FOTOVOLTAİK PANELLER

Hazırlayan: Füsun ÇİFTÇİ

• Güneş ışığı foton adı verilen küçük enerji paketlerinden oluşur. Her dakika güneşten gelen fotonlar dünyanın bir yıllık enerji tüketimine yetecek kadar enerjiyi dünyamıza ulaştırırlar.

• Güneşten gelen bu enerjiyi kullanarak elektrik üretme amacı ile güneş panelleri, başka bir deyişle fotovoltaik paneller kullanılır.

• Güneş panelleri yani fotovoltaik paneller, birçok solar hücreden oluşur. Bu hücreler silikon adı verilen ve dünyamızda çokça bulunan elementlerden yapılır. Her bir hücre, aynen pillerde de olduğu gibi, elektrik akımı yaratmak için bir pozitif ve bir negatif katmandan oluşur.

•KUMDAN•SİLİKON•İNGOT

• Günümüzde üretilen güneş panellerinin çoğu dünyada ikinci sırada bol bulunan element ve plaj kumunun temel bileşeni olan silikon (silisyum) maddesinden yapılmaktadır. Güneş paneli yapımındaki ilk adım, yüksek saflıktaki silikondan (99.999999%) dev bloklar olan silikon külçeler oluşturmaktır.

MUCİZEVİ ELEMENT : KUM (SİLİSYUM)

• Bunu yapmak için yüzlerce libre ağırlığındaki iri sillisyum parçalarını (yani kayaları) dev bir potaya koyup silisyumu pozitif kutup haline getirmek için biraz bor (‘’etkisizleştirici’’ denir) ekleriz. Daha sonra, hepsini birden 2.000 Fahrenheit derecenin üzerinde pişiririz.

KUM SİLİKON İNGOT(KÜLÇE)

Silisyum

IUPAC adı[gizle]silicon, Si, 14

ÖzelliklerMolekül formülü

Si

Molar kütle 28.08553Görünüm KatıYoğunluk 2.3290

g·cm−3Erime noktası

1687 K, 1414 °C, 2577 °F

Kaynama noktası

3538 K, 3265 °C, 5909 °F

Belirtilmiş yerler dışında verilmiş olan veriler,

standart haldedir. (25 °C, 100 kPa)

• Silisyum son yörüngesinde 4 elektron bulunan, organik bileşen yapıya uygun olan bir elementtir.

• Bu elemente son yörüngesinde 5 elektron bulunan arsenik ya da fosfor gibi elementler eklendiğinde kovalent yapıda bir elektron fazlalığı gerçekleşir. Bu yapıya n tipi (negatif) denir.

• Bu elemente son yörüngesinde 3 elektron bulunduran bor gibi elementler eklendiğinde, kovalent yapıda elektron tutuculuğu yani kimyasal yapı yalıtkan gibi davranır. Bu yapıya p tipi (pozitif) denir.

• Başka elementler ile oluşturulan yeni yapıya yarı iletken( silikon) denir.

• Oluşturulan yarı iletkenler n ve p tipleri üst üste getirilerek elektriksel eleman olan diyotu oluştururlar.

ÇALIŞMA İLKESİ:• Dalgasal ışık tanecikleri (fotonlar)

silikonun n tipi plakasına geldiğinde foton enerjisi elektronu kopartır ve kinetik enerji kazandırır.

• Kinetik enerji kazanan elektron p tipi silikona doğru hareket eder. Bu elektron hareketi elektrik akımını oluşturur. Çünkü elektrik akımı elektron akışından başka bir şey değildir.

• Diyot elektronikte tek taraflı elektronu ileten yarı iletken bir elemandır. Güneş enerjisi eldesindeki diyotların üzerinde şeffaf ve cam bir kılıf bulunur. Bu fotonun diyotun n tipi plakasına ulaşmasını sağlar.

N-P Tipi Diyotun Modeli

• Bir güneş paneli yapmak için bu hücreleri paralel ya da seri bağlayabiliyoruz. Genellikle güneş panelleri 48,60 veya 72 adedini bir araya getirerek onları iki tabaka etilen vinil asetat ( EVA) arasına yerleştirilir ve tüm gövde solar hücrelerin etrafında sıkı bir koruyucu koza oluşturacak şekilde ısıtılır. Ardından yapısal stabilite ve koruma amacıyla su geçirmez bir yapışkanla bağlanacak şekilde , ön yüze cam ve çevrenin etrafına alüminyum çerçeveler yerleştirilir. Son olarak , güneş panelinin arkasına bir sigorta kutusu yerleştirilir. Bu elektrik için bir çıkış istasyonudur.

GÜNEŞ PANEL HÜCRE YAPISI

• Fotovoltaik sistemlerin güneş enerjisinden elektrik enerjisi ürettiğini bilmekteyiz. Fakat bu şekilde elektrik üretmek için sadece güneş panelleri yeterli değildir. Bir fotovoltaik sistem güneş panelinin dışında birçok cihazın bir arada kullanılmasını gerektirir.

Fotovoltaik Sistemde Olması Gereken Bileşenler ve Görevleri:

INVERTER(EVİRİCİ):• Inverter bir fotovoltaik sistemin önemli bileşenlerinden biridir. Görevi doğru akımı alternatif akıma çevirmektir. Güneş panelleri tarafından üretilen enerji doğru akımdır. Buna karşılık şehir şebekesinden gelen akim alternatif akımdır.

• Inverter de bulunması gereken özellikler: 1. Otomatik açma/kapama: Bu özelliği sayesinde bir

inverter evdeki enerji kullanımını algılayıp otomatik olarak kendini acar. Buna karşın herhangi bir enerji kullanımı olmaması durumunda ise kendini otomatik olarak kapar. Böylece fazla enerji harcamaz ve tasarrufa yardımcı olur.

2. Pil Şarj Etme: İnverter kendi enerjisini kendi pilinden sağladığı için, kendi kendine şarj etme özelliği kullanım acısından büyük bir kolaylık sağlar. Böylece inverter solar panelden gelen enerjinin küçük bir bölümünü kendini şarj etmek için kullanır. Böylece kendi kendine pili azaldığı zaman şarj olur.

3. Güç Arttırma: Bilindiği gibi çamaşır makinesi gibi büyük cihazlar diğer cihazlara göre daha fazla güç tüketirler yani güç gereksinimleri fazladır. Güç arttırma özelliği olan bir inverter gerektiğinde çıkış gücünü arttırarak bu cihazların düzgün bir şekilde çalışmasını garanti eder.

Bu özelliklerin dışında bilinmesi gereken bir başka önemli nokta ise inverter çeşitleridir. • Inverterler iki temel başlık altında incelenebilir:

1. Şehir şebekesine bağlı solar sistemler için senkronize inverter:  Bu inverterler solar panellerden aldıkları enerjiyi evi şehir şebekesinden gelen dağıtım kutusuna iletirler. Böylece bu enerji normal olarak ev içinde kullanılabilir.  Bunun dışında bu inverterler ayni zamanda üretilen enerjinin şehir şebekesine satılmasını da sağlar. Kanunlara ve uygulamalara göre üretilen enerji kadar para elektrik masraflarından düşülür.

2. Şehir şebekesine bağlı olmayan solar sistemler için bağımsız inverter: Şehir şebekesinin olmadığı veya şehir şebekesinin kullanılmak istenmediği durumlarda güneş panellerinden alınan enerjiyi doğrudan evdeki prizlere ileten inverter çeşididir.

Pil:

• Fotovoltaik sistemler üretilen elektrik enerjisini depolamak için pile ihtiyaç duyar. Böylece gün boyunca depolanan enerji herhangi bir zamanda kullanılabilir.

• Arabalarda kullanılan pillerden farklı olarak, fotovoltaik sistemler lead-acid deep cycle denilen şarj edilmede meydana gelebilecek duraklamalara daha toleranslı piller kullanır.

• Böylece güneş paneline düşen güneş ışığında meydana gelebilecek aksamalar (gölgelenme, panelin açısının değişmesi gibi) pillerin şarj edilmesini olumsuz etkilemez.

• Bir fotovoltaik sistemin pilleri sisteme orantılı olarak değişir. Yüksek enerji üreten sistemlerde bu enerjinin depolanmasını sağlayabilmek için fazla miktarlarda pil kullanılabilir. Bunun yanında bir evin elektrik ihtiyacını karşılamada daha az miktarda pil yeterli olacaktır.

Şarj Denetleyicisi:

• İsminden de anlaşıldığı gibi şarj denetleyicisi pillerin şarjlarını kontrol etmek için kullanılır. Solar panel ile pil arasına yerleştirilir.

 

• Böylece solar panel den pile giden şarj miktarını ayarlar. Eger pil dolu ise solar panelden pile giden bağlantıyı keser ve pilin fazla şarj olmasını,  bozulmasini,ömrünün kısalmasını engeller. Bu olaya voltaj regülasyonu denir.

Güneş paneliniz binanızın çatısına kurulduğunda arkanıza yaslanın, rahatlayın ve bırakın güneş sizin

için tasarruf etsin. Bir kahve yapın televizyon izleyin, fırında pişen lezzetli yemeğin tadına bakın,

çamaşırlarınızı yıkayın, ütünüzü yapın: Elektriğinizle ne yapacağınızı

siz kendiniz belirleyin.

Ayrıca, güneş panelleri emisyon ve gürültü yapmazlar: yalnızca

kuruldukları yerde işlerini yaparlar. Son olarak, iklim değişikliğiyle

mücadeleye ve herkes için sürdürülebilir bir gelecek yaratmaya

yaptığınız katkılarla gurur duyun.

BENİ DİNLEDİĞİNİZ İÇİN TEŞEKKÜRLERHazırlayan: Füsun ÇİFTÇİ