Güneş enerji sistemlerinin çalışma prensini karmaşık görülebilir. Ancak en basit tanımla, güneşten gelen ışık enerjisi, sistem üzerindeki bileşenlerden geçer ve elektrik enerjisine dönüştürür. Bu sistemlerde enerjiye dönüşüm fotovoltaik hücreler aracılığıyla gerçekleşir. Hücrelerin ışığa maruz kalmasıyla beraber elektron üretilir ve devre boyunca akan bu elektronlar cihazlara güç kaynağı olmak adına doğru akım elektriği meydana getirir.
Güneş enerji sistemleri nasıl çalışır sorusuna maddeler halinde yanıt verilecek olursa;
- Fotovoltaik Süreç: Genelde yarı iletken malzemelerden üretilen fotovoltaik hücrelere sahip olan güneş panelleri burada elektronların serbest bırakılmasını sağlar. Yani fotovoltaik süreçte malzemenin yüzey kısmına düşen güneş ışıklar ilk etapta elektronları serbest bırakmaktadır.
- Elektronların Harekete Geçmesi: Fotovoltaik süreçte serbest bırakılan elektronlar, sisteme ulaşmak için özel bir tasarımdan geçer. Bu sayede pozitif yük taşımaya devam eden elektronlarda açıklar oluşturulur.
- Elektrik Akımlarının Oluşması: Elektronlar hareket ederken özel tasarımlı tabakalarda elektrik akımı oluşturur. Oluşan bu akım sistemdeki dış devrelere iletilir.
- Elektrik Üretim Süreci: Dış devrelerde meydana gelen elektrik akımı son aşamada panellerin yer aldığı depolama sistemlerine gönderilir. Bu işlemin ardından tesislerde, iş yerlerinde veya evlerde artık elektrik enerjisi kullanmaya başlanır.
Güneş enerji sistemleri pek çok yerde kullanılmaktadır. Yaşam alanları başta olmak üzere;
- Sulama ve Tarım: Tarım alanlarındaki sulama sistemlerinde ihtiyaç duyulan enerjiyi karşılar.
- Telekomünikasyon: Bazı bölgelerde altyapı nedeniyle elektrik şebekesi sağlanamayabilir. Bu tür durumlarda güneş enerji sistemleri devreye girerek elektrik ihtiyacı karşılanmaktadır.
- Endüstriyel Uygulamalar: Günümüzdeki pek çok tesis daha düşük maliyetli ve temiz bir enerji üretmek amacıyla güneş enerji sistemlerini kullanmaktadır.
- Ticari Binalar ve İş Yerleri: Dükkân, ofis ya da fabrika gibi alanlarda güneş enerjisi sıkça kullanılır. Uygulamanın amacı daha maliyetsiz bir enerji elde etmektir.
- Yaşam Alanları: Bahçe ve çatılara uygulanan güneş panelleri sayesinde elektrik ihtiyacı karşılanmaktadır.
Güneş Panelleri Nasıl Çalışır?
Güneş ışığını birtakım işlemlerden geçirerek enerjiye dönüştüren güneş panelleri birde fazla bileşenden oluşmaktadır. Fotovoltaik hücrelerden oluşan bu panellerin ana görevi, güneş ışıını emmek ve elektrik akımı oluşturmaktır. İlk aşamada silikon tabanlı olan bu hücreler güneşten gelen fotonların enerjisini emer ve serbest elektron oluşturmaya başlar. Elektrik akımının başlatılması adına ilk süreç önemlidir. Fotovoltaik hücrelerin yüzeyine çarpan güneş ışıkları daha sonra elektronları hareket ettirerek bir akım oluşturur. DC yani doğru akım şeklinde oluşan bu akımlar, invertör üzerinden AC’ye yani alternatif bir akıma dönüştürülmektedir.
Basit gibi görünen çalışma prensipleri dışında bu sistem üretilen elektriğin depolanması için akü sistemleriyle beraber kullanılabilir. Entegre sürecinden sonra güneş ışığının yetersiz olduğu zamanlarda enerji sağlanabilir. Ayrıca şebeke bağlantılı olan bazı uygulamalarda enerjinin doğrudan elektrik şebekesine aktarılması sağlanır. Yüksek verimlilikle çalışan güneş panellerinin verimliliği aslında tercih edilen hücre tipine göre değişecektir. Düşük maliyetli ve az verimli olan Polikristal paneller yerine Monokristal panellerin tercih edilmesi daha mantıklı olacaktır.
Doğrudan güneş ışığına maruz kalan güneş panelleri çok daha verimli çalışacaktır. Fakat yağmurlu ya da bulutlu havalarda da enerji üretimi devam etmektedir. Panellerin verimliliği olumlu etkileyen soğuk havalar dışında verimi artırmak için güneş takip sistemi de kullanılmalıdır. Öte yandan çevre dostu ve sınırsız bir enerji kaynağı olan güneş enerji sistemleri fosil yakıtların kullanımını azaltmaktadır. Haliyle enerji maliyetlerini de düşürdüğü için kullanım alanı günde güne artmaktadır.
Güneş Enerji Sistemlerinin Verimliliği Nasıl Artırılır?
Güneş enerji sistemlerinin verimliliğini artırmak için solar tracker yani güneş takip sistemlerinin kullanılması gerekir. En önemli faktör bu olsa da verimliliği etkileyen birden fazla durum söz konusudur. Maddeler halinde sıralayacak olursak;
- Bileşenler: Güneş enerji sistemini oluşturan bileşenler kaliteli olmalıdır. Paneller, kablolar ve invertörlerin kaliteli olması, enerji dönüşümündeki kayıp oranını ciddi oranda düşürmektedir.
- Bakım ve Temizlik: Bu sistemlerde düzenli temizlik ve bakım işlemleri yapılmalıdır. Temizliği ve bakımı yapılan paneller daha verimli çalışır.
- Hava Şartları: Panellere gelen güneş ışığını azaltan tozlu ve bulutlu havaya karşı önlem alınmalıdır.
- Sistem Konumu: Panelin eğimi başta olmak üzere yönü ve bulunduğu alanın güneşlenme süresi, verimliliği doğrudan etkilemektedir.
Optimum verimliliğe ulaşmak için paneller güneşin en yoğun olduğu yöne doğru eğilmelidir. Ayrıca panellerde biriken kir ve tozlar, güneş ışığının verimli alınmasını engeller. Aynı şekilde panellerin üzerindeki gölgelerin uzaklaştırılması gerekecektir. Varsa ağaç dalları ve gölge yapabilecek bir faktör, verimliliği azaltacaktır.
Panel Açısı: Güneş enerjisinin verimliliğini etkileyen panel açısı için mevsimlere göre açı ayarlama ve coğrafi konum gibi faktörlere dikkat etmeniz gerekir. Bu kapsamda panelin konumlandırma açısı coğrafi konuma göre değişecekken, yaz ve kış dönemlerinde güneşin geliş açısında da farklılıklar yaşanır. Haliyle panel açısını mevsime göre ayarladığınızda, alacağınız verim en üst düzeye ulaşacaktır.
Doğru Entegrasyon: Güneş enerji sistemlerinde entegrasyonun rolü büyüktür. Her bileşen kendi başına farklı bir görev üstlendiği için birbiriyle uyum içinde olması gerekir. Bu kapsamda elektrik şebekesiyle entegrasyon çok daha önemlidir. Sistemin fazla enerji üretmesi durumunda depolama veya şebekeye satma işlemi gerçekleştirilebilir. Ekstra gelir elde etmek adına şebekeye geri besleme yaparken belirli standartlara uygun olarak sistemin çalışması gerekir. Bu noktada güvenlik en önemli kriterdir ve verimliliği artırır.
Çevresel Faktörler: Güneş panellerinde üretilecek enerji miktarı, alınan ışınlara bağlı olarak değişir. Bu yüzden hava koşulları ve çevresel faktörler panelin verimliliğini olumlu veya olumsuz olarak etkiler. Örneğin aşırı sıcak bir bölgede kurulan panellerde verimlilik düşer.
Tercih Edilen Teknoloji: Panel tipleri ve kullanılan teknolojiler, verimliliği doğrudan etkilemektedir. Bu panel tipleri ve özellikleri şu şekildedir;
- İnce Film Paneller: Farklı malzemelerle üretilebilen bu panellerin yapısı esnektir. Ayrıca daha uygun maliyetlidir fakat düşük verimlilikle çalışmaktadır.
- Polikristal Panel: Birden fazla kristal yapıdan meydana gelmiştir. Genelde mavi renklidir. Monokristal panellere göre az verimlidir. Bunlara rağmen daha ekonomik oldukları söylenebilir.
- Monokristal Panel: Yüksek verimlilikle çalışır. Tek bir kristal yapıdan meydana gelir. Siyah renklidir ve maliyeti yüksek olabilir.
Ekonomik Geri Dönüş: Güneş enerji sistemleri kurmanın maliyeti başlangıçta yüksek olabilir. Fakat uzun vadede çok ciddi getirileri bulunmaktadır. Şebekeye enerji satışı başta olmak üzere devlet ve kurum teşvikleri alarak yüksek verimlilikle yatırım yapabilirsiniz. Ayrıca elektrik faturaları, güneş enerjisi kullanarak ciddi oranda azalacağı için ekonomiye katkısı büyüktür.
Rutin Kontroller: Verimliliği artırmak adına aylık ve yıllık rutin kontrollerin yapılması gerekir. Yıllık inceleme sırasında invertörlerin çalışma hali, elektrik bağlantıları ve montajda kullanılan ekipmanların durumu ayrıca incelenmelidir. Ek olarak teknolojik gelişmelere bağlı olarak bir süre sonra bazı bileşenlerin değiştirilmesi veya sistemde farklı güncellemelerin yapılması gerekebilir.
Güneş enerji sistemlerindeki verimliliğini artırmak için en önemli faktörün solar tracker olduğu unutulmamalıdır. Diğer adı güneş takip sistemi olan bu uygulama verimlilik oranını %20 ile %30 oranında artırmaktadır. Çift ya da tek eksende kontrol yapabilen solar tracker farklı kontrol yöntemlerini de kullanmaktadır. Gün boyu bu enerjiden faydalanmanızı sağlayan güneş takip sistemlerinin çalışma prensibinde, güneşin konumunu takip etmek yer alır. Gün boyunca daha çok güneş ışığı alan paneller haliyle yüksek verim imkânı sunacaktır. Özellikle de güneş ışınlarının düşük geldiği akşam ve sabah saatlerinde panelleri doğru pozisyona getiren takip sistemi, en yüksek verimi toplamaya devam etmektedir.
Güneş takip sistemlerinin başlangıçtaki maliyeti yüksek olabilir. Fakat uzun vadede yatırım yapmayı düşünenler çok faydalı sonuçlarla karşılaşmaktadır. Standart güneş panellerine göre daha fazla enerji üretirken elektrik faturalarının azalmasını sağlayan solar trackerin uzun ömürlü yapıda olduğu unutulmamalıdır. Güneşi doğrudan takip eden ve ışınları dik açıyla almayı sağlayan takip sistemlerinde daha az alan ihtiyacı vardır. Yani kullanım alanı küçüktür ve birçok maliyeti de bu sayede geride bırakır. Panellerin daha az zarar görmesini sağlayan solar tracker tercih eden yatırımcılar tek eksenli uygulamada %20 - %25 arasında, çift eksenli uygulamada ise %30 - %40 oranında verimi artırabilir.
Güneş Panelleri Ne Kadar Elektrik Üretir?
Güneş panellerinin elektrik üretme kapasitesi kullanım alanına ve tipine göre değişmektedir. Bu süreçte 1kW’lık fotovoltaik sistemde güneş ışınlarının tam alındığı vakitlerde 1 kW üretim sağlar. Ayrıca bu rakam sistemin kuruluş özelliklerine göre farklılık gösterebilir. Bu hesaba göre günde 6 saatlik bir güneş ışığı elde edildiğinde yılda 2190 kW enerji üretimi konusu olacaktır.
Ev tipi panellere baktığımızda ise 300 W’a kadar enerji üretimi gerçekleşebilir. Gücün artırılması, elde edilecek elektriğin de yükselmesini sağlar. Günde 1 saatlik güneşlenme vaktinde 0,3 kW’lik elektrik üreten ev tipi güneş panellerinde 7 saat sonrasında 2,1 W’lik elektrik üretimi gerçekleşir.
1 metrekarelik alanda kurulan güneş paneli üzerinden gidecek olursak ortalama %20’lik verim elde etmek için; Günde 5 saat güneşe maruz kalma süresiyle beraber günde 211 W’lik enerji üretimiyle beraber gün sonu 1055 yani 1,05 kW’lik elektrik üretimi gerçekleşecektir. Aylık üretim ise ortalama 31,5 kW olacaktır. Aynı oranlar üzerinden ilerlendiğinde;
Güneş Enerji Sistemlerini Kullanmak için Neler Gerekir?
Güneş enerji sistemlerini kullanmak için birtakım süreç ve bileşenler bulunmaktadır. Süreçleri kısaca el aldığımızda;
- Fizibilite ve Planlama: Kurulum yapılacak alanın güneş ışığına ne kadar maruz kaldığını belirlemek için yapılacak çalışmaları ifade eder. Ayrıca panel sayısını hesaplamak adına bu çalışmalar zorunludur.
- İzin Süreçleri: Sistem kurulumunun sorunsuz yapılması adına yerel elektrik dairesine başvuru yapılır ve ihtiyaç duyulan izinler alınır.
- Kurulum Aşaması: Sistemin tüm bileşen montajlarının yapıldığı süreçtir. Uzman ekipler tarafından uygulanır.
- Bakım Süreci: Kurulum sonrası periyodik bakım önemlidir. Sistemin verimliliği ancak bakım ve kontrol süreciyle mümkündür.
Güneş enerji sistemlerini kullanmak adına ihtiyaç duyulan bileşenler ise aşağıdaki gibidir;
- Monitör: Opsiyonel bir seçimdir. Sistemin genel performansının takibinin yapılması adına kullanılmaktadır. Ayrıca enerji tüketim ve üretimi hakkındaki detaylı bilgiler incelenir.
- Ekipmanlar: Panellerde çok sayıda sistem bileşeni bulunmaktadır. Montaj ekipmanları da bağlantılar için gerekli olan uygulamalar arasındadır.
- Şarj Regülatörü: Panel aküsüne giden enerjiyi düzenler. Ayrıca aşırı şarj alımını engeller.
- Bağlantı Kutusu: Sistem bileşenleri arasındaki elektrik bağlantılarının sağlanması amacıyla gereklidir.
- Akü: Üretilen elektriğin depolanmasını sağlamaktadır. Batarya olarak da bilinir ve enerjiye ihtiyaç duyulduğunda devreye girer.
- İnvertör: İnverter olarak da bilinir. Panelden elde edilen doğru akımı alternatif akıma dönüştür. Bu sayede evdeki elektrikli aletlerin kullanılması sağlanır.
- Paneller: Güneş ışığını doğrudan elektrik enerjisine dönüştüren özel hücrelerden oluşur. En önemli bileşendir.
Yorum Yapın