Fotovoltaik Santraller

Yazı Dizisi-10

Tercüme:Alper Çelebi

3 Kurulum yöntemleri ve konfigürasyonları

3.1 Mimari entegrasyon

Son yıllarda, modüllerin bina yapılarına mimari entegrasyonu, bazı bileşenlerin yerine tamamen geçebilecek boyutlara ve karakteristiklere sahip modüllerin üretimi sayesinde büyük atılımlar yapmaktadır.

FV kurulumlar için üç mimari entegrasyon makro tipolojisi tanımlanabilir:
1 entegre olmayan santraller;
2 kısmen entegre santraller;
3 entegre santraller;

Entegre olmayan santraller, yere monte modüllere sahip santrallerdir; yani sokak mobilyalarının elemanları üzerinde, bina kılıflarının dış yüzeyleri üzerinde ve 2) ve 3) numaralı tiplerin fonksiyon ve amaçlarından farklı bina ve yapılar üzerine konumlandırılmış modüllere sahiptir (Şekil 3.1).



Kısmi entegre santraller, sokak mobilyalarının elemanları üzerinde, bina kılıflarının dış yüzeyleri üzerinde, bu yapıların inşa malzemelerini değiştirmeden herhangi bir fonksiyon ve amaçla kullanılan bina ve yapılar üzerinde Tablo 3.1’de listelenen tiplerle uyumlu olarak konumlanan modüllere sahip santrallerdir (Şekil 3.2). Modüller, teğet düzlemi veya çatının teğetsel düzlemleri ile sınırlı yüksekliğe kadar aynı düzlemde olacak şekilde monte edilir.









Mimari entegreasyona sahip bir santral, modüllerin tamamen veya kısmen binalardaki mimari elemanların fonksiyonlarının yerine geçtiği, kaplama elemanı olarak kullanılan, dikey mat yüzeyler, kaplama üzerindeki saydam veya yarı saydam yüzeyler, açılabilen yüzeyler ve benzerleridir (kapılar, çerçeveleri de dâhil olacak şekilde pencereler ve açılabilir olmasalar dahi vitrinler). Dolayısıyla modüller sadece elektrik üretme amacıyla değil aynı zamanda koruma veya bina ısı düzenlemesi (modüller binanın enerji talebini karşılamalı ve yerine geçtikleri
mimari bileşene kıyasla ısı iletim özelliğine sahip olmalı, suya dayanıklılık ve dolayısıyla bina alt yapısının su geçirmezliği ve değişen elemana kıyasla mekanik dayanım gibi mimari fonksyionlara sahip olacak şekilde tasarlanır ve hayata geçirilir (Şekil 3.3).







3.2 FV santral yerleşimi

FV santralinin solar alanını oluşturan dizelerin bağlantısı başlıca aşağıdakileri sağlayarak meydana gelebilir:

• tüm santral için bir tekli inverter (tekli inverter veya merkezi inverter ile) (Şekil 3.4)
• her dize için bir inverter (Şekil 3.5)
• birden çok dize için bir inverter (çok inverterli santral) (Şekil 3.6).

3.2.1 Tek inverterli santral

Bu düzen, küçük santrallerde ve aynı maruziyete sahip aynı tipteki modüller ile birlikte kullanılır.

İlk yatırım ve bakım maliyetleri azaltılması açısından, tek inverterin mevcut olması nedeniyle ortaya çıkan ekonomik avantajlar vardır. Ancak, tek bir inverterin arızası, tüm santraldeki üretimin durmasına neden olur.

Ayrıca, aşırı akımlara karşı koruma sorunlarını ve farklı gölgelenmeden meydana gelen sorunları artırdığından (tüm santraldeki panellerin güneşe maruziyeti aynı olmadığında), bu çözüm FV santralin boyutunu (ve ayrıca tepe gücünü) büyütmek için uygun değildir.

İnverter, bağlı dizelerin ortalama parametrelerini de hesaba katarak işleyişini MPPT üzerinden düzenler; dolayısıyla tüm dizeler tek bir invertere bağlıysa, bunlardan birinin veya bir parçasının gölgelenmesi veya arızası, diğer düzenlere nazaran santralde daha yüksek elektrik performansı düşüşüne neden olur.







3.2.2 Her dize için bir inverterli santral

Orta boyutlu bir santralde, her dize doğrudan kendi inverterine bağlanabilir ve böylece kendi maksimum güç noktasına göre çalışabilir.

Bu düzen ile kaynak yönün ters hale gelmesini önleyen engelleme diyotu da genellikle inverterde bulunur; üretimle ilgili tanı, doğrudan inverter tarafından gerçekleştirilir ve ayrıca inverter DC tarafındaki atmosferik kaynaklı aşırı gerilim ve akımlara karşı koruma sağlayabilir.

Ayrıca her dizede bir inverter olması, modüller ve inverterler arasındaki bağlantı sorunlarını ve de gölgelenme veya farklı maruziyet nedeniyle oluşan performans düşüklüğünü sınırlar.

Dahası, farklı dizelerde farklı karakteristiğe modüller kullanılarak tüm santralin verimi ve güvenilirliği artırılabilir.



3.2.3 Çok inverterli santral

Büyük boy santrallerde, FV alanı genellikle daha fazla kısma bölünür ve her biri farklı dizelerin paralel bağlandığı kendi inverterleri tarafından hizmet görür.

Az önce açıklanan düzene kıyasla, bu durumda daha sayıda inverter, dolayısıyla yatırım ve bakım maliyetlerinde bir azalma mevcuttur.

Ancak, eşit modüllü eşit maruziyetli alt alan dizelerinin aynı invertere bağlanması şartıyla gölgelenme, dizelerin farklı gölgelenmesi ve birbirinden farklı modüllerin kullanılması nedeniyle oluşan sorunların azaltılması avantajı sürer.

Ayrıca, bir inverterin arızası tüm santralde üretim kaybına neden olmaz (tek inverterli durumda olduğu gibi), ancak sadece ilgili alt alan etkilenir.

Her bir dizenin bağlantısının ayrı ayrı2 kesilmesi önerilir; böylece gerekli işletim ve bakım doğrulamaları tüm FV jeneratörü servis dışı bırakmadan yürütülebilir.

DC tarafına paralelleme panosu kurulumu yaparken, aşırı akım ve ters akımlara karşı koruma için bir cihazın her dizeye takılması gerekir; böylece gölgelenmiş veya arızalı dizelerin, paralel bağlı diğer dizelerden beslenmesinden kaçınılmış olunur. Aşırı akımlara karşı koruma termomanyetik bir devre kesici veya sigorta yoluyla sağlanırken, ters akıma karşı koruma engelleme diyotları ile elde edilir(3). Bu yapılandırma ile santralin tanısı farklı dizelerin üretimini kontrol eden bir denetim sistemine atanmış olur.



Açıklamalar:

(2)  Ayırma cihazlarının açılması, DC tarafında halen mevcut olan gerilimi hariç tutmaz.
(3)  Diyotlar, bağlantılarındaki gerilim düşüşü nedeniyle sabit bir güç kaybına yol açar. Böylesi bir kayıp, geleneksel diyotlardaki 0.7V yerine, 0.4V’lik (Schottky diyotları) bir kayıp sağlayan
yarı iletken metal eklemlere sahip bileşenler kullanılarak azaltılabilir.

(4) Avrupa verimliliği, inverterin kısmi yükteki verimliliklerini hesaba katarak aşağıdaki formüle şındaki maksimum güce karşılık gelen minimum gerilim,
göre hesaplanır:



(5) Bu diyagramdan maksimum verimliliğin inverterin nominal gücünün %40’ından %80’ine kadar uzandığını görmek mümkündür. Bu da işletim süresinin çoğu kısmı için inverterin çalıştığı güç aralığına karşılık gelir.

Bundan sonraki yazımızda “ İnverterlerin Seçimi ve Arayüzlenmesi” anlatılacaktır