PV Sistemler ve Işınım Sensörü

Fotovoltaik yani PV sistem, güneş enerjisini kullanılabilir enerjiye çeviren sistemdir. Bu sistem, güneş panelleri aracılığı ile güneşten gelen ışığı soğurarak elektriğe çevirir.

Güneş enerji sistemlerinde kullanılan panellere güneş ışını çarpıp emilir. Bu da yarı iletkeni tetikleyerek oluşan bazı atomlarını hareket ettirir. Bu sayede yarı iletken bir tarafında pozitif, diğer tarafında negatif yüklenir ve bu sayede çıkan tüm elektronlar aynı yönde hareket ederek elektrik akımını oluşturur. Elektrik kontakları bu akımı yakalar ve elektrik devresine alır. Fotovoltaik panellerin ürettiği elektrik doğru akımdır.

PV Sistemlerin Temel Parçaları

1. Güneş Paneli
2. Bataryalar
3. İnverterler

Güneş Paneli

Fotovoltaik sistemlerin en temel parçası olan güneş panelleri güneşten elektriğin üretildiği kısımdır. Güneş paneli bünyesinde barındırdığı yarı iletken silisyum malzemeden yapılmış güneş hücreleri vasıtasıyla güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştürür. Farklı kapasitelerde güneş panelleri mevcuttur. Bunlar güneş hücrelerinin alanlarına ve diziliş şekillerine göre çeşitlenir.

Resim 1.1-Güneş Enerjisi Paneli

Bataryalar

Bataryalar, şebekeden ayrı on-grid sistemler veya şebeke bağlantılı akü destekli on-grid hibrit sistemlerde kullanılmaktadır.

İnverterler

Güneş panellerinin ürettiği elektrik DC yani doğru akımdır. Ancak elektriğin iletimi ve dağıtımı AC yani alternatif akım olarak yapılmaktadır. Ayrıca evlerde kullanılan neredeyse tüm cihazlar AC elektrik ile çalışmaktadır. Bundan dolayı da güneş panellerinin ürettiği DC elektrik en verimli bir şekilde AC elektriğe dönüştürülmelidir. Bu işlem için inverterler kullanılmaktadır. İnverterler, doğru akımı alternatif akıma dönüştüren cihazlardır.

Resim 1.2 Fotovoltaik Sistem

Güneş enerji santrallerinde, güneşten gelen ışınım değeri girdi, çıktısı ise elektrik enerjisidir. Bu santrallerde elektrik enerjisi üretilirken santrallerin performansını etkileyen birçok meteorolojik faktör ile karşılaşılır. Bu faktörler elektrik enerjisi üretiminde kayıplara yol açmaktadır. İşletmeciler maddi kayba uğramamak için bu kayıpları minimum düzeye indirmek isteyecektir. Meteorolojik faktörlerin yanı sıra güneş enerji santrallerinin tasarımından kaynaklanabilecek kayıplarda olabilir. Bunlar; gölgelenme, malzeme kalitesi, parçalar arasındaki uyumsuzluklar ve evirici kayıpları olarak ifade edilebilir. Güneş enerji santrallerinde oluşan kayıplardan detaylı olarak bahsedilen makalemizi okuyabilirsiniz.

Işınım Sensörü

Işınım Sensörü, güneşten gelen ışınımı W/m2 cinsinden ölçmek için kullanılan sensörlerdir. Referans hücrenin kısa devre akımı ölçülerek aynı zamanda ışınım da ölçülmektedir. Güneş enerji sistemlerinde performans değerlendirilmesi yapılabilmesi için en önemli veri olan ışınım verisi bu sensör aracılığı ile okunmaktadır.

Resim 1.3 Işınım Sensörü

Işınım Sensörünün Fotovoltaik Sistemler İçin Önemi
Işınım sensörü, fotovoltaik sistemlerin profesyonel olarak izlenmesi ve değerlendirme yapılabilmesi için güneş enerji santrallerinde kullanılan sensörlerden bir tanesidir.

PV sistemlerin performans takibinin yapılması için hava gözlem istasyonlarının kullanılması çok önemlidir. Hava gözlem istasyonlarında ışınım sensörünün yanında birçok sensör kullanılmaktadır. Güneş enerji santrallerinde kullanılması gereken sensörler ile ilgili yazdığımız makalemizi okuyabilirsiniz.

Işınım sensörü günlük, haftalık ya da belirlenen periyotlarla, o süreçteki ışınım değeri ile üretilmesi gereken enerji ile sahadan üretilen enerji ile bir performans oranı elde edilir.

Yukarıdaki denklemde toplam ışınım miktarı ile performans değeri gösterilmektedir. Performansın belirli bir oranın altına düştüğü durumlarda ise sistemde bir sıkıntı olduğu anlamına gelmektedir ve tesisin kontrol edilmesi gerekmektedir.

Işınım sensörü Hava gözlem istasyonlarının ana sensörüdür. Işınım sensörü, PV panellerle aynı lokasyonda aynı açıda monte edilmelidir ve doğru bir performans oranı alabilmek için her yönelimde 1 adet ışınım sensörü ve panel sıcaklık sensörü kullanılmalıdır.