POA Ölçümünde Piranometre mi Işınım Sensörü mü? Hangisi Daha Doğru?

Güneş enerjisi santrallerinde (GES), POA – Plane of Array ölçümü, saha performans oranı (PR) hesaplamalarının temelini oluşturur.
POA ölçümü için sahada en çok kullanılan SEVEN Sensor Solution’a ait iki sensör tipi şunlardır:

Bu iki cihaz da POA (Plane of Array – Düzlem Üzerindeki Işınım) ölçümünde kullanılabilir; ancak ölçüm prensipleri, doğrulukları ve verdikleri sonuçlar farklıdır. Peki, bu iki sensörden hangisi daha doğru ölçüm yapar? Yan yana kullanıldığında neden farklı sonuçlar verirler?

Termopil Piranometre Nedir?

Termopil piranometreler, güneşten gelen kısa dalga ışınımı 280–3000 nm spektrum aralığında ölçer. SEVEN 3S-TP-MB-A Termopil Piranometrenin öne çıkan özellikleri:

IEC 61724-1 ve ISO9060 Class A standardına uygun yüksek doğruluk sağlar.
Isı farkını elektrik sinyaline dönüştüren termopil sensör elemanı kullanır.
Tüm güneş spektrumunu (280 – 3000 nm) algılar (UV + görünür + IR).
GHI ve POA ışınım bileşenlerini doğru ölçer.
Uzun vadeli stabil ölçüm yapmaktadır.

SEVEN PV Referans Hücreli Işınım Sensörü Nedir?

PV Referans Hücreli Işınım Sensörler, genellikle 280–1200 nm dalga boyu aralığında ölçüm yapar. SEVEN 3S-IS PV Referans Hücreli Işınım Sensörünün öne çıkan özellikleri:

IEC61724 Class A standardına uygun yüksek doğruluk sağlar.
Monokristal silisyum hücredir.
Spektral hassasiyeti yaklaşık 280–1200 nm (UV+ görünür + yakın IR).
POA ışınım bileşenlerini doğru ölçer.
Düşük maliyetlidir.

Termopil Piranometre ve PV Referans Hücreli Işınım Sensörü Yapısının Karşılaştırılması

2 boyutlu Pyranometre mi Işınım Sensörü

Termopil Piranometre ve PV Referans Hücreli Işınım Sensörü Yapısının Karşılaştırılması

Termopil Piranometre ve PV Referans Hücreli Işınım Sensörü Saha Testi

SEVEN Sensor Solution bünyesinde Çorum Organize Sanayi Bölgesinde 13.03.2024 – 06.05.2024 tarihleri arasında, yaklaşık 2 aylık bir sürede Termopil Piranometre ve PV Referans Hücreli Işınım Sensörü karşılaştırma testleri yapılmıştır. Test sonuçları incelendiğinde, Termopil Piranometrenin PV Referans Hücreli Işınım Sensörüne kıyasla daha yüksek ışınım değerleri gösterdiği tespit edilmiştir. Her ikiside aynı açıyla aynı yönelimde olsa bile bu fark normaldir. En baskın neden spektral yanıttır. Termopil piranometre, 280–3000 nm aralığındaki toplam kısa dalga ışınımına spektral olarak düz (uniform) yanıt verir. Işınım sensörü ise yaklaşık 280–1200 nm bandına duyarlıdır ve yakın kızılötesi (NIR) bölgede büyük oranda kördür. Bu nedenle piranometre daha geniş bir spektral aralıktaki dalga boylarının ışınım değerini de, ölçtüğü toplam ışınıma eklemektedir.

Işınım Zaman

Hava Açık ve Stabil iken Termopil Piranometre ile Işınım Sensörü Karşılaştırma Grafiği

Şekil 1’e göre hava açık ve stabil iken Termopil Piranometre ile Işınım Sensörü arasındaki ortalama fark; %5,26’dır. Piranometre daha yüksek ölçmektedir.

Ayrıca güneş doğarken ve batarken de Piranometrenin yüksek göstermesi normaldir. Çünkü Piranometre görüş alanı 180 derece iken ışınım sensörünün 160-170 derece civarındadır. Ama esas neden güneş düşük açıdayken atmosferden geçiş yolu uzar, bu da spektrumu daha fazla kırmızıya ve IR bölgesine kaydırır. PV hücre bu uzun dalga boylarını zayıf algılar. Piranometre ise IR’e duyarlı olduğundan bu saatlerde görece daha yüksek değer gösterir.

Spektral Aralıkların Enerjileri Ne Kadardır?

IEC60904 3

“Figure1 IEC 60904-3:2019 standardında yer almaktadır. Herhangi bir değişiklik yapılmadan doğrudan kullanılır.”

AM1.5G, ASTM G-173 “global tilt” ve IEC60904-3 referansına göre, 1 sun ≈ 1000.4 W/m²:

280–400 nm ≈ %5,02 yaklaşık olarak 50,25 W/m²’dir.
400–1200 nm ≈ %76,57 tek başına yaklaşık olarak 765.81 W/m²’dir.
1200–3000 nm ≈ %18,40 yaklaşık olarak 184,03W/m²’dir.
2500 nm’nin ötesindeki katkı çok küçüktür, bu yüzden 1200–3000 bandı kısa dalganın kalan kısmını temsil eder.

Aynı Azimuth ve Zenith Açılarında POA Ölçümünde Farklar

Durum	Hangisi Daha Yüksek Ölçer?	Sebep
Açık ve güneşli öğle vakti	Termopil Piranometre	Geniş spektrum (UV + Görünür + NIR) algılar; PV referans hücre IR (≈1200 nm üzeri) bölgeyi ölçemez.
Bulutlu/dağınık ışınım	Duruma bağlı (çoğu zaman Termopil biraz daha yüksek)	PV sensörü mavi ağırlıklı difüz ışıkta hassastır; termopil geniş spektrum avantajını korur.
Sabah/akşam (yüksek zenit açısı)	Termopil Piranometre	Spektrum NIR açısından zenginleşir, PV hücre bu kısmı ölçemez; ayrıca kubbe cam sayesinde geniş görüş açısıyla düşük açılı ışınımı daha iyi yakalar (kosinüs cevabı avantajı).
Çok parlak güneş + düşük sıcaklık	Yakın değerler	Spektral farklar minimaldir; sıcaklık kaynaklı kayıplar düşük seviyededir.

POA için Termopil Piranometre mi yoksa PV Referans Hücre mi Tercih Edilmeli?

POA (Plane of Array) ölçümünde tercih, ölçümün hedefi ile doğrudan ilgilidir. Eğer amaç PV modülün hücre düzlemine ulaşan ışınımı, modülün spektral ve sıcaklık tepkisine en yakın şekilde ölçmekse PV referans hücre sensörü daha uygundur; çünkü bu sensör, modülle benzer spektral hassasiyete sahiptir.

Ancak uzun dalga boyu bileşenlerini de kapsayan, spektral değişimlerden bağımsız ve uzun dönem kalibrasyon kararlılığı yüksek bir ölçüm isteniyorsa termopil piranometre tercih edilmelidir. Birçok saha uygulamasında, spektral değişimlerin ve atmosfer koşullarının etkisini daha doğru analiz edebilmek için iki sensörün birlikte kullanılması POA verilerinin güvenilirliğini artırır.

8.Termopil Piranometre ve PV Referans Hücreli Işınım Sensörü Maliyet Karşılaştırılması

Termopil Piranometre, PV Referans Hücreli Işınım Sensöründen en az 5 kat daha pahalıdır. Bunun nedeni aralarındaki teknoloji farkıdır. Piranometre 1900’lü yılların başlarında tasarlanmış ve meteorolojik ölçüm ihtiyaçları baz alınmıştır. PV Referans Hücreli Işınım Sensörü ise 2000’li yılların başlarında PV Sistemlerde Performans Oranı hesaplamak için ihtiyaç duyulan, Işınım değerini ölçmek için tasarlanmıştır.

Karşılaştırma Tablosu

Özellik / Kriter	Termopil Piranometre “ 3S-TP-MB-A “	Referans Hücreli Işınım Sensörü “ 3S-IS “
Algılayıcı	Termopil (ısıl çift dizisi)	Fotovoltaik hücre (Monokristal silisyum hücre)
Standart Sınıfları	ISO 9060’a göre: Secondary Standard, First Class, Second Class	IEC 60904’e göre: genelde PV hücre sınıfları ile sınıflandırılır, resmi olarak ISO 9060 kapsamına girmez
Spektral Ölçüm Aralığı	280–3000 nm (güneş tayfının tamamına yakın)	280–1200 nm (PV hücresinin duyarlı olduğu bölge, sınırlı)
Ölçtüğü Işınım Tipi	GHI, POA	POA
Maliyet	Daha yüksek (5X)	Daha düşük (X)

Seven Sensor Çözümleri

Seven Sensor, PV santraller için hem ISO9060’a göre Class A,B,C yüksek doğruluklu termopil piranometreler hem de IEC61724’e göre güvenilir PV Referans Hücreli Işınım Sensörü sunmaktadır.

POA ölçümünde “doğru” sensör, ölçümün amacına göre değişir. Termopil piranometreler, geniş spektrum kapsaması, yüksek kosinüs doğruluğu ve uzun dönem kararlılığı sayesinde atmosferden gelen toplam ışınımı en doğru şekilde ölçer. Buna karşın PV referans hücreli ışınım sensörleri, modülün gerçek elektriksel tepkisini yansıttığı için performans analizlerinde kullanılır. Yan yana ölçümlerde, termopil piranometre genellikle yatay düzlemdeki toplam Global Işınımı verir. Dolayısıyla tek bir cihaz mutlak anlamda “daha doğru” değildir; piranometre atmosferik ışınımın fiziksel gerçekliğini en iyi temsil ederken, PV referans hücre sensörü modül davranışını en iyi simüle eder. En güvenilir değerlendirme, her iki sensörden elde edilen verilerin birlikte analiz edilmesiyle sağlanır.

Sensör seçimi, projenin doğruluk gereksinimi, bütçe ve kullanım amacına göre yapılmalıdır.

Daha fazla bilgi için SEVEN Sensor Solution ile iletişime geçebilirsiniz.

SSS – Sıkça Sorulan Sorular

1.Piranometre mi yoksa, PV referans hücreli ışınım sensörü mü daha doğru ölçüm yapar?
Doğruluk, ölçmek istediğiniz şeye bağlıdır. Piranometre atmosferden gelen toplam geniş dalga boyundaki dalga ışınımını fiziksel olarak en doğru ölçerken, PV referans hücre sensörü modülün elektriksel tepkisini en iyi yansıtır.

2.Neden Piranometre ve PV referans hücreli ışınım sensörü farklı değerler gösterir?
Sebebi spektral hassasiyet ve görüş açısı farklarıdır. Piranometre geniş spektrum (280–3000 nm) ölçer, PV sensör ise 280–1200 nm aralığında çalışır. Termopil Piranometre 180° görüş açısına sahipken, PV Referans Hücreli Işınım Sensörü 160° görüş açısına sahiptir.

3.POA ölçümünde hangi sensörü kullanmak gerekir?
En güvenilir sonuç, Termopil Piranometre ve PV referans hücre ışınım sensörlerinden alınan verilerin birlikte değerlendirilmesiyle elde edilir. Böylece hem atmosferik ışınım koşulları hem de PV modül tepkisi doğru şekilde analiz edilebilir. Ama bir bütçe kısıtı var ise PV Referans Hücreli Işınım Sensörleri tercih edilebilir.