Yenilenebilir enerji sistemlerinde sistem voltajının önemi?

[rsimsek]

Merhabalar arkadaşlar, yenilenebilir enerjide güneş enerjisi ve rüzgar enerjisi olarak bir sistem tasarlamaktayım. Ohm Kanunundan (V=IxR), Joule Kanununa (P=IxV) kadar bir çok şey okudum. Güneş panelleri, türleri, güçleri, voltaj aralıkları, aynı şekilde gerekli jel aküler, akıllı şarj kontrol cihazları ve şebekeden de şarj yapabilen akıllı tam sinüs 220 volt AC inverterler. Sonuçta, bilindiği gibi işin ihtiyaç kısmının tespitinden sonra akü kapasitesinin belirlenmesi gelmektedir. Bu da benim hesabıma göre akülerin sağlıklı şarjı için 1/10 oranında akımla şarj edilmeleri gerektiğinden ve güneş panellerinin ortalama 5 saatlik güneşlenme üretimleri dolaysıyla bu şarj oranıyla ancak kapasitenin yarısını doldurabilecekleri varsayımıyla, akü kapasitesinin ihtiyaç duyulan günlük ortalama gücün iki katı alınması gerektiği çıkmaktadır. Bu durumda gün içinde kapasitenin yarısı kullanılsa bile derin şarj durumu (jel akülerde o kadar da önemli değilmiş) oluşmuyor. Bu arada hibrit bir sistem kurup güneşten yararlanılmayan zamanlarda, varsa rüzgar takviyesi ile daha küçük kapasite panele geçilebilir. Merak ettiğim konu şu; sadece güneş enerji sistemi (GES) için düşünürsek, fazla enerjinin şarj edilerek biriktirilmesi için aynı güçte (P(watt)=I(amper)xV(volt) dan) 12 voltluk bir akü sistemi mi, yoksa 24 ya da 48 voltluk bir akü sistemi mi önerilir? Diğer bileşenler de düşünüldüğünde hangisi daha avantajlıdır? Malum 12 volt için 12 volt Panel ve şarj kontrol cihazına, inverter için de 12DC-220AC invertere ihtiyaç duyulmaktadır. Yapılan hesaplamalar teorik olup kayıplar ve voltaj aralığına göre verim düşüşleri ve perfomans kayıpları olabilmektedir. Günlük 1200 watt ya da 2400 watt bir sistem için hangi volt sistem daha çok tavsiye edilir. Bir de aküler seri bağlandığında da şarj kontrol cihazı her bir aküyü ayrı ayrı 12 volt ile şarj edebilir mi? Böyle bir cihaz var mı? Ya da her akü için ayrı bir cihaz alınarak panel girişleri ortak bağlanabilir mi? Bunu sormamın sebebi akülerin sağlıklı şarjı için en doğrusu ayrı ayrı şarj edilmelerinin oluşudur.

Çalışmalarınızda kolaylıklar ve başarılar diler, konu hakkında tecrübesi olan arkadaşların yardımlarını beklerim.

 

[paskomya]

komplike sistemlerde sistemin kaç votl ise (12-24-36-48 vb) akü yada batarya gurubun o voltajda olur tek tek 12 voltta şarj edemezsin. burada önemli olan senin tüketimini en iyi şekilde karşılayacak sistemdir. örnek sistemin 2 kW ise akü gurubun bunu karşılamalı voltaj seçimin senin kararındır. örnek ben 24 volt en iyisidir derken bir başkası 12 veya 48 volt en iyisidir diyebilir. bu senin kuracağın sistemle de çok alakalıdır, hem güneş hemde rürgar kullanacağım dersen sistemini ona göre değerlendirmen gerekir. rüzgar bazen hızlı bazen yavaş bazen hiç esmeyebilir. güneşli hava herzaman bulutlara esir olacaktır. iyi bir sistem mühendisinden yardım almanda, daha fazla araştırma yapmanda yarar var. ben kendimden örnek vereyim bu işi tekneler için yapıyorum, dizel motorun çalıştığı voltajı baz alırım. 12 volt ise 12- 24 volt ise sistemi 24 volta göre dizayn ederim.

 

[rsimsek]

Teşekkür ediyorum paskomya, senin işin kolay gibi.. yani sistemin voltuna göre yürüyorsun. Şu videoda bahsedildiği üzere güce göre 24, 36 veya 48 volt seçilmesi, özellikle yüksek güçlerde 220AC inverter için gerekli ve mantıklı olduğu anlaşılıyor. Yine de 2 adet 100 er amper aküyü seri bağlayıp 24 voltla mı çalışmak yoksa paralel bağlayıp 12 voltla mı çalışmak daha mantıklı. Sonuçta toplam güç değişmiyor. Teorik olarak 12x200A=24x100A dır. Yani 2400 Watt.

Yine de bileşenler (Panel, şarj kontrol cihazı, inverter, rüzgargülü), genişletilebilirlik gibi konular düşünüldükçe hangi volt bir sistem kurmak gerekir bilemiyorum?

Şarj olayında dediğim gibi hiçte ucuz olmayan akülerin sağlıksız şarjdan dolayı ölmesini kimse istemez. Çünkü şarj kontrol cihazı seri bağlı akülerden birisinin voltajının düşük olmasını anlamayacaktır. Diğerine fazla şarj uyguladığında aslında normal olan akü hastalanmaya başlamıştır demektir!

 

[paskomya]

200 amperin tükenme süresi ile 100 amperin tükenme süresi dersem? 200 amper daha iyidir. burada senin tüketimin çok önemli. ve yüksek voltajdaki inverterler daha verimli çalışır , 12 voltu 220 volta çıkarmak için sistemin harcadığı enerji, 48 volt 220 ye çıkarırken daha az yorulacaktır.

 

[Mustafa KABADAYI]

Sadece size acizane tavsiyem olarak,
Şarj kontrol cihazı seçimini iyi yapmanız yönündedir.
Seri bağlı aküler şarj olurken sıkıntı yaşansaydı kimse sistem kuramazdı.
Para ve emek harcanacak.
Her zaman büyütülebilir bir sistem gibi düşünerek malzeme seçimine dikkat etmek lazım.
Ben 12 volt üzere sistemi kurdum keşke diyorum 24 volt üzerine kursaydım.

 

[peugeot98]

Voltajı ne kadar yüksek tutabilirsen o kadar az kayıp olur.
Şöyle 3 kw inverter düşün bunu 12 volt ile beslersen kaba hesapla tam yükte
3000/12=250 amper çekecektir.
36 volt ile beslersen 3000/36=83 amper çekecektir.
12 voltta kol gibi kablo lazım olacak ve gerilim düşümü ve kayıp fazla olacaktır.

 

[rsimsek]

200 amperin tükenme süresi ile 100 amperin tükenme süresi dersem? 200 amper daha iyidir. burada senin tüketimin çok önemli. ve yüksek voltajdaki inverterler daha verimli çalışır , 12 voltu 220 volta çıkarmak için sistemin harcadığı enerji, 48 volt 220 ye çıkarırken daha az yorulacaktır.

Mevzu bahsi tükenme değil tabi. Sistem kaç volt olursa olsun sonuçta önemli olan toplam güç VoltxToplam Amper. Volt aralığı azaldıkça inverter veriminin artması önemli.

Voltajı ne kadar yüksek tutabilirsen o kadar az kayıp olur.
Şöyle 3 kw inverter düşün bunu 12 volt ile beslersen kaba hesapla tam yükte
3000/12=250 amper çekecektir.
36 volt ile beslersen 3000/36=83 amper çekecektir.
12 voltta kol gibi kablo lazım olacak ve gerilim düşümü ve kayıp fazla olacaktır.

Aslında bu bilgileri tahmin edebiliyorum. Merak ettiğim başka bir sebebi mi var şeklindeydi.
Yani başta kablo kesiti ve sonrasında inverter yükü. Tabi ki 12 voltla diyelim led lamba gibi 12 volta gereksinim duyan bir sistem için inverter ihtiyacı olmayacağı için 12 volt ister tek akü ister paralel çok akülü sistem yeterli olacaktır. Gerçi yüksek güç ihtiyacı olunca Panel güç ve sayısından dolayı kablo kesit sorunu olabilir. Fakat 48 volt bir sistem dahi olsa DC-DC çevrimi yapmak invertere göre daha ucuz olabilir.

Verdiğiniz bilgiler için çok teşekkür ederim.

 

[binbaşı]

Merhaba. Zaten sistem çalışma voltajı UPS'lerde, solar sistemlerde de ayni kurallarla veya benzer şekliyle geçerlidir. Mevcut kurulu güç arttıkça sırayla 12/24/36/48 volta doğru bu seçimler yapılır. Çünkü hem güç (volt * amper = watt) olarak üretilirken, bu DC gücü ohm kanununa göre kayıpsız olarak daha ince kabloyla taşımak, daha kalın kesitli kabloyla taşımamak, hem de inverterle DC>AC dönüşümlerini yaparken daha az kayıpla bu gücü dönüştürebilmek için bu seçimler olmazsa olmaz olarak yapılır. Yani güç seçimi çok arttığında rüzgar, solar ve UPS iç akü/inverter tasarımında sabit 12 voltta kalmak size kazanç değil kayıp güçleri artırarak verir, güç artmasında sürekli 12 voltta kalınan seçim çok yanlış bir seçim olur. Yani bu seçim durumunun tek gerekçesi kişisel seçimler (tercihler) değildir, gücün kayıpsız taşınması (12 voltluk sistemde ara bağlantı ekleri yaptığınızda ,24//36/48 voltluk sistemdeki eklere göre bu eklerde ısıyla (joule kanuna göre) bu kayıpların fazla olması olasılığı yüksektir, daha fazla amperin bu noktalardan geçmesi bu sabit kayıpları her zaman arttırır) ve DC>AC güç dönüştürülmesindeki bu güç kayıplarını her zaman daha asgariye indirebilmek amaçlıdır.

Akülerin seri yerine paralel bağlanması, çok uzun vadede paralel bağlantıyla kalan akülerde şarj kapasitesi açısından bazee sıkıntılı olabilir, seri bağlı akülerin seçilmesinde akülerde kapasite kaybı farklarında paralel bağlı akülerdeki iç sıkıntılardan kaynaklı şarj sonunda amper kapasitesi düşmesi sıkıntısı oluşması söz konusu değildir. Bu nedenle seçilen DC sistemlerde güce göre 12/24/36/24 volt akü sistemleri seçilen kurulu güçle doğru orantılı olarak seçilebilir. Çok uzun süreli kullanımlarda paralel akü sistemleri kesinlikle çok sağlıklı bir seçim değildir. Güç artıyorsa artan bu güce göre akü sayısını paralelde değil seri bağlı olarak arttırma yoluna genellikle gidilir, ayni UPS'lerin fazla artan güçlerinde seri bağlı olarak artan iç seri akü sayılarında olduğu gibidir. Kolay gelsin.

 

[rsimsek]

Sayın @binbaşı, olayı özetleyen verdiğiniz bilgiler için çok teşekkür ediyorum.

İhtiyacım olan sistemde 200Amper akü kapasitesi yeterli görünüyor. Yukarıda da belirttiğim gibi sistemin en maliyetli kısmı akü(ler) olduğundan, ben kendimce şarjın daha sağlıklı olacağını düşündüğüm için her bir panelin ayrı ayrı kablolama ile tek bir aküyü şarj edebileceği bir şekilde iki ayrı şarj kontrol cihazı almayı düşünüyorum. Böylece her bir akü seri ya da paralel durumundaki şarjda herhangi birinde anlaşılması zor bir sorun varsa geç olmadan, zamanında tespit edip gerekli müdahaleyi yapabilmek. Çünkü seri ya da paralel bağlantıda birinde olabilecek bir aksama zamanında fark edilemezse diğerinin de bozulmasına sebep olabilecektir. Burada sistemi genişletmek biraz zor olabilir. Çünkü 24 volt ile sınırladık. O durumda 200 amper aküyü yakın maliyetlerde 2x100A yerine 4x50A ya da 60A almak daha mantıklı olabilir. Böyle bir 48 volt sistemde de panelleri ve şarj kontrol cihazlarını 4'er adet almak gerekiyor. Burada şarj cihazlarının ayrı ayrı akülere bağlı olmaları sorun teşkil ederse her birinin çıkışları uygun amperde diyotlarla ters yönde akım geçişine kapatılabilir. Akülerin her biri bağımsız şarj olurken inventere seri halde bağlı olacaklardır. Güneş paneli + rüzgargülü ile oluşturulacak ya da ileride genişletilebilecek hibrit bir sistem için de şarj kontrol cihazı Panel girişleri hem güneş panelinden hem de rüzgargülünden gelen kablolar diyot üzerinden bağlanarak akımın ters yönde kaçması önlenebilir. Bölgenin rüzgarlanmasına bağlı olarak sisteme ev ihtiyacı için 300-400 watt bir rüzgar gülü ilave etmek elzem olabilir. Böylece gece güneşsiz kış aylarında tam tersi olarak rüzgarın daha verimli olduğu zamanlarda sistem aksamadan çalışacaktır.

Bu işi Kandıra'daki yazlık evim için düşünüyorum. Şebeke elektriğine başvurumu yaptım, ne zaman geleceği belli değil. Elektriğin ulaştığı yerlerde böyle bir sistem ekonomik olmayacaktır ya da tüketiminize bağlı olarak uzun vadede kendini amorti edebilecektir. Ya da On Grid bir sistemle abonelik ve Elektrik sayacı ona göre kurularak üretilen fazla elektriği şebekeye satarak daha hızlı amorti imkanı var. Bu tür elektrik sayaçları bin TL hatta biraz daha üzerinde fiyatlarda. Fakat on gridde şöyle bir imkan da var; akü ve şarj kontrol cihazı almaksızın sadece panelde üretilen gücü doğrudan invertere verip 220 AC ye çevirmek, dolaysıyla iki yönlü sayaç ile 10kW'ya kadar fazlasını şebekeye vermek, sanki depolama olarak şebekeyi kullanmak anlamına gelmektedir. Bu noktada da kırsal yerlerde, kar-kış derken daha fazla ve uzun süreli elektrik kesintilerine karşı da tedbir almak gerekiyor.

Bilindiği üzere güneş panelleri günün belli saatlerinde (ortalama 5-6 saat gibi) güç üretebiliyor ve bu saatlerin ortasında güneş ışıklarının en dik durumunda, bulunulan coğrafi bölgeye göre belirtilen güçlerine en yakın gücü üretebiliyorlar. Düşündüğüm sistemde öncelikle yatay pozisyonda sabah doğuya yönelecek ve güneşi takip edip her daim doksan derece açı ile güneş ışınlarından yararlanmayı sağlayacak beşik şeklinde bir mekanizma tasarlayacağım. Daha sonra bu mekanizmayı mevsimsel kaymalar için kuzey-güney ekseninde ikinci bir mekanizma ile geliştirmek. Öncelik doğu-batı mekanizmasında, kuzey-güney işi öncesinde manuel olacak. 1-2 haftada bir paneli elle bir tık kaydırmak gibi. Böylece verimin 320volt.com'da benzer bir prototip çalışmaya göre yüzde 35 gibi bir oranda panel gücü verim artışı sağlanmış olacak. Böylece panellerin ürettiği etkin gücü 5-6 saat yerine 8-10 saat gibi daha fazla zaman aralığında almış olacak. Artan şarj zamanı hem akülere daha az yük binmesini sağlayacak hem kapasiteyi artıracaktır. Ya da aynı güç daha az panelle üretilebilecektir. Böylece sabit panelli bir sistem için, panellerin güneş ışınının yatay-yetersiz gelmesinden dolayı, düşük güç ve voltaj üretmeleri ile daha verimli çalışan çok daha pahalı bir şarj kontrol cihazı olan MPPT (anladığım kadarıyla içlerinde PWM şarj kontrol cihazlarında kullanılmayan düşük panel voltajını entegre DC-DC çeviriciler kullanılabilir hale getiriyorlar) türü şarj cihazlarına da gerek kalmayacaktır.

Bu arada güneşten panel aracılığıyla ortalama üretilecek güç belli bir aralıkta belli olsa da, rüzgarın sağı solu belli değil. Nasıl hesaplandığını bilemiyorum. İyi rüzgar alan bir bölgede belki de tüm ihtiyaç rüzgardan, hem de daha çok saat sağlanabilir. Fakat bunun için güneşlenme ortalaması gibi bölgenin rüzgar alma ortalamasına ve deneyimlemeyle kanıtlanmaya muhtaç bir durum.

Bol güneşli günlerde ve yüksek enerjiyle kalın.

 

[rsimsek]

Tekrardan herkese merhabalar, iyi hafta sonları dilerim. Güneş Panel Sistemi kurmuş olan ve bu konuda tecrübesi olan arkadaşlardan, akü marka modeli (100-120Ah) ve panel tavsiyesi alabilir miyim? Ayrıca kendi hesabıma göre bir adet de 24 volt 3KWh invertör gerekiyor. Bu malzemeleri hem hesaplı hem de satış sonrası güvenebileceğim, önereceğiniz bir yer var mı? İstenirse özel mesaj olarak bildirebilirsiniz.