Fotovoltaik Enerji Sistemleri

Temel Kavramlar ve Örnek Projelerle Fotovoltaik Güneş Enerjisi Sistemleri

Yazı Dizisi-11

Haluk Özgün

Sapma Açısı 

Dünyanın ekseninin 23.45° eğik olması, kendi etrafında ve güneş etrafında dönmesinden dolayı güneş ışınlarının yeryüzü ile yaptığı açılarda değişimler gerçekleşir. Sadece 22 Mart ve 23 Eylül tarihlerinde sapma açısı 0 değerini alır. Bu tarihlerin dışında sapma açısı 23.45° ile -23.45° arasında değerler alır.

Şekil-2.8: Sapma Açısı ve Mevsimlerin Oluşumu. [16]

Kuzey ve güney yarımkürede farklı mevsimlerin yaşanması dünyanın eksensel eğikliğinden kaynaklanmaktadır. [16

Yükseliş Açısı 

Yükseliş açısı güneşin yeryüzü ile yatayda yaptığı ve güneşin yüksekliğine göre belirlenenaçısıdır. Bulunan bölgenin enlemine, yılın gününe ve günün saatlerine göre değişim gösterir. Yükseliş açısı gün doğumunda 0° değerini alırken öğle vakti en yüksek değerini alır. Daha öncede değindiğimiz zenit açısı yükseliş açısına benzer fakat güneşin yatayla yaptığı açı değil dikeyle yaptığı açıya zenit açısı denir.[16]

Şekil-2.9: Zenit ve Yükseliş Açıları. [16]

Fotovoltaik sistemlerde dikkat edilmesi gereken önemli tasarım parametrelerinden biri de panellerin yer ile yaptığı açıların belirlenmesidir. Fotovoltaik sistemler dik gelen güneş ışınları altında maksimum güç ürettiklerinden yükseliş açısının maksimum olduğu noktada güneş ışınları panellere dik olarak gelmelidir. Yükseliş açısı dünyanın eksensel açısındaki sapmadan dolayı yıl içerisinde değişim göstermektedirler. Bu nedenle panellerin maksimum güç üretebilmesi için yaz ile kış arasında optimum bir açıda monte edilmeleri gerekmektedir. Bazı durumlarda ise sezonluk üretimin fazla olması istenebilir, bu çeşit durumlarda da yine yükseliş açısının maksimum olduğu noktada güneş ışınlarını panele dik gelecek şekilde ayarlamak gerekmektedir. Türkiye için bu değer sahip olduğu enleminden dolayı 25° ile 35° arasında değişmektedir. Aslında tek bir açıdan bahsetmek biraz güçtür.Arazinin eğimine göre panellerin konumlandırılması gerekir. Benzer şekilde kullanılacak alan kısıtlı ve yıllık bazda az bir kaybı göze alarak, daha fazla kurulu güce sahip olunmak isteniyorsa paneller 25° gibi daha yatay bir konumda tutulabilir. Sonuç olarak her proje birbirlerinden farklı ve tasarımlarda belirli ana ilkelere sadık kalmak kaydıyla değişkendir.

Yükseliş açısını daha iyi anlatabilmek için İstanbul da saat 12:00 de ve farklı aylarda güneşin konumunu hesaplatıp çizdirdiğimizde Şekil-2.10 da gösterilen verilere ulaşılabilir.

Şekil-2.10: Güneşin kuzey yarım kürede aylara göre izlediği konumlar.
(İstanbul- Enlem: 41° Boylam: 28°, Saat 12.00)

Bu uygulamada daha net bir şekilde görüldüğü gibi kış aylarında güneş daha eğik açılarda gelirken, yazın daha dik açıyla gelmektedir.

Azimut Açısı 

Azimut açısı pusula iğnesinin gösterdiği yönde Kuzeyden saat yönünde olan açı olup güneşin hangi doğrultuda geldiğini tespit etmek için kullanılan açıdır. Öğle vakti kuzey yarım kürede güneş hep güneyi gösterirken güney yarımkürede kuzeyi gösterir.[16]

Fotovoltaik panellerin yerleşimleri sırasında dikkat edilmesi gereken bir hususta, panellerin güneyden ne oranda saptığının tespitidir. Fotovoltaik paneller tam güneye baktıkları zaman en çok güç üretmektedirler. Saha incelemeleri yaparken kurulacak olan sistemin güneye bakması veya güneye yakın olacak şekilde konumlandırılması gerektiği akıldan çıkartılmamalıdır.

Şekil-2.11: Azimut Açısı. [16]

Azimut açısı pusula iğnesinin gösterdiği yön referans alınarak Kuzeyde = 0° ve Güneyde= 180° olacak şekilde bir referansla değerlendirmeler yapılabilir. Aynı durum güney yarım
kürede tam tersi şekilde olmaktadır.[16]

Şekil-2.12: Güneşin Gün İçerisindeki Konumu. [16]