24 Temmuz 2010
Güneş enerjisi solar PV kurulumlarında inverterin (evirici) nominal güç kapasitesiyle fiyatı arasında ciddi bir ilişki vardır. Bu yüzden MW kapasitesinde büyük güneş tarlaları kurulurken yatırım maliyetlerini aşağıya çekmek için mümkün olduğunca büyük kapasiteli inverterler kullanmak gerekir. Günümüzde 1-2 MW nominal güç çıkışına sahip merkezi inverterler üretilmektedir. Fakat yüksek güçlü merkezi inverter kullanmak harici giderleri yükseltmektedir.
Solar PV panellerin modüler olması ( en büyük modül hala 500 W altındadır) herhangi büyüklükteki bir güneş tarlasının da modüler olması anlamına gelmektedir. Bu yüzden güneş tarlalarını inşa etmenin birçok alternatif yolu bulunmaktadır. Güneş tarlasında dizi eviricileri modüler bileşenler olarak kullanmak, tesise merkez inverterle başarılmayacak birçok avantaj eklenmektedir. Günümüzün dizi inverterleri, yüksek DC sistem girişi ve 3 faz AC çıkış gibi merkezi inverterlerin sağladığı avantajları yüksek verimlerle başarabilmektedirler. Bu avantajlar hem AC hem de DC kablolardaki kayıpları düşürmekte ve sistem genel verimini arttırmaktadırlar. Çok sayıda maksimum güç noktası takip sisteminin (maximum power point tracker MPPT) devrede olması sayesinde panellerden daha fazla enerji hasat edilebilmektedir. Ayrıca yüksek gerilim sayesinde dizi sayısının azaltılmasıyla PV dizi birleştiricileri ve fazladan dizi izleme cihazlarına (string monitoring) olan ihtiyaç azalmakta, böylece kablolama daha kolay bir işleme dönüşmekte ve maliyet azaltılmaktadır.
Dizi eviricileri OG şebekesine bağlamak için kompakt transformatörlerim kullanılması hem trafo istasyonlarının hem de inverterlerin PV modül mekanik alt yapısının içine yerleştirilmelerine olanak sağlar. Ayrıca kompakt trafolar ve inverterlerin kurulumu oldukça kolaydır.
Dizi eviricilerin kurulumu, bakımı, arıza müdahalesi ve değişim işlemleri için özel eğitim gerekmez. Büyük çaplı merkezi inverterler için üreticilere özel antlaşmalar yapmak gerekir. Bağlantı kutusunun kullanılması nedeniyle DC tarafta da bakım ve arıza müdahale işlemleri oldukça basittir.
Bu makalede 15 tane 630 KVA trafoya sahip ve her bir trafoya 45 adet 15 KW dizi inverterin bağlandığı Orta Avrupa’da kurulmuş 10MWp büyüklüğünde bir solar PV santrali özgülünde dizi inverterlerin merkezi inverterlere göre neden daha çekici bir alternatif olduğu açıklanmaya çalışılacaktır.
Şekil1:Kristal modüllerin kullanıldığı PV saha yerleşim planı
Örnekte yerleşim planında 14 sıra solar modül grubu vardır. Her bir dizi grubunda 12 adet alt grup bulunmaktır ve her bir alt grupta 3 sırada toplam 18 solar modül bulunmaktadır. Bu yapının tamamının kaplandığı alan 125mx125m’dir. Kullanılan paneller 220Wp gücündedir.
Güneş Enerjisi Santrali (GES) İçin En Uygun Yerleşim Planının Seçilmesi
Bir Güneş Enerjisi Santrali planlaması yaparken amaç en yüksek yatırım geri dönüşünü yakalamaktır. Bu amaca ulaşmak için bir yandan optimum verime sahip eviricilerin ve trafoların kullanılması, kablo kayıpları ve gölgelenmeden kaynaklanan olası verim düşüşlerine odaklanılması ve sistemin doğru bir şekilde izlenmesi gerekir. Diğer yandan da malzeme ekipman ve kurulum maliyetleri mümkün olduğunca düşük tutulmalıdır.
Dört Köşeli PV Sahaları
Maliyet etkin kompakt trafolar Şekil 1’de de görüldüğü gibi dört köşeli solar PV alanlarının tam merkezine yerleştirmelidir. Böylece solar paneller, inverter ve trafo arasındaki mesafeler minimuma indirgeneceği için hem DC taraftaki hem de AC düşük gerilim tarafındaki kablo kayıpları asgari seviyeye indirilebilir.
1000 V’a kadar DC girişlere olanak sağlayan inverterler sayesinde inverter dışında dizilerin birleştirilmesine gerek kalmayacağı için bağlantı kutularına ve dizi birleştiricilerine olan ihtiyaç da ortadan kalkacaktır.
630 KVA trafoya 42 adet 15 KW nominal gücündeki inverter direkt olarak bağlanabilir. Alçak gerilim dağıtım panosu da dahil olmak üzere tüm şalt malzemesi trafo istasyonun alçak gerilim tarafına yerleştirilebilir.
Bu sistemin avantajlarını sıralamak gerekirse
1) DC Tarafındaki Avantajları
Her birinde 60 adet solar hücrenin bulunduğu 220 Wp gücündeki solar paneller ile dizi eviricilerin (string inverter) en yüksek ve en düşük DC giriş gerilimleri her bir dizi (string) için 5,28 KWP giriş gücüne olanak sağlamaktadır. Böylece dizi sayısı ve buna bağlı olarak kullanılan kablo miktarları ve kurulum maliyetleri düşürülebilmektedir. Şekil 2 Kristal modüllerin kullanıldığı sistemde modül bağlantıları her bir modül dizisi direkt olarak kendi MPPT ‘sine bağlanmıştır.
Şekil 2: Kristal Solar PV Modüllerin Kablolaması: Her bir modül dizisi direkt olarak kendi MPPT devresine bağlanır.
Nominal çalışma sıcaklığında bir dizinin gerilimi 600VDC’nin epey üzerindedir böylece optimum verim yakalanmaktadır. Ayrıca DC kablo kayıplarından kaynaklanan verim düşüşlerinin önüne geçilmektedir.
Dizi eviricilerin (string inverter) en önemli avantajlarından birisi olan her bir dizinin kendi MPPT devresine sahip olması özelliği sayesinde her bir fotovoltaik panel dizisinden maksimum hasat verimi sağlanır. Ayrıca dizilerin farklı MPPT devrelerine bağlanması gölgelenmeden kaynaklanan kayıpları da azaltır. Eğer bir PV dizisi arıza, gölgelenme ya da başka sebeplerden dolayı üretimi durdurursa diğer solar PV dizileri bu durumdan etkilenmezler.
2)AC Tarafındaki Avantajları
IP54 korumasına göre imal edilmiş dizi eviriciler dış ortam kurulumları için uygundur ve modül taşıyıcılarının arkasına ya da altına montajları yapılırsa herhangi bir panoya ya da korunmaya ihtiyaç duymazlar. Dizi eviricilerin ağırlıklarının ve boyutlarının az olması solar modül konstrüksiyonlarına monte edilmelerine olanak sağlar. İnverterlerin trafolara yakın konuşlandırılması sayesinde kablo maliyetleri ve gerilim düşümleri de azaltılmış olur.
Şekil 3: İnverter Yerleşimi: İnverterler trafoya yakın bir şekilde solar modül konstrüksiyonlarının arka taraflarına monte edilmiştir.Bağlı bütün inverterlerin alçak gerilim dağıtımları trafonun alçak gerilim tarafına uymaktadır.
Enerji Siteleri