Fotovoltaik Enerji Sistemleri 
Yazı Dizisi-41
Haluk Özgün
6.2 Şebeke Bağlantılı 500 kW Gücünde Bir Fotovoltaik Tesisin Boyutlandırılması



Endüstriyel tesislerin ihtiyacı olan elektriğin bir bölümü güneş enerjisi sistemleri ile
üretilebilir. Lisanssız elektrik üretimi kapsamında 1 MW kurulu güç için lisans alma veya
şirket kurma zorunluluğu ortadan kaldırılmış olup tüketiciler ihtiyaç duydukları elektriği
kurdukları güneş enerjisi sistemleri ile sağlayabilmektedir. İhtiyaç fazlası elektrik yönetmelikte
verilen teşvik fiyatları üzerinden dağıtım şirketleri ile mahsuplaşılma usulu faturalaması
yapılabilmektedir. Bu kapsamda 1 MW gücünde bir tesis yasal olarak lisanssız
elektrik üretimi içinde olup açık alan veya endüstriyel tesis çatılarına uygulanabilir. Bu
sistemler işletmelere önemli değerler kazandırmaktadır. Elektrik üretiminin yanında sera
gazı salımı yaratmayan çevreye duyarlı enerji üretimide gerçekleştirilmiş olur.

Bu çalışmada yüksek verime sahip merkezi inverter ile dizayn edilecektir. Özellikle büyük
sistemlerde merkezi inverter kullanılması hem verim hemde ekonomik yönden yatırımcılara
büyük avantajlar sağlamaktadır. 500 kW’lık bir sistem büyük bir santralin bir bölümü
olarak düşünülebilir ve MW seviyesindeki tesisler bu hesaplamalarda verilen mantığa
göre genişletilebilir.
Proje Verileri
Açık arazide kurulması yönünde hesapları yapılacak bu örnek çalışma aynı şekilde endüstriyel
düz bir çatının hesaplanmasında da kullanılabilir. Açık arazide kurulacak bu sistemin
elektriksel değerleri hesaplanacaktır.

Bu projede DC devre ile ilgili hesaplamalar yapılacaktır.
Hesaplardaki işlem aşamaları aşağıdaki gibidir;
1. Panelin tespit edilmesi
2. Merkezi inverterin teknik özelliklerinin seçilmesi
3. Bağlantı kutusu adedi ve özelliklerinin belirlenmesi
4. Paneller ve bağlantı kutuları arasındaki DC kabloların yüzde güç kaybı ve kesit
hesapları.
5. Kısa devre hesapları
Not: Verilecek olan hesapların tamamı verilecek örnek özelinde düşünülmeli, elektrik
dağıtım şirketinin bağlantı noktası görüşüne göre değişiklikler olmaktadır. Bu nedenle
örnek hesaplamaların bağlayıcılığı bulunmamaktadır.
Merkezi inverter ile oluşturulmuş bir sistemin tek hat şeması Şekil-6.14 verilmektedir.
Merkezi inverter ile kurulan sistemler dizi inverter ile kurulan sistemlerden farklı olarak
daha büyük panel dizilerini tek bir merkezde toplayıp enerji dönüşümünü bu merkezden
yönetmek üzere geliştirilen teknolojilerdir.



Şekil-6.14: Merkezi inverter ile kurulan bir sistemin tek hat şeması.
Merkezi inverter ile oluşturulan bir santralin bölümleri aşağıdaki gibi sıralanabilir.
1. PV panel
2. Koruma ve izlemenin yapıldığı bağlantı kutusu
3. Merkezi inverter
4. Trafo
5. OG Hücre grubu
Şebeke bağlantı noktasının gerilim seviyesine gore inverter cıkışında kullanılan bir trafo
ile yuksek gerilime cevrim gercekleştirilmiş olur. OG hucre gurubu uzerinden PV santral
dağıtım şebekesine bağlanmış olur.

Secilen panelin standart test koşullarındaki elektriksel performans değerleri Tablo-6.7 de
verilmektedir. Panelin calışma performasını etkileyen sıcaklık katsayıları Tablo-6.8 de ve
mekanik ozellikleri Tablo-6.9 da verilmektedir.



Panelin özellikleri belirlendikten sonra ikinci yapılacak olan işlem projede kullanılacak
olan panel sayısını ve konfigürasyonunu belirlemektir. Daha önce verdiğimiz örnekteki
hesaplama adımlarını tekrarlayarak 500 kW için hesaplama yapalım. Merkezi invertere ait
teknik özellikler Tablo-6.11 de verilmektedir. Bölgesel sıcaklık değerleri için Meteoroloji
Genel Müdürlüğünün İl ve İlçeye ait istatistiki veriler bölümünde başvurmamız gerekmektedir.
Tablo-6.10 dan Gaziantep için en düşük sıcaklık -16.8°C derece olarak ölçülmüşken
en yüksek sıcaklık 44 °C derece olarak ölçülmüştür.

En düşük sıcaklık değeri çok büyük bir oranda akşam saatlerinde ölçülmüş olması ve invertere
akşam saatlerinde panel tarafından herhangi bir enerji akışı olmadığı için çok kritik
bir değer değildir. Önemli olan ortalamanın biraz daha üzerindeki değerlerle güvende
kalarak hesaplamaları yapmaktır. Fakat bu örnekte Tablo-6.10 daki en düşük -16°C derece
ve en yüksek 44 °C derece olacak şekilde değerlendirmeye alınacaktır.




1. Seri Olarak Bağlanabilecek Maksimum Panel Sayısı – Maksimum DC Voltaj
Ortam sıcaklığının en düşük olduğu durumda panelin açık devre voltajının en yüksek
olduğunu bilmemiz gerekir. Hesaplamalar ile seri olarak bağlanabilecek maksimum panel
sayısının aşağıda verilen formül ile bulunduğunu söyleyebiliriz.



Panel özellikleri verilirken sıcaklık katsayıları konusunda farklı gösterimler bulunmaktadır.
Bu panel gösteriminde Tablo-6.3 deki gösterime göre TKatsayı Uoc = -0,33% / °C dir. Bu
değerin voltaj olarak gösterimi ise panelin özelliklerinde verilen Uoc değeri ile -0,0033/ °C
çarpımından bulunur. Sonuç birim -0,12342 V/ °C olur.
Maksimum DC voltajın inverterin maksimun giriş voltajını ve maksimum MPP voltaj
değerini geçmemesi gerekmektedir. Tablo-6.11 incelendiğinde merkezi inverterin DC
maksimum voltajı 1000 V DC dir. Bu bilgi çerçevesine seride bağlanabilecek maksimum
panel sayısını bulacak olursak;



Yukarıda verilen hesaplamaya göre seride maksimum 23 panel bağlanabileceği bulunmuş
olur.
Bundan sonraki yazımızda “ Seri Olarak Bağlanan Panellerin MPP Voltaj Aralığında Olması-Minimum DC Voltaj, Sistemin Maksimum DC Akım ve Bağlantı Kutusu Hesabı, Sistemin Maksimum Kurulu Gücü, Sistemin Kurulu Gücünün, İnverter Gücüne Olan Oranı –Güç Faktörü


2. Seri Olarak Bağlanan Panellerin MPP Voltaj Aralığında Olması – Minimum DC Voltaj
Ortam sıcaklığının en yüksek olduğu durumda panelin açık devre voltajının en düşük
olduğunu bilmemiz gerekir. Hesaplamalar ile seri olarak bağlanabilecek maksimum panel
sayısını bir önceki hesaplamalarda bulmuştuk. Panelin minimum voltaj değerini aşağıda
verilen formül ile bulunduğunu söyleyebiliriz.


Kurulumda 23 adet panel kullanılacağı belirlenmişti. Panel sıcaklığının herzaman ortam
sıcaklığından daha yüksek olacağı unutulmamalıdır. Bu nedenle yüksek sıcaklık olarak
maksimum 80 °C derece hesaplanmıştır. Minimum DC voltajı inverterin minimum MPP
voltajının altına düşmemesi gerekmektedir.

Sistem minimum DC giriş voltajı = 23 x 23,829V =548 V DC olarak bulunur. Inverter
minimum MPP voltajı 450 V DC olduğundan sistem istenen sınırlar içindedir.

3. Sistemin Maksimum DC Akım ve Bağlantı Kutusu Hesabı

Dizi inverter dizaynından farklı olarak merkezi inverter ile kurulan sistemlerde birden
çok paralel hat oluşmaktadır. Merkezi invertere DC devreden gelen kablo adedini azaltmak
ve kablolama işlerini basitleştirmek için sahada belirli noktalarda bağlantı kutuları
kullanılır. Bu örnekte belirtilen merkezi inverter bağlantı kutularından gelebilecek toplam
kablo sayısı 8 veya 12 adetir. İleri bölümlerde bu detaylar verilecektir fakat bu kısımda
bizler akım kontrolü yapıp hesaplamalara devam edeceğiz.

Inverter gücünün 500 kW baz alınarak oluşacak 23 adet panelden oluşan seri bağlı 250
W’lık panellerden kaç adet paralel hat olacağını hesaplamamız gerekecektir. Bu sayede
inverter paneller tarafından iletilen maksimum DC akımı tespit edebiliriz.



Bu dizayn çalışmasında 86 adet paralel hat kullanılarak dizayn yapılacaktır. Toplam panel
gücünü arttırmak istediğimizde panel sayısını ve bağlantı kutusu sayısını da yukarıdaki
hesaba göre değiştirmemiz mümkündür. Bu sistemde toplam 23x86 = 1978 panel kullanıldığı
kolaylıkla hesaplanabilir.

Panel özelliklerinden kısadevre akımı 8.63 A olarak verilmektedir. Sistem kurulumunda
23 panelin seri olarak bağlanacağını belirtmiştik. Seri bağlı panellerde akım değeri sabit
olacağından devrenin maksimum akımı bir panelin maksimum kısadevre akımına eşittir.

Inverterin izin verilen maksimum DC akım değeri 1145 A olarak verilmektedir. Toplam
86 paralel hat olduğu için invertere maksimum 742.18 A iletilebilir.

Sonuç olarak sistemin akım değeri güvenli sınırlar içindedir.

Bundan sonraki yazımızda 1Sistemin Maksimum Kurulu Gücü, Sitemin Kurulu Gücünün , İnverter Gücüne Oranı-Güç Faktörü  , Hesaplar  “ile devam edilecektir.