Fotovoltaik Enerji Sistemleri Yazı Dizisi-40

Fotovoltaik Enerji Sistemleri

Yazı Dizisi-40

Haluk Özgün

Projede Yüzde Gerilim Düşümü ve Yüzde Güç Kaybı Hesapları

Kurulumun yapılacağı planlar üzerinden kablo mesafeleri ve buna bağlı olarak yüzde gerilim düşümü ve güç kaybı hesaplamaları yapılır. Kurulacak olan sistemin uzun yıllar
yüksek performanslı çalışması için sistem kayıplarının minimum olması önemlidir.Bu noktada hesaplanan yüzde gerilim düşümünün %1 den düşük olması hedeflenmektedir.

Panellerin arkasında bulunan bağlantı kabloları haricinde + ve - uçları taşıyacak olan dönüş kablolarına da ihtiyaç duyulmaktadır. Bu noktada kullanılacak olan DC kablonun 6
mm2 kesitli olmasını önerebiliriz. Bu sayede sistemde yaşanan kayıplar daha az olacaktır.

Sistemde kullanılacak kabloların uzunlukları Şekil-6.11 ve Şekil-6.12 den hesaplanabilir. Şekil 6.12 de kablo bağlantıları çok kaba hatları ile gösterilmiştir. Burdaki gösterimler
sadece kurulumu görselleştirmek içindir, yoksa kablolar en genel hali ile siyah renkte kullanılmaktadır. Bununla birlikte kablolar kablo kanallarında taşınması ve kurulumun düzenli,
açıkta kablo bırakmayacak şekilde yapılması çok önemlidir.

Şekil-6.12 verilen renk kodları ile kırmız kablolar panel arkasından gelen standart kablolar olup kırmızı ile gösterilmektedir. Kırmızı kablolar genel olarak 4mm2 kesitli olan kablolardır.
Mavi ve siyah olarak gösterilen kablolar ise dönüş hatlarında kullanılan kablolar olup 6mm2 kesitli olarak seçilmesi tavsiye edilir.

Kabloların uzunluklarını Şekil-6.11 de verilen genel çatı ölçülerinden ve Şekil-6.12 de verilen paneller arası seri bağlantı uzunluk hesaplamaları yapıldığında; Kırmızı kablo uzunluğu: 15 panel kullanıldığından (15-1)x2= 28 m ve 4mm2 kesitli olarak bulunur.

Siyah kablo uzunluğu: 8+3=11 m ve 6mm2 olarak bulunur.

Mavi kablo uzunluğu: (8+4)+5= 17 m ve 6mm2 olarak bulunur.

Yukarıda verilen kablo uzunlukları çatı üstündeki kablolar içindir. Çatıdan aşağı inverter ile bağlantının yapılacağı bölgeye hem mavi hem de siyah kablo uzanmaktadır. Bu mesafede yaklaşık 3 m olarak bulunmuştur. Çatıdan aşağı doğru ilerlerken mavi veye siyah diye ayrım yapmadan denklemde direk kullanılacaktır.

Daha önce DC devreler için verdiğimiz yüzde gerilim düşümü ve yüzde güç kaybı ifadelerinin benzer olduğunu hatırlayacaksınız. Bu nedenle hesaplamalarda yüzde güç kaybını
hesaplayarak devam edeceğiz.

6.33 de verilen eşitlik ile yüzde güç kaybını hesaplarsak;

Bu denklemde iki kablo düşünüldüğünden 2 ile çarpılmaktadır. Farklı renkteki kabloları düşünürken bir kablo var gibi düşünülmelidir, sadece çatıdan aşağı invertere doğru
giderken yukarıdaki denklemi kullanabiliriz.

P=3600 W

U=450 V burada panellerin normal koşullardaki mimimum MPP değeri alınmalıdır.

L değeri kabloların uzunluklarına göre değişim göstermektedir.

A kablo kesiti olup değişkenlik göstermektedir.

k değeri ise alüminyum kablo kullanılmakta ve kablonun sıcaklık değişimine bağlı olarak öz iletkenlik katsayısı değişmektedir. Bakır için öz iletkenlik 56 m/Ωmm2 olup alüminyum
için bu değer 34m/Ωmm2 olarak bilinir.

Panellerin arkasındaki hatlarda sıcaklık dış ortam sıcaklığından fazla olacağından sıcaklık etkisinin alüminyum öz direnç değişimini eşitlik 6.34 deki gibi hesaplayabiliriz.

T1= Dış ortam sıcaklığı

T2=Panellerin arkasında kabloların maruz kaldığı sıcaklık

Genel olarak kırmızı ve mavi kabloların panel arkasındaki kablo kanallarında ilerlediği görülmektedir. Kırmızı ve mavi kablolar için özdirenç p2 alınırken siyah kablo için p1 alınacaktır.

Görüldüğü gibi hesaplanan değer sistemde talep edilen maksimum %1 güç kaybı kriterine uymaktadır. Yapılan hesaplamalara göre DC taraf için kablo seçimleri açısından kriterlere
uyduğumuz görülmektedir.

Örnekte verilen dizi inverter DC taraf için gerekli olan koruma ekipmanları ile birlikte üretilmektedir. Her bir dize için pozitif ve negatif kısımda dizi sigortaları mevcuttur. Buna
ek olarak yüksek gerilim dalgalanmalarına karşı inverter parafudr da içermektedir. Bu sayede DC taraf için bütün koruma önlemlerini aldığımızı söyleyebiliriz.

AC tarafta ise yüzde gerilim düşümü ve yüzde güç kaybı denklemlerinin birbirlerinden farklı olduğunu 6.16 ve 6.26 eşitliklerinde bulabilirsiniz.

Inverter tarafından üretilen AC akım AC kablo ile sistem bağlantı noktasına taşınır. Inverterin bulunduğu nokta ile bağlantının yapılacağı nokta arasındaki mesafe önemli olup
gerilim düşümü hesabı yapılması gerekmektedir. Yapılacak olan gerilim düşümü hesabına göre inveter ile bağlantı noktası arasında kullanılacak AC kablonun kesiti bulunur. Belirli
mesafeler için ve bu mesafelere karşılık kullanılması gereken AC kablo kesitleri hakkında tablolar inverter kullanım kılavuzu ile birlikte gelmektedir.

Gerilim düşümü hesabı diğer projelerde kullanılacak bir hesap olduğundan bu bölümde hesaplamanın gösterimi faydalı olacaktır.

Yapılan saha incelemesinde villa garajı ile ana bağlantı noktası arasındaki mesafenin 30 m olduğu bilinmektedir.

Eşitlik 6.16’ya göre;

Solar inverter şebekeye sadece aktif güç verebileceği gibi istenirse reaktif güç verecek şekildede ayarlanabilir. Bu örnekte sadece aktif güç verildiğinden cos φ değeri 1 alınmaktadır.
Hesaplamadan da görüleceği gibi yüzde güç kaybı %1 den de küçük olmaktadır.

Şebekeye bağlantı noktasında kullanılacak koruma ekipmanını tespit etmek için Tablo-6.4 de verilen dizi inverterlerin teknik özelliklerine bakılmalıdır. Inverter nominal olarak 14,3
A alternatif akımı şebekeye vermektedir.

Alternatif akım tarafında oluşabilecek hataları önlemek için 14,3 A in bir üstü olan 25 A’lik otomatik sigortanın kullanılması gerekmektedir. Son olarak sistemde çift yönlü sayaç
bağlantısının yapılmasının ardından fotovoltaik sistem şebeke bağlantılı olarak çalışabilir hale gelmiş olur. Şekil-6.13 de kurulacak olan sistemin genel hat şeması verilmektedir.