Orta ve yüksek dağlık bölge şartlarında çalışan fotovoltaik sistemlerin ömrünü belirleyen etkenlerin araştırılması

Abstract

Dünyanın hızla artan nüfusu ve hızlı kalkınma isteği ile birlikte enerji ihtiyacının da astronomik bir artmasına neden olmuştur. Yeni kaynak arayışlarında enerji ihtiyacının yenilenebilir ve yönetilebilir hale getirmek için çaba sarf etmektedir. Fosil yakıtlardan enerji üretmek yerine doğada bulunan güneş enerjisine yönelerek geliştirilmiş fotovoltaik sistemler kullanılmaya başlanmıştır. Ancak her sistemde olduğu gibi bu sistemlerinde bir ömrü vardır. Bu ömür süresine fayda zarar analizinin pozitif yönünde kalması gerekmektedir. Fotovoltaik panellerin ve kabloların dış ortam şartlarında çalıştığından verimlerinde düşüş, ömürde ise azalma görülebilmektedir. Bundan dolayı fotovoltaik panellerin ve solar kabloların kullanılacağı coğrafi şartlarına göre araştırma yapılarak verimleri ve ömürleri belirlenmektedir. Bu çalışmamda; fotovoltaik modüllerin ve solar kabloların ömrüne etki eden UV ışınların, nemin ve ısıl çevrimlerin toplam etkisi göz önüne alınarak 835 m yükseklikte bulunan panellerin ömrünün 25 yıl, deniz seviyesinde kurulan panellerin ömrünün 24,5 yıl ve 2000 m yükseklikte kurulan panellerin ömrünün de 22,5 yıl olacağı sonucuna varılmıştır. Bu sonuca göre Bursa İli, Orhaneli İlçe'si, Sırıl Köy'ünde kurulacak olan güneş enerji santralinin ömrünün 25 yıl olacağı ortaya çıkmıştır. Sistemde bulunan tek damarlı bakır iletkenli solar kabloların akım taşıma kapasitesini belirlemek amacıyla benzetim, deneysel ve simülasyon çalışmaları yapılarak uygulanan akım süresi arttığında sıcaklık artış oranında düşüş tespit edilmiştir. 1,5 mm2, 2,5 mm2, 4 mm2 ve 6 mm2 gibi farklı kesitlerde kabloların ömrünü etkileyen yüksek akımlar (35 A ile 1265 A) uygulanmıştır. Büyük kesitli kablolara 1 – 5 sn süre ile uygulanan kısa devre akımlarında eklerdeki sıcaklık %13'e kadar daha yüksek iken, küçük kesitli kablolarda bu fark %9'a kadar düştüğü tespit edilmiştir.

Energy demand increases dramatically with the rapidly increasing population of the world. It strives to make renewable and manageable energy needs in search of new resources. Instead of producing energy from fossil fuels, photovoltaic systems developed for solar energy in nature have started to be used. However, these systems have a life span like every system. This life-benefit analysis should be positive. Systems are exposed to all kind of weather conditions in outdoor and especially due to the outdoor conditions, efficiency and system life of panels and cables decrease in time. Therefore, their efficiency and lifetime should be determined according to the geographical conditions where photovoltaic panels and solar cables are used. In this study, considering the total effect of UV rays, humidity and thermal cycles affecting the life of photovoltaic modules, it was concluded that the life of the modules which installed at 835 m above sea level is 25 years, the life of the modules which installed at sea level is 24.5 years and the life of the modules which installed at 2000 m above sea level is 22.5 years. According to this result, the life of the solar power plant will be installed in Siril Village of Orhaneli District of Bursa Province will be 25 years. It has been found that the current carrying capacity of single core copper cables in the system decreases inversely proportional to the temperature increase rate when applied current time increases. There are high currents (35 A and 1265 A) was applied to different diameter cables such as 1,5 mm2, 2,5 mm2, 4 mm2 ve 6 mm2 which effects life span of system. The temperature of the joint points of large cross-section cables is up to 13%, on the other side temperature difference of small cross-section cables is reduced to 9%, when 10-25 seconds short circuit currents carried out to system.