22 Oca GES SANTRALLERİNDE GÜNEŞ TAKİP SİSTEMİ (SOLAR TRACKER) UYGULAMALARI

Son yıllarda güneş enerjisi sistemlerinin yaygınlaşmasıyla birlikte, bu sistemlerdeki verimliliği arttırmaya yönelik yapılan uygulamalara ( güneş takip sistemi) da büyük önem veriliyor.

Güneş enerji sistemlerinde verimi etkileyen birçok etken vardır . Güneş enerjisinden sürekli faydalanamama ve fotovoltaik hücrelerin maksimum verimi güneş ışınları dik geldiği zaman vermelerinden dolayı, sabit olarak kurulan panellerden maksimum verim almak zorlaşıyor. Bu sebepten oluşan verim kaybının önüne geçmenin en etkin yollarından biri; verimliliği %40’a kadar artırabilmeyi sağlayan güneş takip (solar tracker – güneş izleyici) sistemleridir.

Güneşten gün boyu yararlanmak amacıyla sabit sistemlerin güneye bakması önem teşkil edip, enerji verimliliğini artırdığı bilinen bir gerçektir. Fakat tracker ges sistemleri (ges takip sistemi) bu verimliliği bir tık öteye taşıyıp güneşten yararlanma süresini gün boyuna taşıyor. Güneş takip sistemi sayesinde güneş enerjisinden gün boyu istifade edebilme olanağı ile kaybolan kısmın tekrar sisteme katılımı ve verimin artması sağlanabiliyor.

Güneş takip sistemleri takip ekseni ve kontrol yöntemlerine göre farklılık göstermektedir. Genel olarak güneş takip sistemlerini şu şekilde sınıflandırabiliriz:

Eksen sayısına göre;

• Tek eksende kontrol
• Çift eksende kontrol

Kontrol yöntemine göre;

• Pasif kontrollü sistemler (kapalı döngü)
• Aktif kontrollü sistemler (açık döngü)

1. Kullanılan Eksen Sayısına Göre Güneş Takip Sistemleri

1.1. Tek Eksenli Kontrol Sistemleri

Bu kontrol sistemlerinde panel sadece tek eksende hareket etmektedir. Güneş takip sistemi sayesinde verimliliği yaklaşık %20-25 oranlarında arttırmak mümkündür. Tek eksenli kontrol sistemlerinde panel kuzey-güney hattına yerleştirilir ve hareketi doğu-batı ekseninde yapılır.

1.2. İki Eksenli Güneş Takip  Sistemleri 

İki eksenli kontrol sistemlerinde Güneş’in gökyüzündeki konumunu belirten iki açı değeri ile takip gerçekleştirilir. Bu kontrol sisteminde eksenlerden biri azimuth ekseni, diğeri ise zenith ekseninde hareket etmektedir. İki eksenli kontrol sistemi ile panel verimliliği %30-40 oranlarında iyileştirilebilir.

2. Kullanılan Kontrol Yöntemine Göre Güneş Takip Sistemleri

2.1 Pasif Kontrollü Sistemler

Sistemin güneşi takip edebilmesi için gerekli konum bilgisi algılayıcılar tarafından sağlanan ve kapalı çevrim çalışan sistemlerdir. Güneş panellerinin ışığın yoğun olduğu yöne yönelmesi prensibi ile çalışan sistemlerde algılayıcı olarak ışığa duyarlı algılayıcılar veya özel geliştirilmiş algılayıcılar kullanılabilir. Güneş panelinin ön yüzüne yerleştirilen algılayıcı günün değişen saatlerine göre ışığın daha yoğun geldiği yönü algılar ve buna göre bir sinyal üretir. Bu sinyal kontrolör tarafından işlenerek sistemin tek eksende veya iki eksende hareketi gerçekleştirilir.

Pasif kontrollü sistemlerin avantajı algoritmalarının karmaşık yapıda olmayışıdır. Fakat sistemde kullanılan algılayıcılar ortam koşullarından çok etkilenebilir ve hatalı ölçüm yapabilir. Buna bağlı olarak güneşin konumu yanlış tespit edilebilir, sistem kararsızlaşabilir. Algılayıcıdan alınan veri sürekli olarak kontrolör tarafından izlendiği ve buna göre bir kontrol sinyali üretildiği için bu sistemler kapalı çevrim çalışmaktadır.

2.2 Aktif Kontrollü Sistemler

Güneş konumunun belirlenmesi için herhangi bir algılayıcı sistem kullanılmayan, konum bilgisinin matematiksel algoritmalar yardımıyla elde edildiği, açık çevrim takip sistemidir.Güneş’in konumu yıllık ve günlük davranışına göre bazı yaklaşımlarla matematiksel olarak modellenebilir. Elde edilen matematiksel modele göre açı değerleri sistemin kontrol değişkenlerini oluşturur.

Pasif kontrol sistemlerine göre daha karmaşık yapıdadır ama daha güvenilir sonuç vermektedir. Algılayıcıların dış ortamdaki havanın kapalı olması, kirlenme, yağmur ve benzeri bozucu etkenlerden dolayı oluşturduğu hatalar bu sistemlerde mevcut değildir. Hava bulutlu veya kapalı dahi olsa Güneş konumu matematiksel olarak bilindiği için paneller sürekli dik ışın alacak şekilde konumlandırılabilmektedirler.
Aktif kontrollü sistemler de tek eksenli veya çift eksenli olarak tasarlanabilmektedir. Kontrol yapısı oluşturulurken panellerin bulunduğu bölgenin enlem, boylam ve yerel saat bilgileri ile birlikte birkaç değişkenin daha bilinmesi konumun belirlenmesi için yeterlidir.

Her iki kontrol yöntemi içinde geçerli olan iki çalışma şekli mevcuttur. Bu çalışma şekilleri sürekli çalışma ve parçalı çalışmadır. Sürekli çalışmada güneşin konum bilgisi kontrolör tarafından anlık takip edilmekte ve anlık hareket bilgisi motorlara iletilmektedir. Bu sayede güneşin konumu sürekli olarak izlenmektedir. Parçalı çalışma şeklinde ise kontrolör yine konum bilgisini anlık olarak almakta fakat güneşi takip etme işlemi belirli zaman aralıkları ile gerçekleştirilmektedir. Bunun nedeni ise takip sisteminin enerji tüketimini azaltmaktır.
Güneş takip sisteminin ne kadar enerji tükettiği önemli bir parametredir. Enerji üreten bir sistemin ürettiği enerjiyi fazladan harcaması en son istenecek durumdur. Özellikle büyük boyutlu sistemlerin hareket ettirilmesi için gerekli mekanik ve buna bağlı elektrik aksam yüksek enerji isteyebilmektedir. Bu tarz sistemlerde kontrol sistemleri direk şebekeden beslenerek veya parçalı olarak kontrol edilerek güneş takip edilmektedir.

Rüzgara Karşı Koruma

Ayrıca bu sistemler, olumsuz hava koşullarında (yüksek şiddetli rüzgar) panelleri rüzgardan en az etkilenecek konumda sabitleyerek olası hasarlara karşı da korumaktadır.