Fotovoltaik Panel (GES)

• Anasayfa
• Fotovoltaik Panel (GES)

Fotovoltaik Panel - Güneş Enerjisi Sistemi (GES)

Güneş paneli (veya solar panel), üzerinde güneş enerjisini soğurmaya yarayan birçok güneş hücresi bulunduran bir enerji kaynağıdır. Güneş panelleri, dünyaya gelen güneş ışınlarını elektriğe çevirirler. Yeryüzüne düşen güneş ışığının enerji miktarı, günümüzde kullandığımız dünya enerji miktarının tam 10 bin katıdır. Bu yüzden insanoğlu enerji ihtiyacını karşılamak için dünyaya gelen güneş ışınlarının sadece %0,01'ini verimli kullanması yeterlidir.

Güneş paneli, üzerine gelen güneş ışığını emmeye yarayan solar hücrelerden oluşur. Bir güneş panelinin verimi, kullanıldığı hücrenin güneş ışığını elektriğe dönüştürme oranı ile belirlenir.

Güneş Panelleri Nasıl Çalışır?

Bir güneş enerjisi paneli kabaca silikon hücreleri, metal çerçeve, cam muhafaza ünitesi ve panel üzerinden üretilen elektrik akımını aktarmak için kullanılan doğrusal akım ve alternatif akım kablolarından oluşur. Silikon, güneş ışığını emmesine ve kullanılabilir elektriğe dönüştürmesine izin veren iletken özelliklere sahip bir ametaldir. Işık bir silikon hücresine çarptığında silikon hücrelerin üzerindeki elektronların harekete geçirilmesine neden olarak elektrik akımı akışını başlatır. Bu "fotovoltaik (PV) etki" olarak bilinir ve güneş paneli teknolojisinin genel işlevselliğini açıklar.

Güneşi aslında doğal bir nükleer reaktör olarak da düşünebiliriz. Bu çerçevede güneşten dünyaya yaklaşık 8,5 dakika içinde foton adı verilen küçük enerji paketleri 150 milyon km seyahat ederler.

Bu kısa seyahat sonucunda yeryüzüne ulaşan enerji paketleri sadece bir saatlik bir zaman diliminde, teorik olarak bile olsa, gezegenimize bir yıl boyunca yetecek enerjiyi içermektedirler. Dolayısı ile aslında çok büyük bir potansiyele sahip olan güneş enerjisine hepimiz daha fazla öncelik vermeliyiz ki karbon salınımını azaltıp sürdürebilir bir enerji üretimine geçiş yapabilelim.

Silikon bazlı güneş hücrelerini kullanarak güneş ışığını doğrudan elektriğe dönüştürebiliriz. Her gün ışık, güneş panellerine fotonlarla (güneş ışığı parçacıkları) çarpar. Güneş paneli bu fotonları doğru akım (DC) elektronlarına dönüştürür. Elektronlar güneş panelinden ve bir invertöre ve diğer elektrikli güvenlik cihazlarına akar. Evirici, DC gücünü alternatif akıma (AC) gücüne dönüştürür. AC gücü televizyon, bilgisayar ve ekmek kızartma makinelerinin duvar prizine takıldığında kullandıkları elektrik türüdür.

Güneş Panelleri Ne İşe Yarar?

Güneş enerjisi panelleri güneşten gelen ısı ve ışığı kullanılabilir elektrik enerjisine çevirerek ev ve iş yerlerinde kullanılan tüm cihazların çalışmasını sağlar. Güneş enerjisi panelleri üzerinde yer alan hücreler güneş ışınlarını bünyesinde barındırarak doğru akım oluşturur.

Kullanım alanına ve elde edilmek istenilen enerji miktarına göre kullanılan paneller birbirine seri ya da paralel bir şekilde bağlanarak doğru akımın elektrik enerjisine dönüşmesi sağlanır.

Güneş Enerji Santrali Türleri

Güneş Enerji Santralleri temelde fotovoltaik sistem ve termal sistem olmak üzere iki türdedir.

Fotovoltaik sistemde, güneşten gelen radyasyon, paneller vasıtası ile elektrik enerjisine çevrilir ve elde edilen DC elektrik inverter cihazı ile şebeke frekansına uygun AC elektriğe çevrilerek kullanıma uygun hâle getirilir.

Termal sistemlerde, özel aynalar vasıtası ile güneş ışınları belli bir noktaya iletilmekte, bu noktada bulunan yağ ya da su ısıtılmakta, ısıtılan sıvı ile termik sistemlerde olduğu gibi buhar basıncı vasıtası ile mekanik enerji kinetik enerjiye çevrilmektedir.

Güneş Panelleri Nasıl Elektrik Üretir?

Temel olarak güneş paneli sisteminde elektronları atomlardan ayırmak için fotonların kullanılmasıdır. Elektronları atomlarından ayırma işlemi de elektrik akımını oluşturur. Güneş panelleri gelen güneş ışığını ısı yerine elektriğe dönüştüren silikondan yapılan fotovoltaik hücreler içerir. Panellerin üzerinde bulunan bu güneş hücrelerinde güneş ışınları sayesinde doğru akım oluşmaya başlar. Bulunduğu bölgeye veya kullanıldığı mevsime göre elde edilen enerji miktarının ölçümleri yapılarak seri ya da paralel bir düzenek kurularak ev ya da iş yerlerine bağlanır.

Güneş panellerinin elektrik üretimi işlemlerini şu şekilde özetleyebiliriz:

1. Fotovoltaik güneş panelleri güneş ışığını emer. Her güneş panelinde fotovoltaik (PV) hücreler bulunur. PV hücreleri ışığı (fotonları) alır ve elektriğe dönüştürür. Güneş ışığı güneş paneline çarptığında, doğru akım (DC) elektrik üreterek PV hücreleri çalışmaya başlar.
2. DC elektriği kendi başına güç veremez. Diğer güneş enerjisi ekipmanlarının bulunduğu yere, eviricilere iletilir.
3. Güneş ışınları silikon hücreyle etkileşime geçtiğinde, elektronlar hareket etmeye başlar.
4. Elektronların taşınması, düğümler tarafından yakalanır ve paneldeki kablolarda elektrik akımı akışını başlatır.
5. Solar kablolar doğru akım (DC) elektriğini, alternatif akım (AC) elektriğine dönüştürülmek üzere bir solar invertere iletir.

Güneş Paneli Çeşitleri Nelerdir?

Güneş panelleri iki farklı hücre tipine göre sınıflandırılır. Bunlardan birincisi polikristal solar hücre yapılı güneş panelleri, diğeri ise monokristal solar hücre yapılı güneş panelleridir. Günümüzde yaygın olarak polikristal hücreli güneş panelleri üretilmektedir.

• Polikristal Güneş Panelleri

  

  Polikristal paneller, monokristal güneş panellerine göre potada çekme prosesi işlemi gerektirmediğinden daha uygun maliyetlidir. Polikristal güneş panellerinde silikon ham hâldeyken eritilir ve kare hücre haline getirilir. Böylece polikristal solar hücre yapılı güneş panelinin üretim maliyeti, monokristal hücre yapısına göre daha uygundur. Polikristal güneş panelleri, düşük maliyetli olduğundan daha yaygın üretime sahiptir. Fakat polikristal güneş panellerinin verimliliği, monokristal ile kıyaslandığında daha düşüktür. Polikristal güneş panellerinin verimliliği genellikle %13-16 oranındadır.

• Monokristal Güneş Panelleri

  Yüksek dereceli silikondan yapılmıştır. Bundan dolayı monokristal yapılı paneller yüksek verimlilikle çalışırlar. Monokristal güneş panellerinde performans oranları %15-20'dir. Monokristal güneş panelleri daha verimli olduğundan sıklıkla uzay istasyonlarında, uydularda ve ileri teknoloji ürünlerinde kullanılır. Monokristal solar panelin en büyük dezavantajı daha pahalı olmasıdır.

Güneş Paneli Nasıl Seçilmelidir?

Güneş panellerinin Watt cinsinden gücü fiyatını etkileyen en önemli özelliğidir. Mesela 150 Watt'lık bir panel ile 250 Watt'lık bir panel arasında, saatte 100 Watt elektrik üretme farkı vardır. Bu yüzden güneş panelleri fiyatları Watt cinsinden belirlenir. 250 Watt gibi büyük panellerin üretim maliyetleri, 100 Watt gibi panellere göre daha ekonomik olduğundan birim maliyetleri daha ucuzdur. Güneş paneli seçerken en büyük güneş paneli modülünü almaya çalışmak daha mantıklıdır.

Güneş Enerjisi Nerelerde Kullanılır?

Güneş enerjisi çok sayıda farklı alanda kullanılabilen bir enerji türüdür. Neredeyse her sektörde kullanılabilir. Teknolojinin gelişmesi ile birlikte artan enerji ihtiyacına başarılı bir alternatif olan güneş enerjisi yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelimin arttığı günümüzde üzerinde çok sayıda çalışma gerçekleştirilen bir enerji üretme yöntemidir.

Yağmur ve rüzgâr gibi hava şartlarına bağlı olmayan güneş, sabah doğup akşam batıyor olması sayesinde net bir kullanım imkânı sunmakta olması nedeniyle eğilim biraz daha fazladır.

Güneş enerjisi çok eski zamanlardan beri kol saatleri ve hesap makinelerinde kullanılmakta olan, çok da yeni olmayan bir teknolojidir. Kol saatlerindeki küçük güneş pilleri saati çalıştıracak yeterli enerjiyi üretebilmektedir. Hesap makinelerinin de yıllarca pillerinin hiç değiştirilmeden çalışıyor olması güneş enerjisi ile enerji üretiyor olmasıyla sağlanır.

Uzay ve uydularda da kullanılmakta olan bir enerji türü olarak güneş enerjisi, uzaya insanlık tarafından gönderilmiş olan uyduların elektrik ihtiyacını sağlamak için kullanılmaktadır.

Yollarda bulunan trafik lambalarının çalışmasını sürdürmek amacıyla da güneş enerjisinden faydalanılmaktadır. Trafikte karşılaşılan işaret lambalarının veya sokak lambalarının da birçoğu bu yöntemle çalışmaktadır. Trafik lambaları ve işaretlerinin çoğu akü, güneş paneli ve şarj kontrol ünitesi bir arada bulunan bir sistem ile çalıştırılmaktadır.

Güneş Panelleri Nerelerde Kullanılır?

Güneş panelleri, başlıca elektrik ve ısı üretme gibi birçok amaçla kullanılabilir. Güneş panelleri evlerde, alışveriş merkezlerinde, iş yerlerinde kullanılabilir. Ya da bir endüstrinin, bir kasabanın enerji ve su ihtiyacını karşılamak için de güneş enerji santralleri kurularak, gün boyu güneş alan bölgelere çok sayıda güneş paneli yerleştirir.

Ülkemizde de birçok şehirdeki belediyeler bu çalışmaları günden güne artırarak kamu binalarının, yerleşim bölgelerinin elektrik ve sıcak su ihtiyacını karşılamak için güneş enerji santralleri kurmaktadır. Dünya çapında da, güneş panellerinden enerji üretimi için karayollarına dahi döşenen sistemlerinin varlığı da bilinmektedir.

Güneş Panelleri Ne Kadar Elektrik Üretir?

Güneş panelleri panelin büyüklüğü ve özelliğine göre farklı miktarlarda elektrik üretir. Ancak genel ve birim enerji miktarları baz alındığında, 1 kW'lık fotovoltaik silikon sistem (1.000 W), güneşin tam olarak alındığı saatlerde 1 kW elektrik üretecektir. Güneşin tepede olduğu ve panele doğrudan ulaştığı saatlerde kaç kW'lık sistem kurulmuşsa, o kadar elektrik enerjisi üretimi mümkündür. Ancak güneş yıl boyunca farklı açılardan düşmektedir. Diğer yandan mevsimlere göre güneşlenme oranları farklılık gösterir. Bu veriler doğrultusunda Türkiye'de günlük ortalama 6,7 saat güneşlenme olduğu tespit edilmiştir. Bu durumda bir yılda ortalama:

1 kW x 6,7 saat x 365 gün = 2.445 kW enerji üretilmiş olacaktır.

Bunun bir kısmının çeşitli sebeplerle kayıp olduğunu düşünürsek (güneşin farklı açılarda gelmesi, PV iç kayıpları vs.) ortalama 2.000 kW elektrik enerjisi elde edilmiş olur.

Ev tipi güneş panelleri 300 W'a kadar enerji üretebilmektedir. Ancak güç büyüdükçe boyutun da büyüdüğünü unutmamak gerekir. Günde 1 saat güneşlenme hâlinde 300 W'lık panel 0,3 kW elektrik üretir. 7 saatlik ortalama güneşlenme baz alınırsa 2,1 kW elektrik üretilmiş olacaktır. 300W'lık bir panel ortalama 160 x 120 cm ebatlarındadır.

Türkiye’de bir evin günlük elektrik sarfiyatı ortalama 10 kW olarak kabul edilir. Bu durumda 5 - 6 adet 300 W'lık (1,5 - 1,8 kW'lık) güneş paneli yıl boyunca bir evin tüm elektrik ihtiyacını rahatlıkla karşılamayı sağlayacaktır.