Güneş Enerjisi - Güneş Paneli

Güneş Panel Yapımı Deneyim

            

              Güneş paneli, güneş panel hücreleri bir araya gelmesi ile oluşur.

Güneş Panel Hücresi

             Hücrelerin her birinin ürettiği voltaj aynıdır 0.5volt. Fakat akım yüzey alanına bağlı olarak farkllık gösterir. Deneyde 19x52mm hücre kullandım ve her bir hücrenin 5volt 0.3 amper ürettiğini gözlemledim.

Bilgilendirme

             Güneş panelleri genellikle 12v akü sarj etmek için kullanılır. Hücrelerin bağlantısına göre istediğin voltaj alınabilir. 12v akü sarj edeceğiz diye var sayarsak en az panelden 14.4 voltaj alınmalı fakat panelden en emniyetli 16-18volt çıkış almalıyız. Ve bu sarj kontrol cihazı ile kontrollu şekilde olmalı.

               Bunun için 36 adet hücreye ihtiyaç vardır bu da 36 x 0.5 =18volt gerilim yaratabilsin. Hücrelerin yüzey alanları çok önemlidir. Yüzey alanı doldurulacak aküye göre akım sağlamalıdır.

              Akülerin üzerinde yazan örneğin 60Ah bir saat içinde çekebileceğiniz amperi ifade eder. Boştan doluya akü sağlığı için dolumu ise 10 da 1 hızında olmalı yani 60/10=6A akım vermemiz gerekmektedir doldukca çektiği akım düşecektir. Düşük güçteki cihazlar kullanılıyorsa (akü tamamen boşaltılmayacak şekilde kullanılıyorsa) güneş panelinde hergün güneşte sürekli dolum olacağı için düşük amper ile sağlıklı devir daim yapılabilir.

Panel Bağlantı Örneği

             Hücrelerin üst yuzeyi - kutbu, altta kalan kısım + kutbudur.

             Örneğin 18volt 2Amper yani 36watt istiyoruz. Hucrelerimiz 1A akım sağlayabilen hücre kullandık. Her biri 0.5volt gerilim ile 1Amper akım verecek. Bunların bağlantısı 36 adet seri bağlantıdan 0.5x36= 18volt gerilimli 1 Amper yani 18volt x 1 Amper = 18watt güç sağlar. Bize 36watt gerekli olduğu için. Bir adet daha 36 lı seri bağlantı yapmalıyız. Bu iki 36 hucreli seri bağlantıyı çıkış uçlarını paralel bağlayarak 18Voltta sabit kalıp 2 Amper akım elde etmiş oluruz yani 18V x 2A =36watt elde etmiş olduk. 3-4-5.. amperler için 36 seri bağlantıyı çoğaltabiliriz istediğimiz gücü elde edebiliriz. Günümüzde satılan panellerin bağlantılarının mantığı da bu şekildedir.

           Bu örnekte yaptığımız 18volt 2amper lik yani 36watt lık güneş panelimiz gün içerisinde verimli olarak 4-5 saat güneş alacaktır. Bu da günde yaklaşık 160watt günde enerji depolayabiliriz.

Yaptığım Deney

           19x52mm olan hücreleri 9 ar seri olarak(4.5v 0.3A) bağladım, 9 serileri 2 şerli paralel bağladım aşağıda videodaki her bölme 4.5volt 0.6A oldu. Bu bölmeleri ayrı ayrı ölçüm ve seri bağlayarakta ölçümler yaptım.

      GÖZLEM: Deneme yanılma, sistemde kırık veya diğerlerinden küçük bir hücre var ise sistemden alınan amper miktarı o küçük parçanın yüzey alanı kadar oluyor diğer yüzey alanı büyük hüclerelerin önemi kalmıyor.

        

 Deneyin Devamı - yüke ağlama

          Sistemi yüke bindirip gözlemlemek için 0.5 metre let için gerekli voltaj amper ölçümümü güç kaynağı ile yaptım.

0.25Amper

12.3Volt

           Ölcüm sonucu panelimin 12.3volt 0.25 amper üretmesi yeterliydi. Şarj kontrol cihazım olmadığı için panel hücre bağlantılarını değiştirerek 12.3volt 0.25 amper elde ettim. Gereken volt amper bağlantısını tam yaptığım için direk bağlayabildim. istediğim sonuca ulaştım.

Deneyin Devamı - farklı yüklere bağlama

        Elimde bulunan hucrelerin kırık  bağlantılarını değiştirerek alınabilecek maksimum güçte farklı uzunluklardaki led lerin ölçümlerini yaptım. Yaklaşık 15volt 0.6Amper ile yüke karşı ölçümleri gözlemledim. Alttaki videoda;

Deneyin Devamı - düşük voltta yüksek akım

            Sistem bağlantılarını tamamen değiştirdim. 5-5.5 voltajda 1.5Amper üretime getirdim. 4.5 volt ile çalışan sistemlere sarj kontrol cihazı olmadan bağlayıp bıraktım. Tam güneşte en verimli halinde çalışıyorlar. Az güneşte verimsizde olsa çalışmaya devam ediyor. Güneş kaybolduğunda sistem duruyor.
           Bu deneyin amacı şarj kontrol cihazsız bağladığım sisteme nasıl bir zarar verecek gözlemlemek.
        Tam verimli zaman olmasada akşam güneşinde çekilmiş videolar altta;

Yüksüz akşam güneşinde voltaj

Yüksüz akşam güneşinde amper

Deney Sonucu

          Verilerim tamamen deney ve gözlem sonucudur.

          Bir güneş paneli sisteminde ortalama 36 hucrenin bir araya gelmesi ile 16-18Volt gerilim ve yüzey alanına bağlı olarak akım sağlanır.
          Hücrelerin birinin hasarlı olması diğerlerinden küçük veya kırık olması tüm sistem hasarlı hücre kadar işlev görür.
          Üretilen enerji stabil olmadığı için kesinllikle sarj kontrol cihazları kullanılmalıdır.
          Günün 4-5 saati en verimli halde çalışır. Diğer saatler düşük voltaj düşük akım gerçekleşir. Şarj kontrol cihazları voltajı sabit tutup akımı kontrollü kullanmayı sağlar. Güneş almadığı veya az aldığı zamanlarda sabit tutması gereken voltajı sağlayamazsa sistem devre dışı kalır cihazları ve bataryaları korur.

DENEY SONUCU GÖZLEME DAYANARAK:

ELEKTİRİK OLMAYAN BİR YERE GÜNEŞ PANELİ SİSTEMİ KURMAK

    Çalıştıracağı ürünler;
- 2 adet 10watt lık tasarruf ampulu.
- 1 adet 110watt lık televizyon.
- 1 adet 130watt lık buz dolabı.
        Bunların 7/24 calışacağını varsayalım. 10w+110w+130w= 260watt/saatte güç harcarız.
        Günde harcayacağımız gücü hesaplarsak 260w/h x 24h = 6240watt/gün güç gerekli demektir.

   Akülerin belirlenmesi;
         Güneş enerjisi günün 4-5 saati verimli dolum yapar diğer saatler azdır kimi saatler çok azdır. Günde 4-5 dolum varsayalım. Şarj edeceğimiz akü 150Ah lik akü olsun. Akü 18-19saat boşaltılmaya 5-6 saat dolmaya çalışacaktır.
         Aküye 6240w depolamamız gerek aküler 12v luk de 6240w/12v= 540Ah bu amper akım alanı olmalı 540/150 = 3.6  yani 4 akü kullanmamız gerekmektedir ki bize gün boyu 6240watt gücü verebilsinler. Bu akü sayısı münumum gerekli akü sayısıdır.

  Panel sayılısının belirlenmesi;
         6240 watt enerjiyi 4-5-6 saatte üretecek panele ihtiyac vardır. 5 saat diyelim saatte 6240w/5h = 1248w/h üretim sağlayan panel gerekir. 1 panel 270w/h ise 1248/270 = 4.6  en az 5 adet panel gereklidir.

         NOT: Tv ve ampuller 7/24 çalışmasada gerekli malzemeler bunlardır sağlıklı devirdaim için aküler tamamen boşaltılıp doldurulmamalı.

Sitemin çalışma şekli;
         Genelde panelin bir tanesi 18Volt üretir gücü 270watt lık ise 270w/18V= 15Ah akım sağlar. 5 adet olduğu için 75Ah akım gelecektir. Bu bu gelen amper tanesi 150Ah olan 4 adet aküye veremeyiz çünkü 150Ah  x 4=600Ah toplamlı 4 akü ile emniyetli sarj için 10 da biri olan 600/10= 60Ah olmalı panelden gelen ise 75Ah. Bu yüzden akü sayımız 5 e çıkarmak gerekir 150Ah x 5 =750Ah olmalı ki 10 da bir emniyetli şarj için aküler 750/10=75Ah sağlıklı alabilsin.
          Bu akü sayısını arttırmak şarttır çünkü hesaplamamız üretim-tüketim değerleri bir birine çok yakın aküler tamamen boşalmamalı.
          Güneş Panellerinden üretilen enerji sarj kontrol cihazından geçerek akülere 75Ah hız ile dolum yapar. İnverter yardımı ile akülerde bulunan 12Volt luk olan doğru akım, alternatif akım 220Volta çıkarılarak ev aletleri için kullanım sağlar.

Sonuç olarak bu sistem için gerekenler:
- 5 adet 150Ah lik akü.
- 5 adet 270w/h üretim yapabilen 5 adet güneş paneli.
- 1 adet 100Ah lik Şarj kontrol cihazı.
- 1 adet inverter.

Sonuç;
        Fiyat açısından akü fiyatları oldukça maliyetlidir. Akü ömürlerini hesaba katmadan panellerin  ömürünün 20 yıl olduğu söylenmektedir. Bu durumda karşımıza enerjiyi depolamanın asıl sorun olduğu oraya çıkmaktadır.
        Güneş panelleri ile üretilen enerji depolanmadan devlet yardımları ile direk trafolara gönderildiğinde, ömür yılının 20 yıl olduğuda düşünülürse çok büyük önem taşıması gereken yenilenebilir enerji kaynağıdır.