Meteorolojik etki, atmosfer olaylarının, hava koşullarının çeşitli sistemlere, çevre, insan faaliyetleri veya meteorolojik süreçler üzerinde doğrudan veya dolayı olarak sonuçlarını ifade eder. Bunlar kısa vadeli veya uzun vadeli olabilir. Tanımda anlaşılacağı üzere, hava parametrelerinin birçok sisteme, duruma etkisi vardır.
Hava koşulları, güneş panellerinin verimliliği ve enerji çıktıları üzerinde doğrudan ve büyük bir etkiye sahiptir. Hava durumunun panellerin performansı üzerinde hem olumlu hem de olumsuz etkileri olabilmektedir. Örneğin, bulutlu havalar güneş panellerinin verimini olumsuz yönde etkiler. Ayrıca, hava sıcaklığı, rüzgar yönü, rüzgar hızı, yağış, nem ve hava basıncı gibi meteorolojik faktörler de panellerin verimliliğini etkileyebilir. PV sistemlerde performans değişikliklerini anlayabilmek için hava koşullarının doğru bir şekilde izlenmesi ve takip edilmesi çok önemlidir. Bu verileri doğru bir şekilde
Güneş Enerji Santrallerinde Hava Durumu Parametrelerini İzlemek Neden Önemlidir?
Hava koşullarındaki meteorolojik değişimler, küçük PV sistemler için önemli olmayabilir, ancak ticari ve endüstriyel PV sistemleri için kritik bir öneme sahiptir. Büyük tesislerde, performanstaki küçük yüzdelik değişimler bile santralin genel üretim kapasitesinde büyük bir fark yaratabilir. PV sistemlerin en iyi şekilde çalıştığından emin olmak için herhangi bir çıktı varyasyonunun kaynağının yakından izlenmesi gerekir. Bu durumlarda, çıktıdaki değişikliklerin hava koşullarından mı kaynaklandığını yoksa daha ciddi bir donanım arızasının göstergesi mi olduğunu belirlemek için meteorolojik izleme şarttır.
Bu nedenle hava durumunun takip edilmesi, PV sistemlerin performansını değerlendirmek, enerji üretimin optimizasyonunu sağlamak, genel hava durumu şartlarına göre enerji üretim tahminlerinde bulunmak, sistem verimliliği ve arıza tespiti, bakım zamanlamasını doğru şekilde planlamak açısından kritik öneme sahiptir. Geçmiş verilerin analizi – örneğin yağış ve rüzgar koşulları – mevsimsel eğilimlerin ortaya çıkarılmasını sağlar ve bu da temizlik ve bakım programlarını mevsimsel olarak optimize etmek için kullanılabilir.
İzlenmesi gereken hava parametreleri; global yatay ve direkt normal ışınım, sıcaklıklar(panel ve ortam), rüzgar hızı ve yönü, nem oranı ve yağış miktarı.
Solar PV için hangi hava parametreleri önemlidir?
Güneş Işınımı
Güneş ışınımı PV sistemler için enerji üretimini doğrudan etkileyen temel faktördür. Güneş ışınım ölçümleri, bir (PV sistemlerinin) güneş enerjisi santralinin verimliliğini belirlemek açısından büyük önem taşır. Bu performans verimliliği genellikle performans oranı şeklinde tanımlanır. Performans oranı PR, santralin gerçek üretiminin (belirli bir zaman diliminde ürettiği enerji miktarı), teorik üretimine (panellerin nominal verimliliğiyle o sürede alınan güneş ışınımından üretilebilecek maksimum enerji) oranını yüzde olarak gösterir.
PR, sistemin genel sağlığını ve dış faktörlerden (toz, gölgelenme, sıcaklık kayıpları, inverter verimsizliği vb.) ne ölçüde etkilendiğini değerlendirmek için kritik bir metriktir. Yüksek PR değerleri, santralin optimum koşullarda çalıştığını gösterirken, düşük PR değerleri arıza, bakım ihtiyacı veya meteorolojik koşullardan kaynaklı sorunlara işaret edebilir.
Performans Oranı (PR), PV santral sahipleri için vazgeçilmez bir parametredir, ancak santralin performansını tam olarak anlamak için yeterli değildir. Güneş hücrelerini doğrudan etkileyen diğer hava durumu parametrelerinin de izlenmesi gerekir.
Ek olarak ışınım sensörü sistemlerin optimize edilmesinde de kullanılmaktadır. Örnek vermek gerekir ise panellerin açısı ve yönü ışınım sensörü kullanılarak maksimum ışınım alacak şekilde ayarlanabilir. Gölgelenme analizi de yapılarak, ışınım kaybı önlenebilir. Böylece santrallerden yüksek verim de yararlanılmış olur.
Bu veri kritik bir veri sahip olduğundan dolayı, sahadaki güneş ışınım miktarını doğru bir şekilde ölçmek için kalibreli bir ışınım sensörü veya piranometre kullanılmalıdır.
Ortam Hava ve Modül Sıcaklıklarının Önemi
Fotovoltaik (PV) verimliliği, sıcaklıkla doğrudan ilişkilidir. Genel bir kural olarak, sıcaklık 25°C’nin üzerine her 1°C çıktığında, tipik bir PV modülünün verimliliği yaklaşık %0.5 oranında düşer. Bu nedenle, hem ortam hava sıcaklığının hem de modül yüzey sıcaklığının ölçülmesi büyük önem taşır.
Hem ortam havasının hem de modüllerin sıcaklığının ölçülmesi, sıcaklığa göre düzeltilmiş bir performans oranının hesaplanmasını sağlayarak güneş enerji santralinin performansının daha doğru ve güvenilir bir şekilde son kullanıcıya sunar.
Sensörlerden alınan bilgilere istinaden sıcaklık düzeltmeli performans oranı hesaplanabilir. Böylece güneş enerji santrallerinde (PV sahalarda);
- Sistemin gerçek performansını, sıcaklık kayıplarından arındırılmış şekilde değerlendirme,
- Verim düşüşlerinin sıcaklıktan kaynaklı olup olmadığının tespiti;
Gibi değerlendirme ve analiz yapmayı sağlar.
PV sistemlerde bulunan panel sıcaklıklarını ölçülmesinin PR hesabına sağladığı etkinin yanında panellerin malzeme ömrü konusunda yorum yapılmasına yardımcı olmaktadır. Aşırı ısınma PV hücrelerde mikro çatlaklara, EVA ların bozulmasına ve bağlantı kutularının zarar görmesine neden olmaktadır. Soğuk bölgelerde ise genleşme/büzülme, mekanik yorgunluklara neden olmaktadır. Böylece panellerde bakım ve onarım planlama konusunda son kullanıcıya bilgi sağlamaktadır.
Rüzgar Hızı ve Yönünün PV Sistemlerindeki Önemi
Rüzgarların panel sıcaklığı üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. PV yüzeyler yapısından dolayı ısıyı soğurduğundan dolayı, panel sıcaklıkları ortam sıcaklığından daha yüksek olmaktadır. Rüzgarlarda panel yüzeyindeki ısıyı dağıtarak, panellerin soğumasına yardımcı olmaktadır. Böylece sıcak ortamlarda güneş panel verimliliklerini ve enerji üretimlerini artırır.
Ayrıca rüzgarlar, toz ve kir birikmesinde etkili olmaktadır. Bunlarda panellerin kirlenmesinde olumsuz yönde etiketlemektedir. Bu nedenle koşulları ( koşulları(hız ve yön) hakkında bilgi sahibi olmak, kirlenme izleme çalışmalarında önemli bir rol oynamaktadır. Böylece panel temizliği ile ilgili olarak temizlik programları ve verimlilik analizlerinde yol gösterici olmaktadır.
Rüzgar hızı ve yön sensörlerinden alınan veriler, güneş paneli ve tracker sistemlerinin mekanik güvenliğini sağlamada kritik bir rol oynamaktadır. Rüzgar hız ve yön sensörü sayesinde, sistemin maruz kaldığı rüzgar yükleri analiz edilerek mekanik dayanıklılık değerlendirmesi yapılabilir.
Özellikle yüksek rüzgar hızları, panel montaj sistemlerinde deformasyon riski oluşturabilir. Rüzgar yönüne bağlı olarak yapısal stres analizleri gerçekleştirilerek, sistemin hangi koşullarda sınırlarını aşabileceği tespit edilebilir. Bu analizler sonucunda, son kullanıcıya sistemin performansını artırmak ve olası hasarları önlemek için yapılması gereken iyileştirmeler konusunda yol gösterilir.
Bu sayede, hem sistem ömrü uzatılır hem de enerji verimliliği maksimum seviyede tutulabilir.
Yağışın Güneş Enerji Santralleri Üzerindeki Önemi
Yağışın güneş santralleri üzerinde hem olumlu hem de olumsuz çeşitli etkileri bulunmaktadır. Şiddetli yağışlarda paneller üzerinde kir, toz ve diğer kirlenmeye neden olan birikintileri temizleyerek tozlanma veya kirlenmeden dolayı verim kaybını önemli ölçü de azaltır. Düzenli yağışlar, panel temizlik maliyetini düşürür ve enerji üretimini artırabilir.
Yağış verilerinin izlenmesi, güneş santrallerinde hem verimlilik artışı hem de bakım maliyetlerinin düşürülmesi için son kullanıcıya fırsatlar sunmaktadır.
Yağmur sensörleri kullanılarak santrallerin bakım ve planlaması yapılmasına yardımcı olmaktadır. Yağış miktarına göre panellerde temizlik yapılıp yapılmayacağına karar verilebilmektedir. Temizlik takvimi yağmur verilerine göre dinamik olarak güncellenebilir.
Nem, Hava Basıncı PV Sistemlerindeki Önemi
Hava basıncı, nem noktası panellerde kar, don ve yoğuşma oluşumunu etkiler, bu da enerji çıkışını azaltmanın yanı sıra kirlenme üzerinde de etkili olabilir. Özellikle hava nemi, PV modüllerinin verimliliğini etkileyen spektral değişiklikler de neden olabilmektedir.
Yüksek nem oranı olduğu zaman (%80 ve üzeri) olduğu zaman ışınım difüz bileşinini artırır. Panel yüzeyinde nemden dolayı meydana gelen su filmi %3-%8 verim kaybına neden olmaktadır. 25°C’de %90 nem, modül sıcaklığını 2-3°C düşürür (pozitif etki).
Nemdeki değişimlerin izlenmesi, sistem performansına olan etkilerin daha iyi anlaşılmasını sağlar ve bu sayede son kullanıcı, verim düşüşleri hakkında analizler ve değerlendirmeler yapabilir.
Bu parametrelerin sürekli izlenmesi, özellikle nem oranı yüksek bölgelerde PV sistem verimliliğinin korunması için önem taşımaktadır. Meteorolojik verilerin enerji üretim analizlerine entegre edilmesiyle çok daha doğru performans değerlendirmeleri yapılabilmektedir