Güneş panelleri hakkında bilmek isteyecekleriniz

GÜNEŞ PANELİ NEDİR? 

Güneş panelleri güneşten gelen farklı dalga boyundaki ışınlarda bulunan enerjiyi elektrik enerjisine çeviren modüllerdir. Bulutlu günlerde de Paneller daha düşük kapasitede de olsa üretim yapmaya devam ederler. Güneş Panelleri bazen Güneş pili olarak da adlandırılmaktadır. Ancak elektrik enerjisini depolama gibi bir fonksiyonu olmadığından bu “pil” tanımı doğru değildir.

1)      GÜNEŞ PANELİNİN ÖMRÜ NE KADARDIR?

Kaliteli Güneş panellerinin minimum ekonomik ömrü 25 YILDIR. 25 yıl boyunca belli bir performans kaybı olmaktadır. Ancak bu kayıp hiçbir zaman ilk günkü performansın 15-20% sinden fazla olmayacaktır.

2)      KAÇ ÇEŞİT GÜNEŞ PANELİ VAR DIR ?

Güneş panelleri silisyum kristallerinin farklı oluşumlarına göre sınıflandırılır. Üretim tekniğine göre Monokristalin ve Polikristalin olmak üzere temel iki gruba ayrılır. Monokristalin paneller daha yüksek verimlidirler ancak üretim tekniği nedeni ile Polikristalin panellerden daha pahalıdırlar.

Yapısal olarak alüminyum çerçeveli üzeri camlı sert paneller, Esnek paneller ve katlanabilir ince film paneller olmak üzere 3 temel grupta toplanır.

Bu temel grupların dışında birçok farklı güneş paneli (eviricisi)mevcuttur. Sert paneller genelde ağırlık faktörünün önem arz etmediği sabit yapılarda tercih edilir. Sert panellerin ortalama ağırlıkları güçlerine göre 10-18 Kg /panel civarındadır. Marin uygulamalarda panelin hafif ve esnek olması çok büyük önem taşımaktadır. Esnek panellerin ağırlığı gücüne göre 0,9 Kg – 2,6 Kg / adet arasında değişmektedir. 4 adet sert panel kullanılan bir uygulamada Sert paneller yaklaşık 60 kg toplam ağırlığa ulaşmaktadır. Bunun yerine sadece 8 Kg toplam ağırlıkta 4 adet esnek marin panel kullanmak çok daha doğrudur. Panel seçimi yapılırken taşıyıcı yapının 60 Kg yüke göre yapılması ile 8 kg yüke göre yapılması arasındaki maliyet ve ağırlık farkı gözden kaçırılmamalıdır. Ayrıca çoğu uygulamada esnek paneller güverte üzerine yapıştırıldığından taşıyıcı yapıya gerek kalmamaktadır. Sert paneller göreceli olarak daha ucuz olmakla beraber, taşıyıcı yapı maliyeti de eklendiğinde toplam proje maliyeti yükselmektedir.

3)      GÜNEŞ PANELİNİN GÜÇ ÖLÇÜMÜ NASIL İFADE EDİLMEKTEDİR?

Güneş panellerinin bütün dünyada kullanılan güç ölçü birimi “Wp” olarak ifade edilmektedir.

Bunun açılımı: “Watt Pik” o panelden en ideal ölçüm koşullarında elde edilmesi mümkün olabilecek azami güç anlamına gelmektedir. Kısaca örneklemek gerekirse 100Wp olarak anılan bir panel bizim coğrafi bölgemizde, Temmuz ayında, saat 13.00 te, hava sıcaklığı 25 derece iken, Panel güneş ışınlarına 90 derece açı yapacak şekilde sabitlendiğinde elde edilebilecek azami gücü ifade etmektedir bu da STC (Standart Test Conditions) şartlarına

göre belirlenmektedir. Oysa gerçekte elde edilecek ortalama güç miktarı; bulunulan coğrafi bölgeye, mevsimlere ve panelin güneş ışınlarına yapacağı açıya, bulutluluk oranına, panel ve ortam ısısına göre farklılıklar gösterecektir. Panel seçimlerinde ve kapasite hesabında bu kayıplar göz önüne alınmalıdır.

4)      GÜNEŞ PANELİNİN VERİMLİLİĞİ NE ANLAM İFADE ETMEKTEDİR?

Verimlilikten söz ederken “Hücre verimliliği” ve “Panel verimliliği” deyimleri kullanılmaktadır. Bir Güneş paneli birçok güneş hücresinin yan yana yerleştirilerek elektriksel olarak birleştirilmesi ile oluşturulur. Dolayısı ile panelin toplam alanı ile panel üzerine yer alan hücrelerin net toplam alanı arasında fark oluşmaktadır. Bir metrekare alanı olan panelin üzerinde yer alan hücrelerin net toplam alanı yaklaşık olarak 0,8 – 0,9 metrekare olmaktadır. Bu nedenle iki farklı verimlilik birimi kullanılmaktadır.

“Verimlilik” (efficiency) Güneş ışınları ile yeryüzüne düşmekte olan enerjinin ne kadarının elektrik enerjisine dönüştürülebildiğini belirten katsayıdır.

Bizim coğrafi bölgemizde bir metrekare alana yaklaşık 1000 Watt’lık enerji düştüğünü varsayıyoruz. Hücre verimliliği 18% olarak ifade edildiğinde toplam net alanı bir metrekare olan hücreler bu enerjinin 180 Watt(p)lık kısmını elektrik enerjisine dönüştürülebilir.

Ancak panelin toplam alanında hücreler arasında ve çerçevede boşluklar bulunmaktadır. Dolayısı ile bir metre kare alanı olan bir panelin net hücre alanı toplam panel alanından 0,10-20% daha düşük olmaktadır.

Özetle hücre verimliliği 18% olarak anılan bir panelin, panel verimliliği yaklaşık 14% olarak ölçülecektir. Dolayısı ile bir metrekarelik bir panelden elde edilen enerji 140Watt(p) olacaktır.

Eğer panel için ayıracağınız alanın ölçülerini biliyorsanız, elde edebileceğiniz enerji miktarını da şöyle hesaplayabilirsiniz. Örnek olarak ayırabileceğiniz alan 322cm x 81 cm ise ve panel ölçüleri bu alanı boşluksuz olarak doldurabilecek ise toplam üretim alanımız

2,61 metre kare olacaktır. Bu alana düşen anlık güneş enerjisi 2,610 Watt’(p) tır. Bunu panel verimliliği olan 14% ile çarptığımızda anlık olarak 365 Watt (p) elektrik elde edilebilecektir.

Bir panelin günde istatistik ortalama olarak 5 saat süre ile (Wp) anma değeri üzerinden üretim yapabildiğini varsaydığımız için bu değeri 5 ile çarptığımızda söz konusu alandan

1,825 Watt / h(saat) / Gün elektrik enerjisi elde edebileceğimizi hesaplarız.

5)       PANELİN KAPASİTESİ HESAPLANIRKEN AMPER DEĞERİNDEN SÖZ ETMEK DOĞRU MU?

Panelin güç hesabı yapılırken iki referans değer WATT ve AMPER ön plana çıkmaktadır.

Işık almaya başlayan bir panelin elektrik gerilim değeri (voltajı) çok az değişkenlik göstermekle birlikte, enerji yoğunluğunu ifade eden Amper değeri, günün saatine, mevsime, bulutluluk oranına ve panelin güneş ışınlarına yapmakta olduğu açıya göre çok büyük değişiklikler gösterecektir. Bu nedenle “Bu Panel Kaç Amper verir ? “ sorusunun cevabı her zaman göreceli olacaktır. “Kaç Amper ? “ Anlık bir değer ifadesidir. Sabah saat 09.00 da ki Amper değeri ile öğleyin saat 13.00 te ki Amper değerleri çok farklı olacaktır. Doğru hesap ise bir panelin gün boyunca üreteceği toplam enerji miktarını tanımlamaktır. Bu da Watt / h / gün olarak ifade edilmektedir. Türkiye’nin yer aldığı coğrafi bölgede,

100 Wp referans değerindeki bir panelin günlük ortalama üretiminin hesabını yaparken bu değeri ortalama 5 saat ile çarpıyoruz. Yani bu panel günde 500W/h elektrik üretir diyoruz.

6)       PANELİN ÜRETTİĞİ ELEKTRİK NASIL KULLANILMAKTADIR?

Güneş panelinin üretmiş olduğu elektrik voltajı (gerilimi) kullanılmakta olan panele ve panellerin birbirine bağlantı şekline göre değişkenlik göstermektedir. Panelin üzerinde yer alan her bir hücre yaklaşık olarak 0,5 Volt elektrik üretmektedir. Örnek olarak üzerinde 40 adet hücre bulunan bir Güneş paneli yaklaşık 20 Volt elektrik üretmektedir. Oysa teknelerde genelde 12 Volt, daha büyük teknelerde ise 24 Volt geriliminde elektrik kullanılmaktadır. Bu nedenle Panelde üretilen elektrik doğrudan Voltaj Regülatörü olarak adlandırılan Voltaj düzenleyiciye gönderilmektedir. Voltaj düzenleyici panelden gelen akımın çıkış voltajını 12 veya 24 volta göre ayarlamaktadır. Çoğu Voltaj regülatörünün üzerinde aküleri şarj etmek üzere bir çıkış ve doğrudan enerji kullanımı için ikinci bir çıkış yer almaktadır. Aküler dolu ise Voltaj regülatörü akülere giden şarj akımını kesmektedir. Bu sırada panellerin ürettiği elektrik kullanılmadığı için boşa gitmektedir. Dolayısı ile Panellerin üretim kapasitesi, Akülerin depolama kapasitesi, teknedeki tüketim miktarı doğru hesaplanmalı ve en uygun kapasiteler belirlenmelidir.

7)       TEKNEMDEKİ ELEKTRİK TÜKETİMİNİ NASIL HESAPLAMALIYIM?

Her teknenin elektrik tüketimi sahibinin kullanım alışkanlıklarına ve teknenin üzerinde bulunan elektrikli aletlere göre büyük değişkenlikler göstermektedir. Bu nedenle her tekne için o tekneye özel bir tüketim tablosu oluşturulmalıdır.

Panelin günlük üretimini Watt/h(saat)/gün olarak hesapladığımız için, teknenin tüketimini de aynı şekilde Watt/h(saat)/gün olarak hesaplamalıyız. Bu nedenle teknede kullanmakta olduğumuz cihazların tüketim değerlerini bilmemiz gerekiyor. Genelde elektrikli cihazların üzerinde veya broşürlerinde Watt veya Amper cinsinden değerler yer almaktadır. Watt kısaca Amperin Voltaj ile çarpımına eşittir. Eğer teknede kullandığımız bir elektrikli cihazın üzerinde örnek olarak 10A yazıyorsa ve teknemizdeki elektrik sistemi 12 Volt ise bu cihaz 10A x 12V = 120Watt elektrik tüketmektedir. Eğer bir gün içinde biz bu cihazı toplam 3 saat kullanıyorsak bu cihazın günlük tüketimi : 120 Watt x 3 saat = 360 Watt/h(saat)/gün olarak hesaplanmalıdır. Teknede yer alan buzdolabı, derin dondurucu, televizyon ve müzik seti, aydınlatma sistemi, navigasyon sistemi, otopilot, hidrofor, elektrikli tuvalet, elektrikli vinçler, ırgat v.b. gibi tüm elektrikli cihazlar aşağıdaki örnek tabloda gösterildiği gibi listelenerek teknenin günlük elektrik tüketimi hesaplanmalıdır.

TEKNENİN GÜNLÜK ELEKTRİK TÜKETİM HESAPLAMA TABLOSU
TÜKETİM NOKTASI	VOLTAJ	AMPER	WATT	KULLANIM SÜRESİ (SAAT)	WATT / h / GÜN
Buzdolabı	12	5	60	12,00	720
Derin dondurucu	12	6	72	8,00	576
Aydınlatma (tüm ampullerin toplam Watt'ı)	12	10	120	5,00	600
Televizyon ve müzik sistemi	12	10	120	2,00	240
Hidrofor	12	10	120	0,50	60
Elektrikli tuvalet	12	10	120	0,10	12
Elektrikli vinç	12	80	960	0,25	240
Elektrikli ırgat	12	80	960	0,25	240
Navigasyon cihazı	12	3	36	4,00	144
Otopilot	12	5	60	4,00	240
İnvertör ile kullanlan 220 Volt cihazlar	12	170	2040	0,10	204
Diğer	12	10	120	1,00	120
TÜKETİM TOPLAMI			3.396
ÜRETİM TOPLAMI (Ana makine günlük çalışma süresi)	12	80	960	2,00	1.920
GÜNLÜK ENERJİ AÇIĞI			1.476

Not: Buzdolabı günlük kullanımı 24 saat olmakla beraber buzdolabı kompresörü sürekli olarak devreye girip çıktığından dolayı günlük toplam net çalışma süresi 12 saat olarak hesaplanmıştır. Derin dondurucu daha az kapağı açıldığından stand by süresi daha uzundur bu yüzden kompresörün günlük net çalışma süresi 8 saat olarak hesaplanmıştır.

Günde toplam 4 saat seyir yapıldığı bunun 2 saatinin makine 2 saatinin ise Yelken seyri olduğu varsayılmıştır.

Yukarıdaki tabloda verilen değerler yaklaşık değerlerdir, bu değerler her tekne ve her elektrikli cihaz için farklılık gösterebilir. Kullanım süreleri de doğal olarak farklı olacaktır.

Altta Üretim toplamı olarak teknenin motorunun üzerinde bulunan alternatörün üretim değeri (varsayılan 80A)referans alınmıştır. Ancak hesaplanan bu değer akü bankının büyüklüğü (Ah), motorun çalıştırıldığı anda akülerin voltaj değeri ve birçok diğer faktör çerçevesinde farklılık gösterecektir. Motor üzerindeki alternatörün ürettiği enerjinin tamamının aküler de depolanamayacağı ayrıca öngörülmelidir.

Tabloda görüldüğü üzere örnek tekne de günlük ortalama 2 saatlik motor seyri ile üretilen enerji / tüketilen enerji arasındaki fark - 1.476 Watt/h olarak hesaplanmıştır. Bu durumda enerji açığı akülerde depolanmış olan enerji ile karşılanmıştır. Ortalama büyüklükte bir akü grubu (bankı) ile bu açık 2-3 gün süre ile karşılanabilecek ve sonrasında aküler düşük voltaj alarmı vermeye başlayacaktır.

Seyir yapılmadığı (motor veya jeneratör çalıştırılmadığı) /sahil elektriği alınmadığı durumlarda ise aküler çok daha kısa zamanda enerjisiz kalacaktır.

Örnek teknede söz konusu açığın karşılanması için gerekecek olan toplam panel kapasitesi 1,476 / 5 (ortalama günlük şarj saati) = 300 Wp ‘tir . Yani teknedeki yer durumuna göre, 3 adet 100Wp veya 6 adet 50Wp ya da 4adet 80Wp panel seçilebilir. Bu panellerin üreteceği elektrik enerjisi teknenin enerji açığını karşılayacağından dolayı enerji açığı problemi çözülmüş olacaktır.

Ancak günde ortalama 2 saat motor seyri yapılmadığı veya sahil elektriği alınmadığı hallerde yukarıda hesaplanan panel miktarının yaklaşık iki katı panel kullanımı gerekecektir.

Hiçbir elektrik üretim kaynağı veya sahil desteği kullanmadan tüm tüketimi panellerden karşılamayı planlarsak 3,396 / 5 = 680 Watt(p) toplam gücünde panel montajı yapmamız gerekmektedir. 7 adet 100Wp veya 8 adet 90Wp panel kullanmamız halinde tekne tüm enerji gereksinimini güneş panellerinden elde etmiş olacaktır.

Elbette bu hesaplamalar çok daha detaylı yapılmaktadır. Bu tür hesapları etkileyecek onlarca parametre vardır. Mevsimsel ortalamalar, panel montaj açıları, teknenin değişken pozisyonları sonucu değişen ışın alma açıları, hava sıcaklıkları, tesisat ve çevirim kayıpları, kablo kesitleri, akü kapasiteleri ve kondisyonları sonucu değiştirebilecek ciddi etkenlerdir.

Ancak yukarıda açıklanan hesaplamalar yaklaşık bir hesaplama yapmaya imkan verecektir.

8)       NEDEN ENERJİ İHTİYACIMIZI DOĞRUDAN GÜNEŞ PANELİNDEN KARŞILAYAMIYORUZ?

Güneş panellerinin ürettiği enerji miktarı gün içinde, güneş / bulut ve günün farklı saatlerindeki güneş açısı gibi etkenlere bağlı olarak değişkenlik göstermekle beraber daha istikrarlı bir üretim çizgisi izlemektedir. Oysa tüketim miktarı anlık olarak çok büyük değişiklikler gösterebilir. Örneğin elektrikli Irgatın çalıştırıldığı anda veya İnvertörün devreye alınarak su ısıtıcısının kullanıldığı anda ihtiyaç duyulan elektrik enerjisinin paneller tarafından karşılanması mümkün değildir. Aşağıdaki grafikte sembolik olarak ifade edilen Mavi çizgi tüketimi, Kırmızı çizgi ise üretimi göstermektedir. Mavi çizgi Kırmızı çizginin üzerine çıktığında arada kalan fark aküde depolanmış olan enerji ile karşılanmaktadır. Mavi çizgi Kırmızı çizginin altına indiğinde, yani üretim miktarı tüketilenden daha çok olduğu anlarda bu enerji akülere şarj edilmektedir.

9)       GÜNEŞ PANELLERİ İLE AKÜLERİN ÖMRÜ ARASINDA NASIL BİR İLİŞKİ VARDIR?

Akülerin ömürleri hesaplanırken göz önüne alınan en temel kriter deşarj derinliğidir (depth of discharge). Aküleri, düşük voltaj alarmı verinceye kadar kullandığımızda toplam şarj edilebilirlik sayısı ciddi miktarda azalmaktadır. Hele akülerin voltajı 9-10 voltun altına düştüğünde akülerin ömrü çok kısalmaktadır. Güneş panelleri hiçbir zaman akülerin bu voltaja düşmesine izin vermeyeceği için aküler maksimum ömürlerinde hizmet vermeye devam edecektir. Özellikle kış aylarında teknenin sahil enerjisinin kesilmesi, şarj redresörünün arızalanması, marinadaki elektrik kredisinin tükenmesi gibi muhtelif sebeplerden akülerin voltajının neredeyse “0” volta yaklaştığı gözlemlenmektedir. Bu gibi durumlarda akülerin ömrü bir yılın bile altına düşmektedir. Güneş paneli olan teknelerde bu gibi riskler söz konusu değildir.

10)   GÜNEŞ PANELLERİNİ NEREYE MONTE EDEBİLİRİM?

Esnek güneş panelleri üzerine basılabilir özelliktedir. Bu nedenle kolaylıkla güverte üzerine monte edilebilirler(Çift taraflı yapısal yapıştırıcı bantlar). Çok hafif olduklarından dolayı bimini, spray hood gibi tente yapılarının üzerine tenax veya fermuar ile sökülebilir/takılabilir şekilde bağlanabilirler. Panellerin montajı için gölge düşmeyen yerler tercih edilmelidir.

11)   GÜNEŞ PANELLERİNİN ÜZERİNE GÖLGE DÜŞERSE NE OLUR?

Güneş panellerinin üzerinde yer alan hücrelerde üretilen elektrik bir sonraki hücreye teller ile aktarılarak ve her aktarımda voltaj büyüyerek panel çıkış kablosuna kadar iletilmektedir.

Eğer aynı anda hücrelerin tamamı gölgede kalmış ise hiç elektrik üretimi olmadığı için problem oluşmayacaktır. Fakat hücrelerin sadece bir veya birkaçı gölgede kalırlarsa kendilerinden daha önceki sırada yer alan ve güneş gören hücrelerde üretilmiş olan elektrik gölgede kalan ve üretime katkıda bulunmayan hücrenin içinden geçmeye çalışacak ve direnç ile karşılaşacaktır. Elektrik gölgede kalmış hücrenin içinden geçerken bu direnç nedeni ile gölgede kalan hücreyi ısıtmaya başlayacaktır. Bu olaya sıcak nokta “hot spot” denilmektedir. Yeni jenerasyon panellerde by pass diodlar kullanılarak bu etki en aza indirgenmektedir. Genel bir tanım ile 1/3’ü gölgede kalan bir panelin üretim kapasitesi 1/3 oranında değil 2/3 oranında azalmaktadır. Bu nedenle panel yerleşimlerini yaparken gölge almayacak yerleri seçmek çok daha doğru bir karar olacaktır.

12)   GÜNEŞ PANELLERİNİN BAKIMI VAR MI? TEMİZLİĞİ ve KORUMASI NASIL YAPILMALI?

Güneş panellerinin herhangi bir bakımı ve servis gereksinimi yok. Zaman içinde üzerlerinde biriken toz ve tuz tabakasının temizlenmesinde fayda var. Temizlik sırasında teknenin yıkanmasında kullanılan temizlik malzemeleri rahatlıkla kullanılabilir.

Eğer paneller güverteye monte edilmiş ve üzerine basılıyorsa, ayakkabı ile basılmaması ve sert cisimlerin panel üzerine düşürülmemesi, panellerin çizilmemesi, kısacası mekanik tahribata maruz bırakılmaması gerekir.

Bu tür hasarlar panelin garanti dışı kalmasına sebebiyet verebilir.

Paneller devrede iken sahil elektriğinin bağlanması, motorun veya jeneratörün çalıştırılması panellere etki etmez dolayısı ile panel enerjisinin kapatılması gerekmez. Panellerden gelen enerji Voltaj regülatörleri üzerinden Akülere şarj edilmektedir. Voltaj regülatörleri akülerin yapısal özelliklerine (Kurşun asit/Gel /AGM/) uygun şarj protokolleri ile şarj yapmaktadırlar ayrıca çoğu regülatörde akü ısılarını ölçen sensörler vardır. Bu şekilde Akülerin gereğinden fazla şarj edilmesi riski söz konusu değildir.

13)   GÜNEŞ PANELLERİNİN MONTAJI NASIL YAPILMALIDIR VE GARANTİSİ NE KADARDIR?

Güneş panelinin alımı yapılmadan önce mutlaka yetkin bir kişi veya kuruluşa danışarak tekneye ve kullanıcı parametrelerine en uygun panel kapasite hesabının yaptırılması, enerji iletim hatlarının kesitlerinin hesaplanması, regülatör kapasitelerinin doğru seçilmesi ve tesisat projesinin yapılması gereklidir. Montajı yapacak olan teknik kişi veya firmanın bu projelere uygun montaj yapması; kullanılan kablo ve bağlantı elemanları, izolasyon malzemeleri gibi tüm yan malzemelerin ilgili regülasyonlara ve standartlara uygun malzemeler olması gerekmektedir. Esnek panellerin montajı sırasında panelin teknik belgelerinde izin verilen eğim açısından daha fazla bükülmemesi çok önemlidir.

Garanti belgelerinin satıcıya imzalattırılması unutulmamalıdır.

Uluslararası kalite sertifikasına sahip üretici markalar üretim ve malzeme hatalarına karşı iki yıl garanti vermektedirler.

Hazırlayan                                                                                                                                               

  
 Ömer SİLE

 omer@yesenerji.com
 www.yesenerji.com
 www.facebook.com/solbianturkiye










Ürünlerimizi incelemek ve detaylı bilgi almak için web sitemizi ziyaret edebilirsiniz.
www.yesenerji.com