Güneşten Elektrik Enerjisi Üretimi ve Tasarımı

Bir Güneş Enerji Sistemini Hesaplama

Güneşten elektrik elde etmek istediğiniz bir sistemin uygun boyutunu, kaç tane güneş panelinin, kaç watt inverter ve/veya şarj cihazının gerekli olduğunu bulmak, bize en çok sorulan sorulardan biridir. Özellikle akü/pil grubu içeren şebekeden bağımsız bir sistemin boyutlandırılması, hakkını vererek yapıldığında deneyimli güneş elektrik enerjisi tesisatçılarının bile zorlandığı bir alan olarak kabul edilir! Bu yazımızda hem şebeke bağlantılı hem de şebekeden bağımsız sistemler için tasarım yapmak için neye ihtiyacınız olduğunu belirlemenize yardımcı olacaktır.

Başlamadan önce bir uyarıda bulunmakta yarar görüyoruz: İnternet, 100 Watt'lık küçük bir güneş paneli kullanarak evinin tüm elektrik ihtiyacını karşıladığını iddia eden insanlarla (ve YouTube videolarıyla) dolu! Hepimiz zaman zaman pembe hayaller kursak ta ne yazık ki gerçekler o kadar basit olamayabiliyor. Dünyamızı aydınlatan ve ısıtan Güneşimizin fotovoltaik gücü vardır ve Güneş panellerinde bunu elektriğe çevirebiliyoruz. Sistem, çok iyi ve çok güvenilir bir şekilde çalışsa bile en mütevazı enerji kullanımı bile beklenenden daha fazla güneş paneli gerektirebilir. Bu yazımız, sayıların nereden geldiğini açıklayacak, böylece tam olarak ne kadar güneş paneli, inverter ve diğer ekipman kullanılması gerektiğini yaklaşık hesaplayabileceksiniz.

Güneş enerji santrali kurmaya karar verdiğimizde karşımıza çıkan ilk kavşak noktası yapmayı düşündüğümüz güneş elektrik enerjisi sisteminin şebekeyle birlikte mi yoksa şebekeden bağımsız mı çalışacağıdır. Şebeke bağlantılı bir sistem için genellikle net değerler mevcuttur, bu da güneşli yaz aylarında fazla üretebileceğimiz ve fazlalığı güneş sisteminin yetersiz kaldığı kış aylarında telafi edebileceğimiz' anlamına gelir. Şebekeden bağımsız bir sistem elbette bunu yapamaz, geceyi geçirmek için güneş panellerinde üretilen elektrik fazlalığını depolamak için piller kullanır ve biraz farklı boyutlandırılması gerekir. Şebeke bağlantılı güneş sistemlerine bir göz atarak başlayacağız.

Şebekeye Bağlı Solar Fotovoltaik Sistem Boyutlandırma

Optimum şartlarda şebekeye bağlı bir güneş enerjisi sistemi için genellikle yıllık elektrik kullanımımızı mümkün olduğunca dengelemek isteriz, zira şebeke bağlı bir sistem kullanacaksanız zaten sözleşme gücünüzden daha yüksek güçte bir kurulum yapamazsınız. Ayrıca her zaman fazla üretim daha fazla karlı çıkacağınız anlamına gelmez. Ülkemizdeki hemen her dağıtım şirketi, 12 ay içinde ne kadar elektrik kullandığınızı faturanızın altında belirtmektedir. Bu sayede yazın fazla üretebileceğimiz ve kışın şebekeden çekerek daha kolay dengeleyebileceğimiz anlamına geliyor. Peki yılda ne kadar elektrik kullanıyorsunuz?

Yıllık ne kadar enerji kullandığınızı belirlemenin en kolay yolu elektrik faturalarınıza bakmaktır. Genel bir yıllık Kilowattsaat (kWh) değeri elde etmek için geçen yılın her ayı için faturalarınızı incelemeniz yeterlidir. Ne yazık ki, sadece bir aylık elektrik faturası değerinizi 12 ile çarpamazsınız. Elektrik kullanımı genellikle yıl boyunca biraz değişir, bu nedenle bu sayı çok doğru bir değer vermeyecektir. Ülkemizde ortalama bir ev ayda yaklaşık 300 kWh veya yılda yaklaşık 3.600 kWh kullanır. -Bu arada ortalama bir ev diyip geçmeyin lütfen. Bize gelen bazı taleplerde “ortalama bir ev işte” diyen müşterimizin evinde 9 tane 18.000 BTU klima yaz-kış günde en az 12 saat çalışıyordu-

Watt (W), kilowatt (kW) ve kilowattsaat (kWh) konusunda kafanız karıştıysa, 1000 watt elektrik gücünün 1 kilowatt a denk geldiğini unutmayalım. Kilowattsaat terimi ise 1 saatte kilowatt cinsinden tüketilen elektrik miktarıdır.

Bir sonraki adım, yıllık elektrik kullanımınızı, ortalama yılda dengelemek istediğiniz enerji miktarını belirlemektir.

Bir güneş enerji sistemini tasarlamaya başladığınız anda sizin için en önemli  üç şey “konum, konum ve konum”dur: Örneğin Antalya nın yüksek kesimlerindeki  güneş panelleri, Rizedeki  güneş panellerinden çok farklı üretecektir. Aşağıdaki tablo, konumunuz için ne beklemeniz gerektiği konusunda size iyi bir fikir verecektir:

İlk sütün İl merkezi bilgisi İkinci sütün bu ilin 1 yılda toplam kaç saat güneş aldığı üçüncü sütün ise 1 yılda m2 başına düşen güneş radyasyon değeridir. Biraz önce örnekte verdiğimiz gibi Antalya ile Rize illerimizi karşılaştırırsak Antalya ili 1 yılda 3.011 saat güneş almaktadır. Bunu gün bazında hesaplamak için bu rakamı 1 yıldaki gün sayısı olan 365 e bölmemiz gerekir.3011/365 = 8,25 saat çıkar ki bu Antalya ilimiz tüm yıl bazında 1 günde ortalama 8,25 saat güneşlendiği anlamına gelir. Rize ilimizde ise 2.214/365=5,8 saat güneş almaktadır. Bu hesaba göre Antalya ilimiz Rize ilimize göre ortalama 1 günde 1,5 saat fazla güneş almaktadır. Üçüncü sütunda ise Antalya ilimiz Metrekare başına yılda 1.646 kWh enerji alırken Rize ilimiz 1.403 kWh enerji almaktadır. Yani Rize, Antalya’ya  oranla güneşten %15 daha az yararlanabilmektedir.

Tablodaki rakamlar, çok az kişinin sahip olduğu optimum koşullar altında elde edilmiş olsa da gerçekçidir. Çatıya monte edilen güneş elektrik enerjisi santralinde güneş panellerinin yönü nadiren tam olarak güneydir ve panel eğim açısı genellikle ideal açı değerinde değildir. Özellikle müstakil evlerde genllikle günün bir bölümünde biraz gölgelemeyle karşı karşıya kalırız. Yine de tablo iyi bir başlangıç ​​noktasıdır ve ideal olmayan konumların nasıl hesaplanacağını birazdan açıklayacağız.

Solaravm.com şirket merkezi Ankara da olduğu için, örnek olarak Ankara da bir güneş elektrik enerji sistemi hesaplayacağız.

Diyelim ki geçen yıl için tüm elektrik faturalarınızı topladınız ve yıllık 3600 kWh enerji kullanımı buldunuz. Tablo, Ankara'nın ideal koşullarda her bir metrekare güneş paneli için yılda 1.473 kWh enerji üretimi bekleyebileceğini gösteriyor. Bu, güneş PV miktarının şu şekilde çalıştığı anlamına gelir:

Güneş panelleri (kW) = Toplam yıllık enerji kullanımı (kWh) / Panellerin metrekare başına kW güneş enerjisi

3.600 / 1.473 = 2,44 kW güneş paneli. Yani ihtiyacımız olan toplam güneş paneli gücü 2440 Watt dır. Peki bize kaç tane güneş paneli lazım?

Evimiz için kaç tane güneş paneli gerekli olduğunu bulmak için her bir güneş panelinin gücüne  bölmemiz gerekiyor. Bu yazının yazıldığı tarihte solaravm.com sitesinde en fazla satılan güneş paneli 410 Wp gücündeydi yani 0,410 kWp gücünde. Bu paneli esas alırsak şunları elde ederiz:

2440 / 0.410 = 5,95 güneş paneli

Yarısı kesilen veya farklı boyuttaki paneller şaşırtıcı derecede kötü veya uyumsuz çalıştığından, burada her biri 410 Watt'lık 6 güneş paneli kullanmak iyi bir seçim olacaktır. Bu, şebekeye bağlı on-grid olarak çalışan güneş enerjisi sistemi için ve optimum şartlarda kurulumu yapılan bir güneş enerji santrali kurulumu için geçerli bir rakamdır.

İdeal olmayan yön ve panel eğimleri için güneş enerji santrali nasıl planlanır?

Önceki bölümde, güneş panellerini ideal bir yere ve ideal bir açıyla monte edebileceğimizi varsayıyorduk: Mükemmel bir şekilde güneye bakan, harika bir eğim açısına sahip ve herhangi bir gölgeleme olmadan. Ya çatınız veya panelleri montaj etmeyi düşündüğünüz yer o kadar iyi değilse ? Çoğu durumda, ihtiyaç duyulan kWh'leri üretmek için ne gerektiğini hala doğru bir şekilde anlayabiliriz. Tek ihtiyacımız olan Avrupa Birliğinden biraz yardım almak… İroni mi, yapıyoruz! Hayır. Devam edelim..

Avrupa Birliği Komisyonu ve özellikle Avrupa Bilim Merkezi, yön, açı ve hatta bulut örtüsü gibi yerel hava modellerini hesaba katarak, dünyadaki herhangi bir yer için güneş PV verimini hesaplayabilen çok kullanışlı bir çevrimiçi araç yarattı. Buna PVGIS denir ve bu bağlantıya tıklandığında ayrı bir pencerede açılmalıdır.. İlk önce güneş panellerinin konumunu veya önceki örneğimize bağlı kalmak için “Sol taraftaki haritadan konumumuzu buluyoruz ve tam konumumuzu tıklıyoruz. Sonrasında sağ tarafta verileri gireceğimiz alan aktif duruma gelecektir. PVGIS artık hava durumu verilerinin bulunduğu en yakın konumu buluyor ve bunu gösteriyor. Sağdaki alana gidin. örneğimiz için burada birkaç parametreyi değiştirmemiz gerekiyor.

İlk alan “Solar radiation database” kısmıdır. İleri düzey bir kullanıcı değilseniz burasını pas geçebilirsiniz. Daha hassas bir çalışma istiyorsanız bu kısımda ERA5 i seçiniz.  Biz ERA5 i seçtik.

İkinci satırda “PV technology” yer almaktadır. Günümüzde üretilen güneş panellerde çok büyük oranda kristal silikon teknolojisi kullanıldığı için burasını olduğu gibi bırakın.

Üçüncü satırda “Installed peak PV power kWp” bölümü yer alır. Buraya daha önce hesapladığımız 6 adet 410 Wp gücünde güneş panelinin toplam gücü olan 2,46 kWp rakamını giriyoruz.

Dördüncü satırda “System loss % değeri Yer alır. Gelişmiş tasarım yapan arkadaşlar iyi bilirler; inverter verim kaybı, AC kayıpları, DC kayıpları, Gölge kayıpları, Uyumsuzluk kayıpları, Degradasyon kaybı gibi bir çok parametre içeren ve elektrik gücümüzün azalmasına neden olan değerler vardır. Toplam kayıp %14 bir ev için iyi bir rakamdır. Yüksek verimli bir inverter kullanıyorsanız, Birinci sınıf Tier1 sınıfı güneş paneli kullanıyorsanız ya da çok iyi işçilik değerleri olan Else Roof gibi bir firmayla çalışacaksanız bu değeri 2-3 puan düşük alabilirsiniz.

Beşinci satırda “Mounting position” yer almaktadır. Burada arazi üzerine bir kurulum yapacaksanız “Free standing”, Çatı üzeri bir güneş enerji santrali düşünüyorsanız “Building İntegrated” seçeneğini işaretlemelisiniz.

Altıncı Satırda“Slope °” değeri yer alır. Yani derece cinsinden Güneş panellerinin yatma açısı da diyebiliriz. Türkiye ortalaması olarak düz bir çatınız yoksa eğimli çatılarda 17, fabrika çatıları gibi az eğimli bir çatınız var ise 8 alabilirsiniz. Biz hesaplamada işyeri çatımızın değeri olan 17 alacağız.

Yedinci satır “Azimuth °*” değeridir. Oryantasyon açısı olarak da bilinir. Çatınızın güney yönü ile yaptığı açıdır. Çatınız tam doğuya bakıyorsa bu değeri -90 almalısınız. Tam Batıya bakıyorsa 90 almalısınız. Bizim çatımız Güney-Batı yönünde 15 derece dönük olduğu için 15 değerini gireceğiz.

İşlem tamamsa “Visualize results” tuşuna basarak sonuçları alabiliriz.

“Provided inputs” kısmı bize girdiğimiz değerleri, “Simulation Outputs” değeri bize sonuçları verir. Yearly PV energy production kWh: 3.662,73 değeri bu sistemin bize 3.660 kWh elektrik üreteceğini gösterir. Bizim ihtiyacımız 3.600 kWh olduğuna göre gayet ideal bir hesaplama yaptığımızı görebiliriz. Bunun dışında panellerimizi çatının eğimi dolaysıyla ideal yatış açısı olan 26 derecede yerleştirmediğimiz, güneş panellerimiz çatımızın yönü dolaysıyla tam güneye bakacak şekilde konumlandırmadığımız, çatının yaz aylarında fazlaca ısınmasından dolayı oluşan kayıplar nedeniyle %23,8 gibi bir değerde elektrik kaybına uğradığımızı söyleyebiliriz. Bu kayıplara rağmen tüketimimiz ölçüsünde ideal bir panel gücü hesaplamış olduk. Her ay tam 300kWh bir güce ihtiyacımız olduğunu varsayarsak bu güçte bir güneş enerji tesisinin kış aylarında ihtiyacımızın 2/3 ünü ancak karşılayacağı, Yaz aylarında ise ihtiyacımızdan 1/3 oranında fazla üretim yapacağını görebiliriz.

Şebekeye Bağlı Güneş Enerji Sistemi için İnverter Boyutlandırma

Şebekeye bağlı güneş enerjisi sistemleri için inverterler, güneş enerjisinden maksimum düzeyde yararlanmak için boyutlandırılmıştır. Pratikte bu, solar inverter(ler)in enerji üretiminde fazla (varsa) bir kayıp olmaksızın güneş PV dizisi boyutunun yaklaşık %80-85'ine kadar küçültülebileceği anlamına gelir. Mükemmel bir şekilde güneye bakan güneş enerjisi dizisi için bile bu geçerlidir. Yani daha açık bir şekilde anlatacak olursak; Güneş Panellerinden gelen DC gücün toplamının inverter gücünden %15-20 fazla olması önerilir. Peki neden? Çünkü Güneş panelleri nadiren nominal çıktı üretir, bu yılda sadece birkaç kez olduğunu göreceksiniz, genellikle erken ilkbaharda havalar serin, açık mavi bir gökyüzü ve güneş öğle saatlerinde gökyüzünde yüksekteyken. Zamanın geri kalanında güneş panelleri, nominal çıktılarından çoğu zaman çok daha az üretecektir.

İdealden daha az olan güneş enerjisi dizileri için, yıllık enerji üretiminde bir kayıp olmadan inverteri/invertörleri daha da küçültmek mümkün olabilir. Her durum ve her çatı kendine özeldir ve Güneş enerjisi bazında ayrı değerlendirilmesi gerekir.

İnverterlerin güneş enerjisi dizisi ile aynı boyutta olması gerekmediğini akılda tutmak önemlidir. Bu, potansiyel olarak bir miktar paranın tasarruf edilebileceği bir alandır, böylece güneş sistemi için daha iyi bir geri ödeme süresi olur ve kaynaklar daha iyi kullanılır.

Güneş modüllerinde 20 adet 300 watt panelimiz var diyelim. Toplam peak gücümüz 6kW olacaktır Bu şu anlama gelir:

6, x 0,80 = 4,8 kW inverter boyutu yeterlidir. Genelde bir üst güce tamamlarız ki bu da 5 kW gücünden bir inverterin yeterli olacağıdır.

Portföyümüzde bulunan SMA, Fronius, Growatt ve Solplanet inverterler den on grid özellikli ürünleri güvenle kullanabilirsiniz.

Bir Pil Bankası veya Solar Jel AKü grubu ile Şebekeden Bağımsız Bir Sistemi Boyutlandırma

Şebekeden bağımsız bir sistem tasarlamak biraz bilim ve sanat arasındadır ve ne yazık ki deneyimli kurulumcuların bile zaman zaman yanlış yapabildii bir alan. Şebeke bağlantılı bir sistem için küçük bir hatanın çok az fark yarattığı yerde, güneş enerji sisteminizin şebekeden bağımsız olması durumunda yapılan küçük bir hata bazen ışıkların sönmesi anlamına gelir! Bu bölümde, şebekeden bağımsız bir sistemin doğru boyutlandırılmasını inceleyeceğiz: Gerekli olan güneş paneli sayısının nasıl hesaplanacağını, invertörün nasıl boyutlandırılması gerektiğini ve akü grubunun nasıl seçileceğini açıklayacağız.

Şebekeden bağımsız bir güneş enerji sisteminin -jeneratör gibi yardımcı bir güç kaynağınız yoksa- karanlık günleri geçirmeniz için gündüz kullanımınızı karşılarken geceleri kullanacağınız pil bankasını da(solar jel akü veya solar lityum batarya sistemleri) şarj edecek kadar enerji üretmesi gerekir. Bunu ancak yaz ve kış günleri için ne kadar enerjiye ihtiyaç olduğunu bilirseniz elde edebilirsiniz. Enerji tahmini ne kadar iyi olursa, şebekeden bağımsız sistem o kadar iyi işleyecektir (ya da önceliğiniz enerji arz güvenliği ise ve para bir sorun değilse, mümkün olduğunca büyük bir güneş enerji sistemi yapın ve sonsuza dek mutlu yaşayın!). Günlük ihtiyaç duyulan enerjinin bir tahminini yapmak, kullanılacak tüm cihazların ve diğer yüklerin bir listesini yapmayı içerir. Bunu yapmanın iyi bir yolu, oda oda gitmek ve elektrik kullanan her şeyi listelemektir. Bunu bizim yapmamızı istiyorsanız size çok sayıda soru yöneltebiliriz. Bunun için bize kızmayın ve size en güvenilir sistemi sunmaya çalıştığımız bilin. Cevapladığınız her bir soru emin olun ileride çok daha güvenli bir sistem sahibi olmanıza neden olacaktır.

Bunu biraz daha kolaylaştırmak için önceden tanımlanmış birçok cihazı olan bir elektronik tablo oluşturduk .

"Miktar" sütununa her cihaz için öğe sayısını girin ve gerektiğinde günlük saat ve haftanın günlerini ayarlayın. Tüm sayılar potansiyel olarak değiştirilebilir, ancak birçoğu zaten makul değerlere ayarlanmıştır (buzdolabı ve dondurucu bölümleri için olanlar gibi, her birinin numarasını girin ve gerisini bırakın). Listelenmemiş öğeleriniz varsa, yalnızca kullanılmayan bir satırı ayarlayın (veya bir satırı kopyalayın ve gerektiği gibi değiştirin). Nihai sonuç, kWh cinsinden günlük enerji kullanımının hem yaz hem de kış için bir sayısıdır.

Elektronik tablo yapamıyorsanız, aynısını “elle” yapmak mümkündür. Sadece cihazların, Watt'larının ve yaz ve kış aylarında günde ortalama kaç saat kullanıldığının bir listesini yapın. Her cihaz için enerji kullanımı, Watt değerini günlük saat sayısıyla çarparak bulunur. Sonuç Watt-saat (Wh) cinsinden olacaktır, kWh'leri almak için 1000'e bölün. İşte bir örnek:

İnverterin de yük olarak listelendiğini görmek sürpriz olabilir. İnverterler, kendilerine bağlı hiçbir şey olmasa bile güç (ve buna bağlı olarak enerji) kullanır. Aslında, küçük bir sistem için inverter, genel enerji gereksinimlerinin bir parçası olabilir. Yukarıdaki küçük örnek, toplam enerji kullanımı için yalnızca tek bir sayı göstermektedir; Normalde yaz ve kış kullanımı ikiye ayrılmalıdır, çünkü yükler bu mevsimler arasında çok farklı olabilir. Kışın genellikle bir ısıtmayla ilgili yükler olabilir ve ışıklar daha uzun süre yanar. Ayrıca Güneş daha yatay bir seviyeden ve daha az saatler boyunca gökyüzünde olduğu için güneş enerjisi kullanarak kış aylarında elektrik üretmek yaz aylarına göre daha zordur. Bu sebeple kış aylarında enerji kullanımını doğru bir şekilde tahmin etmek önemlidir. Önemli Not: Yaz-Kış 24 saat çalışma esasına göre bir sistem planlıyorsanız senaryonuzu en kötüsünü yani kış aylarını düşünerek hazırlamalısınız. Aksi durumda bir kış gecesi enerjisiz kalabilirsiniz.

Artık ne kadar enerjiye ihtiyaç olduğunu bildiğimize göre, kaç tane güneş panelinin gerekli olduğunu bulmamız gerekiyor. Güneş panellerinden ortalama günde en az kullanılan kadar enerji kadar elektrik üretmemiz gerekiyor, aksi takdirde piller veya aküler yavaş ama emin adımlarla boşalacaktır.

Bir kW güneş panelinin yaz ve kış aylarında ne kadar enerji üreteceğini öğrenmek için bu makalenin başında gösterilen tabloyu bir kez daha kullanabiliriz.

Güneş enerjisi üretmek kışın en zorudur ve yazın çok daha fazla enerjiye ihtiyacımız olmadıkça, genellikle en önemli olan kış aylarıdır. Ancak güneş enerji sistemini sadece yazları kullandığınız bir konut için düşünüyorsanız daha farklı bir senaryo çalışılması gerekir. Bu örneğimizde Ankara için kış ortasında 1,9 kWh/gün'e ihtiyacımız olduğunu varsayıyoruz, Güneş panellerimizi  25-28 derecelik bir eğim açısıyla güneye bakacak şekilde monte etmemiz hem kar yağışının etkisini minimum kılmak ve temizliğini kolay sağlamak hem de üretimini optimize etmek açısından doğru bir karar olacaktır. 25-28 derecelik açı Türkiye ortalamasında sabit eğimli sistemler için geçerlidir. Panel eğimlerini değiştirebiliyorsanız Yazları 15 derece, kışları ise 35 derece civarında koymanız daha faydalı olabilir.

İhtiyacımız olan enerji miktarını 1,9 kW olarak daha önce hesaplamıştık. Şimdi Meteoroloji Genel Müdürlüğünün https://mgm.gov.tr/veridegerlendirme/il-ve-ilceler-istatistik.aspx sayfasına gidiyoruz ve burada aşağıdaki haritada bulunduğumuz ili seçiyoruz. Biz örnek açısından Ankara yı seçmiştik. Aşağıdaki resimde de göreceğiniz gibi güneşin en az olduğu Aralık-Ocak dönemimde Ankara günde 2,6 saat güneş enerjisi almaktadır. Bu sayı aynı zamanda "güneşlenme"  veya  "güneş saatleri" olarak bilinir . Bu sayı şu anlama gelir; Kışın 1 günlük enerji ihtiyacımız olan 1,9 kW enerjiyi biz 2,6 saat içerisinde güneşten almak zorundayız. 1900 / 2,6 = 730 Watt  1 saat içerisinde üretmemiz gereken elektrik enerjisi miktarıdır.

Çok iyi bileşenlere sahip olsak da maalesef tüm cihazlarda olduğu gibi güneş enerji sistemlerinde de çeşitli kayıplar söz konusudur. Örneğin güneş panelleri her yıl belirli bir verim kaybı yaşarken, bunun yanında yüzeylerinin kirlenmesi, gölgelenme vs gibi etkenlerle tam verimli kullanılamazlar. Keza inverterler de kendi iç tüketimlerinin yanında en güçlü inverter bile %98 verimle çalışır ki kücük güçlü inverterlerde verim %90 civarındadır. Şarj cihazınızın MPPT yerine PWM olarak seçilmesi de br miktar üretim kaybı oluşturacaktır. Depolama için de jel akü kullanıyorsanız pratikte %20 şarj a kadar akülerinizi kullanabiliyor olsanız da gözlemlerimize göre %40 altına düşmesi pek önerilmez. Bu durumda akü kapasitenizin ancak %60 ını kullanabileceksiniz Bu gibi kayıpları dikkate aldığınızda toplam gücü 0,5 e bölerek üretmeniz gereken gücü bu oranda arttırmanız gerektiği ortaya çıkacaktır. Saatte ihtiyacımız olan gücü 730 Watt olarak hesaplamıştık. 730/0,5 =1460 watt ihtiyacımız olan panel gücüne ihtiyacımız olduğu görülmektedir. Üzerine basarak tekrar ediyoruz. Bu sistem en kötü senaryoya göre tasarlanmaktadır. Eğer sadece yaz aylarında kullanacağınız bir sistem kuruyorsanız ortalama güneşlenme süresini 2,6 saat değil yaklaşık 6 saat almalısınız. Bu durumda ise ihtiyacınız olan Panel gücü (1900/6)/0,5= 630 Watt olacaktır.

Bu hesaplara göre 330Wp gücünde güneş paneli tercih edeceğimizi varsayarsak Kışın da güneşten yeterli miktarda elektrik üretmek için 1460/330=4,42 yani 5 tane 330 Wp gücünde güneş paneline ihtiyacınız bulunmaktadır. Sistemin sadece yaz aylarında faaliyet göstereceği senaryoda ise 630/330=1,9 yani 2 tane 330 Wp güneş enerji paneli yeterli olacaktır.

Lütfen örnek konumumuzun Ankara için olduğunu unutmayın. Ankara da kar yağışlı günlerin güney illerimize göre oldukça fazla olacağı da tahmin edilebilir. Bulunduğunuz yer çok farklı olabilir! Bu sayı aynı zamanda bu panelleri kardan uzak tuttuğunuzu da varsayımı ile belirlenmiş olup şebekeden bağımsız bir sistem için kışın herhangi bir şekilde enerji üretmek için mutlak bir gerekliliktir.

Şebekeden Bağımsız Bir Güneş Enerji Sistemi için Pil Grubu Boyutlandırma

Güneş geceleri parlamaz ve birçok gün daha az güneşli veya bulutlu olabilir. Bu zaman dilimlerinde pillerin güneş panellerimizden kaynaklanan açığı kapatması ve ihtiyaç duyulan enerjiyi sağlaması gerekiyor. Standart şebeke dışı boyutlandırma, 2 günlük özerklik gerektirir, yani güneş panellerinden veya diğer kaynaklardan hiçbir enerji gelmediği ve bu 2 günün sonunda Aküleriniz %40 Şarj Durumuna (SOC) düşeceği varsayılır. Pratikte ise aslında 2 günden fazla depolama için işe yarar, çünkü bulutlu günlerde bile güneş panelleri az da olsa güç üretir ve solar jel akü kullanıyorsanız akünüze zarar vermeden %20 SOC'ye kadar boşaltabiliriz. Standart boyutlandırma, (pahalı) piller ile ilave bir jeneratör kullanmanız gerekmesinin arasında makul bir dengedir. Kışın, böyle bir pil grubunun yetersiz kalacağı zamanlar da olacaktır, bu nedenle bu boşlukları kapatmak için genellikle bir jeneratöre ihtiyaç duyulur.

Ardından, ne kadar akü yada pil gücüne ihtiyacımız olduğunuz hesaplamalıyız! Kışın günlük 1,9 kWh enerji ihtiyacı ile daha önce olduğu gibi aynı örneği kullanacağız. Pil depolamada ihtiyaç duyulan toplam enerjiye ulaşmak için, bunu gün sayısıyla (enerji depolama) çarpmamız ve 1 rakamında DOD'sini çıkarmamız gerekiyor. Standar bir jel akünün en az %40 şarjlı olması gerektiğini düşünürsek :

Pil grubu boyutu (kWh) = Günlük enerji kullanımı (kWh) x Özerklik gün sayısı / (1 – DOD)

Akü grubu boyutu = 1,9 x 2 / (1 – 0,4) = 6,4 kWh

6,4 kWh olan bu sayı, pil bankamızın tam şarj olduğunda toplam tutması gereken enerji miktarıdır. Solar jel aküler için Amper saat ile çalışmak daha uygundur, Amper saat; aküler bitmeden bir saat boyunca pillerden çekebileceğimiz biraz hayali bir Amper sayısıdır. Amp-saat (Ah), akü bankası voltajına göredir. Bu tür bir sistemde tecrübelerimizden yola çıkarak 12 Volt  veya 24 Volt olarak sistemi oluşturabiliriz. Akım değerini düşük tutmak adına biz 24 Volt akü grubu kullanacağımızı varsayıyoruz:

Amp-saat = 1000 x Enerji depolama (kWh) / Akü Voltajı (Volt)

Amper-saat = 1000 x 6,4 / 24 = 24 Volt'ta 267 Ah

Tekli aküleri seri bağladığımızda (artıdan eksiye vs.) Amper aynı kalırken akü bankasının Voltajını arttırıyoruz. Aynı şekilde, pilleri paralel bağladığımızda Voltaj aynı kalırken Amper iki katına çıkar. Bu durumda bu akü grubunu her biri 12 Volt  Orbus 150Ah olan akü grubu ile oluşturursak olan 2 adet aküyü seri olarak bağlayarak oluşturabiliriz. Bunları seri olarak bağlamak, amacımız için yeterince yakın olan toplam 24 Volt 300 Ah akü grubu sağlayacaktır.

Off-Grid Sistem için İnverter Boyutlandırma

Çoğu şebekeden bağımsız sistem, evin veya kulübenin etrafındaki çeşitli cihazları ve yükleri çalıştırmak için 220 Volt AC tek bir faza ihtiyaç duyar. Bunun için bize bir inverter gereklidir zira güneş panellerinde ürettiğimiz DC elektriği evde kullanmamız ancak uygun ekipman ile mümkün olsa da pratikte çok da mümkün değildir. Bir inverter, cihazlarımızı beslemek için güneş panellerinden gelen DC'yi akü bankasından AC'ye çevirir (tersine çevirir).

Şebekeden bağımsız invertör boyutlandırması oldukça basittir: Tüm yüklere iyi bakmamız ve herhangi bir zamanda invertörün sağlaması gereken maksimum Watt'ın ne olduğunu bulmamız gerekiyor. Bu, üzerinde hiçbir kontrolümüz olmayanlar (örneğin, termostatın kompresörü rastgele anlarda açıp kapattığı bir buzdolabı veya dondurucu gibi) dahil olmak üzere, aynı anda gerçekçi bir şekilde açılabilen cihazlar için boyutlandırma anlamına gelir. Bunun için kesin ve hızlı bir kural yoktur, makul olduğuna inandığımız ve tecrübelerimizeden yararlanarak bir tahmin yapabiliriz. Küçük bir şebekeden bağımsız sistem için, ev sahiplerinin mikrodalga fırını, saç kurutma makinesini, kahve makinesini ve ekmek kızartma makinesini aynı anda açmamasını beklemek mantıklıdır (bunların her biri yaklaşık 1.200 Watt'tır). Bunun yerine, tüm bu büyük yüklerin sırayla gelmesini beklemek mantıklıdır,

Örneğimiz için en büyük yük buzdolabıdır, her an açılabilir. Üzerinde hiçbir kontrolümüz yoktur. Yüklerin geri kalanı göreceğimiz üzere çok küçüktür. Bu, küçük bir inverterin bunu çalıştırırken hiçbir sorun yaşamayacağı anlamına gelir, örneğin gerçek bir 1000 Watt' tam sinüs bir inverter  bu işi yapabilir. Neden modifiye sinüs değil de tam sinüs inverter bir başka yazımızın içeriği.

Bazı yükler, dikkate alınması gereken büyük başlangıç ​​akımlarına sahiptir. Tipik olarak motorlar, kompresörler ve pompalar, çalışmaya başlamak için çalışırken ihtiyaç duyduklarından 3 ila 5 kat daha fazla akım (Watt) gerektirebilir. İnverter teknik özellikleri, invertörün sürekli olarak ve kısa süreler için ne kadar tedarik edebileceğini gösterir. Tipik olarak daha ucuz invertörler bile kısa bir süre için nominal (sürekli) çıktılarının en az iki katını sağlar. Örneğimiz için, 500 Watt'lık motorun ilk anda çalışmaya başlayabilmesi için yaklaşık 1.500 Watt'a ihtiyacı vardır. 1.000 Watt'lık bir invertörün bu ani kalkınma akımını maksimum 2000Watt kalkınma gücüyle rahatlıkla kaldırabilir. Bu da kurulum yapacağımız sistem için 1kw inverter in yeterli olacağı anlamına gelir.

Bu, güneş enerji sistem boyutlandırma konusundaki yazımızı burada sonlandırıyoruz. Umarım yazımız sizlere  olacaktır! Elbette, özellikle şebekeden bağımsız bir sistem için bir sistemi boyutlandırmak burada sunduğumuzdan daha fazla bilgi gerektirir: Güneş panelleri için dizi boyutlandırma, akü grubu dizileri ve kablolama, gerekirse kod uyumluluğunu karşılama, üretici onayları, kullanım kılavuzları, bağlantı elemanları, kullanılan malzemeler, sistem öğeleri vb. Yardım etmek için buradayız, bizimle iletişime geçmekten  çekinmeyin ve ihtiyaçlarınızı karşılayan doğru şebekeye bağlı veya şebekeden bağımsız sistemi bir araya getirmek için elimizden gelenin en iyisini yapacağımıza emin olabilirsiniz.