Güneş Enerjisi Ölçümleri

Güneş enerjisi ile çalışan aletlerin ve güneş enerjisi santrallerinin planlanması ve kurulumu için belirlenen noktalardaki güneş ışınım verilerinin hassasiyeti çok

97

önemlidir. Güneş ışınımı güneşten elektrik üreten sistemler için yakıt sayılabileceği için maliyetler üzerinde güçlü bir etkisi bulunmaktadır. Güneş ışınımlarının yıllık toplamdaki değişimleri, yapılması planlanan bir santralin kaderini belirleyebilmektedir.

Ne yazık ki uygun yerler için geçerli meteorolojik veriler de sıklıkla bulunmamaktadır.

Elde bulunan imkânlarla, seçilen belirli alanlar için ışınım değerleri genişçe yayılmış verilerden çeşitli interpolasyonlar sonucunda hesaplanabilmektedir. Fakat bu değerler yüksek hata oranları içerdiği için kurulması planlanan güç santrallerinin hesaplamalarında kullanılması için yeterli değildir. Uydulardan alınan verilerle birlikte yerinde yapılan kesin ölçümlerle santral planlamaları gerçekleşebilir.

Güneş ışınımı ölçümleri veya güneş enerjisi dönüşüm santrallerinin verimliliği ve enerji üretim tahminleri gibi çalışma ihtiyaçlarını destekleyecek iki sistem bulunmaktadır. Her iki konfigürasyonda direk ışınım, yayılı ışınım ve toplam ışınım için değerleri vermektedir. Güneş ışınımını ölçen aletler ve özel isimleri Şekil 108’de verilmiştir. İstenildiği takdirde sisteme ek meteorolojik ölçüm cihazları da eklenebilmektedir.

Şekil 108. Güneş ışınımını ölçen aletler (Şahin, 2008)

Her iki sistem içinde yerleştirileceği alanı iyi temsil edebileceği ve tüm yıl boyunca güneş ışınımını ölçebileceği yerler seçilmelidir. Bu alanlarda cihazları gölgeleyebilecek veya ışınımı yansıtabilecek herhangi bir engel bulunmamalıdır.

98 2.5.1. Silikon fotodiyot radyometreler

Düşük maliyetleri nedeniyle birçok uygulama için yeterlidir. “Rotating Shadowband Radiometer” (RSR) yani Dönen Gölgebantlı Radyometre denilen bu sistem piranometrede kullanılan yüksek hızlı tepki özelliğine sahip silikon fotodiyot detektörün özelliklerinden yararlanılarak tasarlanmıştır (Şekil 109). RSR sistemi ek meteorolojik cihazlarında bağlanabileceği bir veri kaydedici içermektedir. Sistem küçük güçlü PV panellerle kendi elektriğini üretmektedir ve elektrik bağlantısı olmayan alanlar için uygun bir sistemdir.

Şekil 109. Silikon Fotodiyot Radyometre şematik gösterimi ve görünüşü (Bağcı, 2009)

2.5.2. Termopil Radyometreler

Yüksek maliyetinin ve bakım gerekliliğinin yanında, toplam yayılı ve direk ışınım için en iyi ölçümleri sunan bir sistemdir. Bu sistem enerji yatırımları için projelendirme ve santral verimliliğini belirlemede kullanılabilecek en iyi seçenektir.

Sistem hiçbir zaman kesintiye uğramaması gereken bir elektrik kaynağına ihtiyaç duymaktadır. Bu kaynakta, kurulacak şebekeden bağımsız PV panel sistemiyle elde

99

edilebilinir. Fakat akü, regülatör ve evirici ile birlikte bu sisteme artı bir maliyet getirmektedir.

RSR sistemlerine göre daha fazla bakım gerektiren bu sistemde günlük sensör temizliği ve güneş takip cihazının hizasının kontrol edilmesi şarttır. Eğer bakım gereklilikleri yerine getirilmezse yüksek tutarlar ödenerek elde edilmeye çalışılan yüksek hassasiyet oranının yakalanması zorlaşacaktır (Bağcı, 2009).

Yüksek hassasiyetli güneş takip sistemli, güneş ışınımı ölçüm sistemi Şekil 110’da gösterilmiştir. Sistem, toplam ışınımı ölçmek için 1 adet piranometre, difüz ışınımı ölçmek için 1 adet piranometre ve gölge topu ve direkt güneş ışınımını ölçmek için 1 adet pirheliyometre ve güneş takip sisteminden oluşmaktadır. Ölçülen veriler datalogger cihazına kaydedilmektedir. Veriler daha sonra belirlenen formatta bilgisayara aktarılmaktadır. Datalogger cihazının güç beslenmesi için bir adet PV panel ve batarya kullanılmıştır. Güneş izleyici gücünü şebeke elektriğinden almaktadır.

Datalogger ise PV panelle beslenen bataryadan enerji çekmektedir. Güneş izleyici, güneşi izlemeyi doğu-batı yönünde ve güneş azimut yüksekliğine göre aşağı-yukarı yönünde olmak üzere iki eksende yapmaktadır.

Şekil 110. Güneş ışınımının tüm bileşenlerini ölçen takip sistemli ölçüm istasyonu (Karacadağ, 2010)

2.5.3. Sistemlerin karşılaştırılması

RSR sistemde kullanılan piranometre çok basit bir cihazdır. Hareketli gölge bandı gibi çeşitli mekanizmalarla desteklenmesiyle toplam ışınım ve yayılı ışınımı ölçüp direk ışınımı hesaplamaktadır. Laboratuar ortamında en iyi koşullarda %5

100

hassasiyeti yakalayan bu sistemin hata oranı arazi koşullarında %8-10’a çıkabilmektedir.

Termopil radyometreli sistemde ise iki piranometre ve bir pirheliyometre kullanılmaktadır. Bu cihazlar WMO ve ISO standartlarına göre “First Class” kabul edilen birinci sınıf cihazlardır. Bu cihazların ölçümlerinde ki hata oranı laboratuar ortamında %1 civarındadır. Arazi koşullarında ise %5 lik sınırı yakalayabilmektedir.

Enerji yatırımlarında ölçümlerin akredite olup geçerlilik kazanabilmesi için

%5’lik sınır aşılmamalıdır. Bu yüzden enerji yatırımı gibi hassas konularda ikinci sistemin tercih edilmesi gerekmektedir.

2.5.4. Ölçüm standartları tebliği

Bilindiği üzere 6094 sayılı kanun EPDK’ya yapılacak olan güneş enerjisi başvurularına ölçüm zorunluluğu getirilmiştir. Daha sonra da EPDK 5 Nisan 2011 deki lisans yönetmeliği değişikliğiyle güneş ve rüzgâr ölçümlerinin yapılma zorunluluğunu getirmiş ve 5 Nisan 2011’deki resmi gazete ile ilan etmiştir.

Bilindiği üzere harita verileri şehir merkezlerine kurulmuş, çevresi yapı ve engelleyicilerle kaplanmış meteoroloji istasyonlarının verileridir. Meteorolojik anlamda veriler doğru olabilir ama enerji planlaması açısından yeterli olmayabilmektedir.

Bakanlık güneş enerjisi santral yerlerini, belirli bölgeleri yayınlamıştır. Böylelikle sadece yatırımcıya bölge gösterilmiştir, bire bir santral sahası gösterilmemiştir. Santral sahasının bulunması, yatırıma karar verilmesi, yatırımcının da yapacağı gerçek ölçümlerle ilan edilen bölgeler içerisinde kalmak şartı ile bizzat yatırım yapılacak sahanın seçilmesi önemlidir. Bu da saha içerisine bizzat ölçüm yapılarak anlaşılabilir.

Enerji piyasası düzenleme Kurumu’nun internet sitesinde yayınlanan 11.08.2011 tarihli taslak, Rüzgâr ve Güneş enerjisine dayalı üretim tesisi kurmak amacıyla yapılan lisans başvurularında kaynak bazında standardına uygun ölçüm yapılmasına ilişkin usul ve esasları kapsamaktadır. Bu taslakta güneş enerjisine ilişkin yükümlülükler, ölçüm cihazlarının özellikleri ve ölçüm süreleri belirtilmiştir. EK-2’de verilen taslak yapılan görüş ve önerilerle son hali verilerek önümüzdeki günlerde yürürlüğe gireceği belirtilmektedir.

101

2.6. Güneş Enerjisinden Elektrik Üretiminde Kullanım Sistemler (Santraller) ve