Fotovoltaik Santraller Yazı Dizisi-18

Fotovoltaik Santraller Yazı Dizisi-18
Tercüme: Alper Çelebi

A.2 Konsantre fotovoltaikler

Konsantre güneş santralleri, FV hücreleri ışıkla doğrudan vurmak için uygun optik sistemler aracılığıyla güneş ışıması konsantrasyonu prensibini kullanırlar. Şu anda kullanılan yoğunlaştırıcılar, hem “Nokta odak” çözümlerindeki gibi (her hücrenin kendine has bir odak noktası olduğu) refraktif (Fresnel veya prizmatik mercek) hem de “Yoğun dizi” çözümlerindeki reflektiftir (burada Güneş radyasyonunun yoğunlaştığı çizgi boyunca konumlanmış hücrelerin birleşimi için tekli optik odak vardır).

Sistemin tepe enerjisini sabit tutarak, kullanılan yarı iletken alan optik konsantrasyona eşit bir faktörle azaltılır ve bu nedenle geleneksel teknolojilere kıyasla FV dönüşüm veriminde bir artış olur. Bununla birlikte, fotovoltaiklerin yoğunlaşması, daha kompleks tesis tasarımı ve mühendisliği anlamına gelir:

• Tasarım aşamasında yerin özelliklerinin analizini oldukça zorlaştıran ve bu santraller için uygun alanların sayısını azaltan direkt güneş ışınımı yüksek alanlara santrallerin kurulumu gerekliliği;

• Modülün direkt güneş ışımasına olabildiğince dik tutulması için hassas bir takip sistemi gerekliliği;
• Atan ışınım yüzünden erişebilecekleri yüksek sıcaklık nedeniyle hücreler için bir soğutma sisteminin gerekliliği; çalışma sıcaklığı hava soğutma sistemleri (yassı kanat ısı eşanjörleri) veya sıvı soğutma sistemleri (mikro tüpler ve ortak üretim için alınan ısıyı kullanma ihtimali) yoluyla 200-250° C’nin altında tutulmalıdır.

Konsantrasyon santralleri şu şekilde ayrılabilir:

• Düşük konsantrasyonlu santraller geleneksel bir PV modülünün her iki yanında yer alan alüminyum panellerden oluşan oldukça basit yansıtıcı sistemlere dayanır (Şekil A.2); piyasadaki FV modüllerin azlığının üstesinden gelmek için yakın geçmişte çalışılmışlardır, fakat günümüzde neredeyse hiç kullanılmamakta veya yüzen FV sistemler gibi niş kurulumlarla sınırlı olmaktadırlar(bkz. Bölüm A.4);

• Ortalama konsantrasyonlu santraller (10x-200x), tekli kristal silisyum veya ince film hücrelerini, genellikle bir derece serbestliğe sahip bir izleme sistemi ve parabolik ayna konsantratörleri ile birlikte kullanılırlar (Şekil A.3);

• Yüksek konsantrasyonlu santraller (400x-1000x), çok bağlantılı yüksek verimlilik (bazı durumlarda %40'dan daha yüksek) hücreler, nokta odaklı optik aletler ve iki serbestlik derecesine sahip bir izleme sistemi kullanın (Şekil A.4).

Konsantre FV sistemler vasıtasıyla dağıtılan üretim alanında, yukarıda belirtildiği gibi, kojeneratif uygulamalar için gerekli olan ısının geri kazanılmasını elektrik enerjisi üretimine ekleme imkânı vardır, çünkü hücrelerin soğutulmasından kaynaklanan ısı, klima veya sıcak sıhhi su için kullanılabilir hale gelir.

Öte yandan kojeneratif çözümde, ısı üretimi için hücrelerin daha yüksek bir sıcaklıkta çalışması zorunluluğu vardır ve bu FV verimliliğinde azalmaya neden olur.

Konsantre fotovoltaikler, son yıllarda endüstriyel üretim safhasına tedricen geçiş olsa dahi, halen araştırılmaktadır. Çift eksenli izlemeye sahip yüksek konsantrasyonlu bir sistemin gerçekleştirme maliyeti 3-3.5 €/W’dir; bununla birlikte, FV konsantrasyon sistemleri, sadece üretim maliyetleri açısından değil, aynı zamanda, hücrenin verimliliğinin artması ve izleme sistemlerinin doğruluğu bakımından da elde edilebilen performanslar göz önüne alındığında, hâlâ geniş bir iyileşme marjı sergilemektedir.

Bundan sonraki yazımızda "Silindirik Modüllü FV Sistemler, Yüzen FV Sistemler , Mikro İnverterler" anlatılacaktır.

Önceki Yazı Sonraki Yazı

Paylaş: