Güneş Panelleri Nasıl Çalışır?


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 amaci 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.Herbir hücre, aynen pillerde de olduğu gibi, elektrik akimi yaratmak için bir pozitif ve bir negatif katmandan oluşur.

Güneşten gelen fotonlar güneş panelinin üzerinde bulunan bahsettiğimiz bu hücreler tarafından emildiklerinde, açığa çıkan enerji elektronların özgürce hareket etmelerine yol açar.

Elektronlar panelin alt kışıma doğru yol alır ve bağlantı kablosundan dışarı çıkarlar. Elektronların bu akımına elektrik denir.

İstenilen enerji miktarına göre solar hücreleri bir araya getirip birçok farklı alanda kullanmak ve enerji üretmek mümkündür. Kullanılan panelin boyutu yapılacak ise göre değişse de, işleyiş prensibi aynidir.

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.

Aşağıda bir fotovoltaik sistemde olması gereken bileşenleri ve görevlerini görebilirsiniz.

1. Güneş Panelleri:

Fotovoltaik sistemi ana bileşenidir. Güneşten gelen enerjisi elektrik enerjisine çevirmekle görevlidirler.  Bir güneş paneli seçerken aşağıdaki noktalara dikkat edilmelidir.

Fiyatı: Bir güneş panelinin fiyatı büyüklüğüne, dayanıklılığına ve çeşidine göre değişiklik gösterir. Ayrıca farklı firmaların farklı kalitedeki ürünleri de fiyat açısından farklılık gösterir. Aşağıdaki linkte çeşitli firmaların çeşitli büyüklükteki panellerinin fiyatlarını görebilirsiniz.

Büyüklüğü:
Bir solar panelin büyüklüğü veya yüzey alanı onun ne kadar vat üreteceğini doğrudan etkiler. Solar panel büyüklüğünün yani sıra panelin çeşidi baksa bir değişle teknolojisi de vat değerini doğrudan etkiler. Bu konuda daha fazla bilgi için aşağıdaki makaleye göz atabilirsiniz.

Dayanıklılığı: Anlaşıldığı gibi bir solar panelin özellikleri birbirleri ile bağlantılıdır. Ayni şekilde bir panelin dayanıklılığı doğrudan fiyatını etkiler ve yine doğrudan panelin teknolojisine bağlıdır. Ayrıca daha kaliteli ürünler daha dayanıklı ve uzun omurludur. Uzun omurlu güneş panelleri yatırımın geri dönüşü açısından tercih edilmelidir.

Çeşidi: Solar panellerin üretiminde değişik teknolojiler kullanılmaktadır. Bu teknolojiler, bir solar panelin fiyatını, büyüklüğünü ve dayanıklılığını doğrudan etkiler. Yeni teknolojilerin güneş enerjisi üretme performansı daha yüksektir. Yani ayni yüzey alanından daha fazla enerji üretirler. Fakat bu özellikleri fiyatlarının yüksek olmasına yol acar.

 

2. Inverter(çevirici):

Inverter bir fotovoltaik sistemin önemli bileşenlerinden biridir. Görevi Doğru akimi alternatif akıma çevirmektir. Güneş panelleri tarafından üretilen enerji doğru akimdir. Doğru akıma bir başka örnek ise pillerdir. Buna karşılık şehir şebekesinden gelen akim alternatif akimdir.

Bir inverterde bulunması gereken önemli özellikler aşağıda sıralanmıştır:

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.

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.

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.

Inverter üreten firmalar arasında en bilinenleri ve en kaliteli olanlarından bazıları aşağıda sıralanmıştır:

  • Beacon Power
  • Exeltech
  • Fronius
  • SMA
  • PV Powered
  • Xantrex


3. 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.

4. 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.

Aşağıdaki videoda güneş panellerinin çalışma şekli gösterilmektedir.