Güneş Panelinin Paralel Bağlantısı

Seri ve Paralel Bağlantı Nedir? Nasıl Yapılır? Ne işe yarar? Bu makalemizde tüm bu soruların cevabını sizlerle paylaşacağız.

Seri Bağlantı

İki adet DC güç kaynağınız var ve bu DC güç kaynaklarının 24 volt gerilime ve 10 amper akıma sahip olduğunu varsayalım. Eğer bu DC güç kaynaklarını seri bağlarsanız elde edeceğiniz gerilim 48 volt olacaktır. Böylece 48 volt gerilim ile çalışan bir devreyi çalıştırabilirsiniz. Fakat bu güç kaynaklarının amper (Akım) değerleri aynı kalacaktır. Yani elinizde 48 volt 10 amper bir güç kaynağı olmuş olacak.

Devreniz 48 volt gerilimde çalışıyor ve 20 amper akım çekiyorsa bu bağlantı devrenizin çalışmasını sağlayamaz. Bunun için ise Paralel bağlantı yapmanız gerekmektedir.

Seri Bağlantı Nasıl Yapılır?

İki adet DC güç kaynağını aşağıda gördüğünüz gibi bağlayabilirsiniz.

Seri bağlantı (Akü, Pil, DC Güç kaynağı)

Paralel Bağlantı

Paralel bağlantı da ise DC güç kaynaklarının akım değerlerini yükseltebilirsiniz. Bu bağlantıyı yaptığınızda iki adet 24 Volt 10 amper güç kaynağını kullandığınızda elde edeceğiniz voltaj değişmeyecek fakat amper iki katına çıkacaktır.

Eğer çalıştırmak istediğiniz cihaz 48 volt gerilimde 20 amper akım çekiyorsa 4 adet güç kaynağını ikişer ikişer önce seri daha sonra ise bu çift seri bağlantıyı paralel bağlayarak 48 volt 20 amper değerlerine çıkarabilirsiniz.

Paralel Bağlantı Nasıl Yapılır?

Aşağıdaki şema da paralel bağlantı yaparak elektrik akımını yükseltmeyi nasıl yapacağınızı görebilirsiniz.

Seri ve Paralel Devre Arasındaki Farkları

Seri  devrede akım şiddeti eşittir. Gerilimler toplanır.

Paralel devrede gerilimler eşittir. Akımlar toplanır.

Elektrik enerjisini kimyasal enerjiye dönüştürerek depolayabilme özelliğine sahip olan akümülatörler(akü) günümüzde yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Özellikle Fotovoltaik(FV) sistemlerle elde edilen elektrik enerjisinin depolanması için aküleri ve akü bankası oluşturmayı bilmek gerekir.

Şekil 1'de 12 Volt 60 Amper Saat(Ah) kapasiteli bir akü görülmektedir. + kutup kırmızı, - kutup siyah renkle gösterilmiştir. Pratik olarak bu akü 1 saat süresince 5 Amper akımlı almacı(lambayı) besleyebilir demektir. 6 amper akımla şarj edilebilir.

Şekil 2'de aküler paralel bağlanmış, böylece voltajı aynı kalırken(12V) kapasite artmıştır. Yeni akü sistemimiz; 12V, 120Ah özelliğine sahiptir.

Şekil 3'te aküler seri bağlanmış ve böylece kapasite aynı kalırken sistemin voltajı artmıştır. Yeni sistemin özelliği; 24V, 60Ah olduğuna dikkat ediniz.

Şekil 4^te seri bağlı gruplar paralel bağlanarak hem voltaj hem de kapasite artırılmıştır. Buna göre sistemin voltajı; 24V, kapasitesi 120Ah olarak belirlenir.

Akü bankası oluşturulurken; tamamen özdeş akülerin kullanılması gerekir, seri ve paralel bağlantı özelliklerine dikkat edilmelidir, Doğru akü tipi seçilmelidir. Özellikle FV sistemlerde, bakım gerektirmeyen, uzun ömürlü, derin deşarj özelliğine sahip JEL aküler tercih edilmektedir.

Paralel Bağlantı (Akü, Pil, DC Güç kaynağı)

SERİ BAĞLANMA VE PARALEL BAĞLANMA

Seri Bağlama:

Ampullerin uç uca bağlanması ile oluşur.

*Seri bağlı ampullerin üzerinden eşit akım geçtiğinden ampuller özdeş ise parlaklıkları aynı olur.

*Devredeki ampullerin biri çıkarılır veya bozulursa diğer ampuller söner.

*Seri bağlı devreye ampul eklenirse parlaklıkları azalır.

Paralel Bağlama:

Ampullerin uçlarının bir uçtan diğerlerinin diğer uçtan bağlanma şekline paralel bağlanma denir.

*Paralel bağlı devrede ampuller ise kollardan geçen elektrik akımı eşit olacağından ampullerin parlaklıkları aynı olur.

*Devredeki ampullerden biri çıkarıldığında veya biri bozulduğunda diğer ampuller yanmaya devam eder.

NOT: 

*Ampul sayısı eşit olan seri ve paralel bağlı devrelerden paralel bağlı devredeki ampuller daha parlak yanar.

*Bir devreye paralel bir ampul bağlandığında ampullerin parlaklığı değişmez. Yani devrelerdeki ampullerin parlaklığı aynı olur.

*Bir devreye seri bağlı bir ampul eklenirse ampullerin parlaklığı azalır.

Ampullerin Seri Bağlanması

Ampullerin uç uca eklenmesi ile oluşan bağlama şeklidir.

Seri bağlı özdeş (aynı) lambaların hepsinden aynı akım geçer.

Lambaların parlaklığı eşittir.

Lamba sayısı arttıkça yani devreye ampul eklendikçe lambaların parlaklığı azalır.

Lambalardan biri sönerse ya da patlarsa diğerleri de söner.

Devreye takılan pil sayısı arttıkça lambaların parlaklığı artar.

Pil sayısı artsa bile pilin dayanma süresi değişmez.

Yani devreye seri bağlı 1 pil yerine 3 pil taksak bile yine bir pil ne kadar dayanırsa 3 pil de o kadar dayanır ve biter .

Ampullerin Paralel Bağlanması

Paralel bağlı özdeş lambaların hepsi aynı parlaklıkta yanar.

Lambalar özdeş ise hepsinin üzerinden aynı akım geçer.

Ana koldaki akım her kola eşit paylaştırılır.

Lambaların sayısı artırılırsa ya da azaltılırsa diğer lambaların parlaklıkları değişmez.

Paralel bağlı devrede lamba sayısı arttıkça pillerin dayanma süresi azalır.

Pillerin Seri Bağlanması

Pillerin uç uca bağlanması ile oluşur. Bağlama yapılırken pilin (+) kutbu, pilin (-) kutbuna bağlanır.

Piller seri bağlanınca toplam gerilim artar. Toplam gerilim her pilin gerilimi toplanarak bulunur.

Pillerden biri ters bağlanırsa devreden akım geçmez.

Güneş Panelinin Paralel Bağlantısı

Güneş Panellerinin Paralel Bağlantısı

Paralel bağlantıda güneş panelinin artı ve eksi uçları MC4 Konnektörleri ile birleştirilir. 

Paralel bağlantıda güneş sisteminin gerilimi paralel bağlantı ile sabit kalır fakat akım 

artar. Giriş voltajının sabit olması gereken ancak 12V 1000W DC şebekeden 

bağımsız güneş enerjisi sistemi gibi daha yüksek akımlara ihtiyacımız olan bir sistemde,

 piyasada 1000W güneş paneli yoktur, maksimum 200~300W bulacaksınız, 

ancak hepsi 12V~'dadır. 24V sistemi.

Bir sistem güneşten 12/24V 1000W DC güce ihtiyaç duyuyorsa, tüm yüklerin DC olduğu 

düşünülürse, o zaman güneş panellerinin paralel bağlantısını kullanmaktan 

başka seçeneğimiz yoktur. Örneğin 5, 200W 24V veya 10, 100W 12V güneş 

panellerinin güç, DC gücü olarak 12/24 pillerde depolanacaktır. Bağlantı aşağıda verilen resimdeki gibi olmalıdır.

MC4 Bağlantısı

240 W Sistem

Güneş Panelinin Seri Bağlantısı

Seri bağlantı durumunda, bir güneş panelinin pozitif ucu diğer güneş panelinin negatif ucuna bağlanır ve bunun tersi de geçerlidir, bu durumda sistemin voltajı artar ve akım sabit kalır ve sistemin gücü birleşir. yukarıda verilen örnekte olduğu gibi 3 adet 200W 12V panel seri olarak bağlanmıştır ve sonuç 600W 36V'luk bir sistemdir.... Bu çok küçük bir sistemdir ve güneş enerjisiyle sulama gibi küçük amaçlar için kullanılabilir, ancak gerçek pratik hayatta bu tür seri bağlantı, tüm Solar Dizinin çıkış voltajının yaklaşık 300V~500V olduğu mini ızgara güneş enerjisi sistemi gibi büyük projelerde geniş bir şekilde kullanılır......

Mini güneş ızgarası

Solar mini ızgara sisteminde, bağlantılar hem seri hem de paraleldir, seri bağlantı artan gerilim içindir ve paralel bağlantı artan akımlar içindir.... Her iki durumda da güç artacaktır..

Günümüzde yenilenebilir enerji kaynaklarından faydalanmanın yöntemlerinden biri de güneşten elektrik üreten sistemlerdir. Güneş ışığını doğrudan elektrik enerjisine dönüştüren mekanizmaya Photovoltaic (PV) Modül denmektedir. PV modüller, PV hücrelerin uygun şekilde bir araya getirilmesiyle oluşturulmuş sistemlerdir. PV modülleri de amacımıza ve projemize uygun bir şekilde bir araya getirdiğimiz zaman da PV array veya diziler oluşturulmaktadır.

Şekil 1: Monokristal PV Modül

PV modüllerden diziler oluştururken bilinmesi gereken bazı hususlar vardır. İlk planda ön plana çıkan bu kurallar; Seri bağlantı yapıldığında gerilim artar-akım aynı kalır, paralel bağlantı yapıldığında akım artar- gerilim aynı kalır ve özdeş modüller kullanılmalıdır.

            Bir PV modülün etiketindeki değerler ne anlama gelmektedir?

Şekil 2: Monokristal PV Modül Etiketi

P_max: Modülden alınabilecek maksimum gücü ifade eder.

            V_mp: Maksimum güç anındaki gerilim.

            I_mp: Maksimum güç anındaki akım.

(P_max= V_mp x I_mp)

            Voc: Yüksüz en yüksek voltaj

Isc: Kısa devre iken en büyük akım

MSV: Dizi oluştururken aşılmaması gereken voltaj seviyesi

MSFR: Dizi oluştururken aşılmaması gereken ve kullanılacak sigorta akımı

            Bütün veriler, AM1.5 (Atmosferdeki güneş spektrumu) standardında, 25 ⁰C sıcaklık ve 1000W/m² koşullarında elde edilmiştir.

          Yukarıdaki şekillerde Monokristal türündeki 20W’lık modül resmi ve etiket değerleri görülmektedir. Monokristal modüller günümüzde en yüksek verimlilik sınıfına sahip PV modüllerdir. Şekil 3’te bu modül için, akım-gerilim ve güç-gerilim grafiği aynı şekilde verilmiştir.

Şekil 3: PV Modül  f(i)= v ve f(p)= v Grafiği

Şekilde maksimum power point (MPP) olarak verilen nokta, maksimum güç noktasıdır.

Fotovoltaik sistemler; Şebekeden Bağımsız ve Şebekeye bağlı olmak üzere iki çeşit olarak karşımız çıkar. Şebekeden bağımsız sistemlerin DC bara gerilimi çoğunlukla 12V, 24V, 36V, 48V gibi gerilimler tercih edilir. Şebekeye bağlı sistemlerde ise DC bara gerilimi daha yüksek olabilmektedir.

Örneğin 12V, 1000Wp lik bir modül alanı kurmak isteyelim. Bunun için kullanacağımız modül gücüne göre 100Wp x 10 veya 200Wp x 5 veya 250Wp x 4 adet gibi sayı belirleriz. Genellikle modüller 12V’luk sistem kurmak için uygun gerilimde üretilir. Haliyle yukarıdaki kombinasyonları paralel bağlantı yaparak istenilen modül alanını oluşturabiliriz.

Şekil 1: Paralel Bağlı Fotovoltaik Modül Alanı

Şekil 1’de örnek olarak 4 adet 250Wp değerinde modüller paralel bağlanmış ve 12V DC barayı besleyecek 1000Wp gücünde modül alanı oluşturulmuştur.

Bu defa Aynı modüllerle 24V DC, 1000Wp değerinde modül alanı oluşturmak istersek ne yapmalıyız?

Şekil 2: Seri ve Paralel Bağlantılı Modül Alanı

Şekil 2’de görüldüğü gibi 12V’luk modüller seri bağlanarak 24V’luk DC sistem elde edilir. Daha sonra bu diziden bir tane daha elde edip, öncekine paralel bağlamak suretiyle sisemin gücü 1000Wp yapılır.

Bu çalışmamızda kısaca Fotovoltaik modüllerden, fotovoltaik alan oluşturma mantığını açıklanmış, kablo seçimi, By-pass diyodu, Block diyodu gibi teknik detaylardan bahsedilmemiştir.