Yazı İçeriği
Şebekeden bağımsız (off-grid) sistemler, şebekeden uzak çiftlik, dağ kulübesi, su kuyusu motorları, verici antenleri, tekneler vb. gibi yerlerin elektrik temininde kullanılır. Bunlara ada sistemleri de denir. PV panellerde üretilen elektrik enerjisi akülerde depolanır ve invertörler ile AC’ye çevrilerek kullanılır. Ayrıca üretilen gerilim direk DC olarak da kullanılabilir. Şebekeye bağlı (on-grid) sistemler ise; şehir şebekesi ile beraber kullanılır. Şebekeden bağımsız kurulan sistemlerin en belirgin farkı, akümülatör gruplarının kullanılmasıdır. Ayrıca bu sistemlerde kullanılan invertörler şebekeye bağlı kullanılan invertörler ile ayni teknik özelliklere sahip değildir.
Eviniz için kaç tane güneş paneline ihtiyaç duyacağınızı belirlemek için öncelikle aşağıdakileri bilmeniz gerekiyor:
- Hanenizin ne kadar enerji kullandığı,
- Çatınızın kullanılabilir yüzey alanı,
- Bölgenizdeki iklim ve güneş ışınımı (radyasyon değeri),
- Düşündüğünüz fotovoltaik(PV) panellerin watt ve göreceli verimliliği,
- Net metering (mahsuplaşma) uygulanabilirliği.
Ne kadar tüketim yapıyorsunuz?
Biz yazı kapsamında oluşturacağımız sistemde şebekeden bağımsız (off-grid) bir güneş paneli sisteminde yer alması gereken bileşenler hakkında bilgi verip örnek tasarımda Mersin ili Silifke ilçesinde yük ihtiyacı günlük ortalama 5 kWh olan bir ev için kurulum maliyeti hesabı yapacağız.
Sizler de bulunduğunuz bölgeye bağlı olarak Yenilenebilir Enerji Genel Müdürlüğü Güneş Enerji Potansiyeli Atlası (GEPA) üzerinden, il ve ilçenize ait radyasyon bilgilerini ulaşabilirsiniz. Daha sonra da evinizin ortalama enerji gereksinimlerini belirlemek için geçmiş elektrik faturalarına bakabilirsiniz. Ortalama günlük enerji kullanımınız, güneş ihtiyaçlarınızı hesaplamak için hedef günlük ortalamanızdır. Bu, enerji ihtiyacınızın yüzde 100’ünü karşılamak istiyorsanız, güneş enerjisi sisteminize ihtiyaç duyacağınız kilovat saat sayısıdır –bir kilovat saat, herhangi bir zamanda, gücün kullanıldığı toplam süre ile çarpılan güç miktarını ifade eder-.
Güneş Enerjisi Örnek Hesaplama:
Bizim tasarım yapacağımız Mersin iline ait güneşlenme haritası ve güneş süreleri aşağıdaki şekilde görülmektedir.
Örnek hesabımız için aşağıdaki tabloda tüketim yapan cihazlar verilmiştir.
| Cihaz | Adet | Güç (W) | Süre (Ortalama) | Tüketilen Güç (W) |
| Tasarruflu Ampul | 5 | 20 | 6 Saat | 600 W/gün |
| 51 Ekran LED Televizyon | 1 | 150 | 3 Saat | 450 W/gün |
| Dizüstü Bilgisayar | 1 | 100 | 4 Saat | 400 W/gün |
| Çamaşır/Bulaşık Makinesi | 1 | 1200 | 2 Saat | 2400 W/gün |
| No-Frost Buzdolabı | 1 | 50 | 24 Saat | 1200 W/gün |
Güneş pilleri, elektrik enerjisinin gerekli olduğu her uygulamada kullanılabilir. Güneş pili modülleri uygulamaya bağlı olarak; invertörler, akümülatörler, akü şarj denetim aygıtları ve çeşitli elektronik destek devreleri ile birlikte kullanılarak bir güneş pili sistemi (PV sistem) oluştururlar.
PV Modüller
Türkiye şartlarında Silifke ilçesi için güneşlenme süresinin kışın yaklaşık 5 saat, sonbaharda 7 saat ve yazın 11 saat olduğunu göz önünde bulundurulursa; günlük ortalama yük ihtiyacı 5 kW-saat olan bir ev için; ortalama 1 kW’lık üretim yapan bir güneş paneli sistemi tasarlanması evin enerji ihtiyacını karşılayacaktır.
1 kW lık üretimi karşılamak amacıyla tasarlanan system için en az 4 adet 275 W nominal çıkış gücünde paneller kullanılması gerekmektedir. Seçilen polikristal panel için değerler aşağıdadır.
İnvertör
Doğru akım (DC) üreten güneş enerjisi kaynaklarını alternatif akıma (şebeke akımına) çeviren, sistemin kalbi niteliğinde ürünlerdir. Panellerin ürettiği 12 veya 24V DC gerilimi 240 V AC gerilime çevirir ve çıkışın sinizoidal olması gerekir. Tam sinüs özelliği de çamaşır makinesi, bulaşık makinesi ve buzdolabı gibi endüktif yükleri karşılamak ve bozmamak için gereklidir İnvertörün gücü kurulan sistemin aynı anda çalışacağını düşünülen cihazların anlık toplam gücüne göre seçilmelidir.
İnverter seçimi daha da yüksek tutabilir ancak fiyat yönünden de uygun bir seçenek arandığından ortalama 4000 W’lık bir inverter kullanım için idealdir.
Şarj regülatörü
Güneş enerjisinden elde edilen gerilimi istenilen gerilim değerine düşüren ürünlerdir. Akünün tam dolmasını ve aşırı kullanımlarda deşarj (boşalmasını) olmasını engeller. Genel olarak, şebekeden bağımsız sistemlerde kullanılan bu ürünlerin seçiminde en önemli kriter verim değerleridir.
Bir regülatör seçerken dikkat edilmesi gereken en önemli parametre, regülatörün gerekli olan maksimum akıma dayanıklı olmasıdır. Seçilen regülatörün, kullanılan batarya voltajı ile uyumlu olmasına da dikkat edilmelidir. Şarj regülatörleri kullanılacak sisteme göre 12V/24V/48V ve/veya 10A/20A/40A/60A gibi değerlerde değişir. Şarj regülatörleri aynı zamanda DC voltaj çıkışları olduğundan doğru akımla çalışan cihazlara direk gerilim verirler. Şarj regülatörlerinin LCD göstergeli modelleri de mevcuttur. LCD göstergelide anlık akü ve panel akım, akü ve panel voltajını ve akünün şarj durumunu gösterir. Sisteme şarj regülatör seçerken maksimum akımı göz önünde bulundurmak gerekir.
Tabloda kullanılan sisteme uygun şarj regülatörü çeşitleri sunulmuştur. Bu tabloya göre 12 V 60 A bir şarj regülatörü seçilmiştir.
| Nominal Gerilim Değeri | Panel Gücü | Maksimum Akım |
| 12 V | 153 W | 9 Amper |
| 12 V | 374 W | 22 Amper |
| 12 V | 544 W | 32 Amper |
| 12 V | 748 W | 44 Amper |
| 12 V | 1020 W | 60 Amper |
| 24 V | 216 W | 9 Amper |
| 24 V | 748 W | 22 Amper |
| 48 V | 340 W | 5 Amper |
| 48 V | 1088 W | 16 Amper |
Şarj regülatörünün panel gücü ve nominal voltaj değerine göre seçimi
Akümülatör
Şebekeden bağımsız sistemlerde elektrik enerjisini kimyasal enerji olarak depo eden, istenildiğinde bunu elektrik enerjisi olarak veren cihazlardır. Genel olarak üç tiptir: Kuru (Flooded Lead Acid), AGM (Absorbed Glass Mat Sealed Lead Acid) ve GEL (Gelled Electrolyte Sealed Lead Acid). Ancak kuru tip aküler fiyatlarından dolayı fotovoltaik sistemlerde daha çok tercih edilmektedir (Olması gereken ise aslında jel akülerdir). Akülerin kapasiteleri amper-saat (Ah) olarak ifade edilir. Ömürlerini uzun tutmak için kapasitesi %50’nin altında iken şarj edilmelidir. Verimleri %90 civarındadır.
Şebeke elektriğinin olduğu yerde 2 gün, olmadığı yerde 3 günlük ihtiyacını depolayacak kadar akü kullanımı uygun olacaktır. Bu da günlük tüketimi 5 kW olan bir ev için 10 kW’ı karşılayacak akü kapasitesi demektir. 12 V 1200 Ah’lik akü grubu 12volt*1200 Amper-Saat =14.400 watt depolayabilir. Akülerde depolananın tamamını hatta %70’inden fazlasını kullanmak akünün yapısını kısa zamanda bozmaktadır. Bu yüzden 12 V 1200 Ah bir akü grubu tasarlanan sistemim için ideal olacaktır. Kapasitesi belli akü hücreleri birbirine bağlanarak daha yüksek kapasiteli bir akü grubu elde edilebilir. 12 V 1200 AH’lık bir akü grubunun 6 adet 12 V 200 Ah’lık akülerin paralel bağlanarak oluşturulması mümkündür.
Kablo Seçimi
Fotovoltaik sistem kurumunda sistemin hesaplanması ve gereken ürünlerin seçimi kolay değildir ama genelde ihmal edilen ve ihmal edilmemesi gereken bağlantı ürünlerinin önemi fazlasıyla yüksektir. Solar sistem iki bölüme ayrılabilir:
- Sistem-Akü [SA]
- Akü-Tüketici [AT].
SA bölümü DC (doğru akım) bölümüdür ve genelde 12, 24 veya 48 V DC olarak kurulur. SA bölümünde güneş pilleri sayesinde üretilen elektrik akım, şarj regülatörü üzerinden akülere depolanır. Kablo kesitini hesaplamak için aşağıdaki formül kullanılır:
A=0.0175*2*L*P/(fk*U²) (mm²)
Burada A iletken kesiti, fk iletken kaybı (%), 0,0175 bakır için spesifik direnç (Ohm×mm²/m), L kablo uzunluğu (m), P kablo tarafından alınması gereken güç (W), U sistem voltajıdır (V).
Ayrıca aşağıdaki tablodan da pratik olarak seçim yapılabilir.
| Kablo Uzunluğu [m] | 0-1 | 1-2 | 2-3 | 3-4 | 4-5 | 5-6 | 6-7 | 7-9 |
| Amper [A] | Kablo Kesiti [mm2 ] | |||||||
| 0-20 | 2,5 | 6 | 6 | 6 | 10 | 10 | 10 | 10 |
| 21-36 | 6 | 6 | 10 | 10 | 20 | 20 | 20 | 35 |
| 37-50 | 6 | 6 | 10 | 10 | 20 | 20 | 20 | 35 |
| 51-65 | 10 | 10 | 20 | 35 | 35 | 35 | 35 | 35 |
| 66-85 | 20 | 20 | 35 | 35 | 35 | 35 | 35 | 35 |
| 86-105 | 20 | 20 | 35 | 35 | 35 | 35 | 35 | 35 |
| 106-125 | 35 | 35 | 35 | 35 | 35 | 35 | 35 | 35 |
| 125-150 | 35 | 35 | 35 | 35 | 35 | 35 | 35 | 35 |
| 151-200 | 35 | 35 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 |
Bizim sistemimiz için saatlik 1 kW güç eldesi için yaklaşık 58 A akım taşıma gücüne sahip kablo için 35 mm2 kesitinde kablo kullanılması uygudur.
Kurulum Maliyeti
1 kW güç üretebilen sistemin maliyetinin hesaplanması için kabaca aşağıdaki tabloyu doldurabiliriz.
| Donanım | Özellik (Güç-Akım) | Miktar (AD) | Birim Fiyat | Toplam Fiyat |
| Fotovoltaik hücreler | 275 W | 4 | 620 ₺ | 2.480 ₺ |
| Akü Grubu | 12 V 200 AH | 6 | 1.900 ₺ | 11.400 ₺ |
| Akü Şarj Regulatörü | 12 V 60 A | 1 | 490 ₺ | 490 ₺ |
| Evirici (İnverter) | 12 V DC – 230 V AC / 50 Hz 4000 W | 1 | 3.800 ₺ | 3.800 ₺ |
| İşçilik ve Montaj | – | – | – | 4.000 ₺ |
| Diğer | – | – | – | 1.000 ₺ |
| Toplam Maliyet | 23.170 ₺ |
Böyle bir sistem için toplam ilk yatırım maliyetimiz 23.170 TL’dir. Ortalama bir yıl içinde vergiler dahil elektrik faurasını birim kw/h elektrik fiyatı 0,71 TL olarak kabul edersek ve yıl içinde emniyetli olarak 6 saat elektrik üretimi olursa;
5*6*30*12*0,71 = 7.668 TL
Yapmış olduğumuz sistem kendini yaklaşık 3 yılda karşılayacaktır.