Güneş Enerji Santrallerine Etki Eden Faktörler

Meteorolojik etki atmosferde meydana gelen hava olaylarının dünya üzerindeki etkisidir.

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.

Bir güneş enerji santralinde meydana gelebilecek kayıplar aşağıdaki görselde gösterilmiştir.

Güneş enerji santrallerinde üretilebilecek maksimum elektrik enerjisi belirlidir. Eğer santral maksimum üretilmesi gereken enerjinin altında enerji üretiyorsa santralde kayıpların olduğu anlamına gelmektedir. Bu kayıpları üç ana başlık altında inceleyebiliriz

• Işınım kayıpları
• Sistem kayıpları
• İnvertör kayıpları

1. IŞINIM KAYIPLARI

Panelin yerleştirildiği açıyla alakalı bir durumdur. Fotovoltaik panele gelen güneş ışınım miktarı ne kadar fazla olursa panelin üreteceği enerjide o kadar fazla olur. Panelin ışınım değerinde meydana gelebilecek kayıpların minimum düzeye indirilmesi verimli bir güneş enerji santralinin oluşmasını sağlayacaktır.

Spektrum Kayıpları

Güneş ışınımının panele gelene kadar dünya yüzeyinde uğradığı sapmalardan kaynaklanan kayıplardır.

Yansıma Kayıpları

Panele gelen ışınımın bir kısmı panel içindeki hücreler tarafından soğurulmadan panel yüzeyinden geri yansırlar. Işınımın hücreye ulaşmadan panel üzerinde yansımayla kayba uğramasından kaynaklı kayıplardır. Fotovoltaik panellerde bu yansımayı önlemek için önleyici kaplamalar kullanılarak yansımanın minimum düzeye düşürülmesi sağlanır. Normal ışınım koşullarda elde edilen verilere göre paneller gelen ışığın %4’ünü yansıtır.

Gölgelenme Kayıpları

Güneş enerji santrallerinde bulunan panellerin gölgelenen kısımları ile gölgelenmeyen kısımlar arasındaki gerilim farkı gölgelenme kayıplarını oluşturur.

Ufuk Gölgelenmesi

Santralin kurulduğu alanda dağ ve tepe gibi etmenlerden kaynaklanan gölgelenmedir. Ufuk gölgelenmesi genelde santralin tüm noktalarında eşittir.

Panel Sırası Gölgelenmesi

Santrallerde bulunan panellerin birbirini gölgelemesine panel sırası gölgelemesi denir.

Tozlanma ve Karlanma Kayıpları

Panellerin yüzeylerinin kirlenmesinden dolayı panellere gelen güneş ışınım miktarında azalma meydana gelir. Bu nedenden dolayı bu etkiye tozlanma etkisi denir. Bu durumda panel yüzeylerinin güneş ışınımı yeterince alabilecek düzeyde temizlenmesi gerekmektedir. Kar yağışından kaynaklanan kayıplarda bu etki altında değerlendirilir.

2. SİSTEM KAYIPLARI

Güneş enerji santralleri tasarımı yapılırken dikkat edilmesi gereken parametreler vardır. Bu tasarım parametrelerinden kaynaklı kayıplar vardır. Panellerin katalog değerleriyle gerçek değerleri arasındaki farklılıklar panel teknik özelliklerindeki sapmaları meydana getirir. Bu sapmalarda sistem kayıplarına neden olur.

Düşük Işınım Kayıpları

Farklı ışınım değerlerinde, düşük ışınımdan dolayı güneş enerji panellerinin güç çıkışlarında görülen kayıplardır.

Sıcaklık Kayıpları

Fotovoltaik panel güç çıkışı ile panel sıcaklığı arasında ters orantı vardır. Panel sıcaklığı yükseldikçe alınan güç azalır. Sıcaklığın neden olduğu kayıplarla hücre sıcaklığı doğru orantılıdır. Panellerin bulunduğu ortam sıcaklığı artarsa, hücre sıcaklığı da artar, dolayısıyla panelleri ürettiği enerji azalır.

Uyumsuzluk Kayıpları

Çevresel gerilim, hava koşullarından dolayı panellerin zarar görmesiyle ilgilidir. Bir fotovoltaik panel dizesindeki panellerin birbirlerinden farklı çalışma sıcaklıklarında olması ya da farklı ışınım değer ve açılarına maruz kalması uyumsuzluk kaybı olarak nitelendirilebilir.

Kablo Kayıpları

Kablo kayıpları, fotovoltaik sistemlerde kullanılan DC ve AC kablolardaki omik kayıplardan kaynaklanmaktadır.

3. İNVERTÖR KAYIPLARI

İnvertör kayıpları, invertörün bekleme konumundaki enerji tüketimi de göz önünde bulundurularak, invertör verim eğrisi vasıtasıyla hesaplanır.

DC/AC güç çevrimi verimliliği için Avrupa Verimliliği ve Ağırlıklı Verim gibi metrikler kullanılır. İnvertördeki DC/AC çevrim kayıpları, güç katmanı topolojisinin tipine ve PV invertör dahilinde kullanılan yarı iletken, manyetik elementler ve kapasitörlerin iletim ve anahtarlama gibi operasyonel karakteristiklerine bağlıdır

Tipik olarak PV invertör verimi her 150 V DC giriş gerilim genliğinde %0,3 – %1 oranlarında azalır. Bunun yanı sıra verim, düşük ışınım ve yüksek DC giriş gerilimlerinde kontrol ünitesinin güç tüketiminden ve anahtarlama kayıplarından dolayı %5’e kadar düşüş gösterir. Günümüzde üretilmekte olan trafosuz şebeke bağlantılı invertörlerin nominal DC giriş gerilimlerinde maksimum verimleri ve Avrupa verimleri %98 mertebelerindedir.

Kayıplar Nasıl Minimum Düzeye İndirilebilir?

Önlemekten önce kayıp olduğunu ön görmek gereklidir. Kayıpları önceden öngörmek sistemden maksimum verimi elde etmeye yarayacaktır. Aksi takdirde maliyeti yüksek olan bu sistemlerden istenen performans ve dolayısıyla istenen gelir elde edilemeyecektir.

Sistemlerde kullanılan hava gözlem istasyonları bu öngörüye sahip olabilmek için veriler sunar. Bu verilerin değerlendirilmesi ile sistemin hangi düzeyde çalıştığı değerlendirilir ve değerlendirme sonucu gerekli işlemler sistem üzerinde uygulanarak kayıplar minimize edilir.

Seven Sensor markası ile ürettiğimiz hava gözlem istasyonları sunduğu meteorolojik veriler ile santral işletmecilerine önemli veriler sunar. Bu veriler ışığında işletme mühendisleri yapacakları performans değerlendirmeleriyle sistemlerinin ne durumda çalıştığını gözlemleyeceklerdir. Ürettiğimiz hava gözlem istasyonlarıyla ilgili daha detaylı bilgi almak için sitemizi ziyaret edebilirsiniz.