Fotovoltaik Enerji Sistemleri

Temel Kavramlar ve Örnek Projelerle Fotovoltaik Güneş Enerjisi Sistemleri

Yazı Dizisi-3

Haluk Özgün

Enerji politikalarının temel öğretilerinden biride enerji çeşitliliğinin sağlanması gerekliliğidir. Şekil-1.6 da verildiği gibi çoğu ülke enerji çeşitliliği anlamında yenilenebilir enerjilerin çeşitliliğini de sağlamışlardır.







Konvansiyonel enerji kaynakları katı, sıvı ve gaz formda oldukça kolay depo edilebilmektedir. Birim hacimde sahip oldukları enerji değerleri de yüksek olup taşınabilme kolaylığı
vardır. Depo edilebildiklerinden talep edilen enerjiyi kısa bir sürede karşılayabilirler.

Buna karşın yenilenebilir enerji kaynakları enerjiyi doğal kaynakların durumuna göre üretebildiğinden talebin olmadığı zamanlarda depo edilmesi gerekmektedir. Enerjiyi depo etmek için değişik teknolojiler geliştirilmiş olmasına karşın bu sistemlerin kapasiteleri halen sınırlıdır. Burada ömür ve maliyet iki önemli faktördür. Prototip olarak enerjiyi depo eden birçok sistem geliştirilmiş olmasına karşın ticari olarak piyasada aküler ve hidrojen enerji teknolojileri kullanılmaktadır.

Aküler değişik tip, boyut ve güçte üretilebilmekte olup DC elektrik veren yapılardır. Hidrojen enerji sistemleri de enerjinin depo edilebildiği farklı bir teknolojidir. Fazla olan  elektrik hidrojen gazı olarak depo edilmekte ardından yakıt pili adı verilen elektrokimyasal enerji dönüşüm aygıtları ile DC elektrik üretilebilmektedir.

Evlerimizde ve sanayide AC elektrik kullanıldığından inverterler yardımıyla DC elektrik AC elektriğe çevrilir. Enerji kaynağından faydalı enerji elde edilene kadar ki işlemler sırasındaki her dönüşümde kayıpların yaşanacağı akıldan çıkartılmamalıdır. Enerjiyi depo eden sistemlerin yanında enerji dönüşümü yapan cihazların da yüksek verimde çalışması  gerekliliği gözden kaçırılmamalıdır.

Yenilenebilir enerjiler alanında yapılan araştırma geliştirme çalışmaları sayesinde enerjinin depo edilmesi ve kullanılması gün geçtikçe daha az maliyetli ve çevreye daha duyarlı
sistemler haline gelecektir.



Enerjinin depolandığı akülerin elektrik şebekesi ile birlikte çalışması ve şebekeyi destekleyici şekilde kontrol edilebilmesi için özel sistemler geliştirilmiştir. Enerji depolama teknolojileri olarak yüksek kapasiteli aküler, flywheel ve süper kapasitörler enerjiyi depolayarak şebekenin ihtiyaç duyduğu anda hızlı bir şekilde enerji beslemesi sağlayabilmektedir. Bu teknoloji sayesinde şebekenin güvenilirliği, performansı, kalitesi artmakta ve akıllı şebeke altyapısı oluşmaktadır.

Geliştirilen güç elektroniği ve kontrol cihazları ile yük kapasiteleri 100kVA dan 10MVA a kadar olan sistem gereksinimine bağlı olarak aktif güç (P), reaktif güç (Q) kontrolü de sağlanabilmektedir.
İleri kontrol özellikleri sayesinde“Jeneratör Benzeri Çalışma” operasyon modu ile depolama sistemi gerçek bir güç sistem bileşeni olarak çalışmaktadır.

Güç elektroniği ve kontrol ekipmanları güç sistemlerinde çalışan geleneksel bir senkron makine gibi davranır. Şebekenin frekansı ve değişim oranına göre şebekeye güç aktarabilir veya çekebilir. Şebekenin kesilmesi durumunda bu cihazlar durumu algılayarak kendisini kapatabilir. Şekil-1.8 de enerji depo sisteminin şebeke ile bağlantısı gösterilmektedir.



Özel uygulamalarda bu güç elektroniği sistemleri ada modunda çalışabilir ve şebeke olmasa da yükleri beslemeye devam edebilir. Şebekenin gelmesi durumunda sistem kendini otomatik olarak şebekeye senkronize eder ve şebeke modunda çalışmaya devam eder. Sonuç olarak aküler ile yükler arasında dengeyi kuran sistemin kontrol merkezi güç elektroniği sistemleridir.

Bu güç elektroniği sistemleri yenilenebilir enerji sistemlerinin değişen çevre koşullarına göre üretim ve tüketim değerlerinin değişmesini ve şebekeye olan etkilerini düzenleyen bir birim olarak çalışmaktadır. Yenilebilir enerji sistemlerinde saatlik bazda meydana gelebilecek belirsizlikler depo sistemleri ile minimuma indirilebilir. Ayrıca gündüz üretilen enerji gece saatlerine şebekenin en fazla talep oluşturduğu zamanlarda şebekeye destekleyici birimler olur. Şekil-1.9 da enerji depolama sisteminin yenilenebilir enerji sistemleri ile birlikte şebekeye bağlantısı gösterilmektedir.

Güç çevrim teknolojisi, trafo, şalt ekipmanları ve PLC kontrol teknolojileri ile paket çözümler üretmiştir. Bu paket sistem yenilenebilir enerji üreteçlerinin güç çıkışını düzenlemek, şebeke puant zamanlarında takviye sağlamak ve frekans düzenlemesi görevlerini yapabilmektedir.

 Dünya üzerinde her ülke kendi doğal kaynaklarını bir ve birden fazla değişik yenilenebilir enerji teknolojisi ile takviye ederek fosil yakıt tüketimini azaltmaya çalışmaktadır. Bu sistemlerin yaygınlaşması hem çevreyi daha yaşanılır hale getirecek hem de enerji için başlatılan savaşların zeminini ortadan kaldırmış olacaktır.

Bundan sonraki yazı dizimizde “  Küresel Isınma  ”  anlatılacaktır.

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