Konutsal PV Depolama Sistemi Tasarımı ve Konfigürasyonuna İlişkin Kapsamlı Kılavuz

Konut tipi bir fotovoltaik (PV) depolama sistemi öncelikle PV modüllerinden, enerji depolama pillerinden, depolama invertörlerinden, ölçüm cihazlarından ve izleme yönetim sistemlerinden oluşur. Amacı, enerjide kendi kendine yeterliliğe ulaşmak, enerji maliyetlerini azaltmak, karbon emisyonlarını azaltmak ve güç güvenilirliğini artırmaktır. Konutsal bir PV depolama sisteminin yapılandırılması, verimli ve istikrarlı bir çalışma sağlamak için çeşitli faktörlerin dikkatle değerlendirilmesini gerektiren kapsamlı bir süreçtir.

I. Konutsal PV Depolama Sistemlerine Genel Bakış

Sistem kurulumunu başlatmadan önce, PV dizisi giriş terminali ile toprak arasındaki DC yalıtım direncinin ölçülmesi önemlidir. Direnç U…/30mA'dan düşükse (U…, PV dizisinin maksimum çıkış gerilimini temsil eder), ek topraklama veya yalıtım önlemleri alınmalıdır.

Konut PV depolama sistemlerinin temel işlevleri şunları içerir:

• Öz tüketim: Evin enerji ihtiyacını karşılamak için güneş enerjisinden faydalanılması.
• Zirve tıraşlama ve vadi doldurma: Enerji maliyetlerinden tasarruf etmek için farklı zamanlarda enerji kullanımını dengelemek.
• Yedek güç: Kesintilerde güvenilir enerji sağlanması.
• Acil durum güç kaynağı: Şebeke arızası sırasında kritik yüklerin desteklenmesi.

Yapılandırma süreci, kullanıcının enerji ihtiyaçlarının analiz edilmesini, PV ve depolama sistemlerinin tasarlanmasını, bileşenlerin seçilmesini, kurulum planlarının hazırlanmasını ve işletme ve bakım önlemlerinin ana hatlarını çizmeyi içerir.

II. Talep Analizi ve Planlama

Enerji Talep Analizi

Aşağıdakileri içeren ayrıntılı enerji talebi analizi kritik öneme sahiptir:

• Profil oluşturmayı yükle: Çeşitli cihazların güç gereksinimlerinin belirlenmesi.
• Günlük tüketim: Gece ve gündüz ortalama elektrik kullanımının belirlenmesi.
• Elektrik fiyatlandırması: Sistemi maliyet tasarrufu sağlayacak şekilde optimize etmek için tarife yapılarını anlamak.

Örnek Olay İncelemesi

• Kullanıcı Profili:
  • Toplam bağlı yük: 8,2 kW
  • Kritik yük: 3,6 kW
  • Gündüz enerji tüketimi: 10 kWh
  • Gece enerji tüketimi: 20 kWh
• Sistem Planı:
  • Yük taleplerini karşılayan ve gece kullanımı için fazla enerjiyi akülerde depolayan gündüz PV üretimine sahip bir PV depolama hibrit sistemi kurun. Şebeke, PV ve depolamanın yetersiz olduğu durumlarda ek bir güç kaynağı görevi görür.

• III. Sistem Yapılandırması ve Bileşen Seçimi

  1. PV Sistem Tasarımı

  • Sistem Boyutu: Kullanıcının 8,2 kW yükü ve günlük 30 kWh tüketimi dikkate alınarak 12 kW'lık bir PV dizisi önerilir. Bu dizi, talebi karşılamak için günde yaklaşık 36 kWh üretebilir.
  • PV Modülleri: 12,18 kWp kurulu kapasiteye ulaşan 21 adet tek kristal 580Wp modülden yararlanın. Maksimum güneş ışığına maruz kalma için en uygun düzenlemeyi sağlayın.

  Maksimum güç Pmax [W]	575	580	585	590	595	600
  Optimum çalışma gerilimi Vmp [V]	43.73	43.88	44.02	44.17	44.31	44.45
  Optimum çalışma akımı Imp [A]	13.15	13.22	13.29	13.36	13.43	13.50
  Açık devre voltajı Voc [V]	52.30	52.50	52.70	52.90	53.10	53.30
  Kısa devre akımı Isc [A]	13.89	13.95	14.01	14.07	14.13	14.19
  Modül verimliliği [%]	22.3	22.5	22.7	22.8	23.0	23.2
  Çıkış gücü toleransı	%0~+3
  Maksimum gücün sıcaklık katsayısı[Pmax]	-0,29%/°C
  Açık devre voltajının sıcaklık katsayısı [Voc]	-0,25%/°C
  Kısa devre akımının sıcaklık katsayısı [Isc]	%0,045/°C
  Standart Test Koşulları (STC): Işık yoğunluğu 1000W/m², pil sıcaklığı 25°C, hava kalitesi 1,5

  2. Enerji Depolama Sistemi

  • Pil Kapasitesi: 25,6 kWh lityum demir fosfat (LiFePO4) akü sistemini yapılandırın. Bu kapasite, kesintiler sırasında kritik yükler (3,6 kW) için yaklaşık 7 saat boyunca yeterli yedekleme sağlar.
  • Pil Modülleri: İç/dış mekan kurulumları için IP65 dereceli muhafazalarla modüler, istiflenebilir tasarımlar kullanın. Her bir modülün kapasitesi 2,56 kWh olup, 10 modül komple sistemi oluşturmaktadır.

  3. İnverter Seçimi

  • Hibrit İnvertör: Entegre PV ve depolama yönetimi özelliklerine sahip 10 kW'lık bir hibrit invertör kullanın. Temel özellikler şunları içerir:
    • Maksimum PV girişi: 15 kW
    • Çıkış: Hem şebekeye bağlı hem de şebekeden bağımsız çalışma için 10 kW
    • Koruma: Şebekeden bağımsız geçiş süresi <10 ms ile IP65 derecesi

  4. PV Kablo Seçimi

  PV kabloları güneş modüllerini invertöre veya birleştirici kutuya bağlar. Yüksek sıcaklıklara, UV ışınlarına maruz kalmaya ve dış mekan koşullarına dayanmaları gerekir.

  • EN 50618 H1Z2Z2-K:
    • Tek çekirdekli, 1,5 kV DC dereceli, mükemmel UV ve hava koşullarına dayanıklı.
  • TÜV PV1-F:
    • Esnek, alev geciktirici, geniş sıcaklık aralığına (-40°C ila +90°C) sahiptir.
  • UL 4703 PV Teli:
    • Çift yalıtımlı, çatı üstü ve zemine monte sistemler için idealdir.
  • AD8 Yüzer Güneş Kablosu:
    • Suya daldırılabilir ve su geçirmez, nemli veya su ortamları için uygundur.
  • Alüminyum Çekirdekli Güneş Kablosu:
    • Hafif ve uygun maliyetli olup büyük ölçekli kurulumlarda kullanılır.

  5. Enerji Depolama Kablosu Seçimi

  Depolama kabloları aküleri invertörlere bağlar. Yüksek akımlarla başa çıkmalı, termal kararlılık sağlamalı ve elektriksel bütünlüğü korumalıdırlar.

  • UL10269 ve UL11627 Kabloları:
    • İnce duvar yalıtımlı, alev geciktirici ve kompakt.
  • XLPE İzoleli Kablolar:
    • Yüksek gerilim (1500V DC'ye kadar) ve termal direnç.
  • Yüksek Gerilim DC Kabloları:
    • Akü modüllerini ve yüksek gerilim otobüslerini birbirine bağlamak için tasarlanmıştır.

  Önerilen Kablo Özellikleri

  Kablo Tipi	Önerilen Model	Başvuru
  PV Kablosu	EN 50618 H1Z2Z2-K	PV modüllerinin invertöre bağlanması.
  PV Kablosu	UL 4703 PV Teli	Yüksek yalıtım gerektiren çatı üstü kurulumlar.
  Enerji Depolama Kablosu	UL 10269, UL 11627	Kompakt akü bağlantıları.
  Korumalı Depolama Kablosu	EMI Korumalı Pil Kablosu	Hassas sistemlerde parazitin azaltılması.
  Yüksek Gerilim Kablosu	XLPE-İzoleli Kablo	Akü sistemlerinde yüksek akım bağlantıları.
  Yüzer PV Kablosu	AD8 Yüzer Güneş Kablosu	Suya eğilimli veya nemli ortamlar.

IV. Sistem Entegrasyonu

PV modüllerini, enerji depolamayı ve invertörleri eksiksiz bir sisteme entegre edin:

1. PV Sistemi: Modül yerleşimini tasarlayın ve uygun montaj sistemleriyle yapısal güvenliği sağlayın.
2. Enerji Depolama: Gerçek zamanlı izleme için uygun BMS (Pil Yönetim Sistemi) entegrasyonuna sahip modüler pilleri takın.
3. Hibrit İnvertör: Sorunsuz enerji yönetimi için PV dizilerini ve aküleri invertöre bağlayın.

V. Kurulum ve Bakım

Kurulum:

• Saha Değerlendirmesi: Çatı üstlerini veya zemin alanlarını yapısal uyumluluk ve güneş ışığına maruz kalma açısından inceleyin.
• Ekipman Kurulumu: PV modüllerini, aküleri ve invertörleri güvenli bir şekilde monte edin.
• Sistem Testi: Elektrik bağlantılarını doğrulayın ve işlevsel testler gerçekleştirin.

Bakım:

• Rutin Denetimler: Kablolarda, modüllerde ve invertörlerde aşınma veya hasar olup olmadığını kontrol edin.
• Temizlik: Verimliliği korumak için PV modüllerini düzenli olarak temizleyin.
• Uzaktan İzleme: Sistem performansını izlemek ve ayarları optimize etmek için yazılım araçlarını kullanın.

VI. Çözüm

İyi tasarlanmış bir konutsal PV depolama sistemi, enerji tasarrufu, çevresel faydalar ve güç güvenilirliği sağlar. PV modülleri, enerji depolama pilleri, invertörler ve kablolar gibi bileşenlerin dikkatli seçimi sistemin verimliliğini ve uzun ömürlülüğünü sağlar. Doğru planlamayı takip ederek,

kurulum ve bakım protokolleri sayesinde ev sahipleri yatırımlarının faydalarını en üst düzeye çıkarabilirler.