Fotovoltaik Enerji Sistemleri

Yazı Dizisi-25

Haluk Özgün

Fiziksel Özellikler 

Fotovoltaik panellerin uzun dönem dış ortamda çalışabilmesi için fiziksel dayanımı yüksek, su geçirmez ve korozyona uğramayacak şekilde üretilmeleri gerekmektedir. Standart bir panelin kesitten görünümleri Şekil-4.11 ve 4.12 de verilmektedir.

Şekil-4.11: Kristal bir fotovoltaik panelin kesitten görünümü. [24]

Şekil-4.12: Kristal bir fotovoltaik panelin kesitten görünümü. [29]

Modül kesitlerini veren şekillerde görüldüğü gibi; en dışta alüminyum çerçeve, temperlenmiş ve ekstra beyaz cam, fotovoltaik hücreleri bir arada tutan EVA, hücreler ile birlikte metal bağlantılardan ve panelin arkasında Tedlar film tabakasından veya duruma göre cam kaplamadan oluşmaktadır. Alüminyum çerçeve ile bütün yapı paketlenmiş olur ve 25 yıl ömürle çalışmak üzere hizmete sunulur.

Sistemin geneli incelendiğinde toplam maliyetin %55 - %60 lık kısmını fotovoltaik paneller oluşturmaktadır. Bu nedenle sertifikaları alınmış panellerin tercih edilmesi sistemin uzun yıllar çalışmasını garanti altına almış olur.

Şekil 4.7 de verilen hücre teknolojilerine göre sistemin diğer ekipmanları farklı dizayn koşullarını gerektirebilir. Bu nedenle hangi çeşit panel olursa olsun panel üreticisinin panel hakkında düzenlemiş olduğu teknik dokümanın doğru değerlendirilmiş olması gerekmektedir. Panellerin teknik dokümanlarında hangi parametrelere dikkat edilmesi gerektiğini daha detaylı incelenmelidir. Yapılacak incelemede Şekil 4.7 de verilen bütün farklı teknolojileri piyasada bulunan ürünlerin teknik dokümanlarına bakarak incelemesi yapılacaktır. Bu farklı teknolojilerin yanında şebekeden bağımsız sistemler için uygun olan bir panelin diğer panellerle karşılaştırılması da yapılacaktır.

NREL tarafından verilen hücre tiplerine göre verim karşılaştırma tablosunda görülebileceği gibi % 44 verimlilik düzeyine ulaşan hücreler olmasına karşın bu hücreler henüz ticari olarak üretilmemektedir. Paneller için yapacağımız inceleme çalışması piyasada herkesin ulaşabileceği teknolojileri göstermeyi amaçlamaktadır.

Fotovoltaik enerji sistemlerinin lider firmaları ve ürünleri konusunda teknik dokümanları aşağıda sırasıyla; hibrit teknoloji, polikristal, Amorf/ mikrokristal, CdTe ve son olarak şebekeden ayrık sistemler için monokristal bir panel incelenecektir.

Hibrit Teknolojili Fotovoltaik Panel 

Hibrit teknolojiye sahip panellerin öne çıkartan özelliği farklı hücre teknolojilerinin bir arada kullanılmasından kaynaklanmaktadır. Monokristal hücre ile birlikte amorf silikon hücrenin birlikte kullanılması hibrit teknolojiye örnektir. Bu iki farklı teknoloji sayesinde farklı dalga boylarındaki güneş enerjisinden de yararlanılabilmektedir.

Aşağıda verilen teknik özelliklere göre panelin verimini hesaplayacak olursak;
Tablo-4.2: Hibrit bir panelin elektriksel ve mekanik özellikleri.





Panel alanı=1580x798 ≈ 1,26 m2 dir. 1,26 m2 den 240 Wp güç çıkışı elde ediliyor ise 1 m2 den 190Wp güç çıkışı elde edilir. Bununla birlikte güneş ışınımı normal panel boyutlandırmasında
kabul edilen 1000 W/m2 ışınım ve 25 °C koşullar dikkate alınarak verim formülü kullanıldığında;



olarak hesaplanır.

Verim değeri %19 çıkarılmasını yeni geliştirdikleri iç direnci azaltan, optik kayıpları azaltan ve silikon içinde yapılan iyileştirme çalışmaları sonucunda ulaşılmıştır. Hücreleri birbirlerine bağlarken kullanılan lehimler elektriksel kayıpları azalttığı gibi ışık kaybını minimize edecek şekilde dizayn edilmiştir. Panel camı ışık tutma özelliği yüksek bir şekilde imal edilmiş olup metrekareden daha fazla elektrik elde edilmesine yardımcı olmaktadır.

Hücre verimleri %21.6 seviyesine ulaşırken çıkış gücü 190 W/m2 olarak belirlenmiştir. Daha önce belirtildiği gibi hücre verimi her zaman panel veriminden daha yüksektir.

Panelin ışınım değerlerine karşı üretmiş olduğu Akım-Voltaj grafiği yukarıda görülmektedir. Bulutluluk oranı yüksek bir günde ışınım 200 W/m2 düzeylerinde olması durumu ve açık gökyüzünün olduğu 1000 W/m2 durumları için Akım-Voltaj grafiği görülebilmektedir.

Bununla birlikte panel üzerindeki sıcaklığın yükselmesine bağlı olarak panelin güç çıkısında düşme yaşandığından daha önce bahsedilmişti. Sistemin kurulacağı bölge Antalya gibi sıcak bir bölgede ise seçilecek panelin sıcaklık artışından daha az etkilenecek bir panel olması önemlidir. Bu panel için Tablo 4.2 de verilen panel özellikleri incelendiğinde;

Sıcaklık katsayısı Pmax[%/°C] = -0,30

olarak verildiği görülmektedir. Bu katsayı ne kadar küçük olursa panel sıcaklık değişimlerindeno oranda az etkilenir demektir.



Bundan sonraki yazı dizimizde “ Polikristal Fotovoltaik Panel  ” anlatılacaktır.

Bu kitabın yayını için izin veren  Sn. Haluk Özgün ve GÜNDER ‘e  ( Uluslararası Güneş Enerjisi Topluluğu Türkiye Bölümü)  Elektrik Tesisat Portalı olarak  içtenlikle teşekkür ederiz.