GÜNEŞENERJİSİİLE ELEKTRİK ENERJİSİeng.harran.edu.tr/~aktacir/MARDIN_PV.pdf · Güneş enerjisi potansiyellerinin ülkemize kıyasla çok düşük olan AB ülkelerinde 2007

14:35 23 ARALIK 2009-MARDİN

GGÜÜNENEŞŞ ENERJENERJİİSSİİ İİLE ELEKTRLE ELEKTRİİK K ENERJENERJİİSSİİ ÜÜRETRETİİMMİİ

Yrd. DoYrd. Doçç. Dr. M. AZM. Dr. M. AZMİİ AKTACAKTACİİRRHarran Harran ÜÜniversitesi Mniversitesi Müühendislik Fakhendislik Faküültesi ltesi

Makine MMakine Müühendislihendisliğği Bi BööllüümmüüŞŞANLIURFA ANLIURFA


GGüüneneşş enerjisi enerjisi Fotovoltaik sistemlerFotovoltaik sistemlerFotovoltaik GFotovoltaik Güçüç ÜÜnitelerinin Dnitelerinin Düünyada Kullannyada KullanıımmııFotovoltaik GFotovoltaik Güçüç ÜÜnitelerinin ABnitelerinin AB’’de Kullande KullanıımmııTTüürkiyerkiye’’nin Gnin Güüneneşş enerji potansiyelienerji potansiyeliTTüürkiyerkiye’’de Fotovoltaik sistemlerde Fotovoltaik sistemlerFotovoltaik Sistem Ana BileFotovoltaik Sistem Ana BileşşenlerienleriFotovoltaik Sistem Fotovoltaik Sistem ÇÇeeşşitleriitleri

SUNU PROGRAMISUNU PROGRAMI


Günümüzün vazgeçilmez tüketim araçlarından biri de enerjidir. Enerjinin temiz, verimli ve ekonomik kullanımı, ülkelerin gelişmişlik düzeylerinin en önde gelen ölçütü olarak değerlendirilmektedir. Bugün dünyanın ticari enerji talebi, fosil yakıtlardan, nükleer ve hidrolik enerji kaynaklarından karşılanmaktadır.

Fosil yakıtların yakın bir gelecekte tükenme olasılığıve kullanımından kaynaklanan çevre kirliliğinin artmasıönemli sorunlardır. Bu olumsuzlukların yanı sıra enerji tüketimi durmadan artmakta ve gelecekte de daha büyük bir ivmeyle artacağı görülmektedir.

Enerjinin böylesine bir trend izlemesi, alternatif enerji kaynaklarına yönelişi kaçınılmaz kılmaktadır.

GGÜÜNENEŞŞ ENERJENERJİİSSİİ


GGÜÜNENEŞŞ ENERJENERJİİSSİİ

Termal Uygulamalarsıcak su üretimi

Isıtma-soğutma uygulamalarıBuhar üretimi

Fotovoltaik (PV) Uygulamalar

Elektrik enerjisi üretimi


Fotovoltaik (PV)

Fotovoltaik ; “photo” ~ Işık ve “voltaic” ~ electrikkelimelerinin birleşiminden ortaya çıkmıştır. Güneş ışığından elektrik enerjisi üretir.İlk teknik uygulama "Vanguard 1" uydusu ile beraber 1954 yılında uydu teknolojisinde yer almıştır. 1960-1970 yıllarında havacılık sektörü fotovoltaik hücrelerin gelişiminde öncü olmuştur.1970'lerde ortaya çıkan enerji krizi ve çevre duyarlılığı ile daha ekonomik olması için çalışmalar hızlanmıştır. ABD, Almanya ve Japonya değişik programlar ile önemli teşvikler sunulmuştur.


PV Sistemlerinin AvantajlarPV Sistemlerinin Avantajlarıı

Enerji arz güvenliği (yerli kaynak)Bedava yakıtHareketli parça yok, bozulma – tamir azMinimum bakım maliyetiKolayca kurulum, moduler sistemGürültüsüz çalışmaZararsız emisyon, atık yok


PV Sistemlerinin DezavantajlarPV Sistemlerinin Dezavantajlarıı

İleri teknoloji,Yüksek Yatırım, iş istihdamıPahalı olması, son yıllarda kullanımının artması ile fiyatları düşme trendinde


Bugün kullanımı dünyada en hızlı artan endüstri FOTOVOLTAFOTOVOLTAİİK K (PV) endüstrisidir ve söz konusu endüstriyi kullanan ülkelerin, başta Almanya olmak üzere, güneş ışınım potansiyelleri Türkiye ile kıyaslanamayacak kadar düşüktür. PV sistemlerin ağırlıkta kullanıldığı güneşenerjisi uygulamaları ile ilgili Avrupa Birliği Parlamentosu tarafından yayınlanan ‘Güneş enerjisiyle üretim’raporunda, 2020 yılında güneş enerjisiyle üretilen elektriğin dünyada;

• 1 milyar insana ulaşacağı,• 2.2 insana bu alanda iş açılacağı,• CO2 gazı emisyonunun yılda 169 milyon-ton azalacağı bildirilmektedir.

Fotovoltaik GFotovoltaik Güçüç ÜÜnitelerinin nitelerinin DDüünyada Kullannyada Kullanıımmıı


Dünyada başta Almanya, Amerika ve Japonya olmak üzere, İspanya, İtalya en büyük toplam PV kapasitelerine sahip ülkelerdir.

KURULU PV SİSTEMLERİNİN ÜLKELERE GÖRE ORANLARI

Diğer ülkeler6,5%

İtalya3,4%

458,2 MWpAmerika

8,7%1172,5MWp

Japonya16,0%

2148,9 MWp

İspanya24,5%

3291,2 MWp

Almanya40,9%

5498 MWp

"


Güneş enerjisi potansiyellerinin ülkemize kıyasla çok düşük olan AB ülkelerinde 2007 yılında kurulan PV sistemlerin kapasitesi 1825.6 MWp iken, 2008 yılında kurulan PV sistemlerin kapasitesi % 152 artarak 4592.3 MWp’ye yükselmiştir.(Tablo1.)

Fotovoltaik GFotovoltaik Güçüç ÜÜnitelerinin AB nitelerinin AB ÜÜlkelerinde Kullanlkelerinde Kullanıımmıı


AB ülkelerinde2007 ve 2008 yıllarında Kurulan PV güçleri(MWp)


2007 yılına verilerine göre AB ülkelerinin toplam PV kapasiteleri 4940.93 MWp’dir. 2008 yılında ise yaklaşık %100 artarak 9533.25MWp’ye yükselmiştir. Kurulu gücün %98.7’i şebekeye bağlı (on-grid) sistemler olup geri kalan %1.3’lik çok küçük kısım bağımsız (off-grid) sistemlerdir.AB ülkeleri arasında PV kapasiteleri büyüklüğüaçısından ALMANYA, İSPANYA ve İTALYA sıralanmaktadır.

Fotovoltaik GFotovoltaik Güçüç ÜÜnitelerinin AB nitelerinin AB ÜÜlkelerinde Kullanlkelerinde Kullanıımmıı


AB ülkeleriToplam PV güçkapasiteleriMWp

Keban Barajıkapasitesi 1340 MW

Atatürk Barajıkapasitesi 2400 MW


AB ülkeleriToplam PV güçkapasiteleriMWp


AB ülkeleri kişi başına elektrik enerji üretimi (Wp/kişi)

2008 yılı verilerine göre AB ülkeleri

arasında kurulu PV kapasitelerini kişi başına oranları;

İspanya (75.19 W/kişi),

Almanya (65.08 W/kişi) ,

Lüksenburg(50.46 W/kişi)İle ilk üç sırayı

almaktadır.


TTüürkiyerkiye’’nin Gnin Güüneneşş Enerji PotansiyeliEnerji Potansiyeli

Ülkemiz, coğrafi konumu nedeniyle sahip olduğu güneşenerjisi potansiyeli açısından birçok ülkeye göre şanslıdurumdadır. EİE tarafından yapılan çalışmaya göre Türkiye'nin ortalama yıllık toplam güneşlenme süresi 2640 saat (günlük toplam 7.2 saat), ortalama toplam ışınım şiddeti 1311 kWh/m²-yıl (günlük toplam 3.6 kWh/m²) olduğu tespit edilmiştir. Bölgemiz için ortalama yıllık toplam güneşlenme süresi 2993saat (günlük toplam 8.2 saat), ortalama toplam ışınım şiddeti 1460 kWh/m²-yıl (günlük toplam 4 kWh/m²)



• Ülkemiz gerek dünyada, gerekse üyelik hedeflediği Avrupa Birliği ülkeleri arasında, sahip olduğu iklime karşın, PV sistemlerle ilgili gelişimi en zayıf ülkeler arasındadır.

• AB uygulamalarında, 2010 yılında toplam enerjinin %12’sinin yenilenebilir enerji kaynaklarından karşılanması, toplam elektrik tüketiminin ise % 22’sinin yenilenebilir enerji kaynaklarına dayandırılmasıhedeflenmiştir.

• AB’ye tam üyelik sürecinde Türkiye, enerji konusunda da Avrupa Birliği’ne uyum sağlamayı amaçlamaktadır

TTüürkiyerkiye’’de Fotovoltaik Sistemlerde Fotovoltaik Sistemler


TUBİTAK tarafından yürütülen Vizyon–2023 projesinde belirlenen sosyoekonomik hedefler bağlamında odaklanılması gereken teknolojik hedefler arasında, rüzgâr, güneş ve jeotermal gibi yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelik teknolojileri geliştirmek ve enerji üretiminde bu kaynaklara, ekonomiklikleri oranında yer verilmesi gerektiği ifade edilmektedir.2005 yılında “Yenilenebilir Enerji Kaynaklarının Elektrik Enerjisi Üretimi Amaçlı Kullanımına İlişkin Kanun”un yasalaştırılması ile özel sektör yatırımlarıenerji alanına doğru yönlendirilmiştir.



2007 yılında 5627 sayılı “Enerji Verimliliği Kanunu“kabul edilmiş ve Türkiye’de enerji yoğunluğunu azaltacak uygulamaların önü açılmıştır. Bayındırlık ve İskan Bakanlığı’nın 5 Aralık 2009 yürürlüğe giren Binalarda Enerji Performansı (BEP) Yönetmeliğinde, “Yeni yapılacak olan ve 1.000 m2’nin üzerinde kullanım alanına sahip binalardaki ısıtma, soğutma, havalandırma, sıhhi sıcak su, elektrik ve aydınlatma enerjisi ihtiyaçlarının tamamen veya kısmen karşılanması amacıyla, yenilenebilir enerji kaynakları önerilmektedir.Tarım Bakanlığı’nın destekleme programlarında yenilenebilir enerji kaynağı kullanımıözendirilmektedir.



PV Sistemi Ana BilePV Sistemi Ana BileşşenlerienleriGüneş panelleri uygulamaya bağlı olarak,

akümülatörler, invertörler, solar kontrol cihazıve çeşitli elektronik destek devreleri ile birlikte kullanılarak bir PV sistemini oluştururlar.

1. Fotovoltaik Panel2. Solar Kontrol Cihazı: Şarj düzenleyici3. Depolama Grubu: Batarya Bank (Akümülatör)4. Dönüştürücüler: İnvertör


SOLAR KONTROL

CİHAZIDC

YÜK

PANEL

Fotovoltaik SistemlerFotovoltaik Sistemler--DC YDC Yüükk

BATARYA

BANK


INVERTER

PANEL

BATARYAAC

YÜK

Fotovoltaik SistemlerFotovoltaik Sistemler--AC YAC Yüükk

SOLAR KONTROL

CİHAZI


11--Fotovoltaik PanellerFotovoltaik Paneller

Fotovoltaik sistemi ana bileşenidir. Güneşten gelen enerjiyi elektrik enerjisine çevirmekle görevlidirler.

http://www.ekosolar.com/pdfler/GunesPaneliPilSolarPhotovoltaic.pdf


Panellerin Panellerin ççalalışışma prensibima prensibi

Güneş ışınlarının panele düşmesiyle beraber yarı iletken levhalarda elektron geçişi olur. Yarı iletken malzeme yaygın olarak SİLİKON kullanılmaktadır.


Panel Panel ççeeşşitleriitleri

Mono kristal, %18 verimPolikristal, %16 verimAmorf, %7-10 verimİnce-film, %5 verim

Ağırlıklı olarakçatı ve toprak zeminyüzeylerde

Bina pencere ve cepheyüzeylerinde


Panel tiplerine

göre panel

verim vegücü


Panel tiplerine göre panel güç ve geçirgenliği


Cephe uygulamaları

14:35 23 ARALIK 2009-MARDİNKavisli olarak cepheye yerleştirme

Gölgeleme Elemanıolarak

FotovoltaikPanelin

yerleştirilmesi


Medya/bilgi teknolojisinin mimariyle Medya/bilgi teknolojisinin mimariyle gergerççekleekleşştirilen bir senteztirilen bir sentez

Dünyadaki ilk Sıfır Enerji Medya Duvarı olan Pekin’deki Xicui Eğlence Kompleksi’nin dış cephesini çevreyle etkileşim halinde bir teknoloji duvarı haline getirilmiştir. Fotovoltaik bir sistemle bütünleşmiş olan cam cephe, güneş battıktan sonra gün boyu depoladığı enerjiden faydalanıyor.


Çatı uygulaması


Bir çiftliktenörnek

uygulama


Zemin uygulaması



örnek uygulama


Güneş Takip sistemli


Harran Harran ÜÜniversitesinde niversitesinde kurulu olan 1.4 kurulu olan 1.4 KWpKWp ggüüneneşştakip sistemitakip sistemi


DDüünyannyanıın En Bn En Büüyyüük 10 Fotovoltaik k 10 Fotovoltaik Panel Panel ÜÜreticileri (reticileri (MWpMWp))


Avrupa Birliği’nin PV Vizyon-2030 Raporunda; mevcut PV modül ve sistem fiyatlarında son 10 yıldaki düşüş oranı beşkatın üzerinde olup, bu durum kullanımın artmasında çok önemli bir rol oynadığıbelirtilmiştir.Panel maliyeti toplam solar sistemin %50-60 kapsar. Avrupa’da, panel maliyetlerine ülkelere göre %8-20 arasında vergi eklenir.

Panellerin fiyatlarPanellerin fiyatlarıı

2009 aralık ayı verilerine göre panel fiyatları wattbaşına ABD’de 4.31$ AB’de 4.23€’dur.


22--Solar Kontrol CihazSolar Kontrol Cihazıı

AkAkıımmıı Kontrol Ederek AkKontrol Ederek Aküüyyüü ŞŞarj ederarj ederAkAküü Tam Dolunca Gelen AkTam Dolunca Gelen Akıımmıı KeserKeserAkAküünnüün Kapasitesi Belirli Bir Limitin n Kapasitesi Belirli Bir Limitin AltAltıına Dna Düüşşüünce Tnce Tüüketimi Keserketimi Keser


33--AkAküümmüülatlatöör (Batarya)r (Batarya)

Güneş enerjisinin olmadığı veya yetersiz kaldığıdurumlar için batarya grupları kullanılır.Güneş ve Rüzgar Enerjisinde Kuru Veya Jel Tipi Bakımsız Aküler Kullanılır


44--İİnvertnvertöörrGüneş panelleri (fotovoltaik) doğru akım üretirler (DC) ve bataryalarda doğru akım olarak depolanırlar. Fotovoltaik sistemlerde alternatif akım (AC) ile çalışan cihazlar kullanılmak istenirse, invertör ile DC AC’ma dönüştürülür.İnvertörler, 12-24 volt olan doğru

akımı 220 volt 60 Hz şebeke elektriğine çevirir. Verimleri %90 civarındadır.


Fotovoltaik Sistemler Fotovoltaik Sistemler ÇÇeeşşitleriitleri

1. Şebeke dışı bağımsız (Mobil- Off grid) 2. Şebekeye bağlı sistemler ( On grid) 3. Hibrid sistemler (İkili) Dünya genelinde geçmişte, şebekeye bağlı

olmayan sistemler daha yaygın iken 1999 dan sonra şebekeye bağlı (on-grid) sistemlerin kullanımı gittikçe artmaktadır.


Şebeke Dışı Bağımsız-Off Grid

A. PanelB. Solar Kontrol C. AküD. Bağlantı Kutusu E. Cihazlar


ŞŞebekeden Debekeden Dışıışı PV Uygulama PV Uygulama AlanlarAlanlarıı

Yerleşim yerlerinden uzak Kırsal alanlarda,Tarımsal sulama amaçlı su pompalama,Haberleşme, deprem ve hava gözlem istasyonları, yangın gözetleme kuleleri,Bina içi ya da dışı aydınlatılması, soğutma ve küçük güçtemininde,Deniz fenerleri,İlk yardım, alarm ve güvenlik sistemleri,İlaç ve aşı soğutma,Uzay araçlarında, Askeri amaçlarKüçük güç ünitelerinde (saat, hesap makinesi vb.),Trafik sinyalizasyonunda


PV su pompalama uygulamaları


Harran Üniversitesinde kurulu olan aydınlatma sistemleri


ŞŞebeke iebeke iççi (on i (on gridgrid) PV sistemleri) PV sistemleri

A. PanelB.İnvertörC. CihazlarD. Ev PanosuE. ŞebekeF. Şebekeden eve alınan Elektrik Sayacı


Şebeke içi kullanımda, sistemin ürettiği enerji kullanmakta, kalan kısmı doğrudan şebekeye verebilmektedir. Bu uygulamada sistemde akümülatör ve benzeri cihazlar kullanılmasına gerek yoktur. Bu sebepten dolayı ilk yatırım maliyeti düşmekte ve güneşten elde edilen elektriğin maliyetide azalmaktadır.



Almanya’da 1.000.000 çatı projesiyle şebekeye içi sistemler desteklenmiştir. Sistemden elde edilen elektrik enerjisinin kullanılmayan kısmı, şebekeye 4-5 kat fazla fiyatla satılmaktadır.Türkiye de mevcut yönetmelikler, güneşten elektrik enerjisi elde etme ve şebekeye verme, ihtiyaç duyulduğunda tekrar şebekeden geri almaya imkan vermemektedir. Yakın zamanda yeni bir düzenleme ile bu mümkün olacaktır.




Harran Üniversitesi Merkezi kütüphanede

kurulu olan 3.5KWp gücünde şebeke

içi PV sistem

Örnek uygulama


Harran Üniversitesi Merkezi kütüphanede kurulu olan şebeke içi PV sistemin şeması

AC IN

2

DC

IN/O

UT


Sistemde 20 adet 175W gücünde 24V’luk panel kullanılmıştır.10 adet 230Ah’lik kapasiteli depolama ünitesi kullanılmıştır.Sistemin bir yıl deneme çalışmasısonucunda, ürettiği bedelsiz temiz enerji miktarı 5000 kWh olarak belirlenmiştir.

Harran Üniversitesi Merkezi kütüphanede kurulu olan şebeke içi PV sistemin şeması


'Ye'Yeşşil il ççatatıı' okullar' okullarıı elektrik paraselektrik parasıından kurtaracakndan kurtaracak

Nevşehir'de eğitim veren bir lisenin yurt binasında uygulanan sistemle, çevreci özellikler taşıyan yeşil çatı teknolojisiyle çatıda canlı bitkiler yetiştirilirken, 13.5 kW'lık kurulu güce sahip fotovoltaik güneş panelleriyle elektrik üretilecek.

Yeşil çatılı bina konsepti ; çevre dostu, insan sağlığına en az zararlı, enerji verimli teknolojileri bünyesinde barındıran ‘sürdürülebilir bina’ olarak tanımlanıyor.

Toplam 500 metrekarelik yeşil çatı ve toplam 290 metrekarelik fotovoltaik panel uygulanmıştır.

Çatıda canlı bitkilerin yetişecek olması, yağmur sularının doğal olarak arıtılmasına ve kullanılmasına ve doğal olarak ısıyalıtımına olanak verirken ekolojik bir ortam oluşacak.

Örnek uygulama


Örnek uygulama


Örnek uygulama


Örnek uygulama


Örnek uygulama


Günümüzde yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımı artırmak için yapılan en önemli uygulamalardan biride enerji kaynaklarının birlikte kullanıldığıhibrid sistemlerdir. Hibrid uygulamalarda en fazla tercih edilen enerji kaynakları rüzgar ve güneşenerjisidir. Sürekli bir enerji kaynağıolmayan rüzgar ve güneş enerjileri birlikte kullanılarak tüm yıl boyunca kesintisiz enerji elde edilebilir.

Hibrid (Hibrid (İİkili) sistemlerkili) sistemler


Hibrid Sistem BileHibrid Sistem Bileşşenlerienleri

Kontrol Sistemi

PV Panel InvertörBatarya Grubu

Karanlik Sensörü

Rüzgar Jeneratörü

AC Yük

2 4

5

1

3

6

7

-+- +

+

-


Harran Üniversitesi’ndeki Rüzgar-Güneş hibrid uygulaması


Hibrid Sistem uygulamalarHibrid Sistem uygulamalarıı


FOTOVOLAİK UYGULAMA ÖRNEKLERİ


FOTOVOLAİK UYGULAMA ÖRNEKLERİ


Güneş pillerinin karayollarında ve trafik ışıklarında kullanımı

Işıklı yol işaretleme ve uyarma İkaz lambaları

http://images.google.com/imgres?imgurl=http://img.en.china.cn/0/0,0,270,17131,500,508,afd29ebd.jpg&imgrefurl=http://detail.en.china.cn/provide/detail,1071431970.html&usg=__h5eKbUuahxnOXo10DBpbHnFdFIg=&h=508&w=500&sz=33&hl=tr&start=13&um=1&tbnid=bAA-rS1bCbp3TM:&tbnh=131&tbnw=129&prev=/images%3Fq%3Dsolar%2Btraffic%2Blights%26um%3D1%26hl%3Dtr%26rls%3Dcom.microsoft:tr:IE-SearchBox%26rlz%3D1I7SKPB

http://images.google.com/imgres?imgurl=http://keetsa.com/blog/wp-content/uploads/2008/01/solar-walkway-lights.jpg&imgrefurl=http://keetsa.com/blog/category/science-and-technology/page/8/&usg=__5xIOosiX1RgW_9ZF3HR_ttyXXzc=&h=300&w=300&sz=21&hl=tr&start=8&um=1&tbnid=YqI4uuGlzol0NM:&tbnh=116&tbnw=116&prev=/images%3Fq%3Dsolar%2Bproduct%26um%3D1%26hl%3Dtr%26rls%3Dcom.microsoft:tr:IE-SearchBox%26rlz%3D1I7SKPB


Güneş enerjili pervaneli şapka

PV şarjlı taşınabilir lamba ve radyo

PV şarjlı el feneri

Şarj için katlanabilir PV panelPV’li sırt çantası

Güneş pillerinin çeşitli alanlarda kullanımı

http://absolutepromotions.typepad.com/photos/uncategorized/2008/05/06/custom_solar_backpack.jpg


Güneş enerjili şarj cihazları

Güneş enerjili jeneratör (600W)

http://www.bilgiustam.com/resimler/2008/04/4-3-08-powercube.jpg

http://www.midsundigital.com/EnProductShow.asp?ID=125


SONUSONUÇÇ ve DEve DEĞĞERLENDERLENDİİRMERME

Elektrik enerjisinin kullanıldığı tüm uygulamalarda FOTOVOLTAİK elemanlar rahatlıkla kullanılır.Kullanılan panel ve diğer elemanların uluslar arasıstandartlara uygun olmalıdır.Cihazlar enerji tasarruflu olmalıdır. Solar pompa, LED aydınlatma gibi özel üretimler…..Fotovoltaik uygulamaların bilimsel yaklaşımla uzman kişilerce projelendirilmesi gerekir.Bileşenler arasında uygun optimizasyonlar yapılmalıdır.Üniversitemizde kurulacak olan GAP TEKNOKENT kapsamında elde edilen tecrübeler paylaşılacaktır.


TETEŞŞEKKEKKÜÜRLERRLERYrd. DoYrd. Doçç. Dr. M. Azmi AKTAC. Dr. M. Azmi AKTACİİRR

Harran ÜniversitesiMühendislik FakültesiMakina Mühendisliği Bölümü

Osmanbey Kampüsü, Şanlıurfa

[email protected]://eng.harran.edu.tr/~aktacir/

Harran ÜniversitesiGüneş Enerjisi Araştırma ve Uygulama Merkezi

Documents

GÜNEŞENERJİSİİLE ELEKTRİK ENERJİSİeng.harran.edu.tr/~aktacir/MARDIN_PV.pdf · Güneş enerjisi potansiyellerinin ülkemize kıyasla çok düşük olan AB ülkelerinde 2007