FOTOVOLTAİK SİSTEMLERDE KABLO KAYIPLARININ İNCELENMESİ

Abstract

Fotovoltaikler güneş enerjisinden doğrudan elektrik enerjisi üreten sistemlerdir. Bu sistemler genel olarak şebekeden bağımsız veya şebekeye bağlı kurulmaktadırlar. Fotovoltaik sistemlerin bileşenleri evirici, akü, şarj kontrol cihazı ve konnektörlerdir. Bu bileşenlerden kaynaklanan enerji kayıpları sistemin verimini olumsuz etkilemektedir. Bu tez çalışmasında PV sistemlerde kullanılan doğru akım kablolarının neden olduğu enerji ve ekonomik kayıplar incelenmiştir. Kablo kayıplarının incelenmesi için hem deneysel hem de benzetim çalışması yapılmıştır. Benzetim çalışmaları fotovoltaik sistemlerin benzetim ve analizinde yaygın olarak kullanılan PVsyst programı yardımı ile deneysel çalışmalar ise Fırat Üniversitesi Teknoloji Fakultesi ana binası terasına kurulan güneş paneli üzerinde gerçekleştirilmiştir. PVsyst6.2.6 paket programında deneysel çalışmada kurulan fotovoltaik sistemin benzetimi yapılarak PV sistemde meydana gelen kablo kayıpları incelenmiştir. Benzetim çalışmasından elde edilen bulgular incelendiğinde, kablolardan kaynaklanan kayıpların sistem verimini 1.5 mm2'lik kablo için %1.7, 4 mm2'lik kablo için %0.6, 10 mm2'lik kablo için ise %0.2 oranında etkilediği görülmüştür. Yapılan deneysel çalışmada ise küçük PV sistemlerde farklı kesite ve uzunluğa sahip solar kabloların kullanılmasının sistem çıkışını önemli ölçüde değiştirmediği görülmüştür. Özellikle geniş bir alana kurulacak bir PV sistemde hassas olarak yapılacak bir ölçüm ile bu kayıplar daha belirgin olarak gözlemlenebilir. PV sistemlerin kurulumunda kurulum maliyeti önemli bir unsurdur. Kurulacak bir PV sistemde kullanılacak en uygun kablo kesitinin hesaplanaması için, tez çalışmasında optimal kablo kesiti hesaplamaları yapılmıştır. Bu amaçla literatürdeki çalışmalara benzer olarak, yıllık enflasyon ve indirim oranları kullanılarak şimdiki zaman için para tabloları elde edilmiş ve tez çalışmasında kurulan sistem için en uygun kablo kesiti hesaplanmıştır. Anahtar Kelimeler: PV Sistem, Kayıplar, Güneş Enerjisi, Güneş Pili

SUMMARY EXAMINATION OF CABLE LOSSES IN PHOTOVOLTAIC SYSTEMS Photovoltaics are the systems which produce directly electrical energy from the solar energy. Generally, these systems are installed as grid or non-grid connected. The components of PV systems are invertor, batery, charge controller and connectors. The energy losses resulting from these equipments affect the system performance adversely. In this thesis study, the energy and economical losses resulting from direct current cables used in the PV systems are investigated. Both experimental and simulation studies are performed to investigate cable losses. Simulation studies are performed by using PVsyst software which is widely used in the simulation and analysis of photovoltaic systems and experimental studies are performed in a solar panel installed on the rooftop of Firat University Technology Faculty main building. The cable losses occured in PV system which are installed in the experimental study are investigated by using PVsyst6.2.6. When the results of simulation study reviewed, it was shown that cable losses affect the system performance as 1.7% for 1.5 mm2, 0.6% for 4 mm2, and 0.2% for 10 mm2 cables respectively. It was also shown that the usage of different length of cables with different cross sectional area in the small sized PV systems didn't affect the system yield significantly. However, together with a precise measurement these losses can be observed more specifically in the PV system installed in a wide area. The installation costs play an important role in the PV system installation stage. In the thesis, the calculations of the optimal cable cross sections are performed to find out the best cross sectional areas of solar cables which will be used in the PV system. In this purpose, the present time value of money table is prepared by using the mean inflation rate and tariff discounts as the literature studies and the optimal cross section area of the cable used in the thesis study is obtained. Keywords: PV System, Losses, Solar Energy, Solar Cell