13 Eylül 2009

Şebekeye bağlı çalışan bir solar PV sisteminde inverter gerilimi dizideki güneş enerjisi solar PV panellerinin gerilimlerinin toplamına eşittir. Bir solar PV modülün ve modül grubunun tamamının gerilimi sıcaklığa bağlı olduğu için yaz ve kış aylarının en ekstrem sıcaklıkları inverter ve sistem gerilimin belirlenmesinde dikkate alınmalıdır.

İnverterlerin solar PV panel gurubuyla uyumlu bir şekilde çalışabilmesi için modüllerin sıcaklık ve ışınım çalışma parametrelerini dikkate almak önemlidir. Güneş enerjisi solar PV grubunun gerilimi sıcaklıkla büyük oranda ilişkilidir. İnverterin çalışma aralığı solar fotovoltaik grubunun I-V eğrisiyle uyumlu olmalıdır. İnverterin MPP ( Maksimum Güç Noktası) aralığı aşağıdaki şekilde de görüldüğü gibi I-V eğrisinin farklı sıcaklıklardaki MPP noktalarını kapsamalıdır. Bunun yanında inverterin kapatma gerilimi ve gerilim direnci göz önüne alınmalıdır.

Bir Dizideki Maksimum Modül Sayısı

Kışları soğuk geçen bir kurulum noktasını ele alalım. Bu kurulum noktasındaki en düşük sıcaklık -10 derece olsun. Düşük sıcaklıklarda solar modül gerilimi yükselir. Bir çalışma koşulunda ulaşılabilecek en yüksek gerilim düşük sıcaklıklardaki açık devre gerilimidir. Güneşli bir kış gününde şebeke arızası gibi bir nedenle inverter kapatılacak olursa, bu durum inverter tekrar açıldığında açık devre geriliminin çok yüksek seviyelere çıkmasına sebep olabilir. Bu gerilim inverterin maksimum DC giriş geriliminden düşük olmalıdır, aksi takdirde inverter zarar görebilir. Bu tip durumları önlemek için bir dizideki maksimum fotovoltaik panel sayısını, dizinin -10 derecedeki açık devre geriliminin inverterin maksimum giriş geriliminden yüksek olmayacak şekilde kısıtlamak gerekir.

PV modüllerin -10 °C’deki açık devre gerilimi modül üreticilerinin kataloglarında belirtilmez. Bunun yerine birim °C değime karşılık gelen gerilim değişimi mV olarak verilir. Böylece -10 derecedeki açık devre gerilimi STC (Standart Test Koşullarındaki) açık devre geriliminden bulunabilir.

Bu denklemde ΔV’nin işareti eksidir.

Bir Dizideki Minimum Modül Sayısı

Yaz aylarında çatı katındaki solar PV paneller 75 – 80 °C’ye kadar ısınabilirler. Bir güneş enerjisi solar PV dizisindeki minimum panel sayısını hesaplarken 70 °C’yi hesaplamalarda baz sıcaklık olarak kullanırız. Almanya’da yapılan araştırmalarda iyi havalandırılmış sistemlerde bu sıcaklık 60 °C olarak belirlenmiştir.

Yaz aylarında güneş ışınlarının dik açıyla panel yüzeyine çarptığı saatlerde, panel gerilimi STC yani nominal gerilimden sıcaklık nedeniyle daha düşüktür. Eğer sistemin çalışma gerilimi inverterin minimum MPP geriliminin altına inerse, inverter artık maksimum güçle besleyemez, daha da kötüsü kendi kendini kapatabilir. Bu yüzden sistemin ölçeklendirilmesi sırasında bir dizideki minimum solar PV panel sayısı inverterin minimum MPP gerilimine ve modüllerin 70 °C’deki gerilimlerine göre ayarlanmalıdır. Aşağıdaki formül dizideki seri modül sayısının alt limitinin hesaplanmasında kullanılır.

Gerilim Optimizasyonu

Güneş enerjisi solar PV sistemlerinde ölçeklendirme yapılırken unutulmamalıdır ki bir inverterin verimi gerilimine bağlıdır. Bu durumda verimin gerilimle olan ilişkisini gösteren grafiklere ihtiyaç vardır. Fakat çok az sayıda inverter üreticisi gerilim – verim ilişkisini gösteren grafikleri yayınlamaktadır. Fronius, Siemens, SMA ve Sunways firmalarına ait inverterler İsviçre’nin Bern Üniversitesi fotovoltaik laboratuarında test edildi. Bu test ile ilgili datalara www.pvtest.ch adresinden ulaşabilirsiniz. PPP. SMA, Sputnik ve Sunways tarafından üretilen bazı inverter modellerine ait aşağıdaki grafikler sistem geriliminin belirlenmesinde yardımcı olabilirler. Bu grafikler üreticilerin ölçümlerine ve İsviçre’deki Neu – Technikum Buchs laboratuarındaki inceleme sonuçlarına dayanılarak hazırlanmıştır.

İnverter ve PV grubu arasındaki uyumun sağlanmasıyla solar PV sistemin verimi yükseltilebilir. Burada dikkat edilmesi gereken nokta, PV grubunun nominal gerilim çalışma aralığına uygun bir inverterin seçilmesidir.