güneş pilli sistemler

8/6/2019 Gne pilli sistemler

1/24

1

NDEKLER

ZETi

TEEKKR.ii

NDEKLER...iii1.GR. ..1

2.GNE ENERJS VE GNE PLLER .4

2.1GNE ENERJS.. ..4

2.2 GNE ENERJSNDEN ELEKTRK ENERJSNN ELDES5

2.3 GNE PLLERNN YAPISI VE ALIMASI63. EVSEL ELEKTRK HTYACININ GNE PLLER LE KARILANMASI..9

3.1 GNE PLL SSTEMLERN EVLERE UYGULANMASI..9

3.2 EVSEL GNE PL SSTEMLERNDE KULLANILAN EKPMANLAR.103.2.1 AKMLATRLER10

3.2.2 EVRCLER 133.2.3 ARJ REGLATRLER.. 143.3 EVSEL GNE PL SSTEMLERNDE HESAPLAMALAR.15

3.3.1 GNE PANELLERNN TAYN.153.3.2 AKMLATRLERN KAPASTE VE ADET HESABI.17

3.3.3 EVRC TAYN..19

3.3.4 ARJ REGLATRNN BELRLENMES...194. SONU..21

KAYNAKA.22

EKLER


2/24

2

ZET

Gne, insanlar iin en byk enerji kaynadr. nsanolu en byk ihtiyalarndan

biri olan enerjiyi karlamak iin bu byk nimetten istifade yollarn devaml aramaktadr. Bu

arayn neticesi olarak gne pilleri ve gne panellerini gelitirmitir. Bu paneller ve pillervesilesiyle gneten gelen bu byk enerjiden, evlerdeki sularn stlmasndan bir evin

elektrik enerjisinin karlanmasna, arabalarn altrlmasndan insansz hava uaklarnn

altrlmasna kadar her alanda istifade edebilmektedir. Ben bu almamda gne

enerjisinin evlerdeki elektrik enerjisi ihtiyacn nasl karladn inceledim. Bunun iin

ncelikle gne enerjisini elektrik enerjisine eviren fotovoltaik sistemler zerinde durdum.Gneten gelen ve enerji paketleri diyebileceimiz fotonlar vastasyla elektrik enerjisi reten

bu sistemlerin nasl alt ve verimlilikleri gibi meseleler zerinde aratrma yaptm. Daha

sonra bir evin elektrik enerjisi ihtiyacn gneten karlamak iin kurulan bir sistemde gerekliolan ak, evirici ve arj reglatrnn alma prensiplerine, enerji ihtiyacn karlamak iin

bu ekipmanlardan nasl daha fazla verim alabileceimize ve bu sistem iindeki vazifelerine

dair konular bu raporda yazdm. Burada en nemli husus, gne enerjisi daimi olmad yani

yalnzca gndz vakti olduu iin geri kalan vakitlerde ihtiya olan enerjiyi salamamzayardmc olan, akler olduu iin, akler zerinde daha teferruatl bir almada bulundum.Bylelikle bir gne evi iin gerekli olan her ey zerinde bir aratrmada bulunmaya altm.


3/24

3

1.GR

Artan enerji ihtiyacna cevap verebilmek amacyla insanolu mevcut enerji

kaynaklarnn yan sra alternatif enerji kaynaklarna ynelmeye balamtr. Uzun mrl ya

da yenilenebilir enerji kaynaklar olarak bilinen; gne, rzgar, gibi enerji kaynaklar, enerjiihtiyacnn tmn karlayabilecek dzeyde olmamasndan dolay, alternatif enerjikaynaklar olarak kullanlmaktadr.

Gne enerjisi gvenilir bir kaynak olup yaygn kullanm ile karmak teknoloji

gerektirmemektedir. Gne enerjisi donanmlarnn imalat ve enerji retim aamalarnda

nemli bir evre kirlilii de olumamaktadr.

Gne enerjisi alannda gnmzde mevcut birok uygulamann olmas ve gelitirme

almalarnn devam etmesi, bu teknolojinin kullanlma olanaklarnn artmasna sebep

olmaktadr.

Trkiye, gne enerjisi bakmndan yksek bir kaynak varlna sahiptir.Ne yazk ki

biz bu enerjinin ok kk bir ksmndan faydalanabilmekteyiz.Btn bu sebeplerden dolayenerji ihtiyacnn karlanmasnda alternatif olarak gne enerjili sistemlerin kullanm

yaygnlamal ve artrlmaldr. Nitekim enerji ihtiyacnn her geen gn artmasyla, insanlarngne enerjisinden istifadeye ynelik almalarnn da artmas bu konunun neminigstermektedir.

Bu almada, Trkiyedeki evsel elektrik ihtiyacnn gne panelleri ile

karlanmasna ynelik olarak bir model gelitirilmesi amalanmtr. Bu model aadabahsedilen konular incelenerek tasarlanmtr.

ncelikle gne enerjisinin mahiyetinden bahsedilmitir. Gne enerjisi nasl oluur?

Bu oluum esnasnda gnete gerekleen reaksiyonlardan ve bu reaksiyonlarn neticesinde nekadar enerji aa ktndan sz edilmitir. Bu enerjinin dnyaya nasl ulatanlatlmtr..

Gne enerjisinden bahsettikten sonra bu enerjinin elektrik enerjisine evrilmesi olayyer almtr. Bunun iin bu enerjinin yapsn izah edilmitir. Daha sonra bu yapya sahip bir

enerjinin elektrik enerjisine evrilmesi aklanm ve bu dnm iin gerekli olan gnepillerinin yapsndan ve almasndan bahsedilmitir.

Gne enerjisi ve pillerinden bahsettikten sonra artk evsel gne pili sistemini

tasarlamaya sra geldi. Bu tasarlamada en bata gelen konu, gne pilli sistemlerin alma

prensipleri, eitleri ve bu sistemlerde kullanlan tehizatn eitleridir. Kullanacamztehizatlar gne pili sisteminin trne gre eitlilik gstereceinden ncelikle sistemin

trnn belirlenmesi gerekir. Bu almada ebekeden bamsz bir gne pili sistemitasarlanmtr.

Sistemin trn belirledikten sonra bu tr sitemlerde kullanlan aletlerin alma

dsturlar, zellikleri ve bu tr sistemlerde kullanlacak olan bu cihazlarn ne tr zellikleresahip olmas gerektiinden bahsedilmitir.


4/24


5/24

5

2.GNE ENE J S VE GNE P LLE

2.1 GNE ENE J S

Gne, insanl n enerjii ti acn karlayan en byk bir ni ettir. B enerji gnetekifzyon denilen reaksiyonlarn neticesinde ol ur. yle ki:

Gne ok yksek scaklk ve younlua sahi gazlardan oluur.Yaklak olarak yzeyinde

57770K, merkezinde ise 8 milyon 0K scakla sahi tir. Bu scaklkta elektronlar atom

ekirdeklerinden serbest halde bulunurlar. Bu hale plazma denir. Bu scaklkta hafifelementlerin atom ekirdekleri bir araya gelerek ar elementlerin atom ekirdeklerini

oluturur. Termo nkleer reaksiyon olarak adlandrlan bu fzyon tepkimesi neticesinde bir

saniyede yaklak 657 milyon ton hidrojen, 653 milyon ton helyuma dnr. Aa kan 4milyon ton ktle gne enerjisi olarak adlandrlr, s ve k enerjisi olarak uzaya yaylr.

Figr 1: Gne

Gneten yeryzne gelen nm elektromanyetik zellie sahiptir. Bu nmn byk

blm elektromanyetik spektrumun grnr blgesindedir. Bu nm srekli halde deil deenerjitayan tanecikler halinde gelir ve bu gelen taneciklere foton denir. Fotonlarn

spektrumun grnr ksmnn krmz yannda kalan ksm dk, mavi-mor yannda kalanksmise yksek enerjitarlar. Bir dalga boyunda birim yzeye birim zamanda den fotonsays o dalga boyundaki g olarak adlandrlr.

Gneten yaylan toplam g ok fazla olmasna ramen yeryzne ulaabilen ksm okadar da ok deildir. Atmosferin dndakinm deeri 1367 W/m2dir. Bu deer gne


6/24

6

sabiti olarak bilinir. Ancak yeryzne ulaan nm deeri ise (0 1100)W/m2olarak deiir.

Buna en birinci sebep nmn atmosferde ald yoldur. Dier bir sebepte atmosferdeki tozpartikllerinden ve gaz molekllerinden dolay oluan yansma, salma ve sorulma

olaylardr.

Gne nlarnn, yeryzne bu olaylarn hibirisine maruz kalmadan ulaan ksmna

dorudan nm, atmosferde yanstlan, salmaya urayan ya da sorularak ulaan ksmnayaylm nm denir. Yeryzndeki toplam nm bu iki nmn toplamndan oluur. Kimizaman dorudan nm oran yksek iken kimi zaman yaylm nm oran yksek olur.

Mesela; bulutlu bir gnde gne nlarnn byk bir blm, yaylm nlardan oluurken,

bulutsuz gneli bir gnde gne enerjisinin byk bir blm dorudan nlardanoluacaktr. Fotovoltaik sistemlerin seiminde, gne nm verileri byk nem tar.

2.2GNE ENER NDEN ELEKTRK ENER NN ELDE

Gne enerjisini elektrik enerjisine evirmek iin yariletken madde gereklidir. Bunun

yan sra yariletkenin P tipi ya da N tipi katklanmas gerekmektedir. P tipi ya da N tipi

olmas saf olan yariletkenin katkland maddeye gre deiir. Eer birleme esnasndayariletken olan element(Si gibi) elektron alyorsa N tipi, elektron verip bir boluk

oluturuyorsa P tipi yariletken denir. N tipi yariletkende elektronlar, P tipi yariletkende ise

boluklar taycdr. Bu maddeler ayr ayr iken ikisinde de elektron ve boluk (pozitif yksaylr) saylar eittir yani ntrdrler.

Gne enerjisini elektrik enerjisine evirmek iin P tipi yariletkenle N tipiyariletkenin birlemesiyle oluan bir PN eklemine ihtiya vardr. P tipi yariletkenle N tipi

yariletkeni birletirdiimiz zaman elektronlar N tarafndan P tarafna doru geerler(ok

olduklar yerden az olduklar yere).Bu olay yk dengesi salanncaya kadar devam eder.

Bylelikle P taraf ( ) , N taraf (+) yklenmi olur ve aralarnda bir elektrik alan oluur. Buaradaki eklem blgesine yasak bant aral denir. Bu blge iki enerji band tarafndansnrlandrlmtr. P tarafna valans band, N tarafna da iletkenlik band denir.

Figr 2: Bir fotonun elektron boluk ifti oluturmas


7/24

7

Gne nlarndan gelen enerji tayan bir foton, yariletken madde tarafndan

sourulduu zaman, yasak bant aralna eit ya da ondan daha byk bir enerji tayorsavalans bandndaki bir elektronu iletkenlik bandna geirir ve elektron boluk iftinin

olumasna vesile olur. Bu ift yasak bant aralndaki elektrik alan vesilesiyle birbirlerinden

ayrlrlar ve elektronlar N tarafna, boluklar P tarafna doru hareket ederek bir akm

oluturur. Bu olay yariletkenin iki ucu arasnda bir g kna vesile olur. Bu g dardanN tarafndan P tarafna doru bir akm aktarak bir pil gibi alr ve elektrik enerjisi retilmi

olur. Burada iki ilemde elektrik akm retilmi oldu. lk nce foton tarafndan elektronboluk ifti olutu daha sonra eklem blgesindeki elektrik alan vesilesiyle bu ift

birbirlerinden ayrlarak akm oluturuldu. Bu olay yariletkenin i ksmlarnda olsayd yineelektron boluk ifti oluurdu fakat elektrik alan olmad iin birbirinden ayrlp akm

retemezdi.

2.3GNE LLERNN YA I I E ALIMA I

Gne pillerinin temel malzemesi silikondur. Bu pilleryzeylerine gelen gne n

dorudan elektrik enerjisine dntren yar iletken maddelerdir.Yzeyleri kare, dikdrtgen,daire eklinde biimlendirilen gne pillerinin alanlar genellikle 100 cm civarnda,

kalnlklar ise 0,2 0,4 mm arasndadr. Bu pillerde kullanlan yar iletken madde genellikle

silisyumdur. Ancak bunun dnda; Galyum Arsenit, Kadmiyum Tellrid gibi yar iletken

maddeler de kullanlabilir. Gne pillerinin verimleri gnmzde en fazla %15 civarlarnakadar kabilmektedir.

Gne pilleri fotovoltaik etki zerine alrlar. Fotovoltaik etki gne ndan elektrik akm

elde etmek manasndadr. yle ki; gne pillinin zerine gelen gne nlarndaki enerji

tayan fotonlar pil ierisindeki elektronlar serbest brakarak, onlarn harekete gemesinisalarlar. Bu hareket neticesinde elektrik akm oluur. Oluan akmn tek kayna gne

enerjisidir. Bu olayn gerekleebilmesi iin pilin yar iletken zellie sahip olmasgerekmektedir. Genellikle yeryznde ok bulunan silisyum elementi kullanlr.


8/24

8

Figr 3:Bir gne pilinden elektrik akmnn retilmesi

Bir tane gne pilinden elde edilen gerilim dk(0.5 1V) olacandan bir ok gnepili birbirine seri balanarak istenen gerilim elde edilebilir. Ayrca gne pillerini paralel

balayarak daha fazla akm retmesini salayabiliriz. Bylece gne pillerinden elde

edeceimiz k gcn artrabiliriz. Pillerin bir yzey zerinde bu ekilde balanmasylaelde edilen yapya gne pili modl denir.Modllerinde birbirleriyle balanmas neticesindeoluan yapya da panel denilmektedir.

Figr 4:gne pili, modl, paneli

Gne pillerinin st ksmnda pillerin rettii akm toplamaya yarayan ve genellikle

bakr olan n kontaklar vardr. Bu kontaklarn altnda gne n yanstmamak iin bir


9/24

9

kaplama tabakas bulunur. Bu tabaka olmazsa silisyum gelen n te birini yanstabilir. Bu

tabakann mmkn olduka yanstmamas gerekmektedir. Yakn tarihte bir Japon bilimadam bu yanstmay engellemek iin kelebek gzlerinin ok baarl olacan dnm,

bylelikle %6 daha fazla verim elde etmitir.

Figr 5:Bir gne pilinin incelenmesi

Gne pilleri rettikleri enerjiyi depolayamazlar. Bu yzden gnein olmadzamanlarda enerjiden faydalanmak iin enerjiyi depo etmeye yarayan bir akmlatrn

eklenmesi gerekir. Ayrca gne pilleri doru akm retirler. Alternatif akmla alan aletleriin ayrca bir eviricinin olmas gerekmektedir.

Figr 6:Gne pili edeer devresi

Bu ekilde grm olduumuz devre modeli bize gne pilinin edeer devre modelini

gstermektedir. Bu devredeki parametreler k iddetine ve scakla baldr. Devrede

grlen Is akm deeri gne pilinin rettii akm vermektedir. Voltmetrenin lecei deerise bize gne pilinin gerilim deerini vermektedir. Dolaysyla ampermetre ve voltmetredeki

deerlerin arpm bize gne pilinden elde edeceimiz g deerini vermektedir.


10/24

10

3.EVSELELE T HTYACININ GNE PLLE LEKARILANMASI

3.1 GNE PLL SSTEMLERN EVLERE UYGULANMASI

Gne pilleriyle bir evin elektrik ihtiyacn karlayan bir sistem; ebekeyle balantl

ve ebekeden bamsz olmak zere 2 ekilde kurulabilir. ebekeyle balantl sistemlergenelolarak; gne paneli ve eviriciden olumakta, ebekeden bamsz sistemlerise; akmlatr,

arj reglatr, evirici ve gne panelinden olumaktadrlar.

ebekeden uzak yerlerde daha ok ebekeden bamsz sistemlertercih edilebilir. Bu

sistemler ebekedeki elektrik kesintisinden etkilenmeyecekleriiin daha avantajl saylabilirancak akmlatr ve arj reglatr ekleneceiiin de maliyet artacaktr.

Akmlatrler ebekeden bamsz sistemlerde, gne nn olmad

zamanlarda(bulutlu havalarda, gece vakitlerinde)gne pilleri enerji retemeyecekleriiin buvakitlerdeki enerjiihtiyacn karlamak iin kullanlr. Gne pillerinin rettikleri enerji

akmlatrlerde depolanr ve sisteme buralardan datlr. Bylelikle gne nn olmad

zamanlarda da enerji salanm olur. Sistemin ihtiyacna gre akmlatrn kapasitesi artarveya azalr.

Figr 7: vlerde uygulanan ebekeden bamsz gne pilli sistem

ebekeye balantl sistemlerde ise, gne pilleri enerjiyi fazla rettikleri zamanebekeye verirler, gerekli enerji miktarndan daha az enerji rettikleri zaman ise ebekedenenerji aldklariin akmlatrlere ihtiya duyulmaz.


11/24

11

Figr 8: ebekeyle balantl gne sistemi

Akmlatrlerin arj ve dearj oranlarnn ayarlanmas gerekmektedir. Birakmlatrn %80den fazla dearj olmas mrn azaltr. Akmlatrtamamen dolduktan

sonrada akm gelmesi akmlatrn snmasna, sv kaybna ve mrnn ksalmasna yol

aar. te bu zararlar nlemek iin gne pilli sistemlerde arj reglatr kullanlr. arjreglatrleri gerektiinde gne pilinden gelen akm ya da yklere giden akm keserek bu

dengeyi salarlar. arj reglatrlerinin gereken maksimum akmtayabilmesi veakmlatrle voltajnn uyumlu olmas gerekmektedir.

Gne pilleri doru akm retirler. Buna karlk evlerde kullanlan aletler alternatif

akmla alrlar. Eviriciler akmlatrden gelen doru akm alternatif akma evirerek bu

uyumsuzluun giderilmesini salarlar. Senkronize ve bamsz evirici olmak zere iki eit

evirici kullanlr. Senkronize evirici ebekeye balantl sistemlerde, bamsz eviriciiseebekeden bamsz sistemlerde kullanlr.

3.2 EVSEL GNE PL SSTEMLERNDE KULLANILAN EKPMANLAR

Gne pili sistemlerinde kullanlan ekipmanlarn banda gne panelleri gelir. Biz bu

konuyu gne pillerinin yaps ve almas ksmnda incelediimiz iin bu konuyu orayahavale edip bu blme akmlatrleriinceleyerek balayacaz.

3.2.1 AKMLATRLER

Akler, doru akm elektrik enerjisini kimyasal enerjiye evirerek depolayp,

devrelerine alclar balandnda kimyasal enerjiyitekrar elektrik enerjisine evirip alclaraveren elemanlardr.

Aklerin almastemelde Daniell pilli prensiplerine dayanr. Daniell Pili bakr ve

inko elektrotlarn kullanld ve yaklak 1.1 volt elektrik gerilimi reten bir pildir. inko


12/24

12

soy olmayan ve bakr yar soy olan metaldir. Soy olmayan inko elektronverici ve bakr

elektron alc olarak davranr. Metaller, sv ortamda iyonlama gayretlerinden dolay negatifykl olurlar ve inko bakra gre iyonlama gayreti daha yksek olduu iin ikisi arasnda

potansiyel yk fark oluur ve bu iki metal birbiriile baland zaman elektrik akm oluur.

Figr 9: Daniell pili

Aklerin ok eitleri vardr. Sulu akler,jel akleri, oto akleri ve solar akler gibi.Solar sistemlerde kullanlacak olan aklerise dk akmlariin tasarlanmtr dolaysylalevhalar kaln, levha says az ve devre dayanklklar yksektir.

Figr 10:Akmlatrlevhalar

Gne panellerinden oluan bir sistemde oto akleri dorudan kullanlamaz. nk

solar akler gndz vakti arj, gece vakti de dearj olacaiin ortalama %50 orannda dearj

oranna sahiptirler. Oto aklerinin devre dayankl dk olduu iin bu sistemde en fazla


13/24

13

bir hafta dayanabilirler. Devre dayankl arj-dearj orann belirleyen bir zelliktir. Fakatoto akleri baz dzenlemelerden sonra solar sistemlerde kullanlabilir.

Figr 11:Farkltrde aklerin devre dayanmlarnn karlatrlmas

Ak eitlerine genel olarak bakacak olursak:

-Bakmszkuru tip akler:Bu akler kapal sistem alrlar. Bakmsz kuru tip denmesininsebebi su ilavesine imkan olmamas ve normal koullar altnda bakm gerektirmemesidir.En

ok kullanlan modelleri 12 volt monoblok yapda olanlardr. Bunun dnda 2 ve 6 volt olan

ak eitleri de mevcuttur.Bu tip aklerin balca kullanm alanlar kesintisiz g kayna,alarm ve gvenlik sistemleri, telefon haberleme uygulamalar; acil aydnlatma ve k

niteleri, trafo merkezleri, alttesisleri, otomasyon, gne enerjisi sistemleri, rzgar enerjisisistemleri olarak zetlenebilir. UPS aks, g kayna aks olarak da bilinmektedir.

-Suluakler: Sulu akmlatrlerde elektrolit olarak %37 slfrik asit (H2SO4) ve %63 su

(H2O) karm kullanlr. Pozitif kutup olarak kurundioksit (PbO2) ve negatif kutup olaraksaf kurun (Pb) kullanlrsa kurun asit akler diye adlandrlr. Aknn kurun asit ya da

nikel kadmiyum olmas burada kullanlan maddeye gredir. Hcrenin elektrik gerilimi 2 V

deerindedir ve alt hcre seri olarak birbirine balandnda genel olarak bildiimiz 12 V

mar ak meydana gelir. Sulu akler bakm gerektirir ve en azndan her yl asidi, suyu kontrol

edilmesi gerekmektedir. Sulu aklerin bulunduu yer daima havalandrlmas gerekir, nkak arj edildii zaman ak snr ve gaz yapar.

-Jelakler: el aklerin sulu aklerden teknik adan fark yoktur ve alma ekli neredeyseeittir. Jel aklerin zellii kapal ve bakmsz olmasdr. Bunu elde etmek iin elektrolit

karm slfrik asitile silik asitten olumaktadr. Silik asit slfrik asitile kartrldnda

elektrolitjel halini alr.

Gne pilli sistemlerde akmlatr eidine karar verirken u aksaklklara dikkat edilmelidir:

* Gne nn az geldii dnemlerde ar dearj.

*Gneli dnemlerin sonuna doru ararj.


14/24

14

*Fotovoltaik kaynann az olmasndan kaynaklanan ve i kayplar nedeniyle daha daarlaan srekli yetersiz arjda kalma durumu.

Bir solar sistemde kullanlacak bir aknn bu aksamalar gz nne alnarak

belirlenmesi gerekmektedir. Bu tasarmda en yaygn olarak kurun asitli otoakmlatrlerinin sistemle badatrlmas ile yaplr.

Solar akler, oto aklerinin zayf taraflarn kapatmak iin tasarlanmtr. Solar akler,

oto aklerinden farkl olarak daha fazla miktarda aktif madde ierir ve daha fazla asitzeltisini bir arada bulundurur. Bu zellik solar aklerin normal fotovoltaik uygulamalarnnarj olma ve boalma devrelerinde daha dayankl olmalarna yardm eder.

Bununla beraber, eer ak tamamen bitinceye kadar boaltlrsa, ciddi sorunlar ortayakabilir. Kapal ya da bakm istemez akler hem ak tamamen bitinceye kadar boalmalardan

hem de byk scaklk deimelerinden byk zarar grr.

Aklerin bakm mutlaka yaplmaldr. Bununla beraber, ak ne tamamen bitinceye

kadar boaltlmal, ne de tamamen doluncaya kadar arj edilmelidir. Aklerin mrleri byklde bu iki faktre bal olarak deiir. Ak nem oran dk olan scak alanlarda kurulmu

gne pili tesisatlarnda mutlaka saf su ile dolu tutulmaldr. Eer saf su kullanlmazsa safl

bozan maddeler akye zarar verebilir. Aknn kutup balar temiz tutulmal ve ylda bir veyaiki kere vazelin srlmelidir. Ak daima serin ve ok iyi havalandrlm bir yere monte

edilmelidir.Boalma seviyeleri yaklak %15i geirilmezse ve dikkatli bir bakm yaplrsa

ortalama 5 yllk mr olan solar aklerin mr 8 10 yla kadar uzayabilir. Ancak gerekiolmak gerekirse bugnk dnyann koullarnda bu tip aklere yaklak be yllk bir ortalamamr bimek daha gerekidir.

3.2.2 E RCLER

Gne pilleri doru akm retirler. Bizim kullandmz ev aletleri ise 220 V, 50

Hzlikalternatif akm ile alrlar. Bu yzden bizim rettiimiz doru akm, alternatif akmaevirmemiz gerekmektedir. Gnmzde bu ilemi gerekletirmeye yarayan evirici denilen

cihazlar kullanlmaktadr.Gne pilleri ekseriyetle 12 Vluk DC akm retirler. Evirici bu

gerilimi 220 V, 50 Hz likdalgal akm haline getirirler. Bu yzden bir eve gne pili sistemikurarken evirici bulundurmak zorundayz.

Eviricilerin alma prensibi, DC giri gerilimini AC k gerilimine evirirler. Bunuyaparken DC gerilimi ilk yar periyotta pozitif ynde yke verir, dier yar periyotta ise

negatif ynde yke verir. Farkl tipteki yar iletken malzemelerin gerilimi veya akm apkapamalar ile bu dntrme ilemi yaplmaktadr. Bu ap kapama ilemini yapan elemanlaraada sralanan elemanlar kullanlarak yaplmaktadr;

MOSFET (G metal oksit yar iletken alan etkili transistr)

BJT (Bipolarjonksiyontransistr)

SIT (Statik indksiyon transistr)


15/24


16/24

16

alacandan, problem ortadan kalktnda kullanc mdahalesi gerektirmeden otomatik olaraknormal almasna devam eder

Figr 12: arj reglatrnn ematik gsterimi

3.3 E EL GNE L TEMLERNDE HE A LAMALAR

Bu blmde bir evin elektrik ihtiyacn karlamak iin kuracamz sistemde gerekliolan gne panellerinin, akmlatrlerin, eviricinin ve arj reglatrnn trlerini ve

adetlerini tayin edeceiz. Bu ilemi, buraya kadar grdmz bilgiler nda

gerekletireceiz. Bunun iin yapmamz gereken ilk ey sistemi kuracamz evin gnlk

ortalama elektrik ihtiyacn hesaplamak olacaktr. nk kuracamz sistemdeki deerler bu

ihtiyaca gre ekillenecektir. O yzden burada ncelikle bir ev tasarlayacaz. Tasarladmz

ev kk bir kulbe tarznda bir ev olacak. Bu evin ihtiva ettii ev aletleri ve onlarn enerjideerleri aadaki tabloda verilmitir.

Ev aletleri Harcad g Gnlk almasresi

Aylkkullanld gn

Aylk toplamsarfiyat

Buzdolab 120 W 24 saat 30 86,4 kWhamarmakinesi

1.8 kW 3 saat 6 32,4 kWh

Bilgisayar 65 W 4 saat 20 5,2 kWhAydnlatma(1

adet)

40W 10 saat 30 12kWh

Frn 2.9 kW 1 saat 4 11,6 kWhBulakmakinesi

1.8 kW 2 saat 5 18 kWh

Toplam 165,6 kWh

Tablo 1: Ev aletleri iin g ve enerji deerleri


17/24

17

Bu tablodaki g deerleri eitli rnlerden alnm g deerleridir. rnlerin deiimine

gre deiiklik gsterebilir. Gnlk alma sreleri ve aylk kullanldklar gn says tahminiolarak belirlenmitir. Bu veriler nda aylk toplam enerji miktar kilo watt hour cinsinden

hesaplanmtr. Elde ettiimiz bu deeri aylk gn saysna (30 gn) blerek bulmakistediimiz gnlk ortalama enerji miktarn elde ederiz.

165,6kWh/30gn= 5,52 kWh (1)

Bu deer bizim btn hesaplamalarda kullanacamz, evimizin gnlk ortalama harcananenerji miktarn vermektedir.

3.3.1GNE ANELLERNN TAYN

Gne panellerinin tayini ilemini iki ksmda gerekleir. nce kullanacamz gnepanelinin modeli belirlenir, daha sonra ka adet panel kullanacamz hesaplanr. Bu sistemi

kurarken yapmamz gereken ilk ilem bunlardr.

Gne panelinin modeline karar verirken panellerin verimlilikleri, k gleri,kapladklar alanlar gibi faktrlere bakarak karar verilir. Verim ve k gc deerlerinin

yksek olmasna, kaplad alan miktarnn ise kk olmasna dikkat ederek bir panel modelibelirlemeye allr. Btn bu parametreler erevesinde yaptm aratrmalar, Kyocera

markasnn KC130GH 2P modelinde karar vermemi netice verdi. Bu modele ait teferruatl

bilgilerin olduu katalog ekte verilmitir. Burada dikkat edilecek bir dier husus udur ki:

katalogda verilen verim deerleri gnein 1000 W/m2 enerji yayd blgeye gre

hesaplanmaktadr fakat Trkiyede bu deer 1300W/m2 olduundan verimleri daha iyideerler almaktadr.

Panelimizin modelini belirledikten sonra imdi sra panel saysn belirlemeye geldi.Bu

ilemi gerekletirmek iin ilk bilmemiz gereken evimizin gnlk ortalama enerji sarfiyatdr.nk panellerin says gnlk sarfiyat miktaryla doru orantl olarak deimektedir. Biz bu

hesab daha nce yapmtk. kinci olarak bilmemiz gereken ise sistemimizdeki toplamverimliliktir. Toplam verimlilik, sisteme ulaan enerjinin gne pillerinin rettii enerjiye

oran demektir. Bu yzden toplam verimlilik ile panel says ters orantl olarak deiim

gstermektedir. Sistemin toplam verimliliini hesaplamak iin akmlatrn kapasitesi,

akmlatrn maksimum boalma miktar ve evirici verimi deerlerinin bilinmesi

gerekmektedir. Bu deerleri ilerleyen blmlerde greceiz ancak burada toplam verimliliielde etmek iin kullanacaz. Sistemimizde kullanacamz;

Aknn kapasitesi yaklak olarak %90dr,

Aknn maksimum boalma miktarn % 70 alacaz,

Eviricinin verimi ise %95tir.

Bu deerlerden toplam verimlilii hesaplayacak olursak; ilk nce sistemin, aknnkapasitesinden dolay %10luk bir kayb olacak, daha sonra aknn boalma miktarndan

dolay (%90*%30=%27) % 27lik bir kayp sz konusu olacak. Son olarak ta eviricinin


18/24

18

kayplarndan dolay (%63*%0,05=%3) %3lk bir kaybmz olacak. Toplam kayp yaklak

olarak %40 deerindedir. Yani sistemin toplam verimi %60tr. Bu demek oluyor ki bizimpanellerden salayacamz enerjinin %60 ev aletlerine ulaabilmektedir. yleyse biz panel

saysn hesaplarken evin ihtiyac olan enerji deerini, panellerden elde edilecek enerjideerinin %60 olarak alacaz.

Panel saysn etkileyen bir dier faktr de gnlk ortalama gnelenmesresidir.Trkiye artlarnda gnelenme sresinin kn 5 saat, sonbaharda 7 saat ve yazn 11saat olduunu gz nnde bulundurulursa, biz en dk durum olan k aylarn gz nnde

bulundurmalyz. Yazn fazla retilen enerji, klima gibi ek aletlerde kullanlabilir.

Btn bu bilgiler neticesinde biz panel saysn hesaplayacak bir forml retecekolursak:

Evin gnlk enerji sarfiyat

Panel says= (2)

(Bir panelin rettii enerji)*(Gnlk gnelenme sresi)*(Toplam verim)

Yukardaki formle btn deerleri yazacak olursak:

5500Wh

Panel says= (3)

130W*5saat*%60

Panel says= 14,1=15 adet kacaktr.

Katalogda verilen deerlere bakacak olursak toplam panel alan (15*1,4*0,65)

13,65 m2 kacaktr. Burada 1,4m bir panelin uzunluu, 0,65m bir panelin enidir.

Tasarladmz bu ev iin 15 adet Kyocera markasnn KC130GH 2P model panelleriyeterli olacaktr.

3.3.2 AKMLATRLERN KA A TE E ADET HE ABI

Akmlatrlerin genel alma dsturlar hakknda daha nce durmutuk. Buradaakmlatrn modelini belirlemek hususunda yardmc olmas iin solar akler iin olmasgereken birka zellii hatrlayalm.

Solar aklerin en nemli zellii, her gn arj ve dearj olacaklar iin devre

dayanmlar yksek olmaldr. Devre dayanm bir aknn arj dearj deiimlerine kardayanabilmesi iin gerekli bir zelliktir. Genellikle solar akler kurun asitli oto aklerinin

solar sistemlere gre tasarlanmasyla elde edilmektedir. Ara akleri anlk byk akmlar


19/24


20/24

20

Aklerimizi 100Ah setiimiz iin bu enerji deerini karlamak iin 7 tane aky

paralel balamamz gerekecektir. Paralel balamamzn sebebi gerilim deerini 12Vta sabittutup, amper deerini toplayarak artrmaktr. Bylelikle akmlatr saysn da hesaplam

olduk.

Figr 13: Aklerin paralel balanmas

3.3.3 E RC TAYN

Tasarlamaya altmz bu sistemde evirici hesab, akmlatr ve panel hesabnda

yaptmz ilemler kadar ilem gerektirmemektedir. Bilmemiz gereken birka tane kstas,evirici tayini iin yeterli olacaktr.

Gne pilli sistemlerde kullanlan eviricilerde farkl olarak dikkat edilmesi gereken, busistemlerde maksimum ileme noktasndaki gerilimin sabit tutulma zorunluluu olmasdr.

Kullanacamz eviriciyi tayin ederken bu hususiyete dikkat etmemiz gerekmektedir.

Eviricinin gc ayn anda alaca dnlen cihazlarn anlk toplam gcne greseilmelidir. rnek vermek gerekirse 2 kWlk amar makinesi, 300 Wlk televizyon ve 200

Wlk lamba ayn anda altrlmak istenirse 2500 Wlk bir evirici seimi gerekecektir.Kimitasarmlarda evirici seimi saatlik retilen miktarla ayn yaplmaktadr. rnein, saatlik

retim 1 kW ise evirici 1 kW gte alacak ekilde seilmitir. Ancak saatlik retim 1 kW

olmasna ramen akde biriken gten yararlanarak daha fazla g tketen bir cihaz kullanma

ihtiyac doabileceinden daha yksek gte alabilen bir evirici seimi daha mantkldr.Yalnz yeterli olacak miktardan ok fazla tercih etmemiz masraf artraca iin optimumdeeri belirlemeliyiz.

Bu hususiyetleri gz nne alarak yaptm aratrmada Sunny markasnn 4248U

model rnn bu tasarmda kullanmay uygun buldum. Cihaz hakkndaki ayrntl bilgiekteki katalogda verilmitir.


21/24

21

3.3.4 AR REGLATRNN BELRLENME

arj reglatrn belirlerken iki tane parametreye dikkat etmemiz yeterli olacaktr.Bunlardan birincisi, arj reglatrnn gerekli olan maksimum akma dayankl olmasdr.

Dier parametre ise arj reglatrnn gerilim deeri akmlatrn gerilim deeri ile edeer

olmas gerekmektedir.Aadaki tabloda maksimum akm deerlerine gre,kullanacamz 12

V gerilimli sisteme uygun arj reglatr eitleri sunulmutur.

Panel gc Maksimum akm153 W 9 A374 W 22 A544 W 32 A748 W 44 A

1020 W 60 A

Tablo 2:Panel gcne gre reglatrn maksimum akm

Bizim ihtiyacmz olan enerji gnlk 5,5 kWh deerindeydi. Biz bu evi gnlk5 saat gnelenme sresi iin tasarlyorduk. O yzden bizim almamz gereken g deeri,

5500Wh/5=1100W (7)

olarak hesaplanr. Tablodan anlalaca gibi bu deere mukabil gelebilen maksimum akm

deeri 60 amperin zerinde olmal. O yzden arj reglatrmz 60 amperden byk ve 12 V

olmaldr. Ben bu iki zellii bir arada bulunduran bir arj reglatr iin yaptmaratrmalarda Xantrex markasnn C60 modelini bu sistem iin uygun buldum. Cihaz

hakknda ekte katalog verilecektir.

Bylelikle model olarak belirlediimiz evin elektrik enerjisi ihtiyacn gne enerjisiile karlayacak bir sistem tasarlayabilmek iin gerekli olan btn tehizat belirlemi olduk.

Artk bu tehizatlar bir araya getirerek sistemimizi kurabiliriz.


22/24

22

4. ONU

Gne bu dnyada kullanabileceimiz en byk ve daimi enerji kaynadr.Dier

enerji eitleri gibi snrl deildir. Bu yzden insanolu her geen gn bu enerji kaynandan

daha fazla yararlanmaya almaldr. Beerin gnlk hayatta en fazla ihtiyac olan enerjieidi elektrik enerjisidir. Bu sebepten dolay gne gibi byk bir enerji kaynandan elektrik

enerjisinin elde edilmesi, insanlarn enerji ihtiyalarn byk lde karlayacaktr. Ayrca

bu enerji dnm ilemi de olduka kolay bir ekilde gereklemektedir. Ekonomik veteknolojik ynden fazla klfet gerektirmemektedir.

Bir evin elektrik ihtiyacn karlamak iin kurulacak sistem de teknolojik olarak ok

karmak bir sistem deildir. Genel olarak gne panellerinden, bataryalardan, evirici ve arj

reglatrnden olumaktadr. Bu tehizatn belirlenmesi iin ok karmak hesaplamalara dagerek yoktur. Bu almada btn bu hesaplamalar yaplm olup, byle bir sistemin

kurulumu iin bir model tekil edilmitir. Btn bu neticeler gsteriyor ki, gne enerjisiyle

evlerin elektrik enerji ihtiyacn karlamaya ynelik sistemlerin yaygnlamas, insanlarn

enerji ihtiyacn karlamak iin ok faydal olacaktr.


23/24

23

REFERENCE

1.G elektronii, Prof. Dr. Hac BODUR, Birsen Basm Yayn,ISBN: 975 511 546 7,stanbul,2010

2.Dr. Abdurrahman KILI Do. Dr. Aksel ZTRK, Gne Enerjisi, Kipa Datmclk,

stanbul, 1983

3.Seluk KEEL,Trkiyenin deiik yerlerinde evsel elektrik ihtiyacnn gne panelleriylekarlanmasna ynelik model gelitirilmesi, Gazi niversitesi, Ankara, 2007

4. Mustafa KARAMANAV, Gne Enerjisi ve gne Pilleri, Sakarya niversitesi, 2007

5. Tahsin Krolu, Ahmet Teke, K. aatay Bayndr, Mehmet Tmay, Gne PaneliSistemlerinin Tasarm, ukurova niversitesi Elektrik Elektronik Mhendislii, 2010

6.Bilim ve Teknik, Kasm, 2003


24/24

24

güneş pilli sistemler

Documents