Kuantum Noktalı Güneş Pilleri

Kuantum noktalı güneş pili (QDSC), kuantum noktaları olarak adlandırılan fiziksel yapıyı absorbe edici fotovoltaik malzeme olarak kullanan bir güneş pili tasarımıdır. Gelecekte silikon, bakır indiyum, galyum selenid (CIGS) veya CdTe gibi dökme malzemelerin yerini almaları beklenmektedir. Kuantum noktaları, ebatlarını değiştirmek suretiyle geniş bir enerji seviyesi aralığında ayarlanabilen bant aralıklarına sahiptir . Dökme malzemelerde, bant boşluğu maddenin türü tarafından belirlenir. Bu özelliği, kuantum noktalarını, güneş spektrumunda değişik dalga boylarındaki ışınımdan faydalanmak yoluyla verimliliği artırmak için çeşitli malzemelerin beraber kullanıldığı çok eklemli güneş pilleri için çekici hale getirir. Günümüzde verim değerleri % 10 üzerinde seyretmektedir. 

         Atomik kuvvet mikroskobu altında  bir AlSb substratı üzerinde GaSb'den  imal edilmiş  kendiliğinden organize kuantum noktaları.

Arkaplan 

Güneş Pillerine Ait Temel Kavramlar 

Konvansiyonel bir güneş pilinde, ışık bir yarı iletken tarafından absorbe edilir ve bu bir elektron- delik (e-h) çifti oluşturur; bu çift ​​birbirine bağlı bir halde bulunabilir ve “eksiton” olarak adlandırılır. Bu çift, “dahili” bir elektrik alanı (p-n eklemlerinde veya Schottky diyotlarında bulunan) ile birbirinden ayrılırken, ortaya çıkan elektron - delik akışı bir elektrik akımı meydana getirir. Dahili elektrik alanı, yarı iletken arayüzün bir kısmının elektron veren (n-tipi doping) , bir diğerinin elektron alan (p-tipi doping) atomlarla katkılandırılması ile oluşurken, bunun neticesinde ortaya bir p-n eklemi ortaya çıkar. Bir elektron delik çiftinin yaratılması, fotonların malzemenin bant aralığını aşan enerjiye sahip olmasını gerektirir. Bant aralığının altında enerjiye sahip fotonlar etkin bir şekilde absorbe edilemezken , bu enerjiden daha yüksek enerjiye sahip olanlar bant kenarlarında hızlı bir şekilde (yaklaşık 10-13 saniye içinde) ısıya dönüşürler ki bu durum da çıkış gücünü düşürür. İlk bahsettiğimiz sınırlama neticesinde çıkış akımı düşerken, ikinci durumda bahsedilen ısıya dönüşme ( bu olay termalizasyon olarak geçer) sonucunda çıkış gerilimi düşer. Buradan özetle şu sonucu çıkarabiliriz: “Bir güneş pilinde akım bant aralığı ile ters gerilim ise doğru orantılıdır.” Sonuç olarak, yarı iletken hücrelerde gerilim ile akımı aynı anda artırmak mümkün değildir. (Buna karşılık, çok eklemli güneş pili uygulamaları sayesinde bu soruna kısmen çözüm bulunabilir). Ayrıntılı şekilde bir bilanço hesaplaması, bir güneş pili için tek tür bir malzeme kullanılması durumunda bu verimin% 31'i geçemeyeceğini göstermektedir. 

Kuantum Noktalı Güneş Pillerinin  Yapısı

Sayısal analiz, % 31 verimliliğin, kızılötesine yakın bir spektrumdaki ışığa karşılık gelen 1.3-1.4 eV'lik bir bant aralığı ile elde edildiğini göstermektedir. Bu bant boşluğu silikonunkine (1.1 eV) oldukça yakındır, bu da silikonun piyasaya hakim olmasının birçok nedeninden biridir. Bununla birlikte, silikonun etkinliği yaklaşık olarak % 29 ile sınırlıdır. "Tandem" veya "çoklu bağlantı" yaklaşımı olarak bilinen farklı bant boşluklarına sahip hücreleri dikey olarak istifleyerek tek bir hücrenin verimini  iyileştirmek mümkündür. Aynı analiz, iki katmanlı bir hücrenin bir katmanın 1.64 eV'ye ve diğerinin 0.94 eV'ye ayarlanmış olması halinde % 44 teorik mertebesinde bir teorik verimin yakalanabileceğini gösterir. Üç katmanlı bir hücre,% 48'lik bir verimlilik için her katman sırasıyla 1.83, 1.16 ve 0.71 eV'ye ayarlanmalıdır. Bu şekilde imal edilecek "sonsuz katmanlı" bir güneş hücresinin teorik veriminin en fazla % 86 olabileceği düşünülmekte olup geri kalan % 14’lük kaybın farklı termodinamik kayıp mekanizmaları sebebiyle oluşacağı varsayılır. 

Konvansiyonel (kristalin) silikon üretim prosesleri, bant aralığının ayarlanabilir olmamasından dolayı bu yaklaşım için uygun değildir. Kristal momentumunun korunması noktasında daha uygun bir yapıda olmaları nedeniyle, Doğrudan Bant Aralığı ve Karbon Karışımı yapabilme özelliklerinden faydalanılabilen amorf silikon tabanlı ince filmlerin bant aralığını ayarlanabilirse de farklı sebeplerden ötürü konvansiyonel hücrelerin performansına ulaşmaları mümkün görünmemektedir. Tandem hücre yapılarının çoğu, özellikle indiyum galyum arsenide (InGaAs) olmak üzere daha güçlü yarı iletkenlere dayanır. Üç katmanlı InGaAs / GaAs / InGaP hücreleri (bant aralıkları 0.94 / 1.42 / 1.89 eV), deneysel örnekler için% 42.3 verimlilik rekorunu elinde tutmaktadır. Kuantum noktalı güneş pilleri zayıf absorpsiyon özelliği gösterirler ve oda sıcaklığında ışık absorpsiyonunun katkısı küçüktür. Absorpsiyonun artması, örnek olarak,defalarca çok dallandırılmış altın nano-yıldızcıkları kullanılarak başarılabilir. 

Kuantum noktaları 

Kuantum noktaları, Exciton-Bohr yarıçapının oluşturduğu sahadan daha fazla yer kaplamayan yarı iletken parçacıklardır ve kuantum mekaniği yönünden, içlerindeki elektronların enerjileri, bir atomdaki enerji türüne benzer şekilde kuantize yani süreksiz hale gelir. Kuantum noktaları "yapay atomlar" olarak da adlandırılırlar. Bu enerji seviyeleri, nokta boyutları değiştirilerek ayarlanabilir ve bu sayede bant aralıkları belirlenebilir. Noktalar, altta yatan malzemeyi veya yapım tekniklerini değiştirmeden çeşitli bant aralıklarına karşılık düşecek şekilde çeşitli büyüklükler üzerinden büyütülebilir. Tipik yaş kimyasal preparatlarda bu enerji seviyesinin ayarlanması, sentez süresi veya sıcaklığı değiştirilerek gerçekleştirilir. 

Bant aralığını ayarlama yeteneği, kuantum noktalarını güneş pilleri için cazip hale getirir. Kurşun sülfürden (PbS) (CQD) yapılmış koloidal kuantum noktalarının kullanıldığı tek bağlantı uygulamaları, genellikle konvansiyonel güneş pilleri ile elde edilmesi zor olan uzak kızılötesi dalga boylarına ayarlanabilen bant aralıklarına sahiptir. Dünyaya ulaşan güneş enerjisinin yarısı kızılötesi , çoğunlukla da yakın-kızılötesi bölgesindedir. Bir kuantum nokta güneş pili, kızılötesi ışınım enerjisini tüm diğerleri kadar erişilebilir kılar. 

İlaveten, koloidal quantum noktaları ( CQD) kolay sentez ve hazırlık imkanı sunar. Koloidal sıvı formda askıda kaldıklarında, üretim boyunca ihtiyaç duyulan en karmaşık ekipman olarak bir çeker ocak kullanılarak kolayca kullanılabilirler. , koloidal quantum noktaları genellikle ufak paketler halinde sentezlenir, ancak toplu olarak da üretilebilir. Noktalar, elle veya otomatik bir işlemle, döndürmeli kaplama yöntemiyle alt katman( substrat) üzerine dağıtılabilir. Büyük ölçekli üretimde, modüllerin üretim maliyetini önemli ölçüde azaltan sprey veya rulo baskı sistemleri kullanılabilir.

Perovskit Güneş Pillerinin Yüksek Verimli Olmasını Mümkün Kılan Şey , Kristal Yapıda Meydana Gelen Şekil Değişiklikleri Olabilir

Silisyum yerine Perovskit kristallerinin kullanılmasıyla güneş pillerinin üretim maliyetlerinin ciddi şekilde düşürülebileceği öngörülüyor. Birkaç yıl içerisinde şu anda ancak % 4 olabilen hücre verimleri % 20 lere ulaşabilecek. Ne var ki bu denli gelecek vadeden bu fiziksel olayın temelinde yatan sebepler tam olarak anlaşılmış da değil. İnce Perovskit kristallerindeki atomik hareketlerin gösterildiği bir film izleyenlere ,şu halde elektrik üretiminde yer alan önemli süreçlerin anlaşılması noktasında şaşırtıcı bilgilere ulaşma imkanı verdi. Kaliforniyalı araştırmacılar “Science Advances “ dergisinde kristal yapısının alışılmadık şekilde uzun ömürlü form değişiklikleri hakkında bilgi paylaşımında bulundular. Bu açıklamalar sayesinde okuyucuların “Perovskit Güneş Pilleri’nde gerçekleşen “elektrik yüklerinin taşınması” olayını daha iyi anlaması bekleniyor. 

    Kristal Yapıdaki Şekil Değişiklikleri Perovskit Güneş Pillerini Verimini Artırıyor.

Menlo Parkta bulunan SLAC Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarında araştırmacı olarak çalışan bay Wu “Işığın İyot ve Kurşun atomlarının oluşturduğu kristal yapıda ciddi büyüklükte şekilsel değişiklik yarattığını keşfettik. ” diyor. Bu şekil değişikliklerinin Perovskit güneş pillerinin yüksek verimli oluşundaki asıl etken olabileceği düşünülmekte. Bu bilgiye ulaşabilmek için  Wu ve arkadaşları 40 nm kalınlığındaki Perovskit kristal tabakalarını aşırı kısa dalga boyundaki lazer darbeleri (40 femtosaniye) ile aydınlattılar. Görünür ışık vasıtasıyla söz konusu kristal yapının bu şekilde uyarılması neticesinde , kuvvetli bir şekilde odaklanan elektronlardan oluşan bir ışını örnek parça ( güneş piline esas ) üzerine düşürdüler. Bu elektronlar Perovskit kristal tabakaya çarparak saçıldıktan sonra hassas bir dedektör tarafından tekrar toplandı. Buradan da kırılan elektron demetinin , kristal yapının atomik yapısının anlaşılabilmesine imkan veren bir resmi oluşturulabildi. 

Fizikçiler bu elektron ışınımına ait kırılmanın ölçümlerini, lazer- ve elektron darbeleri arasında meydana getirilen farklı zaman aralıkları için defalarca kez tekrarladılar. Bu sayede, her bir kırılma yardımıyla oluşturulmuş bir  film görüntüsü elde edilmiş oldu ki bu film Perovskit kristal kafes yapısında meydana gelen her bir şekil değişikliğini nanometrenin kesirleri ölçeğinde doğru şekilde görülebilir kılmaktadır. 

Araştırmacılar  lazer ışığı ile uyartımın hemen sonrasında (saniyenin 10 trilyonda biri kadar kısa bir süre ) Perovskit kristallerindeki iyot atomlarının her birinin bir kurşun atomunun etrafında döndüğünü farkettiler. Aynı süre içerisinde, önceden tabanları bitişik çift piramit (oktahedron )yapısında bir şekle sahip olan kristallerin daha az düzenli bir yapıya dönüştüklerini de kaydettiler. Bu değişiklikler tıpkı eriyen kristallerin yapısında meydana gelenlerle kıyaslanabilir nitelikte olduklarından , onların süre ve büyüklükleri araştırmacıları bir hayli şaşırtmış. Araştırmacılar tam olarak da bu şekil değişikliklerinin elektriksel yüklerin kristal yapı içerisinde yakalanmadan kolaylıkla hareket etmelerini sağlayan şey olduğunu düşünüyorlar. Bu da perovskit güneş pillerinin neden yüksek verimli olduğunu açıklıyor. Wu ve arkadaşları yaptıkları bu keşfin uygun maliyetli perovskit kristallerinin üretiminde çığır açmasını ümit ediyorlar.

Dubai'de Kumda Güneş Enerjisini Depolayarak Elektriğe Dönüştürme Projesi

Bugün sizlere çok ilgimi çeken bir projeden bahsetmek istiyorum. Birleşik Arap Emirliklerinin en gözdeleri arasındaki Dubai  son zamanlarda Güneş enerjisine çok ciddi yatırım yapmakta. Çok yakın bir gelecekte her eve kendi enerjisini üretme olanağının kazandırılması için ciddi efor harcanıyor.  Şu anda hedef 2030 yılına dek tüm enerji ihtiyacının, evet tüm enerji diyorum, % 25 ini güneş enerjisinden karşılamak. Emirlik şu anda dünyanın en büyük termal güneş santralini kurmaya devam ediyor. Bu santralin gücü 5000 MW gibi bir güce tekabül ediyor.  Bu rakam Fas'ta bulunan santralinkinden daha büyük. Çok farklı bir konsepte oturtulan " Kumda Enerji  Depolama" projesi  ise bir hayli iddialı ve isterseniz bu proje   hakkında biraz bilgi vereyim sizlere. 

Bir çölde yalınayak koşmak zorunda kalmamışsınızdır umarım. Kumun ciddi bir enerji depolama kapasitesi olabileceğini tahmin etmek güç değil. "Kumda Enerji  Depolama " projesinde  temel mantık, güneş ışığının yoğunlaştırılması ile ısıtılan kumun sıcaklığını 1000 C dereceye çıkarmak ve bu sıcaklığı daha sonra klasik enerji üretiminde iş görecek buhar üretmede kullanmak.  Evet mantık basit ama bunu nasıl yapmayı planlıyorlar? Biraz da ona bakalım şimdi: 

Kumda Enerji Depolama Sistemi 

Güneş enerjisini güneş tarlasındaki aynalardan alarak bir kum saatine benzeyen bir yapı üzerindeki ayna ile düşey doğrultuda soğuk kum depolarının arasındaki boşluktan geçirilen odaklanmış güneş ışınları kum taneciklerini 1000 dereceye kadar ısıtmakta ve çok sıcak hale gelen kum sıcak kum deposunda enerjisini vereceği bir su sistemiyle eşanjör mantığıyla temasa geçmektedir. Yukarıdaki güç bloğu olarak verilen kısım klasik bir buhar santralidir.  Isısını veren kum konveyör  sistemi ile üst kısımdaki sıcak kum tankına veren çürük kum (burada biraz benzetme yapmanın kimseye zararı olmaz sanırım)  bu işlem öncesinde ön ısıtıcı ile ısıtılmaktadır. Araştırmacılar bu projeyi geliştirirken kumun hem ucuz hem de çok yüksek sıcaklıklara ulaşabildiğinden , 560 dereceyi geçemeyen tuz yerine bu maddeyi tercih etmişler. Depolama sayesinde Emirliğin enerji güvenliğinde ciddi mesafeler alınacağı kesin gibi görünüyor. Dubai belki de bir petrol emirliğinden güneş enerjisi emirliğine doğru evriliyor.  Aşağıdaki görselde şu anda Dubai de test aşamasında yapımı devam eden sistemin gerçek görüntüsünü paylaşıyorum. Kum saatine benzer yapıya dikkat ediniz. 

Dubai'de Kumda Güneş Enerjisini Depolayarak Enerjide Süreklilik ve Verimlilik Sağlanacak.

Güneş Pillerinin Wafer, Hücre ve Modül Olarak Üretiminde İmalat Aşamaları

Tipik bir silisyum güneş pili hücresi yani fotovoltaik hücre, yüzeye yakın ve ışıkla aktif hale geçen bir p/n geçişine, kontakparmaklarına sahip bir omik kontak şeridi, tüm yüzeye yayılan arkakontak ve ön kısımda yansımayı engelleyen bir tabakaya sahiptir. 

Güneş Pilinin Yapısı

Böyle bir güneş pilinin üretilmesinde ya monokristalin ya da polikristalin malzemeler kullanılır. Polikristalin silisyum genellikle döküm tekniğiyle elde edilirken monokristalinler Czocharlski çekme yöntemi ile üretilir. 

Polikristalin bloklar da çekme yöntemi ile elde edilmiş tekkristaller (monokristaller )de diskler şeklinde dilimlenirler. Polikristalin malzeme çoğunlukla kare şeklinde , monokristalinler ise daire şeklinde diskler olarak çalışılır. Polikristalin malzemelerin yaklaşık olarak kare gibi üretilen dilimlerinin köşeleri güneş pili modüllerinin panel üzerinde daha sık şekilde dizilebilmesini sağlamak için bu şekilde üretilir. 

Yüksek Saflıkta Silikon Külçe

Güneş panellerinin üretimi kabaca dört kısma indirgenebilir:

• Kuvars kumundan , kömürle (karbonla) indirgeme ve ham silisyumun silisyumkloroforma dönüştürülerek saflaştırılması yoluyla saf silisyum üretimi.
• Poli-silisyumun, distilasyonu ve Hidrojen ortamında saf olarak elde edilmesi
• Bu noktadan sonra mono veya polikristalin blokların dilimlenerek yongalar haline getirilmesi
• Solar pillerin yani hücrelerin imalatı
• Solar hücrelerden modüllerin imalatı

Amorf Silikon (İnce Film ) Teknolojisi

Bu teknolojide 2-μm kalınlığındaki amorf silikon buhar filmi cam veya paslanmaz çelik bir tamburun üzerine yaklaşık  600 metre boyunca  ve 4 metre genişliğinde olacak şekilde kaplanır.

Amorf Silikon Teknolojisi (İnce Film)  Teknolojisi 

Bu teknolojide kristal yapıdaki silikonun  yüzde 1’ i kadar bir   malzeme sarf edilir. Bu yönüyle çok daha ekonomiktir.  Esnek ve bükülebilir  olmaları büyük avantajları beraberinde getirir.   Ayrıca zayıf ışık koşullarındaki performansı oldukça iyidir. .  Watt başına maliyeti ise ciddi şekilde düşüktür. 

Zayıf yönlerinden bahsedecek olursak ; çabuk aşınırlar özelliğini kaybederler. Verimi ise şu anda çok kristallilerin yaklaşık yarısı mertebesindedir.

Bu silikon türünün verimini stabil hale getirebilmek için dört önemli hedef saptanmıştır:

• Yeni teknolojiler kullanarak ince film kaplama işlemini geliştirmek
• Çok jonksiyonlu yarı iletken cihazlarda daha iyi dengeleme foton kullanımı sağlayabilmek için daha düşük band aralığına sahip malzemeler geliştirmek
• Işıkla tetiklenen metastabilite olayını anlayarak silikon malzemenin daha stabil şekilde  kaplanması
• Daha düşük sıcaklıkta gerçekleştirilecek epitaksi işlemleri

Eğimli Cephelerde Fotovoltaik Panel Uygulaması

Eğimli Cephe en basit türdeki PV modülleri gölgesiz bir şekilde bir kendisine entegre edecektir. 

Daha çok ışık alınabilmesi için gölgelenme olayı baştan kabul edilerek parapet bölgesinde opak modüller (açık mavi), üst kısımlarda yarı şeffaf modüller (koyu mavi) kullanılacaktır. Sonrasında da yalıtım amaçlı cam geçirme gerçekleştirilecektir.

Eğimli Cephe ve Fotovoltaik Panel Uygulaması (Her katta alt ve üst paneller farklı mavi tonlarında )

Faydalar:

- Bu eğimli cepheler ile hacmin üst kısımlarında ışık geçirgenliğine sahip modüllerin kullanılmasıyla odanın içerisine derinlemesine bir ışık girişi sağlanabilir. Bu sayede kaliteli bir doğal aydınlatma gerçekleştirilmiş olacaktır. Oda hacimlerinin daha büyük bir derinliğe sahip olması mümkün olabilir. 

Zayıf Yönleri :

- Arkadaki odanın içerisine doğrudan gelen güneş ışığına karşı gölgelendirme sorunu henüz çözülememiştir. 

- Güneşin çok dik açıyla vurduğu durumlar için bir güneş perdesi gereklidir. 

- Potansiyel yüzey alanı küçülmektedir.

Fotovoltaik Sistemlerin Ana Şebeke Frekansına Bağlı Olarak Devreden Çıkarılmaları (50,2 Hz Problemi )

Elektrik şebekeleri duyarlılığı yüksek altyapılar arasındadır. Her an enerji talebi ve arzı dengede olmak zorundadır. Bu durumu takip etmenin en kolay yolu şebeke frekansını takip etmektir. Avrupa’da normal durumda şebeke frekansı 50 Hz dir. Frekans arttığında elektrik şebekesine güç girişinin arttığını ve böylece şebekedeki talebin arzdan daha düşük kaldığını anlayabiliriz. Çok ufak çaplı frekans dalgalanmaları olağandır ve bu durum şebekeyi gözetim altında tutan otoritece takip edilir. 

Eğer şebeke frekansı 50 hz değerinin çok üzerinde veya altında olursa bu durum ciddi bir sorun teşkil eder. Mesela frekans 50, 2 hz’a yükseldiğinde çok küçük çaplı üreticilerin çoğu (güneş enerjisi üreticileri )aynı anda devreden çıkartılır. Böylece bir anda çok büyük miktarda Gigawattlar mertebesinde bir güç kapasitesi devreden çıkartılır ve böylece bir saniyeden diğerine enerji arzı çok ciddi anlamda geriler. Gerçi acil durumlar düşünülerek yaklaşık 3 Gigawatt kadar bir Primer Kumanda Gücü her zaman ihtiyat olarak rezerv bırakılır ama bu güç hem miktar hem de işletmeye geçme süresi bakımından yeterli bir güç olmayacaktır.

Ana Elektrik Şebekesinin Frekansı 50,2 Hz olduğunda Başta Almanya ve Avrupa'da önce küçük Fotovoltaik Üreticilerden Başlanmaktadır. 

 Eğer 50,2 Hz eşik değerine ulaşılarak fotovoltaik işletmeler devreden aynı anda çıkarılırsa bu durum büyük çaplı bir elektrik kesintisine neden olabilecektir. Bu durum elbette ki çok küçük bir ihtimal dairesindedir ama Avrupa ve Almanya’da (diğer bir deyişle Avrupa Kıtası Ülkelerarası Senkron Çalışma Bölgesi’nde )yüksek bir enerji sürekliliğinin sağlanabilmesi için önlemlerin alınması gereklidir. Bu meyanda Almanya’da fotovoltaik elektrik üreticilerinin bu frekansa ulaşılması durumunda fotovoltaik sistem bağlantısını devreden çıkaracak bir donanım kullanmaları gerekmektedir. Buna göre 10 kW gücündeki panellerden başlanarak tüm üreticilere bu prensibe göre çalışacak bir donanımı sistemlerine eklemeleri isteniyor. 

Not: Bu donanım bilebildiğim kadarı ile son yönetmeliklerde düzenleme yoluna gidilerek adım adım devreden çıkarmalar yapan bir yazılımla güncellenerek olası bir sistem çökmesine karşı tedbir mahiyetinde yenilenmişti. Yani 50,2 Hz üzerindeki frekans kademeleri oluşturularak öncelikli olarak küçük güçler (10 kW ve üzerindeki güçlerden başlayarak ) devreden çıkarılıyor ve frekans artmaya devam ederse kademeyle orantılı olarak devreden daha büyük üreticiler çıkarılıyor )

Güneş Enerjisinden Elektrik Üretimi Planması ve Uygulaması için Gerekli Adımlar (Yeni Başlayanlar için Yol Kılavuzu)

(Bu yazımda fotovoltaik bir sistemin kurulabilmesi için gerekli olan temel ve efektif adımların neler olduğunu irdeleyeceğiz. (Umarım okuyan herkese faydası dokunur)

Adım 1: Öncelikle arazi veya mülkünüzün böyle bir sistem için uygun olup olmadığına karar vermek önemlidir.  Sonra işin finans kısmını araştırmak gerekir.

Adım 2 :  Yapılacak iş ile ilgili tüm şartları öngörebilmek önem arzeder. Örneğin bu işin gerçekten yatırıma değer bir iş olup olmayacağı ile ilgili bir öngörü belirleyici olacaktır.  Sonra piyasadan teklif isteyebilirsiniz. Güneş enerjisinin kurulumunu yapacak olan teknik adamları bulmak ve iletişime geçmek gerekecektir.  Bu görüşmelerde işin işletme yönünü iyice öğrenmek ve bu işletmenin sizin için pratikte bir zorluğunun olup olmadığı ile ilgili bir fikir sahibi olmalısınız.
Adım 3:  Güneş enerjisinin kurulumu için teklif verecek teknik kişiler kurulumun yapılacağı yeri gördükten sonra teklifini sunacaktır. Bu durumda bu tür teklifleri değerlendirirken seçim yapacağınız aralıkları daraltmanız gerekecektir.

Adım 4:  Hangi türde bir fotovoltaik sistemde karar kılacaksınız?  Bu soruya cevap verebilmek için bir takım teknik ve ekonomik faktörleri dikkate almanız gerekiyor.

Adım 5:  Artık kurulumu yapacak firmaya / teknik adamlara kurulumumu yapmaları talimatını veriyorsunuz.  Firma hemen  sistemin kurulumunu gerçekleştirecektir.

Adım 6:  Kurulumu yapılmış olan sistemin teslim edilmesi safhasına geçiliyor.  Burada çok dikkat etmek gerekmektedir. Yani dikkatli bir şekilde incelenerek testlerinin yapılması ve protokollerinin takip edilmesi elzemdir.  Böyle bir PV sistemin teslim alınması için gereken tüm belgelerin ve kılavuzların tam olarak teslim edilebilmesi önemlidir.

Şimdi yukarıda kabaca tarif ettiğimiz ve genellediğimiz adımların teknik detaylarına geçelim:

Şekil.1 : PV Sistemin Çatı Montajının Yapılması

                                                               ADIM 1

Fotovoltaik Sistemler için Yapısal Gereksinimler  ve  Yatırım maliyetleri 

Eğer fotovoltaik bir sistem kurma niyetinde iseniz öncelikle çatınızın güneşten elektrik üretiminde gereken eğime sahip olup olmadığını ve böyle bir yatırımı finanse edip edemeyeceğinizi sorgulamanız gerekir.  Aşağıda verilen şekilde bir takım yapısal gereksinimler söz konusu olabilir.

Fotovoltaik sistemler esasen eğriçatı, düz çatı veya cephelerde tesis edilebilir.

Eğimli çatılarda Yönlendirme : Güney yön  idealdir. Batı veya doğu yönlerindeki sapmalar çok sorun olmaz .  Kuzey yöne bakan çatılar uygun çatılar değildir.

Eğimli Çatılarda Eğim:  25 ile 30 derece kadar eğimler uygundur.  Daha fazla sapmalar olacak olursa bu montaj sisteminde ayar yaparak dengelenebilir. (Düz çatılarda sistemin panelleri direk güneşe yöneltilebilir. )

 Gölgeler:  Çatı alanı çevredeki binaların ağaçların bacaların vs gölgelerinden uzak olmalıdır.  20 yıl boyunca bu alana gölge düşmemesini garantiye almak veya buna uzun vadede  dikkat etmek gerekir.

Binanın Statik Yönden Uygunluğu:  Evinizde veya binanızda böyle bir sistem için gereken rezerv yükleri taşıma kapasitesini sorgulamalısınız. Sadece  PV sistem için metrekare başına yaklaşık 25 kg gibi bir rakam gerekebilir.

Asbestli Çatılar: Çatınızda asbestten arındırılmış bir alana sahip olmalısınız.  Asbest sağlığa zararlıdır.

Ev içi Elektrik Tesisatı: Çatıdan inecek PV sistem kablolarını, ister şebekeye bağlayın ister ayrı bir pano odasına taşıyın,   uygun bir şafttan veya baca içerisinde yapılmış özel kanallardan indirmek gerekecektir.

İzin Sözleşmeleri: Sistemde ürettiğiniz  elektriği lisanssız olarak dağıtım şirketine satmak istiyorsanız dağıtım şirketleriyle bir sözleşme imzalamanız gerekir.

Yaklaşık Kurulum Maliyetleri (Sadece Malzeme Fiyatlarıdır)

0-10 kW arası 2500 Euro/kW

10-30 kW arası 2000 Euro/Kw

30-100 Kw arası 1700 Euro/kW

Yeni yapılmış bir binada  eğimli çatıya kurulmuş bir fotovoltaik sistem için 1 kW gücünde bir sistemi farklı panel tipleriyle şu  alan aralıklarında kurmamız mümkündür.

Monokristal Modüllerle 6-9 metrekare

Polikristal Modüllerle 7-10 metrekare

İnce Film Modüllerle 15-20 metrekare.

Karlılık ve Ekonomiklik İle İlgili Unsurlar

Ürettiğiniz enerjiyi satacaksanız bunun ile ilgili prosedürleri dağıtım şirketi nezdinde takip edin ve tamamlayın. Sattığınız enerjinin fiyatı normal elektriğin fiyatına göre çok daha yüksek olacağından yatırımınızın karlılığını belirleyecek olan bir unsur olarak dikkat edilmesi gerekir.

Çatı katında bir tadilat yapacaksanız, fotovoltaik bir sistem kurmanız daha avantajlı hale gelecektir.

 Bir PV sistemin gücü kWp olarak verilir. Burada p peak güçtür. Yani 1000 Kw/m2 bir ışınım altında (ülkemizin ortalama ışınımı kabul edelim. Normalde biraz daha yüksektir ) 1000 kWp lik ve bir metrekare alana sahip bir panel bu kadar enerji üretecektir.

                                                                     

                                                              ADIM 2

Teklif Veren Fotovoltaik Sistem Firmasının  Saha Keşfi

Bu adımda işinizi yapacak PV kurulum firmasının ne kadar ciddi bir firma olduğunu anlamanızı kolaylaştıracağını umduğum bazı noktaları izah edeceğim.

Bir PV firması sizinle saha keşfi için görüşmeye geldiğinde aşağıdaki hususları müzakere etmesi gerekecektir.

 Çatınızın eğim , yönleniş ve ebatları. (Çatınızın saçak yüksekliği ile en üst kısmının yüksekliği önemli. )

-  Çatı kaplaması ve çatının taşıyıcı konstrüksiyonu. (montaj yaparken önemli)

- Çatının statik yönden dayanımı. Firma size bu konuda sorular sorabilir. Taşıma kapasitesi konusunda emin olmak isteyecektir.

- Asbestli bir çatınızın olup olmadığını görmek isteyecektir.

- Çatının üzerine kurulacak sistemlerin üzerinde gölgelenme olup olmayacağını araştıracaktır.

İniş iletkeninin gidiş güzergahı ile ilgili olarak ihtimalleri ve imkanları değerlendirmeye tabi tutacaktır.

Her bir PV sistem arasında mesafeleri göz önünde bulunduracaktır ki kablolama mesafe ve kesit hesaplarında esas teşkil etsin.

Sayaç ve invertörlerin montajlarının nereye yapılacağını planlayacaktır.

Güneş enerjisinin üretildiği yerde hemen tüketilmesi veya depolanması , PV modüllerin çatı yüzeyinin üstüne veya çatı yüzeyine gömülmesi, ileride termal enerji için yer bırakması, projelerin belirli bir  ajandaya dahil edilmesi gibi kişisel tercihler hakkında görüş bildirecektir.

Şebeke bağlantısı için yapacağı başvuru için etkili bir işleyiş ve yaklaşıma  sahip olacaktır.

Kurulacak sistemin  şebekeye uyumlu hale getirilmesini sağlayacaktır.  

 Belirli bir gücün üstündeki PV sistemlerde dağıtım şirketlerinin isteyeceği yönetim sistemi yazılım ve donanımını sağlayacaktır. (şebeke ile  uyumlu bir çalışma için gereklidir.)

İşinin Erbabı Firmaları Şu Şekilde Diğerlerinden Ayırdedebilirsiniz:

Daha önce yaptığı işleri, referansları: Güneş enerjisinden elektrik üretimi gerçekleştirmeniz için size teklif veren ciddi bir firma sizlere çevrenizdeki referans işlerini hemen gösterebilir.  Bu tip referanslar ile görüşerek memnuniyetlerinin ne seviyede olduğunu öğrenebilirsiniz.

Üretici Seçiminde Esneklik:  Firmanın işiniz için tek bir üreticinin modül ve invertörlerini kullanmayı mı yoksa yapacağı işin niteliğine göre üretici bağımsız bir şekilde farklı üreticileri kullanmayı mı teklif ediyor ?  Burada bu yaklaşım size firmanın becerisi hakkında fikir verebilir.

Kaliteli Ürün Tercihi:  İyi  ve yetkin bir firma orijinal ürünler kullanacaktır. Bu ürünlerin isimleri üzerinde yazmalı seri numaları vs görülür olmalıdır.

Gölgeli Alanlardan Uzak Durulması: Ciddi bir firma sizi gölge riskine karşı uyarmalı ve bu durumu önceden öngörerek olabildiğince gölgeli alanlardan uzak gerekirse de küçük alanlara kurulum yapmayı önermelidir.

Ücretsiz Keşif& Net Teklif:  İyi bir firma size işin tam ve net maliyetini tek ve ücretsiz bir keşiften sonra verebilir.

Süre Kısıtlamalarına Karşı Dik Duruş :  Planlama, teklif oluşturma ve proje safhalarının geliştirilmesi gibi aşamalar herhangi bir süre baskısıyla değil doğal seyrinde gelişecektir. Yani firma size net bir teklif ve anlaşma metni sunacaktır. Bunun için kendisinin de bir süreye ihtiyacı olduğu gibi sizi de hemen sözleşme yapmaya zorlamayacaktır ki siz de piyasadan gerekli araştırmayı yapabilesiniz.

Taleplerin ve Şartların Karşılıklı Olarak Anlaşma Tutanağına Aktarılması:   İşinizi yaptırırken tüm taleplerin ve firmanın isteklerinin gerekliyse aşama aşama karşılıklı anlaşma tutanaklarıyla imza altına alınması ileride sadece sözde kalan istek ve vaadlerin açacağı münakaşa ve anlaşamamazlıkların önüne geçecektir. Bu maddeye finans ve ödeme konularının  da eklenmesi ve sürelerin net olarak belirtilmesi gecikme durumlarındaki müeyyidelerin ortaya konması gibi işlemleri de eklemek gerekir.

Komponentlerin Garantileri: İyi firmalar size PV sistemin tüm parçaları için geçerli olan garantileri ve bu garantilerin geçerli olduğu durumları açık bir biçimde sunacaktır. Garantiye girmeyen durumlar için gerekli bilgilendirmeyi sağlayacaktır.

Düzgün Montaj Hizmeti:  Montaj ve kurulumun düzgünlüğü çok önemlidir. Firmanın bu konuda her türlü garantiyi verebilmesi gerekir.

Taşıyıcı Konstruksiyonun Yüklenilmesi: Burada iyi firmalar bu kısmı işin tümünden ayırmaz. Eğer siz bu kısmı ben hallederim diye düşünürseniz bu imalat ile ilgili her türlü çalışan ve malzeme riskini de üstlenmiş olacaksınız.

Teknik Destek: Firmanın sorulması durumunda her türlü teknik detaya sahip olması ve bu tür detayları  uygulamaya dökebilmesi gerekir.

Bağlantı Prosedürlerinde Kolaylaştırıcılık: İyi firmalar dağıtım şirketleri nezdindeki tüm başvuru ve kayıt işlemlerini sizin adınıza  yapabilir, en azından gerekli prosedürlerin yerine getirilmesinde gerekli olan adımları sizin için gerçekleştirebilir.

/////////////////////////////////////////// DEVAM EDECEK/////////////////////////////////////////////////////////////////

Güneş Panelleri (Fotovoltaik ) İle İlgili Piyasada Dolaşan 10 Efsane

Güneş Panelleri ile İlgili Efsaneler

1:-Almanya’daki güneş ışınımı enerji üretimi için yeterli değil.

Gerçek şu ki yaklaşık 7-8 metrekarelik bir güneş paneli bir alman vatandaşının enerji ihtiyacını karşılamada yeterli olmaktadır.  Tüm Almanya’nın yüzölçümünün % 2 ‘si güneş panelleri ile kaplanacak olsaydı tüm enerji ihtiyacımız karşılanmış olurdu.  Eğer çatıya konulacak panellerin yönlendirilmesi ve eğimlerini düzgün şekilde ayarlayabilirsek bu güneş enerjisi, her ne kadar aynı koşullarda İspanya’da daha fazla enerji üretebilmek mümkün olsa da, Almanya’nın enerjisini karşılamaya yetecektir. 

Almanya da Kurulu Güneş Panelleri 

2. Fotovoltaik verimli bir sistem değildir.

Yanlış. Güneşli günlerde Almanyada güneşten üretilen elektrik enerjisi tüm atom santrallerinin ürettiği enerjiden fazladır. 

3-Fotovoltaik modüllerin verimleri giderek azalır.

Evet bu doğru.  Bu azalma çok ama çok düşük ölçekli bir azalmadır. Frauenhofer Güneş Enerji Sistemleri ensititüsü’nün yaptığı araştırmaya göre yıllık verim düşümü ortalama sadece % 0,1 kadardır.

4- Fotovoltaik sistemler uzun vadede kazançlı değildir.

Burada diğer yatırımları göz önünde bulundurarak yapılan bir kıyaslama söz konusudur.  Fotovoltaik tesisler yirmi yıl boyunca devletin alım garantisi altında çok güvenli bir yatırıma dönüşürler ve % 3 ila 5 arasında gelir getirirler. Bunun ne kadar iyi veya kötü olduğu kişiye kalmıştır.

5. Güneş Panelleri 20 yıl sonra işe yaramaz hale gelirler.

 İnsanın böyle düşünmesi nasıl mümkün olabilir? Almanyada devlet tarafından alım anlaşmaları 20 yıl olduğu için olabilir mi acaba?  Her ne olursa olsun manasız bir düşüncedir. Yüklenme testleri göstermektedir ki güneş modülleri 30 40 yıl kadar bir süre çevreye dost bir şekilde elektrik üretebilirler.  Yaklaşık 10 yıl sonra fotovoltaik sistemler kendilerini amorti ederler. Eğer biz ortalama ömrü 35 yıl kabul  edersek geriye kalan 25 yıl bizim için bir kazanç sahası haline gelmektedir.

Almanya Güneş Enerjisinden En Çok Faydalanan Gelişmiş Ülkedir

6- Fotovoltaik sistemler çok pahalıdır.

Ortalama büyüklükte bir PV tesisi pek çok ev sahibi için makul bir ücret olan 10000 Euro kadardır.  Bu duruma  teknolojik ilerleme ve büyük rekabet koşullarıyla gelinmiştir.  Birkaç yıl önce bu meblağ şimdikinin yaklaşık üç katı kadardı. Belki böylesi bir pahalılık iddiası sistemlerin  temin maliyetini değil kamunun maliyetlerini kastetmektedir.

7. Fotovoltaik sistemlerden elde edilen elektrik yüzünden hane halklarının elektriği pahalanmaktadır.

Evet bu ne yazık ki doğrudur.  Elektrik dağıtım firmaları Yenilenebilir Enerji Yasasının ön gördüğü vergi kalemi ile  faturalarla  tüketicilere yansıtmaktadır.   Bunun pratikte işe yarayan bir yanı var. Ah vah etmeyi bırakıp kendinize bir fotovoltaik  tesisi kurun ve bu maliyeti  cebinden ödeyen değil alan kazanan taraf olun.  Bu şekilde paranız kazana girmez aksine siz o kazandan faydalanan olursunuz. Sanki sağ cebinizden alıyor sol cebinize koyuyor gibi olursunuz.

 8- Fotovoltaik fahiş şekilde sübvanse ediliyor.

Devletin fotovoltaik sistemleri yaptığı katkı aslında yenilenebilir enerji yasasından gücünü alan vergi kalemi ile işliyor.  Bu kalem aslında bir sübvansiyon değil bir vergidir.  Pek çok kişi böyle bir yorumu boş konuşma olarak bile adlandırabilir.İşin doğrusu böyle bir vergi olmadan zaten fotovoltaik sistemler bugünkü gibi sürdürülebilir bir politika haline gelemezdi.  Ekolojik –Sosyal Piyasa Forumu’nun bir araştırmasının sonucunu burada dikkate değer bir çalışma olarak veriyoruz:

Konvansiyonel enerji taşıyıcıları olan çekirdek enerjisi, kömür, linyit  onlarca yıldır  devlet teşvikinden vergi kolaylıkları, finansal yardımlar ve daha bir çok uygun faktörlerle  önemli çapta faydalanmaktadırlar. Eğer bu sübvansiyonları bugünkü faturamıza  ( 10,2 CENT/KWH ) (2012) yansıtacak olsaydık yenilenebilir enerji yasası vergisinin üç katını bulduğunu görecektik. ..

Buradan bakınca o halde hangi enerji şekli daha çok teşvik edilmiştir?  Herhalde fotovoltaik değil….

9- Güneş enerjisi sistemleri çevre dostu değildir. Her bir panelin üretiminden panellerin ürettiğinden daha fazla enerji tüketilmektedir.

Elbette bir fotovoltaik tesisin üretiminde enerji tüketmemiz gerekmektedir. Gerçek durumda, her bir modülle bu  modülün üretiminde kullanılan enerjinin  10-15 katını üretirsiniz. Öyleyse şunu biliyoruz ki her bir modülün üretiminde tüketilen enerjiyi o modül 2 yil içerisinde üretmektedir.

Ayrıca  güneş panelleri ile karbon ayak iziniz  önemli ölçüde azalmaktadır.  Hem elektro sis olayı da oluşmamış olur. Dahası Avrupa kıtasındaki hemen hemen her üretici artık kullanılamaz hale gelmiş güneş panellerini geri alarak onları geri dönüşüme tabii tutmaktadır.

10. Almanyada güneş enerjisinin civcivli dönemi sona erdi.

Hayır kesinlikle öyle bir durum söz konusu değil. Birkaç yıl içerisinde her bir fotovoltaik tesisin elektrik depolama kabiliyeti teknik yönden o kadar gelişmiş olacak ki artık ekonomik olmayan her türlü engel ortadan kalkmış olacak. Bu sayede her bir güneş paneli işletmecisi / sahibinin rüyası gerçekleşmiş olacak: Şebekeden tamamen bağımsız olmak!

Almanyada 2013 Yılı Güneş Enerjisi Maliyetleri

           
 Güneş enerjisi üretim tesislerinin ilk üretim maliyetleri 2013 yılının ilk üç çeyreğinde 7,8 ve 14,2 sent /kwh aralığında seyretmiştir. 2011 yılından  beri Almanyada bu fiyatlar konut elektrik fiyatlarının altındadır. Diğer ülkelerde , İspanya İtalya ABD ve Avustralya gibi, şebeke paritesine (yenilenebilir enerji kaynağından üretilen elektriğin konvansiyonel yolla üretilen elektrikle eşit ya da daha düşük maliyete sahip olması) geçmiş yıllarda zaten ulaşılmış idi.Güney İspanya’da 2012 yılında “VDI haber”’e göre 7-9 cent/kwh civarlarında üretim yapabilmektedir. “Alman Ekonomi Araştırma Enstitüsü” güneş enerjisi üretim maliyetlerinin beklenenden daha hızlı düştüğünü açıkladı. Ayrıca Avrupa Komisyonunun geçmiş raporlarından birinde 2050 yılunda beklenen enerji üretim maliyetinin şimdiden yarısı dolaylarında bulunduğumuzdan bahsedilmektedir.

 

Almanyada 2013 yılı Güneş Enerjisi Maliyetler

Yukarıdaki tablo Fraunhofer Güneş Enerji Sistemlerinin bir çalışmasından çıkarılan sonuçlara göre oluşturulmuştur. Kabullenmeler yatırım maliyetleri ve gelirleri hariçte tutularak çalışmaya esas yapılmıştır:

Esas alınan gerçek ağırlıklı ortalama sermaye maliyeti kalemi yaklaşık % 2, 8, senelik işletme maliyeti 35 euro ve senelik gelir düşüşü % 0,2 kabul edilmiştir.

Diğer işletme maliyeti ve senelik gelir düşüşü değerleri bu tabloyu değiştirebilir. 25 yıllık bir işletme süresinden yola çıkılır. Güneş enerjisi santralleri hareketli bir parça ihtiva etmediğinden, uzun ömürlüdürler. Bu süre boyunca kullanılabilecekleri kabul edilebilir. Santralin demontaj ve hurdaya çıkarma maliyetleri durağan maliyet olarak ele alınabilir. Kilowattsaat başına ortlama maliyet hesaplanırken hem maliyetler hem gelirler daha önce kullanılan gerçek sermaye maliyetiyle iskonto edilmelidir. Elektrik üretim maliyetleri üretilen tüm elektriğin kullanıldığı varsayımı ile hesaplanır.

Görsellik sağlamak amacıyla tablo renk renk kademelendirilmiştir.

Beyaz kutucuklarda Almanyada ki büyük sanayi tüketicilerinin elektrik fiyatı olan 9,71 ct/kwh ‘nin altında kalan maliyetler bulunmaktadır. Gri arkaplanlı olan kutucuklar bu maliyetlerin üzerinde kalmaktadır. Tüm bu değerler ama,ortalama özel tüketici fiyatı olan 28,7 ct/kwh dan daha düşüktür. Almanyada güneş yönelimli santrallerin gelirleri kwh saat başına senede 700-1200 kwh civarındadır. Yeni santraller için ortalama gelir tabloda italik olara verilmiştir.

---------------------------------------------------------------------------------------------


kaynak : http://de.wikipedia.org/wiki/Photovoltaik

Die Stromgestehungskosten von Photovoltaikanlagen in Deutschland lagen im dritten Quartal 2013 zwischen 7,8 und 14,2 ct/kWh.^[70]. Seit dem Jahr 2011 liegen sie in Deutschland unterhalb des Haushaltsstrompreises.^[71] In anderen Ländern, wie Spanien, Italien, Teilen der USA und Australien wurde die Netzparität bereits in den Jahren zuvor erreicht. In Südspanien können im Jahr 2012 laut VDI nachrichten Photovoltaikanlagen für 7-9 ct/kWh Energie produzieren.^[72] Das Deutsche Institut für Wirtschaftsforschung (DIW) stellt fest, dass die Kosten für Photovoltaik bislang weit schneller gesunken sind als noch vor kurzem erwartet. So sei in einem jüngsten Bericht der EU-Kommission noch von Kapitalkosten ausgegangen worden, die "bereits heute zum Teil unterhalb der Werte liegen, die die Kommission für das Jahr 2050 erwarte".^[73]

Die nebenstehende Tabelle bildet dieStromgestehungskosten in ct/kWh entsprechend einer Studie des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ab^[75]. Die Annahmen folgen abgesehen von Investitionskosten und Ertrag der Studie: Der zugrunde gelegte reale gewichtete durchschnittliche Kapitalkostensatz beträgt 2,8%, die jährlichen Betriebskosten 35 € und die jährliche Minderung des Ertrags 0,2%. Andere Betriebskosten oder Ertragsminderungen können die Werte der Tabelle verändern. Weiterhin wird von einer Nutzungsdauer von 25 Jahren ausgegangen. Da Photovoltaikanlagen keine beweglichen Teile enthalten, sind sie sehr langlebig; es ist durchaus denkbar, dass sie auch über diesen Zeitraum hinaus nutzbar bleiben. Es wird davon ausgegangen, dass Demontage- und Entsorgungskosten dem Restwert der Anlage entsprechen. Für die Berechnung der durchschnittlichen Kosten je Kilowattstunde zu Preisen des Jahrs der Installation sind sowohl Kosten als auch Ertrag mit dem zuvor verwendeten realen Kapitalkostensatz diskontiert. Weiterhin gelten die Stromgestehungskosten nur für den Fall, dass der erzeugte Strom auch vollständig verbraucht wird.

Zur Veranschaulichung ist die Tabelle farblich abgestuft: Weiße Kästchen stehen hierbei für Kosten, die unter dem Strompreis von 9,71 ct/kWh für industrielle Großverbraucher in Deutschland ^[76] liegen, grau hinterlegte liegen darüber. Sämtliche Werte liegen unter dem durchschnittlichen Privatkundenpreis im Jahr 2013 von 28,7 ct/kWh.^[77] In Deutschland liegen die Erträge bei nicht nachgeführten Anlagen zwischen 700 und 1200 kWh Ertrag je Jahr und kW_p. Die Werte für den durchschnittlichen Ertrag für neue Anlagen sind in der Tabelle kursiv hervorgehoben.