Güneş Enerjisinden Nasıl Elektrik Üretilir ?
1. Termik Düzeneklerle Güneş Elektriği
Amorf Silisyum
Yoğunlaştırmalı güneş toplayıcıları yöntemi ile güneş ısının bir sıvıyabuharlaştırılması sonucu ve klasik termik santrallere benzer biçimdebuhar türbini ve jenaratörle elektrik elde edilmektedir.
2. Fotovoltaik Düzeneklerle Güneş Elektriği
-Fotovoltaik Hücre Nedir?
Güneş pilleri (fotovoltaik piller), yüzeylerine gelen güneş ışığınıdoğrudan elektrik enerjisine dönüştüren yarıiletken maddelerdir.Yüzeyleri kare, dikdörtgen, daire şeklinde biçimlendirilen güneşpillerinin alanları genellikle 100 cm² civarında, kalınlıkları ise0,2-0,4 mm arasındadır… Güneş pilleri fotovoltaik ilkeye dayalı olarak çalışırlar, yaniüzerlerine ışık düştüğü zaman uçlarında elektrik gerilimi oluşur. Pilinverdiği elektrik enerjisinin kaynağı, yüzeyine gelen güneş enerjisidir.Güneş enerjisi, güneş pilinin yapısına bağlı olarak % 5 ile % 20arasında bir verimle elektrik enerjisine çevrilebilir. Güç çıkışını artırmak amacıyla çok sayıda güneş pili birbirine paralelyada seri bağlanarak bir yüzey üzerine monte edilir, bu yapıya güneşpili modülü ya da fotovoltaik modül adı verilir. Güç talebine bağlıolarak modüller birbirlerine seri yada paralel bağlanarak bir kaçWatt’tan megaWatt’lara kadar sistem oluşturulur. Fotovoltaik piller ilk olarak 1839 yılında Fransız fizikçi Edmond Becquerel tarafından bulunmuştur.
Günümüz elektronik ürünlerinde kullanılan transistörler, doğrultucudiyotlar gibi güneş pilleri de, yarı-iletken maddelerden yapılırlar.Yarı-iletken özellik gösteren birçok madde arasında güneş pili yapmakiçin en elverişli olanlar, silisyum, galyum arsenit, kadmiyum tellürgibi maddelerdir. Yarı-iletken maddelerin güneş pili olarakkullanılabilmeleri için n ya da p tipi katkılanmaları gereklidir.Katkılama, saf yarıiletken eriyik içerisine istenilen katkımaddelerinin kontrollü olarak eklenmesiyle yapılır. Elde edilenyarı-iletkenin n ya da p tipi olması katkı maddesine bağlıdır. Enyaygın güneş pili maddesi olarak kullanılan silisyumdan n tipi silisyumelde etmek için silisyum eriyiğine periyodik cetvelin 5. grubundan birelement, örneğin fosfor eklenir. Silisyum’un dış yörüngesinde 4,fosforun dış yörüngesinde 5 elektron olduğu için, fosforun fazla olantek elektronu kristal yapıya bir elektron verir. Bu nedenle V. grupelementlerine “verici” ya da “n tipi” katkı maddesi denir. P tipi silisyum elde etmek için ise, eriyiğe 3. gruptan bir element(alüminyum, indiyum, bor gibi) eklenir. Bu elementlerin sonyörüngesinde 3 elektron olduğu için kristalde bir elektron eksikliğioluşur, bu elektron yokluğuna hol ya da boşluk denir ve pozitif yüktaşıdığı varsayılır. Bu tür maddelere de “p tipi” ya da “alıcı” katkımaddeleri denir. P ya da n tipi ana malzemenin içerisine gerekli katkımaddelerinin katılması ile yarıiletken eklemler oluşturulur. N tipiyarıiletkende elektronlar, p tipi yarıiletkende holler çoğunluktaşıyıcısıdır. P ve n tipi yarıiletkenler bir araya gelmeden önce, heriki madde de elektriksel bakımdan nötrdür. Yani p tipinde negatifenerji seviyeleri ile hol sayıları eşit, n tipinde pozitif enerjiseviyeleri ile elektron sayıları eşittir. PN eklem oluştuğunda, ntipindeki çoğunluk taşıyıcısı olan elektronlar, p tipine doğru akımoluştururlar. Bu olay her iki tarafta da yük dengesi oluşana kadardevam eder. PN tipi maddenin ara yüzeyinde, yani eklem bölgesinde, Pbölgesi tarafında negatif, N bölgesi tarafında pozitif yük birikir. Bueklem bölgesine “geçiş bölgesi” ya da “yükten arındırılmış bölge”denir. Bu bölgede oluşan elektrik alan “yapısal elektrik alan” olarakadlandırılır. Yarıiletken eklemin güneş pili olarak çalışması içineklem bölgesinde fotovoltaik dönüşümün sağlanması gerekir. Bu dönüşümiki aşamada olur, ilk olarak, eklem bölgesine ışık düşürülerekelektron-hol çiftleri oluşturulur, ikinci olarak ise, bunlar bölgedekielektrik alan yardımıyla birbirlerinden ayrılır. Yarıiletkenler, biryasak enerji aralığı tarafından ayrılan iki enerji bandından oluşur. Bubandlar valans bandı ve iletkenlik bandı adını alırlar. Bu yasak enerjiaralığına eşit veya daha büyük enerjili bir foton, yarıiletkentarafından soğurulduğu zaman, enerjisini valans banddaki bir elektronavererek, elektronun iletkenlik bandına çıkmasını sağlar. Böylece,elektron-hol çifti oluşur. Bu olay, pn eklem güneş pilinin arayüzeyinde meydana gelmiş ise elektron-hol çiftleri buradaki elektrikalan tarafından birbirlerinden ayrılır. Bu şekilde güneş pili,elektronları n bölgesine, holleri de p bölgesine iten bir pompa gibiçalışır. Birbirlerinden ayrılan elektron-hol çiftleri, güneş pilininuçlarında yararlı bir güç çıkışı oluştururlar. Bu süreç yeniden birfotonun pil yüzeyine çarpmasıyla aynı şekilde devam eder. Yarıiletkeniniç kısımlarında da, gelen fotonlar tarafından elektron-hol çiftlerioluşturulmaktadır. Fakat gerekli elektrik alan olmadığı için tekrarbirleşerek kaybolmaktadırlar. Güneş pilleri pek çok farklı maddeden yararlanarak üretilebilir. Günümüzde en çok kullanılan maddeler şunlardır: Kristal Silisyum: Önce büyütülüp daha sonra 200 mikronkalınlıkta ince tabakalar halinde dilimlenen Tekkristal Silisyumbloklardan üretilen güneş pillerinde laboratuvar şartlarında %24,ticari modüllerde ise %15′in üzerinde verim elde edilmektedir. Dökmesilisyum bloklardan dilimlenerek elde edilen Çokkristal Silisyum güneşpilleri ise daha ucuza üretilmekte, ancak verim de daha düşükolmaktadır. Verim, laboratuvar şartlarında %18, ticari modüllerde ise%14 civarındadır.Galyum Arsenit (GaAs): Bu malzemeylelaboratuvar şartlarında %25 ve %28 (optik yoğunlaştırıcılı) verim eldeedilmektedir. Diğer yarıiletkenlerle birlikte oluşturulan çok eklemliGaAs pillerde %30 verim elde edilmiştir. GaAs güneş pilleri uzayuygulamalarında ve optik yoğunlaştırıcılı sistemlerde kullanılmaktadır
Amorf Silisyum
kristal yapı özelliği göstermeyenbu Si pillerden elde edilen verim %10 dolayında, ticari modüllerde ise%5-7 mertebesindedir. Günümüzde daha çok küçük elektronik cihazlarıngüç kaynağı olarak kullanılan amorf silisyum güneş pilinin bir başkaönemli uygulama sahasının, binalara entegre yarısaydam cam yüzeylerolarak, bina dış koruyucusu ve enerji üreteci olarak kullanılabileceğitahmin edilmektedir.
Kadmiyum Tellürid (CdTe)
Çok kristal yapıda birmalzeme olan CdTe ile güneş pili maliyetinin çok aşağılara çekileceğitahmin edilmektedir. Laboratuvar tipi küçük hücrelerde %16, ticari tipmodüllerde ise %7 civarında verim elde
edilmektedir. Bakır İndiyum Diselenid (CuInSe2): Bu çokkristal pilde laboratuvarşartlarında %17,7 ve enerji üretimi amaçlı geliştirilmiş olan prototipbir modülde ise %10,2 verim elde edilmiştir.
Optik Yoğunlaştırıcılı Hücreler
Gelen ışığı 10-500kat oranlarda yoğunlaştıran mercekli veya yansıtıcılı araçlarla modülverimi %17′nin, pil verimi ise %30′un üzerine çıkılabilmektedir.Yoğunlaştırıcılar basit ve ucuz plastik malzemeden yapılmaktadır.1980’li yılların ortalarından evvel, PV güneş enerjisini elektrikenerjisine dönüştüren üniteleri ve kapsülleri (modül) bazı dayanıklılıkproblemleri göstermiş olmalarına rağmen, bu sıkıntılar genellikleaşılmıştır ve bunların büyük çoğunluğu şimdi memnun edici bir şekildegörevini yapmaktadır. İtibarlı üreticiler ürettikleri kapsüllerin simdi1-20 yıl ömürlü olmalarına güvenebilmektedir. Birçok üretici en az onyıllık bir garanti vermektedir. Buna karsın, amorf güneş enerjisinielektrik enerjisine dönüştüren üniteler için garanti genellikle 2-3 yılarasındadır.
Silikon güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren üniteler ilkpiyasaya çıktığında, 1970’lerdeki son derece yüksek seviyede olan,güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren ünitelerin fiyatlarısürekli aşağıya düşmüştür. Su anda, oldukça büyük kristalli silikonkapsülleri siparişleri için fabrika dışı fiyat yaklaşık 4.00 – 5.00ABD$/Wp’dir. Donatıların monte edilmiş (kurulu) fiyatları tasıma veisçilik maliyetleri,kâr hadleri, siparişin büyüklüğü ve bir sürü diğerfaktörlere bağlıdır ve 7.00 – 8.00ABD$/Wp’dan aşağı olması mümkündeğildir. Gelişmekte olan ülkelerin kırsal alanlarından gelen küçüksiparişler için, fiyatlar muhtemelen 10.00 ABD$/Wp’ın üzerindeayarlanacaktır. Donatıların bakım ihtiyaçları basittir. Yapılmasıgereken temel bakım, yüzeyi temiz tutmak olacaktır. Yüzeyin çok aztozlanması bile toplam elektrik akımının azami çıkış gücünü önemliölçüde azaltabilir. Ayrıca, donatıların üzerine düşebilen kuspislikleri ve yaprak gibi küçük nesnelerin ortadan kaldırılması daönemlidir. Söz konusu nesneler sadece bazı güneş enerjisini elektrikenerjisine dönüştüren üniteleri gölgelemekle kalmaz, aynı zamandaüniteler diğer güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştürenünitelerin sağladığı enerji ile aşırı ısınmış hale gelebilir ve budurum her zaman için zarar verebilir . Yine donatının tamamen birşeylerle karartılmamış olduğundan emin olmak esastır; Küçük birkarartılmış alan bile elektrik akımının azami çıkış gücünü %50’ye kadarazaltabilir
Fotovoltaik Modül,Panel Ve Diziler
Fotovoltaik hücreler daha yüksek akım,gerilim veya güç seviyesi eldeetmek için elektriki olarak seri veya paralel bağlanırlar.Fotovoltaikmodüller çevre etkilerine karşı sızdırmazlık sağlayacak şekildebirbirine eklenmiş fotovoltaik hücreler içerirler.Fotovoltaik panellerelektrik kabloları ile birbirine bağlanmış iki veya daha çok sayıdaFotovoltaik modül içerirler.Fotovoltaik diziler ise belli sayıdaFotovoltaik modül veya panel içeren enerji üretim ekipmanlarıdır.
Fotovoltaik Hücrelerin Teknik Analizleri
V-I denklemi Kirchoff’un akım(birinci) yasasından türetilerek elde edilmiştir
Burada;
IPh: : Işık Akımı
ID: Diyot Akımı
ISBig Griniyot Ters Doyum Akımı
m iyot “ideal faktörü” m = 1…5VT Termal gerilim: ; VT = 25,7mV at 25°C.
k s: Boltzmann sabiti k = 1,380658 • 10-23 JK-1
T :mutlak sıcaklık; [T] = K (Kelvin) 0 K = -273,15°C
e :bir elektronun yükü e = 1,60217733 • 10-19 As
Örnek Olarak Panasonic Suncream II PV Panelinin Özellikleri
Boyutlar
İşletme akımı-İşletme Gerilimi
Bir Fotovoltaik Sistem Nasıl Çalışır?
Basitçe PV sistemleri de diğer elektrik üretim sistemlerine benzerolarak çalışır.Sadece kullandıkları ekipmanlar değişiktir.Sisteminoperasyonel ve fonksiyonel ihtiyaçlarına bağlı olarak DC-ACinverter,Akü,Şarj kontrol ünitesi,yedek güç kaynağı ve sistemkontrolörü gibi ekipmanlara ihtiyaç duyulabilir.
Basitçe PV sistemleri de diğer elektrik üretim sistemlerine benzerolarak çalışır.Sadece kullandıkları ekipmanlar değişiktir.Sisteminoperasyonel ve fonksiyonel ihtiyaçlarına bağlı olarak DC-ACinverter,Akü,Şarj kontrol ünitesi,yedek güç kaynağı ve sistemkontrolörü gibi ekipmanlara ihtiyaç duyulabilir
Şekil’den görülebileceği gibi PV dizisi tarafından üretilen DCgerilim bir adet şarj kontrolünden geçirildikten sonra akü grubunayollanır burada depolanan enerji ışınımın az olduğu saatlerde sistemegerekli enerjiyi sağlar.Akü grubundan çıkan DC gerilim bir adetinverter yardımıyla AC gerilime dönüştürülerek evlerimizdekullanabileceğimiz şekle dönüştürülür.
Bir PV Sisteminin Diğer Parçaları ve Verimlilik Durumu
Akümülatörler
Enerji taleplerinin (üretilene göre) azlığı günesin tam olarak iseyarar durumda olmasının sonucudur; bu sebepten, PV sistemleritarafından üretilen elektrik akımı genellikle istendiği zaman kullanmakiçin depolanmalıdır. İhtiyaç duyulan depolamanın kesin miktarıkullanıcı için arzın sürekliliğinin önemine bağlıdır. Örneğin,bir evsahibi bulutlu havalarda lambaların ve TV’nin kullanımı için elektrikakımının kesilmesini göze alabilmesine rağmen, bir telekomünikasyonröle istasyonu veya bir sağlık ocağında PV ile çalışan bir soğutucugibi çok önemli bir uygulamada güneş ışığının az geldiği muhtemeldönemlerde veya bir PV sisteminde geçici bir kesilmenin tamamınıkarşılayacak şekilde yeterli miktarda elektrik akımı mutlaka depoedilmelidir. Bir sistemin herhangi bir güneş enerjisi girdisi olmadançalışmasının tasarlandığı genellikle gün cinsinden ölçülen bu zamanuzunluğuna onun kendi kendini idare etme dönemi denilmektedir. PVsistemleri genellikle 12 voltluk kursun-asit akümülatörleri kulla
nır.Daha pahalı, yeniden şarj edilebilir nikel kadmiyum akümülatörler çoğukez yeniden şarj edilebilir lambalar gibi küçük uygulamalardakullanılır. Standart oto akümülatörleri (aküleri) çok sıkkullanılmaktadır, ancak onların zayıf tarafları mutlaka akıldatutulmalıdır ve sistemin tasarımıyla bağdaştırılmalıdır. Bazıüreticiler popüler adıyla güneş enerjisine dayalı aküler (solarbatteries) satmaktadır; bu aküler de kursun-asit tipindedir fakat butip akülerin tasarımında yapılan bazı tadilatlar onları güneşenerjisine dayalı bir tesisattaki çalışma koşullarına daha uygun halegetirmektedir. Oto akülerini PV sistemlerinde kullanmada ortaya çıkan sorun, onlarıngüneş ışığından elektrik enerjisi üreten PV sistemlerinde kullanmayagöre tasarlanmamış olmalarıdır. Bu aküler bir araçta normal kullanımda,marsa basıldığı zaman akü az miktarda elektrik akımı boşaltır ve motorbir kere çalıştıktan sonra akünün şarjı çabuk eski haline gelir. Böyledurumlarda, kursun-asitli oto aküleri üç veya dört yıl veya daha fazladayanabilir. Ancak aynı akü düzenli olarak yüksek boşalmaya maruzkalırsa, onun ömrü büyük ölçüde azalır (%75’lik düzenli boşalma ileömür yaklaşık beste bir olup, periyodik boşalma olduğu zaman ise%10’dur). Bunun dışında, eğer akü tamamen bitinceye kadar boşaltılırsa,ciddi ve vahim hasar verilir. Kapalı veya“bakım istemez” akülerözellikle ciddi boşalmalardan zarar görebilir ve onlar aynı zamandabüyük sıcaklık değişmelerinden zarar görme olasılığı yüksektir; bunedenle birçok PV sistem tasarımcısı sıcak ülkelerdeki PVuygulamalarında onların kullanımı aleyhinde tavsiyede bulunmaktadır.Netice itibariyle, her ne kadar oto aküleri PV tesisatlarında tatminedici bir şekilde çalışabilseler de, sistem tasarımında veçalıştırılmasında büyük dikkat gereklidir “Solar” aküler, oto akülerinin bazı zayıf taraflarını bertaraf etmekiçin tasarlanmıştır. Solar aküleri oto akülerinden daha fazla miktardabir asit çözeltisini bir arada bulundurur ve ilaveten daha fazlamiktarda aktif madde içerir. Bu durum onların normal PV uygulamalarınınşarj olma ve boşalma devrelerinde daha dayanıklı olmalarını sağlar.Eğer bu aküler yavaş yavaş boşaltılırsa, önemli miktarda ekstrakapasite yaratırlar. Kısaca C100 olarak adlandırılan, 100-saatinüzerinde bir kullanım (boşalma) kapasitesi, C8 veya C10 olarak bilinen8-saatlik veya 10 saatlik kullanım kapasitesinin genellikle ikikatıdır. 8-saatlik veya 10-saatlik kullanım kapasiteleri mutlaka eveait PV sistemlerinin tasarımında kullanılmalıdır, fakat 100-saatlikkapasite maksimum emniyet tedbirlerinin gerekli olduğu birtelekomünikasyon uygulamasında uygun olabilir ve akünün depolamakapasitesi PV sisteminin ihtiyacını bir hafta karşılamaya mutlakayeterli olmalıdır. Akü ömrü ve akünün depolama büyüklüğü arasında faktörlerin bir dengesivardır. Sağlanan daha büyük miktarda depolama kapasitesi, daha düşükseviyede boşalma ve daha uzun ömürlü bir akü demektir, fakat dahayüksek bir başlangıç maliyeti anlamına gelir. Genellikle, bir eve aitPV teçhizatında akü kapasitesi ev sahibinin günlük elektrik tüketimininyaklaşık beş katı olmalıdır. Normal toprağa ulasan günlük toplam güneşenerjisi miktarı koşullarında, bu durum boşalmayı yaklaşık %20’ye kadarsınar (yani akünün en fazla %20’si boşalır). Bununla birlikte,satıcılar ve alıcılar her zaman bir PV tesisatının başlangıç maliyetiniazaltmak için aküyü normalden daha küçük kullanmaya özenirler.Kullanıcılar da uygun biçimde tasarlanmış bir sistemdeki aküyüdeğiştirme zamanı geldiğinde daha küçük boyutlusunu monte etmeyemasrafları kısmaya özenebilir. Akülerin bakım ihtiyaçları zahmetli değildir, fakat bakım mutlakayapılmalıdır. Akü mutlaka damıtık (saf) su ile dolu tutulmalıdır ve nemoranı düşük olan sıcak alanlarda kurulan PV tesisatlarında bununyapılması özel önem taşır. Mutlaka damıtık su kullanılmalıdır, çünküsaflığı bozan maddeler aküye zarar verebilir; gelişmekte olan dünyanınuzak kırsal alanlarında damıtık/saf su bulma güçlüğüküçümsenmemelidir.Akünün kutup basları temiz tutulmalıdır ve altı aydaveya yılda bir vazelin sürülmelidir. 30 C’nin üstündeki sıcaklıklardaakünün ömrü ve performansının önemli ölçüde düşmesi nedeniyle, akü herzaman serin ve çok iyi havalandırılmış bir yere yerleştirilmelidir. Akülerin ömürleri büyük ölçüde bakım durumlarına bağlı olarak değişir.Bir sistem için tasarlanan ve çok iyi bakılan bir durumda, bir otoaküsü 4–5 yıl dayanabilir, fakat umumiyetle 1-2 yıllık bir ömrü vardır.Dikkatli bakımla ve boşalma seviyeleri yaklaşık %15’i geçirilmediğitakdirde, “solar” aküleri için 8-10 yıllık bir dayanma ömrü beklentisigerçekleşebilir, fakat gelişmekte olan dünyada normal çalışmakoşullarında yaklaşık beş yıllık bir ortalama ömür daha gerçekçidir. Akü kapasiteleri amper saat (Ah) cinsinden ölçülür ve PVuygulamalarında kullanılan aküler yaklaşık 15-300 Ah arasındadeğişmektedir. Akü maliyetleri akünün kapasitesi yanında kullanılanmalzemenin kalitesi ve yapım kalitesine bağlıdır.Değişen isçilik vemalzeme maliyetleri veya piyasadaki rekabetin dereceleri nedeniyle,ülkeler arasında önemli farklar bulunabilir. Oto aküleri genellikleyaklaşık 1.00 $/Ah’e mal olmaktadır, fakat önemli değişmeler vardır.İyi kalite solar aküleri yaklaşık 2.00 $/Ah’e mal olmaktadır.
Sistemi Dengeleyen Diğer Unsurlar
Aküyü aşırı şarjdan ve cereyan boşalmasından korumak için elektronikbir şarj regülatörü kullanılır. Evlerdeki PV sistemlerinde kullanılanelektronik şarj regülatörleri şarj seviyesine bağlı olarak akününvoltajının düştüğünün veya yükseldiğinin tespitinde is görmektedir.Voltaj tamamen şarjlı akü seviyesinin üzerine çıktığı zaman, regülatörPV donatısından voltajı keser; yine voltaj kabul edilebilir boşalmaseviyesinin altına düştüğü zaman regülatör yükü keser. Şarj regülatörlerinin gelişmişlik seviyesi ve buna bağlı olarak onlarınsağladığı koruma oldukça değişme gösterir. Ucuz modeller ekseriyetleaşırı yükten korumak için yükün kesilmesi gerektiği zaman kararıkullanıcıya bırakarak, sadece aşırı yükten koruma özelliğine sahiptir.Eğer yeterli büyüklükte bir akü kullanılıyorsa ve sistem yönetimindetedbir alınıyorsa bu bir sorun yaratmaz, aksi halde akünün ömrününkısalmasına yol açması mümkündür. Bazı şarj regülatörlerine sıcaklıkalgılayıcıları takılmış olup, eğer akünün sıcaklığı 30 C’yi geçerse,şarj olan voltajın azaltılmasına izin vermektedir ve b&
ouml;ylece akününzarar görmesine karsı ek bir koruma tedbiri sağlamaktadır. Şarjregülatörlerinin maliyetleri genellikle özelliklerine, imalât yerinegöre değişir. Endüstriyel dünyada üretilen gelişmiş özelliklere sahipregülatörlerin fiyatları 100 $ ve üstündedir, oysa gelişmekte olandünyada üretilen ve sadece aşırı yüke karsı koruma sağlayan modeller 10$ kadar bir paraya bulunabilmektedir. Şarj regülatörlerini çoğu kezdaha ucuz PV tesisatlarına monte etmekten kaçınılmaktadır.PV sistemleriçoğunlukla 12 voltluk bir doğru akım üretmek için tasarlanır. 220voltluk bir dalgalı akımın gerekli olduğu durumda, bu bir elektronikadaptörle (çevirici)sağlanabilir. Bir elektronik adaptör kullanılması ile %15’e kadar varan önemli birgüç kaybı meydana gelebilir, ancak bu tür bir akım standart evaletlerinin kullanılmasına imkân vermektedir. Bununla birlikte, PVsistemleri ile standart ev aletlerini kullanmanın önemlisıkıntılarından birisi, birçok ev aletinin enerji randımanı dikkatealınarak tasarlanmamış olmasıdır. Bu durum ana elektrik şebekesinebağlı tüketiciler için önemli bir problem değildir. Buradaki tek etkisiaylık faturaya ekstra bir miktar kilovat saat ilavedir. Enerjidüşüklüğünün ihtiyaç duyulan kapsüllerin alanını ve sistemin toplammaliyetini önemli ölçüde artırması durumunda, onun bir PV sistemineönemli bir etkisi vardır. Sistemi dengeleyici diğer unsurlar; kablolar, bağlantı elemanları,devre anahtarları (şalterler), bağlantı kutuları (buvatlar), elektriksigortaları ve diğer küçük kalemlerden oluşur. Bunlardan birçoğu açıkalanda monte edilmiştir ve bu yüzden sert hava koşullarına maruz kalır;eğer sistemin iyi çalışması isteniyorsa, bu elemanların mutlaka iyikaliteli ve dikkatli bir şekilde yerleştirilmiş olması gerekir. Çürükveya hasarlı bağlantılar sisteme verilebilecek elektrik miktarınıazaltır ve sistemin bütünüyle islemez hale gelmesine neden olabilir.Şimşekli, yıldırımlı fırtınaların yaygın olduğu yerlerde, sistemleriçin paratoner görevi gören iletkenlere gereksinim duyulabilir. Teçhizat için payandalar sisteminin doğru biçimde tasarlandığından veinşa edildiğinden emin olmak da önemlidir. PV donatısı bir binanınçatısına kurulacağı zaman, hava dolaşımına imkân vermek ve aşırısıcaklık oluşmasını önlemek için (PV donatısı) çatı yüzeyinden kısa birmesafe yukarıya kaldırılarak kurulmalıdır. Ayrıca, PV donatıları, alanıetkilemesi muhtemel en güçlü rüzgarların uçurma/yukarı kaldırmaetkilerine mukavemet etmeye yetecek kadar mutlaka sıkı bir şekildebağlanmalıdır. Düzenli temizleme işlemleri kesinlikle yapılmalıdır.Donatıların yere monte edildiği durumlarda, onlar mutlaka ekseriyetlebetondan olmak üzere sağlam temeller üzerine inşa edilmeli ve onlarıinsanlardan ve hayvanlardan korumak için muhafazalı bir parmaklık içinealınmalıdır.
Uygulama Alanında Randıman Oranları ve Elektrik Akımının Çıkış Gücü
PV sistemlerinin uygulama alanındaki toplam randıman oranları (verimoranları) kapsüller (modül) için laboratuarda belirlenen randımanoranlarından oldukça düşüktür. Örneğin, standart laboratuar testsıcaklığı olan 25 ºC’nin üzerindeki her 10 ºC artış için güneşenerjisini elektrik enerjisine dönüştüren ünitelerin randıman oranıyaklaşık %0.5 düşer. Bu durum öğle sıcaklığının sık sık 30 ºC’yigeçtiği ve kapsüllerin çoğunlukla 60 ºC ve daha yüksek sıcaklığa sahipolduğu bir çok tropik ülkede gerçekten önemli olabilir. Toprağa ulasangünlük toplam güneş enerjisi miktarının azami olduğu koşullarda, sözkonusu aşırı sıcaklık güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştürenüniteler randıman oranında %20’ye kadar bir düşüşe yol açabilir. Ticari olarak piyasada bulunan tüm güneş enerjisini elektrik enerjisinedönüştüren ünitelerin teknoloji ve alet itibariyle belirli bir zamandaulaşılan en üst gelişme düzeyinde randıman vermediğini hatırlatmaktafayda vardır. Bu özellikle piyasadaki daha ucuz ürünler için sözkonusudur. Birçok ucuz fiyatlı kapsüller, daha yüksek-kaliteli ürünleregeçiş yapan üreticiler tarafından indirimli fiyatlarla eski stoktanverilen ürünlerden oluşmaktadır. Ayrıca kablolardan, devreanahtarlarından, elektrik yükü regülatörlerinden ve diğer elemanlardanda kayıplar olur. Bu nedenle kablo uzantıları mümkün olduğu kadar kısave kablo çapları uygun ebatta tutulur; uzun, ince ve ucuz kablolarınkullanılması önemli kayıplara neden olabilir. Gevşek veya paslanmışbağlantılar da bu kayıpları artırır. Tozlar ve gölge yapan pislikler desistemin performansını maksimum değerinin altına indirir. Kapsüllerin elektrik akımı çıkış gücü için kabul edilen toplam %10’lukbir kayıp, çoğunlukla başlangıçta sistemin enerji verim gücününhesaplanmasında biraz iyimser bir varsayım olarak alınmaktadır.Cereyanı şarj etme-boşaltma devresinin genel toplam randımanı(verimliliği) yaklaşık %80’dir, ancak akü eskidikçe kayıplar önemliölçüde daha büyük hale gelebilir. Bu yüzden, üreticiye verilebilirnihaî elektrik akımı çıkısı kapsülün kabul edilen çıktısından türetilendeğerin yaklaşık %70’idir. Bu kayıpların etkisi metre kareye 1.000wattlık (W/m2) öğle güneşinin düştüğü ve günlük ortalaması 5 kWh/m2olan bir alanı dikkate alarak görülebilir. Bu koşullar altında 100Wp’lik bir kapsülün günlük nazarî elektrik akımı çıkısı 500 vat saattir(Wh). Donatı ve tel kayıpları için %10 ayırırsak, bu miktar aküdepolamasından önce 450 Wh’ye düşer. Akünün dolmasından sonra,aydınlatma ve elektrikli aletler için verilebilecek net miktar günlükyaklaşık 360 Wh’dir.