Fotovoltaik Santraller

 

Yazı Dizisi-9

 

Tercüme:Alper Çelebi

2.7 Bir FV santraldeki gerilim ve akımlar

FV modüller 30 ila 40V gerilimde 4 ila 10A akım üretirler. Öngörülen en yüksek gücü elde etmek için modüller paralel bağlanmış olan dizeleri oluşturmak için elektronik olarak seri olarak bağlanır.

Karmaşıklık ve bağlantı maliyetleri ve özellikle dizeler arasında panoların paralel bağlantısı göz önüne alındığında eğilim olabildiğince çok modülden oluşan dizeler oluşturmaktır

Bir dize oluşturmak üzere seri halde bağlanabilen modüllerin maksimum sayısı (ve dolayısıyla erişilebilen en yüksek gerilim), inverterin işletim aralığı (bkz. Bölüm 3) ve erişilen gerilim için uygun ayırma ve koruma cihazlarının bulunurluğu ile belirlenir. Özellikle, verimlilik nedeniyle inverterin gerilimi gücüne bağlıdır: genel olarak, 10 kW’den daha düşük güçle inverteri kullanırken,
en sık kullanılan gerilim aralığı 250 ila 750V iken eğer inverterin gücü 10kW’yi geçerse, gerilim aralığı genellikle 500V ila 900V olur.

2.8 Üretilen enerjideki çeşitlilik

Bir FV kurulumu tarafından üretilen elektrik enerjisini etkileyen başlıca faktörler:
• ışınım
• modüllerin sıcaklığı
• gölgelenme.

2.8.1 Parlaklık

FV hücreler üzerindeki ışınım olayının bir fonksiyonu olarak, bunların V-I karakteristik eğrisi Şekil 2.11’deki gibi değişir.

Işınım düştüğünde, üretilen FV akım orantılı olarak düşerken, yüksüz çalışma geriliminin değişimi oldukça küçüktür.

Nitekim, dönüştürme verimliliği, hücrelerin standart çalışma aralığında ışınımın değişiminden etkilenmez, yani dönüştürme verimliliği bulutlu ve bulutsuz bir günde aynıdır. Dolayısıyla, bulutlu bir günde elde edilen daha az gücün herhangi bir şekilde verimlilikle değil düşük güneş ışınımı nedeniyle azalan akım üretimiyle ilgisi vardır.





2.8.2 Modüllerin sıcaklığı

Önceki durumun aksine, FV modüllerin sıcaklığı arttığında, üretilen akım pratik olarak değişmeden kalırken gerilim düşer ve bununla beraber üretilen elektrik gücü açısından panellerin performanslarında bir azalma vardır (Şekil 2.12).



Bir FV modülünün Voc açık devre geriliminin Voc,stc standart koşullarına göre değişimi, hücrelerin Tcell işletim sıcaklığının bir fonksiyonu olarak aşağıdaki formülle ifade edilir:



burada:
β, sıcaklığa göre gerilimin değişim katsayısıdır ve FV modülünün tipine bağlıdır (silisyum modüller için genellikle -2.2 mV/°C/hücre ve ince filmli modüller için yaklaşık -1.5 ÷ -1.8 mV/°C/hücre);

Ns, modüldeki seri hücrelerin sayısıdır.

Dolayısıyla, performanslarda aşırı düşmeden kaçınmak için sıcaklık değişimini sınırlamak adına modüllere iyi bir havalandırma vermeye çalışarak servis sıcaklığı kontrol altında tutmak için elverişlidir. Bu şekilde, sıcaklık nedeniyle enerji kaybını (standart koşullardaki 25°C’lik sıcaklık ile karşılaştırıldığında) yaklaşık %7’lik bir değere indirmek mümkündür (7).

(7)  Sıcaklık arttığında verimlilikteki düşüş her °C başına 0.4 ila 0.6 olarak öngörülmektedir.

2.8.3 Gölgelenme

Bir FV santralinin modüllerinin işgal ettiği bir alanı dikkate alarak, bunların bir kısmı (bir veya daha fazla hücre) ağaçlar, düşen yapraklar, bacalar, bulutlar veya yakındaki kurulu FV modülleri tarafından gölgelendirilebilirler.

Gölgelenme durumunda, P-N bağlantısı içeren bir FV hücre enerji üretimini durdurur ve pasif bir yük haline gelir. Bu hücre, seri bağlı diğer hücreler tarafında üretilen akılı engelleyen bir diyot gibi davranır ve böylece modülün tüm üretimini riske sokar.

Üstelik diyot diğer hücrelerin gerilimine tabidir; bu, lokal aşırı ısınmalar (sıcak nokta) yüzünden bağlantının delinmesine neden olup modüle zarar verebilir.

Bir veya daha çok gölgelenmiş hücrenin tüm dizenin üretimini engellemesini önlemek için modülün gölgeli veya hasarlı kısmını by-passlayan bazı diyotlar modül seviyesinde takılır.

Böylece, modülün işlevselliği düşük verimde de olsa sağlanır. Teorik olarak, her bir hücreye paralel halde bir bypass diyotunun takılması gereklidir ancak bu oran maliyeti/yararları için çok ağır olur. Bu nedenle her modül için genellikle 2 ila 4 by-pass diyot kurulur (Şekil 2.13).



Bundan sonraki yazımızda "Kurulum Yöntemleri ve Konfigürasyonları, Mimari Entegrasyon" anlatılacaktır.