem
kirlenme, sabah ve akşam saatlerindeki
ışınım zayıflaması, hatlar ve dönüşümlerde
oluşan kayıplardan dolayı gücünün %50’sini
kaybeder. Saatlik üretilebilecek ortalama net
güç 2500 W olur.
Güneşlenme Süreleri
Türkiye’de illere göre güneşlenme sürelerine
http://www.yegm.gov.tr/MyCalculator/Default.aspx
adresinden ulaşılabilmektedir.

Güneşlenme Süreleri

Örnek olarak Konya ilini tercih edersek;
Saat
Yıl bazında bakıldığında
günlük ortalama
güneşlenme süresi 7,94
Saattir.
Yıllık Gerçekleşen Tasarruf Miktarı

-
-
Örnekteki 5000W FV sistemin Konya’ya kurulmuş olduğu
varsayılarak;
Saatlik üretilecek net elektrik miktarı 2500W peak’tir.
Günlük ortalama güneşlenme süresi 7,94 saattir.
Bir günde toplam 2500 W X 7,94 = 19850 Wh enerji üretilir.
Yılda 365 X 19850 = 7245,25 kW enerji elde edilir.
kW başına birim fiyat 2015 ocak ayında yaklaşık 36 kuruş
olduğuna göre,
7245,25 kW X 0,36 TL = 2608,29 TL tutarında
elektrik enerjisi üretilmiş olacaktır.
Teşekkürler
Her türlü sorularınız için:
[email protected]
Download

Fotovoltaik Seminer Sunum Belgesi