Güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren fotovoltaik sistemler, çevre dostu, sınırsız ve ekonomik bir enerji kaynağı olarak enerji sektöründe büyük bir dönüşüm sağlamıştır. Güneş enerjisinin kullanımı; enerji güvenliği, ekonomik tasarruf ve sürdürülebilir kalkınma açısından büyük önem taşırken, fosil yakıtlara olan bağımlılığı azaltarak sera gazı emisyonlarını ve çevresel kirliliği minimum seviyede tutmaktadır.



 

Fotovoltaik sistemlerde, güneş panellerden elde edilen enerjinin direkt kullanılması, depolanması ya da elektrik şebekesine aktarılması için seri ve paralel devre topolojileri ile bağlantılar sağlanmaktadır. Seri devre topolojisinde bir panelin pozitif kutbu bir diğer panelin negatif kutbuna bağlanarak dizi oluşturulmaktadır. Bu şekilde, panellerin çıkış gerilimleri toplanmakta ve toplam sistem gerilimi artırılmaktadır. Seri bağlantı bu sebepten yüksek gerilimli sistemler için avantaj sağlamakta ve enerji iletiminde kayıpları azaltmaktadır. Ancak, seri bağlantıda bir panelde gerçekleşecek performans düşüşü ya da arıza durumu tüm sistemi etkileyebilmektedir. Paralel bağlantıda ise panellerin pozitif kutupları ve negatif kutupları birbirine bağlanmaktadır. Bu şekilde, her bir panelin çıkış akımı birleştirilmekte ve toplam sistem akımı artırılmaktadır.

Paralel bağlantı, seri bağlantının aksine düşük gerilimli sistemlerde kullanışlıdır ve her bir panelin performansı bağımsızdır. Ancak, paralel bağlantıda paneller arasındaki gerilim farkı dengesizliklere neden olabilmektedir. Fotovoltaik sistemlerin devre topolojileri, doğal yapısı gereği her biri farklı özelliğe ve öneme sahip DC bileşenlerden oluşmakta, fakat farklı uygulamalar için de ayrıca AC bileşenler içerebilmektedir.
 

Güneş Panelleri: Fotovoltaik hücrelerden oluşan güneş panelleri, foton enerjisinin kullanımı sayesinde güneş enerjisini DC elektrik enerjisine dönüştürmektedir. Güneş ışığındaki fotonlar, güneş panelinin yüzeyindeki silikon atomlarına çarparak durgun haldeki elektronlara enerji kazandırmakta ve serbest hale getirmektedir. Yarıiletken PN jonksiyonu sayesinde oluşan elektrik alan vasıtasıyla serbest kalan elektronlar tek yönde dış devreye akarak DC enerjiyi oluşturmaktadır. Güneş panelleri, farklı tiplerde ve teknolojilerde üretilmektedir. En yaygın türlerini şu şekilde ele alabiliriz:

► Monokristal Paneller: Monokristal güneş panelleri, tek bir kristal yapısından oluşmaktadır. Homojen yapıları sayesinde yüksek verimlilik sağlayarak aynı alanda diğer panel tiplerine göre daha fazla enerji üretebilir. Genellikle mavi veya siyah renkte görünürler.

► Polikristal Paneller: Polikristal güneş panelleri, birden fazla kristal yapısından oluşur. Monokristal panellere göre daha düşük maliyetlidirler ancak homojen yapı bozulduğundan daha az verimlilik sunarlar. Genellikle mavi renkte görünürler.

► İnce Film Paneller: İnce film güneş panelleri, silikon tabakalarının çok ince bir şekilde uygulandığı panellerdir. Amorf silikon, kadmiyum tellür veya bakır indiyum galenit gibi malzemelerden oluşabilen ince film paneller, esneklikleri ve hafiflikleri sayesinde farklı uygulama alanlarında kullanılabilir.




Şarj Kontrol Cihazı (Charge Controller): Şarj kontrol cihazları, güneş panellerinin ürettiği enerjiyi bataryalarda depolamak, DC yüklerin direkt beslemesi için enerji aktarımını yapmak veya AC yüklerin beslemesi için inverterlere enerji aktarımını yapmak için kullanılır. En önemli özelliği olan MPPT (Maksimum Güç Noktası İzleme), fotovoltaik sistemlerin verimliliğini artırmak için oldukça önemli bir rol oynamaktadır. Güneş panelleri, farklı ışınım koşulları altında farklı gerilim ve akım değerleri üretmektedir. Ancak, her koşulda en yüksek güç çıkışının elde edilmesi istenir. MPPT özelliğine sahip şarj kontrol cihazları bu noktada panellerin gerilim ve akımını optimize ederek en yüksek gücün üretildiği noktayı belirlemektedir. Bu sayede, panelden gelen enerjinin büyük bir kısmının kaybedilmesi önlenmekte ve daha fazla enerji elde edilmektedir.

 

► İlginizi Çekebilir: Endüktif Yük Sürücüsü ve SVC Nedir? | Chint

Batarya (Akü): Fotovoltaik sistemlerde kullanılan bataryalar, güneş enerjisinin depolanmasında ve kullanım ihtiyacı olduğunda bu enerjinin sağlanmasında aktif rol oynayan DC komponentlerden bir tanesidir. Özellikle de enerjide arz talep dengesinin olmadığı durumlarda dengeleyici bir davranışa sahiptir. Gündüz ışınımın yüksek fakat tüketimin üretilen enerjiye göre daha az olduğu durumlarda fazla enerji depolanmakta ve akşam ışınımın olmadığı durumlarda bu enerji kullanılabilmektedir. En sık kullanılan türleri kurşun asit ve lityum iyon olan fotovoltaik sistem bataryaları yüksek enerji depolama kapasitesine ve uzun ömre sahiptir. Batarya kapasitesi sistem gereksinimlerine göre seçilmekte ve ayrıca çevrim ömrünün yüksek olabilmesi için şarj kontrol cihazlarıyla birlikte kullanılarak aşırı şarj veya deşarja maruz kalması önlenmelidir.

Kablolar ve Konnektörler: Fotovoltaik sistemlerde kablolama ve konnektörler, güneş panellerinden üretilen elektrik enerjisinin iletimi ve bağlantısı için önemli DC bileşenlerdir. Özel solar kablolar, fotovoltaik uygulamalara uygun özelliklere sahip olmalıdır. Güneş ışığına, ultraviyole ışınlarına, hava koşullarına ve yüksek sıcaklıklara dayanabilmelidir. Ayrıca, düşük dirençli olmalı ve enerji kayıplarını minimuma indirmelidir. Konnektörler ise, fotovoltaik sistemlerde panellerin ve diğer bileşenlerin doğru şekilde bağlanması için kullanılmaktadır. Ayrıca, güvenli ve güvenilir bir bağlantının sağlanabilmesi için su geçirmez ve güneş ışığına dayanıklı olmalıdır.

DC Kesici (DC Breaker): DC kesiciler, güneş panelleri ve diğer bileşenler arasındaki DC elektrik devrelerini korumak için kullanılan bir diğer DC komponenttir. DC kesiciler, genellikle güneş panellerinin çıkışında veya bataryaların bağlantı noktalarında kullanılmaktadır. Bu kesiciler, panellerin veya bataryaların üzerindeki akımı izleyerek aşırı akım, kısa devre veya diğer güvenlik riskleri durumunda belirli bir eşiğe ulaşıldığında devreyi keserek hasarı önlemekte ve sistemin güvenli bir şekilde çalışmasını sağlamaktadır.

Diğer Elektronik Bileşenler: Fotovoltaik sistemlerde, uygulama alanına bağlı olarak elektronik cihazlara bağlantı sağlayan dönüştürücüler veya bir yönü DC güç ile uyumlu inverterler/güç optimizerli inverterler gibi DC bileşenler de bulunabilmektedir. Bu bileşenler, DC gücün AC’ye dönüşümünü sağlayarak AC yüklerin beslenmesini ya da elektrik şebekesine aktarılmasını sağlamaktadır.



Kaynak: