ABB : Işıktan Gelen Güç

Jyrki LEPPÄNEN, ABB Sürücüler Grubu – Finlandiya / Çeviri: H. Ediz RONA, ABB Review Dergisi 4/2009

Güneş enerjisi gerçekten çarpıcı bir gelişime tanık olmaktadır. Bugün dünya çapında her yıl 4500 MW kapasiteli foto-voltaikler (PV) tesis edilmektedir. Bu oran, 1996’da 100 MW’ın altındaydı ve bu büyüme katlanarak devam etmektedir. Bu hızla yayılmaya asıl etken ise; ulusal teşvikleri sürükleyen tarife garantisidir. Çevre ve sanayi politikasının kombinasyonu, piyasa hacminin genişlemesine sebep olmaktadır ve bu nedenle foto-voltaik modüllerinin ve diğer parçalarının maliyet değerlerini zincirleme olarak düşürmektedir. Foto-voltaik enerji, bugün şebekede erişilen pariteye hızla yaklaşmakta, bir başka deyişle fotovoltaik enerjinin kWh birim fiyatı geleneksel kaynaklarla elde edilen enerjinin birim fiyatını yakalamaktadır. Halbuki önceki fotovoltaik uygulamalarda genel olarak bağımsız güç temini uygulamalarında, şebekeye enerji beslemesi için giderek artan geniş sıralı fotovoltaik paneller kuruluyordu. Bunların şebeke bağlantıları yüksek verimli, emniyetli ve uygun maliyetli invertörler gerektiriyordu.

ABB’nin yeni güneş invertörü olan PVS800 serisi merkezi invertörü, yere monte edilebilen geniş foto-voltaik enerji santralleri ile ticari ve sanayi binalarının üzerine yerleştirilmiş foto-voltaik sistemlerinde kullanılmak için tasarlanmıştır. Modüler invertörler, foto-voltaik modülleri tarafından sağlanan doğru akımı şebekeye uygun olması için ALTERNATİF akıma dönüştürürler. Günümüzde, PVS800 merkezi eviricisi 100, 250 ve 500 kW’lık güçler için uygundur.

Foto-voltaik uygulamaları pazardaki aşırı talebi göstermektedir. Maliyetleri ve güvenilirliği uygulanabilmede önemli olanaklar sağlasa da, invertörler sadece en yüksek güvenilirlikte bir iletim sağlamakla kalmayıp, aynı zamanda düşük maliyetli verimli enerjiyi, kompaktlığı, uzun ömürlülüğü ve kolay kurulumu da sağlamalıdır. Bunun yanında, yüksek sıcaklık ve nem farklarından kaynaklanan aşırı çevresel koşullar altında da çalışabilmelidir.

Şebekenin güç ihtiyacını karşılamasına izin verilebilmesi için invertörün zorlu talepleri yerine getirebilmesi lazımdır.

İki adet ABB merkezi invertörünün tasarım ve şebeke bağlantısını içeren bu sistem 900 V’a kadar olan giriş gerilimleri için kullanılabilir.

ABB bu talepler karşısında, endüstriyel sürücülerde başarılı ve yaygın olarak kullanılan, birçok çizim tecrübesine ve güvenilirliği ispatlanmış tasarımlara dayanarak geliştirdiği invertörü adres olarak göstermektedir.

PVS800 merkezi invertörlerinde, rüzgar enerjisi uygulamalarında kullanılan sürücü tasarımı esas alınmıştır. Endüstriyel sürücüler genellikle iki dönüştürücünün birbirlerine doğru akım köprüsü ile bağlanmasına dayanır, oysa güneş eviricileri tek bir dönüştürücüye ihtiyaç duymaları, kontrol dönemleri ve emniyet gereksinimleri ile farklıdırlar.

İnvertörler en az 20 yıl güvenilir çalışması sağlanacak şekilde tasarlanmış olup, ABB’nin başarısı kanıtlanmış sabit bakım, onarım ve müşteriye hizmet konseptleri ile desteklenmektedir.

Bu yeni merkezi eviricili ürün yelpazesinin içerdiği önemli noktalar :

- Başarısı kanıtlanmış teknolojik tasarımı, yüksek güvenilirliği ve çalışma ömrünün uzun olması,

- Kompakt ve modüler tasarımı, az yer gerektirmesi ve altyapısının hızlı ve kolay kurulabilmesi,

- Son teknolojik endüstriyel tasarımı, geniş kapsamda yüksek verimliliğe yol gösterici olması,

- Bütün opsiyonları için tek bir imalatçı ile geniş aralıklarda uzak ve yerel iletişimin sağlanması,

- ABB’nin geniş global servis ağı ile ürünün kullanım ömrü analizine dünyanın herhangi bir yerinde hızlı bir şekilde destek vermesi,

İnvertör tasarımı

Şebekenin güç ihtiyacını karşılamasına izin verilebilmesi için, sistemin zorlu taleplerini yerine getirebilmesi şarttır. Bu durum eviriciye entegre edilmiş olan emniyet düzenine ve hem ALTERNATİF  akım hem de doğru akım tarafındaki koruma özelliklerine ve güç faktörü düzeltilmesine yansıtılmıştır. İnvertörler, hem natif akım hem de doğru akım taraflarında, ülkelere bağlı özel ihtiyaçları en iyi şekilde kullanan şebeke izleme teknolojisi ve yıldırıma karşı koruma ile donatılmışlardır. Ayrıca, ABB merkezi invertörü, şebeke talepleri olan reaktif güç kompanzasyonunu ve elektrik kesintilerinde alçak gerilimin işlevselliğini sürdürebilme gerekliliklerini günümüzde ve gelecekte karşılayabilir. Bunlara örnek olarak şebekede bir dengesizlik olduğu zaman şebekenin desteklenmesine olanak vermesini gösterebiliriz. İnvertörlerde lokal ve uzaktan izleme ve kontrole izin veren (Modbus, PROFIBUS, CANopen ve Ethernet) haberleşme protokolü arayüzleri bulunur.

Maksimum güç noktası izleme denetleyicisi (MPPT) sayesinde güneş modülleri ile şebekeye enerji iletimi her zaman maksimum seviyeye çıkmaktadır. Mevcut ışığın ve sıcaklığın bir fonksiyonu olarak foto-voltaik hücrelerinin karakteristik eğrileri değiştiği için bu gereklidir. MPPT, koşullar ne olursa olsun hücrelerin her zaman maksimum enerji iletiminde çalışmasını temin etmektedir.

Şebeke bağlantısı

Daha küçük tesislerde ise, güç genel olarak alçak gerilim dağıtım şebekelerinden direkt olarak beslenir. Daha büyük işletmelerde tipik olarak orta gerilim şebekesine bağlantı trafo ve ş kullanılarak yapılır ki bu komponentleri ABB ayrıca temin etmektedir. Bazı uygulamalarda, ABB’nin merkezi eviricisinin topolojik yapısı, birçok eviricinin aynı trafoyu kullanarak paralel bağlantı yapılmasına olanak sağlaması, maliyetten tasarruf sağlanması açısından da çok önemli bir etkendir.

Parlak bir gelecek

Çevresel bilinçlenme ve maliyetlerin düşmesi foto-voltaik pazarın yeni ülkelere yayılarak devamlı büyüdüğünün bir göstergesidir. Birçok hükümet güneş enerjisini, tarife garantisinde sağladığı avantajlar karşısında desteklemektedir. Bu tarifelerin arkasındaki anafikir, yapılan yatırımlardaki temiz elektrik enerjisi kapasitesinin cazibesi, devamlı büyüyen pazar hacmi ve düşen imalat maliyetleridir. Önümüzdeki beş yıl içerisinde güneş ışınlarının en yoğun ve peak-time’da elektrik fiyatlarının en yüksek olduğu, California ve İtalya gibi yerleşim bölgelerinde normal şebeke denk fiyatına ulaşması tahmin edilmektedir. Şebeke denk fiyatı, foto-voltaik elektrik fiyatının şebeke elektriğinin perakende satış fiyatı ile eşit olması demektir.

Daha küçük tesislerde ise, güç genel olarak dağıtım şebekelerine direkt olarak basılır. Daha büyük işletmelerde tipik olarak orta gerilim şebekesine bağlantı trafo ve hücreler kullanılarak yapılır.

Bir kez şebeke denkliğine ulaşıldı mı, güneş enerjisi piyasalarında çok büyük bir canlanma hissedilecektir. Karbon emisyonu bağımlılığının azaltılması arzu edilirken foto-voltaik elektriğe akın edilmesi itibari ile dağıtım şebekesinde ve özellikle de şebekenin kontrolünde bir takım zorluklar ortaya çıkacaktır. Daha komplike kontrol stratejilerine ihtiyaç duyulacaktır. Çözüm; akıllı şebekelerdir. Bunlar enerji dağıtımına ve iki yönlü güç akışına uyum sağlamayı başaran, arz ve talebi en iyi şekilde denkleştirebilen ve ilgili komplike ölçümleri, izlemeleri ve kontrol sistemlerini ön plana çıkarabilen şebekelerdir. ABB, yerel şebekeden akıllı şebekelere geçişi getirecek teknolojileri geliştirerek kullanılabilir bir hale getirilebilmesini destekleyerek sektörde ön saflarda bulunmaktadır. Şüphesiz ABB’nin güneş eviricileri, akıllı şebekeler iyi uyumludur. 3E Dergisi / Mayıs 2010