Fotovoltaik Santraller

 

Yazı Dizisi-8

 

Tercüme:Alper Çelebi

2.6 Modüllerin eğimi ve yönelimi

Güneş ışınlarının geliş açısı her zaman 90° olsaydı bir güneş paneli maksimum verime ulaşabilirdi. Nitekim, güneş ışınlarının insidansı hem enleme, hem de yıl boyunca güneşin sapmasına göre değişir. Nitekim, Dünya’nın dönme ekseni, dünyanın güneş etrafındaki yörünge düzlemine göre yaklaşık 23.45° eğik olduğundan, kesin enlemde ufuktaki güneşin yüksekliği her gün değişir.

Güneş, Ekvator’da iki ekinoks günü boyunca ve de gün dönümlerinde tropik boyunca dünya yüzeyine 90° açıyla (Zenit) düşer (Şekil 2.7).



Tropik enlem dışında, Güneş, yeryüzü üzerinde Zenit’e ulaşamaz ancak kuzey yarım kürede yaz gün dönümü gününde ve güney yarım kürede kış gün dönümü gününe göre en yüksek noktasına ulaşacaktır (enleme bağlı olarak). Bu nedenle, yılın en uzun gününde öğle saatlerinde güneş ışınlarının onlara dik vuracağı şekilde modüllere eğim vermek istersek, o anda güneşin ufuk üstünde
ulaştığı maksimum yüksekliği (derece olarak) bilmemiz gerekir ve aşağıdaki formülle elde edilir:

a = 90° - lat + d [2.12]

burada:
lat panellerin kurulum sahasındaki enlem değeridir (derece);
d güneşin sapma açısıdır [23.45°]

Tamamlayıcı α (90°-α) açısını bularak, panellerin yatay düzleme (IEC/TS 61836) göre β eğim açısını elde etmek mümkündür, böylece modüllere, yukarıda bahsedilen anda güneş ışınları dik vurur(2).

Ancak, panellerin optimum yönünü belirlemek için α açısı yeterli değildir.Yılın farklı dönemlerinde gökyüzü boyunca güneşin yolunu da dikkate almak gerekir; böylece yılın her gününü
dikkate alarak eğim açısı hesaplanabilir(3) (Şekil 2.8). Bu, paneller tarafından yakalanan yıllık toplam ışınımın, gün dönümü esnasında paneller dikey gelen bir önceki ışınım koşulunda elde edilen daha yüksek olmasını sağlar.



Kuzey yarım kürede sabit modüller olabildiğince güneye yönlendirilmelidir(4), böylece yerel öğle saatinde panel yüzeyinde daha iyi bir güneşlenme olur ve modüllerin küresel günlük güneşlenmesi daha iyi olur.

Panelin yönü güneye (kuzey yarım küredeki yerler için) veya kuzeye (güney yarım küredeki yerler için) en optimum yöne göre Azimuth (5)  (γ) sapma açısıyla gösterilebilir.
Azimuth açılarının pozitif değerleri batıya doğru yönelmeyi gösterirken negatif değerler doğuya yönelmeyi gösterir.(IEC 61194).

(2) Üçgen çatı üzerinde eğim açısı, çatının kendisinin eğimi ile belirlenir.
(3) Örneğin, İtalya’da optimum eğimli açı yaklaşık 30°’dir.
(4)Güneş ışıması öğle saatlerinde maksimum olduğundan, toplayıcı yüzeyinin olabildiğince güneye yönlendirilmesi gerekir. Bunun aksine, güney yarım kürede, optimum yönlendirme tabii ki kuzeyedir.
(5) Astronomide, Azimuth açısı ufuk boyunca açısal mesafe olarak tanımlanır, kuzeyden
(0°) doğuya doğru, objenin içinden geçen dikey çemberin kesişim noktasından ölçülür.

Yere monte modüller söz konusu olduğunda, eğim ve yönlendirmenin kombinasyonu, modüllerin kendilerinin maruziyetini belirler (Şekil 2.9). Buna karşı, modüller binaların çatılarına kurulduğunda, maruziyet çatı meylinin eğimi ve yönü ile belirlenir. Güney doğu veya güney batıya, güneye göre 45°’ye kadar bir sapma ile yönlendirilen toplayıcılar ile iyi sonuçlar elde edilir (Şekil 2.10).

Toplayıcı yüzeyinin bir miktar büyütülmesiyle daha büyük sapmalar dengelenebilir.





Yatay olmayan bir modül, direkt veya dağınık ışınıma ek olarak etrafını çevreleyen yüzeyden yansıyan ışınları da alır (albedo bileşeni).

Genellikle 0.2’lik bir albedo katsayısı alınır.Bir FV kurulumunun yıllık elektrik gücü üretim kapasitesinin ilk değerlendirmesi için yatay düzlem üzerindeki yıllık ortalama ışınımına (Tablo 2.1-2.2) Tablo 2.3, 2.4 ve 2.56’teki (İtalyan bağlamına göre) düzeltme katsayılarını uygulamak yeterlidir(6).



Örnek 2.2
Önceki örnekteki FV kurulumun ürettiği yıllık ortalama enerjiyi şimdi de +15° oryantasyon ve 30° eğim ile belirleyelim.

Tablo 2.3’ten 1.12’ye eşit artan bir katsayı elde edilir. Bu katsayıyı önceki örnekte elde edilen ve yatay düzlemde beklenen enerji ile çarparak beklenen üretim kapasitesi:

E = 1.12 . Ep = 1.12 . 3062 ≈ 3430 kWh

Bundan sonraki yazımızda "Bir fotovoltaik santraldeki gerilim ve akımlar, Üretilen enerjideki çeşitlilik "  anlatılacaktır.