Fotovoltaik Sistem Nedir?

Güneş enerjisi, yenilenebilir ve tamamen sürdürülebilir olduğu için yeşil enerji grubuna ait çevre dostu enerji kaynaklarından biri olarak değerlendirilir. Güneş panelleri ise termal enerjiyi ve güneş ışınlarını enerjiye dönüştüren sistemin en bilinen parçasıdır.

Güneş panel sistemi ile enerji dönüşümü 19. yüzyıldan beri bilinen bir teknoloji olsa da 20. yüzyıl başlarında yaygınlaşmaya ve güneş enerjisiyle çalışan çeşitli cihazlar için patentler alınmaya başlanmıştır. Bu sayede daha çok tanınan ve çevre için oldukça değerli bir enerji kaynağı olan güneş enerjisi, panellerin de geliştirilmesi sayesinde sadece cihazlarda değil konut, fabrika, tesis ve çeşitli işletmelerde de büyük avantajlar sağlar.

Fosil kaynak kullanımını büyük ölçüde azaltabilecek ve bu sayede hem maddi hem de çevresel faydalar sağlayabilecek fotovoltaik sistem hakkında tüm merak edilenlere yazımızın devamından ulaşabilirsiniz.

Fotovoltaik (PV) Sistem Nedir?

Fotovoltaik sistem, gelen güneş ışığını elektrik enerjisine dönüştürür. Bununla birlikte fotovoltaik sistem ve güneş paneli terimleri sıklıkla birbirinin yerine kullanılsa da farklı amaçlara hizmet ederler. Fotovoltaik paneller ve güneş enerjisi kollektörleri (güneş panelleri) binaların çatılarına ve zemin seviyesine kurulduğundan birbiri ile karıştırılan sistemlerdir.  

Güneşin termal ve ışın enerjisi farklı amaçlar için kullanılmak üzere depolanır. Termal enerjinin elektriğe dönüştürülmesi için fotovoltaik sistem tercih edilirken diğer paneller gelen ışınları ısıya dönüştürür. Böylece doğal kaynaklı bu iki enerji sistemi birbirinin rakibi değil, tamamlayıcısı olarak görülebilir.

Fotovoltaik sistemin en önemli bileşenleri ise güneş hücrelerinin seri veya paralel olarak bağlandığı güneş modülleridir. Bu güneş modülleri güneş radyasyonunu elektriğe dönüştürür.

Güneş panel sistemi en basit ifadeyle, güneş enerjisini başka bir enerji türüne dönüştüren bir sistemdir, ancak elektrik olması gerekmez. Örneğin güneş paneli, daha çok ısı amaçlı kullanılır.

Güneş enerjisi daha sonra ısıtma veya sıcak su için kullanılabilen ısıya dönüştürülür. Fotovoltaik paneller ise ısı pompalarıyla birlikte çalışabilir ve kullanılan evin ya da işletmenin ısınma maliyetini de düşürebilir.

Fotovoltaik Panel Nedir? 

Fotovoltaik güneş panelleri en yaygın kullanılan ve muhtemelen günlük hayatta sıkça karşılaştığınız panellerdir. Güneş enerjisini elektrik enerjisine çevirmek için kullanılan bu paneller, İngilizce'de photo voltaic olarak adlandırılır ve yaygın olarak PV kısaltması ile kullanılır. 

PV paneller farklı güneş hücrelerinden oluşur. Bu hücreler, iki silikon tabakasından oluşan küçük, ince plakalardır. Güneş ışığı bu fotovoltaik hücrelerin üzerine düştüğünde iki katman arasında bir elektrik voltajı oluşur.

Pek tabii fotovoltaik güneş panellerinin de çeşitleri vardır. Gelin bunlara bir göz atalım:

• Monokristal Güneş Panelleri: Monokristal güneş pilleri, tek bir silikon kristalinden oluşur. Böylece elektronlar daha rahat hareket eder ve daha fazla verim sağlar. Daha pahalıdır ve üretilmesi daha zordur çünkü üretim esnasında silikon kristaller kesilir ve karakteristik pahlı köşelere sahip olur. (%15 ila %24) oranında verim sağlar ve yüksek ısıya dayanıklılığı ile birlikte mekanik hasar direnci vardır. Polikristal panelden farkı tek silikon kristalinden üretilmesi ve arka kısmının düz olmasıdır.
• Polikristal Güneş Panelleri: Polikristalin ön kısmı silikondan yapılır, arka kısmı ise dalgalıdır ve güneş panelleri arasında en yaygın olanıdır. Sonuç olarak, verimlilikleri monokristal güneş panellerine göre daha düşüktür (%13 ila %16). Yani aynı verimi elde etmek için daha fazla panele ihtiyacınız vardır.
• Amorf Güneş Panelleri: Kristal güneş panellerinin aksine, bu fotovoltaik paneller kristal bir yapıya sahip değildir. Bunun yerine ince, fotovoltaik bir amorf silikon filmi ile kaplanması hafiflik ve esneklik sağlar. Amorf güneş panellerinin verimliliği, kristal güneş panellerinden daha düşüktür (% 6 ila %7). Öte yandan, amorf güneş panelleri de çok yüksek sıcaklıklar için idealdir.
• Glass-Glass Güneş Panelleri: Arka kısım da ön panel gibi plastik yerine camdan yapıldığı için çift camlı panel de denir. Çift cam sayesinde daha uzun bir kullanım ömrü ve %25 ve daha fazla verim sağlar. Sonuç olarak, yaklaşık 30 yıl sonra bile %85'lik bir oranla çalışmaya devam edebilir. Kristal güneş panellerinde bu oran daha düşüktür.

Fotovoltaik Sistem Nasıl Çalışır?

Fotovoltaik güneş panelleri, enerji toplayan hücreler ve depolayan güneş pilleri temelinde çalışır. Radyant enerjiyi (elektromanyetik radyasyonda bulunan enerji) elektrik enerjisine dönüştürürler. Birkaç hücreyi birbirine bağlarsanız, çatılara, cephelere ve açık alanlara yerleştirilebilecek paneller oluştururlar. Peki bu hücreler nasıl elektrik üretir? Bunu şu şekilde açıklamamız mümkün:

1. Güneş panellerinin üzerine ışık düştüğünde pozitif ve negatif elektronlar salınır. Serbest salınıma geçen bu elektronlar potansiyel bir fark oluşturur. Bu potansiyel fark sistemin çektiği enerjiye göre bir akım oluşturur. Kısaca paneller güneş ışığını DC elektriğe dönüştürür. 
2. DC elektrik akımının gerektiğinde kapatılabilmesi için DC anahtar eklenir ve kablo ile kontrol sistemine bağlanır. 
3. Üretilen güneş enerjisinin evde kullanılabilmesi için önce alternatif akıma dönüştürülmesi gerekir. Bu nedenle DC elektrik, AC elektriğe dönüşüm sürecine girer ve invertöre (evirici) yönlendirilir. 3 Güneş panelinde üretilen akım ise invertör tarafından şebekeye uygun hale getirilir yani dönüştürülür (50 Hz'de 230 V veya 400 V alternatif akım). Alternatif akım daha sonra evde tüketilebilir veya şebekeye bağlanabilir. 
4. Evirici sayesinde kullanıma hazır olan enerji ise evlerden ofislere kadar hemen her alanda elektronikler için kullanılabilir.
5. Güneş enerjisi için depolama birimi kullanmak isteğe bağlı olduğundan kullanım alışkanlıklarınıza göre tercih edebilirsiniz. Güneş pilleri kurulumunda diğer karar vermeniz gereken nokta ise bataryanın eviriciden önce ya da sonra monte edilmesidir. 
6. Eviriciden çıkan AC enerji sayaca gider. Sayaç ise güneşten elde edilen ve tüketilen enerji miktarı ile birlikte şebekeden alınan ve ihtiyaç fazlası olarak satılan miktarı ölçer. 
7. AC elektrik en son olarak evin bağlı olduğu sigorta kutusuna dahil edilir. 
8. Elektrik daha sonra ev içinde, örneğin ışıklara ve cihazlara güç sağlamak için kullanılabilir
9. Kullanılmayan veya depolanmayan güneş elektriği şebekeye verilir. Lisans anlaşmanız varsa, bu fazla elektriği satabilir ve gelir elde edebilirsiniz.

1 2 3 4 5 6 7 8

Fotovoltaik Panel Sistemleri
Nasıl Çalışır?

(Rakamlara tıklayarak detayları öğrenebilirsiniz)

Görüldüğü gibi fotovoltaik enerjinin uygulama alanı esas olarak sadece sıcak su üretimi için kullanılan güneş enerjisi termal kollektörlerinden çok daha geniştir. Paneller tarafından üretilen elektriğin parametreleri, herhangi bir sistemin bir başka zorunlu bileşeni olan invertör tarafından ayarlanır. 

İnvertörün görevi ise elektriği priz yoluyla kullanılabilecek hale getirmesidir. En önemli özelliği ise fotovoltaik sistemin sadece güneşli günlerde değil, tüm yıl boyunca, güneş radyasyonunun daha düşük olduğu zamanlarda bile çalışmasıdır. Yazın üretilen fazladan enerji, sonbahar ve kış aylarında depolanan rezervin bir kısmını geri almak için üreticiler tarafından elektrik şirketine aktarılabilir.

Fotovoltaik Sistemlerin Çeşitleri Nelerdir?

Fotovoltaik güneş panelleri, kullanım amacına ve elektrik şebekesinin bağlanma durumuna göre çeşitlere ayrılır. Fotovoltaik sistemler şebekeye bağlı olarak On-Grid ve Off-Grid olmak üzere ikiye ayrılır. Bunlara detaylı bir şekilde göz atarsak:

• On-Grid Fotovoltaik Sistemler: Şebekeye bağlı sistemler olarak da bilinen On-Grid fotovoltaik güneş enerji sistemleri, profesyonel firmalar tarafından tasarlanır ve kurulur. Örnek verecek olursak, kurulan PV sistemlerinin çoğunluğu şebekeye bağlıdır. Küçük veya büyük fark etmeksizin birer güneş enerji santrali olan On-Grid sistemler; invertör, data logger, güneş panelleri ve çift yönlü sayaçlar olmak üzere dört temel parçadan meydana gelir. Güneş panellerinin ürettiği elektrik enerjisi, şebeke bağlantılı eviricilerde düzenlenir ve şebekeye aktarılabilecek forma dönüştürülür. Bu sistemler havanın kapalı olduğu ya da üretimin düşük olduğu zamanlarda elektrik gereksinimini karşılar.

• Off-Grid Fotovoltaik Sistemler: Depolamalı sistemler olarak da bilinen Off-Grid fotovoltaik sistemler, genellikle elektrik şebekesinden ayrı olarak kurulur. İnvertör, akü grubu, güneş paneli ve şarj kontrol cihazı olmak üzere 4 ana parçadan oluşan Off-Grid sistemler, güneş panellerinin ürettiği elektriği aküler aracılığıyla depolayarak inverterlerle birlikte evlerde kullanılan elektrik enerjisine dönüştürür. Bu sistemler genellikle bir elektrik depolama sistemi ile kullanılır.

Fotovoltaik Sistemler Hangi Temel Parçalardan Oluşur?

Bir fotovoltaik sistem 3 ana bileşenden oluşur: fotovoltaik paneller, bir invertör ve elektrik sayacı. Peki böyle bir sistem tam olarak nasıl çalışır? Parçalarının görevleri nelerdir? Kısaca bakacak olursak: 

• Fotovoltaik Paneller: Paneller doğru akım üretmek için kullanılır. Işık panellere düştüğünde 2 silikon tabaka arasında elektrik akımı oluşur ve invertöre aktarılır.
• İnvertör: İnvertör, doğru akımı alternatif akıma dönüştürmek için gereklidir. Tek başına panel aydınlatmanız ya da diğer elektronik cihazlarınız için doğru akımı sağlayamaz. Bu nedenle bir invertör bu doğru akımı kullanılabilir alternatif akıma dönüştürür. Eviricinin gücünün fotovoltaik panellerinizin gücüyle uyumlu olması önemlidir.
• Elektrik Sayacı: Toplam tüketiminizi kaydeder ancak kayıt sayaç türüne göre farklı şekillerde yapılabilir. Örneğin ters sayaç son okumayı görüntüler, şebeke maliyeti ya da gerçek tüketimi göstermez. Dijital sayaç ise şebekeye ne kadar elektrik verdiğinizi ve şebekeden ne kadar elektrik aldığınızı görebilirsiniz. Şebeke maliyetleriniz daha sonra elektrik şebekesinden gerçek tüketiminize göre hesaplanır.

Bunların dışında PV sistemde; montaj sistemi, güneş pilleri, elektrik depolama sistemleri, kablolar, konnektörler gerekir. Fotovoltaik sistemde tüm parçalar ve çeşitleri kurulum şekline de bağlı olduğundan oldukça değişkendir.

Fotovoltaik Sistem Kullanım Alanları

Büyük ve küçük ölçeklerde kurulum yapılabilen fotovoltaik sistem hem şebeke bulunmayan alanlarda hem de şebekeye elektrik sağlamak amacıyla hemen her yerde kullanılabilir. Fotovoltaik sistemin başlıca kullanım alanları ise ev ve işletmeler olarak bilinir.

Genel kanının aksine bu güneş paneli sistemi daha geniş bir kullanım alanına sahiptir. PV panelleri kurulumu ile elektrik sağlayabileceğiniz ve kurulum yapabileceğiniz alanlar şöyle sıralanabilir:

• En küçük fotovoltaik sistemler hesap makinelerinde yer alır ve kol saati gibi bu tarz elektronik cihazlarda kullanılır.
• Bazı sistemlerde su pompalamak için gereken elektriği sağlayabilir.
• Özellikle kırsal alanlarda iletişim ekipmanına güç sağlar.
• Uluslararası Uzay İstasyonları alanında ihtiyaç duyulan elektriği üretebilir. Ayrıca uyduların gerek duyduğu güç yine PV sistemleri tarafından sağlanır.
• Katlanabilir tente, otoparklar ve gölgeleme sistemlerinde kullanılır.
• Parkmetreler, yol aydınlatması, deniz feneri gibi bağımsız alanlarda elektrik için idealdir.
• PV panel askeri alanda ekipmanı şarj etmek için bağımsız kullanılır.
• Toplu taşıma ya da otomobillerde aydınlatma, sunroof sistemi ve şarj istasyonları için tercih edilebilir.

Fotovoltaik(PV) Sistemin Avantajları

Elektrik maliyetlerinin hızla artması nedeniyle fotovoltaik sistem tasarruf sağlamanın ve enerji şirketlerine daha az bağımlı olmanın mükemmel bir yoludur. Güneş panellerinizin ürettiği enerjiyi kendiniz kullanabilir veya şebekeye verebilirsiniz.

Yasal garantisi ve kendi enerjinizi üreterek tasarruf ettiğiniz miktar sayesinde, güneş sistemi birkaç yılda kendini amorti eder. PV sistemleri ile elde edebileceğiniz diğer avantajlara baktığımızda:

• PV güneş panelleri kurarak, çevreye duyarlı bir yaşam sürebilir ve CO2 emisyonlarınızı önemli ölçüde azaltabilirsiniz.
• Karmaşık bakımlar gerektirmez, genellikle temizdir. Böylece enerji ve bakım masraflarınız azalır.
• Sessiz çalışır ve gürültü kirliliğine neden olmaz.
• Elektrik şebekesi olmayan alanlarda rahatlıkla kullanılır.
• Hemen her yere kurulumu yapılabilir. Verandadan kış bahçesine ev çatısından tesislere kadar farklı ölçeklerde hazırlanabilir.
• Ayrıca fotovoltaik sistem mülkünüzün değerini de artırır.

Fotovoltaik (PV) Sistemin Dezavantajları

Fotovoltaik sistem de hemen her enerji sistemi gibi kusursuz değildir. Maliyet ve bağımlılık konusunda özgür kalmanızı sağladığından diğer alternatiflere göre en uygun seçeneklerden biri olsa da kurulum maliyeti ve bakım gibi konularda dezavantajları vardır.

Fotovoltaik sistem ile güneş panellerini kullanmanın dezavantajları ise şunlardır:

• Sistem performansı güneş radyasyonuna bağlıdır.
• Her güneş paneli sistemi gibi ilk kurulum maliyetleri yüksektir.
• Sadece gündüz elektrik üretimi gerçekleşir ancak gün doğumundan batımına kadar depolanabilir. Bu sayede geceleri de rahatça kullanılabilir.
• Özel bir kurulum odası gerekebilir.
• Ne kadar kâr edeceğiniz diğer güneş sistemlerinde de olduğu gibi yasal düzenlemelere bağlıdır.

Fotovoltaik hem bireysel hem de toplumsal fayda sağlayan verimli enerji üretmenin en iyi yollarından biridir.

Siz de güneş paneli kullanıyorsanız tecrübelerinizi, yıllık ortalama kârınızı ve bildiğiniz diğer faydalarını yorumlarda belirterek kullanıcıları sürdürülebilir yaşama teşvik edebilir ve daha çok kişinin bu yeşil enerjiden faydalanmasını sağlayabilirsiniz.