Kurulacak 5kw’lık hibrit bir temiz enerji sistemi için maliyet analizi

Bir evin elektrik enerjisi ihtiyacını karşılamak için kurulacak bir temiz enerjisi sisteminin kurulum maliyeti hesabı bu kısımda incelenecektir. Farklı farklı firmalar tarafından üretilen fotovoltaik malzeme fiyatları değişkenlik gösterdiği için maliyet konusunda çok net ifadeler kullanmak güçtür. Örneğin güneş paneli üreten bir A firması belli özelliklerdeki ürünü x tl ye tüketiciye sunarken, yine A firması ile benzer özelliklere sahip hemen hemen aynı şartlarda diyebileceğimiz bir ürünü B firması 2x tl karşılığında tüketiciye sunabilmektedir. Bu durum göz önüne alındığında kurulacak sistem için kesin sonuç gösteren bir maliyet analizi yapmak zor olmaktadır.

Bu bölümde günlük ortalama elektrik ihtiyacı 5 kW/h olan bir ev için örnek bir hibrit (güneş ve rüzgar) sistem tasarımı yapılarak maliyet hesabı yapılmıştır. Zira kullanılan aylık elektrik tüketim miktarları incelendiğinde orta ölçekli bir ailenin ayda ortalama 5 kW/h civarı elektrik kullanımı olduğu görülmüştür.

3.4.1.1. Sistemin tasarımı

Güneş enerjisinden elektrik üretmek için kurulacak bir sistemde akü grubu, akü şarj regülatörü, evirici ve yardımcı elektronik devreler bulunur. Tabi ki uygulamaya göre bu bileşenler değişiklik gösterebilir. İstenen enerji miktarına göre güneş paneli ve sayısı belirlenir. Güneş olmadığı zamanlarda enerjisiz kalmamak için akü grubu sisteme dahil edilir. Akünün aşırı şarj ve deşarj olarak zarar görmesini engellemek için akü şarj regülatörü kullanılır. Şarj regülatörü akünün durumuna göre, güneş pillerinden gelen akımı keser ya da yükün çektiği akımı keser. Evirici, alternatif akım istenen uygulamalarda panelde elde edilen doğru akım elektriğini alternatif akım elektriğine dönüştürmek için kullanılır (Anonim, 2012-3).

3.4.1.2. Fotovoltaik paneller

Güneş ışınlarını elektrik enerjisine çeviren cihazdır. Verimleri panel tipine göre değişmekle birlikte % 15-20 arasındadır. Laboratuar çalışmaları devam etmekte olup verim değerlerinin yükseltilmesi hedeflenmektedir. Türkiye şartlarında güneşlenme süresi; kışın 5 saat, sonbaharda 7 saat ve yazın 11 saattir. Günlük ortalama yük ihtiyacı 5 kW-saat olan bir ev için ortalama güneşlenme süresinin 6 saat olduğu

kabul edilirse saatlik 1 kW'lık üretim yapan bir güneş paneli sistemi tasarlanması evin enerji ihtiyacını karşılamak için yeterli olacaktır. Paneller, ortam koşullarının elverişli olması durumunda nominal güçlerini üretebilirler. Panel camının kirli olması, güneş ışınlarının geliş açısının dik olmaması, havanın çok sıcak veya çok soğuk olması panel verimini düşürecektir. Bu yüzden hesaplanan güç değerinin biraz yukarısında bir değerde panel kullanmak uygun olacaktır. Tüm bu faktörler göz önünde bulundurulduğunda 1 kW değerindeki sistemin bizim için yeterli olacağı görülmektedir. Gerekli güneş paneli gücünün hesaplamasında kullanılabilecek programlar ve web adresleri yaygındır. İhtiyacımız olan enerjiyi karşılamak için 300 W gücünde bir rüzgar türbini ve 6 tane 130 W değerinde panel kullanacağız. İsteğe göre panel gücü daha değişik değerlerde seçilebilir. Tabiî ki bu seçime göre panel sayısı değişecektir. Bu noktada optimum panel gücü ve sayısı hesaplanmalıdır. Bu uygulama için poli kristal silikon hücre tipli Centro Solar firmasının SM520S modeli güneş paneli seçilmiştir. Üretilecek enerji miktarı mevsimlere göre değişecektir. Örneğin yazın güneşlenme süresinin 11 saat olduğu bir yerde bir günde üretilen enerji 11kW-saat olacaktır. İhtiyaçtan fazla enerjinin elde edilmesinde bir sıkıntı yoktur. Bu fazla enerji sulama, çevre aydınlatması gibi alanlarda kullanılabilir. Hatta yasal çerçeveler içersinde elektrik kuruluşuna satılabilir.

3.4.1.3. Rüzgar türbini

Kuracağımız örnek hibrit sistemde güneş panellerinin yanında bir rüzgar türbini de kullanılacaktır. Bu sayede havanın bulutlu olduğu ve güneş enerjisinden faydalanılamadığı zamanlarda rüzgar türbini devreye girerek enerji devamlılığı sağlanmış olacaktır. Kullandığımız 130 W 6 adet güneş panelinden toplamda 780 W enerji alınabildiği göz önüne alınarak, sistemimiz için 300 W gücünde bir rüzgar türbini seçmek uygun olacaktır. Böylece toplamda 1080 W gücünde bir sisteme sahip olmuş olacağız. Böylece rüzgar ve güneş enerjisinden günlük toplamda 5 saatlik bir süre faydalanmamız durumunda 5.4 kW’lık bir enerji ihtiyacını temiz enerji ile karşılamış olacağız.

3.4.1.4. Akü sistemi

Aküler elektrik enerjisinin depolanmasında kullanılır. Güneş olmadığı zamanlarda enerjisiz kalmamak için elektrik enerjisinin depolanması mantıklıdır. Ayrıca güneşsiz günler de olabilmektedir. Bu yüzden enerjinin depolanması oldukça önemlidir. Akü kapasitesinin belirlenmesinde en önemli faktör sistemin güneş göremeyeceği gün sayısını ya da saatini hesaplamaktır. Biz bunu 2 gün olarak kabul edersek; günlük tüketimi 5 kW-saat olan bir ev için 10 kW-saatlik enerjiyi depolayabilecek bir akü grubu gereklidir. Sistem gerilimini 12 V seçersek, 12 V 1120 Ah' lik akü grubu sistemimiz için yeterli olacaktır. Bu akü grubu 12V x 1120Ah =13,44 kW lık enerjiyi depolayabilme özelliğine sahiptir. Akünün çeşidine göre değişmekle birlikte genel olarak akülerin tamamen boşaltılmaması sağlıklıdır. Uygulamada %75 e kadar boşaltıma izin verilmesi uygun olabilir. Küçük kapasiteli akü hücreleri birbirine bağlanarak daha yüksek kapasiteli akü grupları meydana getirilebilir. 8 adet 12 V 140 Ah lık akü hücreleri paralel bağlanarak 12 V 1120 Ah lık akü kapasitesine ulaşılması mümkündür.

3.4.1.5. Akü şarj regülatörü

Güneş panelinden gelen akımı ayarlayarak akünün tam dolmasını veya tamamen boşalmasını engeller. Tüketici için gerekli akım değerine göre sistemde uyumlu çalışabilecek tipte seçilmesi gereklidir. Ayrıca akü şarj regülatörünün, akü gerilimine uyumlu olması gerekmektedir. Şarj regülatöründen direkt doğru akım çıkışı alınabilir. Çoğu regülatörde şarj durumuna ait sayısal bilgileri gösteren ekran bulunmaktadır. Bir çok regülatör üreticisi firma panel gücüne göre seçilmesi gereken regülatörü saptamış ve tablolar halinde kataloglarına koymuşlardır. Bu kataloglar incelendiğinde bizim sistemimiz için gerekli regülatörün, 12 Volt 40 Amperlik regülatör olduğu görülmektedir.

3.4.1.6. Evirici

Evirici, doğru akım enerjisinin alternatif enerjisine çevrilmesine yarayan cihazlardır. Genel olarak tam sinüs çıkışı veren ve vermeyen olmak üzere iki çeşit evirici bulunmaktadır. Hassas yüklerin bulunduğu sistemlerde tam sinüs çıkışı verebilen

eviricilerin kullanılması gereklidir. Evirici gücü, sistemde aynı anda çalışabilecek yüklerin güç değerleri toplanarak elde edilir. 1500 W lık çamaşır makinesi, 100 W lık lamba ve 300 W lık ses sisteminin aynı anda çalışacağını düşünürsek 2000 W lık evirici bizim için yeterlidir. Eviricinin güç değeri yüksek seçilebilir ama maliyeti arttıracağı unutulmamalıdır.

3.4.1.7. Diğer ekipmanlar ve toplam maliyet

Sistemde kullanılması gereken diğer elemanlar kablolar ve sigortalardır. Ayrıca sistemi izleyebilmek için çeşitli elektronik devreler de kullanılabilir. Sigorta ve kablo seçimi sistemin düzgün çalışabilmesi için son derece önemlidir. Kablo seçiminde gerilim düşümü de dikkate alınmalıdır. Kurulum maliyeti günlük ortalama 5 kW saatlik enerji üretebilen sistem için maliyet hesabı yapılmıştır. Sonuçlar Çizelge 3.6. üzerinde gösterilmiştir.

Çizelge 3.6. Kurulacak hibrit sistemde kullanılan ekipmanların maliyetleri

Ürün Modeli Adet Birim Fiyatı Toplam Fiyat

Güneş Paneli CentroSolar 130W 6 1650TL 9900 TL Rüzgar Türbini Prevent 300W 1 2400TL 2400 TL Akü Güneş Pili 12V,140Ah 8 1100TL 8800 TL Şarj Regülatörü Phocos CXN 40A 1 320TL 320 TL

İnvertör Artronic Sinus 2000W 1 4200TL 4200 TL

Toplam Maliyet 25.420 TL

Bu maliyet hesabına kablo, sigorta ve diğer elektronik devreler dahil edilmemiştir. Ayrıca işçilik masrafları da incelenmemiştir. Genel olarak piyasada güneş enerjisi ekipmanları Dolar ya da Euro para birimiyle satışa sunulmaktadır. Yukarıdaki hesabı, para birimi TL ye çevrilerek yapılmıştır. Görüldüğü gibi 25.420 TL lik bir maliyet ortaya çıkmıştır.