Güneş Paneli Nedir? – Genel Teknik Bilgiler

Güneş Paneli Nedir? (Elektrik Üretimi)

Güneş paneli nedir sorusuna kısaca yanıt verecek olursak, güneş paneli, üzerine gelen güneş ışığı enerjisini elektrik enerjisine çeviren araçtır. Güneş panelleri, gün ışığını elektrik enerjisine dönüştüren fotovoltaik yarı iletken silikon hücrelerden oluşur. Bir silikon hücre yaklaşık olarak 0,5 Volt kadar gerilim üretir. Hücrelerin seriler halinde lehimlenmesi sonucu istenilen panel gerilim ve akım değerine ulaşılır. Güneş paneli nedir sorusunun bir başka cevabı, çeşitli miktarda fotovoltaik hücrenin bir araya getirilip kuruluma – kullanıma hazır hale getirilmiş halidir diyebiliriz.

Örneğin, 12V nominal gerilimli 160W gücündeki bir panelde, 36 hücre seri olarak bağlanmıştır. 36 hücrenin seri bağlanması sonucu Maksimum Güç Gerilimi (Vmp) değeri kullanılan hücreye göre yaklaşık olarak Vmp= 36 x 0,5 = 18V olarak belirlenir. 270W gücünde, 60 hücreli bir panelde de, tüm hücrelerin seri bağlantısı sonucu yaklaşık olarak Vmp = 60 x 0,5 = 30V olarak ölçülebilir.

Güneş panellerinin çevre koşullarına karşı dayanıklılığı önemlidir. 25 – 30 yıllık kullanım ömürleri dikkate alındığında, hava koşullarına, ısınma – soğuma, korozyon, fiziksel darbe ve güneş ışığına karşı dayanıklı, su geçirmez, uluslararası kalite standartlarına uygun şekilde üretilmelidir.

Güneş Paneli Yapısı

Güneş paneli dıştan içe aliminyum çerçeve, yalıtım malzemesi, özel temperli cam, EVA, hücre ve sırt folyosu (backsheet) ve bağlantı kutusundan oluşur.

Aluminyum çerçeve, paneli fiziksel etmenlerden korur, montaj için gerekli yapıyı oluşturur ve sektördeki boyut standartlarına uyumluluğu ve bağlantı aparatı çeşitliliği sayesinde kolayca montaj yapılmasını sağlar. Çerçeve ve cam arasında su geçirmez yalıtım malzemesi bulunur. Temperli solar cam, yüksek darbe dayanımı ile paneli dolu, rüzgar, taş ve benzeri cisim çarpmalarından korur. Camın bir diğer özelliği, yüzeyinin güneş ışığının büyük kısmını içeri geçirecek şekilde tasarlanmış olmasıdır. Ancak bir miktar ışık camdan atmosfere yansımaktadır. EVA (Etilen Vinyl Asetat) ise cam, hücreler ve sırt folyosu arasını dolduran, parçaları birbirine yapıştıran özel bir katmandır. Üretimde hücrelerin her iki tarafına uygulanan EVA, sıcak laminasyon yöntemi ile eritilerek hücreleri tamamen çevreler. Sırt folyosu (Backsheet), panelin arka tarafının yalıtımını sağlar ve panelin optimum sıcaklıklarda çalışması için özel olarak tasarlanmıştır. Bağlantı kutusu, IP64 seviyelerinde su geçirmez yapıda olup, panel kablo bağlantılarını ve bypass (köprüleme) diyotunu içerir. Bypass diyotu, panel hücre serilerinden birinde gölgeleme veya arıza olduğunda panelin geri kalan kısmının elektrik üretmeye devam etmesini sağlar.

Güneş Paneli Verimliliği

Güneş paneli verimi, panele standart test koşullarında (1000W/m²) ışınım uygulandığında, 1 metrekare alanda üretilen güç ile ölçülür. Örneğin, %15 verimlilik değeri olan 1m² hücre alanında bir panel 1000W/m² gün ışığını dik bir şekilde aldığında 150W/h elektrik üretir. Güneş paneli verimliliği, kullanılan hücre tipine, hücre tasarım ve kalitesine, cam ve diğer komponentlerin kalitesine bağlıdır. Ülkemizde ortalama ışıma değeri 1300W/m² seviyesinde olduğu için, panel standart verimlilik rakamlarının üstünde üretim sağlamak mümkündür. Kristal paneller, %16 – 24 arasında, ince film paneller %10 – 15 arasında verimlilik değerlerine sahiptir. Teknolojinin gelişmesine paralel olarak, her yıl hücre verimlilikleri artış göstermektedir. Bilimsel çalışmalar sonucunda %45 güneş paneli verimliliği değerlerine ulaşılmış solar panel prototipleri olsa da, maliyet henüz çok yüksek seviyede olduğu için sadece özel durumlar için (uzay çalışmaları vb.) kullanımı söz konusudur.

Güneş paneli verimliliği, kullanım ömrü boyunca yavaş bir oranda azalır. İlk 10 yıl, standart test koşullarında ölçülen fabrika verimlilik oranı, 10 – 20 yıl arası bu değerden %10 azalma, 20 – 30 yıllar arası ek %10 azalma gibi değerler üretici firmalar tarafından performans garantisi olarak verilmektedir.

Örneğin, %17 olan bir solar panel verimliliği, 10 yıl sonunda halen %17 yakınlarında verimlilikteyken, 20. yılında bu değer %15 seviyelerine, kullanım ömrü kabul edilen 30. yılına yaklaşırken de %13 seviyelerine gerileyebilir. Panel verimliliğinin azalmasında, zorlu çevre koşulları ve panellerin sık temizlenmemesi de önemli faktörlerdir.

Konum ve Hava Koşullarının Güneş Paneli Elektrik Üretimine Etkisi

Ülkemizde ortalama güneş ışınım değerinin 1300W/m² olduğunu belirtmiştik. Bu değer coğrafi konuma göre değişmekle birlikte havanın açık, bulutlu veya yağmurlu olma durumlarına göre de değişmektedir.

Örneğin, Ankara’da, ortalama 800W/m² ışıma alındığını göz önünde bulundurarak, açık havada 1000W/m², bulutlu havalarda 200 – 750 W/m², yağmurlu havalarda 50 W/m² seviyelerinde ışınım miktarı olacağını öngörebiliriz. Toplam 1kW panel gücündeki, %18 verimli polikristal panellerden oluşan bir güneş enerjisi sistemi, 1 saatte, açık havada 1 kW, bulutlu havalarda 0,5 kW, yağmurlu havada ise 0,05 kW elektrik üretecektir. Aynı değerler Antalya ili için yaklaşık 1,15 kW, 0,6 kW ve 0,06 kW olacaktır.

Örnekten de anlaşılacağı üzere, güneş panelleri, bulutlu günlerde de elektrik üretir. Yani güneş paneli, doğrudan güneş ışığı almasa da, gün ışığı aldığı her an belirli bir miktar elektrik üretimi yapar. Yağışlı havalarda ışık miktarı minimum olduğundan üretilen elektrik miktarı off grid sistemlerde aküleri doldurmaya yetmeyecektir. Bu nedenle, sistem tasarımı yapılırken, bölgede üst üste yağışlı geçen gün sayısına dikkat edilmelidir.

Güneş Paneli Çeşitleri

Güneş paneli nedir sorusunu biraz daha detaylandırıp güneş paneli tiplerini inceleyelim. Günümüzde yaygın olarak kullanılan Güneş Paneli Çeşitleri, Monokristal Güneş Paneli, Polikristal Güneş Paneli ve İnce Film Güneş Panelleridir. Özetle açıklamak gerekirse:

1- Monokristal Güneş Panelleri

Yapımında kristal yapısı tek atomlu olan silikon malzeme kullanılmıştır. Homojen bir yapıya sahiptir. Gözle görülür şekilde pürüzsüz bir yapıya sahiptir ve koyu renklidir. Piyasada kolayca ulaşabileceğiniz en yüksek verimli güneş paneli tipidir. Verimlilikleri %22-23 seviyesindedir. Eşit ölçüdeki polikristal hücrelere göre daha az alan kaplarlar. Maliyetleri polikristal panellere göre %25-30 daha yüksektir. Yapısı gereği üretim firesi yüksek olduğundan maliyeti de yüksektir. Polikristal panellere göre daha uzun ömürlüdür. Tekne, karavan ve benzeri alan sınırlaması olan projelerde kullanımı önerilir. Temelde yüksek verimli olmasına rağmen, piyasada çeşitli kalite sınıflarında ürün bulunduğundan, panel / marka seçimi yapılırken teknik özellikleri dikkatlice kontrol edilmelidir. Düşük kalite monokristal hücreler, yüksek kalite polikristal hücrelerle kıyaslandığında daha düşük performans sergileyebilirler. Panel seçiminde hücre menşei ve üretici kalitesi, panel tipi özelliklerinin önüne geçen önemli bir faktördür.

2- Polikristal Güneş Panelleri

Kristal yapıda birden fazla atomun olduğu silikon kullanılarak üretilen güneş hücresi tipidir. Gözle görülür şekilde dalgalı iç yapı ve daha açık mavi tonlarında hücreleri vardır. Verimlilikleri %16-18 seviyesindedir. Maliyetleri monokristal panellere göre %25-30 daha düşüktür. Dünya çapında piyasada en yaygın kullanılan hücre tipidir. Alan sınırlaması olmayan uygulamalarda düşük maliyetli olması nedeniyle geçtiğimiz yıllara göre daha da yaygınlaşmakta, üretim maliyetleri de artan hacimle orantılı olarak azalmaktadır.

Solar panel seçimi yapılırken, ciddi alan kısıtları olmadığı durumda polikristal panelleri rahatlıkla seçebilirsiniz. Güneş paneli teknik verileri dikkatlice incelenmeli, fiyat performans olarak çeşitli markaların polikristal ve monokristal modelleri karşılaştırılmalıdır. 1. Kalite bir polikristal panel, düşük kalite monokristal panelden daha üstün performans gösterecektir ve yıllarca sorunsuz bir şekilde kullanılabilir.

3- İnce Film Güneş Paneli

İnce film güneş paneller düşük maliyetli ve düşük verimli (%10) ürünlerdir. Hafif olması, bina yüzeylerine uygulanabilir olması, bölgesel gölgelenmeden en az etkilenmesi ve yüksek sıcaklıkta veriminin azalmaması pozitif özellikleridir. Ancak düşük verimleri nedeniyle çok fazla alan kapladığı için sık tercih edilmez.

Güneş Paneli Teknik Açıklamaları ve Anlamları

P_max – Maksimum Güç: Standart test koşulları altında, panelin ürettiği maksimum güç değeridir.

V_mp – Maksimum Güç Gerilimi: Panelin standart test koşulları altında ürettiği maksimum gerilim değeridir.

I_mp – Maksimum Güç Akımı: Panelin standart test koşulları altında ürettiği maksimum akım değeridir.

Standart test koşulları, 25°C hücre sıcaklığında, 1000 W/m² ışınım altında yapılır. Normalde bu değerler 45°C hücre sıcaklığında ve ortalama 800 W/m² ışınım altında olacaktır. Testler, fabrika ortamında laminasyon öncesi ve sonrası yapıldığı için karşılaştırma amaçlı uluslararası standart değerler oluşturulmuştur.

V_oc – Açık Devre Gerilimi: Güneş panelinin, hiç bir elektriksel yük yokken, yani akım üretmiyorken sahip olduğu gerilim değeridir. Panelin artı ve eksi uçlarına bir voltmetre bağlanarak ölçülebilir. Bu değer, inverter ve akü hesabı yaparken ilgilendiğimiz voltaj değeridir. Bu değere göre paneller seri veya paralel şekillerde bağlanarak sistem voltajına uygun hale getirilir.

I_sc – Kısa Devre Akımı: Güneş panelinin kısa devre halinde, yani artı ve eksi uçlarını birbirine arada bir yük olmadan bağladığınız durumda ürettiği akım değeridir. Panelin artı ve eksi uçlarına bir ampermetre bağlanarak ölçülebilir. Bu değer, şarj regülatörü seçimi yapılırken kullandığımız maksimum akım değeridir.

Maksimum izin verilen sistem gerilimi: Paneller seriler halinde bağlanırken oluşturulabilecek en yüksek gerilim değeridir. Bu değerin üstüne çıkıldığında sistem tehlikeli hale gelir. Panel bağlantı kutuları ve kabloları bu gerilimin üstüne çıkacak şekilde tasarlanmamıştır.

Nominal hücre çalışma sıcaklığı: Panelin normal koşullar altında, yani 20°C sıcaklık, 800 W/m² ışınım, 1 m/s rüzgar altında güneş radyasyonu altında ısınarak geleceği sıcaklık değeridir.

Güneş Paneli Kalite Standartları

Güneş paneli seçimi yaparken teknik değerlerin karşılaştırılmasının yanı sıra hücre kalite seviyesini belirleyen IEC 61215, 61730 ve ISO 9488 standartlara sahip olması önemli bir faktördür. Ayrıca güneş enerjisi sisteminin tüm ürünlerinin seçiminde CE güvenlik sertifikalı ürünler tercih edilmelidir.

Güneş Paneli Seçimi

Güneş paneli seçimi yaparken, genel sistem tasarımı göz önünde bulundurularak ihtiyacınız olan enerji, sistem voltajı, kullanılabilecek alan ve bütçe dikkate alınır. Panel teknik değerleri karşılaştırılmalı ve üretim sürecinde testlere tabi tutulup tutulmadığı araştırılmalıdır. Güneş panelleri, üretim sırasında ve sonunda testlere tabi tutulur ve teknik özelliklerini karşılayan paneller A kalite olarak adlandırılır. Uzun vadeli bir yatırım yaptığınızı, ve bu yatırımın en uzun ömürlü parçasının paneller olduğunu dikkate alarak, ikinci kalite, mikro çatlaklar içeren paneller yerine mümkün olduğunca yüksek kaliteli ürünler tercih edilmelidir. Sisteminize ve bütçenize en uygun güneş paneli seçimi yaparken, benzer teknik verilere sahip panel fiyatları karşılaştırılmalı, panel hücre menşei de dikkate alınarak seçim yapılmalı, üretici güvenilirliği, kalite sertifikaları ve performans garantileri kontrol edilmelidir.

Güneş Paneli Fiyatları

Güneş panelleri, üretebildikleri maksimum enerji başına düşen birim maliyet şeklinde fiyatlandırılırlar. Bu hesap panel seçimi yaparken karşılaştırma kolaylığı sağlar. Hesap yapılırken P_max gücü dikkate alınarak 1 Watt enerji için ödenen maliyet hesaplanır. Örneğin 100 USD fiyatında, 160W gücünde bir panel için bu fiyat 0,625 USD/Watt veya 62,5 $ Cent / Watt şeklinde hesaplanır. Güneş enerji sistemlerinde kullanılan ürünlerin bir kısmı yerli üretim de olsa, hammaddeler ithal olduğundan malesef yaygın fiyatlandırma şekli Dolar üzerinden yapılmaktadır. İlerleyen yıllarda yerli güneş hücresi üreticilerinin piyasaya yayılması ile maliyetlerde düşüş ve yüzde yüz yerli panel üretimi yapılması hem maliyetler açısından hem de ülke ekonomimiz için olumlu bir gelişme olacaktır.

Fiyatlar karşılaştırılırken, hücre tipi ve kalitesine ayrıca dikkat edilmelidir. Kullanım amacına en uygun panelin seçilmesi önemlidir. Kurulum alanının verimli kullanılması gerekir. Uzun ömürlü bir yatırım olduğu da unutulmamalıdır. Hücre ve panel kalitesi kriterlerini fiyat karşılaştırması yaparken göz ardı etmek yanlış olur. Mikro çatlaklar içeren, B kalite panelleri %10 – 15 daha ucuza almak, uzun vadede %50 – 60 üretim verimliliği zararına neden olur. Bütün bu nedenlere dayanarak fiyat kriterinin tek başına seçim sebebi olması tavsiye edilmez.

Güneş paneli nedir sorusuna yanıt vermeye çalıştığımız bu yazımızı okuduğunuz için teşekkür ederiz. Fikir ve görüşlerinizi yorum kısmına yazarak bize iletebilirsiniz.

Güneş paneli kategorisindeki ürünlerimizi incelemek için tıklayın.