Connect with us

Genel

Güneş enerjisi santrallerinde inverter seçimi

Published

on

Utku Polat, Elektrik Yüksek Mühendisi
Emre Öngay, Elektrik Mühendisi

Dünya genelinde 2040 yılına kadar enerji üretimine yapılacak yatırımın 12 trilyon dolar olacağı ve bu tutarın yaklaşık 3,9 trilyon dolarının ise güneş enerjisine yatırılacağı öngörülüyor. Ülkemizde ise güneş enerjisi santrallerine yapılan yatırım 2014 yılından sonra çok hızlı bir şekilde artmıştır. TEİAŞ’ın açıkladığı “Kurulu Güç” raporunda 2018 Haziran sonu itibariyle 4.725,9 MW ulusal şebekeye bağlı güneş enerjisi santrali bulunmaktadır. Bu rakamın önümüzdeki yıllarda daha da artması beklenilmektedir.

Şekil 1 – Türkiye Güneş Enerjisi Santralleri Kurulu Gücü

Yatırımın bu kadar hızlı arttığı güneş enerjisi santralleri tasarımında ekipmanların seçimi, yatırım maliyetinin geri dönüş hızını etkileyen en önemli faktördür. Bu seçimi yaparken ilk yatırım maliyetini göz önünde bulundururken, işletme ve bakım maliyetlerini, santralin ömrü boyunca ihtiyaç duyulacak yedek malzeme maliyetini ve santralin ömrü boyunca yapacağı üretimi de hesaplamak gerekir.

Bir güneş enerjisi santralinde, Şekil 2’de de görüleceği gibi, toplam maliyetin yaklaşık %15’ini elektrik kapsamı oluşturmaktadır. Elektrik kapsamının ise yaklaşık %50’si inverter maliyetidir. Bu nedenle güneş santrallerindeki en önemli ekipmanlardan biri olan inverterin hangi kriterlere göre seçilmesi gerektiğini inceleyeceğiz.

Şekil 2 – Güneş Enerjisi Santrali Maliyet Dağılımı

Inverter seçiminde göz önünde bulundurulan başlıca kriterler aşağıda listelenmiştir. (2)

  • İlk yatırım maliyeti
  • Elektrik satış fiyatı
  • Santralin kurulacağı coğrafi koşullar/çevre koşulları
  • Kullanılacak modülün teknik verileri
  • Performans oranı
  • Montaj veya alan kısıtları
  • İşletme emre amadeliği
  • Bakım veya tamir ihtiyacı
  • Inverter uzmanlarının bölgeye ulaşabilirliliği
  • Yedek malzemenin bulunma durumu
  • Inverterin MPP değerleri
  • Inverterin gücünün sıcaklık ile değişimi

Güneş enerjisi santrallerinde genelde iki farklı tip inverter kullanılmaktadır:

  • Dizi (String) Inverter
  • Merkezi (Central) Inverter

Çalışma prensipleri açısından; dizi inverterlere, birbirine seri olarak bağlantıları yapılmış olan fotovoltaik panel dizisi direkt bağlanmaktadır. Dizi inverterden alternatif akım toplayıcı bir panoya ve bu panodan da transformatör üzerinden şebekeye bağlantı sağlanmaktadır. Merkezi inverterlerde ise fotovoltaik panel dizilerinin bağlantıları bir doğru akım toplayıcı kutusunda toplanmakta ve bu kutudan merkezi invertere bağlantı sağlanmaktadır. Merkezi inverterden ise transformatör üzerinden şebekeye bağlantı sağlanılmaktadır.

Şekil 3 – Merkezi ve Dizi Inverter

Küçük ölçekli santrallerde ve çatı tipi uygulamalarda, verimlilik açısından dizi (string) inverter seçimi yapılmaktadır. Şebekeye bağlı büyük ölçekli santrallerde ise bu seçim biraz daha kafa karıştırıcı hale gelmektedir.

İlk yatırım maliyeti açısından bakıldığında, büyük ölçekli güneş enerjisi santrallerindeki inverter maliyetleri Tablo 1’de gösterilmiştir. Tablodaki değerler incelendiğinde; büyük ölçekli güneş enerjisi santrallerinde merkezi inverter kullanılmasının ilk yatırım maliyeti açısından tercih sebebi olduğu görülmektedir. Gelişen teknoloji ile beraber dizi inverter maliyetlerinde bir azalma beklenmesine rağmen merkezi inverterlerin ilk yatırım maliyeti açısından avantajlı durumda kalacağı beklenmektedir. (3) Bununla birlikte ilk yatırım maliyeti dışında diğer kriterlerin de değerlendirilmesi gerekmektedir.

Tablo 1 – Inverter fiyat karşılaştırması (4)

Merkezi inverterlerden beklenen ortalama ürün ömrü 20-30 yıl arasında değişmektedir. Gelişen teknoloji ile birlikte dizi inverterlerde 10-15 yıl arasında olan bu süre merkezi inverterlere yaklaşmaya başlamıştır. Ürünün beklenen ömrü sırasında oluşacak arızalar da maliyeti etkileyecek faktörlerden birisidir. Bu noktada göz önünde bulundurulması gereken değerlerden birisi arızalar arasındaki ortalama zamandır (MTBF: Mean Time Between Failure). Her ne kadar merkezi ve dizi inverterlerde bu süre birbirine yakın olsa da, aynı güçteki bir santralde daha fazla dizi inverter kullanılacağı için arıza olasılığı daha fazla olacaktır. Dizi inverterlerdeki arızalarda, yerinde arızaya müdahale etmek yerine ürün değişimi yapılmaktadır. Bu nedenle sahada yedek inverter tutulması gerekmektedir. Merkezi inverterlerde ise ağırlıklı olarak servis bakım anlaşmaları yapılmaktadır. Bu sayede santralin ömrü boyunca ihtiyaç duyacağı yedek malzeme maliyeti azalmaktadır.

Sonuç olarak inverter tipine karar verirken birçok husus göz önüne alınmalıdır. Engebeli arazi veya gölgelenmenin fazla olduğu, ulaşılabilirliliğin az olduğu ve gerekli yeterlilikte teknisyenin bulunmadığı bölgelerde büyük ölçekli güneş enerjisi santralleri için dizi inverter tercih sebebi olabilir. Ancak büyük ölçekli güneş enerjisi santrallerinde merkezi inverterlerin tercih edilmesi ilk yatırım maliyeti ve işletme maliyetleri açısından dizi inverterlere göre avantaj sağlamaktadır.

Kaynakça

  1. TEİAŞ. Sektör Raporları. Ankara : TEİAŞ, 2018.
  2. Distrubted vs. Central Inverters – A Comparision of Monitored PV Systems for The 25th EU PVSEC / WCPEC-5. A. Kröger-Vodde, A. Armbruster, V. Hadek, W. Heydenreich, K. Kiefer. 2010. DOI:10.4229/25thEUPVSEC2010-4BV.1.56.
  3. MOSKOWITZ, Scott. https://www.greentechmedia.com/articles/read/will-string-inverters-completely-replace-central-inverters-in-the-us-solar. [Çevrimiçi] 30 Haziran 2016.
  4. Ran Fu, David Feldman, Robert Margolis,Mike Woodhouse, and Kristen Ardani. U.S. Solar Photovoltaic System . basım yeri bilinmiyor : NREL, 2017. NREL/TP-6A20-68925.

Türkiye endüstrisine, alana özel, spesifik yayınlar üreten MONETA Tanıtım’ın sektörel dergilerinin editörlüğünü yapmaktayım. Yeni nesil, dinamik yayıncılık anlayışıyla, dijital ve basılı mecralarda içerik geliştirmek için çalışmaktayız.

Genel

KNK Tarım 3.12 MWe AKODA biyogaz tesisi ticari üretime başladı

Published

on

By

Continue Reading

Biyokütle

Biyokütle sektörünün ekonomik faydaları

Published

on

By

Biyokütle potansiyelinin etkili ve yaygın bir şekilde kullanılması, biyokütlenin kullanımıyla ortaya çıkan enerjinin elektrik, ısı ve yakıtı olarak kullanılması ülke ekonomisine önemli bir katkı sağlamaktadır. Biyokütlenin yerel ekonomi üzerinde potansiyel etkilerinin yanı sıra, makroekonomi üzerinde de çeşitli olumlu etkileri bulunmaktadır:

  • Yerel biyokütle talebinin bir sonucu olarak yerel çiftçilerin gelirinde artış sağlayabilmesi,
  • Biyokütle tesislerinden yerel sabit enerji kaynağının sağlanabilmesi,
  • Yerel üretim ve istihdamın arttırılması (özellikle üretim tesislerinde veya tarım sektöründe)
  • Şebeke bağlantısı veya biyokütle taşımacılığı için altyapı iyileştirmeleri sağlayabilmesi,
  • Fosil yakıtlar için ayrılan bütçeyi azaltabilmesi,
  • Enerji ithalatına olan bağlılığı azaltması ve ulusal enerji arz güvenliğinin arttırılması,
  • Sağlanan çevresel faydalar ve iyileştirilmiş hava kalitesi ile birlikte daha düşük sağlık maliyetleri.

Makroekonomik bağlantılar, ekonomik büyümeyi canlandırabilmektedir. Örneğin, biyokütle ürünlerinin net ihracatçısı olan ülkelerde biyoyakıt ihracatı döviz kısıtlamalarını hafifletebilmektedir. Bu faktörler ile birlikte, yalnızca biyoenerji sektöründe üretilenlerden çok daha büyük kazançlar sağlanabilmektedir. Biyoenerji gelişiminin gelir yaratma, istihdam arttırma ve bölgesel ekonomileri güçlendirme gibi yerel konularla birlikte; ticaret dengesi ve güvenli enerji arzı gibi ulusal konularda da önemli etkisi bulunmaktadır.

 

Sektörünün yarattığı istihdama bakıldığında, biyokütlenin küresel toplam yenilenebilir enerji içerisinde %31,6 oranında, Türkiye’de ise %3,9 seviyesinde bir pay oluşturduğu görülmektedir. Globalde, istihdam içerisinde en büyük kısmı sıvı biyoyakıt, Türkiye’de ise kentsel ve endüstriyel atık oluşturmaktadır.

 

 

Kaynak:
IRENA,
WBA
PwC Türkiye/ Biyokütle ve Biyoenerji Sektörlerine Genel Bakış

Continue Reading

Genel

Sürdürülebilir, çevreci ve ekonomik BioLPG geleceğin yakıtı olacak

Published

on

Avrupa Komisyonu’nun duyurduğu 20 milyar Euro’luk ‘temiz araç’ hibe programı alternatif yakıt teknolojilerinde rekabete yol açtı. Pek çok ülkede yoğun olarak kullanılan LPG’nin sürdürülebilir hali bioLPG, evsel ve endüstriyel bitkisel yağ atıklarından üretilebiliyor. Avrupa’da yaygınlaşmaya başlayan bioLPG’nin karbon emisyonu ve katı parçacık üretimi de diğer fosil yakıtlarla karşılaştırıldığında çok daha düşük seviyelerde gerçekleşiyor. Dünyanın en büyük alternatif yakıt sistemleri üreticisi BRC’nin CEO’su David M. Johnson, “Çevresel ve Sosyal Yönetişim Raporumuzu yayınladık. BRC olarak sürdürülebilirlik vizyonumuzun merkezinde sıfır emisyon hedeflediğimizi taahhüt ediyoruz” ifadelerini kullandı

 Geçtiğimiz Haziran ayında Avrupa Komisyonu’nun duyurduğu 20 milyar Euro’luk ‘temiz araç’ hibesi, alternatif yakıt teknolojilerinde rekabete yol açtı. Araçlarımızda kullandığımız fosil yakıtlara alternatif olarak geliştirilen seçenekler içerisinde en az karbon salınımı gerçekleştiren ve bitkisel yağ atıklarından dönüştürülerek üretilen bioLPG çevreci oluşu, kolay üretilmesi ve yaygın olarak kullanılabilmesiyle öne çıkıyor.

Biodizel ile benzer yöntemler kullanılarak üretilen bioLPG, evsel ya da endüstriyel bitkisel yağların hidrojen gazıyla zenginleştirilmesiyle elde ediliyor.

Dünya LPG Örgütü’nün (WLPGA) 2018 yılında yayınladığı ‘BioLPG Dönüştürülebilir Gelecek’ adlı raporda yayınlanan verilere göre bioLPG, tüm fosil yakıtlardan daha az karbon salınımı gerçekleştiriyor.

Kullanılmış bitkisel yağlar yakıta dönüşüyor

Bitkisel yağların hidrojen gazıyla zenginleştirilmesiyle üretilen bioLPG, üretim sürecinde yüzde 60 oranında atık malzeme tüketiyor. WLPGA raporunda yer alan verilere göre, yağ oranı zengin atık yağların yanı sıra, karbon seviyesi yüksek odunsu maddelerden de üretilebilinen bioLPG’nin daha verimli ve daha düşük maliyetlerde tüketiciye sunulabilmesi için bilimsel araştırmalar sürüyor.

Fosil yakıtların yanı sıra diğer bio yakıtlardan da daha çevreci

Fosil yakıtlar içerisinde karbon salınımı en düşük LPG’nin dönüştürülmüş ve sürdürülebilir hali bioLPG, diğer bio yakıtlarla karşılaştırıldığında da en çevreci yakıt olarak öne çıkıyor. WLPGA raporuna göre, karbon salınım değeri 100 CO2e/MJ olarak ölçülen dizele, 80 CO2e/MJ ile benzine ve 30 CO2e/MJ’lik karbon salınımıyla biodizele farkla ortalama 10 CO2e/MJ’lik salınım gerçekleştiren bioLPG, Birleşmiş Milletler Uluslararası İklim Değişikliği Paneli’nin (IPCC) açıkladığı küresel ısınma faktörü (GWP) değerlerinin altında kalıyor.  IPCC verilerine göre, fosil kaynaklardan elde edilen LPG’nin GWP faktörü ise ‘0’ olarak açıklanmıştı.

BRC Türkiye CEO’su Kadir Örücü

‘BioLPG geleceğin yakıtı olacak’

BioLPG’nin avantajlarını değerlendiren BRC Türkiye CEO’su Kadir Örücü, “Diğer alternatif yakıtlar ile karşılaştırıldığında bioLPG, dönüştürülebilir ve sürdürülebilir olmasıyla öne çıkıyor. Elektrikli araçlarda kullanılan Lityum bataryaların ömürleri kısıtlı ve değişim gerektiriyor. Hâlihazırda elektronik cihazlarımızda kullandığımız bu teknoloji ‘geri dönüştürülemez’ atıklar

oluşturuyor. İnsan sağlığına zarar veren katı parçacıklar üreten dizel yakıt ise Almanya başta olmak üzere pek çok Avrupa ülkesinde yasaklanmaya başlandı. Dünyanın pek çok ülkesine kullanılan LPG ile aynı dönüşüm prensibini kullanan bioLPG, LPG’nin kullanıldığı her alanda güvenle tüketilebilir. Üretim maliyetlerini düşürmek için yapılan çalışmaların sonuç vermesiyle bioLPG’nin gelecekte pek çok aracın yakıtı olacağını söyleyebiliriz” şeklinde konuştu.

‘Vizyonumuz net sıfır emisyon’

Dünyanın en büyük alternatif yakıt sistemleri üreticisi BRC’nin CEO’su David M. Johnson hedeflerinin sıfır emisyon olduğunu vurgulayarak, “Çevresel, Sosyal ve Yönetişim (ESG) raporumuzu yayınladık. Sürdürebilir vizyonumuzun merkezinde düşük karbonlu, temiz ulaşım çözümlerinden oluşan ürünlerimiz ve faaliyetlerimizin merkezinde karbon ayak izini azaltma taahhüdümüz var. Sürdürülebilir taşımacılığa giden yol, maliyet açısından rekabetçi ve piyasa taleplerine uygun teknolojiler üretmekten geçmektedir. Bizler de tüm gücümüzle uzun vadeli net sıfır emisyon hedeflerimiz için çalışıyoruz. İnanıyoruz ki, yenilenebilir ve karbondan arındırılmış gazlara odaklanmak temiz ve sürdürülebilir hareketliliğin yanı sıra ekonomik iyileşmeyi artırmak, yeni istihdam yaratmak ve emisyon azaltma hedeflerimize ulaşmak için de bir fırsat sunar” ifadelerini kullandı.

 LPG GERÇEKLERİ:

  • Çoğu hidrokarbon yakıtlara göre LPG’nin karbon-hidrojen oranı düşüktür. Dolayısıyla ürettiği birim enerji başına çok daha az karbondioksit (CO2) açığa çıkar.
  • LPG değişik oranlarda bütan ve propan gazlarının karışımıdır. Karışım oranına göre farklılık gösterse de tüm diğer hidrokarbon yakıtlara (doğal gaz, benzin, dizel vs.) göre kilogram başına daha fazla enerji üretir. Kalorifik değeri yüksektir.
  • Birleşmiş Milletler Uluslararası İklim Değişikliği Paneli’ne (IPCC) göre, karbondioksitin (CO2) küresel ısınma potansiyeli (GWP) faktörü, yani sera gazı etkisi 1 iken, doğalgazın ki (metan) 25, LPG’ninki 0’dır.
  • Hava kirliliği ve insan sağlığı açısından en önemli kirleticiler katı parçacıklar (PM) ve azot oksitlerdir (NOx). Avrupa Birliği ülkelerinde PM’den kaynaklanan sağlık harcamalarının ton başına 75.000 Euro, NOx’den kaynaklananın ise 12.000 Euro olduğu hesaplanmaktadır.
  • Katı parçacıklar, oluşan hava kirliliğinin Avrupa Birliği ülkelerinde her insanın hayatını ortalama 8 ila 6 ay azalttığı tahmin edilmektedir. Ayrıca açık ateşlerin neden olduğu solunum yolları sorunlarının dünyada yılda 1,5 milyon insanın hayatına mâl olduğu tespit edilmektedir.
  • LPG’nin katı parçacıklar (PM) salınımı odun ve kömürden 25-35 defa, dizelden 10 defa, benzinden yüzde 30 daha azdır.
  • Otomotiv yakıtları arasında azot oksitler (NOx) salınımı en düşük yakıt LPG otogazdır. LPG’li bir araç kilometre başına doğal gazlı bir araca göre yüzde 50, benzinli bir araca göre yüzde 75, dizel araca göre yüzde 200 daha az NOx üretmektedir.
  • Avrupa Birliği’nde 1000 kilometre başına salınan zararlı maddelerden kaynaklanan sağlık harcamaları dikkate alındığında LPG otogaz, benzinden yüzde 70, dizelden yüzde 700 daha az sağlık harcaması sağlar.
  • Avrupa Birliği ülkelerinde 2020 yılı için konulmuş hedefe göre, otomotiv yakıtları içinde LPG otogazın günümüzde yüzde 2 olan payının yüzde 10’a çıkarılması öngörülmektedir. Günümüzde ülkemizde LPG otogaz otomotiv yakıtları arasında %12’lik bir paya erişmiştir. Bu açıdan Türkiye, Avrupa Birliği’nin 2020 hedefini şimdiden yakalamış ve geçmiştir.
  • Ülkemizde yaklaşık 5 milyon araç LPG otogaz kullanmaktadır. Bu suretle her yıl yaklaşık 2 milyon ton daha az CO2 salınımı gerçekleşmektedir.
Continue Reading

Trendler