Güneş Enerjisi Uygulamaları

👤Control Techniques
Giriş Ülkemiz güneş enerjisi potansiyeli bakımından oldukça iyi durumdadır. Bu potansiyelin değerlendirilmesi ile gerek bireysel gerekse endüstriyel olarak güneş enerjisi kullanımının yaygınlaştırılması, ekonomik getirilerin yanında çevresel faktörlerin iyileştirmesine katkı sağlayacaktır. Bu yazıda, ülkemizdeki güneş enerjisi potansiyeli dikkate alınarak Control Techniques (Emerson) güneş enerjisi çözümleri ile ilgili bilgiler verilmiştir. Yapılacak yatırımın ekonomik bir sürede geri dönüşünü sağlamak için dikkat edilmesi gerekli hususlar konusunda bazı konularda tavsiye ve düşünceler de sunulmaktadır. Fotovoltaik (PV) sistemler Güneş ışığının elektrik enerjisine çevrilmesi için kullanılan silisyum tabanlı yarıiletken biçiminde yapı taşları günümüzde fotovoltaik sistemlerde kullanılmaktadır. Ayrıca bu konu üzerine oldukça yoğun çalışmalar yapılmakta olup gerek maliyeti düşürmek, gerekse verimi artırabilmek amacıyla çeşitli malzemeler üzerinde deneyler yapılmaktadır. Silisyum bazlı fotovoltaik yapı taşları genel olarak hücreler şeklinde üretilerek birleştirilmekte ve gerekli güçte paneller oluşturulabilmektedir. Bu hücreler içindeki elektronlar güneşten (veya herhangi bir ışık kaynağından) ışık aldıkları zaman hareketlenerek bir kutuptan diğerine geçerler ve böylece sistem içinde akım yaratılmış olur. Bu akımı kullanarak harici cihazların beslenmesi sağlanır ve ışık miktarına bağlı olarak enerji üretilir. Üretilecek olan enerji miktarı hücre üzerine düşen ışığın şiddetiyle orantılıdır ve verimi etkileyen faktörler ışığın geliş yönü, gölgelenme, ısı olarak sayılabilir. İnvertör donanımı Güneş panellerinden gelen DC gerilimi kolayca iletebilmek, günlük kullanımda ihtiyaç duyduğumuz AC gerilime çevirebilmek için yarıiletken teknolojili invertörlere gereksinim duyulmaktadır. Gerek bireysel kullanım gerekse şebeke aktarımı için kullanılacak olan invertörler şebeke frekansında ve geriliminde çalışmalıdır. Ürettiği enerjiyi şebekeye aktaran büyük güçlü güneş enerjisi santrallerinde ise invertörler şebeke frekansına ve dalga şekline senkron olarak çalışırlar. Özel bir elektronik donanım hem güneş panelinin verimini hem de şebeke gerilimini denetleyerek şebekeye aktarılacak gücü kontrol altında tutar. Ayrıca güneş panellerine gelen ışık şiddetinin azaldığı gece, bulutlanma, gölgelenme gibi durumlarda sistemi devre dışı bırakır. Küçük güçlü invertörler basit modüler yapıda ve çeşitli tiplerde üretilmektedir. Güneş panellerinin gece ve karanlık ortamlarda kullanılmayacağı düşünülürse, bu durumda kullanıcıların şebekeden enerji talep etmesi gerekir. Bu nedenle küçük çaplı kullanıcıların bile gündüz ve yoğun ışık alan ortamlarda enerji üreterek büyük güçlü şebekeye enerji vermesi daha sonra düşük ışık seviyelerinde ise aynı şebekeden enerji alarak toplam enerji maliyetinin sıfırlanması sık kullanılan bir çözümdür. Bu nedenle küçük güçlü invertörleri seçerken bu isteğe cevap verip vermediğini araştırmak gerekli olabilir. Control Techniques güneş enerjisi invertör çözümleri Control Techniques uzun yıllardır AC motorlar için modern ve öncü yapıda invertörler üretmiştir. Yeni ve modern Unidrive SP modeli invertör/sürücüler, gerek şebeke harmoniklerinin azaltılması gerekse ihtiyaç duyulan şebekeye enerji transferi sayesinde verimliliğin artırılması amacıyla şebekeye senkron olarak çalışabilecek yapıda da konfigüre edilebilmektedirler. Modüler yapıda ve paralel olarak yerleştirilebilen sürücüler çok yüksek güçlere kadar enerji üretimi ve kullanılmasını sağlamaktadır. Rejeneratif aktif doğrultucu tipinde bağlantısı yapılan Unidrive SP invertörleri DC barasına bağlı bulunan uygun güçteki güneş panellerinden gelen enerjiyi şebekeye veya kullanıcılara aktarma işlemini yapmaktadırlar. DC gerilimi AC gerilime çevirme işlemi Unidrive SP invertörlerinde yüksek anahtarlama frekansları ile gerçekleştirilmekte olup şebekeye verilen harmonik akımlar bu sayede yok edilmektedir. Unidrive SP invertörlerinin üzerine takılıp bir PLC kadar kolay ve rahat programlanabilen SMApp uygulama modülü üzerinde geliştirilmiş olan güneş paneli güç kontrolü özel yazılımı sayesinde, güneş paneline düşen ışık miktarı ile üretilebilecek güç değeri, güneş paneli karakteristiği kullanılarak hesaplanmakta ve şebekeye bu miktarda enerji transfer edilerek panelin zarar görmesi ve ömrünün kısalması önlenmektedir. Modüler yapıdaki Unidrive SP invertörler şebeke ile senkron, aynı faz açısında ve aynı gerilim değerlerinde çıkış gerilimini güneş panellerinden aldıkları DC gerilimi kullanarak üretmektedirler. Bu çıkış gerilimi değeri panele düşen ışık miktarı üzerinden hesaplanan değere bağlı olarak her zaman şebeke geriliminden bir miktar yüksek tutularak enerjinin güneş panellerinden şebekeye (kullanıcılara) aktarılması sağlanmaktadır. Unidrive SP invertörlerinin kullanılması nedeniyle gerek donanım gerekse elektronik korumalar aracılığıyla alınan önlemler sayesinde güneş panellerinin her türlü olumsuz şartlardan (kısa devre, aşırı yük, ısınma vb.) korunması sağlanmaktadır. Ayrıca bu invertörlere takılabilen opsiyon modüller sayesinde birçok haberleşme metodu ile bilgi transferi yapılarak operatörler tarafından sistemin kolayca izlenmesi sağlanabilir. Opsiyonel olarak kullanılacak Ethernet modülü ile sistemin bütün bilgilerinin lokal ağ veya internet sayesinde uzaktan izlenme ve kontrol etme olanağına kavuşur. Güneş ışığının tam verimde kullanılması için ise Control Techniques servo güneş ışığı izleme sistemleri geliştirmiştir. Mekanik ve hareketli platformlar üzerine yerleştirilen güneş panelleri grupları güneş ışığını optimum açıdan alacak şekilde servo motor ve sürücüler ile hareket ettirilmektedir. Unidrive SP güneş paneli invertör konfigürasyonu Unidrive SP ile yapılmış bir güneş enerjisi invertör panelinin tek hat şeması aşağıda verilmiştir.