Arazi Tipi Güneş Enerjisi Santrali Kurulumu
Güneş Enerjisi Santralleri Nasıl Çalışır?
Güneş enerjisi santralleri kısaca adıyla GES hem büyük güçlerde hem de küçük güçlerde kurulabilmektedir. Büyük güçler 100 MW değerinden fazla olan arazi tipi güneş enerjisi santrali kurulumu iken küçük güçler ise ev tipi çatı güneş enerjisi santralleri olarak bilinirler. Arazi tipi güneş enerjisi santralleri on-grid yani şebekeye bağlı çalışırlar. Çatı GES sistemleri ise genelde off-grid yani şebekeden bağımsız, akülü sistemlerle çalışırlar.
On-Grid ve Off-Grid Güneş Enerjisi Santralleri
On-grid güneş enerjisi sistemleri, elektrik şebekesine bağlı olarak çalışan sistemlerdir. Bu sistemler genellikle şehirler veya yerleşim bölgelerinde kullanılır. On-grid sistemlerde, güneş panelleri elektrik üretirken, fazla üretilen elektrik doğrudan elektrik şebekesine aktarılır. Bu şekilde, elektrik şebekesine fazladan elektrik sağlanır veya tüketilirken şebekeden elektrik alınır. On-grid sistemler, net metreleme adı verilen bir sistemle çalışabilir. Bu sistemde, kullanıcılar kendi ürettikleri elektriği şebekeye satıp, ihtiyaç duyduklarında şebekeden elektrik satın alabilirler. On-grid sistemler, elektrik kesintileri durumunda otomatik olarak çalışmazlar ve güvenilir bir şekilde elektrik sağlamazlar. Ancak, maliyeti düşüktür ve şebekeye bağlı olması nedeniyle ek depolama gerektirmez.
Off-grid güneş enerjisi sistemleri, elektrik şebekesine bağlı olmayan, bağımsız sistemlerdir. Bu sistemler genellikle kırsal veya uzak bölgelerde, elektrik şebekesinin olmadığı veya ulaşımının zor olduğu yerlerde kullanılır. Off-grid sistemlerde, güneş panelleri elektrik üretirken, bu elektrik bir batarya sistemi tarafından depolanır. Depolanan elektrik, ihtiyaç duyulduğunda kullanılmak üzere bataryalardan alınır. Off-grid sistemler, elektrik kesintilerinden etkilenmez ve bağımsız çalışabilirler. Ancak, batarya depolama maliyeti yüksektir ve sistemin güvenilirliğini artırmak için düzenli bakım gerektirir.
Arazi Tipi Güneş Enerji Santrali Nedir?
Arazi tipi güneş enerji santralleri geniş arazi alanlarına kurulan ve genellikle büyük ölçekli güneş enerjisi üretimine odaklanan tesislerdir. Bu tesisler, fotovoltaik (PV) güneş panelleri veya termal güneş kolektörleri kullanarak güneş enerjisini elektrik enerjisine veya ısı enerjisine dönüştürmek için tasarlanmıştır. Arazi tipi güneş enerji santralleri, tarım arazileri, boş araziler, çöl alanları veya endüstriyel kullanım için ayrılan büyük alanlar gibi geniş ve açık arazilere kurulabilirler. Bu tür santraller, genellikle elektrik şebekesine bağlı olarak çalışır ve şebekeye fazladan elektrik sağlarlar. Arazi tipi güneş enerji santralleri genellikle yüksek verimlilik ve büyük ölçekli elektrik üretimi için tasarlanmıştır. Bu tesisler, güneş enerjisini geniş alanlarda toplar ve yoğunlaştırır, böylece büyük miktarlarda elektrik enerjisi üretebilirler. Ayrıca, bu tür santraller, genellikle ek depolama sistemleri veya yedek güç kaynaklarıyla desteklenerek, güneş ışığının olmadığı zamanlarda bile sürekli elektrik üretimi sağlayabilirler.
Arazi Tipi Güneş Enerji Santrali Kurulumu Nasıl Yapılır?
Arazi tipi GES santrallerinde temelde kullanılan ana ekipmanlar aşağıdaki gibidir.
- Güneş panelleri
- Güneş paneli konstrüksiyonu
- DC solar kablo
- DC toplama panoları
- Solar İnvertör
- AC toplama panoları
- AC enerji kabloları
- Yağlı tip dağıtım trafosu
- Orta gerilim hücresi
- Beton köşk
Arazi tipi güneş santralleri genelde 1 MW ve üzerindeki güçlerde kurulur. Öncelikle arazi yapısı incelendikten sonra GES tesisi için gerekli izin, onay, ruhsat ve benzeri belgeler alınır. Tesisin kurulacağı yer ile alakalı alınacaklar onaylar ve izinler ayrı bir konudur dolayısıyla bu makalede sadece teknik olarak arazi tipi güneş enerjisi santrali kurulumu anlatılmaktadır. Tesisin yeri ve gücü belli olduktan sonra buna uygun güneş panelleri seçilir. Güneş panelleri ile solar invertör arasında 1x6mm2’lik kırmızı ve siyah renkte DC solar kablolarla bağlantı yapılır.
Bu bağlantı yapılırken önce güç solar panellerden çıkar ve “DC Combiner Box” adı verilen “DC Toplama Kutuları” panolarına gider. Burada DC sigortalar ve şalterler bulunmaktadır. Çünkü her bir solar panelden çıkan kabloyu direkt invertöre bağlanamayacağı için çıkan tüm gücün belirli güçlerde bir panoda toplanıp optimize şekilde solar invertörlere aktarılması gerekir. DC toplama kutularından çıkan enerji solar invertöre bağlanır. Solar invertörler güneş enerjisi santrallerinin en önemli ekipmanlarından biridir. Kabaca beyni gibidir. Genel anlamda solar invertör, (solar inverter veya pv inverter olarak da isimlendiriliyor) güneş panellerinden elde edilen DC gerilimi, AC gerilime çeviren elektriksel bir güç dönüştürücü ekipmanı olarak tanımlanabilirler. Yapısında yarıiletken elemanlarla beraber mikroişlemci kontrollü güç elektroniği devreleri bulunur. Monofaze veya trifaze olarak üretilebilirler. Genelde 1,5 kW’dan, 3 MW veya uygulamaya göre daha yüksek değerlerde üretilebilen solar invertörlerde, Maximum Power Point Tracker” (MPPT- Maksimum Güç Noktası Takibi) denilen bir algoritma mevcuttur. Gün içerisinde panellere düşen güneş ışınlarının açısı değişiklik göstermektedir. Bununla beraber solar panellerin absorbe ettiği ışın miktarı da değişeceğinden üretilen enerji farklı olacaktır. Fakat sistemde sürekli değişen düzensiz bir enerji üretimi istenmediği için üretilen gücün MPPT algoritması tarafından kontrol edilip düzenli ve verimli bir hale getirilmesi sağlanır. Bu işlemler, invertörün içerisinde bulunan mikrodenetleyicideki kompleks algoritmalar sayesinde gerçekleşmektedir. Günümüzde son teknoloji üretilen solar invertörün çoğunda MPPT algoritması bulunmaktadır. Sistemin On-Grid mi veya Off-Grid mi olacağını da belirleyen ekipmandır.
Solar invertör, dizi (string) invertörler ve merkezi (central) invertörler olmak üzere ikiye ayrılır. Dizi invertörlerde her bir panel dizisi, invertörlere direkt bağlanır. Genelde 1 MW ve altı güçlerdeki küçük ölçekli santrallerde veya çatı tipi güneş santrallerinde tercih edilir. Merkezi invertörler ise, güneş paneli dizilerinin DC korumanın yapıldığı akım toplayıcı kutularında toplanıp tek bir merkezden invertöre bağlandığı invertör tipidir. Merkezi veya dizi invertörlerde dönüştürülen AC gerilim, uygulamaya göre bir transformatör vasıtasıyla daha yüksek bir gerilim seviyesine dönüştürülebilir. Yüksek güçlü güneş santrallerinde çoğunlukla merkezi invertörler tercih edilmektedir. Uygulamaya göre güneş santrallerinin alçak gerilim değerleri 350V ile 800V aralığında dizayn edilebilir. Güneş santrallerinde kullanılacak olan invertörler, kullanılan güneş panellerinin yapısına, güç kapasitesine, arazi ve gölgelenme durumuna, sıcaklık ve rakım değerlerine, servis hizmetinin kalitesine göre doğru bir şekilde seçilmelidir.
Solar invertörler günümüzde arazi tipi güneş enerjisi santrallerinde eğer tesis 1 MW ve üzerindeyse merkezi invertör tercih edilir. Örneğin 10 MW’lık bir tesis ise toplamda 1 MW’dan 10 adet solar invertör kullanılır. İnvertörün çıkış gerilimi de yine invertörün teknik föyünde yazar. Genelde kablo maliyetleri daha çok azalsın diye solar invertörün çıkış gerilimini 400 VAC yerine, 690 VAC veya 800 VAC yapılır.
Solar invertörden elektrik enerjisi AC gerilime dönüştürüldükten sonra “AC Combiner Box” yani “AC Toplama Panolarına” gelir. Buradaki koruma şalterlerinin seçimi çok önemlidir çünkü hem transformatörü hem de solar invertörü korumaktadır. Eğer gerilim değeri 690 VAC’ye kadarsa standart çıkış şalterleri kullanılabilir çünkü 400VAC açık tip şalterler aslında 690 VAC değerine kadar çalışabilir. Eğer gerilim değeri 800 VAC ise 1000VAC değerinde çalışabilen açık tip alçak gerilim şalterlerin kullanılması gerekmektedir.
Ayrıca 800VAC çıkışlı sistemlerde bir adet de 15-50 kVA arasında 800/400VAC dönüştüren küçük bir trafo kullanılır. Bu trafo önemlidir çünkü tesisin kontrol odaları, aydınlatmaları vb. yükler gibi iç ihtiyaçlarında kullanılır. Bu trafo kuru tiptir ve beton köşkün içerisine konur. Bazen de 50 kVA’lık OG/AG dönüşümünü yapan bir dağıtım trafosu kullanılır ve direkt orta gerilim hücrelerine bağlanır. Bu şekilde uygulamalarda sahada karşılaşılmaktadır.
AC toplama panolarından çıkan enerji yağlı tip dağıtım trafosuna giderek orta gerilime çevrilir, orta gerilim hücrelerine bağlanır. Üretilen enerjinin okunması bu orta gerilim hücrelerindeki akım-gerilim ölçü hücresindeki çift yönlü sayaçlar sayesinde yapılır. Ayrıca otoprodüktör koruma, güneş enerjisi santrallerinde üretilen enerjinin şebeke giriş-çıkış bağlantısı vs. orta gerilim hücrelerinde yapılır. GES tesislerinde orta gerilim hücreleri hem dağıtım merkezi olarak şebeke giriş, çıkış, transformatörlerinin bağlantısının yapıldığı ve toplandığı, şebekeye bağlandığı, enerji sayaç okunmasının yapıldığı yerde bulunurken, hem de ayrıca her bir dağıtım transformatörünün bulunduğu noktalarda hat giriş, ölçü ve trafo koruma hücreleri bulunur.
Arazi tipi güneş enerjisi santrali kurulumu yaparken beton köşklerin yeri çok önemlidir. Beton köşklerin içerisinde orta gerilim hücreleri, dağıtım panoları, akü redresör grupları, iç ihtiyaç trafosu, alçak gerilim şalterleri, dağıtım trafoları vs. bulunur. arazi tesisinin belirli bölümlerine yerleştirilir. Bu yerleşim yapılırken kablo maliyetinin en az düzeyde olması göz önünde bulundurulur.
Lisanslı ve Lisanssız GES Güneş Enerji Santralleri
Arazi tipi güneş enerjisi santrali kurulumu yapmadan önce lisanslı ve lisanssız GES nedir, bunu belirtmek gerekir. Lisanslı ve Lisanssız GES olmak üzere iki çeşit güneş enerjisi santral tipi vardır. Lisanslı GES santrallerine göre Elektrik Piyasası Kanunu’nun 6446 sayılı hükmüyle, elektrik üretimi, iletimi, dağıtımı, toptan veya perakende satışı, elektrik ithalatı ve ihracatı ile piyasa işletim faaliyetleri için lisans alma zorunluluğu getirilmiştir. Bu çerçevede, piyasada faaliyet göstermek isteyen ve kurulu gücü 5 MW’tan büyük olan yenilenebilir enerji kaynaklarına dayalı elektrik üretim santralleri için Enerji Piyasası Düzenleme Kurumu’ndan (EPDK) üretim lisansı alınması gerekmektedir. Burada üretilen enerji piyasa değerinde satılabilir. Lisans süresi 49 yıl gibi uzun bir süreyi kapsar. Üretimin pek bir sınırı yoktur. Genelde arazi tipi güneş enerjisi santralleri 5 MW değerinden büyük olduğu için lisans alınması zorunlu olmaktadır.
Lisanssız güneş enerji santrallerinde ise Elektrik Piyasasında Lisanssız Elektrik Üretim Yönetmeliği, gerçek veya tüzel kişilerin lisans almadan veya şirket kurmadan elektrik üretim faaliyetlerini gerçekleştirebilmelerini sağlar. Bu düzenleme ile, belirli bir kurulu güç sınırlaması içinde olan bireyler veya kurumlar, elektrik enerjisi üretimine katılabilir ve ürettikleri enerjiyi elektrik şebekesine satabilirler. Küçük güçlü projeler ve bireysel yatırımcılar için ideal bir seçenektir. Eğer üretici, gereğinden fazla elektrik üretirse, elektrik faturasından bu bedel düşebilir. Ayrıca devlet destekleri ve hibeleri bulunmaktadır.
