Fotovoltaik Enerji Sistemleri

Yazı Dizisi-29

Haluk Özgün

Merkezi İnverter 

Özellikle büyük ölçekli açık alan santral ve büyük endüstriyel tesis uygulamaları için geliştirilmiş inverter teknolojisidir. Merkezi inverterler tüm sistemi tek bir noktadan yönetmektedir.

Merkezi inverter teknolojisi diğer inverter tiplerinden farklı olarak panellerin inverter öncesinde bağlantı kutularında birleştirildikten sonra invertere bağlantının yapıldığı sistemlerdir.
Merkezi inverterler diğer inverter tiplerine göre daha büyük panel gruplarını yönetebilmektedir. Santral kurulumlarında üretilen enerjinin orta gerilim hattına veya duruma göre yüksek gerilim hattına bağlantısının yapılması üretilen enerjinin verimli taşınabilmesi için bir zorunluluktur. Merkezi inverterler orta gerilim iletim hatlarına bağlantı kolaylığı yönünden oldukça avantajlı bir çözümdür. Şekil-4.17 de merkezi inverter ile bir fotovoltaik tesisin tek hat şebeke bağlantısı gösterilmektedir.

Şekil-4.17: Merkezi inverter ve şebeke bağlantısı.

Sistemin çalışmasını Şekil-4.17’e bakarak inceleyecek olursak;

Paneller inverterin maksimum gerilim seviyesi ve MPP çalışma aralığı dikkate alınarakseri olarak bağlanırlar. Sistemin genelinde sabit olmak üzere oluşturulan bu seri bağlantıların sayısı inverterin gücü dikkate alınarak paralel hatlar oluşturulur. Oluşturulan paralel hatlar bağlantı kutularında birleştirilir. Sahanın yapısı ve santralin büyüklüğüne göre bağlantı kutuları 8,16 ve 24 girişi olan modellerinden seçim yapılır.

Bağlantı kutuları paralel gelen panelleri birleştirir, panellerin korumalarını alır ve uzaktan izleme için gerekli sensör ve iletişim altyapılarını içerir.

DC kablolar ile paneller bağlantı kutularında birleştirildikten sonra daha kalın kesitli DC kablolar ile merkezi invertere taşınırlar. Hata durumlarında bağlantı kutuları lokal olarak panellerin devre dışı bırakılma ve bakım yapılması içinde koruma ve kumanda fonksiyonlarını içerirler.

Inverterin gücüne göre sahada oluşturulacak paralel hatlar belirlenir ve paralel hat sayısına göre de bağlantı kutusu sayısı belirlenir. Merkezi inverter tarafında ise bağlantı kutularından gelen DC kabloların bağlanacağı DC bağlantı noktalarının sayısı belirlenir. Merkezi inverterlerin panolu tip üretilmesinden dolayı DC bağlantı noktası sayısına bağlı olarak genişletilebilme esnekliği vardır.

Merkezi inverter blokları raylı modüler yapıda olup çok hızlı servis ve bakım işlemlerine olanak sağlamaktadır. Merkezi inverterde DC akımın AC akıma çevrilmesi bu bölümde gerçekleşir. Inverter blokları farklı güçlerde üretilmektedir. Örnek olarak 100 kW, 250 kW ve 315 kW’lık inverter blokları bulunmaktadır. Örneğin 500 kW’lık bir merkezi inverter iki adet 250 kW’lık bloktan oluşmakta ve tek bir pano içinde sunulmaktadır. Şekil-4.18 de Merkezi inverter ile kurulmuş bir sistemin tek hat şeması verilmektedir.

Şekil-4.18: Merkezi inverter ile kurulmuş bir santralin tek hat şeması.

Olası bir hata durumunda bloklar bireysel olarak da çalışabilmektedir. Bloklar mekanik olarak raylı tip üretildikleri için servis personeli hızlı ve kolay bir şekilde gerekli bakım işlemlerini gerçekleştirebilir.

Inverter bloğundan sonra filtreler kullanılarak şebeke standartlarına uyacak kalitede enerji üretimi için filtreleme işlemleri gerçekleştirilir. Filtreleme işleminden sonra AC tarafta gerekli korumalar alınarak enerji AC çıkış barasına gelir. Merkezi inverterler alçak gerilim tek faz ve üç faz sistemlerden alışık olduğumuz gerilim seviyelerinden farklı voltaj seviyelerine sahiptir. Bu nedenle merkezi inverterlerden sonra trafo kullanılarak istenilen gerilim seviyesine çevrimin yapılması gerekmektedir.

Sistemin OG şebekesine bağlanması için bölgenin gerilim seviyesine göre 400 V / 34,5 kV gerilim yükseltici trafoların kullanılması gerekmektedir. Alçak gerilim seviyesi merkezi inverterin özelliklerine göre değişmektedir. Bu nedenle merkezi inverterler kullanılan trafolar genel olarak özel üretim olmaktadır. Bununla birlikte standart bir dağıtım trafosuna göre merkezi inverterler için tasarlanan trafoların alçak gerilim kısa devre dayanımları daha yüksektir. Tablo-4.8 de farklı güçlerdeki merkezi inverterin teknik verileri gösterilmektedir.



Trafodan sonra OG koruma hücreleri ile sistem güvenli bir şekilde şebekeye bağlanmış olur. Merkezi inverterler tek MPP devresi ile üretilmektedir. Genel olarak fotovoltaik santrallerde tüm gölgeleme hesapları gölgelemeye izin vermeyecek şekilde düzenlendiğinden ve tüm panellerin aynı yöne bakacağı için tek MPP yeterlidir. Merkezi inverterlerin en önemli özelliği verimlerinin yüksek olması ve büyük sistemler için daha az işçilik gerektirmesidir.

Sonuç olarak inverter fotovoltaik sistemin tümünü kontrol eden en önemli birimdir. Bu birimin uzun süre sağlıklı ve verimli çalışması için doğru inverter seçimi önemlidir. Inverterin bakımı ve servisi konusunda yetkili ekipler ile çalışılması ve sisteme hızlı müdahale edebilecek yetkili personelin firmalar tarafından sağlanabilir olması önemlidir.

Bundan sonraki yazı dizimizde “ Sistemi Koruyan Elektriksel Ekipmanlar  DC Sigortalar, DC Otomatik Sigorta, DC  Anahtarlı Ayırıcılar  ” 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